高中考試生物特訓(xùn)練習(xí)含答案-基因工程的基本工具與操作程序

課時規(guī)范練42基因工程的基本工具與操作程序一、基礎(chǔ)練1.基因工程是在DNA分子水平上進(jìn)行設(shè)計施工的。在基因工程操作的基本步驟中,無需進(jìn)行堿基互補配對的步驟是()A.人工合成目的基因B.基因表達(dá)載體的構(gòu)建C.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞D.目的基因的檢測與鑒定2.下列所示的末端至少是由幾種限制酶作用產(chǎn)生的()A.1種C.3種B.2種D.4種3.下列關(guān)于基因工程中的DNA連接酶的敘述,不正確的是()A.DNA連接酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)B.DNA連接酶能夠連接兩個DNA片段之間的磷酸二酯鍵C.基因工程中可以用DNA聚合酶替代DNA連接酶D.根據(jù)來源不同,DNA連接酶可分為E.coliDNA連接酶和T4DNA連接酶兩大類4.利用外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá),可生產(chǎn)人類所需要的產(chǎn)品。下列選項中能說明目的基因完成了在受體細(xì)胞中表達(dá)的是()A.棉花二倍體細(xì)胞中檢測到細(xì)菌的抗蟲基因B.大腸桿菌中檢測到人胰島素基因及其mRNAC.山羊乳腺細(xì)胞中檢測到人生長激素DNA序列D.酵母菌細(xì)胞中提取到人干擾素蛋白5.下圖是利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖。以下相關(guān)敘述,正確的是()A.⑤只要表現(xiàn)出抗蟲性狀就表明植株發(fā)生了可遺傳變異B.③侵染植物細(xì)胞后,重組Ti質(zhì)粒整合到④的染色體上C.④的染色體上若含抗蟲基因,則⑤就表現(xiàn)出抗蟲性狀D.②的構(gòu)建需要限制性內(nèi)切核酸酶和DNA聚合酶參與6.(2020天津耀華中學(xué)期末)篩選是生物技術(shù)中的一個重要環(huán)節(jié)。下列敘述正確的是()A.基因工程中,利用目的基因?qū)κ荏w細(xì)胞進(jìn)行篩選B.通過在培養(yǎng)基中添加抗生素,可以初步篩選出含有質(zhì)粒或重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞C.檢測目的基因能否穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是看目的基因是否成功構(gòu)建為基因表達(dá)載體D.只要檢測到目的基因成功表達(dá)出蛋白質(zhì),就證明基因工程取得成功7.“X基因”是DNA分子上一個有遺傳效應(yīng)的片段,若要用PCR技術(shù)特異性地拷貝“X基因”,需在PCR反應(yīng)中加入兩種引物(注:引物的作用是與模板鏈形成雙鏈后在DNA聚合酶的作用下繼續(xù)鏈的延伸),兩種引物及其與模板鏈的結(jié)合位置如下圖甲所示。經(jīng)4輪循環(huán)后產(chǎn)物中有五種不同的DNA分子,如下圖乙所示,其中第⑤種DNA分子有幾個?()甲乙A.8C.4B.6D.28.(2020山東臨沂一中月考)金屬硫蛋白(MT)是一類廣泛存在的金屬結(jié)合蛋白。某研究小組計劃通過聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴增獲得目的基因,構(gòu)建轉(zhuǎn)基因工程菌,用于重金屬廢水的凈化處理。PCR擴增過程示意圖圖像如下所示,請回答下列問題。(1)設(shè)計一對與MT基因兩端序列互補配對的引物(引物1和引物2),為方便構(gòu)建重組質(zhì)粒,在引物中需要增加適當(dāng)?shù)南拗菩詢?nèi)切核酸酶位點。設(shè)計引物時需要避免引物之間形成,造成引物自連。(2)圖中步驟1代表,步驟2代表退火,步驟3代表延伸,這三個步驟組成一輪循環(huán)。