3.2基因工程的基本操作程序同步課時作業一、單項選擇題1.下列關于基因工程的說法正確的是()A.利用PCR技術獲取目的基因依據的是DNA半保留復制的原理B.基因表達載體一般包括目的基因、標記基因、啟動子和終止密碼子等結構C.基因表達載體中啟動子是DNA聚合酶的結合部位，啟動復制過程D.將目的基因導入植物細胞和動物細胞分別采用花粉管通道法和農桿菌轉化法2.下列關于基因工程技術的敘述，正確的是()A.基因工程的操作水平屬于分子水平，其原理為基因突變B.將目的基因轉入微生物細胞常用顯微注射法C.載體質粒上通常有抗生素抗性基因作為標記基因，以便于重組質粒的篩選D.構建基因表達載體時，目的基因必須位于啟動子和終止子之間才能進行復制3.基因工程是一項過程復雜方法多樣的系統工程，“篩選”是基因工程中常用的技術手段。下列說法錯誤的是()A.pmi基因編碼的蛋白質可使細胞在特殊培養基上生長，可用于目的基因的篩選B.構建乳腺生物反應器需先將目的基因與乳腺中特異性表達的基因啟動子連接到質粒上C.對轉基因抗蟲棉進行個體水平的鑒定篩選時，需用PCR技術或抗原-抗體雜交的方法D.基因工程轉化后，利用標記基因可以將含有目的基因的受體細胞篩選出來4.圖為蛛絲蛋白基因對應的DNA片段結構示意圖，目前利用現代生物技術生產蜘蛛絲已取得成功。下列有關敘述正確的是()A.一個基因擴增4次共消耗引物32個B.獲取該基因，要破壞2個磷酸二酯鍵C.用PCR技術獲取該基因，設計的引物應分別結合在1、4部位D.在PCR儀中至少需經過6次循環，才可獲得32個符合要求的目的基因5.蛛絲蛋白是一種特殊纖維蛋白，具有強度高、韌性大等特點，在人工肌腱等醫學領域有著誘人的前景。某研究小組提取一種絲絨蜘蛛中的蛛絲蛋白基因，將其導入大腸桿菌生產蛛絲蛋白。下列敘述正確的是()A.構建蛛絲蛋白基因表達載體需要限制酶和DNA聚合酶B.可通過顯微注射的方法將蛛絲蛋白基因導入大腸桿菌C.基因表達載體上的啟動子可調控蛛絲蛋白基因的表達D.可通過基因工程改造蛛絲蛋白的結構以增強其韌性6.將馬鈴薯胰蛋白酶抑制劑基因PinⅡ導入楊樹細胞，培育成了抗蟲楊樹。如圖表示含目的基因的DNA分子和農桿菌質粒，圖中Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，Neor表示新霉素抗性基因，箭頭表示識別序列完全不同的4種限制酶的切割位點。下列敘述不正確的是()A.目的基因插入到質粒的T--DNA上，才能整合到受體細胞染色體中B.為使目的基因與質粒高效重組，最好選用EcoRⅠ和PstⅠC.成功導入重組質粒的細胞會表現為不抗氨芐青霉素、抗新霉素D.轉化了的楊樹細胞在合適條件下經脫分化即可形成抗蟲楊樹7.PHB2蛋白具有抑制細胞增殖的作用。為初步探究某動物PHB2蛋白抑制人宮頸癌細胞增殖的原因，研究者獲取了該蛋白的基因編碼序列（簡稱phb2基因），利用大腸桿菌表達該蛋白。下圖為所用載體示意圖，phb2基因基因序列不含圖中限制酶的識別序列。下列敘述錯誤的是()A.將phb2基因與載體正確連接構建基因表達載體是培育轉基因大腸桿菌的核心工作B.為使phb2基因與載體正確連接，在擴增的phb2基因兩端可分別引入PvuⅡ和EcoRI限制酶的識別序列C.在使phb2基因與載體連接時，在擴增的phb2基因兩端都引入PvuⅡ限制酶的識別序列可能導致目的基因環化D.構建基因表達載體時，需選擇BamHI限制酶破壞氨芐青霉素抗性基因，以便對目的基因是否正常轉入進行檢測與鑒定8.