2024届苏教版高考生物一轮复习基因工程的基本工具和基本操作程序作业含答案

基因工程的基本工具和基本操作程序课时精练

一、单项选择题

1．目前研究混杂DNA群体中的特异DNA序列，一般基于两种不同的方法，即DNA克隆和DNA分子杂交，如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)

A．方法①需要限制酶和DNA连接酶

B．方法②需要解旋酶和DNA聚合酶

C．方法③需要对探针进行特殊标记

D．方法①②③都遵循碱基互补配对原则

答案　B

解析　方法①中将目的基因与载体切割和连接制成重组DNA，需要限制酶和DNA连接酶，A正确；方法②体外扩增技术中变性－退火－延伸，不需要解旋酶，B错误；方法③需要对探针进行特殊标记，这样才能特异性检测，C正确；方法①②③都遵循碱基互补配对原则，D正确。

2．(2023·江苏宿迁高三质检)如图表示由不同的限制酶切割而成的DNA末端及相关的酶作用位点。下列叙述错误的是(　　)

A．甲、乙、丙都属于黏性末端

B．甲、乙片段可形成重组DNA分子，但甲、丙不能

C．DNA连接酶的作用位点在图乙中b处

D．切割甲的限制酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子

答案　C

解析　甲、乙的黏性末端相同，因此可在DNA连接酶的作用下形成重组DNA分子，但甲、丙的黏性末端不同，它们之间不能形成重组DNA分子，B正确；DNA连接酶将两个DNA片段连接为一个DNA分子，作用部位是磷酸二酯键，即图乙中a处，C错误；切割甲的限制酶的识别序列为GAATTC∥CTTAAG，而甲、乙片段形成的重组DNA分子序列为GAATTG∥CTTAAC，因此切割甲的限制酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子，D正确。

3．(2023·江苏南通高三检测)基因工程利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA。限制性内切核酸酶BglⅡ、EcoRⅠ和Sau3AⅠ的酶切位点分别如图所示。下列分析错误的是(　　)

A．构建重组DNA时，可用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体

B．构建重组DNA时，可用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体

C．图乙中的P1噬菌体载体只用EcoRⅠ切割后，含有两个游离的磷酸基团

D．用EcoRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体，再用DNA连接酶连接，只能产生一种重组DNA

答案　D

解析　P1噬菌体载体为环状DNA，其上只含有一个EcoRⅠ的酶切位点，因此用EcoRⅠ切割后，该环状DNA分子变为双链DNA分子，因每条链各含有一个游离的磷酸基团，故切割后含有两个游离的磷酸基团，C正确；由图甲可知，用EcoRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体后形成的黏性末端相同，可任意连接，不止产生一种重组DNA，D错误。

4．(2023·江苏泰州高三调研)引物的设计是影响PCR扩增反应的效率和特异性的关键因素，下列相关叙述正确的是(　　)

A．引物的碱基数量越少则退火温度越低、目标DNA获得率越高

B．根据需要可在引物的5′端添加限制酶识别序列、点突变序列等

C．两种引物的退火温度差异较大，可减少引物与模板的非特异性结合

D．引物的GC含量越高，结合特异性越强，越利于目标DNA的扩增

答案　B

解析　退火温度与时间取决于引物的长度、碱基组成及其浓度，引物的碱基数量越少，变性时破开的氢键越少，则退火温度越低，但能与引物发生配对的片段就越多，目标DNA获得率越低，A错误；根据需要可在引物的5′端添加限制酶识别序列、点突变序列等，以便更加准确地获得目的基因，B正确；两种引物的退火温度差异较大，导致不能同时退火，甚至一条链在延伸，一条链在退火，可增加引物与模板的非特异性结合，C错误；引物的GC含量越高，结合特异性越强，但GC含量过高，氢键越多，不利于退火 ，从而阻碍目标DNA的扩增，D错误。

5．利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如下图所示)。图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。下列叙述错误的是(　　)

