課時跟蹤檢測（十三）基因工程的基本操作程序

課時跟蹤檢測（十三）基因工程的基本操作程序一、選擇題1．(2020·泰州期末)下列過程中沒有涉及堿基互補(bǔ)配對原則的是()A．提取目的基因B．目的基因與載體結(jié)合C．將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞D．目的基因的表達(dá)和檢測解析：選C目的基因的獲取方法有從基因文庫中獲取、利用PCR擴(kuò)增，其中用PCR擴(kuò)增涉及堿基互補(bǔ)配對原則；目的基因與載體結(jié)合、目的基因的表達(dá)和檢測都涉及堿基互補(bǔ)配對原則；將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞不涉及堿基互補(bǔ)配對原則。2．下列關(guān)于PCR擴(kuò)增DNA片段和電泳檢測擴(kuò)增產(chǎn)物實驗的敘述，錯誤的是()A．PCR過程需要耐高溫的DNA聚合酶B．PCR過程需要DNA連接酶C．PCR擴(kuò)增區(qū)域由2個引物來決定D．不同大小的DNA在電場中遷移速率不同解析：選BPCR在較高溫度下進(jìn)行，因此需要耐高溫的DNA聚合酶，A正確；PCR過程需要耐高溫的DNA聚合酶，不需要DNA連接酶，B錯誤；PCR擴(kuò)增區(qū)域由2個引物來決定，C正確；不同大小的DNA在電場中遷移速率不同，D正確。3．用限制酶XbaⅠ和SacⅠ(兩種酶切出的黏性末端不同)切割某DNA，獲得含目的基因的片段。若利用該片段構(gòu)建基因表達(dá)載體，應(yīng)選用如圖中的Ti質(zhì)粒是()注：圖中箭頭所指的位置是限制酶識別和切割的位點。解析：選CTi質(zhì)粒上的TDNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上，因此構(gòu)建基因表達(dá)載體時，應(yīng)該將目的基因插入TDNA上，則限制酶XbaⅠ和SacⅠ的切割位點都應(yīng)該在TDNA上，C項符合題意。4．(2020·寶坻區(qū)期中)下列有關(guān)人胰島素基因表達(dá)載體的敘述，正確的是()A．表達(dá)載體中的胰島素基因可通過胰島A細(xì)胞的mRNA逆轉(zhuǎn)錄獲得B．表達(dá)載體的復(fù)制和胰島素基因的表達(dá)均啟動于復(fù)制原點C．借助標(biāo)記基因篩選出來的受體細(xì)胞不一定含有目的基因D．起始密碼子和終止密碼子均在胰島素基因的轉(zhuǎn)錄中起作用解析：選C由于基因的選擇性表達(dá)，在人的胰島A細(xì)胞中，沒有胰島素基因轉(zhuǎn)錄的mRNA，A錯誤；表達(dá)載體的復(fù)制啟動于復(fù)制原(起)點，胰島素基因的表達(dá)啟動于啟動子，B錯誤；標(biāo)記基因位于載體上，利用標(biāo)記基因篩選出來的受體細(xì)胞可能只含有載體，而不含有目的基因，C正確；在胰島素基因的轉(zhuǎn)錄過程中起作用的是啟動子和終止子，而密碼子在翻譯過程中起作用，D錯誤。5．下列關(guān)于目的基因的檢測與鑒定的敘述，錯誤的是()A．目的基因在真核細(xì)胞中能否穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是目的基因是否插入質(zhì)粒DNA中B．檢測受體細(xì)胞是否含有目的基因及其是否成功轉(zhuǎn)錄可使用PCR等技術(shù)C．目的基因表達(dá)的鑒定通常是在個體水平上進(jìn)行的D．如在受體細(xì)胞內(nèi)檢測到目的基因表達(dá)的蛋白質(zhì)，可確定目的基因上游含有啟動子解析：選A目的基因在真核細(xì)胞中穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是目的基因是否插入轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上，A錯誤；通過抗原抗體雜交可以檢測目的基因是否翻譯成了蛋白質(zhì)，檢測受體細(xì)胞是否含有目的基因及其是否成功轉(zhuǎn)錄可使用PCR等技術(shù)，B正確；目的基因表達(dá)的鑒定通常是在個體水平上進(jìn)行的，如抗蟲鑒定、抗病鑒定、活性鑒定等，C正確；如在受體細(xì)胞內(nèi)檢測到目的基因表達(dá)的蛋白質(zhì)，可確定目的基因上游含有啟動子，D正確。6．研究者從某植物中克隆出花色基因C(圖1)，擬將其與質(zhì)粒(圖2)重組，再借助農(nóng)桿菌導(dǎo)入牡丹中增加其花色類型。下列操作與實驗?zāi)康牟环氖?)A．用限制酶EcoRⅠ和DNA連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒B．用含基因C的農(nóng)桿菌侵染牡丹的愈傷組織，將基因C導(dǎo)入細(xì)胞C．在培養(yǎng)基中添加潮霉素，可以提取出潮霉素抗性基因D．