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苏教版(2019)高中生物 选择性必修3 第三章 基因工程 章末检测试卷(三)(word版含解析)
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第三章 基因工程 章末检测试卷(三)
(时间:75分钟 满分:100分)
一、单项选择题:共15题,每题2分,共30分。每题只有一个选项最符合题意。
1.下列物质或过程不影响磷酸二酯键数目变化的是( )
A.RNA聚合酶、逆转录酶、Taq酶
B.DNA聚合酶、DNA连接酶、DNA水解酶
C.遗传信息的翻译、PCR中DNA解链
D.转录、基因突变过程
2.下列关于基因工程中的基本工具的说法中,正确的是( )
A.基因工程中的工具酶有限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体
B.DNA连接酶可将任意的DNA片段通过形成磷酸二酯键而连接起来
C.质粒上必须有标记基因才可作为载体
D.限制性内切核酸酶一般不仅仅能切割外源DNA,也能切割自身的DNA分子
3.下图表示4种限制酶的识别序列及酶切位点,下列叙述错误的是( )
A.不同类型的限制酶切割后,有的产生黏性末端,有的产生平末端
B.不同类型的限制酶切割后可能产生相同的黏性末端
C.用酶1和酶2分别切割目的基因和质粒后,连接形成重组DNA分子后,重组DNA分子仍能被酶2识别
D.用酶3和酶4分别切割目的基因和质粒后,其产物经T4 DNA连接酶催化不能连接形成重组DNA分子
4.若要利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA(图丙),限制性内切核酸酶的酶切位点分别是BglⅡ(A↓GATCT)、EcoRⅠ(G↓AATTC)和Sau3AⅠ(↓GATC)。下列分析合理的是( )
A.用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
B.用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
C.用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
D.用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
5.(2021·江苏南通市启东中学高二月考)在基因表达载体的构建中,下列说法不正确的是( )
①一个表达载体的组成只包括目的基因、启动子、终止子 ②有了启动子才能驱动基因转录出mRNA ③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止 ④所有基因表达载体的构建是完全相同的 ⑤构建过程应该在体外进行 ⑥选择同种限制酶和DNA连接酶构建可以提高定向连接效率
A.②③⑤ B.①④⑥
C.①②⑤ D.③④⑥
6.研究人员将鱼的抗冻基因导入番茄体内,获得抗冻能力明显提高的番茄新品种。下列操作合理的是( )
A.设计相应DNA单链片段作为引物,利用PCR技术扩增目的基因
B.利用限制性内切核酸酶和DNA聚合酶构建基因表达载体
C.将基因表达载体导入番茄体细胞之前需用Ca2+处理细胞
D.运用DNA分子杂交技术检测抗冻基因是否在番茄细胞中表达
7.运用现代生物技术,将苏云金杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中,为了检测实验是否成功,最简便的方法是检测棉花植株是否有( )
A.抗虫基因 B.抗虫基因产物
C.新的细胞核 D.相应的性状
8.科学家在某种农杆菌中找到了抗枯萎病的基因,并以Ti质粒作为载体,采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金花茶新品种。下列有关叙述正确的是( )
A.从DNA片段中切割获得抗枯萎病基因所用的酶为DNA连接酶和限制性内切核酸酶
B.应将抗枯萎病基因导入受精卵,否则不能达到该基因在各组织细胞都表达的目的
C.抗枯萎病基因能在金花茶细胞中表达,是因为两者的DNA结构相同
D.通过该方法获得的抗枯萎病金花茶,将来产生的花粉中不一定含有该抗病基因
9.科学家设法将生长激素基因导入其他生物体(细胞)内,从而获取大量的生长激素,应用于侏儒症的早期治疗。部分过程如图所示,下列分析错误的是( )
A.人的生长激素mRNA只能从人的垂体细胞中提取
B.过程①需要逆转录酶的参与
C.过程②之前可用同一种限制性内切核酸酶处理目的基因和质粒
D.人的生长激素基因可以导入其他生物细胞内,说明生物之间共用一套遗传密码
10.人们试图利用基因工程的方法,用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程如下:
甲生物的蛋白质→mRNA目的基因与质粒DNA重组导入乙细胞获得甲生物的蛋白质
下列说法正确的是( )
A.①过程需要的酶是逆转录酶,原料是A、U、G、C
B.②过程要用限制酶切断质粒DNA,再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起
C.如果受体细胞是动物细胞,③过程可以用农杆菌转化法
D.参与④过程的物质不含有A、U、G、C
11.下图为利用基因工程培育抗虫植株的示意图。以下相关叙述正确的是( )
A.②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA聚合酶参与
B.③侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到④的染色体上
C.④的染色体上若含抗虫基因,则⑤表现出抗虫性状
D.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异
12.下列有关蛋白质工程的叙述,错误的是( )
A.收集大量的蛋白质分子结构的信息,以便分析结构与功能之间的关系
B.蛋白质工程的基本途径是从新蛋白质的预期功能出发最终推测出DNA序列的过程
C.T4溶菌酶中引入二硫键提高了它的热稳定性是蛋白质工程的体现
D.蛋白质工程只能改造现有的蛋白质而不能制造新的蛋白质
13.α1-抗胰蛋白酶缺乏症是北美常见的一种单基因遗传病,患者成年后会出现肺气肿及其他疾病,严重者甚至死亡。利用基因工程技术将控制该酶合成的基因导入羊的受精卵,最终培育出能在乳腺细胞表达人α1-抗胰蛋白酶的转基因羊,从而更容易获得这种酶。
下列关于该过程的叙述,错误的是( )
A.载体上绿色荧光蛋白基因(GFP基因)的作用是便于筛选含有目的基因的受体细胞
B.将目的基因在羊膀胱细胞中表达,将会更加容易得到α1-抗胰蛋白酶
C.培养的转基因羊的所有细胞中都含有该目的基因,故该羊有性生殖产生的后代也都能产生α1-抗胰蛋白酶
D.目的基因与载体重组过程需要DNA连接酶的催化作用
14.基因编辑是指将外源DNA片段导入到细胞染色体特定位点或删除基因内部的片段,定点改造基因,获得预期的生物体基因序列发生遗传改变的技术。如图是对某生物B 基因进行编辑的过程,该过程中用sgRNA可指引Cas9酶(一种能切割DNA的酶)结合到特定的切割位点。下列叙述正确的是( )
A.sgRNA是合成Cas9酶的模板
B.sgRNA的碱基序列与靶基因碱基序列能够全部互补
C.Cas9酶可在特定切割位点断裂核苷酸之间的磷酸二酯键
D.B基因被编辑后因不能转录而无法表达相关蛋白质
15.矮牵牛花瓣紫色的深浅由花青素的含量高低决定,花青素由查耳酮合酶(CHS)催化合成。为获得紫色更深的矮牵牛,科研人员将CHS基因导入野生型紫花矮牵牛叶肉细胞中,得到的转基因植物花色反而出现了浅紫色。检测CHS基因的转录水平,得到如图所示电泳图谱(2道和3道分别表示野生型和转基因植株)。下列判断正确的是( )
A.要用不同的限制酶处理含CHS基因的DNA和载体
B.转基因植株中内源CHS基因的转录水平明显低于野生型
C.转基因植株内、外源CHS基因的转录均被抑制
D.没有获得紫色更深的植株是因为CHS基因没有成功转入
二、多项选择题:共5题,每题3分,共15分。每题有不止一个选项符合题意。每题全选对者得3分,选对但不全的得1分,错选或不答的得0分。
16.(2021·江苏淮安市高二月考)下列与基因工程相关描述正确的是( )
A.启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位
B.在基因工程的基本步骤中,不进行碱基互补配对的是将目的基因导入受体细胞
C.细菌常用作基因工程的受体细胞,主要原因之一是繁殖速度快
D.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白的转基因牛,可知这头牛一定发生了基因突变
17.(2021·江苏苏州市高二期中)某科研小组利用质粒(图1)和目的基因(图2)构建重组DNA。下列分析正确的是( )
A.用限制酶HindⅢ和BamHⅠ切割质粒,可得到2条DNA片段
B.不能用BamHⅠ酶切割质粒和外源DNA的原因是BamHⅠ酶会破坏目的基因和抗性基因
C.构建重组DNA时,需选择限制酶BclⅠ和HindⅢ同时切割质粒和外源DNA
D.导入了重组DNA的细菌不能在含四环素的培养基上生长而能在含氨苄青霉素的培养基上生长
18.(2021·盐城高二月考)转座子是一段可移动的DNA序列,这段DNA序列可以从原位上单独复制或断裂下来,插入另一位点。转座子可在真核细胞染色体内部和染色体间转移,在细菌的拟核DNA、质粒或噬菌体之间自行移动。有的转座子中含有抗生素抗性基因,可以很快地传播到其他细菌细胞。下列推测合理的是( )
A.转座子不能独立进行DNA复制
B.转座子可造成染色体变异或基因重组
C.转座子不可用于基因工程的研究
D.细菌的抗药性可来自转座子或者自身的基因突变
19.下列关于鸡血细胞中DNA粗提取和鉴定的叙述,错误的是( )
A.DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,它不溶于2 mol·L-1的NaCl溶液
B.该实验中第一次添加蒸馏水的目的是使鸡血细胞吸水涨破
C.向DNA溶液中加入冷却的体积分数为95%的乙醇溶液,DNA会从溶液中析出
D.向溶有DNA的NaCl溶液中加入4 mL的二苯胺试剂即出现蓝色
20.农杆菌转化法是基因工程中将目的基因导入植物细胞常用的方法。农杆菌可将其Ti质粒上的T-DNA转移并随机插入到被感染植物的染色体DNA中。研究者将下图中被感染植物的DNA片段连接成环,并以此环为模板进行PCR,扩增出T-DNA插入位置两侧的未知序列,以此可确定T-DNA插入的具体位置。下列说法错误的是( )
A.农杆菌在自然条件下能感染单子叶植物和裸子植物
B.进行PCR扩增需要DNA连接酶和热稳定的DNA聚合酶
C.利用图中的引物②、③组合或引物①、④组合扩增出两侧的未知序列
D.通过与受体细胞的基因组序列比对,可确定T-DNA的插入位置
三、非选择题:共5题,共55分。
21.(8分)科研人员通过基因工程等技术,培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻,改良了稻米的营养品质。如图为培育转基因水稻过程示意图,请分析回答:
(1)基因工程的核心是__________________,铁结合蛋白基因被称为________基因。
(2)为筛选出含重组Ti质粒的愈伤组织,应在培养基2中添加适量的________,图中由开花后水稻未成熟的胚转变为愈伤组织的过程为__________。
(3)检测培育转基因水稻的目的是否达到,需要检测转基因水稻__________________。
22.(10分)干扰素是治疗癌症的药物,成分是一种糖蛋白,它必须从人血液中提取,每升人血液只能提取0.05 μg,所以价格昂贵。现在美国加利福尼亚的基因公司用如图所示的方式生产干扰素,请据图回答下列问题:
(1)从人的淋巴细胞中取出____________,使它同质粒相结合,然后移植到酵母菌体内,让酵母菌____________。
(2)酵母菌能用出芽生殖的方式繁殖,速度很快,能大量生产__________,不但提高了产量,也降低了成本。
(3)有人尝试将干扰素基因与大肠杆菌的质粒重组,转入大肠杆菌体内后,形成“工程菌”,此种操作能制备到干扰素吗?________,请说明理由:______________________________。
(4)中国青年科学家陈炬成功地把人的干扰素基因移植到烟草的DNA分子上,使烟草获得了抗病毒的能力,试分析:
①人的基因之所以能接到植物体内,其物质基础是____________________________________。
②烟草有了抗病毒能力,这表明烟草体内产生了_____________________________________。
这个事实说明,人和植物共用一套____________,蛋白质合成方式____________。
