高中生物一輪復(fù)習(xí)同步練習(xí)：基因工程的基本工具和基本操作程序

基因工程的基本工具和基本操作程序練習(xí)一、選擇題1.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()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2.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,neoR表示新霉素抗性基因。下列敘述錯誤的是()A.在構(gòu)建重組質(zhì)粒時,可用PstⅠ和HindⅢ切割質(zhì)粒和外源DNAB.在酶切過程中,不能破壞質(zhì)粒中全部的標(biāo)記基因C.若只用PstⅠ處理質(zhì)粒和外源DNA分子片段,無法避免自身環(huán)化和反向連接D.導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌可以在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中生長3.將外源基因送入細(xì)胞通常是利用質(zhì)粒作為載體。下列有關(guān)質(zhì)粒的敘述,正確的是()A.質(zhì)粒上常有特殊的標(biāo)記基因,以便于重組DNA分子的篩選B.質(zhì)粒從細(xì)胞中提取出來后即可以直接使用,無須人工改造C.質(zhì)粒是具有自我復(fù)制能力的DNA分子,只存在于原核生物中D.質(zhì)粒一般只有一個限制酶切割位點,以便于目的基因插入4.農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒上的T-DNA可以轉(zhuǎn)移并隨機插入被侵染植物的染色體DNA中。研究者將圖中被侵染植物的DNA片段連接成環(huán),并以此環(huán)為模板進行PCR,擴增出T-DNA插入位置兩側(cè)的未知序列,以此可確定T-DNA插入的具體位置。下列說法錯誤的是()A.PCR擴增依據(jù)的是DNA分子雙鏈復(fù)制的原理B.進行PCR擴增需要耐高溫的DNA聚合酶C.利用圖中的引物②③組合可擴增出兩側(cè)的未知序列D.通過與受體細(xì)胞的基因組序列比對,可確定T-DNA的插入位置5.通過引物設(shè)計,運用PCR技術(shù)可以實現(xiàn)目的基因的定點誘變,如圖為基因工程中獲取突變基因的過程,其中引物1序列中含有一個堿基T不能與目的基因片段配對,但不影響引物與模板鏈的整體配對,反應(yīng)體系中引物1和引物2分別設(shè)計增加限制酶a和限制酶b的識別位點。下列有關(guān)敘述正確的是()A.限制酶a和限制酶b的識別位點分別加在引物1和引物2的3′端B.PCR反應(yīng)體系中需要加入脫氧核苷酸、模板、Ca2+等C.第2輪PCR中,引物1與圖中②結(jié)合并形成兩條鏈等長的突變基因D.在第3輪PCR結(jié)束后,同時含引物1和引物2的DNA占3/46.OsGLO1、EcCAT、EcGCL和TSR四個基因分別編碼四種不同的酶,研究人員將這些基因分別與葉綠體轉(zhuǎn)運肽(引導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)進入葉綠體)基因連接,構(gòu)建多基因表達載體(載體中部分序列如圖所示),利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化水稻,在水稻葉綠體內(nèi)構(gòu)建了一條新代謝途徑,提高了水稻的產(chǎn)量。下列敘述正確的是()A.可用抗原—抗體雜交技術(shù)檢測四種酶在轉(zhuǎn)基因水稻中是否表達B.四個基因轉(zhuǎn)錄時都以DNA的同一條單鏈為模板C.應(yīng)選用含卡那霉素的培養(yǎng)基篩選被農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化的水稻細(xì)胞D.四個基因都在水稻葉綠體內(nèi)進行轉(zhuǎn)錄翻譯7.(多選)戊型肝炎病毒是一種RNA病毒,ORF2基因編碼的結(jié)構(gòu)蛋白(pORF2)位于病毒表面,構(gòu)成病毒的衣殼。我國科研人員利用基因工程技術(shù),在大腸桿菌中表達pORF2,制備戊型肝炎疫苗,過程如圖。下列關(guān)于該疫苗的敘述正確的是()A.過程①需要的酶是RNA聚合酶,原料是A、U、G、CB.重組基因表達載體上的啟動子需來源于大腸桿菌C.過程⑤需要用聚乙二醇處理大腸桿菌使其處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)D.過程⑥大量制備pORF2蛋白前應(yīng)做相應(yīng)的檢測與鑒定8.關(guān)于“DNA的粗提取與鑒定”實驗,下列說法錯誤的是()A.過濾液沉淀過程在4℃冰箱中進行是為了防止DNA降解B.離心研磨液是為了加速DNA的沉淀C.在一定溫度下,DNA遇二苯胺試劑呈現(xiàn)藍色D.粗提取的DNA中可能含有蛋白質(zhì)9.如圖是“DNA的粗提取與鑒定”實驗中的兩個操作步驟示意圖。下列相關(guān)敘述不正確的是()A.選用植物細(xì)胞提取DNA時需先研磨破碎細(xì)胞B.圖2所示實驗操作中有一處明顯錯誤,可能導(dǎo)致試管2中藍色變化不明顯C.圖1所示操作的原理是DNA不能溶于酒精,而蛋白質(zhì)等雜質(zhì)能溶于酒精D.圖2試管1的作用是證明物質(zhì)的量濃度為2mol/L的NaCl溶液遇二苯胺試劑出現(xiàn)藍色10.某實驗利用PCR技術(shù)獲取目的基因,實驗結(jié)果顯示除目的基因條帶(引物與模板完全配對)外,還有2條非特異條帶(引物和模板不完全配對)。為了減少反應(yīng)非特異條帶的產(chǎn)生,以下措施中有效的是()A.增加模板DNA的量 B.延長熱變性的時間C.延長延伸的時間 D.提高復(fù)性的溫度11.關(guān)于“DNA片段的擴增及電泳鑒定”實驗,下列相關(guān)敘述錯誤的是()A.凝膠中的DNA分子通過染色,可以在紫外燈下被檢測出來B.微量離心管、蒸餾水和移液器在使用前均需進行高壓蒸汽滅菌處理C.DNA向著與其所帶電荷相反的電極移動,遷移速率與凝膠濃度、DNA的大小和構(gòu)象有關(guān)D.PCR所用的緩沖液從冰箱拿出之后,應(yīng)放在冰塊上緩慢融化,目的是不破壞穩(wěn)定性較差的成分二、非選擇題12.塑料制品方便人們生活的同時,也造成了短時期難以降解的“白色污染”。研究人員欲比較腸桿菌YT1和芽孢桿菌YP1兩類細(xì)菌降解塑料[主要成分為聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)等],兩類細(xì)菌主要降解PE,并通過基因工程拼接黃粉蟲腸道內(nèi)菌株WZ的降解PVC的胞外酶基因A,培育降解塑料的“超級菌”。(1)菌株的篩選。配制固體培養(yǎng)基,接種菌株后表層覆蓋0.1mm厚度的PE塑料。分組實驗結(jié)果如表所示:培養(yǎng)基及接種菌株培養(yǎng)基1培養(yǎng)基2培養(yǎng)基3單獨培養(yǎng)并接種YT1單獨培養(yǎng)并接種YP1混合培養(yǎng)YT1和YP1后,選取YP1接種降解圈(直徑D/mm)3.51.84.2①在篩選分解PE塑料能力大小的菌株時,應(yīng)將兩類菌株接種到以為唯一碳源的培養(yǎng)基,從功能上講,該培養(yǎng)基屬于培養(yǎng)基。

