2025版高考生物一輪總復習選擇性必修3第10單元生物技術(shù)與工程第6講基因工程的基本工具提能訓練

第10單元生物技術(shù)與工程第6講基因工程的基本工具A組一、單選題1．如圖是三種限制酶的脫氧核苷酸識別序列和切割位點示意圖(↓表示切點)。下列相關(guān)分析錯誤的是(D)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DNA分子經(jīng)限制酶1和限制酶3分別切割后所得片段數(shù)一定相等解析：據(jù)圖可知，這三種限制酶切割位點均位于中軸線兩側(cè)，切割出的DNA片段末端都是黏性末端，A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DNA分子經(jīng)限制酶1和限制酶3分別切割后所得片段數(shù)不一定相等，C正確，D錯誤。2．(2024·天津六校聯(lián)考)如表列舉了幾種限制酶的識別序列及其切割位點(箭頭表示相關(guān)酶的切割位點)。如圖是酶切后產(chǎn)生的幾種末端。下列說法正確的是(B)A．BamHⅠ切割的是氫鍵，AluⅠ切割的是磷酸二酯鍵B．Sau3AⅠ和BamHⅠ切割的序列產(chǎn)生的片段能夠相連，連接后的片段還能被Sau3AⅠ切割C．DNA連接酶能連接②⑤，不能連接②④D．E.coliDNA連接酶和T4DNA連接酶都能連接①③，且連接效率低解析：BamHⅠ與AluⅠ切割的均是磷酸二酯鍵，A錯誤；BamHⅠ切割，Sau3AⅠ切割，故二者切割后產(chǎn)生的黏性末端是相同的，因此二者切割后產(chǎn)生的黏性末端能夠相連，連接后的片段能被Sau3AⅠ切割，但是不一定能被BamHⅠ切割，B正確；②⑤的黏性末端相同，②④的黏性末端也相同，因此DNA連接酶能連接②⑤，也能連接②④，C錯誤；E.coliDNA連接酶是從大腸桿菌中獲得的DNA連接酶，只能連接黏性末端，T4DNA連接酶既可以連接黏性末端也可以連接平末端，而圖中①③屬于平末端，只能用T4DNA連接酶連接，D錯誤。3．楊樹被根瘤農(nóng)桿菌感染后會增生并長出瘤狀物，稱為冠癭，冠癭內(nèi)的冠癭堿是一種含氮有機物，是根瘤農(nóng)桿菌生存的唯一碳源和氮源。冠癭的形成是由于根瘤農(nóng)桿菌攜帶有天然的Ti質(zhì)粒，其結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法錯誤的是(C)A．Ti質(zhì)粒上的生長素基因可在楊樹生長發(fā)育過程中發(fā)揮作用B．Ti質(zhì)粒上的T－DNA區(qū)域，至少含有一個限制酶的酶切位點C．冠癭堿合成基因在根瘤農(nóng)桿菌細胞中表達并分泌到細胞外D．根瘤農(nóng)桿菌內(nèi)Ti質(zhì)粒的存在，決定了其侵染植物的范圍解析：根瘤農(nóng)桿菌感染植物體后，農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒中含有的生長素基因、細胞分裂素基因經(jīng)表達產(chǎn)生了生長素和細胞分裂素，生長素促進細胞伸長，細胞分裂素促進細胞分裂，因此植物產(chǎn)生瘤狀結(jié)構(gòu)，A正確；Ti質(zhì)粒上的T－DNA區(qū)域，至少含有一個限制酶的酶切位點，以便于切割后與目的基因結(jié)合，構(gòu)建基因表達載體，B正確；T－DNA上的冠癭堿合成基因在農(nóng)桿菌中不表達，在植物細胞中可以表達，故根瘤農(nóng)桿菌不會形成冠癭，而楊樹被根瘤農(nóng)桿菌感染后會形成冠癭，C錯誤；結(jié)合題意“冠癭的形成是由于根瘤農(nóng)桿菌攜帶有天然的Ti質(zhì)?！?，且Ti質(zhì)粒上有T－DNA，可以將目的基因整合到宿主細胞內(nèi)，故根瘤農(nóng)桿菌內(nèi)Ti質(zhì)粒的存在，決定了其侵染植物的范圍，D正確。4．如圖是利用基因工程技術(shù)構(gòu)建重組表達載體的過程示意圖，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ為四種限制酶。下列相關(guān)敘述錯誤的是(C)A．需要用限制酶PstⅠ和EcoRⅠ來切割質(zhì)粒B．