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【世纪金榜】2016-2017学年高二生物人教版选修三同课异构练习:1.2 基因工程的基本操作程序 1 Word版含解析

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知能训练·课时达标
【小题达标练】 1.(2015· 邢台高二检测)在基因工程中,若受体细胞是细菌,则用来处 理该细菌以增强细胞壁通透性的化学试剂是 ( A.氯化钠 C.氯化钙 B.聚乙二醇 D.二苯胺 )

【解析】选 C。基因工程中如果以细菌作为受体细胞,一般要用钙离 子处理,使其成为“感受态细胞”,便于接受外源 DNA。 2.(2015·潍坊高二检测)以下甲、乙两图表示从细菌细胞中获取目的 基因的两种方法,以下说法中错误的是 ( )

A.甲方法可建立该细菌的基因组文库 B.乙方法可建立该细菌的 cDNA 文库 C.甲方法要以脱氧核苷酸为原料 D.乙方法需要反转录酶参与 【解题指南】 解答本题的关键在于识别图中两种获得目的基因的方法,
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需要的条件和过程。 【解析】选 C。甲方法表示直接切取细菌的 DNA 作为目的基因,可以 表示基因文库法获取目的基因,A 项正确。乙方法是利用信使 RNA 进 行反转录得到目的基因,利用反转录法可以制备 cDNA 文库,B 项正确。 甲方法直接切取 DNA 片段,不合成 DNA,因此不需要以脱氧核苷酸为原 料,C 项错误。反转录法需要反转录酶的参与,D 项正确。 3.下列关于 cDNA 文库和基因组文库的说法中,不正确的是 ( A.cDNA 文库中的 DNA 来源于 mRNA 的反转录过程 B.如果某种生物的 cDNA 文库中的某个基因与该生物的基因组文库中 的某个基因控制的性状相同,则这两个基因的结构也完全相同 C.cDNA 文库中的基因都没有启动子 D.一种生物的 cDNA 文库可以有许多种,但基因组文库只有一种 【解析】选 B。由于基因中只有编码区段才能转录,所以以 mRNA 为模 板反转录成的 DNA 就只有外显子区段,而缺少内含子和启动子等非编 码区段,和原来的基因结构不相同。 【易错提醒】解答本题时常犯的两个错误: (1)对基因结构把握不清,或者对 cDNA 文库建立方法不清楚,而错选 C。 (2)对基因文库的概念把握不准确或对基因组文库和 cDNA 文库大小 范围分不清而错选 D。 4.下列关于图中 P、Q、R、S、G 的描述,正确的是 ( ) )

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A.P 代表的是质粒 RNA,S 代表的是外源 DNA B.Q 表示限制酶的作用,R 表示 RNA 聚合酶的作用 C.G 是 RNA 与 DNA 形成的重组质粒 D.G 是转基因形成的重组质粒 DNA 【解析】 选 D。 图示中 P 为质粒,是小型环状 DNA 分子,S 是外源 DNA,A 错误。 图示中质粒经过 Q 的作用被切开,因此 Q 为限制酶;通过 R 的作 用将 S 和切开的质粒连接起来,R 为 DNA 连接酶,B 错误。根据碱基 T 的存在可以判断 S 为 DNA 片段,C 错误。G 是质粒和外源 DNA 通过 DNA 连接酶连接而成的重组质粒,D 正确。 5.(2015·鞍山高二检测)质粒是基因工程中常用的运载工具,某质粒 上有两种抗药基因可作为标记基因,a、b、c 为三个可能出现的目的 基因插入点,如图所示。 如果用一种限制酶将目的基因和质粒处理后, 合成重组质粒。将重组质粒导入某高等植物受体细胞后,用含有药物 的培养基筛选受体细胞,预计结果如下表。下列选项正确的是 ( )