②篩選分解PE塑料能力強的菌株不能直接以降解圈的大小為指標(biāo),其原因是

。

培養(yǎng)基3中接種混合培養(yǎng)后的YP1,其降解圈直徑明顯加大,其原因可能是

。

(2)培育“超級菌”。對菌株WZ的A基因測序可知,如果在其調(diào)節(jié)功能區(qū)增加一個堿基對A/T,則可以大大增強其基因表達能力。通過經(jīng)典的大引物PCR定點誘變技術(shù)在體外改造A基因,操作過程如圖1,然后與圖2所示的質(zhì)粒構(gòu)建表達載體,培育“超級菌”。①利用大引物PCR進行定點誘變需要進行兩輪PCR(PCR1和PCR2),在PCR中獲得的大引物是指(填“a”或“b”),利用大引物和引物2至少需要個PCR循環(huán)才能獲得完整的改良A基因。

②構(gòu)建改良基因表達載體時,為實現(xiàn)質(zhì)粒和改良基因的準(zhǔn)確連接,應(yīng)選用的限制酶是。表達載體導(dǎo)入受體菌株時,有的質(zhì)粒含有改良的A基因,有的質(zhì)粒為空白質(zhì)粒。在含氨芐青霉素和Xgal的平板上培養(yǎng)一段時間后,其中白色菌落含有重組質(zhì)粒,判斷的依據(jù)是