表達載體中的青霉素抗性基因在受體細胞中能復制C．任何基因表達載體中都必須要有青霉素抗性基因作為標記基因D．表達載體中目的基因的上游有啟動子，復制原點不一定位于目的基因上游解析：限制酶SmaⅠ的識別序列位于目的基因上，因此表達載體構(gòu)建時不能用限制酶SmaⅠ，應(yīng)用限制酶PstⅠ、EcoRⅠ，A正確；表達載體中的青霉素抗性基因在受體細胞中能穩(wěn)定存在且遺傳給下一代，B正確；基因表達載體中標記基因的種類很多，不一定都是青霉素抗性基因，C錯誤；表達載體中目的基因的上游有啟動子，是RNA聚合酶識別和結(jié)合部位，能驅(qū)動目的基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，D正確。5．(2024·遼寧沈陽質(zhì)檢)下列關(guān)于DNA粗提取與鑒定的敘述，錯誤的是(B)A．預冷的乙醇可使溶解于研磨液中的DNA析出B．用相同方法從等體積豬血和雞血中提取的DNA量相近C．DNA析出后，可將溶液倒入離心管中進行離心，棄上清液，將管底的沉淀晾干D．用二苯胺試劑鑒定DNA需要進行沸水浴加熱解析：豬是哺乳動物，哺乳動物的成熟紅細胞中沒有細胞核，不含DNA，而雞的成熟紅細胞中有細胞核，含DNA，因此用同樣方法從等體積豬血和雞血中提取的DNA量不是相近的，B錯誤。6．(2024·山東聯(lián)合調(diào)考)大腸桿菌經(jīng)溶菌酶和陰離子去垢劑(SDS)處理后，擬核DNA就會纏繞在細胞壁碎片上，靜置一段時間，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誤的是(C)A．DNA不溶于酒精，而某些蛋白質(zhì)溶于酒精，可以用冷酒精析出上清液中的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，電泳后出現(xiàn)圖示結(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)粒還需要通過紫外燈照射才能看到結(jié)果解析：限制性酶Ⅰ和限制性酶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錯誤。7．(2023·遼寧大連統(tǒng)考二模)將溶葡球菌酶基因轉(zhuǎn)入奶?；蚪M中獲得轉(zhuǎn)基因牛，在其乳腺中表達的溶葡球菌酶可以有效預防由葡萄球菌引起的乳房炎，使感染率下降。下列敘述錯誤的是(A)A．上述操作至少需要三種分子工具：限制酶、DNA聚合酶、載體B．可以通過PCR以及構(gòu)建基因文庫等方法來獲取溶葡球菌酶基因C．構(gòu)建基因表達載體時，需加入乳腺中特異表達的基因的啟動子D．溶葡球菌酶基因與奶牛DNA都為雙螺旋結(jié)構(gòu)是二者拼接的基礎(chǔ)解析：上述操作采用了基因工程技術(shù)，該技術(shù)至少需要三種分子工具：限制酶、DNA連接酶、載體，A錯誤；溶葡球菌酶基因為目的基因，獲取目的基因的方法有PCR、構(gòu)建基因文庫等，B正確；要使目的基因只在乳腺組織中特異性表達，在構(gòu)建基因表達載體時，需加入乳腺中特異表達的基因的啟動子，C正確；不同DNA能相互拼接的基礎(chǔ)是它們具有相同的化學組成(都是由脫氧核苷酸組成)和結(jié)構(gòu)(雙螺旋結(jié)構(gòu))，D正確。故選A。二、綜合題8．大腸桿菌β－半乳糖苷酶(Z酶)可催化底物(X－gal)水解產(chǎn)生藍色物質(zhì)。在pUC18質(zhì)粒中，lacZ′編碼Z酶氨基端的一個片段(稱為α－肽)，該質(zhì)粒結(jié)構(gòu)及限制酶識別位點如圖甲所示。已知α－肽、缺失α－肽的Z酶片段單獨存在時均無Z酶活性，共同存在時就會表現(xiàn)出Z酶活性。利用圖乙中的DNA片段與pUC18質(zhì)粒進行基因工程操作。(1)限制酶能催化雙鏈DNA分子中磷酸二酯鍵(填化學鍵名稱)的斷裂。本實驗可使用限制酶SalⅠ處理pUC18質(zhì)粒和圖乙中的DNA片段，再通過DNA連接酶連接，獲得含目的基因的重組質(zhì)粒。