(3)PCR擴增時,退火溫度的設(shè)定是成敗的關(guān)鍵。退火溫度過高會破壞的堿基配對。退火溫度的設(shè)定與引物長度、堿基組成有關(guān),長度相同但的引物需要設(shè)定更高的退火溫度。(4)如果PCR反應(yīng)得不到任何擴增產(chǎn)物,則可以采取的改進(jìn)措施有(填序號):①升高退火溫度?②降低退火溫度?③重新設(shè)計引物。二、提升練1.大腸桿菌pUC118質(zhì)粒具有氨芐青霉素抗性基因,某限制酶唯一切點位于該質(zhì)粒lacZ基因中。在特定的選擇培養(yǎng)基中,若lacZ基因沒有被破壞,則大腸桿菌菌落呈藍(lán)色;若lacZ基因被破壞,則菌落呈白色。下圖表示轉(zhuǎn)基因操作過程,下列敘述正確的是()A.試管Ⅱ要加入試管Ⅰ中的DNA溶液、處理好的含氨芐青霉素抗性基因的大腸桿菌B.若在選擇培養(yǎng)基中,大腸桿菌的菌落為藍(lán)色,則普通質(zhì)粒、重組質(zhì)粒都未導(dǎo)入大腸桿菌C.選擇培養(yǎng)基中需要加入適量氨芐青霉素用于篩選D.應(yīng)選培養(yǎng)基中白色菌落的大腸桿菌進(jìn)行擴大培養(yǎng)2.(2020江蘇蘇州期中)某科研小組利用質(zhì)粒(圖1)和目的基因(圖2)構(gòu)建重組DNA,下列分析正確的是()A.用限制酶HindⅢ和BamHⅠ切割質(zhì)粒,可得到2條DNA片段B.不能用BamHⅠ酶切割質(zhì)粒和外源DNA的原因是BamHⅠ酶會破壞目的基因和抗性基因C.構(gòu)建重組DNA時,需選擇限制酶BclⅠ和HindⅢ同時切割質(zhì)粒和外源DNAD.導(dǎo)入了重組DNA的細(xì)菌能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長而不能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長3.下圖是利用基因工程技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因植物生產(chǎn)可食用疫苗的部分過程示意圖,其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ為四種限制性內(nèi)切核酸酶。下列說法錯誤的是()A.圖示過程完成后需將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,這是基因工程的核心步驟B.表達(dá)載體構(gòu)建時需要用到限制酶SmaⅠC.抗卡那霉素基因的存在有利于將含有抗原基因的細(xì)胞篩選出來D.除圖示組成外,表達(dá)載體中還應(yīng)該含有啟動子和終止子等結(jié)構(gòu)4.(2020山東青島二模)質(zhì)粒P含有氨芐青霉素抗性基因(Ampr)和四環(huán)素抗性基因(Tetr),外源DNA的插入會導(dǎo)致插入部位基因的失活。重組人干擾素a-1b是我國第一個國內(nèi)批準(zhǔn)生產(chǎn)的基因工程藥物。下圖所示為利用質(zhì)粒P和人干擾素基因構(gòu)建基因表達(dá)載體P1的示意圖?；卮鹣铝袉栴}。Sau3AⅠ限制酶EcoRⅤBamHⅠ識別序列及切割位點(1)據(jù)圖分析,為便于過程①所獲得的目的基因片段能夠順利與質(zhì)粒P連接,需要在目的基因片段加上序列。成功導(dǎo)入P1的受體菌落具有的抗藥性特點為。(2)過程③用到的酶為。為了保證目的基因能夠正常表達(dá),在構(gòu)建P1時需要將目的基因插入之間。(3)科學(xué)家最早就是利用基因工程方法在大腸桿菌和酵母菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素,利用大腸桿菌作為受體菌的優(yōu)點是。(4)若要檢測是否表達(dá)出干擾素,可用(物質(zhì))對工程菌中提取的蛋白質(zhì)進(jìn)行檢測。