高中生物人教版 (2019)选择性必修3第2节 基因工程的基本操作程序同步达标检测题

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第2节 基因工程的基本操作程序同步达标检测题，共12页。试卷主要包含了PCR的特异性主要取决于，用PCR扩增下面的DNA片段，如图为某质粒限制酶酶切图谱等内容，欢迎下载使用。
题组一 目的基因的筛选与获取

1.在基因工程技术中,下列方法与目的基因获得无关的是( )
A.辐射诱变法
B.利用PCR扩增
C.通过基因文库获取
D.人工合成法
2.(2021山东聊城高二期中)下列有关PCR技术的叙述,错误的是( )
A.PCR技术的原理是DNA半保留复制
B.变性过程中破坏的是磷酸二酯键
C.复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的
D.延伸过程中需要耐高温的DNA聚合酶、四种脱氧核苷酸等,无需添加ATP
3.PCR的特异性主要取决于( )
A.DNA聚合酶的种类
B.反应体系中DNA模板的量
C.引物的碱基序列特异性
D.4种脱氧核苷酸的浓度
4.(2021北京十一学校高二期中)用PCR扩增下面的DNA片段:
5'-3'-GCATCGCGTAGCTAGCATATTCCG…………CGATTAATCGGCGCGCATTATAGC-3'-5'
供选择的引物有:①5'-GACCTGTGGAAGC-3'、②5'-CATACGGGATTG-3'、③5'-GTATGCCCTAAC-3'、④5'-CAATCCCGTATG-3'共四种,应选择( 易错 )
A.①②B.②③
C.③④D.①④
5.(2021湖北孝感高二期中)比较PCR技术与细胞内DNA的复制过程,叙述正确的是( )
A.都需要用解旋酶将亲代DNA双链解开
B.都是通过ATP提供能量
C.都具有边解旋边复制和半保留复制的特点
D.都遵循碱基互补配对原则
6.如图为形成cDNA的过程和PCR扩增过程示意图。据图分析,下列说法正确的是( )
A.催化①过程的酶是RNA聚合酶
B.催化②⑤过程的酶都是DNA聚合酶,都能耐高温
C.③过程需要解旋酶的作用
D.④过程需要冷却至50 ℃左右
题组二 基因表达载体的构建
7.在基因表达载体的构建中,下列说法正确的是( 易错 )
①一个基因表达载体的组成只包括目的基因、起始密码子、终止子和标记基因 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必须在细胞外进行
A.②③⑤B.①④C.①②⑤D.③④
8.如图为某质粒限制酶酶切图谱。某基因不含图中限制酶识别序列。为使PCR扩增的该基因重组进该质粒,则扩增的该基因两端需分别引入哪两种限制酶的识别序列( )
A.NdeⅠ和BamHⅠ
B.NdeⅠ和XbaⅠ
C.XbaⅠ和BamHⅠ
D.EcRⅠ和KpnⅠ
9.(2021山东济宁高二期中)中科院动物研究所利用CRISPR/Cas9技术,向猪的基因组内插入一个解耦联蛋白基因(UCP1),经过基因改造的猪瘦肉率高、脂肪少、抗寒能力强。如图是基因改造过程中涉及的相关限制酶及酶切位点。请回答下列问题:
(1)图中的抗生素抗性基因的作用是作为 基因,以便于重组DNA分子的筛选。为了获取重组质粒,除了使用限制酶外,还需使用 酶。
(2)重组质粒上应有 识别和结合的部位,以驱动解耦联蛋白基因(UCP1)转录,该部位称为 。
(3)在构建基因表达载体过程中,为避免出现质粒和目的基因自身连接,常用 两种限制酶同时切割质粒和UCP1基因。
题组三 将目的基因导入受体细胞
10.将目的基因导入大豆茎尖分生区细胞和小鼠受精卵,常用的方法分别是( )
A.显微注射法、农杆菌转化法
B.显微注射法、花粉管通道法
C.农杆菌转化法、显微注射法
D.花粉管通道法、显微注射法
11.土壤农杆菌是基因工程中将目的基因导入植物细胞时常用的中间媒介。它含有一个大型的Ti质粒(如图所示),在侵染植物细胞的过程中,其中的T-DNA片段转入植物的基因组。若想用基因工程并通过土壤农杆菌向某种植物中导入抗旱基因,以下分析不合理的是( )