含有氨苄青霉素的培养基 ①
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含有四环素的培养基 能生长

能生长

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② ③

不能生长 能生长

能生长 不能生长

A.如果出现①结果,说明两个抗药基因都没有被破坏 ,转基因实验获 得成功 B.如果出现①结果,说明限制酶的切点在 c 点,目的基因接在 c 点的断 口处 C.如果出现②或者③结果,说明转基因实验失败 D.转移到受体细胞中的 a、b 基因的遗传遵循孟德尔遗传定律 【解题指南】解答本题的关键点为: (1)分析图示,确定切口对标记基因的影响。 (2)能够分析保留不同标记基因时受体细胞在不同培养基中的生存状 况。 【解析】选 B。转基因实验成功的标志是目的基因的表达,而与标记 基因无关,A 项错误;若出现①结果,说明受体细胞对两种抗生素都有 抗性,表明两个抗药基因都没有被破坏,限制酶切点只能在 c 处,B 项 正确;出现②或者③结果与最后转基因的失败不存在必然的联系,C 项 错误;质粒是存在于细菌或真菌细胞质中的环状 DNA 分子,因而不遵 循孟德尔遗传定律,D 项错误。 6.(2015·重庆高考)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述,正确的 是 ( )

A.表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞 mRNA 反转录获得 B.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点
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C.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来 D.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用 【解题指南】(1)题干关键词:“胰岛素基因表达载体” 。 (2)关键知识:目的基因的获取,基因表达载体中各组件的作用。 【解析】选 C。本题考查基因工程相关知识。A 项,胰岛素基因只在胰 岛 B 细胞中表达,人肝细胞无胰岛素 mRNA,故错误。B 项,复制原点是 基因表达载体复制的起点 ,而胰岛素基因表达的起点位于启动子 ,故 错误。C 项,在细胞培养液中加入抗生素,只有含胰岛素基因的受体细 胞才能存活,即借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛 选出来,故正确。D 项,启动子在胰岛素基因的转录中起作用,终止密 码子在翻译中起作用,故错误。 7.(2014·江苏高考)下列关于基因工程技术的叙述,错误的是(多选) ( )

A.切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别 6 个核苷酸序列 B.PCR 反应中温度的周期性改变是为了 DNA 聚合酶催化不同的反应 C.载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因 D.抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体上也未必能正常表达 【解题指南】关键知识:PCR 反应中加热至 90℃以上时,DNA 解链→冷 却到 50℃左右,引物结合到互补 DNA 链→加热至 72℃左右,热稳定 DNA 聚合酶从引物起始进行互补链的合成。 【解析】选 A、B、C。本题考查基因工程技术。限制性核酸内切酶大 多是特异性识别 6 个核苷酸序列,但也有些限制性核酸内切酶能识别
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由 4、 5 或 8 个核苷酸组成的序列,A 错误;PCR 中耐高温的 DNA 聚合酶 只是在延伸阶段发挥催化作用,B 错误;载体质粒上抗生素抗性基因可 作为标记基因,供重组 DNA 的鉴定和选择,不是抗生素合成基因,C 错 误;目的基因导入了受体细胞不一定都能正常表达,D 正确。 【大题提升练】 1.(2015·全国卷Ⅰ)HIV 属于逆转录病毒,是艾滋病的病原体。回答 下列问题: (1)用基因工程方法制备 HIV 的某蛋白(目的蛋白)时,可先提取 HIV 中 的 成 入受体细胞。 (2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白,该蛋白作为抗原注入机体后, 刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是 。 该分 ,以其作为模板,在 的作用下合

,获取该目的蛋白的基因,构建重组表达载体,随后导

泌 蛋 白 可 用 于 检 测 受 试 者 血 清 中 的 HIV, 检 测 的 原 理 是 。

(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见 ,但是在艾滋病患者中 却多发。 引起这种现象的根本原因是 HIV 主要感染和破坏了患者的部 分 细胞,降低了患者免疫系统的防卫功能。 癌细胞的功能,艾滋病患者由于免

(4)人的免疫系统有 疫功能缺陷,易发生恶性肿瘤。

【解题指南】(1)隐含信息:HIV 属于逆转录病毒,遗传物质是 RNA。 (2)关键知识:基因工程方法、艾滋病的发病机理和免疫系统的功能。
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【解析】 (1)HIV 属于逆转录病毒,它的遗传物质是 RNA,在逆转录酶的 作用下可以逆转录为 cDNA,用于构建基因表达载体,从而制备 HIV 的 某蛋白。 (2)HIV 的某蛋白作为抗原进入机体后,能刺激人体产生针对该抗原的 一种特殊的分泌蛋白——抗体;可用该抗体进行抗原—抗体杂交来检 测血清中是否含有 HIV。 (3)HIV 营寄生生活,寄生在 T 淋巴细胞内,T 细胞参与体液免疫和细胞 免疫,因此少了 T 细胞,特异性免疫几乎全部丧失,降低了机体的免疫 功能。 (4)人体的免疫系统具有防卫、 监控和清除的功能,可及时清除体内产 生的癌细胞。艾滋病患者的整个免疫功能缺陷,机体易发生一系列顽 固性机体感染和恶性肿瘤。 答案:(1)RNA 逆转录酶 (2)抗体 cDNA(或 DNA)