23.(12分)人乳铁蛋白(hLF)是一种属于铁结合蛋白家族的糖基化蛋白,对细菌、真菌和病毒都具有较好的抑制作用。研究人员开展人乳铁蛋白基因乳腺特异性表达载体构建及转染研究,主要流程如下图,图中AseⅠ、NheⅠ、SalⅠ、BamHⅠ代表相关限制酶切点,neor是新霉素抗性基因,BLG基因是β-乳球蛋白基因,GFP基因是绿色荧光蛋白基因。请回答下列问题:
(1)过程①中,不能从人肌肉细胞中提取RNA用于RT-PCR,是因为____________________,在RT-PCR过程中,加入的引物添加____________两种限制酶的识别序列,以便于hLF基因插入pEB质粒中。
(2)将转染后的山羊乳腺上皮细胞先置于含新霉素的培养液中培养,能够存活的细胞应该是导入________________的细胞,再利用荧光显微镜观察山羊乳腺上皮细胞中_______________,以筛选出转染成功的细胞。
(3)过程②中,hLF基因插入到BLG基因之后的目的是_________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)过程③中,使用人工膜制成的脂质体将重组质粒导入受体细胞,依据的主要原理是______________________________________________________________________________。
(5)要获得转基因山羊,还需要将成功表达hLF的乳腺上皮细胞的细胞核移植到山羊______________中,再借助______________________(答出2项)技术孕育出羊羔。
(6)科研过程中,也可以用PCR技术检测受体细胞是否成功转入了目的基因。提取转染后的细胞的全部DNA分子,用目的基因的引物扩增后进行DNA电泳,结果如图所示。1号泳道为标准(Marker),2号泳道为阳性对照(提纯的目的基因片段),3号泳道为实验组。标准(Marker)的实质为________________________________________________,3号泳道的杂带出现的原因一般有____________(在下列选项中选择)。
①模板受到污染 ②引物的特异性不强 ③退火温度偏低 ④退火温度偏高
24.(12分)(2021·江苏扬州市高二月考)番茄红素具有一定的抗癌效果。普通番茄合成的番茄红素易在番茄红素环化酶的催化作用下转化。科学家利用基因工程设计的重组DNA(质粒三)能表达出双链RNA(发卡),番茄细胞可识别双链RNA并将该双链RNA和具有相同序列的单链RNA一起降解,从而阻止番茄红素的转化,提高番茄红素的产量。下图为利用质粒一和目的基因构建重组质粒三的过程示意图。请回答下列问题:
(1)该基因工程中,“目的基因”是______________基因,要想对该目的基因进行体外扩增,可从番茄组织中提取mRNA,通过逆转录获得____________用于PCR扩增。PCR扩增目的基因,需要设计相应的引物,设计引物时要避免引物之间出现____________________。
(2)PCR扩增时,DNA先在高温下__________键断裂,双链解链,然后在温度下降的过程中,引物与解开的链结合,这个过程叫做退火。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关。在理想状态下,退火温度足够低,以保证引物同目的序列有效退火,同时还要足够高,以减少非特异性结合。合理的退火温度为约55 ℃。长度相同但______________的引物需要设定更高的退火温度。
(3)“质粒二”利用________________开环。为了防止其自身环化,要去除开环的质粒两端的__________个磷酸基团。
(4)构建质粒三时,最好在目的基因A、B两端分别加______________识别序列,目的是______________________________________________________________________________。
(5)对于培育成功的转基因番茄植株,“发卡”在细胞内可以阻止______________过程,从而使番茄红素环化酶基因“沉默”。
25.(13分)(2021·盐城高二期中)真核生物细胞内,大量DNA和蛋白质以及一些RNA等混杂在一起,难以分离。某生物兴趣小组的同学为了获得纯度相对较高的DNA展开了实验探究。
(1)分离各种物质的基本思路是根据DNA和其他物质理化性质的不同而采取一定的方法,根据图示说明该兴趣小组是从各种物质在不同饱和度的硫酸铵溶液中__________________的差异角度开展研究的:
①取鸡血细胞悬液10 mL,加蒸馏水20 mL,同时用玻璃棒搅拌过滤,取滤液,转移到塑料材质的大烧杯中。该步骤中加入蒸馏水的作用是_______________________________。
②沿大烧杯内壁持续、缓慢地加入饱和硫酸铵溶液,用玻璃棒沿一个方向____________(填“轻轻搅拌”或“快速搅拌”),同时不断收集析出的物质。
下图是根据鸡血中几种物质的析出情况绘制的曲线,请据图分析;
③如果只要收集纤维蛋白,可采取的措施是__________________________________________
_______________________________________________________________________________。
④先用饱和度40%的硫酸铵溶液析出绝大部分纤维蛋白和大部分球蛋白,再在饱和度约为____________的硫酸铵溶液中析出DNA(既保证DNA提取量较大又避免其他杂质过多),与此同时析出的物质还有________________________________________________________。
(2)如果要进一步去掉杂质,尽可能提高获得的DNA纯度,可采取以下方法:
①将混有杂质的DNA加入到浓度为0.14 mol/L的氯化钠中,收集析出物。
②将混有杂质的DNA溶解到氯化钠溶液中,然后加入____________酶去除杂质。
③将混有杂质的DNA加入到体积分数为____________的冷却乙醇溶液中,然后收集析出物。
(3)对提取的DNA可以用__________试剂鉴定,经沸水浴冷却后呈__________色。
答案与解析
第三章 基因工程 章末检测试卷(三)
(时间:75分钟 满分:100分)
一、单项选择题:共15题,每题2分,共30分。每题只有一个选项最符合题意。
1.下列物质或过程不影响磷酸二酯键数目变化的是( )
A.RNA聚合酶、逆转录酶、Taq酶
B.DNA聚合酶、DNA连接酶、DNA水解酶
C.遗传信息的翻译、PCR中DNA解链
D.转录、基因突变过程
答案 C
解析 RNA聚合酶、逆转录酶和Taq酶的作用都会导致磷酸二酯键的数目增加,A错误;DNA聚合酶和DNA连接酶的作用都会导致磷酸二酯键的数目增加,而DNA水解酶的作用会导致磷酸二酯键的数目减少,B错误;遗传信息的翻译会增加肽键的数目,PCR中DNA解链会减少氢键的数目,这两个过程都不会影响磷酸二酯键的数目,C正确;转录合成mRNA分子,这会导致磷酸二酯键的数目增多,基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换,其中增添和缺失会导致磷酸二酯键的数目改变,D错误。
2.下列关于基因工程中的基本工具的说法中,正确的是( )
A.基因工程中的工具酶有限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体
B.DNA连接酶可将任意的DNA片段通过形成磷酸二酯键而连接起来
C.质粒上必须有标记基因才可作为载体
D.限制性内切核酸酶一般不仅仅能切割外源DNA,也能切割自身的DNA分子
答案 C
解析 限制性内切核酸酶和DNA连接酶才是基因工程的工具酶,载体不是酶;DNA连接酶只能催化具有互补黏性末端或平末端的DNA片段之间形成磷酸二酯键;限制性内切核酸酶不切割自身DNA分子,只切割外源DNA,以保护自身DNA的安全。
3.下图表示4种限制酶的识别序列及酶切位点,下列叙述错误的是( )
A.不同类型的限制酶切割后,有的产生黏性末端,有的产生平末端
B.不同类型的限制酶切割后可能产生相同的黏性末端
C.用酶1和酶2分别切割目的基因和质粒后,连接形成重组DNA分子后,重组DNA分子仍能被酶2识别
D.用酶3和酶4分别切割目的基因和质粒后,其产物经T4 DNA连接酶催化不能连接形成重组DNA分子
答案 D
解析 不同类型的限制酶切割后,有的产生黏性末端(酶1和酶2),有的产生平末端(酶3和酶4),A正确;不同类型的限制酶切割后可能产生相同的黏性末端,如图中的酶1和酶2,B正确;用酶3和酶4分别切割目的基因和质粒后,其产物经T4 DNA连接酶催化可以连接形成重组DNA分子,D错误。
4.若要利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA(图丙),限制性内切核酸酶的酶切位点分别是BglⅡ(A↓GATCT)、EcoRⅠ(G↓AATTC)和Sau3AⅠ(↓GATC)。下列分析合理的是( )
A.用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
B.用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
C.用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
D.用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
答案 D
解析 解答本题的关键是要看清切割后目的基因插入的方向,只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体,才能保证构建的重组DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移动方向与图丙相同。
5.(2021·江苏南通市启东中学高二月考)在基因表达载体的构建中,下列说法不正确的是( )
①一个表达载体的组成只包括目的基因、启动子、终止子 ②有了启动子才能驱动基因转录出mRNA ③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止 ④所有基因表达载体的构建是完全相同的 ⑤构建过程应该在体外进行 ⑥选择同种限制酶和DNA连接酶构建可以提高定向连接效率
A.②③⑤ B.①④⑥
C.①②⑤ D.③④⑥
答案 B
解析 基因表达载体的构建是基因工程的核心内容,一个表达载体的组成,除了目的基因外,还有复制原点、启动子、终止子和标记基因等,①错误;启动子在基因的上游,它是RNA聚合酶识别、结合的部位,控制着转录的开始,②正确;终止子在基因的下游,它控制着转录的结束,③正确;由于受体细胞有植物、动物以及微生物之分,以及目的基因导入受体细胞的方法不同,因此基因表达载体的构建是不完全相同的,④错误;基因表达载体的构建必须在体外进行,⑤正确;选择不同种限制酶和DNA连接酶构建可以提高定向连接效率,⑥错误,B正确。
6.研究人员将鱼的抗冻基因导入番茄体内,获得抗冻能力明显提高的番茄新品种。下列操作合理的是( )
A.设计相应DNA单链片段作为引物,利用PCR技术扩增目的基因
B.利用限制性内切核酸酶和DNA聚合酶构建基因表达载体
C.将基因表达载体导入番茄体细胞之前需用Ca2+处理细胞
D.运用DNA分子杂交技术检测抗冻基因是否在番茄细胞中表达
答案 A
解析 构建基因表达载体时要利用限制性内切核酸酶和DNA连接酶进行操作,B错误;将基因表达载体导入番茄体细胞常用的方法是农杆菌转化法,不用Ca2+处理细胞,C错误;检测抗冻基因是否在番茄细胞中表达用抗原—抗体杂交的方法,D错误。
7.运用现代生物技术,将苏云金杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中,为了检测实验是否成功,最简便的方法是检测棉花植株是否有( )
A.抗虫基因 B.抗虫基因产物
C.新的细胞核 D.相应的性状
答案 D
解析 将苏云金杆菌中的抗虫基因转移到棉花的细胞中,培育出的棉花叫作抗虫棉。为了检测实验是否成功,最简便的方法是检测棉花植株是否有相应的性状。
8.科学家在某种农杆菌中找到了抗枯萎病的基因,并以Ti质粒作为载体,采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金花茶新品种。下列有关叙述正确的是( )
A.从DNA片段中切割获得抗枯萎病基因所用的酶为DNA连接酶和限制性内切核酸酶
B.应将抗枯萎病基因导入受精卵,否则不能达到该基因在各组织细胞都表达的目的
C.抗枯萎病基因能在金花茶细胞中表达,是因为两者的DNA结构相同
D.通过该方法获得的抗枯萎病金花茶,将来产生的花粉中不一定含有该抗病基因
答案 D