A.若用Ti质粒作为抗旱基因的载体,目的基因的插入位置应该在T-DNA片段内,且要保证复制原点和用于转移T-DNA的基因片段不被破坏
B.将重组Ti质粒导入土壤农杆菌中时,可以用CaCl2处理细菌使其成为感受态细胞
C.用含有重组Ti质粒的土壤农杆菌去感染正在组织培养中的植物细胞,再将被感染后的细胞培养成植株,就可能获得具有抗旱基因的植物
D.若能够在植物细胞中检测到抗旱基因,则说明该基因工程项目获得成功
12.(2021山东泰安高二期中)将某病毒的外壳蛋白(L1)基因与绿色荧光蛋白(GFP)基因连接,构建L1-GFP融合基因,再将融合基因与质粒连接构建如图所示表达载体。图中限制酶E1~E4处理产生的黏性末端均不相同。下列叙述不正确的是( 易错 )
A.构建L1-GFP融合基因需要用到E1、E2、E4三种酶
B.E1、E4双酶切确保L1-GFP融合基因与载体的正确连接
C.GFP基因可用于检测受体细胞中目的基因是否表达
D.将表达载体转入乳腺细胞可培育出乳汁中含L1蛋白的转基因羊
题组四 目的基因的检测与鉴定
13.转基因抗虫棉培育过程中,下列有关目的基因检测与鉴定方法的叙述,错误的是( )
A.检测抗虫基因是否导入——农杆菌转化法
B.检测抗虫基因是否转录——PCR技术
C.检测抗虫基因是否翻译——抗原—抗体杂交
D.检测抗虫蛋白生物功能——抗虫接种实验
14.研究者利用生物技术培育出了乳铁蛋白肽和人干扰素的双转基因奶牛新品种,现分别将含有乳铁蛋白肽基因和人干扰素基因的DNA片段制成探针,分别与从转基因奶牛的乳腺细胞、口腔上皮细胞、蹄部细胞中提取的RNA进行杂交,结果如表所示。下列说法错误的是( )
A.乳铁蛋白肽基因只在转基因奶牛的乳腺细胞中表达
B.人干扰素基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达
C.表中两种基因探针所含的脱氧核苷酸的种类不同
D.乳铁蛋白肽基因和人干扰素基因都是有遗传效应的DNA片段
题组五 DNA片段的扩增及电泳鉴定
15.利用PCR可以在体外进行DNA片段的扩增,下列有关“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验的相关叙述,错误的是( )
A.PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理
B.PCR利用了DNA的热变性原理
C.PCR所用的缓冲液和酶从冰箱拿出来之后,迅速融化
D.在向微量离心管中添加反应组分时,每吸取一种试剂后,移液器上的枪头都必须更换
16.下列有关电泳的叙述,不正确的是( )
A.电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程
B.待测样品中DNA分子的大小和构象、凝胶的浓度等都会影响DNA在电泳中的迁移速率
C.进行电泳时,带电粒子会向着与其所带电荷相同的电极移动
D.PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定
能力提升练
题组一 分析基因表达载体的构建
1.(2021天津滨海新区高二期末,)下列关于基因表达载体构建的描述,错误的是( )
A.启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点,组成它的基本单位是脱氧核苷酸
B.基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止密码子、标记基因等组件
C.人工构建的诱导型启动子,当诱导物存在时,可激活或抑制目的基因的表达
D.由于受体细胞不同,基因表达载体的构建也有所差别
2.()乙烯具有促进果实成熟的作用,ACC氧化酶和ACC合成酶是番茄细胞内合成乙烯的两个关键酶。利用反义DNA技术(原理如图1),可以抑制这两个基因的表达,从而使番茄具有耐储存、宜运输的优点。图2为融合ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因的反义基因表达载体的结构示意图。回答下列问题:
(1)从番茄细胞中提取RNA,利用RT-PCR技术获取ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因,即利用RNA和PCR获取目的基因。该技术获取目的基因所需要的酶主要有 。
(2)合成出的ACC氧化酶基因两端分别含限制酶BamHⅠ和EcRⅠ的酶切位点,ACC合成酶基因两端含KpnⅠ和Sau3AⅠ的酶切位点,这四种限制酶及其识别序列和切割位点如下图:
先用限制酶 分别对ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因进行切割后,再将它们拼接成融合基因,相应的Ti质粒和融合基因均使用限制酶 进行切割,以确保融合基因能够插入载体中。载体上卡那霉素抗性基因的作用是 。
(3)为了获得耐储藏、宜运输的番茄,应将融合基因 (填“正向”或“反向”)插入启动子2A11的下游,原因是
。
(4)在检测番茄细胞中是否存在反义融合基因时, (填“能”或“不能”)用放射性物质标记的ACC氧化(合成)酶基因片段作探针进行检测,理由是 。
题组二 基因工程的基本操作程序的综合分析
3.(2021山东聊城高二期中,)2019-nCV病毒表面S蛋白是主要的病毒抗原,在2019-nCV病人康复的血清中有抗S蛋白的抗体,如图是生产这种基因工程疫苗的部分流程图,下列叙述正确的是( )
A.步骤①构建基因表达载体时需要在S基因前加启动子
B.大量扩增的S基因直接导入大肠杆菌,也可以得到大量的S蛋白
C.步骤②、步骤④常用的方法分别是感受态转化法和农杆菌转化法
D.原核细胞表达的S蛋白与真核细胞表达的S蛋白的氨基酸序列完全相同
4.(不定项)(2021山东济南高三二模,)如图为某种质粒的简图,小箭头所指分别为限制性内切核酸酶EcRⅠ、BamHⅠ的酶切位点,P为转录的启动部位。已知目的基因的两端都有EcRⅠ、BamHⅠ的酶切位点,受体细胞为无任何抗药性的原核细胞。下列有关叙述错误的是(深度解析)
A.将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcRⅠ酶切,在DNA连接酶作用下,生成由两个DNA片段连接形成的产物有两种
B.DNA连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来,形成一个重组质粒时形成两个磷酸二酯键
C.为了防止目的基因和质粒自身连接,酶切时可选用的酶是EcRⅠ和BamHⅠ
D.能在含氨苄青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞
答案全解全析
第2节 基因工程的基本操作程序
基础过关练
1.A 辐射诱变法的原理主要是基因突变,而基因突变是不定向的,与目的基因的获得无关;获取目的基因常用的方法是利用PCR扩增,也可通过构建基因文库获取目的基因;根据已知氨基酸序列利用DNA合成仪合成目的基因是人工合成目的基因的方法之一。
2.B PCR是一项根据DNA半保留复制的原理,在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件,对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术,A正确;变性过程是目的基因DNA受热变性后解聚为单链,破坏的是氢键,B错误;引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸,复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的,C正确;延伸过程中需要模板DNA、四种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶等,无需添加ATP,D正确。
3.C DNA聚合酶能催化DNA的复制过程,不决定PCR的特异性,A不符合题意;反应体系中DNA模板的量影响PCR的速度,但不决定PCR的特异性,B不符合题意;引物的碱基序列特异性决定了PCR的特异性,C符合题意;4种脱氧核苷酸是PCR技术的原料,其浓度不影响PCR的特异性,D不符合题意。