下列有關基因導入方式、受體細胞以及基因導入后獲得個體的說法，錯誤的是()A.將目的基因導入動物細胞目前最常用的，也是最為有效的方式是顯微注射B.將目的基因導入植物細胞采用最多的方法是農桿菌轉化法C.轉基因動物的受體細胞必須是受精卵，然后由受精卵發育成轉基因動物D.轉基因植物的受體細胞必須是受精卵，然后利用植物組織培養技術獲得轉基因植株9.下列有關基因工程基本操作程序的敘述，正確的是()A.目的基因檢測時所用的核酸探針是指與目的基因相同的特定雙鏈DNAB.基因組文庫的基因含有某物種的部分基因C.若基因比較小且核苷酸序列已知，則可直接通過化學方法合成D.抗生素合成基因作為標記基因，可鑒別目的基因是否導入受體細胞10.培育轉基因抗蟲棉過程需要的步驟順序是()A.目的基因的篩選與獲取→將目的基因導入受體細胞→基因表達載體的構建→目的基因的檢測與鑒定B.目的基因的篩選與獲取→基因表達載體的構建→將目的基因導入受體細胞→目的基因的檢測和鑒定C.目的基因的檢測和鑒定→目的基因的篩選與獲取→基因表達載體的構建→將目的基因導入受體細胞D.基因表達載體的構建→目的基因的篩選與獲取→將目的基因導入受體細胞→目的基因的檢測和鑒定11.目的基因導入受體細胞后，需要檢測目的基因是否可以維持穩定和表達其遺傳特性。下列關于目的基因的檢測和鑒定的敘述，正確的是()A.目的基因能否在受體細胞中穩定遺傳的關鍵是能否轉錄出mRNAB.為了增強DNA分子探針檢測的準確度，一般要先對目的基因進行PCR擴增C.可采用PCR檢測目的基因是否轉錄和翻譯D.可從轉基因生物中提取mRNA來檢測目的基因是否表達相應蛋白質12.將大腸桿菌的質粒連接上人生長激素的基因后，重新導入大腸桿菌的細胞內，再通過發酵工程就能大量生產人生長激素。下列相關敘述正確的是()A.轉錄生長激素基因需要解旋酶和DNA連接酶B.發酵產生的生長激素屬于大腸桿菌的初生代謝物C.人生長激素基因能夠在大腸桿菌細胞內表達，說明人和大腸桿菌共用一套遺傳密碼D.大腸桿菌質粒標記基因中腺嘌呤和尿嘧啶的含量相等13.科學家利用含氯霉素抗性基因的質粒作載體,將編碼牛凝乳酶的基因導入大腸桿菌的基因組中，再通過工業發酵批量生產牛凝乳酶，用于生產奶酪。已知氯霉素對大腸桿菌的增殖有較強的抑制作用。下列關于檢測目的基因是否導入受體細胞的說法，錯誤的是()A.用同位素標記的牛凝乳酶基因制作的探針與受體細胞的DNA進行雜交B.選擇合適的限制酶切割從受體細胞中提取的質粒，再進行電泳檢測C.能在含有氯霉素的培養基上生長的大腸桿菌一定被導入了目的基因D.分別用與質粒DNA和目的基因DNA互補結合的一對引物，對從受體細胞中提取的質粒進行PCR擴增,之后再進行電泳檢測二、非選擇題14.人血清白蛋白（HSA）具有重要的醫用價值。圖1表示獲得的HSA基因及其基因工程中運輸該基因所用載體的結構示意圖。利用基因工程獲取重組HSA（rHSA）的兩條途徑如圖2所示，請回答下列問題：（1）據圖1分析，擴增目的基因時需要選擇的一對引物是_______，為了使目的基因正確插入載體中，應在所選引物的_______端分別添加特定的限制酶的識別序列，請寫出所選引物需要添加的限制酶序列_______（引物和限制酶要一一對應）。（2）若限制酶切割載體和目的基因后產生的均是黏性末端，則可選擇_______DNA連接酶將二者連接以構建基因表達載體。據圖1分析，轉錄時目的基因的_______鏈為模板鏈。（3）將目的基因導入大腸桿菌時，經常用_______處理大腸桿菌，使其處于感受態。