。

答案:1.C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;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;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。2.D切割目的基因時,用BamHⅠ切割會破壞目的基因,只用PstⅠ切割目的基因和質(zhì)粒載體,會出現(xiàn)目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化,或目的基因和質(zhì)粒的反向連接,而用PstⅠ和HindⅢ進行酶切,能確保目的基因和質(zhì)粒的正向連接,并且質(zhì)粒上保留新霉素抗性基因作為標(biāo)記基因;在酶切過程中,不能破壞質(zhì)粒中全部的標(biāo)記基因,至少需保留其中的一個;用PstⅠ切割后,質(zhì)粒上氨芐青霉素抗性基因被破壞了,導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌不可以在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基中生長。3.A質(zhì)粒一般需要經(jīng)過人工改造才可以使用;質(zhì)粒存在于真核細(xì)胞和原核細(xì)胞中;質(zhì)粒一般具有一個至多個限制酶切割位點,以供目的基因插入其中。4.C由于DNA的兩條鏈反向平行,且子鏈從引物的3′端開始延伸,故利用圖中的引物①④組合可擴增出兩側(cè)的未知序列。5.DDNA的合成方向是從子鏈的5′端向3′端延伸,據(jù)此可知,圖中限制酶a和限制酶b的識別位點分別加在引物1和引物2的5′端;PCR反應(yīng)體系中需要加入模板、脫氧核苷酸、耐高溫的DNA聚合酶和擴增緩沖液(含Mg2+)等物質(zhì);第3輪PCR中,引物1與圖中②結(jié)合并形成兩條鏈等長的突變基因;在第3輪PCR結(jié)束后,會產(chǎn)生23=8(個)DNA分子,其中含有模板的DNA分子有2個只含有一個引物,則同時含引物1和引物2的DNA占3/4。6.A由題圖可知,在同一個T-DNA中OsGLO1啟動子啟動轉(zhuǎn)錄的方向與其他三個基因的不同,說明四個基因轉(zhuǎn)錄時并不都以DNA的同一條單鏈為模板;卡那霉素抗性基因不在T-DNA中,而潮霉素抗性基因在T-DNA中,應(yīng)選用含潮霉素的培養(yǎng)基篩選被農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化的水稻細(xì)胞;由題意知,利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化水稻,可使目的基因插入水稻細(xì)胞中染色體的DNA上,所以與葉綠體轉(zhuǎn)運肽基因連接的四個基因,在水稻細(xì)胞核內(nèi)進行轉(zhuǎn)錄,在核糖體中進行翻譯。7.BD戊型肝炎病毒是一種RNA病毒,過程①是以病毒RNA為模板合成DNA,獲取目的基因的過程,需要的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶,原料是四種脫氧核苷酸;啟動子是一段有特殊序列結(jié)構(gòu)的DNA片段,其作用是供RNA聚合酶的識別結(jié)合以驅(qū)動目的基因的轉(zhuǎn)錄,啟動子具有物種或組織特異性,構(gòu)建在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)特異表達pORF2的載體時,需要選擇大腸桿菌細(xì)胞的啟動子,而不能選擇其他物種的啟動子;將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞的方法是Ca2+處理法,需要用Ca2+處理大腸桿菌,使其處于一種能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài)。8.B低溫時DNA酶的活性較低,過濾液沉淀過程在4℃冰箱中進行是為了防止DNA降解;離心研磨液是為了使細(xì)胞碎片沉淀;在沸水浴條件下,DNA遇二苯胺試劑呈現(xiàn)藍色;細(xì)胞中的某些蛋白質(zhì)可以溶于酒精,但可能有的蛋白質(zhì)不溶于酒精,在95%的冷酒精中與DNA一塊兒析出,故粗提取的DNA中可能含有蛋白質(zhì)。9.D圖2所示實驗的試管中溶液的液面高于燒杯中的液面,可能導(dǎo)致加熱不充分,試管2中藍色變化不明顯;圖2中試管1起對照作用,目的是證明沸水浴下物質(zhì)的量濃度為2mol/L的NaCl溶液遇二苯胺試劑不會出現(xiàn)藍色,而DNA遇二苯胺試劑出現(xiàn)藍色。10.D增加模板DNA的量可以提高反應(yīng)速度,但不能有效減少非特異條帶的產(chǎn)生;延長熱變性的時間和延長延伸的時間會影響變性和延伸過程,但對于延伸中的配對影響不大,故不能有效減少反應(yīng)非特異條帶的產(chǎn)生;非特異性條帶增加的原因可能是復(fù)性溫度過低,造成引物與模板的結(jié)合位點增加,故可通過提高復(fù)性的溫度來減少反應(yīng)非特異條帶的產(chǎn)生。11.BPCR實驗中使用的微量離心管、槍頭、蒸餾水在使用前都必須進行高壓蒸汽滅菌處理,移液器不需要進行高壓蒸汽滅菌處理12.(1)①PE塑料選擇②菌體繁殖力不同,形成的菌落大小不同YP1和YT1混合培養(yǎng)過程中,YP1菌株整合了YT1的對PE塑料高分解力的基因,發(fā)生了轉(zhuǎn)化(2)①b3②XmaⅠ和BglⅡ含有改良基因A的重組質(zhì)粒不含有完整的LacZ基因,受體菌不能分泌分解Xgal而使培養(yǎng)基變藍的酶解析:(1)①在篩選分解PE塑料能力大小的菌株時,應(yīng)將兩類菌株接種到以PE塑料為唯一碳源的培養(yǎng)基,不能分解PE塑料的細(xì)菌,因為缺少營養(yǎng)物質(zhì)碳源死亡;該培養(yǎng)基可以篩選出能分解PE塑料類的細(xì)菌,所以從功能上講屬于選擇培養(yǎng)基。②篩選分解PE塑料能力強的菌株不能直接以降解圈的大小為指標(biāo),因為菌體繁殖力不同,形成的菌落大小不同,故應(yīng)該看菌落直徑和降解圈直徑的比值來判斷菌株對PE塑料的分解能力。原本YP1對PE塑料的分解能力弱于YT1,而培養(yǎng)基3中接種混合培養(yǎng)后的YP1,其降解圈直徑明顯加大,其原因可能是YP1菌株整合了YT1的對PE塑料高分解力的基因,發(fā)