4.D 用PCR扩增DNA片段的过程中,在引物作用下,DNA聚合酶从引物3'端开始延伸DNA链,即DNA的合成方向是从子链的5'端→3'端延伸的,故引物的碱基序列应与每条模板链5'端的一段核苷酸链的碱基序列相同,即应以模板链5'端的一段脱氧核苷酸单链片段作为引物;由题干信息分析可知,5'端的碱基序列是5'-GACCTGTGGAAGC和5'-CAATCCCGTATG,故对应的引物为①5'-GACCTGTGGAAGC-3'和④5'-CAATCCCGTATG-3',故选D。
易错警示
不清楚DNA的合成方向
当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后,DNA聚合酶就能从引物的3'端开始延伸DNA链,DNA的合成方向总是从子链的5'端到3'端。
5.D PCR扩增中双链DNA的解开不需要解旋酶,高温条件下氢键可自动解开,A错误;胞内DNA复制通过ATP提供能量,而PCR则不需要ATP供能,B错误;PCR技术不是边解旋边复制,而是先解旋,后复制,C错误;体内DNA复制和PCR技术复制时都遵循碱基互补配对原则,D正确。
6.D 图中①过程为逆(反)转录,该过程需要逆转录酶(反转录酶)的催化,A错误;图中②⑤过程为DNA复制,这两个过程都需要DNA聚合酶的催化,其中⑤过程进行的温度是70~75 ℃,因此催化该过程的DNA聚合酶能耐高温,但催化②过程的酶可以不耐高温,B错误;③过程为高温解链,该过程不需要解旋酶,C错误;④为复性过程,需要冷却至50 ℃左右,D正确。
7.A 基因表达载体的组成包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等,起始密码子位于mRNA上,①错误;启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点,有了它才能驱动基因转录出mRNA,②正确;终止子控制着转录的结束,使转录在所需要的地方停止,③正确;由于受体细胞有植物细胞、动物细胞以及微生物细胞之分,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;基因工程的操作环境是在生物体外,因此基因表达载体的构建必须在细胞外进行,⑤正确。
易错警示
启动子≠起始密码子,终止子≠终止密码子
(1)启动子:一段有特殊序列结构的DNA片段,位于目的基因的上游,它是RNA聚合酶识别和结合的部位。终止子:一段有特殊序列结构的DNA片段,位于目的基因的下游,作用是使转录过程停止。
(2)起始密码子和终止密码子位于mRNA上,分别控制翻译过程的启动和终止。
8.A 构建基因表达载体时应将目的基因插入启动子和终止子之间。由题图可知,启动子与终止子之间存在三种限制酶切点,但XbaⅠ在质粒上有两个切割位点,因此为使PCR扩增的该基因能准确插入启动子与终止子之间,扩增时该基因两端需分别引入NdeⅠ和BamHⅠ两种限制酶的识别序列。
9.答案 (1)标记 DNA连接 (2)RNA聚合酶 启动子 (3)BamH Ⅰ和Hind Ⅲ
解析 (1)题图中的抗生素抗性基因作为标记基因,以便筛选重组DNA分子。为了获取重组质粒,除了使用限制酶外,还需使用DNA连接酶将目的基因与质粒连接。(2)重组质粒的组成包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等,其中的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动解耦联蛋白基因(UCP1)转录出mRNA。(3)在构建基因表达载体过程中,使用BamHⅠ和Hind Ⅲ这两种限制酶同时切割质粒和含UCP1基因的外源DNA,可以避免出现质粒和目的基因(UCP1基因)自身连接。
10.C 大豆是双子叶植物,农杆菌转化法是将目的基因导入双子叶植物细胞常用的方法;显微注射法是将目的基因导入动物受精卵最常用的方法。