選擇圖2途徑I獲取rHSA時，為了使目的基因能在水稻胚乳細胞中特異性表達，應選擇_______啟動子。與途徑Ⅱ相比，選擇途徑I獲取rHSA的優勢是_______。15.靛藍是最早發現的天然染料之一。研究人員將靛藍色素酶基因（IDG）與啟動子PTL12相連以構建基因表達載體（如圖，KpnⅠ、HindⅢ、BamHⅠ、PstⅠ代表不同限制酶，圖中質粒上酶的位置為其對應的酶切位點），并最終培育出能在棉纖維細胞中表達靛藍色素酶的彩色棉新品種。請據圖回答下列問題：（1）圖中所示是基因工程操作步驟中的____________，該過程用到____________種酶。（2）本研究中將IDG與啟動子PTL12結合的主要目的是____________。（3）過程①②都使用KpnⅠ切割質粒，目的是____________，過程③使用的Ti質粒中的T-DNA內部至少應含有的限制酶是____________。（4）利用農桿菌轉化法將目的基因導入棉花細胞的過程：首先將____________轉入農桿菌，然后通過農桿菌侵染植物細胞將____________轉移到被侵染的細胞，并且將其整合到該細胞的____________上。

答案以及解析1.答案：A解析：A、PCR是一項體外擴增DNA的技術，利用PCR技術獲取目的基因依據的是DNA半保留復制的原理，A正確；B、基因表達載體一般包括目的基因、標記基因、啟動子和終止子（而非終止密碼子）等結構，B錯誤；C、基因表達載體中啟動子是RNA聚合酶的結合部位，啟動轉錄過程，C錯誤；D、將目的基因導入植物細胞最常用的方法是農桿菌轉化法，也可用花粉管通道法，導入動物細胞的方法是顯微注射法，D錯誤。故選A。2.答案：C解析：A、基因工程的操作對象是基因，屬于分子，因此基因工程的操作水平屬于分子水平，其原理為基因重組，A錯誤；B、將目的基因轉入微生物細胞常用感受態細胞法，B錯誤；C、用作基因工程載體的質粒上常有特殊的標記基因，如抗生素抗性基因等，便于重組DNA質粒的篩選，C正確；D、啟動子與RNA聚合酶結合，驅動目的基因的轉錄，終止子負責終止目的基因轉錄，因此構建基因表達載體時，目的基因必須位于啟動子和終止子之間才能進行轉錄，但是目的基因的復制需要復制原點，不需要啟動子和終止子，D錯誤。故選C。3.答案：C解析：A、pmi基因編碼的蛋白質可使細胞在特殊培養基上生長，說明pmi基因是標記基因，可用于目的基因的篩選，A正確；B、構建乳腺生物反應器需先將目的基因與乳腺中特異性表達的基因啟動子連接到質粒上，通過顯微注射的方法導入哺乳動物的受精卵中，由這個受精卵發育成的轉基因動物在進入泌乳期后，可以通過分泌乳汁來生產所需要的藥物，B正確；C、對轉基因抗蟲棉進行個體水平的鑒定篩選時，通過采摘抗蟲棉的葉片飼喂棉鈴蟲來確定Bt基因是否賦予了棉花抗蟲特性以及抗性的程度，C錯誤；D、基因工程轉化后，說明重組質粒導入到受體細胞中，可以利用標記基因可以將含有目的基因的受體細胞篩選出來，D正確。故選C。4.答案：D解析：A、一個基因擴增4次，新合成的DNA數有24=16個，但新合成的鏈數為30個，所以共消耗引物30個，A錯誤；B、獲取該基因，要破壞4個磷酸二酯鍵，B錯誤；C、用PCR技術獲取該基因，引物結合到模板鏈的3'端，設計的引物應分別結合在2、3部位，C錯誤；D、如圖所示：，設X基因為目的基因。