課時規(guī)范練42基因工程的基本工具與操作程序一、基礎(chǔ)練12.C將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的過程中沒有進(jìn)行堿基互補配對。.C圖中③④為相同的平末端,可能由同一種限制酶切割所得,故圖示四種末端至少是由3種限制酶作用產(chǎn)生的。3.CDNA連接酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì),根據(jù)來源不同可分為E.coliDNA連接酶和T4DNA連接酶兩大類,DNA連接酶連接的是兩個DNA片段之間的磷酸二酯鍵,而DNA聚合酶連接的是DNA片段與游離的脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵,因此在基因工程中不能用DNA聚合酶替代DNA連接酶。4.D基因表達(dá)的產(chǎn)物是蛋白質(zhì),因此,只有在受體細(xì)胞中檢測或提取到了相應(yīng)蛋白質(zhì),才能證明目的基因在受體細(xì)胞中完成了表達(dá),A、C兩項只能說明完成了目的基因的導(dǎo)入,B項只能說明完成了目的基因的導(dǎo)入和目的基因的轉(zhuǎn)錄過程。5.A圖示是利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖,其中①為質(zhì)粒,作為運載體;②為重組質(zhì)粒(基因表達(dá)載體);③為含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌;④為含有目的基因的植物細(xì)胞;⑤為轉(zhuǎn)基因植株。只要表現(xiàn)出抗蟲性狀就說明轉(zhuǎn)入的目的基因成功表達(dá)了,而轉(zhuǎn)基因技術(shù)的原理是基因重組,屬于可遺傳變異,A項正確;③侵染植物細(xì)胞后,重組Ti質(zhì)粒上的T-DNA整合到棉花細(xì)胞的染色體上,B項錯誤;細(xì)胞中的基因是選擇性表達(dá)的,即使④的染色體上含抗蟲基因,⑤也不一定能夠表達(dá)出抗蟲性狀,C項錯誤;②重組質(zhì)粒的構(gòu)建需要限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶的參與,而DNA聚合酶一般用于DNA復(fù)制過程,D項錯誤。6.B基因工程中,利用標(biāo)記基因?qū)κ荏w細(xì)胞進(jìn)行篩選,A項錯誤;在培養(yǎng)基中添加抗生素,可以初步篩選出含有質(zhì)?；蛑亟M質(zhì)粒的受體細(xì)胞,B項正確;檢測目的基因能否穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是看目的基因有沒有整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上,C項錯誤;在生物體內(nèi)檢測到了該基因?qū)?yīng)的蛋白質(zhì)且生物體表現(xiàn)出了相應(yīng)的性狀,才證明基因工程取得成功,D項錯誤。7.A由圖分析可知:X基因第一次復(fù)制得到兩個兩種DNA分子:①和②;X基因第二次復(fù)制得到四個四種DNA分子:①復(fù)制得①和③、②復(fù)制得②和④;X基因第三次復(fù)制得到八個五種DNA分子:①復(fù)制得①和③、③復(fù)制得③和⑤、②復(fù)制得②和④、④復(fù)制得④和⑤;X基因第四次復(fù)制得到16個五種DNA分子:①復(fù)制得①和③、兩個③復(fù)制得兩個③和兩個⑤、兩個④復(fù)制得兩個④和兩個⑤、兩個⑤得到4個⑤。從上面的推測可知,第四輪循環(huán)產(chǎn)物中有8個⑤。8.答案:(1)堿基互補配對(2)變性(3)引物與模板GC含量高(4)②③解析:(1)構(gòu)建重組質(zhì)粒,首先要用限制酶切割含目的基因的DNA片段和質(zhì)粒,所以位于目的基因兩端的引物中需要增加適當(dāng)?shù)南拗菩詢?nèi)切核酸酶位點,設(shè)計的引物之間不能有堿基互補配對,否則引物自連,不能與模板相連。