解析 从DNA片段中切割获得目的基因所用的酶为限制性内切核酸酶,A项错误;由于植物细胞具有全能性,则转基因植物的受体细胞可以是受精卵,也可以是体细胞,B项错误;抗枯萎病基因之所以能在金花茶细胞中表达,原因是两者共用一套遗传密码,并且基因表达方式相同,C项错误;若导入受体细胞的抗枯萎病的基因是单个的,而花粉是减数分裂后的产物,因此有的花粉是不带有抗病基因的,D项正确。
9.科学家设法将生长激素基因导入其他生物体(细胞)内,从而获取大量的生长激素,应用于侏儒症的早期治疗。部分过程如图所示,下列分析错误的是( )
A.人的生长激素mRNA只能从人的垂体细胞中提取
B.过程①需要逆转录酶的参与
C.过程②之前可用同一种限制性内切核酸酶处理目的基因和质粒
D.人的生长激素基因可以导入其他生物细胞内,说明生物之间共用一套遗传密码
答案 D
解析 人的生长激素基因可以在其他生物细胞内表达出人的生长激素,说明生物之间共用一套遗传密码,D错误。
10.人们试图利用基因工程的方法,用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程如下:
甲生物的蛋白质→mRNA目的基因与质粒DNA重组导入乙细胞获得甲生物的蛋白质
下列说法正确的是( )
A.①过程需要的酶是逆转录酶,原料是A、U、G、C
B.②过程要用限制酶切断质粒DNA,再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起
C.如果受体细胞是动物细胞,③过程可以用农杆菌转化法
D.参与④过程的物质不含有A、U、G、C
答案 B
解析 ①过程是逆转录,利用逆转录酶合成DNA片段,所以需要的原料是A、T、G、C,A错误;②过程是目的基因与质粒DNA的重组,需要用限制酶切割质粒DNA,再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起,B正确;如果受体细胞是动物细胞,重组基因的导入常用显微注射法,农杆菌转化法多用于植物细胞,C错误;④过程是基因的表达过程,此过程中的mRNA和tRNA都含有A、U、G、C,D错误。
11.下图为利用基因工程培育抗虫植株的示意图。以下相关叙述正确的是( )
A.②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA聚合酶参与
B.③侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到④的染色体上
C.④的染色体上若含抗虫基因,则⑤表现出抗虫性状
D.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异
答案 D
解析 构建重组质粒需要用到限制性内切核酸酶和DNA连接酶,不需要DNA聚合酶,A错误;含重组Ti质粒的农杆菌感染植物细胞后,重组Ti质粒的T-DNA整合到受体细胞的染色体上,而不是重组Ti质粒整合到受体细胞的染色体上,B错误;导入受体细胞的目的基因表达后,转基因植株方能表现出相应性状,若目的基因在受体细胞中不表达,转基因植株不能表现出相应性状,C错误;⑤表现出抗虫性状则表明该植株细胞发生了基因重组,基因重组是可遗传变异,D正确。
12.下列有关蛋白质工程的叙述,错误的是( )
A.收集大量的蛋白质分子结构的信息,以便分析结构与功能之间的关系
B.蛋白质工程的基本途径是从新蛋白质的预期功能出发最终推测出DNA序列的过程
C.T4溶菌酶中引入二硫键提高了它的热稳定性是蛋白质工程的体现
D.蛋白质工程只能改造现有的蛋白质而不能制造新的蛋白质
答案 D
解析 蛋白质结构的多样性决定蛋白质功能的多样性,在实施蛋白质工程的准备阶段,收集大量的蛋白质分子结构的信息,分析某一结构与新蛋白质的预期功能之间的关系,从而据其构建出某一段氨基酸序列,此氨基酸序列成为构建DNA序列(即基因)的依据,A、B项正确;T4溶菌酶是蛋白质,对其改造属于蛋白质工程,C项正确;在蛋白质工程中,基因改造后可以表达出改造的蛋白质,也可以制造出新的蛋白质,D项错误。
13.α1-抗胰蛋白酶缺乏症是北美常见的一种单基因遗传病,患者成年后会出现肺气肿及其他疾病,严重者甚至死亡。利用基因工程技术将控制该酶合成的基因导入羊的受精卵,最终培育出能在乳腺细胞表达人α1-抗胰蛋白酶的转基因羊,从而更容易获得这种酶。
下列关于该过程的叙述,错误的是( )
A.载体上绿色荧光蛋白基因(GFP基因)的作用是便于筛选含有目的基因的受体细胞
B.将目的基因在羊膀胱细胞中表达,将会更加容易得到α1-抗胰蛋白酶
C.培养的转基因羊的所有细胞中都含有该目的基因,故该羊有性生殖产生的后代也都能产生α1-抗胰蛋白酶
D.目的基因与载体重组过程需要DNA连接酶的催化作用
答案 C
解析 载体上绿色荧光蛋白基因作为标记基因,可用于筛选含目的基因的受体细胞,A正确;将目的基因在羊膀胱细胞中表达可制得膀胱生物反应器,获取产品将不受性别和发育时期的限制,B正确;转基因羊有性生殖产生的后代会发生性状分离,有的子代不再具有转基因生物的特性,C错误;基因表达载体的构建需要限制酶和DNA连接酶的催化作用,D正确。
14.基因编辑是指将外源DNA片段导入到细胞染色体特定位点或删除基因内部的片段,定点改造基因,获得预期的生物体基因序列发生遗传改变的技术。如图是对某生物B 基因进行编辑的过程,该过程中用sgRNA可指引Cas9酶(一种能切割DNA的酶)结合到特定的切割位点。下列叙述正确的是( )
A.sgRNA是合成Cas9酶的模板
B.sgRNA的碱基序列与靶基因碱基序列能够全部互补
C.Cas9酶可在特定切割位点断裂核苷酸之间的磷酸二酯键
D.B基因被编辑后因不能转录而无法表达相关蛋白质
答案 C
解析 据题干和图示可知:sgRNA是一段单链RNA,可指引Cas9酶结合到特定的切割位点,A错误;靶基因部分碱基序列与sgRNA的部分碱基序列互补,B错误;Cas9酶可在特定切割位点进行切割,使相应部位的核苷酸之间的磷酸二酯键断裂,C正确;被编辑后的B基因仍能进行转录,D错误。
15.矮牵牛花瓣紫色的深浅由花青素的含量高低决定,花青素由查耳酮合酶(CHS)催化合成。为获得紫色更深的矮牵牛,科研人员将CHS基因导入野生型紫花矮牵牛叶肉细胞中,得到的转基因植物花色反而出现了浅紫色。检测CHS基因的转录水平,得到如图所示电泳图谱(2道和3道分别表示野生型和转基因植株)。下列判断正确的是( )
A.要用不同的限制酶处理含CHS基因的DNA和载体
B.转基因植株中内源CHS基因的转录水平明显低于野生型
C.转基因植株内、外源CHS基因的转录均被抑制
D.没有获得紫色更深的植株是因为CHS基因没有成功转入
答案 B
解析 一般用相同的限制酶处理含CHS基因的DNA和载体,使其含有相同的黏性末端,以便两者连接形成重组DNA分子,A项错误;从题图中可以看出,2道中外源的条带处为0,内源的条带较粗,说明没有外源基因的表达,而3道中外源的条带较粗,内源的条带较细,说明转基因植株中内源基因(CHS基因)的转录水平明显低于野生型,B项正确;由图可知,转基因植株内源CHS基因的转录被抑制,外源CHS基因的转录正常,C项错误;从题图中3道看出,外源基因转入成功,没有获得紫色更深的植株可能是因为内源CHS基因表达被抑制,导致外源CHS基因和内源CHS基因的综合表达量没有野生型的内源CHS基因表达量高,D项错误。
二、多项选择题:共5题,每题3分,共15分。每题有不止一个选项符合题意。每题全选对者得3分,选对但不全的得1分,错选或不答的得0分。
16.(2021·江苏淮安市高二月考)下列与基因工程相关描述正确的是( )
A.启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位
B.在基因工程的基本步骤中,不进行碱基互补配对的是将目的基因导入受体细胞
C.细菌常用作基因工程的受体细胞,主要原因之一是繁殖速度快
D.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白的转基因牛,可知这头牛一定发生了基因突变
答案 ABC
解析 启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,有了它才能驱动基因的转录,A正确;在基因工程的四个基本步骤中,不进行碱基互补配对的是将目的基因导入受体细胞,其他三步均涉及到碱基互补配对,B正确;由于细菌具有繁殖速度非常快、为单细胞、遗传物质相对较少等特点,因此在基因工程技术中,科学家常用细菌作为受体细胞,C正确;上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白的转基因牛,这头牛肯定发生了基因重组,但是不一定发生了基因突变,D错误。
17.(2021·江苏苏州市高二期中)某科研小组利用质粒(图1)和目的基因(图2)构建重组DNA。下列分析正确的是( )
A.用限制酶HindⅢ和BamHⅠ切割质粒,可得到2条DNA片段
B.不能用BamHⅠ酶切割质粒和外源DNA的原因是BamHⅠ酶会破坏目的基因和抗性基因
C.构建重组DNA时,需选择限制酶BclⅠ和HindⅢ同时切割质粒和外源DNA
D.导入了重组DNA的细菌不能在含四环素的培养基上生长而能在含氨苄青霉素的培养基上生长
答案 BC
解析 质粒中含有1个限制酶HindⅢ的切割位点,2个限制酶BamHⅠ的切割位点,因此用这两种限制酶切割质粒,可得到3条DNA片段,A错误;用限制酶BamHⅠ切割会破坏质粒上的两种标记基因,也会破坏目的基因,因此不能用BamHⅠ酶切割质粒和外源DNA,B正确;由B选项可知,构建重组DNA时不能用BamHⅠ酶切割质粒和外源DNA,因此为了防止自身环化或反向连接,构建重组DNA时,需选择限制酶BclⅠ和HindⅢ同时切割质粒和外源DNA,C正确;构建基因表达载体时,应该选择限制酶BclⅠ和HindⅢ同时切割质粒和外源DNA,这样会破坏氨苄青霉素抗性基因,但没有破坏四环素抗性基因,因此导入了重组DNA的细菌能在含四环素的培养基上生长而不能在含氨苄青霉素的培养基上生长,D错误。
18.(2021·盐城高二月考)转座子是一段可移动的DNA序列,这段DNA序列可以从原位上单独复制或断裂下来,插入另一位点。转座子可在真核细胞染色体内部和染色体间转移,在细菌的拟核DNA、质粒或噬菌体之间自行移动。有的转座子中含有抗生素抗性基因,可以很快地传播到其他细菌细胞。下列推测合理的是( )
A.转座子不能独立进行DNA复制
B.转座子可造成染色体变异或基因重组
C.转座子不可用于基因工程的研究
D.细菌的抗药性可来自转座子或者自身的基因突变
答案 BD
解析 根据题干中“转座子是一段可移动的DNA序列,这段DNA序列可以从原位上单独复制或断裂下来”,说明转座子可以独立进行DNA复制,A错误;根据题干中“转座子可在真核细胞染色体内部和染色体间转移”,说明转座子可造成真核生物染色体变异或基因重组,B正确;根据题干中“转座子可在细菌的拟核DNA、质粒或噬菌体之间自行移动”,说明转座子可用于基因工程的研究,C错误;根据题干中“有的转座子中含有抗生素抗性基因,可以很快地传播到其他细菌细胞”,说明细菌的抗药性可来自转座子或者自身的基因突变,D正确。
19.下列关于鸡血细胞中DNA粗提取和鉴定的叙述,错误的是( )
A.DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,它不溶于2 mol·L-1的NaCl溶液
B.该实验中第一次添加蒸馏水的目的是使鸡血细胞吸水涨破
C.向DNA溶液中加入冷却的体积分数为95%的乙醇溶液,DNA会从溶液中析出
D.向溶有DNA的NaCl溶液中加入4 mL的二苯胺试剂即出现蓝色
答案 AD
解析 DNA可溶解在2 mol·L-1的NaCl溶液中,A错误;第一次添加蒸馏水是为了使鸡血细胞吸水涨破,获得含DNA的核物质,B正确;DNA鉴定在沸水浴条件下进行,DNA与二苯胺试剂反应呈蓝色,D错误。
20.农杆菌转化法是基因工程中将目的基因导入植物细胞常用的方法。农杆菌可将其Ti质粒上的T-DNA转移并随机插入到被感染植物的染色体DNA中。研究者将下图中被感染植物的DNA片段连接成环,并以此环为模板进行PCR,扩增出T-DNA插入位置两侧的未知序列,以此可确定T-DNA插入的具体位置。下列说法错误的是( )
A.农杆菌在自然条件下能感染单子叶植物和裸子植物
B.进行PCR扩增需要DNA连接酶和热稳定的DNA聚合酶
C.利用图中的引物②、③组合或引物①、④组合扩增出两侧的未知序列
D.通过与受体细胞的基因组序列比对,可确定T-DNA的插入位置
答案 ABC
解析 农杆菌在自然条件下能感染双子叶植物和裸子植物,A错误;进行PCR扩增需要的酶是热稳定的DNA聚合酶,不需要DNA连接酶,B错误;由于DNA聚合酶只能从5′到3′方向延伸子链,因此利用图中的引物①、④组合可扩增出两侧的未知序列,C错误。
三、非选择题:共5题,共55分。
21.(8分)科研人员通过基因工程等技术,培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻,改良了稻米的营养品质。如图为培育转基因水稻过程示意图,请分析回答:
(1)基因工程的核心是__________________,铁结合蛋白基因被称为________基因。
(2)为筛选出含重组Ti质粒的愈伤组织,应在培养基2中添加适量的________,图中由开花后水稻未成熟的胚转变为愈伤组织的过程为__________。
(3)检测培育转基因水稻的目的是否达到,需要检测转基因水稻__________________。
答案 (1)基因表达载体的构建 目的 (2)潮霉素 脱分化 (3)种子中的铁含量(写出铁含量即可)
解析 (2)质粒上存在潮霉素抗性基因,应在培养基2中添加适量的潮霉素,导入重组DNA分子(或普通质粒)的愈伤组织才能在培养基上存活;由开花后水稻未成熟的胚转变为愈伤组织的过程为脱分化。(3)本实验中,目的基因为铁结合蛋白基因,若转基因技术操作成功,则大米内铁含量将大大增加,因此检测培育转基因水稻的目的是否达到,需要检测转基因水稻种子中的铁含量。
22.(10分)干扰素是治疗癌症的药物,成分是一种糖蛋白,它必须从人血液中提取,每升人血液只能提取0.05 μg,所以价格昂贵。现在美国加利福尼亚的基因公司用如图所示的方式生产干扰素,请据图回答下列问题:
(1)从人的淋巴细胞中取出____________,使它同质粒相结合,然后移植到酵母菌体内,让酵母菌____________。
(2)酵母菌能用出芽生殖的方式繁殖,速度很快,能大量生产__________,不但提高了产量,也降低了成本。
(3)有人尝试将干扰素基因与大肠杆菌的质粒重组,转入大肠杆菌体内后,形成“工程菌”,此种操作能制备到干扰素吗?________,请说明理由:______________________________。
(4)中国青年科学家陈炬成功地把人的干扰素基因移植到烟草的DNA分子上,使烟草获得了抗病毒的能力,试分析:
①人的基因之所以能接到植物体内,其物质基础是____________________________________。
②烟草有了抗病毒能力,这表明烟草体内产生了_____________________________________。
这个事实说明,人和植物共用一套____________,蛋白质合成方式____________。
答案 (1)干扰素基因 合成干扰素 (2)干扰素 (3)不能 大肠杆菌是原核生物,无内质网、高尔基体等细胞器,无法合成糖蛋白 (4)①DNA结构基本相同 ②干扰素 遗传密码 基本相同
解析 (1)通过基因工程构建“工程菌”,方法是从淋巴细胞中提取出干扰素基因,与质粒结合形成重组质粒,并通过相应的检测与鉴定得到相应的酵母菌,然后通过培养该酵母菌,使之合成大量干扰素。(4)基因工程的理论基础:由于不同生物的DNA结构基本相同,不同生物能进行基因的移接;同时由于所有生物共用一套遗传密码,因此蛋白质合成方式相同,烟草体内可以产生干扰素。
23.(12分)人乳铁蛋白(hLF)是一种属于铁结合蛋白家族的糖基化蛋白,对细菌、真菌和病毒都具有较好的抑制作用。研究人员开展人乳铁蛋白基因乳腺特异性表达载体构建及转染研究,主要流程如下图,图中AseⅠ、NheⅠ、SalⅠ、BamHⅠ代表相关限制酶切点,neor是新霉素抗性基因,BLG基因是β-乳球蛋白基因,GFP基因是绿色荧光蛋白基因。请回答下列问题:
(1)过程①中,不能从人肌肉细胞中提取RNA用于RT-PCR,是因为____________________,在RT-PCR过程中,加入的引物添加____________两种限制酶的识别序列,以便于hLF基因插入pEB质粒中。
(2)将转染后的山羊乳腺上皮细胞先置于含新霉素的培养液中培养,能够存活的细胞应该是导入________________的细胞,再利用荧光显微镜观察山羊乳腺上皮细胞中_______________,以筛选出转染成功的细胞。
(3)过程②中,hLF基因插入到BLG基因之后的目的是_________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)过程③中,使用人工膜制成的脂质体将重组质粒导入受体细胞,依据的主要原理是______________________________________________________________________________。
(5)要获得转基因山羊,还需要将成功表达hLF的乳腺上皮细胞的细胞核移植到山羊______________中,再借助______________________(答出2项)技术孕育出羊羔。
(6)科研过程中,也可以用PCR技术检测受体细胞是否成功转入了目的基因。提取转染后的细胞的全部DNA分子,用目的基因的引物扩增后进行DNA电泳,结果如图所示。1号泳道为标准(Marker),2号泳道为阳性对照(提纯的目的基因片段),3号泳道为实验组。标准(Marker)的实质为________________________________________________,3号泳道的杂带出现的原因一般有____________(在下列选项中选择)。
①模板受到污染 ②引物的特异性不强 ③退火温度偏低 ④退火温度偏高
答案 (1)hLF基因在人肌肉细胞中不转录(表达) SalⅠ和BamHⅠ (2)pEB质粒或pEBL质粒(或普通质粒或重组质粒) 是否有绿色荧光(或是否有荧光) (3)使人乳铁蛋白基因在山羊的乳腺细胞中表达(或使目的基因表达) (4)细胞质膜具有流动性 (5)去核的卵母细胞 早期胚胎培养和胚胎移植 (6)不同已知长度的DNA片段混合物 ①②③
解析 (1)由于hLF基因在人肌肉细胞中不表达,不转录出相应的mRNA,因此①过程中不能从人肌肉细胞中提取RNA用于RT-PCR;根据②过程构建的重组质粒中目的基因两侧限制酶的识别序列可知,在RT-PCR过程中,加入的引物需添加SalⅠ和BamHⅠ两种限制酶的识别序列,以便于hLF基因插入pEB质粒中。(2)pEB质粒上有新霉素抗性基因,可使导入质粒的细胞在含新霉素的培养基中生存,将转染后的山羊乳腺上皮细胞先置于含新霉素的培养液中培养,能够存活的细胞应该是导入pEB质粒或pEBL质粒的细胞;pEB质粒上有绿色荧光蛋白基因,可使细胞产生绿色荧光。再利用荧光显微镜观察山羊乳腺上皮细胞中是否有绿色荧光,以筛选出转染成功的细胞。(3)BLG基因是β-乳球蛋白基因,可以在乳腺细胞中表达,过程②中,hLF基因插入到BLG基因之后的目的是使人乳铁蛋白基因在山羊的乳腺细胞中表达。
24.(12分)(2021·江苏扬州市高二月考)番茄红素具有一定的抗癌效果。普通番茄合成的番茄红素易在番茄红素环化酶的催化作用下转化。科学家利用基因工程设计的重组DNA(质粒三)能表达出双链RNA(发卡),番茄细胞可识别双链RNA并将该双链RNA和具有相同序列的单链RNA一起降解,从而阻止番茄红素的转化,提高番茄红素的产量。下图为利用质粒一和目的基因构建重组质粒三的过程示意图。请回答下列问题:
(1)该基因工程中,“目的基因”是______________基因,要想对该目的基因进行体外扩增,可从番茄组织中提取mRNA,通过逆转录获得____________用于PCR扩增。PCR扩增目的基因,需要设计相应的引物,设计引物时要避免引物之间出现____________________。
(2)PCR扩增时,DNA先在高温下__________键断裂,双链解链,然后在温度下降的过程中,引物与解开的链结合,这个过程叫做退火。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关。在理想状态下,退火温度足够低,以保证引物同目的序列有效退火,同时还要足够高,以减少非特异性结合。合理的退火温度为约55 ℃。长度相同但______________的引物需要设定更高的退火温度。
(3)“质粒二”利用________________开环。为了防止其自身环化,要去除开环的质粒两端的__________个磷酸基团。
(4)构建质粒三时,最好在目的基因A、B两端分别加______________识别序列,目的是______________________________________________________________________________。
(5)对于培育成功的转基因番茄植株,“发卡”在细胞内可以阻止______________过程,从而使番茄红素环化酶基因“沉默”。
答案 (1)番茄红素环化酶 cDNA 碱基互补配对 (2)氢 G/C含量高 (3)BamHⅠ酶 2 (4)Ecl酶、BamHⅠ酶 确保目的基因反向连接 (5)翻译
解析 (1)将构建的重组质粒三导入番茄细胞并成功表达后,阻止了番茄红素的转化,而该转化是在番茄红素环化酶的催化作用下完成的,由此推知:图中“目的基因”是番茄红素环化酶基因;用PCR技术进行扩增时,需要先以mRNA通过逆转录获得cDNA;引物要与模板DNA结合,故要避免一对引物之间出现碱基互补配对。(2)PCR扩增时,氢键在高温下断裂,双链解开;DNA分子中,G/C之间有3个氢键,A—T之间有2个氢键,氢键含量高的DNA更加稳定,故长度相同但G—C含量高的引物需要设定更高的退火温度。(3)由图可知,质粒二中含有BamHⅠ的识别序列,故需用BamHⅠ酶开环;开环后的质粒两端有2个游离的磷酸基团,为了防止其自身环化,需要去除。(5)质粒三导入受体细胞并表达后,形成双链RNA(发卡)的原因是转录后的RNA分子中存在互补配对的碱基序列。双链RNA(发卡)的形成导致核糖体不能与mRNA的结合,因此“发卡”在受体细胞内可以阻止翻译过程,从而使基因“沉默”。
25.(13分)(2021·盐城高二期中)真核生物细胞内,大量DNA和蛋白质以及一些RNA等混杂在一起,难以分离。某生物兴趣小组的同学为了获得纯度相对较高的DNA展开了实验探究。
(1)分离各种物质的基本思路是根据DNA和其他物质理化性质的不同而采取一定的方法,根据图示说明该兴趣小组是从各种物质在不同饱和度的硫酸铵溶液中__________________的差异角度开展研究的:
①取鸡血细胞悬液10 mL,加蒸馏水20 mL,同时用玻璃棒搅拌过滤,取滤液,转移到塑料材质的大烧杯中。该步骤中加入蒸馏水的作用是_______________________________。
②沿大烧杯内壁持续、缓慢地加入饱和硫酸铵溶液,用玻璃棒沿一个方向____________(填“轻轻搅拌”或“快速搅拌”),同时不断收集析出的物质。
下图是根据鸡血中几种物质的析出情况绘制的曲线,请据图分析;
③如果只要收集纤维蛋白,可采取的措施是__________________________________________
_______________________________________________________________________________。
④先用饱和度40%的硫酸铵溶液析出绝大部分纤维蛋白和大部分球蛋白,再在饱和度约为____________的硫酸铵溶液中析出DNA(既保证DNA提取量较大又避免其他杂质过多),与此同时析出的物质还有________________________________________________________。
(2)如果要进一步去掉杂质,尽可能提高获得的DNA纯度,可采取以下方法:
①将混有杂质的DNA加入到浓度为0.14 mol/L的氯化钠中,收集析出物。
②将混有杂质的DNA溶解到氯化钠溶液中,然后加入____________酶去除杂质。
③将混有杂质的DNA加入到体积分数为____________的冷却乙醇溶液中,然后收集析出物。
(3)对提取的DNA可以用__________试剂鉴定,经沸水浴冷却后呈__________色。
答案 (1)溶解度 ①使鸡血细胞吸水胀破 ②轻轻搅拌 ③在硫酸铵浓度达到30%之前收集析出物 ④50% 球蛋白 (2)②蛋白 ③95% (3)二苯胺 蓝
解析 (1)分析曲线图可知,不同物质在不同浓度的硫酸铵中析出的相对量有所差别,即该兴趣小组是从各种物质在不同饱和度的硫酸铵溶液中溶解度的差异角度开展研究的。①在蒸馏水中,鸡红细胞吸水胀破,此时可以用玻璃棒快速搅拌,以加速血细胞的破裂。②沿大烧杯内壁持续、缓慢地加入饱和硫酸铵溶液,为了防止将DNA的絮状物搅碎,此时应用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌,同时不断收集析出的物质。③据图可知,纤维蛋白在30%硫酸铵溶液中溶解度最小,如果只要收集纤维蛋白,可以在硫酸铵浓度达到30%之前收集析出物。④由图中看出,DNA在饱和度约为50%的硫酸铵溶液中溶解度最小,故可在饱和度约为50%的硫酸铵溶液中析出DNA(既保证DNA提取量较大又避免其他杂质过多),与此同时析出的物质还有球蛋白,只是球蛋白析出量较少。(2)由于提取的DNA中混有蛋白质,如果要进一步去掉杂质,尽可能提高获得的DNA纯度,①可利用DNA和蛋白质溶解性的差异,将混有杂质的DNA加入到浓度为0.14 mol/L的氯化钠中(DNA在此浓度的氯化钠溶液中溶解度最低,而蛋白质可溶解),收集析出物。②将混有杂质的DNA溶解到氯化钠溶液中,然后加入蛋白酶去除杂质(少量蛋白质)。③由于DNA不溶于乙醇,而其他杂质可溶于乙醇,将混有杂质的DNA加入到体积分数为95%的冷却乙醇溶液中,然后收集析出物。