抗原抗体特异性结合(其他合理答案也可)

(3)T(或 T 淋巴) (4)监控和清除 2.(2014·海南高考)下图是将某细菌的基因 A 导入大肠杆菌内,制备 “工程菌”的示意图。

据图回答: (1)获得 A 有两条途径:一是以 A 的 mRNA 为模板,在
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酶的

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催化下,合成互补的单链 DNA,然后在 从而获得所需基因;二是根据目标蛋白质的

的作用下合成双链 DNA, 序列,推测

出相应的 mRNA 序列 , 然后按照碱基互补配对原则 , 推测其 DNA 的 序列,再通过化学方法合成所需基因。 (2) 利用 PCR 技术扩增 DNA 时,需要在反应体系中添加的有机物质 有 、 、4 种脱氧核糖核苷三磷酸和耐热性的 DNA 聚合酶,扩增过 程可以在 PCR 扩增仪中完成。 (3)由 A 和载体 B 拼接形成的 C 通常称为 (4)在基因工程中,常用 Ca2+处理 D,其目的是 。 【解题指南】(1)题干关键词:“将某细菌的基因 A 导入大肠杆菌内” 。 (2)关键知识:基因工程的原理和技术、蛋白质工程和 PCR 技术的应 用。 【解析】本题主要考查基因工程及 PCR 技术应用的相关知识。 (1)利用反转录法合成目的基因的过程是:以 mRNA 为模板,在反转录 酶的催化作用下合成单链 DNA,然后在 DNA 聚合酶的作用下,合成双链 DNA 分子;根据蛋白质工程合成目的基因的过程是:根据目标蛋白质的 氨基酸序列,推测相应的 mRNA 序列,然后按照碱基互补配对原则,推 测 DNA 中脱氧核苷酸的排列顺序,通过化学方法合成。 (2)PCR 过程中需要酶、底物、模板、引物等条件。 (3)目的基因和载体结合,形成基因表达载体。
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(4)在利用大肠杆菌做受体细胞时,需要先用 Ca2+处理,使之成为感受 态细胞,有利于其吸收重组 DNA 分子。 答案:(1)反转录 DNA 聚合酶 氨基酸 脱氧核苷酸 (2)引物 模板(A 基因)

(3)基因表达载体 (4)使其成为感受态细胞,有利于吸收重组 DNA 分子 3.(2015· 西安高二检测)普通烟草转入抗盐基因培育抗盐烟草的过程 如图所示。已知含抗盐基因的 DNA 和质粒上均有 SalⅠ、HindⅢ、 BamHⅠ限制性核酸内切酶的酶切位点,质粒上另有抗四环素基因和抗 氨苄青霉素基因。请回答下列问题。

(1) 在 构 建 重 组 质 粒 时 , 为 了 避 免 含 抗 盐 基 因 的 DNA 和 质 粒 发 生 行切割。 (2)为筛选重组质粒,导入前的农杆菌应该 “含有”)抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因。 (3)在筛选被成功导入重组质粒的农杆菌时 ,先将经过导入处理的农 杆菌接种到含有氨苄青霉素的培养基中培养,获得菌落如图 1 所示;
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,应选用 SalⅠ和 HindⅢ对含抗盐基因的 DNA 和质粒进

(填“不含”或

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再将无菌绒布按到图 1 培养基上,使绒布沾上菌落,然后将绒布平移 到含有四环素的培养基中培养,得到如图 2 所示的结果,则图中含有 抗盐基因的菌落是 。

【解析】 (1)由图可知,抗盐基因和质粒中均有 SalⅠ和 HindⅢ的识别 序列,用 SalⅠ和 HindⅢ对二者进行切割可以防止含目的基因的 DNA 和质粒发生自身环化,从而得到重组质粒。 (2)抗氨苄青霉素基因和抗四环素基因为标记基因 ,将重组质粒导入 后,可根据标记基因是否表达判断抗盐基因是否导入农杆菌体内 ,因 此农杆菌本身不能含有该标记基因。 (3)由图可知,目的基因与质粒结合时破坏了抗四环素基因,因此含有 目的基因(抗盐基因)的农杆菌能抗氨苄青霉素而不能抗四环素。 答案:(1)自身环化(任意连接) (2)不含 (3)b 和 f

