2022-2023 學(xué)年 蘇教版 選擇性必修三 基因工程的基本操作程序之目的基因的獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建 作業(yè)

基因工程的基本操作程序之目的基因的獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建(時(shí)間：30分鐘)知識(shí)點(diǎn)1目的基因的獲取1.從人的胰島B細(xì)胞中提取出總mRNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄后得到cDNA，以cDNA為模板，利用PCR擴(kuò)增目的基因，無法得到的是()A.胰島素基因 B.呼吸酶基因C.RNA聚合酶基因 D.生長激素基因答案D解析胰島素基因、呼吸酶基因和RNA聚合酶基因在胰島B細(xì)胞中都會(huì)表達(dá)，因此胰島B細(xì)胞中有這些基因的mRNA，經(jīng)過題干步驟可獲得這三種基因，A、B、C錯(cuò)誤；生長激素基因在胰島B細(xì)胞中不表達(dá)，因此胰島B細(xì)胞中沒有該基因的mRNA，經(jīng)過題干步驟不能獲得該基因，D正確。2.(多選)下列有關(guān)目的基因獲取的敘述，錯(cuò)誤的是()A.半合成法合成目的基因時(shí)，添加的Klenow酶是一種能將雙鏈DNA的突出3′端補(bǔ)平的DNA聚合酶B.欲從基因組文庫中篩選目的基因，需采用該基因的已知片段作為篩選的探針C.構(gòu)建基因組文庫和cDNA文庫均需要逆轉(zhuǎn)錄酶和DNA連接酶D.cDNA文庫包含著細(xì)胞全部mRNA信息的cDNA克隆集合答案AC解析Klenow酶是一種能將雙鏈DNA的突出5′端補(bǔ)平的DNA聚合酶，A錯(cuò)誤；構(gòu)建cDNA文庫需要逆轉(zhuǎn)錄酶，構(gòu)建基因組文庫不需要逆轉(zhuǎn)錄酶，C錯(cuò)誤。3.下列關(guān)于基因文庫的說法中，正確的是()A.cDNA文庫中的基因也有啟動(dòng)子B.一種生物的cDNA文庫只有一種C.基因組文庫的基因都可以在物種間進(jìn)行基因交流D.cDNA文庫中只含有某種生物的部分基因答案D解析cDNA文庫中的基因都沒有啟動(dòng)子，只包含基因中的外顯子，A錯(cuò)誤；由于cDNA文庫中只含有某種生物的部分基因，因此該種基因文庫可能有多種，而基因組文庫中含有某種生物的全部基因，因此只有一種，B錯(cuò)誤，D正確；由于生殖隔離，基因組文庫的基因在不同物種之間不能進(jìn)行基因交流，C錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)2基因表達(dá)載體的構(gòu)建4.限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的識(shí)別序列及切割位點(diǎn)分別是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。如圖表示四種質(zhì)粒和含目的基因的DNA片段，其中，箭頭所指部位為限制酶的識(shí)別位點(diǎn)，質(zhì)粒的陰影部分表示標(biāo)記基因。適于作為圖示目的基因載體的質(zhì)粒是()答案A解析目的基因的兩側(cè)存在EcoRⅠ的識(shí)別序列及切割位點(diǎn)—G↓AATTC—，用限制酶EcoRⅠ切割含目的基因的DNA片段，可以獲得目的基因，產(chǎn)生的黏性末端為AATT—。