用分子雜交方法檢測基因C是否整合到菊花染色體DNA上解析：選C由題干信息可知，目的基因兩端具有限制酶EcoRⅠ的酶切位點，則應(yīng)用該限制酶切開質(zhì)粒，然后用DNA連接酶催化目的基因和切開后的質(zhì)粒形成磷酸二酯鍵，得到重組質(zhì)粒，與實驗?zāi)康南喾?。農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法適用于牡丹這種雙子葉植物，可用含基因C的農(nóng)桿菌侵染牡丹愈傷組織，將基因C導(dǎo)入細(xì)胞，與實驗?zāi)康南喾?。由題意可知，質(zhì)粒中添加的標(biāo)記基因是潮霉素抗性基因，則在培養(yǎng)基中添加潮霉素以篩選出被轉(zhuǎn)化的細(xì)胞，不是提取出潮霉素抗性基因，與實驗?zāi)康牟幌喾?。具有互補(bǔ)堿基序列的DNA分子，通過堿基對之間的氫鍵可以形成穩(wěn)定的雙鏈區(qū)；根據(jù)這一特性，單鏈的目的基因DNA片段用同位素、熒光分子等標(biāo)記后與被檢測DNA的同源互補(bǔ)序列雜交，從而檢測目的基因是否導(dǎo)入了牡丹染色體DNA上，與實驗?zāi)康南喾?．利用PCR擴(kuò)增目的基因，其原理與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制類似(如圖所示)。圖中引物為單鏈DNA片段，它是子鏈合成延伸的基礎(chǔ)。以下相關(guān)敘述錯誤的是()A．變性過程中斷裂的是DNA分子內(nèi)堿基對之間的氫鍵B．復(fù)性時引物a必須與引物b堿基互補(bǔ)配對C．由原來的母鏈為模板合成的兩個新DNA分子中，只含有引物a或引物bD．延伸時需要耐高溫的DNA聚合酶催化解析：選B在PCR變性過程中高溫破壞的是DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)，使其堿基對間的氫鍵斷裂，A正確；復(fù)性時引物a、引物b需要與模板進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對，如果引物a和引物b發(fā)生堿基互補(bǔ)配對，則不能與相應(yīng)模板鏈結(jié)合，無法完成子鏈的延伸，B錯誤；由于DNA復(fù)制方式為半保留復(fù)制，而引物為單鏈DNA片段，所以由原來的母鏈為模板合成的兩個新DNA分子中，只含有引物a或引物b，C正確；延伸時的溫度為72℃左右，所以要用耐高溫的DNA聚合酶催化子鏈合成，D正確。8．下列關(guān)于基因工程的敘述，正確的是()A．只能用同一種限制酶處理含目的基因的DNA和載體B．細(xì)菌質(zhì)粒、動植物病毒等是基因工程常用的載體C．培育抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入目的基因時只能以受精卵為受體D．可用PCR檢測目的基因是否成功表達(dá)解析：選B基因工程中用同一種限制酶或能產(chǎn)生相同末端的限制酶切割含目的基因的DNA片段和載體，使它們產(chǎn)生相同的黏性末端，以便形成重組載體，A錯誤；細(xì)菌質(zhì)粒、動植物病毒等是基因工程常用的載體，B正確；為培育抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時既可以以受精卵為受體，也可以以體細(xì)胞為受體，但以體細(xì)胞為受體時還需要采用植物組織培養(yǎng)技術(shù)，C錯誤；目的基因是否表達(dá)可通過PCR和抗原抗體雜交來檢測，因為基因表達(dá)包括轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個過程，D錯誤。9.如圖為基因表達(dá)載體的模式圖，下列有關(guān)基因工程中載體的說法，錯誤的是()A．基因工程的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建B．不同基因表達(dá)載體的構(gòu)建方法是不同的C．圖中啟動子位于基因的上游，是DNA聚合酶識別和結(jié)合的部位D．抗生素抗性基因的作用是作為標(biāo)記基因，用于鑒別受體細(xì)胞中是否導(dǎo)入了目的基因解析：選C啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位。10．下列有關(guān)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴(kuò)增目的基因的敘述，錯誤的是()A．為方便構(gòu)建重組質(zhì)粒，在引物中需要適當(dāng)添加限制酶的切割位點B．設(shè)計引物時需要避免引物之間形成堿基互補(bǔ)配對，而造成引物自連C．PCR擴(kuò)增時，復(fù)性所需溫度的設(shè)定與引物的長度和堿基組成無關(guān)D．