高考生物一轮复习作业本：第14单元第1讲《基因工程的基本工具与操作程序》（含详解）

第1讲 基因工程的基本工具与操作程序

一、单项选择题

1. (无锡一模)下列有关基因工程的叙述,正确的是 (  )

A. 限制性核酸内切酶只在获得目的基因时使用

B. 重组质粒的形成是在细胞内完成的

C. 目的基因必须整合到受体细胞的DNA中才能复制

D. 通过基因工程育种可以定向地改造生物的性状

2. 关于限制性核酸内切酶的叙述,不正确的是 (  )

A. 这类酶主要是从原核生物中分离出来的

B. 这类酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列

C. 大多数这类酶的识别序列由6个核苷酸组成

D. 这类酶在识别序列的中心轴线处切开时产生的是黏性末端

3. (南通一模)限制性内切酶HindⅢ和XhoⅠ的识别序列及切割位点分别为A↓AGCTT和C↓TCGAG,下列相关叙述正确的是              (  )

A. 两种限制酶的识别序列在DNA分子中出现的概率不同

B. 两种限制酶切割形成的黏性末端都是—AGCT

C. 分别用这两种酶切割目的基因和质粒后能形成重组质粒

D. 实验中可通过控制反应时间、酶的浓度等控制酶切效果

4. (泰州一模)将经过扩增的DNA和质粒用相同的限制酶进行如下图所示的切割,电泳得到纯净的B片段和D片段,将两种片段置于适宜的缓冲液中用DNA连接酶处理。如果只考虑两个片段的环状连接,则能形成不同核苷酸序列的环状DNA的种类是              (  )

A. 6种 B. 3种 C. 2种 D. 1种

5. (天津五校联考)为达到相应目的,必须通过分子检测的是 (  )

A. 携带链霉素抗性基因受体菌的筛选

B. 产生抗人白细胞介素-8抗体的杂交瘤细胞的筛选

C. 转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定

D. 21三体综合征的诊断

6. (扬州一模)下列关于核酸分子杂交和抗原—抗体杂交的叙述,正确的是 (  )

A. 核酸分子杂交是指两条脱氧核苷酸链的杂交

B. 抗原—抗体杂交的原理为碱基互补配对原则

C. 核酸分子杂交可检测目的基因的存在和转录

D. 抗原—抗体杂交常以目的基因产物作为抗体

7. (连云港调研)质粒是基因工程中最常用的载体,它存在于许多细菌体内。某细菌质粒上的标记基因如下图所示,通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。外源基因插入的位置不同,细菌在培养基上生长情况也不同,下图示外源基因在质粒中可插入的位置有a、b、c点。某同学根据实验现象对其插入的位点进行分析,其中分析正确的是              (  )

8. (重庆卷)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述,正确的是 (  )

A. 表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得

B. 表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点

C. 借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来

D. 启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用

9. (南京二模)用限制酶EcoR Ⅰ、Kpn Ⅰ和二者的混合物分别降解一个1000 bp(1 bp即1个碱基对)的DNA分子,降解产物分别进行凝胶电泳,在电场的作用下,降解产物分开,凝胶电泳结果如下图所示。该DNA分子的酶切图谱(单位:bp)正确的是              (  )

10. (南师附中)如下页图是利用基因工程技术培育转基因植物,生产可食用疫苗的部分过程示意图,其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制酶。下列说法错误的是              (  )

A. 图示过程是基因工程的核心步骤

B. 构建基因表达载体时需要用到限制酶SmaⅠ

C. 抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来

D. 除图示组成外,基因表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构

二、 多项选择题

11. (东海模拟)切割DNA的工具是限制酶,主要是从原核生物中分离纯化而来,DNA连接酶可将DNA片段连接起来。下列有关限制酶和DNA连接酶的叙述,正确的是              (  )

A. 限制酶种类很多,一种限制酶可以识别不同的核苷酸序列

B. 在原核生物中,限制酶的作用是切割异源DNA,保护自身安全

C. DNA连接酶按其来源分有两类:E·coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶

D. E·coli DNA连接酶只能连接黏性末端

12. (2013·江苏卷)小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应,为了克服这个缺陷,可选择性扩增抗体的可变区基因(目的基因)后再重组表达。下列相关叙述正确的是              (  )

A. 设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列

B. 用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列

C. PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶

D. 一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞

13. (2014·广东卷)利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如下图所示,下列叙述正确的是              (  )