4.(2014·新课标全国卷Ⅱ)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某 个基因有关,若从该植物中获得该耐旱基因 ,并将其转移到耐旱性低 的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。 回答下列问题: (1)理论上,基因组文库含有生物的 生物的 基因。
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基因;而 cDNA 文库含有

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(2)若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文库, 再从中 出所需的耐旱基因。 (3) 将耐 旱 基因 导入 农 杆 菌 , 并 通 过农 杆 菌 转化 法将其 导 入 植物 的体细胞中,经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是 否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因 的 是否得到提高。 (4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交 ,子代中耐旱与不耐旱 植 株 的 数 量 比 为 3∶1 时 , 则 可 推 测 该 耐 旱 基 因 整 合 到 了 (填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。 【解题指南】(1)题干关键词:“自交” “子代中耐旱与不耐旱植株的 数量比为 3∶1” 。 (2)关键知识:基因文库类型、基因工程操作流程。 【解析】本题考查基因工程的相关知识。 (1)基因文库包括基因组文库和 cDNA 文库,基因组文库包含生物基因 组的全部基因,cDNA 文库是以 mRNA 反转录后构建的,只含有已经表达 的基因(并不是所有基因都会表达),即部分基因。 (2)从基因文库中获取目的基因需要进行筛选。 (3)要提高植物乙的耐旱性 ,需要利用农杆菌转化法将耐旱基因导入 植物乙的体细胞中。 要检测目的基因(耐旱基因)是否表达应该用抗原 —抗体杂交法检测目的基因(耐旱基因)的表达产物(即耐旱的相关蛋
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,如果检测结果呈阳性,再在田间试验中检测植株的

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白质);个体水平检测可以通过田间试验,观察检测其耐旱情况。 (4)如果耐旱基因整合到同源染色体的一条上 ,则转基因植株的基因 型可以用 A_表示(A 表示耐旱基因,_表示另一条染色体上没有相应的 基因),A_自交后代基因型为 AA∶A_∶_ _=1∶2∶1,所以耐旱∶不耐 旱=3∶1,与题意相符 ;如果耐旱基因整合到同源染色体的两条上 ,则 子代将全部表现耐旱,不会出现性状分离。 答案:(1)全部 部分 (2)筛选 (3)乙 表达产物 耐旱性

(4)同源染色体的一条上 5.人外周血单核细胞能合成白介素 2(IL-2)。该蛋白可增强机体免疫 功能,但在体内易被降解。 研究人员将 IL-2 基因与人血清白蛋白(HSA) 基因拼接成一个融合基因,并在酵母菌中表达,获得具有 IL-2 生理功 能、且不易降解的 IL-2-HSA 融合蛋白。其技术流程如图。请回答下 列问题:

(1)培养人外周血单核细胞的适宜温度为 过程。 (2)表达载体 1 中的位点
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℃;图中②表示

应为限制酶 BglⅡ的识别位点,才

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能成功构建表达载体 2。 (3)表达载体 2 导入酵母菌后,融合基因转录出的 mRNA 中,与 IL-2 蛋 白对应的碱基序列不能含有 (填“起始”或“终止”)密

码子,才能成功表达出 IL-2-HSA 融合蛋白。 (4)应用 融合蛋白。 【解析】(1)人体的体温是 37℃左右,因此培养人体细胞的最适宜温 度就是 37℃。由 mRNA 到 cDNA 过程是反转录过程。(2)根据图解可知 目的基因的两端分别由限制酶 EcoRⅠ、BglⅡ切割,一般用同一限制 酶切割才能形成相同的黏性末端,表达载体 1 中的位点 a 具有 EcoRⅠ 的识别位点,因此位点 a 应为限制酶 BglⅡ的识别位点,才能成功构建 表达载体 2。(3)mRNA 中如果含有终止密码子,则会导致翻译终止,不 能合成目的蛋白。(4)抗原、抗体的结合具有特异性,抗原—抗体杂交 技术可以迅速检测出酵母菌是否表达出 IL-2-HSA 融合蛋白。 答案:(1)37(或 36.5〒0.5) 反转录 (2)a (3)终止 (4)抗原—抗体 杂交技术可检测酵母菌是否表达出 IL-2-HSA

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