浙科版 (2019)选择性必修3 生物技术与工程第一节 基因工程赋予生物新的遗传特性同步测试题

课后素养落实(十四)　基因结构及目的基因的获取

(建议用时：40分钟)

题组一　获取目的基因是基因工程操作的第一步

1．下列有关获取目的基因的叙述错误的是(　　)

A．目的基因就是编码蛋白质的基因

B．筛选和获取目的基因是基因工程的第一步

C．来自苏云金杆菌的Bt基因可作为转基因抗虫棉的目的基因

D．序列比对工具的应用为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机会

A　[目的基因主要指编码蛋白质的基因，A错误；目的基因的筛选与获取是实施基因工程的第一步，B正确；来自苏云金杆菌的Bt基因可作为培育转基因抗虫棉用到的目的基因，C正确；随着测序技术的发展，以及序列数据库和序列比对工具等的应用，越来越多的基因的结构和功能为人们所知，这为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机会和可能，D正确。]

2．(2020·山东潍坊期中改编)下列关于PCR的说法，错误的是(　　)

A．PCR是体外复制DNA的技术

B．PCR过程中只需要一个模板DNA、两种引物分子、大量脱氧核苷酸原料

C．TaqDNA聚合酶要具有耐高温的特点

D．PCR利用的是DNA的热变性原理

B　[PCR是体外复制DNA的技术，A正确；PCR过程中需要一种模板DNA、两种引物分子、大量脱氧核苷酸原料，还需要缓冲液、TaqDNA聚合酶等，B错误；TaqDNA聚合酶具有耐高温的特点，C正确；PCR利用的是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，D正确。]

3．下列关于目的基因获取的描述，不正确的是(　　)

A．cDNA文库比基因组文库大

B．利用PCR技术扩增，可在短时间内大量扩增目的基因

C．双链DNA受热变性后解旋为单链

D．如果基因比较小，核苷酸序列又已知，也可直接人工合成

A　[cDNA文库属于部分基因文库，比基因组文库小，选项A错误；利用PCR技术扩增，可在短时间内大量扩增目的基因，选项B正确；双链DNA受热变性后解旋为单链，选项C正确；如果基因比较小，核苷酸序列又已知，也可直接人工合成，选项D正确。]

4．某基因比较小，且核苷酸序列已知，获得该基因的最佳方法是(　　)

A．以mRNA为模板逆转录合成DNA

B．以4种脱氧核苷酸为原料人工合成

C．将供体DNA片段转入受体细胞中，再进一步筛选

D．先建立基因文库，再从中筛选

B　[目的基因的获取方法主要有三种：从基因文库中获取、利用PCR技术扩增、人工合成。对于比较小且核苷酸序列已知的目的基因，可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。]

5．如图表示基因工程中获取水稻某目的基因的不同方法。下列相关叙述中正确的是(　　)

A．三种方法都需要酶并均在体外进行

B．①②③碱基对的排列顺序均相同

C．三种方法均属于人工合成法

D．方法a不遵循中心法则

A　[这三种方法都是在体外进行的，且都需要酶(方法a需要反转录酶和DNA聚合酶；方法b需要限制酶；方法c需要DNA聚合酶)，A正确；通过方法a得到的目的基因不含有内含子，因此①②③碱基对的排列顺序不都相同，B错误；图示a属于人工合成法，而b是从供体细胞的DNA中直接分离目的基因，C错误；方法a遵循中心法则，D错误。]

6．基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。

(1)生物体细胞内的DNA复制开始时，解开DNA双链的酶是________。在体外利用PCR技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是__________________。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的________。

(2)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是________________________________________________________________

___________________________________________________________________。

[解析]　(1)生物体细胞内DNA复制开始时是利用解旋酶进行解旋的，而在体外利用PCR技术扩增目的基因时，则是通过加热至90～95 ℃进行解旋的，二者都破坏了碱基对之间的氢键。(2)在PCR过程中，要加热至90～95 ℃，所以使用热稳定性高的Taq酶，而不使用在高温下会失活的大肠杆菌DNA聚合酶。