A. 过程①需使用逆转录酶

B. 过程②需使用解旋酶和PCR获取目的基因

C. 过程③使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备

D. 过程④可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞

三、 非选择题

14. (南京一模)白僵菌可感染农业害虫,常作为防治害虫的菌剂。由于白僵菌对除草剂草丁膦敏感,且杀死害虫的能力较弱,科研人员对其进行基因工程改造,流程如下图所示。请回答:

(1) 从苏云金芽孢杆菌中获取的毒蛋白基因,通过    技术可在体外大量扩增。该扩增过程需要    种引物,所需添加的酶是 。

(2) 图中形成重组质粒1过程需要的限制酶是         ,其作用是破坏DNA分子中的        。

(3) 将重组质粒2导入经    处理成为感受态的白僵菌。一段时间后用含有    的平板培养基进行筛选,获得含有Bar基因的重组白僵菌。

(4) 科研人员将重组白僵菌喷涂于植物叶片上,以此饲喂饥饿处理的害虫,记录单位时间内的      ,以判断重组白僵菌的杀虫效果。

15. (常州一模)我国科学家屠呦呦因青蒿素的研究荣获2015年诺贝尔生理学和医学奖。青蒿素是目前世界上最有效的治疗疟疾药物,为青蒿植株的次级代谢产物,其化学本质是一种萜类化合物,其生物合成途径如图1所示。正常青蒿植株的青蒿素产量很低,难以满足临床需求,科学家为了提高青蒿素产量,将棉花中的FPP合成酶基因导入了青蒿植株并让其成功表达,获得了高产青蒿植株,过程如图2所示。请回答:

图1

图2

(1) 研究人员从棉花基因文库中获取FPP合成酶基因后,可以采用    技术对该目的基因进行大量扩增,该技术除了需要提供模板和游离的脱氧核苷酸外,还需要提供    、       等条件。

(2) 图2中的①为       ,形成过程中需要        等酶;棉花FPP合成酶基因能够和质粒连接成①的主要原因是 。

(3) 若②不能在含有抗生素Kan的培养基上生存,则原因是 。

(4) 由题意可知,除了通过提高FPP的含量来提高青蒿素的产量外,还可以通过哪些途径来提高青蒿素的产量? (试举一例)。

第1讲 基因工程的基本工具与操作程序

1. D 【解析】 构建基因表达载体时用同种限制酶切割目的基因和质粒;重组质粒的形成是在细胞外完成的,然后再导入受体细胞;重组质粒上有复制原点,不整合到受体细胞的DNA中也可复制;由于目的基因是已知的基因,可以定向地改变生物的性状。

2. D 【解析】 限制性核酸内切酶在识别序列的中心轴线两侧将DNA片断切开时,产生的是黏性末端。

3. D 【解析】 限制性内切酶HindⅢ和XhoⅠ的识别序列均为6个,所以在DNA中出现的概率相同,均为1/46;两者切出的黏性末端分别为—AGCT和—TCGA;由于黏性末端不同,故用两种酶切割目的基因和质粒后不能形成重组质粒。

4. A 【解析】 只考虑两个片段的环状连接,能形成的环状DNA有B片段与B片段同向连接的、B片段与B片段反向连接的、D片段与D片段同向连接的、D片段与D片段反向连接的、B片段与D片段同向连接的及B片段与D片段反向连接的,共6种。

5. B 【解析】 可通过将受体菌接种在含链霉素的培养基中筛选携带链霉素抗性基因的受体菌,A错误;抗人白细胞介素的杂交瘤细胞应通过抗原—抗体杂交技术筛选产生,B正确;在棉花田中人工放入害虫可检验转基因抗虫棉的抗虫效果,C错误;可利用显微镜检测21三体综合征,D错误。

6. C 【解析】 核酸分子杂交可以是两条脱氧核苷酸链的杂交,也可以是 DNA单链和RNA的杂交;抗原—抗体杂交的原理是抗体能与对应的抗原发生特异性结合;核酸分子杂交可检测目的基因的存在和转录;抗原—抗体杂交中目的基因产物常作为抗原。

7. B 【解析】 根据题意和图示分析可知:a是抗四环素基因,如果外源基因插入到a中,会破坏此基因结构,使细菌在含有四环素的培养基上不能生长;b是抗青霉素基因,如果外源基因插入到b中,会破坏此基因结构,使细菌在含有青霉素的培养基上不能生长。

8. C 【解析】 由于胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达,因此在肝细胞中无胰岛素基因的转录产物mRNA,A错误;胰岛素基因的转录启动于启动子,而不是复制原点,B错误;抗生素抗性基因可作为标记基因在含有抗生素的培养基中将受体细胞筛选出来,C正确;终止密码子位于mRNA上,不位于DNA上,启动子和终止子均在胰岛素基因的转录中起作用。