第三章 基因工程 章末检测试卷(三)
(时间:75分钟 满分:100分)
一、单项选择题:共15题,每题2分,共30分。每题只有一个选项最符合题意。
1.下列物质或过程不影响磷酸二酯键数目变化的是( )
A.RNA聚合酶、逆转录酶、Taq酶
B.DNA聚合酶、DNA连接酶、DNA水解酶
C.遗传信息的翻译、PCR中DNA解链
D.转录、基因突变过程
2.下列关于基因工程中的基本工具的说法中,正确的是( )
A.基因工程中的工具酶有限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体
B.DNA连接酶可将任意的DNA片段通过形成磷酸二酯键而连接起来
C.质粒上必须有标记基因才可作为载体
D.限制性内切核酸酶一般不仅仅能切割外源DNA,也能切割自身的DNA分子
3.下图表示4种限制酶的识别序列及酶切位点,下列叙述错误的是( )
A.不同类型的限制酶切割后,有的产生黏性末端,有的产生平末端
B.不同类型的限制酶切割后可能产生相同的黏性末端
C.用酶1和酶2分别切割目的基因和质粒后,连接形成重组DNA分子后,重组DNA分子仍能被酶2识别
D.用酶3和酶4分别切割目的基因和质粒后,其产物经T4 DNA连接酶催化不能连接形成重组DNA分子
4.若要利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA(图丙),限制性内切核酸酶的酶切位点分别是BglⅡ(A↓GATCT)、EcoRⅠ(G↓AATTC)和Sau3AⅠ(↓GATC)。下列分析合理的是( )
A.用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
B.用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
C.用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
D.用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
5.(2021·江苏南通市启东中学高二月考)在基因表达载体的构建中,下列说法不正确的是( )
①一个表达载体的组成只包括目的基因、启动子、终止子 ②有了启动子才能驱动基因转录出mRNA ③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止 ④所有基因表达载体的构建是完全相同的 ⑤构建过程应该在体外进行 ⑥选择同种限制酶和DNA连接酶构建可以提高定向连接效率
A.②③⑤ B.①④⑥
C.①②⑤ D.③④⑥
6.研究人员将鱼的抗冻基因导入番茄体内,获得抗冻能力明显提高的番茄新品种。下列操作合理的是( )
A.设计相应DNA单链片段作为引物,利用PCR技术扩增目的基因
B.利用限制性内切核酸酶和DNA聚合酶构建基因表达载体
C.将基因表达载体导入番茄体细胞之前需用Ca2+处理细胞
D.运用DNA分子杂交技术检测抗冻基因是否在番茄细胞中表达
7.运用现代生物技术,将苏云金杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中,为了检测实验是否成功,最简便的方法是检测棉花植株是否有( )
A.抗虫基因 B.抗虫基因产物
C.新的细胞核 D.相应的性状
8.科学家在某种农杆菌中找到了抗枯萎病的基因,并以Ti质粒作为载体,采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金花茶新品种。下列有关叙述正确的是( )
A.从DNA片段中切割获得抗枯萎病基因所用的酶为DNA连接酶和限制性内切核酸酶
B.应将抗枯萎病基因导入受精卵,否则不能达到该基因在各组织细胞都表达的目的
C.抗枯萎病基因能在金花茶细胞中表达,是因为两者的DNA结构相同
D.通过该方法获得的抗枯萎病金花茶,将来产生的花粉中不一定含有该抗病基因
9.科学家设法将生长激素基因导入其他生物体(细胞)内,从而获取大量的生长激素,应用于侏儒症的早期治疗。部分过程如图所示,下列分析错误的是( )
A.人的生长激素mRNA只能从人的垂体细胞中提取
B.过程①需要逆转录酶的参与
C.过程②之前可用同一种限制性内切核酸酶处理目的基因和质粒
D.人的生长激素基因可以导入其他生物细胞内,说明生物之间共用一套遗传密码
10.人们试图利用基因工程的方法,用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程如下:
甲生物的蛋白质→mRNA目的基因与质粒DNA重组导入乙细胞获得甲生物的蛋白质
下列说法正确的是( )
A.①过程需要的酶是逆转录酶,原料是A、U、G、C
B.②过程要用限制酶切断质粒DNA,再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起
C.如果受体细胞是动物细胞,③过程可以用农杆菌转化法
D.参与④过程的物质不含有A、U、G、C
11.下图为利用基因工程培育抗虫植株的示意图。以下相关叙述正确的是( )
A.②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA聚合酶参与
B.③侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到④的染色体上
C.④的染色体上若含抗虫基因,则⑤表现出抗虫性状
D.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异
12.下列有关蛋白质工程的叙述,错误的是( )
A.收集大量的蛋白质分子结构的信息,以便分析结构与功能之间的关系
B.蛋白质工程的基本途径是从新蛋白质的预期功能出发最终推测出DNA序列的过程
C.T4溶菌酶中引入二硫键提高了它的热稳定性是蛋白质工程的体现
D.蛋白质工程只能改造现有的蛋白质而不能制造新的蛋白质
13.α1-抗胰蛋白酶缺乏症是北美常见的一种单基因遗传病,患者成年后会出现肺气肿及其他疾病,严重者甚至死亡。利用基因工程技术将控制该酶合成的基因导入羊的受精卵,最终培育出能在乳腺细胞表达人α1-抗胰蛋白酶的转基因羊,从而更容易获得这种酶。
下列关于该过程的叙述,错误的是( )
A.载体上绿色荧光蛋白基因(GFP基因)的作用是便于筛选含有目的基因的受体细胞
B.将目的基因在羊膀胱细胞中表达,将会更加容易得到α1-抗胰蛋白酶
C.培养的转基因羊的所有细胞中都含有该目的基因,故该羊有性生殖产生的后代也都能产生α1-抗胰蛋白酶
D.目的基因与载体重组过程需要DNA连接酶的催化作用
14.基因编辑是指将外源DNA片段导入到细胞染色体特定位点或删除基因内部的片段,定点改造基因,获得预期的生物体基因序列发生遗传改变的技术。如图是对某生物B 基因进行编辑的过程,该过程中用sgRNA可指引Cas9酶(一种能切割DNA的酶)结合到特定的切割位点。下列叙述正确的是( )
A.sgRNA是合成Cas9酶的模板
B.sgRNA的碱基序列与靶基因碱基序列能够全部互补
C.Cas9酶可在特定切割位点断裂核苷酸之间的磷酸二酯键
D.B基因被编辑后因不能转录而无法表达相关蛋白质
15.矮牵牛花瓣紫色的深浅由花青素的含量高低决定,花青素由查耳酮合酶(CHS)催化合成。为获得紫色更深的矮牵牛,科研人员将CHS基因导入野生型紫花矮牵牛叶肉细胞中,得到的转基因植物花色反而出现了浅紫色。检测CHS基因的转录水平,得到如图所示电泳图谱(2道和3道分别表示野生型和转基因植株)。下列判断正确的是( )
A.要用不同的限制酶处理含CHS基因的DNA和载体
B.转基因植株中内源CHS基因的转录水平明显低于野生型
C.转基因植株内、外源CHS基因的转录均被抑制
D.没有获得紫色更深的植株是因为CHS基因没有成功转入
二、多项选择题:共5题,每题3分,共15分。每题有不止一个选项符合题意。每题全选对者得3分,选对但不全的得1分,错选或不答的得0分。
16.(2021·江苏淮安市高二月考)下列与基因工程相关描述正确的是( )
A.启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位
B.在基因工程的基本步骤中,不进行碱基互补配对的是将目的基因导入受体细胞
C.细菌常用作基因工程的受体细胞,主要原因之一是繁殖速度快
D.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白的转基因牛,可知这头牛一定发生了基因突变
17.(2021·江苏苏州市高二期中)某科研小组利用质粒(图1)和目的基因(图2)构建重组DNA。下列分析正确的是( )
A.用限制酶HindⅢ和BamHⅠ切割质粒,可得到2条DNA片段
B.不能用BamHⅠ酶切割质粒和外源DNA的原因是BamHⅠ酶会破坏目的基因和抗性基因
C.构建重组DNA时,需选择限制酶BclⅠ和HindⅢ同时切割质粒和外源DNA
D.导入了重组DNA的细菌不能在含四环素的培养基上生长而能在含氨苄青霉素的培养基上生长
18.(2021·盐城高二月考)转座子是一段可移动的DNA序列,这段DNA序列可以从原位上单独复制或断裂下来,插入另一位点。转座子可在真核细胞染色体内部和染色体间转移,在细菌的拟核DNA、质粒或噬菌体之间自行移动。有的转座子中含有抗生素抗性基因,可以很快地传播到其他细菌细胞。下列推测合理的是( )
A.转座子不能独立进行DNA复制
B.转座子可造成染色体变异或基因重组
C.转座子不可用于基因工程的研究
D.细菌的抗药性可来自转座子或者自身的基因突变
19.下列关于鸡血细胞中DNA粗提取和鉴定的叙述,错误的是( )
A.DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,它不溶于2 mol·L-1的NaCl溶液
B.该实验中第一次添加蒸馏水的目的是使鸡血细胞吸水涨破
C.向DNA溶液中加入冷却的体积分数为95%的乙醇溶液,DNA会从溶液中析出
D.向溶有DNA的NaCl溶液中加入4 mL的二苯胺试剂即出现蓝色
20.农杆菌转化法是基因工程中将目的基因导入植物细胞常用的方法。农杆菌可将其Ti质粒上的T-DNA转移并随机插入到被感染植物的染色体DNA中。研究者将下图中被感染植物的DNA片段连接成环,并以此环为模板进行PCR,扩增出T-DNA插入位置两侧的未知序列,以此可确定T-DNA插入的具体位置。下列说法错误的是( )
A.农杆菌在自然条件下能感染单子叶植物和裸子植物
B.进行PCR扩增需要DNA连接酶和热稳定的DNA聚合酶
C.利用图中的引物②、③组合或引物①、④组合扩增出两侧的未知序列
D.通过与受体细胞的基因组序列比对,可确定T-DNA的插入位置
三、非选择题:共5题,共55分。
21.(8分)科研人员通过基因工程等技术,培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻,改良了稻米的营养品质。如图为培育转基因水稻过程示意图,请分析回答:
(1)基因工程的核心是__________________,铁结合蛋白基因被称为________基因。
(2)为筛选出含重组Ti质粒的愈伤组织,应在培养基2中添加适量的________,图中由开花后水稻未成熟的胚转变为愈伤组织的过程为__________。
(3)检测培育转基因水稻的目的是否达到,需要检测转基因水稻__________________。
22.(10分)干扰素是治疗癌症的药物,成分是一种糖蛋白,它必须从人血液中提取,每升人血液只能提取0.05 μg,所以价格昂贵。现在美国加利福尼亚的基因公司用如图所示的方式生产干扰素,请据图回答下列问题:
(1)从人的淋巴细胞中取出____________,使它同质粒相结合,然后移植到酵母菌体内,让酵母菌____________。
(2)酵母菌能用出芽生殖的方式繁殖,速度很快,能大量生产__________,不但提高了产量,也降低了成本。
(3)有人尝试将干扰素基因与大肠杆菌的质粒重组,转入大肠杆菌体内后,形成“工程菌”,此种操作能制备到干扰素吗?________,请说明理由:______________________________。
(4)中国青年科学家陈炬成功地把人的干扰素基因移植到烟草的DNA分子上,使烟草获得了抗病毒的能力,试分析:
①人的基因之所以能接到植物体内,其物质基础是____________________________________。
②烟草有了抗病毒能力,这表明烟草体内产生了_____________________________________。
这个事实说明,人和植物共用一套____________,蛋白质合成方式____________。