A．用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列

B．设计引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对而造成引物自连

C．退火温度过高可能导致PCR反应得不到任何扩增产物

D．第四轮循环产物中同时含有引物A和引物B的DNA片段所占的比例为15/16

答案　D

解析　用PCR方法扩增目的基因时，要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成(两种)引物，但不必知道基因的全部序列，A正确；复性的目的是使两种引物通过碱基互补配对与两条DNA单链结合，因此退火温度过高可能引起两种引物不能与两条DNA单链结合，进而导致PCR反应得不到任何扩增产物，C正确；DNA复制为半保留复制，第四轮循环即DNA复制4次，共形成24＝16个DNA分子，其中含有最初模板链的2个DNA分子含有引物A或引物B，其余14个DNA分子均含有引物A和引物B，所以第四轮循环产物中同时含有引物A和引物B的DNA片段所占的比例为14/16＝7/8，D错误。

6．在基因工程操作中，科研人员利用识别两种不同序列的限制酶(R1和R2)处理基因载体，进行聚丙烯酰胺凝胶电泳检测，结果如图所示。以下相关叙述中，不正确的是(　　)

A．该载体最可能为环形DNA分子

B．两种限制酶在载体上各有一个酶切位点

C．限制酶R1与R2的切割位点最短相距200 bp

D．限制酶作用于该载体会导致氢键和肽键断裂

答案　D

解析　由题可知，当仅用一种限制酶切割载体时，仅产生一种长度的DNA片段，因此该载体最有可能为环状DNA分子，A正确；由题可知，当仅用一种限制酶切割载体时，两种限制酶切割产生的DNA片段等长，而两种限制酶同时切割时则产生两种长度的DNA片段，所以两种限制酶在载体上各有一个酶切位点，B正确；由题可知，两种限制酶同时切割时则产生600 bp和200 bp两种长度的DNA片段，所以两种限制酶的酶切位点至少相距200 bp，C正确；限制酶切割DNA分子，破坏的是作用位点上两个脱氧核糖核苷酸之间的磷酸二酯键，D错误。

7．(2023·江苏常州高三模拟)如图是快速RT－PCR过程示意图，①和②为逆转录酶催化的逆转录过程，③是PCR过程。据图分析，下列叙述错误的是(　　)

A．逆转录酶具有DNA聚合酶的能力

B．③PCR过程只需要引物b

C．RT－PCR可检测基因表达水平

D．RT－PCR可检测新冠病毒等RNA病毒

答案　B

解析　③PCR过程需要引物a、b，因为后续的模板链序列既有与靶RNA一致的，也有与cDNA一致的，B错误。

二、多项选择题

8．ROP蛋白可以参与调节根毛和花粉管的生长。科研人员采用含有GFP(绿色荧光蛋白)基因的载体构建了ROPGFP的质粒，并利用农杆菌转化法将其转入植物体内。下列有关叙述正确的是(　　)

A．外源基因在植物体中是否表达可通过绿色荧光来检测

B．GFP基因在植物体中表达说明生物体共用一套密码子表

C．ROPGFP质粒的构建需用到限制酶、DNA聚合酶和载体等工具

D．利用农杆菌转化法可以侵染大多数单子叶植物

答案　AB

解析　导入的载体含有GFP(绿色荧光蛋白)基因，可以指导绿色荧光蛋白合成，若在植物体中表达，则可以表现出绿色荧光，A正确；GFP基因在植物体中表达，GFP基因在受体中也能转录、翻译为绿色荧光蛋白，说明供体和受体都共用一套密码子表，B正确；ROPGFP质粒的构建需用到限制酶、DNA连接酶和载体等工具，C错误；由于农杆菌对大多数单子叶植物没有感染能力，因此将目的基因导入这类植物的时候，一般采用的方法有基因枪法和花粉管通道法，D错误。

9．(2023·江苏淮安高三模拟)下图表示pBR322质粒和人生长激素基因所在片段的结构信息，将二者构建的重组质粒导入受体菌并进行筛选。下列叙述错误的是(　　)

