1、第第 2 2 课时课时 将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定定 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
2、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
3、，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.过程示意获取目的基因，该过程中的模板是 DNA B.过程中需要 DNA 聚合酶 C.过程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
4、粒能独立存在不会被整合到宿主 DNA上 解析 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；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；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
5、 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
6、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.过程需使用反转录酶 B.过程利用 PCR 扩增 CarE 基因需使用解旋酶和耐高温的 DNA 聚合酶 C.过程可用 NaCl 溶液处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞 D.过程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 过程表示反转录，需要反转录酶的催化，A 正确；过程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
7、；过程可利用 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
8、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
9、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 3 DNA 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，
10、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 DN
11、A 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 Bcl和 Hind 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
12、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 BamH可能使质粒中的两种标记基因都破坏，因此只能选 Bcl和 Hind 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(EcoR
13、)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 EcoR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 EcoR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(EcoR)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
14、制性核酸内切酶(EcoR)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 EcoR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 EcoR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(COVID19)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 COVID19 探针基因在凝胶的电泳标记位置，M、N、Q、W
15、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 COVID19 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
16、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
17、、 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
18、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
19、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
20、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 26262 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(TaqDNA 聚合酶) (3)3 31 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)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