高中生物課時(shí)練習(xí)2基因工程的基本操作程序課件新人教選修310251219

二基因工程的基本操作程序(30分鐘100分)一、選擇題(共4小題,每小題5分,共20分)1.下列獲取目的基因的方法中需要模板鏈的是 (

)①從基因文庫中獲取目的基因②利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因③反轉(zhuǎn)錄法④通過DNA合成儀利用化學(xué)方法人工合成A.①②③④

B.①②③C.②③④ D.②③【解析】選D。從基因文庫中獲取目的基因不需要模板鏈,①錯(cuò)誤;利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因需要模板鏈,②正確;反轉(zhuǎn)錄法合成目的基因需要模板鏈,③正確;通過DNA合成儀利用化學(xué)方法人工合成目的基因不需要模板鏈,④錯(cuò)誤。

【補(bǔ)償訓(xùn)練】從基因文庫中獲取目的基因的依據(jù)是 (

)A.基因的核苷酸序列B.基因的功能C.基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNAD.以上都是【解析】選D?；虻暮塑账嵝蛄?、基因的功能、基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA均可作為從基因文庫中獲取目的基因的依據(jù)。2.(2021·北京高二檢測)科學(xué)家將含有人溶菌酶基因的表達(dá)載體注射到雞胚中獲得轉(zhuǎn)基因雞,目的蛋白在輸卵管細(xì)胞中特異表達(dá),并能在雞蛋中收集。下列說法錯(cuò)誤的是 (

)A.可從cDNA文庫獲取人溶菌酶基因B.RNA聚合酶識(shí)別雞輸卵管細(xì)胞特異表達(dá)的啟動(dòng)子C.可通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將人溶菌酶基因?qū)腚u胚D.雞輸卵管細(xì)胞可將人溶菌酶分泌到細(xì)胞外【解析】選C。獲取目的基因可通過PCR擴(kuò)增、人工合成和從基因文庫中獲取,A正確;啟動(dòng)子是轉(zhuǎn)錄的起點(diǎn),也是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合位點(diǎn),B正確;將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞用顯微注射技術(shù),C錯(cuò)誤;溶菌酶基因可在雞輸卵管細(xì)胞表達(dá),合成的溶菌酶是一種分泌蛋白,可分泌到細(xì)胞外,D正確。3.為增強(qiáng)玉米抗旱性,研究者構(gòu)建含有某微生物抗旱基因E的重組質(zhì)粒,用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)入玉米幼胚組織細(xì)胞中,獲得抗旱的轉(zhuǎn)基因玉米。下列相關(guān)敘述不正確的是 (

)A.提取該微生物mRNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA,通過PCR可獲得大量目的基因B.將重組質(zhì)粒置于經(jīng)CaCl2處理的農(nóng)桿菌懸液中,可以獲得轉(zhuǎn)化的農(nóng)桿菌C.用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將E基因轉(zhuǎn)入玉米幼胚組織細(xì)胞需要嚴(yán)格進(jìn)行無菌操作D.用E蛋白的抗體進(jìn)行抗原-抗體雜交,可在個(gè)體水平檢測轉(zhuǎn)基因玉米的抗旱性狀【解析】選D。提取mRNA進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄后得到的cDNA可以作為PCR的模板,PCR技術(shù)體外擴(kuò)增獲得大量目的基因,A正確;用CaCl2處理農(nóng)桿菌,使其處于易于吸收周圍環(huán)境中的DNA分子的感受態(tài),有利于目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,B正確;用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將E基因轉(zhuǎn)入玉米幼胚組織細(xì)胞進(jìn)行植物組織培養(yǎng)時(shí),需要嚴(yán)格無菌操作,保證無菌環(huán)境,C正確;用E蛋白的抗體進(jìn)行抗原-抗體雜交,檢測到玉米細(xì)胞中具有E蛋白是在分子水平進(jìn)行的檢測,D錯(cuò)誤。4.(2020·山東等級(jí)考)新型冠狀病毒的檢測方法目前主要有核酸檢測法和抗體檢測法。下列說法錯(cuò)誤的是 (