注：AmpR：氨苄青霉素抗性基因；TetR：四环素抗性基因。

A．应选择的限制酶组合是酶F和酶G

B．所选用的受体菌含有AmpR和TetR基因

C．用含氨苄青霉素的培养基筛选出的是含重组质粒的受体菌

D．同时用三种限制酶处理图中质粒，电泳后可得到4个条带

答案　BC

解析　为避免切割后DNA片段的自身环化，又保留质粒上的标记基因，切割时应选择的限制酶组合是酶F和酶G，A正确；所选用的受体菌不能含有AmpR和TetR基因，以便于对含有目的基因的受体菌进行选择，B错误；用含氨苄青霉素的培养基筛选出的有导入重组质粒的受体菌和导入原质粒的受体菌，C错误；据题图分析可知，同时用三种限制酶处理图中质粒，因酶E有两个作用位点，故将质粒切割成了4个DNA片段，电泳后可得到4个条带，D正确。

10．某中学生物兴趣小组进行DNA的粗提取与鉴定时，选取如下实验材料：新鲜花椰菜、体积分数为95%的冷酒精、研磨液(含表面活性剂SDS、DNA酶抑制剂EDTA、适量的NaCl)、0.015 mol·L－1的NaCl溶液、二苯胺试剂、蒸馏水以及其他必要实验器材。下列有关选择实验材料的理由，叙述正确的是(　　)

A．新鲜的花椰菜DNA含量丰富，易获取

B．SDS具有瓦解植物细胞质膜的作用

C．DNA溶于冷酒精，而蛋白质等杂质不溶

D．EDTA可减少提取过程DNA的降解

答案　ABD

三、非选择题

11．(2021·江苏，23)某小组为研究真菌基因m的功能，构建了融合表达蛋白M和tag标签的质粒，请结合实验流程回答下列问题：

(1)目的基因的扩增

①提取真菌细胞__________________，经逆转录获得cDNA，进一步获得基因m片段。

②为了获得融合tag标签的蛋白M，设计引物P2时，不能包含基因m终止密码子的编码序列，否则将导致__________________。

③热启动PCR可提高扩增效率，方法之一是：先将除Taq酶以外的各成分混合后，加热到80 ℃以上再混入酶，然后直接从94 ℃开始PCR扩增。下列叙述正确的有____________。

A．Taq酶最适催化温度范围为50～60 ℃

B．与常规PCR相比，热启动PCR可减少反应起始时引物错配形成的产物

C．两条子链的合成一定都是从5′端向3′端延伸

D．PCR产物DNA碱基序列的特异性体现了Taq酶的特异性

(2)重组质粒的构建

①将SmaⅠ切开的载体A与添加同源序列的m混合，用特定DNA酶处理形成黏性末端，然后降温以促进____________________，形成A－m结合体。将A－m结合体导入大肠杆菌，利用大肠杆菌中的DNA聚合酶及________酶等，完成质粒的环化。

②若正确构建的重组质粒A－m仍能被SmaⅠ切开，则SmaⅠ的酶切位点可能在________________________________________________________________________。

(3)融合蛋白的表达

①用含有尿嘧啶的培养基培养URA3基因缺失型酵母，将其作为受体菌，导入质粒A－m，然后涂布于无尿嘧啶的培养基上，筛选获得目的菌株，其机理是________________

________________________________________________________________________。

②若通过抗原－抗体杂交实验检测到酵母蛋白中含tag标签，说明_________________，后续实验可借助tag标签进行蛋白M的分离纯化。

答案　(1)①RNA　②蛋白M上不含tag标签　③BC　(2)①黏性末端碱基互补配对　DNA连接　②基因m的连接处、基因m的内部　(3)①受体菌在无尿嘧啶的培养基上无法生长，导入重组质粒的受体菌含有URA3基因，可以长成菌落　②融合基因表达(或重组质粒A－m构建成功)