23.(12分)人乳铁蛋白(hLF)是一种属于铁结合蛋白家族的糖基化蛋白,对细菌、真菌和病毒都具有较好的抑制作用。研究人员开展人乳铁蛋白基因乳腺特异性表达载体构建及转染研究,主要流程如下图,图中AseⅠ、NheⅠ、SalⅠ、BamHⅠ代表相关限制酶切点,neor是新霉素抗性基因,BLG基因是β-乳球蛋白基因,GFP基因是绿色荧光蛋白基因。请回答下列问题:
(1)过程①中,不能从人肌肉细胞中提取RNA用于RT-PCR,是因为____________________,在RT-PCR过程中,加入的引物添加____________两种限制酶的识别序列,以便于hLF基因插入pEB质粒中。
(2)将转染后的山羊乳腺上皮细胞先置于含新霉素的培养液中培养,能够存活的细胞应该是导入________________的细胞,再利用荧光显微镜观察山羊乳腺上皮细胞中_______________,以筛选出转染成功的细胞。
(3)过程②中,hLF基因插入到BLG基因之后的目的是_________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)过程③中,使用人工膜制成的脂质体将重组质粒导入受体细胞,依据的主要原理是______________________________________________________________________________。
(5)要获得转基因山羊,还需要将成功表达hLF的乳腺上皮细胞的细胞核移植到山羊______________中,再借助______________________(答出2项)技术孕育出羊羔。
(6)科研过程中,也可以用PCR技术检测受体细胞是否成功转入了目的基因。提取转染后的细胞的全部DNA分子,用目的基因的引物扩增后进行DNA电泳,结果如图所示。1号泳道为标准(Marker),2号泳道为阳性对照(提纯的目的基因片段),3号泳道为实验组。标准(Marker)的实质为________________________________________________,3号泳道的杂带出现的原因一般有____________(在下列选项中选择)。
①模板受到污染 ②引物的特异性不强 ③退火温度偏低 ④退火温度偏高
24.(12分)(2021·江苏扬州市高二月考)番茄红素具有一定的抗癌效果。普通番茄合成的番茄红素易在番茄红素环化酶的催化作用下转化。科学家利用基因工程设计的重组DNA(质粒三)能表达出双链RNA(发卡),番茄细胞可识别双链RNA并将该双链RNA和具有相同序列的单链RNA一起降解,从而阻止番茄红素的转化,提高番茄红素的产量。下图为利用质粒一和目的基因构建重组质粒三的过程示意图。请回答下列问题:
(1)该基因工程中,“目的基因”是______________基因,要想对该目的基因进行体外扩增,可从番茄组织中提取mRNA,通过逆转录获得____________用于PCR扩增。PCR扩增目的基因,需要设计相应的引物,设计引物时要避免引物之间出现____________________。
(2)PCR扩增时,DNA先在高温下__________键断裂,双链解链,然后在温度下降的过程中,引物与解开的链结合,这个过程叫做退火。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关。在理想状态下,退火温度足够低,以保证引物同目的序列有效退火,同时还要足够高,以减少非特异性结合。合理的退火温度为约55 ℃。长度相同但______________的引物需要设定更高的退火温度。
(3)“质粒二”利用________________开环。为了防止其自身环化,要去除开环的质粒两端的__________个磷酸基团。
(4)构建质粒三时,最好在目的基因A、B两端分别加______________识别序列,目的是______________________________________________________________________________。
(5)对于培育成功的转基因番茄植株,“发卡”在细胞内可以阻止______________过程,从而使番茄红素环化酶基因“沉默”。
25.(13分)(2021·盐城高二期中)真核生物细胞内,大量DNA和蛋白质以及一些RNA等混杂在一起,难以分离。某生物兴趣小组的同学为了获得纯度相对较高的DNA展开了实验探究。
(1)分离各种物质的基本思路是根据DNA和其他物质理化性质的不同而采取一定的方法,根据图示说明该兴趣小组是从各种物质在不同饱和度的硫酸铵溶液中__________________的差异角度开展研究的:
①取鸡血细胞悬液10 mL,加蒸馏水20 mL,同时用玻璃棒搅拌过滤,取滤液,转移到塑料材质的大烧杯中。该步骤中加入蒸馏水的作用是_______________________________。
②沿大烧杯内壁持续、缓慢地加入饱和硫酸铵溶液,用玻璃棒沿一个方向____________(填“轻轻搅拌”或“快速搅拌”),同时不断收集析出的物质。
下图是根据鸡血中几种物质的析出情况绘制的曲线,请据图分析;
③如果只要收集纤维蛋白,可采取的措施是__________________________________________
_______________________________________________________________________________。
④先用饱和度40%的硫酸铵溶液析出绝大部分纤维蛋白和大部分球蛋白,再在饱和度约为____________的硫酸铵溶液中析出DNA(既保证DNA提取量较大又避免其他杂质过多),与此同时析出的物质还有________________________________________________________。
(2)如果要进一步去掉杂质,尽可能提高获得的DNA纯度,可采取以下方法:
①将混有杂质的DNA加入到浓度为0.14 mol/L的氯化钠中,收集析出物。
②将混有杂质的DNA溶解到氯化钠溶液中,然后加入____________酶去除杂质。
③将混有杂质的DNA加入到体积分数为____________的冷却乙醇溶液中,然后收集析出物。
(3)对提取的DNA可以用__________试剂鉴定,经沸水浴冷却后呈__________色。
答案与解析
第三章 基因工程 章末检测试卷(三)
(时间:75分钟 满分:100分)
一、单项选择题:共15题,每题2分,共30分。每题只有一个选项最符合题意。
1.下列物质或过程不影响磷酸二酯键数目变化的是( )
A.RNA聚合酶、逆转录酶、Taq酶
B.DNA聚合酶、DNA连接酶、DNA水解酶
C.遗传信息的翻译、PCR中DNA解链
D.转录、基因突变过程
答案 C
解析 RNA聚合酶、逆转录酶和Taq酶的作用都会导致磷酸二酯键的数目增加,A错误;DNA聚合酶和DNA连接酶的作用都会导致磷酸二酯键的数目增加,而DNA水解酶的作用会导致磷酸二酯键的数目减少,B错误;遗传信息的翻译会增加肽键的数目,PCR中DNA解链会减少氢键的数目,这两个过程都不会影响磷酸二酯键的数目,C正确;转录合成mRNA分子,这会导致磷酸二酯键的数目增多,基因突变是指基因中碱基对的增添、缺失或替换,其中增添和缺失会导致磷酸二酯键的数目改变,D错误。
2.下列关于基因工程中的基本工具的说法中,正确的是( )
A.基因工程中的工具酶有限制性内切核酸酶、DNA连接酶和载体
B.DNA连接酶可将任意的DNA片段通过形成磷酸二酯键而连接起来
C.质粒上必须有标记基因才可作为载体
D.限制性内切核酸酶一般不仅仅能切割外源DNA,也能切割自身的DNA分子
答案 C
解析 限制性内切核酸酶和DNA连接酶才是基因工程的工具酶,载体不是酶;DNA连接酶只能催化具有互补黏性末端或平末端的DNA片段之间形成磷酸二酯键;限制性内切核酸酶不切割自身DNA分子,只切割外源DNA,以保护自身DNA的安全。
3.下图表示4种限制酶的识别序列及酶切位点,下列叙述错误的是( )
A.不同类型的限制酶切割后,有的产生黏性末端,有的产生平末端
B.不同类型的限制酶切割后可能产生相同的黏性末端
C.用酶1和酶2分别切割目的基因和质粒后,连接形成重组DNA分子后,重组DNA分子仍能被酶2识别
D.用酶3和酶4分别切割目的基因和质粒后,其产物经T4 DNA连接酶催化不能连接形成重组DNA分子
答案 D
解析 不同类型的限制酶切割后,有的产生黏性末端(酶1和酶2),有的产生平末端(酶3和酶4),A正确;不同类型的限制酶切割后可能产生相同的黏性末端,如图中的酶1和酶2,B正确;用酶3和酶4分别切割目的基因和质粒后,其产物经T4 DNA连接酶催化可以连接形成重组DNA分子,D错误。
4.若要利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA(图丙),限制性内切核酸酶的酶切位点分别是BglⅡ(A↓GATCT)、EcoRⅠ(G↓AATTC)和Sau3AⅠ(↓GATC)。下列分析合理的是( )
A.用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
B.用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
C.用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
D.用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
答案 D
解析 解答本题的关键是要看清切割后目的基因插入的方向,只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体,才能保证构建的重组DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移动方向与图丙相同。
5.(2021·江苏南通市启东中学高二月考)在基因表达载体的构建中,下列说法不正确的是( )
①一个表达载体的组成只包括目的基因、启动子、终止子 ②有了启动子才能驱动基因转录出mRNA ③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止 ④所有基因表达载体的构建是完全相同的 ⑤构建过程应该在体外进行 ⑥选择同种限制酶和DNA连接酶构建可以提高定向连接效率
A.②③⑤ B.①④⑥
C.①②⑤ D.③④⑥
答案 B
解析 基因表达载体的构建是基因工程的核心内容,一个表达载体的组成,除了目的基因外,还有复制原点、启动子、终止子和标记基因等,①错误;启动子在基因的上游,它是RNA聚合酶识别、结合的部位,控制着转录的开始,②正确;终止子在基因的下游,它控制着转录的结束,③正确;由于受体细胞有植物、动物以及微生物之分,以及目的基因导入受体细胞的方法不同,因此基因表达载体的构建是不完全相同的,④错误;基因表达载体的构建必须在体外进行,⑤正确;选择不同种限制酶和DNA连接酶构建可以提高定向连接效率,⑥错误,B正确。
6.研究人员将鱼的抗冻基因导入番茄体内,获得抗冻能力明显提高的番茄新品种。下列操作合理的是( )
A.设计相应DNA单链片段作为引物,利用PCR技术扩增目的基因
B.利用限制性内切核酸酶和DNA聚合酶构建基因表达载体
C.将基因表达载体导入番茄体细胞之前需用Ca2+处理细胞
D.运用DNA分子杂交技术检测抗冻基因是否在番茄细胞中表达
答案 A
解析 构建基因表达载体时要利用限制性内切核酸酶和DNA连接酶进行操作,B错误;将基因表达载体导入番茄体细胞常用的方法是农杆菌转化法,不用Ca2+处理细胞,C错误;检测抗冻基因是否在番茄细胞中表达用抗原—抗体杂交的方法,D错误。
7.运用现代生物技术,将苏云金杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中,为了检测实验是否成功,最简便的方法是检测棉花植株是否有( )
A.抗虫基因 B.抗虫基因产物
C.新的细胞核 D.相应的性状
答案 D
解析 将苏云金杆菌中的抗虫基因转移到棉花的细胞中,培育出的棉花叫作抗虫棉。为了检测实验是否成功,最简便的方法是检测棉花植株是否有相应的性状。
8.科学家在某种农杆菌中找到了抗枯萎病的基因,并以Ti质粒作为载体,采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金花茶新品种。下列有关叙述正确的是( )
A.从DNA片段中切割获得抗枯萎病基因所用的酶为DNA连接酶和限制性内切核酸酶
B.应将抗枯萎病基因导入受精卵,否则不能达到该基因在各组织细胞都表达的目的
C.抗枯萎病基因能在金花茶细胞中表达,是因为两者的DNA结构相同
D.通过该方法获得的抗枯萎病金花茶,将来产生的花粉中不一定含有该抗病基因
答案 D
解析 从DNA片段中切割获得目的基因所用的酶为限制性内切核酸酶,A项错误;由于植物细胞具有全能性,则转基因植物的受体细胞可以是受精卵,也可以是体细胞,B项错误;抗枯萎病基因之所以能在金花茶细胞中表达,原因是两者共用一套遗传密码,并且基因表达方式相同,C项错误;若导入受体细胞的抗枯萎病的基因是单个的,而花粉是减数分裂后的产物,因此有的花粉是不带有抗病基因的,D项正确。
