高中生物选修3优质课时作业5：1.2 基因工程的基本操作程序

1.2 基因工程的基本操作程序
一、选择题
1．基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。

在基因操作的基本步骤中，无需进行碱基互补配对的步骤是()
A．人工合成目的基因B．基因表达载体的构建
C．将目的基因导入受体细胞D．目的基因的检测与鉴定
2．利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。

下列各项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是()
A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因
B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA
C．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列
D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白
3．基因工程中因受体细胞不同，目的基因导入的方法也不同，下列叙述不．正确的是
() A．将目的基因导入棉花细胞内常用花粉管通道法
B．将目的基因导入老鼠细胞内常用显微注射法
C．将目的基因导入大肠杆菌内常用感受态细胞转化法
D．将目的基因导入小麦细胞内常用农杆菌转化法
4．天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B，现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是() A．提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经过逆转录获得互补的DNA，再扩增基因B
B．利用限制性核酸内切酶从开蓝色花牵牛的基因文库中获取基因B
C．利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞
D．将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞
5．以下有关基因工程的叙述，正确的是()
A．利用PCR技术可以大量扩增目的基因
B．目的基因导入受体细胞最常用的方法是农杆菌转化法
C．用同一种限制酶分别切割载体和目的基因的目的是能够产生不同的黏性末端
D．利用载体上标记基因的相关特性就可检测出目的基因已导入受体细胞并成功表达6．下列关于基因表达载体导入微生物细胞的叙述中，不．正确的是()
A．常用原核生物作为受体细胞，是因为原核生物繁殖快，且多为单细胞，遗传物质相对较少
B．受体细胞所处的一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态称为感受态
C．感受态细胞吸收DNA分子需要适宜的温度和酸碱度
D．感受态细胞吸收重组表达载体DNA分子的液体只要调节为适宜的pH即可，没必要用缓冲液
7．(多选)小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应，为了克服这个缺陷，可选择性扩增抗体的可变区基因(目的基因)后再重组表达。

下列相关叙述正确的是()
A．设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列
B．用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列
C．PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶
D．一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞
8．(双选)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，下列叙述正确的是()
A．过程①需使用逆转录酶
B．过程②需使用解旋酶和PCR获取目的基因
C．过程③使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备
D．过程④可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞
二、非选择题
9．下图为培育转基因抗虫棉的技术流程，请据图回答：
(1)质粒上标记基因的作用是_________________________________________________。

(2)过程①是______________，这是基因工程的核心步骤。

其目的是
________________________________________________________________________。

(3)过程②采用最多的方法是______________，检测抗虫基因是否整合到棉花细胞DNA 分子上的方法是______________________。

(4)经检测抗虫棉细胞染色体上含有一个抗虫基因，该植株自交得到F1，其中全部的抗虫植株再自交一次，后代中抗虫植株占总数的__________。

10．大肠杆菌pUC18质粒是基因工程中常用的运载体。

某限制酶在此质粒上的唯一酶切位点位于LacZ基因中，如果没有插入外源基因，LacZ基因便可表达出β－半乳糖苷酶。

当培养基中含有IPTG和X－gal时，X－gal便会被β－半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落。

反之，则形成白色菌落。

下图表示利用此质粒实施基因工程的主要流程。

请分析并回答：
(1)对已获得的目的基因可利用________技术进行扩增。

(2)目的基因插入质粒构建重组质粒的过程中，需要DNA连接酶恢复________键。

(3)将试管Ⅰ中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是________；大肠杆菌需事先用Ca2＋进行处理，目的是____________________________________。

(4)将试管Ⅱ中的菌液接种于选择培养基上培养，培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质__________________和生长因子，还应加入IPTG、X－gal以及氨苄青霉素，其中加入氨苄青霉素的作用是筛选出__________________________。

(5)若观察到培养基上出现______色菌落，则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒。

如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因，则不利于重组质粒的筛选，原因是_____________________________________________________________________________。

——★参考答案★——
1．选C将目的基因导入受体细胞时，不存在DNA复制或转录等过程，故该过程不需进行碱基互补配对。

2．选D基因的表达即控制蛋白质的合成，只有合成了相应的蛋白质才能证明目的基因完成了在受体细胞中的表达。

3．选D小麦是单子叶植物，其受伤后不能分泌酚类物质，农杆菌对它没有感染能力。

4．选A由题意知：控制蓝色色素合成的基因B是目的基因，提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经反转录获得互补的DNA，再扩增基因B，然后导入天然玫瑰的细胞中，培育该受体细胞即能获得蓝玫瑰。

限制酶用于切割目的基因而不是获取目的基因；将目的基因B 与质粒连接需用DNA连接酶，而不是DNA聚合酶；基因B需与质粒连接形成基因表达载体再导入农杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞，而不能将基因B直接导入大肠杆菌。

5．选A将目的基因导入植物细胞最常用的是农杆菌转化法，导入动物细胞最常用的是显微注射技术，导入大肠杆菌最常用的转化方法是Ca2＋处理法；用同一种限制酶分别切割载体和目的基因的目的是能够产生相同的黏性末端；利用载体上的标记基因可以检测出目的基因是否导入受体细胞，但不能检测目的基因是否表达。

6．选D将基因表达载体导入微生物细胞时，需在一定条件(如适宜的温度、pH等)下，将基因表达载体和感受态的微生物细胞混合培养，在培养过程中，可能会影响pH的变化，因此要加入缓冲液，以保持适宜的pH。

7．选BD设计引物时应当考虑由此扩增的目的基因与载体两端的序列进行互补配对；PCR体系中应用耐高温的DNA聚合酶，而不是从受体细胞中提取的普通DNA聚合酶。

8．选AD①过程是逆转录过程，需要逆转录酶催化；从cDNA中获取所需要的目的基因，根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置或基因翻译产物蛋白质等特性来获取，不需要用解旋酶，也不需要PCR；用CaCl2溶液处理大肠杆菌，可使其成为感受态细胞；鉴别目的基因是否导入受体细胞可利用DNA分子杂交技术。

9．[解析]同源染色体的一条染色体含有抗虫基因，则该个体可看作杂合子，若用A＋表示含抗虫基因的染色体，A－表示不含抗虫基因的染色体，则：
P A＋A－×A＋A－
↓
F11A＋A＋2A＋A－1A－A－
其中的抗虫植株(1/3A＋A＋、2/3A＋A－)再自交一次，后代中不抗虫植株占2/3×1/4＝1/6，抗虫植株占5/6。

[答案](1)鉴别受体细胞中是否含有目的基因
(2)基因表达载体的构建使目的基因在受体细胞中能够稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用
(3)农杆菌转化法DNA分子杂交
(4)5/6
10．[解析](1)PCR技术是一种体外扩增DNA的方法。

(2)DNA连接酶的作用是催化磷酸二酯键的形成。

(3)将试管Ⅰ中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是进行转化；大肠杆菌需事先用Ca2＋进行处理，使其转变为一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态——感受态。

(4)培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质，包括碳源、氮源、无机盐、水和生长因子。

氨苄青霉素抗性基因作为标记基因，作用是筛选出导入pUC18质粒的大肠杆菌。

(5)若观察到培养基上出现白色菌落，则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒。

如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因，则无论大肠杆菌中是否导入重组质粒，均会呈现蓝色菌落，故不利于重组质粒的筛选。

[答案](1)PCR(2)磷酸二酯(3)进行转化使大肠杆菌细胞处于感受态(4)碳源、氮源、无机盐、水导入pUC18质粒的大肠杆菌(5)白无论大肠杆菌中是否导入重组质粒，均会呈现蓝色菌落。