11.D Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并将其整合到受体细胞的染色体DNA上,若用Ti质粒作为抗旱基因的载体,目的基因的插入位置应该在T-DNA片段内,且要保证复制原点和用于转移T-DNA的基因片段不被破坏,A正确;将重组Ti质粒导入土壤农杆菌中时,可以用CaCl2处理细菌使其成为感受态细胞,B正确;用含有重组Ti质粒的土壤农杆菌去感染正在组织培养中的植物细胞,再将被感染后的细胞培养成植株,就可能获得具有抗旱基因的植物,C正确;若能够在植物细胞中检测到抗旱基因,只能说明导入成功,如能正常表达,则该基因工程项目获得成功,D错误。
12.D 获得L1基因需要用到限制酶E1和E2,获得GFP基因需要用到E2和E4,故构建L1-GFP融合基因需要用到E1、E2、E4三种酶,A正确;由题意可知,E1、E4双酶切避免了出现自身连接问题,从而确保L1-GFP融合基因与载体的正确连接,B正确;GFP基因可以认为是标记基因,表达出的荧光蛋白(GFP)在一定条件下会发出绿色荧光,利用这一特性可用于检测受体细胞中目的基因是否表达,C正确;为了获得L1蛋白,可将表达载体转入羊受精卵中而不是乳腺细胞中,D错误。
易错警示
转基因动物中的受体细胞一般为受精卵
由于动物体细胞表达全能性困难而受精卵具有全能性,故常用受精卵作为转基因动物中的受体细胞。
13.A 农杆菌转化法是将抗虫基因导入植物细胞的方法,不能用于检测目的基因是否导入受体细胞,A错误;可用PCR技术检测抗虫基因是否转录出mRNA,B正确;检测目的基因是否翻译成蛋白质,常用抗原—抗体杂交,C正确;检测抗虫蛋白生物功能,可在个体水平上进行抗虫接种实验,D正确。
14.C 由题意可知,利用乳铁蛋白肽基因探针分别与三种体细胞中的RNA进行杂交,发现只有乳腺细胞出现杂交带,说明该基因只在转基因奶牛的乳腺细胞中表达,A正确;利用人干扰素基因探针分别与三种体细胞中的RNA进行杂交,发现三种细胞都出现杂交带,说明该基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达,B正确;两种基因探针所含的脱氧核苷酸的种类相同,C错误;基因通常是具有遗传效应的DNA片段,乳铁蛋白肽基因和人干扰素基因都是有遗传效应的DNA片段,D正确。
15.C PCR反应中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌处理,A正确;PCR利用了DNA的热变性原理,通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合,B正确;PCR所用的缓冲液和酶从冰箱拿出来之后,应放在冰块上缓慢融化,这样才能不破坏缓冲液中稳定性较差的成分,同样保护酶的活性不被破坏,C错误;在向微量离心管中添加反应组分时,每吸取一种试剂后,移液器上的枪头都必须更换,D正确。
16.C DNA分子具有可解离的基团,在一定的pH下,这些基因可以带上正电荷或负电荷,在电场的作用下,这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动,这个过程是电泳,即带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程,A正确,C错误;待测样品中DNA分子的大小和构象、凝胶的浓度等都会影响DNA在电泳中的迁移速率,B正确;PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定,D正确。
能力提升练
1.B 启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点,组成它的基本单位是脱氧核苷酸,A正确;基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等组件,B错误;人工构建的诱导型启动子,当诱导物存在时,可激活或抑制目的基因的表达,C正确;由于受体细胞有植物、动物和微生物之分,以及目的基因导入受体细胞的方法也不同,因此基因表达载体的构建是不完全相同的,D正确。