用限制酶MunⅠ切割A(yù)項(xiàng)中質(zhì)粒后，不會(huì)破壞標(biāo)記基因，而且還能產(chǎn)生與目的基因兩側(cè)黏性末端相同的末端AATT—，適于作為目的基因的載體，A符合題意；B項(xiàng)中的質(zhì)粒沒有標(biāo)記基因，不適于作為目的基因的載體，B不符合題意；C項(xiàng)、D項(xiàng)中的質(zhì)粒含有標(biāo)記基因，但用限制酶切割后會(huì)被破壞，因此不適于作為目的基因的載體，C、D不符合題意。5.(多選)某人利用下圖中所示的表達(dá)載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組表達(dá)載體。有關(guān)敘述正確的是()A.這三種重組表達(dá)載體中，不能在宿主細(xì)胞中表達(dá)目的基因產(chǎn)物的是甲、丙B.啟動(dòng)子是DNA片段，是RNA連接酶識(shí)別和結(jié)合的部位C.抗生素抗性基因便于重組DNA分子的鑒定和選擇D.復(fù)制原點(diǎn)可以讓重組表達(dá)載體擁有自主復(fù)制的能力，不會(huì)隨細(xì)胞分裂被稀釋而最終消失答案ACD解析在基因表達(dá)載體中，啟動(dòng)子位于目的基因的首端，終止子應(yīng)位于目的基因的尾端，這樣的基因才能表達(dá)。圖中甲和丙均不符合，所以不能在宿主細(xì)胞中表達(dá)目的基因產(chǎn)物，A正確；啟動(dòng)子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，B錯(cuò)誤；載體上的標(biāo)記基因便于重組DNA分子的鑒定和選擇，常用的標(biāo)記基因是抗生素抗性基因，C正確；復(fù)制原點(diǎn)是DNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的位點(diǎn)，可以讓重組表達(dá)載體擁有自主復(fù)制的能力，不會(huì)隨細(xì)胞分裂被稀釋而最終消失，D正確。6.圖中pUC18是一種常用質(zhì)粒，其中ori為復(fù)制原點(diǎn)，Ap為青霉素抗性基因，lacZ基因能合成某種酶，該酶能將無色染料X－gal變成藍(lán)色。已知目的基因插入的位置如圖所示。為了快速篩選出獲得目的基因的大腸桿菌，平板培養(yǎng)基內(nèi)除了大腸桿菌生長所必需的營養(yǎng)物質(zhì)和瓊脂，還必須加入其他物質(zhì)，下列敘述正確的是()A.只需要加入青霉素B.lacZ基因是目的基因C.含有目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌不能將X－gal變成藍(lán)色D.ori可以啟動(dòng)目的基因的轉(zhuǎn)錄答案C解析圖中Ap是青霉素抗性基因，lacZ基因控制合成某種酶能將無色染料X－gal變成藍(lán)色，最終能在含無色染料X－gal的培養(yǎng)基上將含該基因的菌落染成藍(lán)色，要快速篩選出獲得目的基因的大腸桿菌，需要加入青霉素和無色染料X－gal，重組質(zhì)粒中插入目的基因的大腸桿菌，破壞了lacZ基因，不能合成該酶，故無法將無色染料X－gal變成藍(lán)色，沒有破壞Ap青霉素抗性基因，能在該培養(yǎng)基中生存，A錯(cuò)誤；lacZ基因的作用為標(biāo)記基因，B錯(cuò)誤；重組質(zhì)粒中插入目的基因的大腸桿菌，破壞了lacZ基因，不能合成該酶，故無法將無色染料X－gal變成藍(lán)色，C正確；啟動(dòng)子在基因的首段，它是RNA聚合酶的識(shí)別、結(jié)合位點(diǎn)，能控制著轉(zhuǎn)錄的開始，只有啟動(dòng)子才能驅(qū)動(dòng)目的基因的轉(zhuǎn)錄，D錯(cuò)誤。知識(shí)點(diǎn)3DNA的粗提取和鑒定7.多種實(shí)驗(yàn)材料都可以用于DNA的粗提取和鑒定，用香蕉也可以取得較好的實(shí)驗(yàn)效果，下列操作正確的是()A.