)A.抗體檢測法利用了抗原與抗體特異性結(jié)合的原理B.感染早期,會(huì)出現(xiàn)能檢測出核酸而檢測不出抗體的情況C.患者康復(fù)后,會(huì)出現(xiàn)能檢測出抗體而檢測不出核酸的情況D.感染該病毒但無癥狀者,因其體內(nèi)不能產(chǎn)生抗體不適用抗體檢測法檢測【解析】選D?？贵w檢測是根據(jù)抗原、抗體能夠發(fā)生特異性結(jié)合產(chǎn)生陽性反應(yīng),從而進(jìn)行判斷,A項(xiàng)正確;免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抗體需要一定的時(shí)間,因此在感染早期,可檢測到體內(nèi)的新型冠狀病毒核酸,而不能檢測到相應(yīng)抗體,B項(xiàng)正確;患者康復(fù)后,機(jī)體體內(nèi)的新冠病毒已被清除,且體內(nèi)的抗體會(huì)存活一段時(shí)間,因此康復(fù)后會(huì)出現(xiàn)能檢測出抗體而檢測不出核酸的情況,C項(xiàng)正確;感染該病毒后機(jī)體會(huì)對(duì)該病毒產(chǎn)生免疫反應(yīng)從而產(chǎn)生抗體,因此可在其體內(nèi)檢測到抗體,其無癥狀可能是由于體內(nèi)病毒量小,未出現(xiàn)明顯癥狀,D項(xiàng)錯(cuò)誤。二、非選擇題(共5小題,共80分)5.(14分)科學(xué)家經(jīng)過長期研究發(fā)現(xiàn)了nemuri基因有促進(jìn)睡眠的功能。nemuri基因編碼的NEMURI蛋白由果蠅大腦中的神經(jīng)元分泌,具有抗菌活性。目前,科學(xué)家采用基因工程技術(shù),生產(chǎn)NEMURI蛋白藥物。請回答:(1)在獲取nemuri基因時(shí),若nemuri基因核苷酸數(shù)少,核苷酸序列已知,可以通過____________(儀器)用化學(xué)方法直接人工合成。

(2)若從果蠅的基因文庫中獲取nemuri基因,構(gòu)建基因組文庫時(shí),需要用到的酶有______________________;構(gòu)建cDNA文庫時(shí),還需要用到的酶是____________。cDNA文庫中的基因__________________(填“含有”或“不含有”)啟動(dòng)子。

(3)若用PCR技術(shù)擴(kuò)增nemuri基因,前提是要有一段________________________序列,以便于研究者根據(jù)此序列設(shè)計(jì)引物。與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制相比,PCR技術(shù)所需要的酶是________________________________________________。

(4)構(gòu)建含有nemuri基因的表達(dá)載體是本研究的核心,本研究中構(gòu)建的基因表達(dá)載體,只包含復(fù)制原點(diǎn)、啟動(dòng)子、nemuri基因和終止子,原因是____________。

【解析】(1)基因工程中,若目的基因核苷酸數(shù)少,核苷酸序列已知,可以通過DNA合成儀用化學(xué)方法直接人工合成。(2)構(gòu)建基因組文庫時(shí),需要用到的酶有限制酶(對(duì)DNA進(jìn)行切割)和DNA連接酶(連接黏性末端或平末端);構(gòu)建cDNA文庫時(shí),提取的mRNA需要在反轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成DNA,cDNA文庫中的基因不含有啟動(dòng)子。(3)若用PCR技術(shù)擴(kuò)增基因,前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便于研究者根據(jù)此序列設(shè)計(jì)引物,用于子鏈的延伸。PCR需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)的催化。(4)根據(jù)題干信息,nemuri基因編碼的NEMURI蛋白具有抗菌活性,可作為基因表達(dá)載體中的標(biāo)記基因。答案:(1)DNA合成儀(2)限制酶和DNA連接酶反轉(zhuǎn)錄酶不含有(3)已知目的(nemuri)基因的核苷酸熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)

(4)nemuri基因編碼的NEMURI蛋白具有抗菌活性,可作為標(biāo)記基因6.(16分)(2021·哈爾濱高二檢測)在抵抗新冠病毒疫情蔓延時(shí),快速研制新冠病毒疫苗成為有效遏制疫情的重要手段,基因工程是研制疫苗的手段之一。具體實(shí)驗(yàn)思路為通過逆轉(zhuǎn)錄獲得該病毒表面抗原的基因,再將其插入腺病毒中,做出以腺病毒為載體的重組疫苗。請回答下列問題:(1)首先要通過________技術(shù)在體外對(duì)獲得的目的基因進(jìn)行擴(kuò)增。

(2)在目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞之前需要構(gòu)建________,此過程所需的工具酶有________________。

(3)一般會(huì)用兩種不同的限制酶切割新冠病毒基因和運(yùn)載體DNA來獲得不同的黏性末端,這樣做的好處是__________________________________________。

(4)重組疫苗是利用改造后的腺病毒和新冠病毒的S蛋白編碼基因拼裝得到的腺病毒載體疫苗。疫苗注射入人體后,免疫系統(tǒng)會(huì)識(shí)別出病毒抗原,產(chǎn)生抗病毒免疫反應(yīng)。腺病毒作為運(yùn)載體受到了科學(xué)家的青睞,理由是____________________________(寫出兩點(diǎn)即可)。