9. C 【解析】 根据限制酶KpnⅠ切割后,降解产物只有一种,推测该DNA分子是环状DNA,且只有1个KpnⅠ识别位点。根据限制酶EcoRⅠ切割后,降解产物为200 bp和800 bp,推测该DNA分子上有2个EcoRⅠ识别位点。再根据限制酶EcoRⅠ和KpnⅠ混合切割,得到200 bp和400 bp两种片段,选项C的图谱是合理的。

10. B 【解析】 图示过程为基因表达载体的构建过程,是基因工程中的核心步骤;构建过程中需要将目的基因完整切割下来,此时要用到限制酶Pst Ⅰ、EcoR Ⅰ;抗卡那霉素基因是标记基因,目的是便于鉴定和筛选含有目的基因的细胞;基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等。

11. BCD 【解析】 限制酶具有专一性,能识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列,并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开;DNA连接酶据来源的不同可分为E·coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶,其中E·coli DNA连接酶来源于大肠杆菌,T4 DNA连接酶来源于T4噬菌体,E·coli DNA连接酶只能连接黏性末端,T4DNA连接酶还可以连接平末端。

12. BD 【解析】 设计的引物应能与表达载体两端的序列进行互补配对;PCR方法扩增目的基因只需要知道基因两端的序列进而设计合适的引物即可,而不必知道其全部序列;PCR中应用耐高温的DNA聚合酶;根据目的基因的编码产物选择合适的受体细胞,以利于基因的表达。

13. AD 【解析】 过程①是以RNA为模板合成DNA的过程,即逆转录过程,需要逆转录酶的催化,A正确;过程②表示利用PCR扩增目的基因,在PCR过程中,不需要解旋酶,是通过控制温度来达到解旋的目的,B错误;利用CaCl2处理大肠杆菌,使之成为感受态细胞,C错误;检测目的基因是否成功导入受体细胞的染色体DNA中,可以采用DNA分子杂交技术,D正确。

14. (1) PCR 两 热稳定的DNA聚合酶 (2) NcoⅠ、BamHⅠ 磷酸二酯键 (3) C 草丁膦 (4) 死亡害虫数

【解析】 (1) 获取的毒蛋白基因可以通过PCR技术扩增,扩增时需要加入两种引物和热稳定的DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶)。(2) 将毒蛋白基因和质粒连接获得重组质粒1的过程需要用到限制酶NcoⅠ和BamHⅠ。限制酶破坏的是DNA分子中的磷酸二酯键。(3) Ca2+可以增大细胞壁通透性,使白僵菌处于感受态。用含有草丁膦的平板培养基筛选,可以获得对草丁膦有抗性的含有Bar基因的重组白僵菌。(4) 将重组白僵菌喷涂于植物叶片上,再饲喂饥饿处理的害虫,根据单位时间内的害虫死亡数量可以判断重组白僵菌的杀虫效果。

15. (1) PCR 引物 热稳定的DNA聚合酶 (2) 基因表达载体(重组质粒) 限制酶和DNA连接酶 切割后具有相同的黏性末端 (3) 重组质粒没有导入农杆菌 (4) 抑制SQS基因的表达(或增强ADS基因的表达)

【解析】 (1) PCR技术的实质是DNA复制,需要热稳定的DNA聚合酶、模板、引物和能量等。(2) ①是重组质粒(即基因表达载体),需要先利用限制酶切割棉花FPP合成酶基因和质粒,再用DNA连接酶连接。能够连接的原因是具有相同的黏性末端。(3) 若重组质粒没有导入农杆菌,则农杆菌不含抗生素Kan抗性基因,不能在含有抗生素Kan的培养基上生存。(4) 由图1可以看出,提高青蒿素的产量可以通过提高FPP的含量或增强ADS基因的表达来实现,也可以通过抑制SQS基因的表达,从而抑制FPP形成其他萜类化合物来实现。