向剪碎的香蕉果肉組織中加入蒸餾水并研磨，以釋放核DNAB.經(jīng)研磨過濾后，將研磨液離心5分鐘，取沉淀物進(jìn)行下一步操作C.冷卻的體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇溶液可以溶解某些蛋白質(zhì)，得到粗提取的DNAD.將DNA溶于NaCl溶液后，加入現(xiàn)配的二苯胺試劑，混合均勻即可出現(xiàn)藍(lán)色答案C解析香蕉果肉組織細(xì)胞有細(xì)胞壁保護(hù)，因此加蒸餾水?dāng)嚢璨粫?huì)破壞細(xì)胞，不能將DNA釋放出來，A錯(cuò)誤；經(jīng)研磨過濾后，將研磨液離心5分鐘，取上清液進(jìn)行下一步操作，B錯(cuò)誤；DNA不溶于乙醇，因此可用體積分?jǐn)?shù)為95%的冷乙醇溶解某些蛋白質(zhì)析出DNA，獲得較純凈的DNA，C正確；在沸水浴中，DNA遇二苯胺會(huì)出現(xiàn)藍(lán)色反應(yīng)，D錯(cuò)誤。8.下列DNA粗提取的實(shí)驗(yàn)操作中，經(jīng)過離心或過濾后，取上清液或?yàn)V液的是()A.在新鮮雞血中加入適量的檸檬酸鈉，混合均勻后離心B.在盛有血細(xì)胞的塑料燒杯中加蒸餾水，快速攪拌后過濾C.在含有DNA的2mol/L的氯化鈉溶液中加入蒸餾水，攪拌出現(xiàn)絲狀物后過濾D.加入與濾液體積相等的冷卻的乙醇溶液后得到的上清液答案B解析在新鮮雞血中加入適量的檸檬酸鈉，防止血液凝固，混合均勻后離心，取血細(xì)胞的沉淀物，A錯(cuò)誤；在盛有血細(xì)胞的塑料燒杯中加蒸餾水，快速攪拌后過濾，取其含有DNA的濾液，B正確；在含有DNA的2mol/L的氯化鈉溶液中加入蒸餾水，攪拌出現(xiàn)絲狀物后過濾，取其絲狀物，C錯(cuò)誤；析出DNA時(shí)應(yīng)將處理后的溶液過濾，加入與濾液體積相等的、冷卻的95%的乙醇，靜置后溶液中會(huì)析出DNA，D錯(cuò)誤。9.大腸桿菌經(jīng)溶菌酶和陰離子去垢劑(SDS)處理后，擬核DNA就會(huì)纏繞在細(xì)胞壁碎片上，靜置一段時(shí)間，質(zhì)粒分布在上清液中。利用上述原理可初步獲得質(zhì)粒DNA。下列關(guān)于質(zhì)粒的粗提取和鑒定的分析錯(cuò)誤的是()A.DNA不溶于酒精，可以用冷乙醇析出上清液中的DNAB.DNA能溶于2mol/L的NaCl溶液，可用二苯胺試劑在沸水加熱條件下鑒定DNAC.用限制酶Ⅰ和Ⅱ處理提取的產(chǎn)物，電泳出現(xiàn)圖結(jié)果，說明未提取到質(zhì)粒D.用瓊脂糖凝膠電泳鑒定質(zhì)粒，被染色的質(zhì)?？赏ㄟ^紫外燈照射以看到結(jié)果答案C解析DNA不溶于乙醇，可以用冷乙醇析出上清液中的DNA，A正確；DNA能溶于2mol/L的NaCl溶液，這樣可以去除DNA中的某些雜質(zhì)，提取的DNA可用二苯胺試劑在沸水加熱條件下生成藍(lán)色，B正確；限制酶Ⅰ和限制酶Ⅱ處理提取的產(chǎn)物，只得到一條帶，說明提取物是環(huán)狀DNA，即提取物為質(zhì)粒，C錯(cuò)誤；用瓊脂糖凝膠電泳鑒定質(zhì)粒，被染色的質(zhì)粒可通過紫外燈照射以看到結(jié)果，D正確。10.(多選)下圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)可食用疫苗的部分過程，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ為四種限制性內(nèi)切核酸酶。下列有關(guān)說法中正確的是()A.圖示過程是基因工程的核心步驟，所需的限制性內(nèi)切核酸酶主要來自原核生物B.