人教版新教材高中生物选择性必修3课时作业2：3 2 2 将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定

第2课时将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定
知识点1将目的基因导入受体细胞
1.(2019·石嘴山市第三中学高二期末)利用农杆菌转化法将目的基因转入受体细胞后，目的基因插入的位置是()
A.Ti质粒上
B.受体细胞染色体DNA上
C.T-DNA上
D.农杆菌的拟核
〖解析〗植物基因工程中，可以用土壤农杆菌作为转移目的基因表达载体的工具，土壤农杆菌细胞内含有质粒，该质粒称为Ti质粒。

农杆菌中的Ti质粒上的
T-DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。

根据农杆菌的这一特点，如果将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上，故选B。

〖答案〗 B
2.(2020·北京高二期末)土壤农杆菌侵染植物细胞时，Ti质粒上的T-DNA片段转入植物的基因组.利用农杆菌以Ti质粒作为运载体进行转基因，下列相关叙述正确的是()
A.目的基因应插入T-DNA片段外，以防止破坏T-DNA
B.用Ca2＋处理农杆菌，以利于其侵染植物细胞
C.Ti质粒是一种环状DNA分子，属于细菌的拟核DNA
D.T-DNA片段有利于介导外源DNA整合到植物的染色体
〖解析〗在农杆菌转化法中，需要将目的基因插入到T-DNA片段上，A错误；农杆菌转化法中不需要用Ca2＋处理农杆菌，应直接利用土壤农杆菌感染植物细胞，B错误；Ti质粒是一种环状DNA分子，是存在于细菌拟核DNA之外的DNA，C 错误；T-DNA片段有利于介导外源DNA整合到植物的染色体，D正确。

〖答案〗 D
3.(2020·上海高二月考)下图表示将北极比目鱼中的抗冻基因转移到农杆菌中的过程示意图，下列判断正确的是()
A.过程①示意获取目的基因，该过程中的模板是DNA
B.过程①中需要DNA聚合酶
C.过程②需要用到的工具酶是限制酶和DNA聚合酶
D.基因工程中选用质粒作为载体是因为质粒能独立存在不会被整合到宿主DNA 上
〖解析〗①表示采用反转录法合成目的基因及目的基因的扩增过程，用反转录法合成目的基因时模板是mRNA，而目的基因扩增时的模板是DNA，A错误；
①表示采用反转录法合成目的基因及目的基因的扩增过程，其中基因的扩增过程需要DNA聚合酶，B正确；②为基因表达载体的构建过程，需要用到的工具酶是限制酶和DNA连接酶，C错误；基因工程中选用质粒作为载体是因为质粒能进行独立和稳定的DNA自我复制，D错误。

〖答案〗 B
4.(2019·河北高一期末)下列有关基因工程中目的基因的正确叙述是()
A.用同种限制酶切割载体与含目的基因的DNA片段可获相同黏性末端
B.只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达
C.目的基因与载体结合的过程发生在细胞内
D.目的基因导入受体细胞后，受体细胞即发生基因突变
〖解析〗每一种限制酶能识别特异性的碱基序列，并在特定位点进行切割，所以用同种限制酶切割载体与含目的基因的DNA片段可获相同黏性末端，A正确；目的基因进入了受体细胞不一定能成功实现表达，还要通过进一步检测和鉴定才能确定目的基因是否表达，B错误；目的基因与载体结合的过程发生在细胞外，C错误；基因工程的原理是基因重组，不是基因突变，所以目的基因导入受体细胞后，受体细胞即发生了基因重组，D错误。

〖答案〗 A
5.(2020·天津高二期末)利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如下图所示，有关叙述正确的是()
A.过程①需使用反转录酶
B.过程②利用PCR扩增CarE基因需使用解旋酶和耐高温的DNA聚合酶
C.过程③可用NaCl溶液处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞
D.过程④可利用抗原—抗体杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞
〖解析〗过程①表示反转录，需要反转录酶的催化，A正确；过程②表示目的基因的获取，在利用PCR技术对获取的目的基因进行扩增的过程中，不需要使用解旋酶，解旋是通过高温解链实现的，B错误；过程③表示将目的基因导入受体细胞，若受体细胞为大肠杆菌细胞，则需要用CaCl2溶液处理，使之成为感受态细胞，C错误；过程④可利用DNA分子杂交技术，鉴定目的基因是否已导入受体细胞，D错误。

