高考生物一輪復(fù)習(xí)講義基因工程的基本工具和基本操作程序分析

10/10試卷第=page44頁(yè)，共=sectionpages55頁(yè)易錯(cuò)點(diǎn)1基因工程的基本工具和基本操作程序分析易錯(cuò)歸因?qū)蚬こ讨械幕竟ぞ叩茸R(shí)記不清；不能正確分析基因工程中的基本操作程序。典型易錯(cuò)題例1（2022·海南·模擬預(yù)測(cè)）科學(xué)家從某細(xì)菌中提取抗煙草花葉病毒基因并轉(zhuǎn)入煙草，培育成轉(zhuǎn)基因抗病毒煙草。如圖是轉(zhuǎn)基因抗病毒煙草的部分培育過(guò)程，含目的基因的外源DNA和質(zhì)粒上的箭頭表示相關(guān)限制酶的切割位點(diǎn)。圖中各個(gè)限制酶切割后均獲得黏性末端，下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．為了防止目的基因與質(zhì)粒反向連接應(yīng)使用限制酶EcoRI和HindⅢ切割B．圖中限制酶均能在它們識(shí)別序列的中心軸線處切割DNA分子C．圖中所使用的質(zhì)粒是農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒D．通過(guò)煙草花葉病毒的侵染實(shí)驗(yàn)可以檢測(cè)轉(zhuǎn)基因煙草是否培育成功【答案】B【解析】為了防止目的基因的外源DNA片段和質(zhì)粒自身環(huán)化和反向連接，應(yīng)選用EcoRI和HindⅢ酶對(duì)外源DNA和質(zhì)粒進(jìn)行切割，這樣使目的基因兩端的黏性末端不同，可以防止反向連接，A正確；經(jīng)限制酶沿識(shí)別序列的中心軸線處切割DNA分子后產(chǎn)生的一般是平末端，若不在中心軸線處切割DNA分子則產(chǎn)生黏性末端，B錯(cuò)誤；重組質(zhì)粒能夠?qū)朕r(nóng)桿菌進(jìn)行增殖，所以圖中所使用的質(zhì)粒是農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒，C正確；在個(gè)體水平上進(jìn)行目的基因的檢測(cè)與鑒定，可以進(jìn)行抗病鑒定，所以通過(guò)煙草花葉病毒的侵染實(shí)驗(yàn)可以檢測(cè)轉(zhuǎn)基因煙草是否培育成功，D正確。故選B。解題技巧1．表格法辨析限制酶、DNA連接酶、DNA聚合酶等相關(guān)酶項(xiàng)目作用底物作用結(jié)果限制酶DNA分子切開(kāi)磷酸二酯鍵，形成黏性末端或平末端DNA連接酶DNA分子片段通過(guò)形成磷酸二酯鍵，進(jìn)而形成新的DNA分子DNA聚合酶脫氧核苷酸通過(guò)形成磷酸二酯鍵，進(jìn)而形成新的DNA分子DNA酶DNA分子斷開(kāi)磷酸二酯鍵，形成脫氧核苷酸解旋酶DNA分子斷開(kāi)堿基對(duì)間的氫鍵，形成單鏈DNA分子RNA聚合酶核糖核苷酸通過(guò)形成磷酸二酯鍵，進(jìn)而形成新的RNA分子2．圖解限制酶的選擇依據(jù)（1）根據(jù)目的基因兩端的限制酶切割位點(diǎn)確定限制酶的種類①應(yīng)選擇位于目的基因兩端的限制酶，如圖甲中可選擇PstI。②不能選擇目的基因內(nèi)部的限制酶，如圖甲中不能選擇SmaI。（2）根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類①通常選擇與切割目的基因相同的限制酶，確保出現(xiàn)相同的黏性末端，如圖乙中PstI。②在只有一種標(biāo)記基因時(shí)，選擇的限制酶不能破壞標(biāo)記基因，如圖乙中限制酶SmaI會(huì)破壞標(biāo)記基因。3．“四步法”把控基因工程基本操作程序題同類題練習(xí)1．（2022·北京·中央民族大學(xué)附屬中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）生物工程中，所用物質(zhì)與其發(fā)揮的作用不能對(duì)應(yīng)的是（）A．限制酶——識(shí)別DNA分子特定核苷酸序列并斷開(kāi)磷酸二酯鍵B．載體——攜帶目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞C．標(biāo)記基因——鑒別篩選目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞D．鈣離子——增大植物細(xì)胞的通透性2．（2021·遼寧朝陽(yáng)·模擬預(yù)測(cè)）下圖是三種限制酶的脫氧核苷酸識(shí)別序列和切割位點(diǎn)示意圖（↓表示切點(diǎn)）。下列相關(guān)分析錯(cuò)誤的是（）A．這三種限制酶切割出的DNA片段末端都是黏性末端B．