圖示中構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，需用到一種限制性內(nèi)切核酸酶C.一種限制性內(nèi)切核酸酶只能識(shí)別一種特定的核糖核苷酸序列D.卡那霉素抗性基因的存在有利于將含有抗原基因的細(xì)胞篩選出來答案AD解析圖示表示基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程，這是基因工程的核心步驟，所需的限制性內(nèi)切核酸酶一般來自原核生物，A正確；此表達(dá)載體構(gòu)建時(shí)需要用到EcoRⅠ、PstⅠ限制性內(nèi)切核酸酶，B錯(cuò)誤；限制酶具有特異性，即一種限制性內(nèi)切核酸酶只能識(shí)別一種特定的脫氧核苷酸序列并在特定的位點(diǎn)切割，C錯(cuò)誤；卡那霉素抗性基因作為標(biāo)記基因，主要作用是篩選含有目的基因的受體細(xì)胞，D正確。11.為研發(fā)一種活性高、半衰期長的新型降鈣素(多肽類激素，臨床上用于治療骨質(zhì)疏松癥)，某科研機(jī)構(gòu)從預(yù)期新型降鈣素的功能出發(fā)，推測相應(yīng)的脫氧核苷酸序列，并人工合成了兩條72個(gè)堿基的DNA單鏈，兩條鏈通過18個(gè)堿基對(duì)形成部分雙鏈DNA片段，再利用Klenow酶補(bǔ)平，獲得雙鏈DNA，過程如圖。(1)若測出這個(gè)DNA分子某條鏈上第一、第二個(gè)堿基分別是A和C，請(qǐng)畫出含這兩個(gè)堿基對(duì)的DNA片段結(jié)構(gòu)模式圖。(2)假設(shè)合成的一個(gè)雙鏈DNA中有腺嘌呤脫氧核苷酸56個(gè)，則其連續(xù)復(fù)制的第5次，需要游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸個(gè)。(3)補(bǔ)平過程遵循原則。答案(1)(2)1120(3)堿基互補(bǔ)配對(duì)解析如果模板DNA分子中含腺嘌呤(A)脫氧核苷酸56個(gè)，則鳥嘌呤有126－56＝70個(gè)，連續(xù)復(fù)制的第5次，需要游離的鳥嘌呤脫氧核苷酸(25－1)×70＝1120個(gè)。12.我國是糖尿病患者第一大國，胰島素市場廣闊，目前我們國家已經(jīng)成功通過基因工程生產(chǎn)出胰島素，下圖是進(jìn)行基因工程生產(chǎn)胰島素的部分示意圖。據(jù)圖回答下列問題：(1)已知DNA鏈的合成方向是5′→3′，若要擴(kuò)增出胰島素基因并用于表達(dá)載體的構(gòu)建，應(yīng)該選擇的引物是，選擇這兩種引物的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)結(jié)合圖1和圖2，應(yīng)該選擇的限制酶是__________________________________________________________________。(3)能夠發(fā)揮作用的胰島素是由兩條鏈盤曲折疊形成的，如果選擇大腸桿菌作為受體菌，只能從大腸桿菌中提取到兩條單鏈肽鏈，不能得到有活性的胰島素，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)引物4和引物5既能保證正常合成子鏈，又包含限制酶切割位點(diǎn)(2)BamHⅠ和HindⅢ(3)大腸桿菌為原核生物，無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等細(xì)胞器解析(1)引物是一段能夠與目的基因發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)的脫氧核苷酸單鏈，需要與模板鏈的3′端結(jié)合，據(jù)圖可知，引物3、引物4