[答案]　(1)解旋酶　加热至90～95 ℃　氢键

(2)Taq酶热稳定性高，而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活

7．为从根本上解决水稻中的高植酸问题，可将植酸酶基因导入水稻，培育低植酸转基因水稻品种。如图所示是获取植酸酶基因的流程。

据图回答：

(1)图中基因组文库________(填“小于”“等于”或“大于”)cDNA文库。

(2)B过程需要的酶是________。

(3)要大量获取目的基因Ⅰ和目的基因Ⅱ，可以在体外利用________技术进行扩增，该过程中所用的DNA聚合酶的显著特点是________。

[解析]　任何生物的基因组文库都大于cDNA文库。B过程是逆转录过程，故需要的酶应该是逆转录酶。要大量获取目的基因Ⅰ和目的基因Ⅱ，可以在体外利用PCR技术进行扩增，该过程中所用的DNA聚合酶的显著特点是耐高温。

[答案]　(1)大于　(2)逆转录酶　(3)PCR　耐高温

题组二　PCR扩增DNA片段及凝胶电泳鉴定

8．PCR扩增时需考虑高质量的基因组DNA模板以及反应体系中各种成分的优化组合，相关叙述错误的是(　　)

A．反应体系中模板DNA的量和纯度影响PCR的成功与否

B．设计引物时需考虑引物的长度、碱基序列和G—C含量

C．TaqDNA聚合酶的浓度过低会引起非特异性扩增产物的增多

D．目标DNA的获得取决于引物在模板DNA上的结合位置

C　[PCR体外扩增需要DNA作模板，所以反应体系中模板DNA的量和纯度会影响PCR的成功与否，A正确；设计引物时需考虑引物的长度、碱基序列和G—C含量，以保证引物能与目的基因的特定序列识别，且不能出现引物内部或引物之间的碱基互补配对，B正确；TaqDNA聚合酶的浓度过低，则扩增效率较低，扩增产物减少，若引物过短，非特异性扩增产物增加，C错误；由于PCR扩增需要在引物的下游延伸子链，所以DNA聚合酶只能特异性的催化复制处于两种引物之间的DNA序列，即目标DNA的获得取决于引物在模板DNA上的结合位置，D正确。]

9．利用PCR将某小段含目的基因的DNA分子扩增循环n次，则下列相关叙述正确的是(　　)

A．需要已知目的基因的全部序列以便设计引物

B．共需2n＋1－2个引物参与子代DNA分子的合成

C．应向反应体系中加入解旋酶、DNA聚合酶、缓冲液等

D．理论上第4轮循环产物中含两种引物的DNA片段占15/16

B　[只需要已知目的基因两端的序列便可设计引物，A错误；扩增循环n次，需一种引物的数量为2n－1，常规PCR共需两种引物的数量为2×(2n－1)＝2n＋1－2，B正确；不需向PCR的反应体系中加入解旋酶，C错误；理论上第4轮循环产物中含两种引物的DNA片段占(24－2)/16＝7/8，D错误。]

10．(2020·北京通州区期末)如图表示基因工程中获取目的基因的示意图，下列叙述错误的是(　　)

A．①过程的完成需要逆转录酶

B．②过程需用限制性内切核酸酶

C．目前获取目的基因的方法只有两种

D．cDNA文库的构建需要提前了解目的基因的有关信息

C　[①为逆转录过程，完成该过程需要逆转录酶，A正确；②表示将DNA分子切割，因此需用限制性内切核酸酶，B正确；目前获取目的基因的方法有从cDNA文库中获取、从基因组文库中获取、利用PCR扩增等，C错误；cDNA文库的构建需要首先获得相应的mRNA，需要提前了解能表达目的基因的细胞等有关信息，D正确。]

11．下列关于PCR技术的叙述，错误的是(　　)

A．PCR即聚合酶链式反应，利用其可获取大量目的基因

B．PCR可以在仪器中自动完成

C．利用PCR扩增目的基因时要知道目的基因的部分序列

D．利用PCR扩增目的基因时必须用解旋酶解开双链DNA

D　[PCR即聚合酶链式反应，是体外合成DNA的方式，利用其可获取大量目的基因，A正确；PCR可以在仪器(PCR仪)中自动完成，B正确；利用PCR扩增目的基因时要知道目的基因的部分序列，以便设计引物与之结合，C正确；利用PCR扩增目的基因时借助高温解开双链DNA，D错误。]