不同限制酶切割DNA所得的黏性末端可能相同C．能被限制酶3切割的DNA也能被限制酶1切割D．同一個(gè)DNA經(jīng)限制酶1和限制酶3分別切割后所得片段數(shù)一定相等3．（2022·江蘇泰州·模擬預(yù)測(cè)）在基因工程操作中，科研人員利用識(shí)別兩種不同序列的限制酶（R1和R2）處理基因載體，進(jìn)行聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測(cè)，結(jié)果如圖所示。以下相關(guān)敘述中，不正確的是（）A．該載體最可能為環(huán)形DNA分子B．兩種限制酶在載體上各有一個(gè)酶切位點(diǎn)C．限制酶R1與R2的切割位點(diǎn)最短相距200bpD．限制酶作用與該載體會(huì)導(dǎo)致氫鍵和肽鍵斷裂4．（2022·福建泉州·模擬預(yù)測(cè)）像BclⅠ（-T↓GATCA-）、BglⅡ（-A↓GATCT-）、MboⅠ（-↓GATC-）這樣，識(shí)別序列不同、但能產(chǎn)生相同的黏性末端的一類限制酶被稱為同尾酶。如圖表示目的基因及質(zhì)粒上的酶切位點(diǎn)。選用不同的限制酶對(duì)質(zhì)粒和目的基因進(jìn)行切割，并用DNA連接酶進(jìn)行連接。下列分析錯(cuò)誤的是（）選項(xiàng)切割質(zhì)粒切割目的基因結(jié)果分析ABclI和BglⅡBclI和BglⅡ形成的重組質(zhì)粒的堿基排列順序不一定相同BBclI和BglⅡMboI切割后的質(zhì)粒不可自我環(huán)化，切割后的目的基因可以自我環(huán)化CMboIBclI和BglⅡ形成的重組質(zhì)?？杀籑boI再次切開(kāi)，但可能無(wú)法被BclI和BglⅡ再次切開(kāi)DMboIMboI切割后的質(zhì)粒可以自我環(huán)化，切割后的目的基因也可以自我環(huán)化A．A B．B C．C D．D5．（2022·湖北·房縣第一中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）科學(xué)家將人的生長(zhǎng)激素基因與大腸桿菌的DNA分子進(jìn)行重組，并成功地在大腸桿菌中得以表達(dá)。該過(guò)程所用的質(zhì)粒A與含生長(zhǎng)激素基因的DNA上相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)分別如圖1、圖2所示，其中切割位點(diǎn)相同的酶不重復(fù)標(biāo)注。限制性核酸內(nèi)切酶BamHI、BclI、Sau3AI、HindⅢ，它們識(shí)別的堿基序列和酶切位點(diǎn)分別為G↓GATCC、T↓GATCA、↓GATC、A↓AGCTT，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A．圖1質(zhì)粒中沒(méi)有標(biāo)注出來(lái)的基本結(jié)構(gòu)是復(fù)制原點(diǎn)B．圖2中的DNA用Sau3AI完全酶切后，反應(yīng)管中有4種DNA片段C．BamHI酶切的DNA末端與Sau3AI酶切的DNA末端連接，連接部位用BamHI一定能切開(kāi)D．在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，為防止目的基因的反向連接，應(yīng)選用限制酶HindⅢ和BamHI切割質(zhì)粒，選用限制酶HindⅢ和BclI切割含目的基因的DNA片段6．（2022·江蘇·模擬預(yù)測(cè)）CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)可對(duì)基因進(jìn)行定點(diǎn)編輯。其原理是由一條單鏈向?qū)NA引導(dǎo)核酸內(nèi)切酶Cas9到一個(gè)特定的基因位點(diǎn)進(jìn)行切割。通過(guò)設(shè)計(jì)向?qū)NA中20個(gè)堿基的識(shí)別序列，可人為選擇DNA上的目標(biāo)位點(diǎn)進(jìn)行切割（見(jiàn)下圖）。下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A．Cas9蛋白能斷開(kāi)目標(biāo)DNA分子中兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵B．單鏈向?qū)NA雙鏈區(qū)中嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)C．該過(guò)程可以對(duì)基因進(jìn)行定向改造D．單鏈向?qū)NA可識(shí)別、切割DNA上的目標(biāo)位點(diǎn)7．