〖答案〗 A
知识点2目的基因的检测与鉴定
6.(2020·黑龙江哈尔滨市第六中学校高二期末)利用基因工程技术将生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊生长速率比一般的绵羊提高30%，体型大50%，在基因操作过程中生长激素基因的受体细胞最好采用()
A.乳腺细胞
B.体细胞
C.受精卵
D.精巢
〖解析〗转基因羊全身所有的组织细胞均来自受精卵的有丝分裂，遗传物质都与受精卵完全相同，且受精卵体积较大，容易操作，也能保证发育成的个体的所有细胞都含有生长激素基因，C正确。

〖答案〗 C
7.(2020·黑龙江哈尔滨三中高二期末)科学家在河南华溪蟹中找到了金属硫蛋白基因，并以质粒为载体，采用转基因方法培育出了汞吸收能力极强的转基因烟草。

下列有关说法正确的是()
A.培育转基因烟草时选用的受体细胞一定是受精卵
B.金属硫蛋白基因需要插入到质粒上再转移到受体细胞中
C.金属硫蛋白基因必须位于重组质粒的起始密码和终止密码之间才能进行表达
D.金属硫蛋白基因编码区的碱基对数目等于金属硫蛋白中氨基酸数目的3倍〖解析〗由于植物细胞具有全能性，因此植物基因工程的受体细胞可以是受精卵或体细胞，A错误；金属硫蛋白基因需插入到质粒的T-DNA上，再转移到受体细胞中，B正确；金属硫蛋白基因必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行表达，C错误；金属硫蛋白基因属于真核生物的基因，其编码区是不连续的，包括了外显子和内含子，故其编码的碱基对的数目大于金属硫蛋白中氨基酸数目的3倍，D错误。

〖答案〗 B
知识点3DNA片段的扩增及电泳鉴定
8.(2020·北京高二期末)B基因存在于水稻基因组中，仅在体细胞和精子中正常表达，在卵细胞中不转录。

为研究B基因表达对卵细胞的影响，设计了如下实验来获取能够在卵细胞中表达B基因的转基因植株。

注：启动子﹡指可在水稻卵细胞中启动转录的启动子；Luc基因表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光
下列关于该实验的叙述，不正确的是()
A.B基因在水稻卵细胞中不转录，可能是B基因的启动子在卵细胞中无法启动转录
B.可从水稻体细胞和精子中提取RNA构建的cDNA文库中获得B基因中编码蛋白的序列
C.过程②在培养基中应加入卡那霉素以检测T-DNA是否整合到水稻细胞染色体DNA上
D.在鉴定和筛选转基因植株时，可以检测加入荧光素的该植株卵细胞中是否发出荧光
〖解析〗启动子是与RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，所以B基因在水稻卵细胞中不能转录，可能是B基因的启动子在卵细胞中无法启动转录，A正确；目的基因获取途径之一就是从cDNA文库中获得，
B正确；检测T-DNA是否整合到水稻细胞染色体DNA上，应该用PCR等技术，C错误；由于基因表达载体上有Luc基因，其表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光，所以在鉴定和筛选转基因植株时，可以检测加入荧光素的该植株卵细胞中是否发出荧光，D正确。

〖答案〗 C
9.(2020·天津静海一中高二期末)研究人员用图1中质粒和图2中含目的基因的片段构建重组质粒(图中标注了相关限制酶切割位点)，将重组质粒导入大肠杆菌后进行筛选及PCR鉴定。