【解析】(1)通過PCR技術(shù)體外擴(kuò)增目的基因。(2)在目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞之前需要使用限制酶和DNA連接酶構(gòu)建基因表達(dá)載體。(3)切割目的基因和運(yùn)載體使用兩種不同的限制酶,其目的是避免目的基因和運(yùn)載體DNA發(fā)生自身環(huán)化。(4)腺病毒作為載體應(yīng)該具備載體的相關(guān)條件:有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn);能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在并大量復(fù)制;有標(biāo)記基因;對(duì)受體細(xì)胞無毒害作用。答案:(1)PCR

(2)基因表達(dá)載體限制酶、DNA連接酶(3)避免目的基因和運(yùn)載體DNA發(fā)生自身環(huán)化(4)有多個(gè)限制酶切割位點(diǎn);能在宿主細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在并大量復(fù)制;有標(biāo)記基因;對(duì)受體細(xì)胞無毒害作用(寫出兩點(diǎn)即可)7.(16分)(2020·山東等級(jí)考)水稻胚乳中含直鏈淀粉和支鏈淀粉,直鏈淀粉所占比例越小糯性越強(qiáng)?？蒲腥藛T將能表達(dá)出基因編輯系統(tǒng)的DNA序列轉(zhuǎn)入水稻,實(shí)現(xiàn)了對(duì)直鏈淀粉合成酶基因(Wx基因)啟動(dòng)子序列的定點(diǎn)編輯,從而獲得了3個(gè)突變品系。(1)將能表達(dá)出基因編輯系統(tǒng)的DNA序列插入Ti質(zhì)粒構(gòu)建重組載體時(shí),所需的酶是________________________,重組載體進(jìn)入水稻細(xì)胞并在細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程稱為__________。

(2)根據(jù)啟動(dòng)子的作用推測,Wx基因啟動(dòng)子序列的改變影響了_____________,

從而改變了Wx基因的轉(zhuǎn)錄水平。與野生型水稻相比,3個(gè)突變品系中Wx基因控制合成的直鏈淀粉合成酶的氨基酸序列________

(填“發(fā)生”或“不發(fā)生”)改變,原因是

___________________________________________________________。

(3)為檢測啟動(dòng)子變化對(duì)Wx基因表達(dá)的影響,科研人員需要檢測Wx基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA(WxmRNA)的量。檢測時(shí)分別提取各品系胚乳中的總RNA,經(jīng)__________過程獲得總cDNA。通過PCR技術(shù)可在總cDNA中專一性地?cái)U(kuò)增出Wx基因的cDNA,原因是________________________________________。

(4)各品系WxmRNA量的檢測結(jié)果如圖所示,據(jù)圖推測糯性最強(qiáng)的品系為____________

,原因是______________________________________________。

【解析】本題主要考查基因工程的知識(shí)。(1)將目的基因和質(zhì)粒構(gòu)建成重組載體時(shí),需要使用的酶是限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶,將重組載體導(dǎo)入受體細(xì)胞內(nèi)并維持穩(wěn)定表達(dá)的過程稱為轉(zhuǎn)化。(2)啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別并結(jié)合的位點(diǎn),Wx啟動(dòng)子序列的改變會(huì)影響RNA聚合酶與啟動(dòng)子識(shí)別和結(jié)合,從而影響基因的轉(zhuǎn)錄過程。根據(jù)題意可知,該基因工程中編輯的是啟動(dòng)子序列,而啟動(dòng)子序列不參與編碼直鏈淀粉的氨基酸,因此3種突變品系中Wx基因控制合成的直鏈淀粉的氨基酸序列不發(fā)生改變。(3)以細(xì)胞中的RNA為原料合成cDNA的過程需經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄過程,PCR技術(shù)能擴(kuò)增DNA分子中特定片段的目的基因,原因是引物是根據(jù)Wx基因的一段已知序列設(shè)計(jì)合成的,而PCR技術(shù)擴(kuò)增的是處于兩種引物之間的DNA序列。(4)根據(jù)圖示可知,品系3的WxmRNA最少,控制合成的直鏈淀粉合成酶最少,直鏈淀粉合成量最少,糯性最強(qiáng)。答案:(1)限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶轉(zhuǎn)化(2)RNA聚合酶與啟動(dòng)子識(shí)別和結(jié)合不發(fā)生編碼直鏈淀粉合成酶的堿基序列中不含啟動(dòng)子(3)逆轉(zhuǎn)錄引物是根據(jù)Wx基因的一段已知序列設(shè)計(jì)合成的(4)品系3品系3的WxmRNA最少,控制合成的直鏈淀粉合成酶最少,直鏈淀粉合成量最少,糯性最強(qiáng)8.(16分)(2021·荊州高二檢測)引起人類肺炎的某冠狀病毒(nCoV)是一種單鏈RNA病毒,其跨膜表面糖蛋白(GP)是該病毒侵染宿主細(xì)胞的關(guān)鍵蛋白,科學(xué)家欲利用大腸桿菌作為受體菌批量生產(chǎn)GP以制備相關(guān)疫苗,已知Tetr為四環(huán)素抗性基因,LacZ'基因的表達(dá)產(chǎn)物能使白色的大腸桿菌菌落變成藍(lán)色。如圖為部分流程示意圖,已知EcoRⅠ的識(shí)別序列為(1)為了判斷是否感染nCoV,利用探針對(duì)疑似患者進(jìn)行核酸檢測,要在短時(shí)間內(nèi)大量快速生產(chǎn)探針可利用______________技術(shù)實(shí)現(xiàn)。從nCoV基因組中分離出的nCoV-GP基因不能直接與質(zhì)粒重組,其原因是_______________________。