（2022·湖北武漢·模擬預(yù)測(cè)）在研究擬南芥Q基因的功能，獲得了該基因T-DNA突變體，該突變體和野生型相比，對(duì)重金屬鎘（Cd）脅迫抗性明顯增加。T-DNA中含有植物生長(zhǎng)素合成酶基因和細(xì)胞分裂素合成酶基因，它們的表達(dá)與否能影響相應(yīng)植物激素含量，進(jìn)而調(diào)節(jié)腫瘤組織生長(zhǎng)和分化。有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A．Ti質(zhì)粒的T-DNA整合到植物染色體DNA上的變異屬于基因重組B．該基因有可能編碼一個(gè)根細(xì)胞膜的Cd2+吸收轉(zhuǎn)運(yùn)載體蛋白質(zhì)C．可利用T-DNA的特性將目的基因整合到受體細(xì)胞染色體DNA中D．可檢測(cè)擬南芥腫瘤組織的生長(zhǎng)和分化情況初步判斷T-DNA是否轉(zhuǎn)移8．（2022·湖北·華中師大一附中模擬預(yù)測(cè)）為了獲得抗蚜蟲(chóng)棉花新品種，研究人員將雪花蓮凝集素基因（GNA）和尾穗莧凝集素基因（ACA）與載體（pBI121）結(jié)合，然后導(dǎo)入棉花細(xì)胞。下列敘述錯(cuò)誤的是（）A．用限制酶BsaBI和DNA連接酶處理兩種基因可獲得GNA-ACA融合基因B．與只用KpnI相比，KpnI和XhoI處理融合基因和載體可保證基因轉(zhuǎn)錄方向正確C．在含卡那霉素的培養(yǎng)基上能存活的植物細(xì)胞即為成功轉(zhuǎn)入目的基因的細(xì)胞D．用PCR技術(shù)可檢測(cè)GNA和ACA基因是否導(dǎo)入棉花細(xì)胞中9．（2022·湖北·恩施市第一中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）在基因工程操作中，通常需要利用質(zhì)粒作為載體將基因送入受體細(xì)胞。如圖1所示為pUC18/19的結(jié)構(gòu)示意圖（AmpR是氨芐青霉素抗性基因），pUC18和pUC19除了MCS序列不同外，其他序列完全相同。圖2為pUC18和MCS序列。以下相關(guān)敘述正確的是（）A．由環(huán)狀質(zhì)粒pUC18/19得到圖2中的單鏈結(jié)構(gòu)，只需要用到DNA解旋酶B．由質(zhì)粒pUC18和pUC19形成的圖2中的單鏈，彼此不能完全互補(bǔ)配對(duì)C．用BcgⅠ限制酶對(duì)質(zhì)粒和目的基因進(jìn)行酶切，導(dǎo)入成功的受體細(xì)胞的培養(yǎng)基中不需要添加氨芐青霉素D．若將基因表達(dá)載體導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞中，需使細(xì)胞處于興奮狀態(tài)10．（2022·河北·高考真題）蛋白酶抑制劑基因轉(zhuǎn)化是作物抗蟲(chóng)育種的新途徑。某研究團(tuán)隊(duì)將胰蛋白酶抑制劑（NaPI）和胰凝乳蛋白酶抑制劑（StPinlA）的基因單獨(dú)或共同轉(zhuǎn)化棉花，獲得了轉(zhuǎn)基因植株?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）蛋白酶抑制劑的抗蟲(chóng)機(jī)制是_____________________________。（2）_________________是實(shí)施基因工程的核心。（3）利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法時(shí)，必須將目的基因插入到質(zhì)粒的________上，此方法的不足之處是_______________________。（4）為檢測(cè)目的基因在受體細(xì)胞基因組中的整合及其轉(zhuǎn)錄和翻譯，可采用的檢測(cè)技術(shù)有___________________________________（寫(xiě)出兩點(diǎn)即可）。（5）確認(rèn)抗蟲(chóng)基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定表達(dá)后，還需進(jìn)一步做抗蟲(chóng)的________以鑒定其抗性程度。下圖為三種不同遺傳操作產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因棉花抗蟲(chóng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，據(jù)結(jié)果分析______________（填“NaPI”或“StPinlA”或“NaPI＋StPinlA”）轉(zhuǎn)基因棉花的抗蟲(chóng)效果最佳，其原因是______________________________________。