解析　(1)①以逆转录获得cDNA的方式，要先从真菌细胞中提取基因m转录出来的mRNA。②从构建好的重组质粒上看，tag序列位于目的基因下游，若基因m的转录产物mRNA上有终止密码子，核糖体移动到终止密码子多肽链就断开，则不会对tag序列的转录产物继续进行翻译，蛋白M上就不含tag标签。③从题干信息可知，“80 ℃以上再混入酶，然后直接从94 ℃开始PCR扩增”，故Taq酶最适催化温度范围为94 ℃左右，A错误；PCR 反应的最初加热过程中，样品温度上升到70 ℃之前，在较低的温度下引物可能与部分单链模板形成非特异性结合，并在Taq酶的作用下延伸，结果会导致引物错配形成的产物的扩增，影响反应的特异性，热启动可减少引物错配形成的产物的扩增，提高反应的特异性，B正确；DNA分子复制具有方向性，都是从5′端向3′端延伸，C正确；Taq酶没有特异性，与普通的DNA聚合酶相比，Taq酶更耐高温，D错误。故选BC。(2)①从图上看，载体A只有一个SmaⅠ的酶切位点，故被SmaⅠ切开后，载体由环状变为链状DNA，将SmaⅠ切开的载体A与添加同源序列的m混合，用特定DNA酶处理形成黏性末端，然后降温以促进载体A与添加同源序列的m的黏性末端碱基互补配对。将A－m结合体导入大肠杆菌，利用大肠杆菌中的DNA聚合酶及DNA连接酶等，完成质粒的环化。②重组质粒中，载体A被Sma Ⅰ切开的位置已经与基因m相连，原来的酶切位点已不存在，若正确构建的重组质粒A－m仍能被Sma Ⅰ切开，则Sma Ⅰ的酶切位点可能在基因m的连接处或基因m内部。

(3)①筛选目的菌株的机理：导入了质粒A－m的目的菌株由于含有URA3基因，能在无尿嘧啶的培养基上存活，而URA3基因缺失型酵母则不能存活。②若通过抗原－抗体杂交实验检测到酵母蛋白中含tag标签，位于tag标签上游的基因m应该正常表达，说明融合基因表达(或重组质粒A－m构建成功)。

12．下图是利用工程菌(大肠杆菌)生产人生长激素的实验流程。所用的pBR322质粒含有限制酶PstⅠ、EcoRⅠ和Hind Ⅲ的切点各一个，且三种酶切割形成的末端各不相同，而AmpR表示氨苄青霉素抗性基因，TetR表示四环素抗性基因。请回答以下相关问题：

(1)目的基因主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有________的因子。过程①所用到的组织细胞是________________，③过程的目的是________________________，⑤过程常用________处理大肠杆菌。

(2)如果用限制酶PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ对图中质粒进行切割，形成的DNA片段种类有________种，这些种类的DNA片段中含有完整氨苄青霉素抗性基因的DNA片段和四环素抗性基因的DNA片段分别有______种和_______种。

(3)如果只用限制酶PstⅠ切割目的基因和质粒，完成过程④、⑤后(受体大肠杆菌不含AmpR、TetR)，将三角瓶内的大肠杆菌先接种到甲培养基上，形成菌落后用无菌牙签挑取甲培养基上的单个菌落，分别接种到乙和丙两个培养基的相同位置上，一段时间后，菌落的生长状况如图乙、丙所示。接种到甲培养基上的目的是筛选____________________的大肠杆菌；接种到乙培养基上的大肠杆菌菌落，能存活的大肠杆菌体内导入的是____________________。含有目的基因的大肠杆菌在培养基乙和丙上的生存情况是__________________________。

答案　(1)调控作用　人垂体组织细胞　将平末端处理为黏性末端　Ca2＋　(2)9　3　3　

(3)含四环素抗性基因　完整的pBR322质粒(或含有AmpR、TetR的质粒)　在丙中能存活，在乙中不能存活

解析　(2)(后面的→均按照顺时针方向)假设PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ三种酶的切点分别用1、2、3表示。一种酶分别酶切时，一共可以得到3种片段1→1、2→2、3→3；任意两种酶分别同时酶切时，可得到1→2、2→1、2→3、3→2、1→3、3→1六种片段；三种酶同时酶切时，可得到1→2、2→3、3→1三种片段。综上所述，共计9种不同的片段(1→1、1→2、1→3、2→1、2→2、2→3、3→1、3→2、3→3)。其中片段3→2、2→2、3→3共3种含有完整氨苄青霉素抗性基因，片段2→1、2→2、1→1共3种含有完整四环素抗性基因。