經過第一輪復制以親代DNA的兩條鏈做模板，可以得到①和②兩種DNA；經過第二輪復制可以得到①和③、②和④；經過第三輪復制可以得到①和③、③和⑤、②和④、④和⑤；第四輪復制得到16個DNA分子，即①和③、2個③和2個⑤、②和④、2個④和2個⑤、第三輪的2個⑤得到4個⑤（統計為①、②、3個③、3個④、8個⑤）；第五輪復制得到32個DNA分子，即①和③、②和④、3個③和3個⑤、3個④和3個⑤、第四輪的8個⑤得16個⑤（統計為①、②、4個③、4個④、22個⑤；⑤為目的基因即還未獲得32個目的基因），第六輪復制得64個DNA分子，即①和③、②和④、4個③和4個⑤、4個④和4個⑤、第五輪的22個⑤得44個⑤（統計為①、②、5個③、5個④、52個⑤；⑤為目的基因，即此時獲得32以上符合條件的目的基因），綜上所述，需要至少6次循環可獲得32個以上符合要求的目的基因，D正確。故選D。5.答案：C解析：A、構建蛛絲蛋白基因表達載體時，需要用限制酶切割含有蛛絲蛋白基因的DNA片段和載體，然后用DNA連接酶將獲取的蛛絲蛋白基因和切割后的載體連接起來，A錯誤；B、將蛛絲蛋白基因導入大腸桿菌，最常用的轉化方法是用Ca2+處理大腸桿菌細胞，使其處于一種能吸收周圍環境中DNA分子的生理狀態，B錯誤；C、基因表達載體上的啟動子是RNA聚合酶識別和結合的部位，驅動基因轉錄出mRNA，可調控蛛絲蛋白基因的表達，C正確；D、若要改造蛛絲蛋白的結構以增強其韌性，可以通過蛋白質工程來實現，D錯誤。故選C。6.答案：D解析：A、農桿菌中的Ti質粒上的T--DNA可轉移至受體細胞，并且整合到受體細胞染色體的DNA上，因此，目的基因插入到質粒的T--DNA上，可整合到受體細胞染色體中，A正確；B、為保證目的基因的完整性，不能選用BamHⅠ；為防止自身環化，應選用目的基因兩側的兩種不同的限制酶；重組質粒中至少要保留一個抗性基因，TthⅢ1和PstⅠ只能選其中一個；因此可選用EcoRⅠ和TthⅢ1或者EcoRⅠ和PstⅠ；為保留重組質粒中的復制原點，最好選用EcoRⅠ和PstⅠ，B正確；C、用EcoRⅠ和PstⅠ切割會破壞氨芐青霉素抗性基因，但不會破壞新霉素抗性基因，因此成功導入重組質粒的細胞會表現為不抗氨芐青霉素，但能抗新霉素，C正確；D、轉化了的楊樹細胞在合適條件下經脫分化與再分化可形成抗蟲楊樹，D錯誤。故選D。7.答案：D解析：A、將phb2基因與載體正確連接構建基因表達載體是培育轉基因大腸桿菌的核心工作，A正確；B、限制酶的選擇不能破壞目的基因，不能破壞載體上的關鍵結構，為使phb2基因與載體正確連接，在擴增的phb2基因兩端可分別引入PvuⅡ和EcoRI限制酶的識別序列，也可以防止自身環化，B正確；C、在使phb2基因與載體連接時，在擴增的phb2基因兩端都引入PvuⅡ限制酶的識別序列，會產生可以互補配對的序列，可能導致目的基因環化，C正確；D、氨芐青霉素抗性基因是標記基因，選擇BamHI限制酶破壞氨芐青霉素抗性基因，則不利于目的基因是否正常轉入進行檢測與鑒定，D錯誤。故選D。8.答案：D解析：A、顯微注射技術是將目的基因導入動物細胞最常用的、最為有效的一種方法，A正確；B、將目的基因導入植物細胞采用最多的方法是農桿菌轉化法，也可用花粉管通道法，B正確；C、動物體細胞的細胞核具有全能性，完整的動物體細胞的全能性不易表現出來，所以轉基因動物的受體細胞必須是受精卵，然后利用胚胎移植技術獲得轉基因動物，C正確；D、植物體細胞具有全能性，所以轉基因植物的受體細胞一般是體細胞，然后利用植物組織培養技術獲得轉基因植株，D錯誤。故選D。9.