PCR擴(kuò)增一般需要經(jīng)歷多個循環(huán)，每個循環(huán)分為變性、復(fù)性和延伸3步解析：選C為方便構(gòu)建重組質(zhì)粒，在引物中需要增加適當(dāng)?shù)南拗泼傅那懈钗稽c，A正確；設(shè)計引物時需要避免引物之間的堿基互補(bǔ)配對，以防止造成引物自身連接，B正確；復(fù)性溫度與時間取決于引物的長度、堿基組成及其比例，還有靶基因序列的長度，如果引物中GC含量高，需要設(shè)定更高的復(fù)性溫度，C錯誤；PCR擴(kuò)增一般需要經(jīng)歷多個循環(huán)，每個循環(huán)分為變性、復(fù)性和延伸3步，D正確。11．如圖是培育抗除草劑玉米的技術(shù)路線圖，含有內(nèi)含子的報告基因只能在真核生物中正確表達(dá)，其產(chǎn)物能催化無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍(lán)色。轉(zhuǎn)化過程中愈傷組織表面常殘留農(nóng)桿菌，會導(dǎo)致未轉(zhuǎn)化的愈傷組織可能在含除草劑的培養(yǎng)基中生長。下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．過程①只需用兩種限制酶，就可防止酶切產(chǎn)物自身環(huán)化B．過程②用Ca2＋處理可提高轉(zhuǎn)化成功率C．過程③應(yīng)在培養(yǎng)基中加入除草劑和物質(zhì)KD．篩選得到的A是有農(nóng)桿菌附著的轉(zhuǎn)化愈傷組織解析：選A過程①要用兩種特定的限制酶，切割出兩個不同的黏性末端序列，從而防止酶切產(chǎn)物自身環(huán)化，A錯誤；農(nóng)桿菌屬于原核生物，所以過程②用Ca2＋處理，使其成為感受態(tài)細(xì)胞，可提高轉(zhuǎn)化成功率，B正確；根據(jù)題意可知，報告基因的產(chǎn)物能催化無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍(lán)色，而愈傷組織表面殘留的農(nóng)桿菌會導(dǎo)致未轉(zhuǎn)化的愈傷組織能在含除草劑的培養(yǎng)基中生長，因此過程③應(yīng)在培養(yǎng)基中加入除草劑和物質(zhì)K，C正確；篩選得到的A是有農(nóng)桿菌附著的轉(zhuǎn)化愈傷組織，D正確。二、非選擇題12．(2020·邢臺期末)某實驗小組利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育耐鹽水稻，如圖1表示含有耐鹽基因的外源DNA分子，圖2表示質(zhì)粒，其上含有BamHⅠ、SmaⅠ和HindⅢ三種限制酶的酶切位點。請據(jù)圖回答下列問題：(1)分析上圖可知，欲構(gòu)建重組DNA分子，應(yīng)選用________________兩種限制酶切割質(zhì)粒和外源DNA分子，使用兩種不同的限制酶切割含目的基因的外源DNA和質(zhì)粒的優(yōu)點是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)題(1)中不使用另外一種限制酶切割的原因是__________________，題(1)中構(gòu)建成功的重組質(zhì)粒若用該酶切割能產(chǎn)生________種不同的DNA片段。(3)質(zhì)粒中抗性基因的作用是__________________。成功導(dǎo)入了目的基因的受體細(xì)胞(受體細(xì)胞本身不含四環(huán)素抗性基因和氨芐青霉素抗性基因)，不能在含______(填“氨芐青霉素”或“四環(huán)素”)的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)。(4)從個體水平上鑒定耐鹽基因是否成功表達(dá)的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)外源DNA和質(zhì)粒上都含有限制酶BamHⅠ、HindⅢ和SmaⅠ的識別序列和切割位點，但限制酶SmaⅠ的識別序列位于目的基因中，因此構(gòu)建基因表達(dá)載體時，應(yīng)該選用限制酶BamHⅠ和HindⅢ切割質(zhì)粒和外源DNA分子；使用兩種不同的限制酶切割含目的基因的外源DNA和質(zhì)粒可防止質(zhì)粒和目的基因的自身環(huán)化及質(zhì)粒與目的基因的反向連接。(2)構(gòu)建成功的重組質(zhì)粒含有3個限制酶SmaⅠ的識別序列和切割位點，因此若用該酶切割構(gòu)建成功的重組質(zhì)粒能產(chǎn)生3種不同的DNA片段。(3)質(zhì)粒中抗性基因的作用是篩選和鑒定目的基因；構(gòu)建基因表達(dá)載體時，四環(huán)素抗性基因被破壞，但氨芐青霉素抗性基因沒有被破壞，因此成功導(dǎo)入了目的基因的受體細(xì)胞(受體細(xì)胞本身不含四環(huán)素抗性基因和氨芐青霉素抗性基因)，不能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng)。