2.答案 (1)反转录酶和耐高温的DNA聚合酶 (2)BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ
EcR Ⅰ和Kpn Ⅰ 便于重组DNA分子的筛选 (3)反向 只有反向插入,转录出的mRNA才能和目的基因转录出的mRNA形成互补双链RNA,使目的基因不能表达出两种酶,从而抑制乙烯的合成 (4)不能
番茄细胞内本来就存在ACC氧化(合成)酶基因,能与ACC氧化(合成)酶基因探针发生分子杂交
解析 (1)通过RNA 获取目的基因应用反转录酶,而通过PCR技术扩增目的基因应用耐高温的DNA聚合酶。(2)因为合成出的 ACC 氧化酶基因两端分别含限制酶BamHⅠ和EcRⅠ的酶切位点,ACC合成酶基因两端含KpnⅠ和Sau3AⅠ的酶切位点,而限制酶BamHⅠ和Sau3AⅠ切割出的黏性末端相同,可将ACC 氧化酶基因和ACC 合成酶基因拼接成融合基因,最后对相应的Ti 质粒和融合基因均使用限制酶EcRⅠ和KpnⅠ进行切割,以确保融合基因能够插入载体中,载体上卡那霉素抗性基因作为标记基因,其作用是便于重组DNA分子的筛选。(3)为了获得耐储藏、宜运输的番茄,应将融合基因反向插入启动子2A11的下游,因为只有反向插入,转录出的mRNA才能和目的基因转录出的mRNA形成互补双链RNA,使目的基因不能表达出两种酶,从而抑制乙烯的合成。(4)在检测番茄细胞中是否存在反义融合基因时不能用放射性物质标记的ACC 氧化(合成)酶基因片段作探针进行检测,理由是番茄细胞内本来就存在ACC氧化(合成)酶基因,能与ACC氧化(合成)酶基因探针发生分子杂交。
3.A 步骤①为基因表达载体的构建,需要在S基因前加启动子,A正确;S基因不能直接导入大肠杆菌,需要与载体结合构建基因表达载体后才能导入大肠杆菌,B错误;步骤②将目的基因导入微生物细胞常用感受态转化法,步骤④将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法,C错误;真核细胞生产的蛋白质可以通过内质网、高尔基体进行加工,因此原核细胞表达的S蛋白与真核细胞表达的S蛋白的氨基酸序列可能不相同,D错误。
4.ABD 根据题意可知,目的基因的两端都有EcRⅠ、BamHⅠ的酶切位点,将含有目的基因的DNA用EcRⅠ酶切,会得到目的基因片段;根据质粒的简图可知,将质粒用EcRⅠ酶切,会得到与质粒周长等长的链状DNA,因此将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcRⅠ酶切,在DNA连接酶作用下,可生成目的基因—目的基因片段、目的基因—质粒片段、质粒—质粒片段三种产物,A错误。DNA连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来形成一个重组质粒,形成四个磷酸二酯键,B错误。EcRⅠ和BamHⅠ的识别序列不同,获取目的基因和切割质粒时,同时选用EcRⅠ和BamHⅠ切割,目的基因两端形成的末端不同,质粒切口两端形成的末端不同,再用DNA连接酶连接,可以防止目的基因和质粒自身连接,C正确。题图显示,在构建基因表达载体的过程中,质粒中的氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都没有被破坏,因此能在含氨苄青霉素和四环素的培养基中生长的受体细胞不能证明目的基因已成功导入该细胞,D错误。
归纳总结
为了防止载体或目的基因的末端自己连接,即“环化”,可用不同的限制酶分别处理目的基因和载体,使目的基因的两端和载体的切口两端具有两个不同的末端。
探针
乳腺细胞
口腔上皮细胞
蹄部细胞
乳铁蛋白肽基因探针
出现杂交带
未出现杂交带
未出现杂交带
人干扰素基因探针
出现杂交带
出现杂交带
出现杂交带
限制性内切核酸酶
识别序列和切割位点
限制性内切核酸酶
识别序列和切割位点
BamHⅠ
—G↓GATCC—
KpnⅠ
—GGTAC↓C—
EcRⅠ
—G↓AATTC—
Sau3AⅠ
—↓GATC—
1.A
2.B
3.C
4.D
5.D
6.D
7.A
8.A
10.C
11.D
12.D
13.A
14.C
15.C
16.C
1.B
3.A
4.ABD