（6）基因突變可產(chǎn)生新的等位基因，在自然選擇的作用下，昆蟲(chóng)種群的基因頻率會(huì)發(fā)生_____________。導(dǎo)致昆蟲(chóng)朝著一定的方向不斷進(jìn)化。提此推測(cè)，胰蛋白酶抑制劑轉(zhuǎn)基因作物長(zhǎng)期選擇后，某些害蟲(chóng)具有了抗胰蛋白酶抑制劑的能力，其分子機(jī)制可能是_________________________________________（寫(xiě)出兩點(diǎn)即可）。同類題練習(xí)參考答案1．D【解析】限制酶能識(shí)別DNA分子特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂，A正確；載體是基因的運(yùn)輸工具，作用是攜帶目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中，使之穩(wěn)定存在并表達(dá)，B正確；存在于運(yùn)載體上的標(biāo)記基因，作用是鑒別篩選目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，C正確；鈣離子不能增大植物細(xì)胞的通透性，用CaCl2處理細(xì)菌的目的是增加細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性，有利于目的基因的導(dǎo)入，D錯(cuò)誤。故選D。2．D【解析】據(jù)圖可知，這三種限制酶切割位點(diǎn)均位于中軸線一側(cè)，切割出的DNA片段末端都是黏性末端，A項(xiàng)正確；DNA經(jīng)限制酶1和限制酶3分別切割，所得的DNA片段黏性末端相同，B項(xiàng)正確；能被限制酶3切割的DNA也能被限制酶1切割，但能被限制酶1切割的DNA不一定能被限制酶3切割，故同一個(gè)DNA經(jīng)限制酶Ⅰ和限制酶3分別切割后所得片段數(shù)不一定相等，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。故選D。3．D【解析】由題可知，當(dāng)僅用一種限制酶切割載體時(shí)，僅產(chǎn)生一種長(zhǎng)度的DNA片段，因此該載體最有可能為環(huán)狀DNA分子，A正確；由題可知，當(dāng)僅用一種限制酶切割載體時(shí)，兩種限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段等長(zhǎng)，而兩種限制酶同時(shí)切割時(shí)則產(chǎn)生兩種長(zhǎng)度的DNA片段，所以兩種限制酶在載體上各有一個(gè)酶切位點(diǎn)，B正確；由題可知，兩種限制酶同時(shí)切割時(shí)則產(chǎn)生600bp和200bp兩種長(zhǎng)度的DNA片段，所以兩種限制酶的酶切位點(diǎn)至少相距200bp，C正確；限制酶切割DNA分子，破壞的是作用位點(diǎn)上兩個(gè)脫氧核糖核苷酸之間的磷酸二酯鍵，D錯(cuò)誤。故選D。4．B【解析】切割質(zhì)粒和切割目的基因用均用BclⅠ和BglⅡ，由于兩種酶切割后產(chǎn)生的黏性末端相同，形成的重組質(zhì)粒時(shí)目的基因可能反向連接，形成的堿基排列順序不一定相同，A正確；切割質(zhì)粒用BclⅠ和BglⅡ，切割后產(chǎn)生的黏性末端相同，切割后的質(zhì)?？赡茏晕噎h(huán)化；切割目的基因用MboⅠ，切割后產(chǎn)生黏性末端，切割后的目的基因可以自我環(huán)化，B錯(cuò)誤；切割質(zhì)粒用MboⅠ，產(chǎn)生黏性末端，切割目的基因用BclⅠ和BglⅡ，產(chǎn)生黏性末端，形成的重組質(zhì)粒中原來(lái)的BclⅠ和BglⅡ的切割位點(diǎn)的序列發(fā)生改變，不能再被這兩種酶切割，但不影響MboⅠ的作用，C正確；切割質(zhì)粒用MboⅠ，切割目的基因用MboⅠ，產(chǎn)生的均為黏末端，切割后的質(zhì)?？勺晕噎h(huán)化，切割后的目的基因也可以自我環(huán)化，D正確。故選B。5．C【解析】質(zhì)粒作為載體，需要有標(biāo)記基因、限制酶切割位點(diǎn)、啟動(dòng)子、終止子、復(fù)制原點(diǎn)等，圖中沒(méi)有顯示的是復(fù)制原點(diǎn)，A正確；根據(jù)Sau3AI的酶切位點(diǎn)知，BamHI、BclI這兩種酶能切割的位點(diǎn)，Sau3AI的酶也能切割，故將圖2中的DNA用Sau3AI完全酶切后，反應(yīng)管中有4種DNA片段，B正確；根據(jù)BamHI的識(shí)別序列，若BamHI酶切的DNA末端與Sau3AI酶切的DNA末端連接，連接部位用Sau3AI能切開(kāi)，連接部位用BamHI不一定能切開(kāi)，C錯(cuò)誤；在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，為防止目的基因的反向連接，不采用同種限制酶，應(yīng)該選用兩種不同的酶，因此應(yīng)選用限制酶HindⅢ和BamHI切割質(zhì)粒，選用限制酶HindⅢ和BclI切割含目的基因的DNA片段，D正確。