(2)過程①用到的酶為__________________。經(jīng)過程①得到的GP編碼序列片段也不能直接與EcoRⅠ切割后的質(zhì)粒連接,需要在該片段兩端加上__________序列后才能連接。

a.AATT— b.—AATTc.TTAA— d.—TTAA(3)過程②除了得到重組質(zhì)粒外,還可能得到兩種片段大小不一的產(chǎn)物,因此為篩選導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌,應(yīng)在培養(yǎng)基中加入____________,篩選________(填“藍(lán)色”或“白色”)菌落。

(4)為檢測大腸桿菌是否表達(dá)出目標(biāo)產(chǎn)物,可對(duì)大腸桿菌的總蛋白質(zhì)進(jìn)行提取,并通過______________________技術(shù)進(jìn)行檢測。

【解析】(1)要在短時(shí)間內(nèi)大量快速擴(kuò)增探針,可用PCR技術(shù);因nCoV的基因?yàn)閱捂淩NA,不能直接與DNA相連,故從nCoV基因組中分離出的nCoV-GP基因不能直接與質(zhì)粒重組。(2)過程①是由nCoV(單鏈RNA)到nCoV-GP基因(DNA)的過程,故為逆轉(zhuǎn)錄過程,用到的酶為逆轉(zhuǎn)錄酶。據(jù)圖可知,EcoRⅠ酶切后的黏性末端暴露出的堿基為-AATT,故過程①得到的GP編碼序列片段兩端需要分別加上AATT—和—TTAA序列后才能與質(zhì)粒連接。(3)過程②為形成重組質(zhì)粒的過程,除能得到重組質(zhì)粒(質(zhì)粒-GP編碼序列片段)外,還有質(zhì)粒-質(zhì)粒、GP編碼片段-GP編碼片段兩種片段大小不一的產(chǎn)物;據(jù)圖可知,質(zhì)粒上LacZ'基因會(huì)被EcoRⅠ破壞,質(zhì)粒上有四環(huán)素抗性基因,故為篩選導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌,可在培養(yǎng)基中加入四環(huán)素,則在該種培養(yǎng)基上,含重組質(zhì)粒(質(zhì)粒-GP編碼序列片段)的大腸桿菌可以存活;又因重組質(zhì)粒的LacZ'基因被破壞,故其不能變成藍(lán)色,為白色,故篩選出白色菌落即可。(4)基因的表達(dá)產(chǎn)物通常為蛋白質(zhì),為檢測大腸桿菌是否表達(dá)出目標(biāo)產(chǎn)物,可用抗原-抗體雜交技術(shù)進(jìn)行檢測,若出現(xiàn)雜交帶,則證明表達(dá)成功。答案:(1)PCR

nCoV的基因?yàn)閱捂淩NA,不能直接與DNA相連(2)逆轉(zhuǎn)錄酶a、d(3)四環(huán)素白色(4)抗原-抗體雜交9.(18分)(2021·南京高二檢測)乙烯具有促進(jìn)果實(shí)成熟的作用,ACC氧化酶和ACC合成酶是番茄細(xì)胞合成乙烯的兩個(gè)關(guān)鍵酶。利用反義基因技術(shù)(原理如圖1),可以抑制這兩個(gè)基因的表達(dá),從而使番茄具有耐儲(chǔ)存、宜運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。圖2為融合ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因的反義表達(dá)載體的結(jié)構(gòu)示意圖。(1)圖2中的2A11為特異性啟動(dòng)子,則2A11應(yīng)在番茄的________中表達(dá)。

(2)從番茄成熟果實(shí)中提取________為模板,利用________法合成ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因,以進(jìn)行拼接構(gòu)成融合基因并擴(kuò)增。

(3)合成出的ACC氧化酶基因兩端分別含限制酶BamHⅠ和XbaⅠ的酶切位點(diǎn),ACC合成酶基因兩端含SacⅠ和XbaⅠ的酶切位點(diǎn),用限制酶________對(duì)上述兩個(gè)基因進(jìn)行酶切,再利用________將其串聯(lián)成融合基因,相應(yīng)的Ti質(zhì)粒應(yīng)用限制酶________進(jìn)行切割,