9.科学家设法将生长激素基因导入其他生物体(细胞)内,从而获取大量的生长激素,应用于侏儒症的早期治疗。部分过程如图所示,下列分析错误的是( )
A.人的生长激素mRNA只能从人的垂体细胞中提取
B.过程①需要逆转录酶的参与
C.过程②之前可用同一种限制性内切核酸酶处理目的基因和质粒
D.人的生长激素基因可以导入其他生物细胞内,说明生物之间共用一套遗传密码
答案 D
解析 人的生长激素基因可以在其他生物细胞内表达出人的生长激素,说明生物之间共用一套遗传密码,D错误。
10.人们试图利用基因工程的方法,用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程如下:
甲生物的蛋白质→mRNA目的基因与质粒DNA重组导入乙细胞获得甲生物的蛋白质
下列说法正确的是( )
A.①过程需要的酶是逆转录酶,原料是A、U、G、C
B.②过程要用限制酶切断质粒DNA,再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起
C.如果受体细胞是动物细胞,③过程可以用农杆菌转化法
D.参与④过程的物质不含有A、U、G、C
答案 B
解析 ①过程是逆转录,利用逆转录酶合成DNA片段,所以需要的原料是A、T、G、C,A错误;②过程是目的基因与质粒DNA的重组,需要用限制酶切割质粒DNA,再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起,B正确;如果受体细胞是动物细胞,重组基因的导入常用显微注射法,农杆菌转化法多用于植物细胞,C错误;④过程是基因的表达过程,此过程中的mRNA和tRNA都含有A、U、G、C,D错误。
11.下图为利用基因工程培育抗虫植株的示意图。以下相关叙述正确的是( )
A.②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA聚合酶参与
B.③侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到④的染色体上
C.④的染色体上若含抗虫基因,则⑤表现出抗虫性状
D.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异
答案 D
解析 构建重组质粒需要用到限制性内切核酸酶和DNA连接酶,不需要DNA聚合酶,A错误;含重组Ti质粒的农杆菌感染植物细胞后,重组Ti质粒的T-DNA整合到受体细胞的染色体上,而不是重组Ti质粒整合到受体细胞的染色体上,B错误;导入受体细胞的目的基因表达后,转基因植株方能表现出相应性状,若目的基因在受体细胞中不表达,转基因植株不能表现出相应性状,C错误;⑤表现出抗虫性状则表明该植株细胞发生了基因重组,基因重组是可遗传变异,D正确。
12.下列有关蛋白质工程的叙述,错误的是( )
A.收集大量的蛋白质分子结构的信息,以便分析结构与功能之间的关系
B.蛋白质工程的基本途径是从新蛋白质的预期功能出发最终推测出DNA序列的过程
C.T4溶菌酶中引入二硫键提高了它的热稳定性是蛋白质工程的体现
D.蛋白质工程只能改造现有的蛋白质而不能制造新的蛋白质
答案 D
解析 蛋白质结构的多样性决定蛋白质功能的多样性,在实施蛋白质工程的准备阶段,收集大量的蛋白质分子结构的信息,分析某一结构与新蛋白质的预期功能之间的关系,从而据其构建出某一段氨基酸序列,此氨基酸序列成为构建DNA序列(即基因)的依据,A、B项正确;T4溶菌酶是蛋白质,对其改造属于蛋白质工程,C项正确;在蛋白质工程中,基因改造后可以表达出改造的蛋白质,也可以制造出新的蛋白质,D项错误。
13.α1-抗胰蛋白酶缺乏症是北美常见的一种单基因遗传病,患者成年后会出现肺气肿及其他疾病,严重者甚至死亡。利用基因工程技术将控制该酶合成的基因导入羊的受精卵,最终培育出能在乳腺细胞表达人α1-抗胰蛋白酶的转基因羊,从而更容易获得这种酶。
下列关于该过程的叙述,错误的是( )
A.载体上绿色荧光蛋白基因(GFP基因)的作用是便于筛选含有目的基因的受体细胞
B.将目的基因在羊膀胱细胞中表达,将会更加容易得到α1-抗胰蛋白酶
C.培养的转基因羊的所有细胞中都含有该目的基因,故该羊有性生殖产生的后代也都能产生α1-抗胰蛋白酶
D.目的基因与载体重组过程需要DNA连接酶的催化作用
答案 C
解析 载体上绿色荧光蛋白基因作为标记基因,可用于筛选含目的基因的受体细胞,A正确;将目的基因在羊膀胱细胞中表达可制得膀胱生物反应器,获取产品将不受性别和发育时期的限制,B正确;转基因羊有性生殖产生的后代会发生性状分离,有的子代不再具有转基因生物的特性,C错误;基因表达载体的构建需要限制酶和DNA连接酶的催化作用,D正确。
14.基因编辑是指将外源DNA片段导入到细胞染色体特定位点或删除基因内部的片段,定点改造基因,获得预期的生物体基因序列发生遗传改变的技术。如图是对某生物B 基因进行编辑的过程,该过程中用sgRNA可指引Cas9酶(一种能切割DNA的酶)结合到特定的切割位点。下列叙述正确的是( )
A.sgRNA是合成Cas9酶的模板
B.sgRNA的碱基序列与靶基因碱基序列能够全部互补
C.Cas9酶可在特定切割位点断裂核苷酸之间的磷酸二酯键
D.B基因被编辑后因不能转录而无法表达相关蛋白质
答案 C
解析 据题干和图示可知:sgRNA是一段单链RNA,可指引Cas9酶结合到特定的切割位点,A错误;靶基因部分碱基序列与sgRNA的部分碱基序列互补,B错误;Cas9酶可在特定切割位点进行切割,使相应部位的核苷酸之间的磷酸二酯键断裂,C正确;被编辑后的B基因仍能进行转录,D错误。
15.矮牵牛花瓣紫色的深浅由花青素的含量高低决定,花青素由查耳酮合酶(CHS)催化合成。为获得紫色更深的矮牵牛,科研人员将CHS基因导入野生型紫花矮牵牛叶肉细胞中,得到的转基因植物花色反而出现了浅紫色。检测CHS基因的转录水平,得到如图所示电泳图谱(2道和3道分别表示野生型和转基因植株)。下列判断正确的是( )
A.要用不同的限制酶处理含CHS基因的DNA和载体
B.转基因植株中内源CHS基因的转录水平明显低于野生型
C.转基因植株内、外源CHS基因的转录均被抑制
D.没有获得紫色更深的植株是因为CHS基因没有成功转入
答案 B
解析 一般用相同的限制酶处理含CHS基因的DNA和载体,使其含有相同的黏性末端,以便两者连接形成重组DNA分子,A项错误;从题图中可以看出,2道中外源的条带处为0,内源的条带较粗,说明没有外源基因的表达,而3道中外源的条带较粗,内源的条带较细,说明转基因植株中内源基因(CHS基因)的转录水平明显低于野生型,B项正确;由图可知,转基因植株内源CHS基因的转录被抑制,外源CHS基因的转录正常,C项错误;从题图中3道看出,外源基因转入成功,没有获得紫色更深的植株可能是因为内源CHS基因表达被抑制,导致外源CHS基因和内源CHS基因的综合表达量没有野生型的内源CHS基因表达量高,D项错误。
二、多项选择题:共5题,每题3分,共15分。每题有不止一个选项符合题意。每题全选对者得3分,选对但不全的得1分,错选或不答的得0分。
16.(2021·江苏淮安市高二月考)下列与基因工程相关描述正确的是( )
A.启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位
B.在基因工程的基本步骤中,不进行碱基互补配对的是将目的基因导入受体细胞
C.细菌常用作基因工程的受体细胞,主要原因之一是繁殖速度快
D.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白的转基因牛,可知这头牛一定发生了基因突变
答案 ABC
解析 启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,有了它才能驱动基因的转录,A正确;在基因工程的四个基本步骤中,不进行碱基互补配对的是将目的基因导入受体细胞,其他三步均涉及到碱基互补配对,B正确;由于细菌具有繁殖速度非常快、为单细胞、遗传物质相对较少等特点,因此在基因工程技术中,科学家常用细菌作为受体细胞,C正确;上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白的转基因牛,这头牛肯定发生了基因重组,但是不一定发生了基因突变,D错误。
17.(2021·江苏苏州市高二期中)某科研小组利用质粒(图1)和目的基因(图2)构建重组DNA。下列分析正确的是( )
A.用限制酶HindⅢ和BamHⅠ切割质粒,可得到2条DNA片段
B.不能用BamHⅠ酶切割质粒和外源DNA的原因是BamHⅠ酶会破坏目的基因和抗性基因
C.构建重组DNA时,需选择限制酶BclⅠ和HindⅢ同时切割质粒和外源DNA
D.导入了重组DNA的细菌不能在含四环素的培养基上生长而能在含氨苄青霉素的培养基上生长
答案 BC
解析 质粒中含有1个限制酶HindⅢ的切割位点,2个限制酶BamHⅠ的切割位点,因此用这两种限制酶切割质粒,可得到3条DNA片段,A错误;用限制酶BamHⅠ切割会破坏质粒上的两种标记基因,也会破坏目的基因,因此不能用BamHⅠ酶切割质粒和外源DNA,B正确;由B选项可知,构建重组DNA时不能用BamHⅠ酶切割质粒和外源DNA,因此为了防止自身环化或反向连接,构建重组DNA时,需选择限制酶BclⅠ和HindⅢ同时切割质粒和外源DNA,C正确;构建基因表达载体时,应该选择限制酶BclⅠ和HindⅢ同时切割质粒和外源DNA,这样会破坏氨苄青霉素抗性基因,但没有破坏四环素抗性基因,因此导入了重组DNA的细菌能在含四环素的培养基上生长而不能在含氨苄青霉素的培养基上生长,D错误。
18.(2021·盐城高二月考)转座子是一段可移动的DNA序列,这段DNA序列可以从原位上单独复制或断裂下来,插入另一位点。转座子可在真核细胞染色体内部和染色体间转移,在细菌的拟核DNA、质粒或噬菌体之间自行移动。有的转座子中含有抗生素抗性基因,可以很快地传播到其他细菌细胞。下列推测合理的是( )
A.转座子不能独立进行DNA复制
B.转座子可造成染色体变异或基因重组
C.转座子不可用于基因工程的研究
D.细菌的抗药性可来自转座子或者自身的基因突变
答案 BD
解析 根据题干中“转座子是一段可移动的DNA序列,这段DNA序列可以从原位上单独复制或断裂下来”,说明转座子可以独立进行DNA复制,A错误;根据题干中“转座子可在真核细胞染色体内部和染色体间转移”,说明转座子可造成真核生物染色体变异或基因重组,B正确;根据题干中“转座子可在细菌的拟核DNA、质粒或噬菌体之间自行移动”,说明转座子可用于基因工程的研究,C错误;根据题干中“有的转座子中含有抗生素抗性基因,可以很快地传播到其他细菌细胞”,说明细菌的抗药性可来自转座子或者自身的基因突变,D正确。
19.下列关于鸡血细胞中DNA粗提取和鉴定的叙述,错误的是( )
A.DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,它不溶于2 mol·L-1的NaCl溶液
B.该实验中第一次添加蒸馏水的目的是使鸡血细胞吸水涨破
C.向DNA溶液中加入冷却的体积分数为95%的乙醇溶液,DNA会从溶液中析出
D.向溶有DNA的NaCl溶液中加入4 mL的二苯胺试剂即出现蓝色
答案 AD
解析 DNA可溶解在2 mol·L-1的NaCl溶液中,A错误;第一次添加蒸馏水是为了使鸡血细胞吸水涨破,获得含DNA的核物质,B正确;DNA鉴定在沸水浴条件下进行,DNA与二苯胺试剂反应呈蓝色,D错误。
20.农杆菌转化法是基因工程中将目的基因导入植物细胞常用的方法。农杆菌可将其Ti质粒上的T-DNA转移并随机插入到被感染植物的染色体DNA中。研究者将下图中被感染植物的DNA片段连接成环,并以此环为模板进行PCR,扩增出T-DNA插入位置两侧的未知序列,以此可确定T-DNA插入的具体位置。下列说法错误的是( )
A.农杆菌在自然条件下能感染单子叶植物和裸子植物
B.进行PCR扩增需要DNA连接酶和热稳定的DNA聚合酶
C.利用图中的引物②、③组合或引物①、④组合扩增出两侧的未知序列
D.通过与受体细胞的基因组序列比对,可确定T-DNA的插入位置
答案 ABC
解析 农杆菌在自然条件下能感染双子叶植物和裸子植物,A错误;进行PCR扩增需要的酶是热稳定的DNA聚合酶,不需要DNA连接酶,B错误;由于DNA聚合酶只能从5′到3′方向延伸子链,因此利用图中的引物①、④组合可扩增出两侧的未知序列,C错误。
三、非选择题:共5题,共55分。
21.(8分)科研人员通过基因工程等技术,培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻,改良了稻米的营养品质。如图为培育转基因水稻过程示意图,请分析回答:
(1)基因工程的核心是__________________,铁结合蛋白基因被称为________基因。
(2)为筛选出含重组Ti质粒的愈伤组织,应在培养基2中添加适量的________,图中由开花后水稻未成熟的胚转变为愈伤组织的过程为__________。