(2)用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，然后將大腸桿菌接種到含氨芐青霉素的固體培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)，由于未發(fā)生轉(zhuǎn)化的大腸桿菌沒有該質(zhì)粒，因而不具有氨芐青霉素抗性，在該培養(yǎng)基上不能生長。從功能上劃分，該培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基。(3)當上述培養(yǎng)基中含有X－gal時，生長出的菌落有藍色和白色兩種類型，其中含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌的菌落顏色為白色，這是因為目的基因與質(zhì)粒連接后使lacZ′被破壞，不能合成α－肽。為保證能通過菌落顏色辨別出含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌，本實驗作為受體細胞的大腸桿菌中Z酶基因應(yīng)滿足的條件是編碼α－肽的DNA序列缺失，其他序列正常。解析：(1)限制酶能催化雙鏈DNA分子中磷酸二酯鍵的斷裂，將DNA降解。從圖中可知，HindⅢ可破壞目的基因，而質(zhì)粒和目的基因兩側(cè)都有SalⅠ識別位點，因此本實驗可使用限制酶SalⅠ處理pUC18質(zhì)粒和圖乙中的DNA片段。(2)重組質(zhì)粒上有氨芐青霉素抗性基因，由于未發(fā)生轉(zhuǎn)化的大腸桿菌沒有該質(zhì)粒，因而不具有氨芐青霉素抗性，在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上不能生長。從功能上劃分，該培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基，選擇了含重組質(zhì)粒的大腸桿菌。(3)從圖中可知，重組質(zhì)粒是用SalⅠ分別處理過的質(zhì)粒和目的基因片段形成的，重組質(zhì)粒的lacZ′基因被破壞，不能合成β－半乳糖苷酶(Z酶)，不能催化底物(X－gal)水解產(chǎn)生藍色物質(zhì)，故菌落呈白色。已知α－肽、缺失α－肽的Z酶片段單獨存在時均無Z酶活性，共同存在時就會表現(xiàn)出Z酶活性，為保證能通過菌落顏色辨別出含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌，本實驗作為受體細胞的大腸桿菌中Z酶基因應(yīng)滿足的條件是編碼α－肽的DNA序列缺失，其他序列正常。B組一、單選題1．質(zhì)粒是基因工程中最常用的目的基因運載工具。下列有關(guān)敘述正確的是(D)A．質(zhì)粒是只存在于細菌細胞質(zhì)中能自主復制的小型環(huán)狀雙鏈DNA分子B．在所有的質(zhì)粒上都能找到一個或多個限制酶切割位點C．攜帶目的基因的重組質(zhì)粒只有整合到宿主細胞的染色體DNA上才會隨后者的復制而復制D．質(zhì)粒上的抗性基因常作為標記基因供重組DNA的鑒定和選擇解析：質(zhì)粒不只分布于原核生物中，在真核生物——酵母菌細胞內(nèi)也有分布；并不是所有的質(zhì)粒上都有限制酶的切割位點，從而成為合適的運載目的基因的工具。重組質(zhì)粒進入受體細胞后，可以在細胞內(nèi)自我復制，也可以整合后復制。2．(2024·山東濟南高三期末)下列以洋蔥為實驗材料進行“DNA的粗提取與鑒定”實驗的敘述，正確的是(D)A．洋蔥研磨液需要用濾紙過濾，以保證提取的DNA量B．濾液中加入冷酒精后，用玻璃棒攪拌會使DNA的提取量增加C．向含DNA的濾液中加入2mol/L的NaCl溶液有利于去除雜質(zhì)D．用二苯胺試劑鑒定DNA時，需沸水浴加熱冷卻后再觀察顏色變化解析：洋蔥研磨液要用紗布過濾，A錯誤；DNA在冷酒精中的溶解度很低，蛋白質(zhì)在冷酒精中的溶解度較高，故可以利用DNA不溶于冷酒精的原理，提純DNA，但提取量不變，B錯誤；向含DNA的濾液中加入預冷的酒精溶液有利于去除雜質(zhì)，加入2mol/L的NaCl溶液是溶解DNA，C錯誤；在沸水浴條件下，DNA遇二苯胺會被染成藍色，用二苯胺試劑鑒定DNA時，需沸水浴加熱，冷卻后再觀察顏色變化，D正確。3．(2024·湖南常德高三質(zhì)檢)如圖表示由不同的限制酶切割而成的DNA末端及相關(guān)的酶作用位點。