(2)圖中步驟1、2、3分別代表變性、退火、延伸,這三個步驟組成一輪循環(huán)。(3)退火表示引物與模板相連,若退火溫度過高會破壞引物與模板的堿基配對;由于G—C之間有三個氫鍵,A—T之間有兩個氫鍵,所以G—C含量越高的引物,退火溫度越高。(4)PCR反應(yīng)得不到任何擴增產(chǎn)物,可能是退火溫度過高,導(dǎo)致引物與模板不能相連或引物間相互配對,引物自連,不能與模板相連,因此,可通過②降低退火溫度或③重新設(shè)計引物進(jìn)行改進(jìn)。二、提升練1.CD試管Ⅱ要加入試管Ⅰ中的DNA溶液、處理好的不含氨芐青霉素抗性基因的大腸桿菌,目的是將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞,而受體細(xì)胞本身應(yīng)不含氨芐青霉素抗性基因,以便篩選導(dǎo)入重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞,A項錯誤;若lacZ基因沒有被破壞,則大腸桿菌菌落呈藍(lán)色,因此如果大腸桿菌的菌落為藍(lán)色,說明lacZ基因沒有被破壞,導(dǎo)入大腸桿菌的為普通質(zhì)粒,B項錯誤;選擇培養(yǎng)基中除必需的營養(yǎng)物質(zhì)外,還應(yīng)加入適量氨芐青霉素,這樣可以將沒有導(dǎo)入目的基因的大腸桿菌淘汰,C項正確;白色菌落的大腸桿菌是轉(zhuǎn)入了目的基因的,所以應(yīng)選擇白色菌落的大腸桿菌進(jìn)行擴大培養(yǎng),D項正確。2.BCD質(zhì)粒中含有1個限制酶HindⅢ的切割位點,2個限制酶BamHⅠ的切割位點,因此用這兩種限制酶切割質(zhì)粒,可得到3條DNA片段,A項錯誤;用限制酶BamHⅠ切割會破壞質(zhì)粒上的兩種標(biāo)記基因,也會破壞目的基因,因此不能用BamHⅠ酶切割質(zhì)粒和外源DNA,B項正確;構(gòu)建重組DNA時不能用BamHⅠ酶切割質(zhì)粒和外源DNA,因此為了防止自身環(huán)化或反向連接,構(gòu)建重組DNA時,需選擇限制酶BclⅠ和HindⅢ同時切割質(zhì)粒和外源DNA,C項正確;構(gòu)建基因表達(dá)載體時,應(yīng)該選擇限制酶BclⅠ和HindⅢ同時切割質(zhì)粒和外源DNA,這樣會破壞氨芐青霉素抗性基因,但沒有破壞四環(huán)素抗性基因,因此導(dǎo)入了重組DNA的細(xì)菌能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長而不能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長,D項正確。3.AB圖示過程為基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程,是基因工程中的核心步驟;構(gòu)建過程中需要將目的基因完整切割下來,此時要用到限制酶PstⅠ、EcoRⅠ;抗卡那霉素基因是標(biāo)記基因,目的是便于鑒定和篩選含有目的基因的細(xì)胞;基因表達(dá)載體包括啟動子、目的基因、終止子和標(biāo)記基因等。4.答案:(1)GATC具有四環(huán)素抗藥性,沒有氨芐青霉素抗藥性?(2)BamHⅠ和DNA連接酶?啟動子和終止子?(3)繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少?(4)干擾素抗體解析:(1)由圖可知,目的基因兩側(cè)都是黏性末端,根據(jù)表中三種限制酶的識別序列和切割位點(EcoRⅤ酶切形成的是平末端,Sau3AⅠ和BamHⅠ酶切形成的末端都是黏性末端,且堿基序列均為(GATC)可知,還需在引物的一端加上GATC序列,以便于P1的構(gòu)建和篩選。若用Sau3AⅠ切割會同時破壞氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因,若用限制酶EcoRⅤ切割,產(chǎn)生的是平末端,且