12．(2020·北京等级考)为了对重金属污染的土壤进行生物修复，研究者将从杨树中克隆的重金属转运蛋白(HMA3)基因与外源高效启动子连接，导入杨树基因组中(如图)。

为检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因，同时避免内源HMA3基因的干扰，在进行PCR扩增时，应选择的引物组合是(　　)

A．①＋③  B．①＋②  C．③＋②  D．③＋④

B　[图示中克隆的重金属转运蛋白(HMA3)基因与外源高效启动子连接，导入杨树基因组中，若要检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因和高效启动子，需要检测是否含有高效启动子序列和HMA3基因序列，应选择的引物组合是①＋②，即B正确，A、C、D错误。]

13．(2020·章丘四中月考)目前广泛应用的新型冠状病毒的检测方法是实时荧光RT­PCR技术。RT­PCR是将RNA逆转录(RT)和cDNA的聚合酶链式扩增反应相结合的技术，具体过程如图所示。下列说法错误的是(　　)

A．与该mRNA结合的引物，可以是A也可以是B

B．引物A与引物B的基本单位都是脱氧核苷酸

C．过程Ⅱ通过控制温度的变化实现目标序列的循环扩增

D．该反应体系中应加入逆转录酶、Taq酶等物质

A　[通过图示可知，与该mRNA结合的引物，是引物A，A错误；引物A与引物B是一段DNA序列，其基本单位都是脱氧核苷酸，B正确；过程Ⅱ为PCR的反应阶段，通过控制温度的变化实现变性、退火、延伸，实现目标序列的循环扩增，C正确；RT­PCR反应体系中应加入缓冲液、引物、四种脱氧核糖核苷酸、逆转录酶、Taq酶等物质，D正确。]

14．如果已知一小段DNA的序列，可采用PCR的方法，简捷地分析出已知序列两侧的序列，具体流程如图(以EcoR Ⅰ酶切为例)：

请据图回答问题：

(1)步骤Ⅰ用的EcoR Ⅰ是一种______________酶，它通过识别特定的________切割特定位点。

(2)步骤Ⅱ用的DNA连接酶催化相邻核苷酸之间的3′－羟基与5′－磷酸间形成________；PCR循环中，升温到95 ℃是为了获得________；Taq DNA聚合酶的作用是催化__________________________________。

(3)若如表所列为已知的DNA序列和设计的一些PCR引物，步骤Ⅲ选用的PCR引物必须是________(从引物①②③④中选择，填编号)。

(4)对PCR产物测序，经分析得到了片段F的完整序列。下列DNA单链序列中(虚线处省略了部分核苷酸序列)，结果正确的是________。

A．5′－AACTATGCGAGCCCTT－3′

B．5′－AATTCCATGCTGAATT－3′

C．5′－GCAATGCGTTCGGGAA－3′

D．5′－TTGATACGCCGAGTAC－3′

[解析]　(1)根据题图可知，步骤Ⅰ是获取目的DNA片段，所用的酶EcoR Ⅰ是一种限制酶，其能识别特定的核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。(2)步骤Ⅱ是将目的DNA片段连接成环状，其中DNA连接酶的作用是催化相邻核苷酸之间的3′－羟基和5′－磷酸间形成磷酸二酯键。PCR循环中，升高温度到95 ℃是为了打开氢键使双链解旋，获得DNA单链，Taq DNA聚合酶的作用是催化游离的脱氧核苷酸连接到引物的3′端，合成DNA子链。(3)引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始延伸DNA子链，因为DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸，故为扩增未知序列，选择的与模板链相结合的引物应为5′－TCATGAGCGCATAGTT－3′(引物④)和5′－GCAATGCGTAGCCTCT－3′(引物②)。(4)分析题意可知，片段F的两端为限制酶EcoRⅠ切割后产生的黏性末端，因此其5′端序列应为5′－AATT，3′端序列应为AATT－3′，B正确。

[答案]　(1)限制性内切核酸(或限制)　核苷酸序列　(2)磷酸二酯键　DNA单链　以DNA为模板合成的DNA子链的延伸　(3)②④　(4)B