下列敘述錯誤的是(C)A．甲、乙、丙都屬于黏性末端B．甲、乙片段可形成重組DNA分子，但甲、丙不能C．DNA連接酶的作用位點在圖乙中b處D．切割甲的限制酶不能識別由甲、乙片段形成的重組DNA分子解析：甲、乙、丙都屬于黏性末端，A正確；甲、乙的黏性末端相同，因此可在DNA連接酶的作用下形成重組DNA分子，但甲、丙的黏性末端不同，它們之間不能形成重組DNA分子，B正確；DNA連接酶將兩個DNA片段連接為一個DNA分子，作用部位是磷酸二酯鍵，即圖乙中a處，C錯誤；切割甲的限制酶的識別序列為GAATTC∥CTTAAG，而甲、乙片段形成的重組DNA分子序列為GAATTG∥CTTAAC，因此切割甲的限制酶不能識別由甲、乙片段形成的重組DNA分子，D正確。4．T4DNA連接酶可將任意2個具有相同黏性末端的DNA片段連接在一起。該反應(yīng)過程需消耗ATP，其水解產(chǎn)生的腺苷一磷酸(AMP)通過共價鍵與酶相連，隨后AMP轉(zhuǎn)移至DNA片段，進而完成連接反應(yīng)。下列敘述正確的是(C)A．T4DNA連接酶的底物種類較多，故其無專一性B．T4DNA連接酶催化反應(yīng)后，其組成成分已改變C．ATP在該反應(yīng)過程中可能打開兩個特殊的化學鍵D．T4DNA連接酶需保存于最適溫度和pH條件下解析：T4DNA連接酶有專一性，A錯誤；酶在催化反應(yīng)前后性質(zhì)不變，故T4DNA連接酶催化反應(yīng)后，其組成成分不變，B錯誤；ATP水解產(chǎn)生AMP需要打開兩個特殊的化學鍵，結(jié)合題干信息“該反應(yīng)過程需消耗ATP，其水解產(chǎn)生的腺苷一磷酸(AMP)通過共價鍵與酶相連”可推測，ATP在該反應(yīng)過程中可能打開兩個特殊的化學鍵，C正確；T4DNA連接酶需在低溫和最適pH條件下保存，D錯誤。5．(2024·山東日照高三檢測)基因工程利用某目的基因(圖甲)和P1噬菌體載體(圖乙)構(gòu)建重組DNA。限制性內(nèi)切核酸酶BglⅡ、EcoRⅠ和Sau3AⅠ的酶切位點分別如圖所示。下列分析錯誤的是(D)A．構(gòu)建重組DNA時，可用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體B．構(gòu)建重組DNA時，可用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體C．圖乙中的P1噬菌體載體只用EcoRⅠ切割后，含有兩個游離的磷酸基團D．用EcoRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體，再用DNA連接酶連接，只能產(chǎn)生一種重組DNA解析：由題圖可知，BglⅡ、Sau3AⅠ及EcoRⅠ三種酶在目的基因和P1噬菌體上都有酶切位點，故可用BglⅡ和Sau3AⅠ或EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體；圖乙P1噬菌體載體為環(huán)狀DNA，只用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生兩條反向雙螺旋鏈狀DNA，有兩個游離的磷酸基團；用EcoRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌體載體，再用DNA連接酶連接，能產(chǎn)生不止一種重組DNA。D錯誤。6．(2024·章丘階段性測試)圖甲、乙中的箭頭表示三種限制性內(nèi)切核酸酶的酶切位點，ampr表示氨芐青霉素抗性基因，neo表示新霉素抗性基因。下列敘述正確的是(C)A．圖甲中的質(zhì)粒用BamHⅠ切割后，含有1個游離的磷酸基團B．在構(gòu)建重組質(zhì)粒時，可用PstⅠ和BamHⅠ切割質(zhì)粒和外源DNAC．用PstⅠ和HindⅢ切割，可以保證重組DNA序列的唯一性D．