故選C。6．D【解析】Cas9蛋白是一種核酸內(nèi)切酶，能斷開(kāi)目標(biāo)DNA分子中兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵，A正確；單鏈向?qū)NA雙鏈區(qū)中遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)，嘌呤數(shù)等于嘧啶數(shù)，B正確；該過(guò)程的原理是由一條單鏈向?qū)NA引導(dǎo)核酸內(nèi)切酶Cas9到一個(gè)特定的基因位點(diǎn)進(jìn)行切割，因此能對(duì)基因進(jìn)行定向改造，C正確；根據(jù)題圖和題意可知，單鏈向?qū)NA可識(shí)別目標(biāo)位點(diǎn)，而DNA由核酸內(nèi)切酶Cas9負(fù)責(zé)切割，D錯(cuò)誤。故選D。7．B【解析】T質(zhì)粒的T-DNA整合到植物染色體DNA上的過(guò)程發(fā)生基因重新組合，使得植物細(xì)胞具有T-DNA上的基因，該變異屬于基因重組，A正確；與野生型相比，含該基因的突變體對(duì)重金屬鎘（Cd）脅迫抗性明顯增加，說(shuō)明突變體根細(xì)胞膜對(duì)Cd2+吸收減少，說(shuō)明該基因編碼的不是Cd2+吸收轉(zhuǎn)運(yùn)載體蛋白質(zhì)，B錯(cuò)誤；T-DNA又稱為“可轉(zhuǎn)移的DNA”，能轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞染色體DNA中，可利用T-DNA這一特性完成目的基因整合到受體細(xì)胞染色體DNA中，C正確；T-DNA中含有植物生長(zhǎng)素合成酶基因和細(xì)胞分裂素合成酶基因，含有T-DNA的擬南芥能表達(dá)生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素，因此可檢測(cè)擬南芥腫瘤組織的生長(zhǎng)和分化情況初步判斷T-DNA是否轉(zhuǎn)移，D正確。故選B。8．C【解析】由圖可知，GNA、ACA都含有限制酶BsaBI的酶切位點(diǎn)，故用限制酶BsaBI和DNA連接酶處理兩種基因可獲得GNA-ACA融合基因，A正確；圖中質(zhì)粒與ACA-GNA上都含有KpnI和XhoI的酶切位點(diǎn)，與只用KpnI相比，KpnI和XhoI處理融合基因和載體可保證基因轉(zhuǎn)錄方向正確，避免反向連接，B正確；在含卡那霉素的培養(yǎng)基上能存活的植物細(xì)胞為成功轉(zhuǎn)入目的基因的細(xì)胞或含有普通質(zhì)粒的細(xì)胞，C錯(cuò)誤；PCR技術(shù)可用于基因探針的制備，可用來(lái)檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，即用PCR技術(shù)可檢測(cè)GNA和ACA基因是否導(dǎo)入棉花細(xì)胞中，D正確。故選C。9．C【解析】將環(huán)狀質(zhì)粒打開(kāi)成圖2中的單鏈結(jié)構(gòu)需要用到限制酶（將環(huán)狀鏈切割成直鏈）及DNA解旋酶（解開(kāi)雙鏈變成單鏈），A錯(cuò)誤；pUC18和pUC19除了MCS序列不同外，其他序列完全相同。由圖可知，MCS序列已被切割，因此由質(zhì)粒pUC18和pUC19形成的圖2中的單鏈，彼此能完全互補(bǔ)配對(duì)，B錯(cuò)誤；若使用了BcgⅠ限制酶同時(shí)對(duì)質(zhì)粒和目的基因進(jìn)行酶切，氨芐青霉素抗性基因被切斷而失活，故導(dǎo)入成功的受體細(xì)胞不能置于含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基中，C正確；若將基因表達(dá)載體導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞中，需用Ca2+處理細(xì)胞制備感受態(tài)細(xì)胞，D錯(cuò)誤。故選C。10．（1）調(diào)節(jié)害蟲(chóng)胰蛋白酶活性，從而使害蟲(chóng)不能正常消化食物達(dá)到抗蟲(chóng)的目的（2）基因表達(dá)載體的構(gòu)建（3）T-DNA該方法不適用于單子葉植物（4）DNA分子雜交技