以下叙述不正确的是()
A.构建重组质粒的过程应选用BclⅠ和HindⅢ两种限制酶
B.使用DNA连接酶将酶切后的质粒和目的基因片段进行重组
C.能在添加四环素的培养基上生存一定是含有重组质粒的大肠杆菌
D.利用PCR鉴定含目的基因的大肠杆菌时应选用引物甲和引物丙
〖解析〗选择的限制酶应在目的基因两端存在识别位点，但Bam HⅠ可能使质粒中的两种标记基因都破坏，因此只能选BclⅠ和HindⅢ两种限制酶切割，A正确；使用DNA连接酶将酶切后的质粒和目的基因片段进行重组，B正确；能在添加四环素的培养基上生存的也可能是含有普通质粒的大肠杆菌，C错误；PCR 技术要求两种引物分别和目的基因的两条单链结合，沿相反的方向合成子链，故所用的引物组成为图2中引物甲和引物丙，D正确。

〖答案〗 C
10.(2019·福建高二期末)图甲表示某环型DNA分子经限制性内切核酸酶(Eco RⅠ)完全酶切后的片段电泳结果。

若改变条件使其酶切不充分就有可能获得如图乙所示的电泳结果(kb即千个碱基对)。

下列叙述错误的是()
A.该DNA分子全长至少为7 kb，该DNA分子中至少含有4个Eco RⅠ酶切位点
B.反应时间越长，得到图甲结果的可能性越大
C.限制性内切核酸酶主要来自原核生物，化学本质都是蛋白质
D.适当增加Eco RⅠ浓度，更可能得到图乙的结果
〖解析〗环型DNA分子经限制性内切核酸酶(Eco RⅠ)完全酶切后得到4.0 kb、1.5 kb、1.0 kb和0.5 kb四种长度的DNA片段，说明该DNA分子全长至少为7 kb，环状DNA分子，可以被限制性核酸内切酶(Eco RⅠ)完全酶切后得到至少4个DNA 片段，说明该DNA分子中至少含有4个Eco RⅠ酶切位点，A正确；反应时间越长，DNA被切割越彻底，得到图甲结果的可能性越大，B正确；限制性内切核酸酶主要来自原核生物，该酶的化学本质是蛋白质，C正确；适当增加Eco RⅠ浓度，可得到图甲的结果，D错误。

〖答案〗 D
11.(2020·漯河四高高二月考)对新冠病毒(COVID－19)引起的新冠肺炎的确诊，先用PCR技术将标本基因大量扩增，然后利用基因探针，测知待测标本与探针核酸的碱基异同。

下图P表示COVID－19探针基因在凝胶的电泳标记位置，M、N、Q、W是四份送检样品在测定后的电泳标记位置，最有可能确诊为新冠肺炎的标本是()
A.M
B.N
C.Q
D.W
〖解析〗由于P表示COVID－19探针基因在凝胶的电泳标记位置，Q的DNA 片段与P的相同的最多，所以Q最有可能确诊为新冠肺炎，故选C。

〖答案〗 C
12.(2020·黑龙江大庆中学高二期末)科学家通过基因工程，将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因转入到普通棉株细胞内，并成功实现了表达，从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株——抗虫棉。

其过程大致如图所示：
(1)从苏云金芽孢杆菌中获取Bt毒蛋白基因，需要用到的工具是________，可采用________技术对Bt毒蛋白基因进行大量扩增。

(2)基因表达载体的组成有Bt毒蛋白基因、启动子、终止子以及________等，启动子是________识别和结合的部位。

(3)用Ti质粒作为载体，是因为Ti质粒上有________，它能将Bt毒蛋白基因整合到棉花细胞的________上。

(4)将Bt毒蛋白基因导入棉花细胞内采用的方法是________。

将基因表达载体转入农杆菌，首先必须用________处理农杆菌。

(5)检测Bt毒蛋白基因在抗虫棉中是否成功表达，在分子水平上的检测方法是________________；要确定抗虫棉是否具有抗虫特性，还需要进行________水平的鉴定。