導入目的基因的大腸桿菌可在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中生長解析：圖甲中的質(zhì)粒用BamHⅠ切割后，獲得一個DNA片段，其只含有2個游離的磷酸基團，A錯誤；在構(gòu)建重組質(zhì)粒時，不能使用BamHⅠ切割外源DNA，因為用BamHⅠ切割會破壞目的基因的結(jié)構(gòu)，但可以用PstⅠ和HindⅢ切割質(zhì)粒和外源DNA，B錯誤；用PstⅠ和HindⅢ切割質(zhì)粒會得到2個DNA片段，再加入DNA連接酶，切開的質(zhì)粒由于黏性末端不同，不會自身連接，從而保證只能得到一種符合要求的重組質(zhì)粒，即含有目的基因和標記基因neo的重組質(zhì)粒，保證了重組DNA序列的唯一性，C正確；由于用PstⅠ切割質(zhì)粒后，其中的氨芐青霉素抗性基因會被破壞，所以導入目的基因的大腸桿菌不能在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中生長，D錯誤。7．質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體，它存在于許多細菌體內(nèi)。質(zhì)粒上的標記基因如圖所示，通過標記基因可以推知外源基因(目的基因)是否轉(zhuǎn)移成功。外源基因插入的位置不同，細菌在培養(yǎng)基上的生長情況不同，下圖表示外源基因插入位置(插入點有a、b、c)，請根據(jù)表中提供細菌的生長情況，推測①②③三種重組后細菌的外源基因插入點，正確的一組是(A)推測細菌在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長情況細菌在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長情況①能生長能生長②能生長不能生長③不能生長能生長A.①是c；②是b；③是aB．①是a和b；②是a；③是bC．①是a和b；②是b；③是aD．①是c；②是a；③是b解析：推測①中重組后細菌能在含氨芐青霉素和四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長，說明抗氨芐青霉素基因和抗四環(huán)素基因沒有被破壞，因此外源基因插入點是c。推測②中重組后細菌能在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長，說明抗氨芐青霉素基因沒有被破壞；不能在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長，說明抗四環(huán)素基因被破壞，因此外源基因插入點是b。推測③中重組后細菌不能在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上生長，說明抗氨芐青霉素基因被破壞；能在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生長，說明抗四環(huán)素基因沒有被破壞，因此外源基因插入點是a。二、綜合題8．(2024·遼寧錦州高三期末)Cre－loxP系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)特定基因的敲除，其技術(shù)過程如圖1所示?？茖W家把幾種熒光蛋白基因和Cre酶能識別并切割的序列(loxP1和loxP2)串在一起，構(gòu)建如圖2所示的表達載體T，在Cre酶的作用下，一部分熒光蛋白基因會被隨機地“剪掉”，而剩下的部分得以表達，這樣就可以隨機呈現(xiàn)不同的顏色。這種利用熒光蛋白“點亮”神經(jīng)元的大腦成像技術(shù)被稱為“腦彩虹”，能幫助科學家了解大腦。(1)loxP序列具有方向性，結(jié)構(gòu)如圖1所示，其中決定方向的序列是②(填序號)。(2)構(gòu)建表達載體T需要用到限制酶和DNA連接酶，用顯微注射法將表達載體T導入小鼠的受精卵細胞中，經(jīng)篩選后獲得細胞中含一個表達載體T的轉(zhuǎn)基因小鼠a(不含Cre酶)。小鼠a的腦組織細胞和其他組織細胞的色彩分別是紅色和無色。(3)已知兩個loxP1之間或兩個loxP2之間的基因，最多會被Cre酶敲除一次。研究者將Cre酶基因與病毒基因重組構(gòu)建Cre病毒，然后將Cre病毒注入細胞中含一個表達載體T的轉(zhuǎn)基因小鼠A體內(nèi)，出現(xiàn)“腦彩虹”現(xiàn)象，小鼠A的一個腦細胞的色彩為紅色或黃色或藍色。(4