(3)检测培育转基因水稻的目的是否达到,需要检测转基因水稻__________________。
答案 (1)基因表达载体的构建 目的 (2)潮霉素 脱分化 (3)种子中的铁含量(写出铁含量即可)
解析 (2)质粒上存在潮霉素抗性基因,应在培养基2中添加适量的潮霉素,导入重组DNA分子(或普通质粒)的愈伤组织才能在培养基上存活;由开花后水稻未成熟的胚转变为愈伤组织的过程为脱分化。(3)本实验中,目的基因为铁结合蛋白基因,若转基因技术操作成功,则大米内铁含量将大大增加,因此检测培育转基因水稻的目的是否达到,需要检测转基因水稻种子中的铁含量。
22.(10分)干扰素是治疗癌症的药物,成分是一种糖蛋白,它必须从人血液中提取,每升人血液只能提取0.05 μg,所以价格昂贵。现在美国加利福尼亚的基因公司用如图所示的方式生产干扰素,请据图回答下列问题:
(1)从人的淋巴细胞中取出____________,使它同质粒相结合,然后移植到酵母菌体内,让酵母菌____________。
(2)酵母菌能用出芽生殖的方式繁殖,速度很快,能大量生产__________,不但提高了产量,也降低了成本。
(3)有人尝试将干扰素基因与大肠杆菌的质粒重组,转入大肠杆菌体内后,形成“工程菌”,此种操作能制备到干扰素吗?________,请说明理由:______________________________。
(4)中国青年科学家陈炬成功地把人的干扰素基因移植到烟草的DNA分子上,使烟草获得了抗病毒的能力,试分析:
①人的基因之所以能接到植物体内,其物质基础是____________________________________。
②烟草有了抗病毒能力,这表明烟草体内产生了_____________________________________。
这个事实说明,人和植物共用一套____________,蛋白质合成方式____________。
答案 (1)干扰素基因 合成干扰素 (2)干扰素 (3)不能 大肠杆菌是原核生物,无内质网、高尔基体等细胞器,无法合成糖蛋白 (4)①DNA结构基本相同 ②干扰素 遗传密码 基本相同
解析 (1)通过基因工程构建“工程菌”,方法是从淋巴细胞中提取出干扰素基因,与质粒结合形成重组质粒,并通过相应的检测与鉴定得到相应的酵母菌,然后通过培养该酵母菌,使之合成大量干扰素。(4)基因工程的理论基础:由于不同生物的DNA结构基本相同,不同生物能进行基因的移接;同时由于所有生物共用一套遗传密码,因此蛋白质合成方式相同,烟草体内可以产生干扰素。
23.(12分)人乳铁蛋白(hLF)是一种属于铁结合蛋白家族的糖基化蛋白,对细菌、真菌和病毒都具有较好的抑制作用。研究人员开展人乳铁蛋白基因乳腺特异性表达载体构建及转染研究,主要流程如下图,图中AseⅠ、NheⅠ、SalⅠ、BamHⅠ代表相关限制酶切点,neor是新霉素抗性基因,BLG基因是β-乳球蛋白基因,GFP基因是绿色荧光蛋白基因。请回答下列问题:
(1)过程①中,不能从人肌肉细胞中提取RNA用于RT-PCR,是因为____________________,在RT-PCR过程中,加入的引物添加____________两种限制酶的识别序列,以便于hLF基因插入pEB质粒中。
(2)将转染后的山羊乳腺上皮细胞先置于含新霉素的培养液中培养,能够存活的细胞应该是导入________________的细胞,再利用荧光显微镜观察山羊乳腺上皮细胞中_______________,以筛选出转染成功的细胞。
(3)过程②中,hLF基因插入到BLG基因之后的目的是_________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)过程③中,使用人工膜制成的脂质体将重组质粒导入受体细胞,依据的主要原理是______________________________________________________________________________。
(5)要获得转基因山羊,还需要将成功表达hLF的乳腺上皮细胞的细胞核移植到山羊______________中,再借助______________________(答出2项)技术孕育出羊羔。
(6)科研过程中,也可以用PCR技术检测受体细胞是否成功转入了目的基因。提取转染后的细胞的全部DNA分子,用目的基因的引物扩增后进行DNA电泳,结果如图所示。1号泳道为标准(Marker),2号泳道为阳性对照(提纯的目的基因片段),3号泳道为实验组。标准(Marker)的实质为________________________________________________,3号泳道的杂带出现的原因一般有____________(在下列选项中选择)。
①模板受到污染 ②引物的特异性不强 ③退火温度偏低 ④退火温度偏高
答案 (1)hLF基因在人肌肉细胞中不转录(表达) SalⅠ和BamHⅠ (2)pEB质粒或pEBL质粒(或普通质粒或重组质粒) 是否有绿色荧光(或是否有荧光) (3)使人乳铁蛋白基因在山羊的乳腺细胞中表达(或使目的基因表达) (4)细胞质膜具有流动性 (5)去核的卵母细胞 早期胚胎培养和胚胎移植 (6)不同已知长度的DNA片段混合物 ①②③
解析 (1)由于hLF基因在人肌肉细胞中不表达,不转录出相应的mRNA,因此①过程中不能从人肌肉细胞中提取RNA用于RT-PCR;根据②过程构建的重组质粒中目的基因两侧限制酶的识别序列可知,在RT-PCR过程中,加入的引物需添加SalⅠ和BamHⅠ两种限制酶的识别序列,以便于hLF基因插入pEB质粒中。(2)pEB质粒上有新霉素抗性基因,可使导入质粒的细胞在含新霉素的培养基中生存,将转染后的山羊乳腺上皮细胞先置于含新霉素的培养液中培养,能够存活的细胞应该是导入pEB质粒或pEBL质粒的细胞;pEB质粒上有绿色荧光蛋白基因,可使细胞产生绿色荧光。再利用荧光显微镜观察山羊乳腺上皮细胞中是否有绿色荧光,以筛选出转染成功的细胞。(3)BLG基因是β-乳球蛋白基因,可以在乳腺细胞中表达,过程②中,hLF基因插入到BLG基因之后的目的是使人乳铁蛋白基因在山羊的乳腺细胞中表达。
24.(12分)(2021·江苏扬州市高二月考)番茄红素具有一定的抗癌效果。普通番茄合成的番茄红素易在番茄红素环化酶的催化作用下转化。科学家利用基因工程设计的重组DNA(质粒三)能表达出双链RNA(发卡),番茄细胞可识别双链RNA并将该双链RNA和具有相同序列的单链RNA一起降解,从而阻止番茄红素的转化,提高番茄红素的产量。下图为利用质粒一和目的基因构建重组质粒三的过程示意图。请回答下列问题:
(1)该基因工程中,“目的基因”是______________基因,要想对该目的基因进行体外扩增,可从番茄组织中提取mRNA,通过逆转录获得____________用于PCR扩增。PCR扩增目的基因,需要设计相应的引物,设计引物时要避免引物之间出现____________________。
(2)PCR扩增时,DNA先在高温下__________键断裂,双链解链,然后在温度下降的过程中,引物与解开的链结合,这个过程叫做退火。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关。在理想状态下,退火温度足够低,以保证引物同目的序列有效退火,同时还要足够高,以减少非特异性结合。合理的退火温度为约55 ℃。长度相同但______________的引物需要设定更高的退火温度。
(3)“质粒二”利用________________开环。为了防止其自身环化,要去除开环的质粒两端的__________个磷酸基团。
(4)构建质粒三时,最好在目的基因A、B两端分别加______________识别序列,目的是______________________________________________________________________________。
(5)对于培育成功的转基因番茄植株,“发卡”在细胞内可以阻止______________过程,从而使番茄红素环化酶基因“沉默”。
答案 (1)番茄红素环化酶 cDNA 碱基互补配对 (2)氢 G/C含量高 (3)BamHⅠ酶 2 (4)Ecl酶、BamHⅠ酶 确保目的基因反向连接 (5)翻译
解析 (1)将构建的重组质粒三导入番茄细胞并成功表达后,阻止了番茄红素的转化,而该转化是在番茄红素环化酶的催化作用下完成的,由此推知:图中“目的基因”是番茄红素环化酶基因;用PCR技术进行扩增时,需要先以mRNA通过逆转录获得cDNA;引物要与模板DNA结合,故要避免一对引物之间出现碱基互补配对。(2)PCR扩增时,氢键在高温下断裂,双链解开;DNA分子中,G/C之间有3个氢键,A—T之间有2个氢键,氢键含量高的DNA更加稳定,故长度相同但G—C含量高的引物需要设定更高的退火温度。(3)由图可知,质粒二中含有BamHⅠ的识别序列,故需用BamHⅠ酶开环;开环后的质粒两端有2个游离的磷酸基团,为了防止其自身环化,需要去除。(5)质粒三导入受体细胞并表达后,形成双链RNA(发卡)的原因是转录后的RNA分子中存在互补配对的碱基序列。双链RNA(发卡)的形成导致核糖体不能与mRNA的结合,因此“发卡”在受体细胞内可以阻止翻译过程,从而使基因“沉默”。
25.(13分)(2021·盐城高二期中)真核生物细胞内,大量DNA和蛋白质以及一些RNA等混杂在一起,难以分离。某生物兴趣小组的同学为了获得纯度相对较高的DNA展开了实验探究。
(1)分离各种物质的基本思路是根据DNA和其他物质理化性质的不同而采取一定的方法,根据图示说明该兴趣小组是从各种物质在不同饱和度的硫酸铵溶液中__________________的差异角度开展研究的:
①取鸡血细胞悬液10 mL,加蒸馏水20 mL,同时用玻璃棒搅拌过滤,取滤液,转移到塑料材质的大烧杯中。该步骤中加入蒸馏水的作用是_______________________________。
②沿大烧杯内壁持续、缓慢地加入饱和硫酸铵溶液,用玻璃棒沿一个方向____________(填“轻轻搅拌”或“快速搅拌”),同时不断收集析出的物质。
下图是根据鸡血中几种物质的析出情况绘制的曲线,请据图分析;
③如果只要收集纤维蛋白,可采取的措施是__________________________________________
_______________________________________________________________________________。
④先用饱和度40%的硫酸铵溶液析出绝大部分纤维蛋白和大部分球蛋白,再在饱和度约为____________的硫酸铵溶液中析出DNA(既保证DNA提取量较大又避免其他杂质过多),与此同时析出的物质还有________________________________________________________。
(2)如果要进一步去掉杂质,尽可能提高获得的DNA纯度,可采取以下方法:
①将混有杂质的DNA加入到浓度为0.14 mol/L的氯化钠中,收集析出物。
②将混有杂质的DNA溶解到氯化钠溶液中,然后加入____________酶去除杂质。
③将混有杂质的DNA加入到体积分数为____________的冷却乙醇溶液中,然后收集析出物。
(3)对提取的DNA可以用__________试剂鉴定,经沸水浴冷却后呈__________色。
答案 (1)溶解度 ①使鸡血细胞吸水胀破 ②轻轻搅拌 ③在硫酸铵浓度达到30%之前收集析出物 ④50% 球蛋白 (2)②蛋白 ③95% (3)二苯胺 蓝
解析 (1)分析曲线图可知,不同物质在不同浓度的硫酸铵中析出的相对量有所差别,即该兴趣小组是从各种物质在不同饱和度的硫酸铵溶液中溶解度的差异角度开展研究的。①在蒸馏水中,鸡红细胞吸水胀破,此时可以用玻璃棒快速搅拌,以加速血细胞的破裂。②沿大烧杯内壁持续、缓慢地加入饱和硫酸铵溶液,为了防止将DNA的絮状物搅碎,此时应用玻璃棒沿一个方向轻轻搅拌,同时不断收集析出的物质。③据图可知,纤维蛋白在30%硫酸铵溶液中溶解度最小,如果只要收集纤维蛋白,可以在硫酸铵浓度达到30%之前收集析出物。④由图中看出,DNA在饱和度约为50%的硫酸铵溶液中溶解度最小,故可在饱和度约为50%的硫酸铵溶液中析出DNA(既保证DNA提取量较大又避免其他杂质过多),与此同时析出的物质还有球蛋白,只是球蛋白析出量较少。(2)由于提取的DNA中混有蛋白质,如果要进一步去掉杂质,尽可能提高获得的DNA纯度,①可利用DNA和蛋白质溶解性的差异,将混有杂质的DNA加入到浓度为0.14 mol/L的氯化钠中(DNA在此浓度的氯化钠溶液中溶解度最低,而蛋白质可溶解),收集析出物。②将混有杂质的DNA溶解到氯化钠溶液中,然后加入蛋白酶去除杂质(少量蛋白质)。③由于DNA不溶于乙醇,而其他杂质可溶于乙醇,将混有杂质的DNA加入到体积分数为95%的冷却乙醇溶液中,然后收集析出物。
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