〖解析〗(1)获取Bt毒蛋白基因，需要用到限制酶，可采用PCR技术对Bt毒蛋白基因进行大量扩增。

(2)一个基因表达载体的组成必须有启动子、终止子、目的基因、标记基因；启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。

(3)Ti质粒上有T-DNA，可用Ti质粒作为载体，它能将Bt毒蛋白基因整合到棉花细胞的染色体上。

(4)将Bt毒蛋白基因导入棉花细胞内常采用农杆菌转化法。

将基因表达载体转入农杆菌，首先必须用Ca2＋处理农杆菌，使农杆菌处于感受态。

(5)检测Bt毒蛋白基因在抗虫棉中是否成功表达，在分子水平上的检测方法是抗原—抗体杂交；要确定抗虫棉是否具有抗虫特性，还需要进行个体生物学水平的鉴定。

〖答案〗(1)限制酶PCR(2)标记基因RNA聚合酶
(3)T-DNA染色体DNA(4)农杆菌转化法Ca2＋(5)抗原—抗体杂交个体生物学
13.(2020·山东高二期末)人类胰岛素基因位于第11号染色体上，长度8 416 bp，包含3个外显子和2个内含子，人类胰岛素的氨基酸序列已知。

回答相关问题：
(1)上图是利用PCR技术获取人胰岛素基因的方法，除了此方法外，还可以利用的方法是___________________________________________________________。

(2)利用PCR技术获取人胰岛素基因，在缓冲液中除了要添加模板和引物外，还需要添加的物质有__________________________________________________。

(3)经过________轮循环可以得到所需的目的基因，一个DNA分子经过5轮循环，需要引物A________个，从PCR的过程和DNA分子的特点，试着写出设计引物需要注意的问题________________________(答出2点即可)。

(4)利用琼脂糖凝胶电泳分离不同DNA分子，迁移速率取决于________________ _____________________________________________________________________。

(5)利用图示方法获取的目的基因，直接构建基因表达载体后导入大肠杆菌，能不能表达出人胰岛素，判断并说明理由_____________________________________。

〖解析〗(1)获取目的基因的方法包括利用PCR技术扩增、从基因文库中获取和人工合成等。

(2)用PCR技术扩增DNA时所需的条件：引物、模板DNA(目的基因)、原料(4种脱氧核糖核苷酸)和耐高温的DNA聚合酶等。

(3)根据PCR过程的特点可知，第一、二轮循环合成的子链长度均不同，根据半保留复制特点可知，前两轮循环产生的四个DNA分子的两条链均不等长，第三轮循环产生的DNA分子存在等长的两条核苷酸链，即仅含引物之间的序列，因此，经过3轮循环可以得到所需的目的基因。

循环5次，理论上至少需要26－2＝62个引物，其中A引物31个。

引物设计时需要注意以下几点：引物自身不能有互补序列；引物之间不能有互补序列；引物长度适当；引物能与目的基因两侧特异性结合；避免与扩增
DNA内有过多互补的序列。

(4)琼脂糖凝胶电泳分离不同DNA分子，迁移速率取决于DNA分子的大小等。

(5)题干信息显示图示获取的目的基因含有外显子和内含子，因此直接将含有此目的基因的表达载体导入大肠杆菌并不能表达出胰岛素，原因是大肠杆菌无法正常识别内含子而对内含子部分转录的mRNA进行翻译，导致合成的蛋白质出现错误。

〖答案〗(1)从基因文库获取或人工合成(2)四种脱氧核苷酸和耐高温的DNA 聚合酶(Taq DNA聚合酶)(3)331①引物自身不能有互补序列：②引物之间不能有互补序列；③引物长度适当；④引物能与目的基因两侧特异性结合；⑤避免与扩增DNA内有过多互补的序列(4)DNA分子的大小等(5)不能，因为此方法获得的目的基因中含有外显子和内含子，大肠杆菌无法正常识别内含子而对内含子部分转录的mRNA进行翻译，导致合成的蛋白质出现错误。