答案：C解析：A、DNA探針是指用放射性同位素或熒光分子標記的DNA單鏈，利用堿基互補配對原則，檢測目的基因是否導入受體細胞中，A錯誤；B、基因組文庫的基因含有某物種的全部基因，cDNA文庫的基因含有某物種的部分基因，B錯誤；C、若目的基因比較小，核苷酸序列已知，可以通過DNA合成儀用化學方法直接人工合成，C正確；D、運載體上的抗生素抗性基因作為標記基因，可用于檢測目的基因是否導入受體細胞，D錯誤。故選C。10.答案：B解析：培育轉基因抗蟲棉主要需要四個步驟：目的基因的篩選與獲取、基因表達載體的構建（核心步驟）、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定，B正確，ACD錯誤。故選B。11.答案：B解析：A、目的基因能否在受體細胞中穩定遺傳的關鍵是目的基因能否在受體細胞中穩定保存，A錯誤；B、為了增強DNA分子探針檢測的準確度，一般要先對目的基因進行PCR擴增，以獲得較多的目的基因，B正確；C、可采用PCR檢測目的基因是否轉錄，采用抗原－抗體雜交技術檢測目的基因是否翻譯，C錯誤；D、檢測目的基因是否翻譯出相應的蛋白質，應該采用抗原－抗體雜交技術，D錯誤。故選B。12.答案：C解析：A、轉錄生長激素基因需要RNA聚合酶，不需要解旋酶和DNA聚合酶，A錯誤；B、發酵產生的生長激素屬于大腸桿菌的次級代謝產物，不是不可或缺的，B錯誤；C、人和大腸桿菌共用一套遺傳密碼，因此人生長激素基因能夠在大腸桿菌細胞內表達，C正確；D、基因是含有遺傳效應的DNA片段，DNA所含的堿基中不含有尿嘧啶，D錯誤。故選C。13.答案：C解析：空質粒和重組質粒都含有氯霉素抗性基因，能在含有氯霉素的培養基上生長的大腸桿菌不一定被導入了目的基因，C錯誤。14.答案：（1）引物2和引物3；5'；引物2添加HindⅡ酶的識別序列，引物3添加AluⅠ酶的識別序列（2）E.coli或T4；b（3）Ca2+；胚乳細胞特異蛋白基因；水稻是真核生物﹐其細胞能對表達的rHSA進行加工修飾，使rHSA具有與天然HSA相似的結構和功能解析：（1）DNA分子的磷酸基團端是5'端，羥基端是3'端，引物的5'端與模板鏈的3'端結合，故根據圖1中需要擴增的片段可知，應選擇引物2和引物3；PCR擴增時，子鏈延伸方向是沿著引物的5'→3'端，故應在引物的5'端添加限制酶的識別序列；基因表達載體需要有啟動子、終止子、標記基因、復制原點和目的基因，圖1中EcoRⅠ會破壞復制原點，不能選，又因目的基因應在啟動子與終止子之間，且轉錄的方向應為啟動子→終止子的方向，故圖1中目的基因的左邊即引物3應添加AluⅠ，圖1目的基因的右邊即引物2需添加HindⅡ。（2）E.coliDNA連接酶只能將具有互補黏性末端的DNA片段連接起來，不能連接具有平末端的DNA片段。而T4DNA連接酶既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補的黏性末端，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端，故可選擇E.coliDNA連接酶或T4DNA連接酶將二者連接以構建基因表達載體；轉錄時合成的RNA鏈與母鏈是反向平行的，且RNA合成方向為5'→3'端，圖中b鏈左邊羥基端為3'端，故轉錄時目的基因的b鏈為模板鏈。（3）用Ca2+處理大腸桿菌細胞，使細胞處于一種能吸收周圍環境中DNA分子的生理狀態，然后再將重組的基因表達載體導入其中；啟動子是RNA聚合酶識別與結合的位點，用于驅動基因的轉錄，為了讓目的基因能在水稻胚乳細胞中表達，