(4)從個體水平上鑒定耐鹽基因是否成功表達(dá)的方法是將轉(zhuǎn)基因水稻置于鹽堿地中培育(或用一定濃度的鹽水澆灌轉(zhuǎn)基因水稻)，觀察其能否正常生長。答案：(1)BamHⅠ和HindⅢ防止質(zhì)粒和目的基因的自身環(huán)化及質(zhì)粒與目的基因的反向連接(2)SmaⅠ會破壞目的基因3(3)篩選和鑒定目的基因四環(huán)素(4)將轉(zhuǎn)基因水稻置于鹽堿地中培育(或用一定濃度的鹽水澆灌轉(zhuǎn)基因水稻)，觀察其能否正常生長13．在進(jìn)行DNA親子鑒定時，需要大量的DNA。PCR(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))可以使樣品DNA擴(kuò)增，獲得大量DNA克隆分子。該技術(shù)的原理是利用DNA的半保留復(fù)制，在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制(如圖1，圖中黑色長方形是引物)。請回答下列問題：(1)圖中的變性、延伸分別是指____________________________________、____________________________________________________。(2)假設(shè)PCR反應(yīng)中的DNA模板為P，第一輪循環(huán)的產(chǎn)物2個子代DNA為N1，第二輪循環(huán)的產(chǎn)物4個子代DNA為N2，N1、N2中含有模板DNA單鏈的DNA分別有________個、________個。(3)某樣品DNA分子中共含3000個堿基對，堿基數(shù)量滿足(A＋T)/(G＋C)＝1/2，若經(jīng)5次循環(huán)，至少需要向試管中加入________個腺嘌呤脫氧核苷酸。(不考慮引物所對應(yīng)的片段)(4)若圖2為第一輪循環(huán)產(chǎn)生的產(chǎn)物，請繪出以a鏈和b鏈為模板經(jīng)PCR擴(kuò)增的產(chǎn)物。解析：(1)圖1中的變性是指高溫下DNA分子中堿基對之間的氫鍵斷裂，模板DNA雙鏈解旋形成單鏈；延伸是指在DNA聚合酶的作用下，原料脫氧核苷酸聚合形成新的DNA鏈。(2)PCR的原理是DNA復(fù)制，而DNA復(fù)制的方式是半保留復(fù)制，即無論復(fù)制多少次，子代中總有2個DNA分子含有親代模板DNA單鏈。(3)某樣品DNA分子中共含3000個堿基對，堿基數(shù)量滿足：(A＋T)/(G＋C)＝1/2，即其中A＋T占1/3，C＋G占2/3，則A＝T＝3000×2×1/3÷2＝1000(個)，若經(jīng)5次循環(huán)，至少需要向試管中加入(25－1)×1000＝31000(個)腺嘌呤脫氧核苷酸(不考慮引物所對應(yīng)的片段)。(4)若圖2為第一輪循環(huán)產(chǎn)生的產(chǎn)物，則以a鏈和b鏈為模板經(jīng)PCR擴(kuò)增的產(chǎn)物見答案。答案：(1)模板DNA雙鏈解旋形成單鏈在DNA聚合酶的作用下，原料脫氧核苷酸聚合形成新的DNA鏈(2)22(3)31000(4)如圖：14．(2020·龍巖期末)人血清白蛋白(HSA)是血漿中含量最豐富的蛋白質(zhì)，在維持血漿滲透壓、抗凝血等方面起著重要作用，具有重要的醫(yī)用價值。如圖是用基因工程技術(shù)獲取重組HSA(rHSA)的兩條途徑。請據(jù)圖分析并回答下列問題：(1)獲取的HSA基因可以利用________技術(shù)進(jìn)行快速擴(kuò)增，這一過程需要以HSA基因的一段序列合成的________，以及________________酶等條件。(2)構(gòu)建基因表達(dá)載體時，需要選擇水稻胚乳細(xì)胞蛋白基因的啟動子，而不用HSA基因的啟動子，目的是為了______________________________________________。一個基因表達(dá)載體除了包括目的基因外，還應(yīng)包括________________________等。(3)在利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細(xì)胞的過程中，需將植物細(xì)胞與________混合后共同培養(yǎng)，旨在讓________整合到植物細(xì)胞染色體DNA上。為了提高Ⅱ過程的導(dǎo)入成功率，通常用________處理大腸桿菌。(4)人體合成的初始HSA多肽，需要經(jīng)過膜系統(tǒng)加工形成正確的空間結(jié)構(gòu)才能有活性，所以選擇________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)構(gòu)建獲取rHS