高中生物课时规范练37　基因工程的基本工具与操作程序(学生版含答案详解)

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课时规范练37　
基因工程的基本工具与操作程序
一、选择题:每小题只有一个选项符合题目要求。
1.(2022山东)我国考古学家利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”,成功将极其微量的古人类DNA从提取自土壤沉积物中的多种生物的DNA中识别并分离出来,用于研究人类起源及进化。下列说法正确的是(　　)
A.“引子”的彻底水解产物有两种
B.设计“引子”的DNA序列信息只能来自核DNA
C.设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列
D.土壤沉积物中的古人类双链DNA可直接与“引子”结合从而被识别
2.(2022江苏泰州中学模拟)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,结果如下图所示。以下相关叙述不正确的是(　　)
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
3.(2022山东省实验中学模拟)导致新冠肺炎的病原体是“2019-nCoV”病毒,该病毒为RNA病毒,其序列中具有RNA聚合酶基因,无逆转录酶基因,快速准确的检测对疫情防控起着至关重要的作用。病毒的检测方法有:①用“新冠病毒核酸检测试剂盒”,检测病毒的遗传物质RNA;②特异性抗原蛋白检测,即检测病毒表面的一种糖蛋白;③特异性抗体检测,即检测感染者体内通过免疫反应所产生的某种抗体。下列有关说法错误的是(　　)
A.方法①②③都需要从患者体内采集病毒样本
B.方法②③都需要用到抗原-抗体杂交的方法
C.某人有可能①②为阳性③为阴性,也可能③为阳性①②为阴性
D.由于RNA比DNA稳定性差,往往将病毒样本的RNA反转录成cDNA,扩增之后进行分段测序,在该过程中需要用到的酶有逆转录酶、Taq酶
4.(2022山东烟台三模)荧光定量PCR技术可定量检测样本中某种DNA含量,其原理是在PCR体系中每加入一对引物的同时加入一个与某条模板链互补的荧光探针,当Taq酶催化子链延伸至探针处,会水解探针,使荧光监测系统接收到荧光信号,即每扩增一次,就有一个荧光分子生成。下列叙述错误的是(　　)
A.引物与探针均具有特异性,与模板结合时遵循碱基互补配对原则
B.反应最终的荧光强度与起始状态模板DNA含量呈负相关
C.Taq酶催化DNA合成的方向总是从子链的5'端到3'端
D.若用cDNA作模板,上述技术也可检测某基因转录水平
5.(2022湖北二模)不对称PCR是利用不等量的一对引物来产生大量单链DNA的方法。这两种引物分别为限制性引物与非限制性引物,其最佳比例一般为1∶50~1∶100,在PCR反应最初的10~15个循环中,其扩增产物最初主要是双链DNA,但当限制性引物消耗完后,非限制性引物引导的PCR就会产生大量的单链DNA。下列相关说法错误的是(　　)
A.可以利用不对称PCR来制备探针
B.复性温度过高可能导致PCR反应得不到任何扩增产物
C.用不对称PCR方法扩增目的基因时需知道基因的全部序列
D.因为双链DNA和单链DNA的分子量大小不同,可通过电泳方法将其分离
二、选择题:每小题有一个或多个选项符合题目要求。
6.(2022辽宁模拟)番茄作为一种常见的水果蔬菜,在日常生活中的需求量日益增大,但是在较低温度下运输或储存的过程中容易出现冻伤的现象,从而影响番茄的口感和品质。科学家利用基因工程技术培育出抗冻的转基因番茄。下图为外源DNA和质粒上标出的酶切位点及相关基因,其中AFPs基因为抗冻基因。下列相关叙述正确的是(　　)
A.基因工程中常用的工具酶有限制酶、DNA连接酶和质粒
B.获得的AFPs基因应插入质粒上的启动子与终止子之间
C.应用BamHⅠ和HindⅢ切割目的基因和质粒,以避免其自连或反接
D.能在含四环素的培养基上生长的受体细胞中一定都含有AFPs基因
7.(2022江苏扬州模拟)20世纪70年代,Fred sanger发明了双脱氧终止法对DNA进行测序。其原理如图,在4个试管中分别加入4种脱氧核苷三磷酸(dNTP)和1种双脱氧核苷三磷酸(ddNTP),ddNTP可以与dNTP竞争核苷酸链延长位点,并终止DNA片段的延伸。在4支试管中DNA链将会分别在A、C、G及T位置中止,并形成不同长度的DNA片段。这些片段随后可被电泳分开并显示出来。下列说法错误的是(　　)
A.这种测序方法需要引物和耐高温的DNA连接酶
B.电泳图谱中的箭头所指的DNA片段以鸟嘌呤结尾
C.测得未知DNA的序列为5'-GATTCGAGCTGA-3'
D.ddNTP与dNTP竞争的延长位点是核苷酸链的5'末端
8.(2022辽宁沈阳二模)PCR技术可用于遗传多样性的研究。下图是对跳虫A和跳虫B的DNA分析实验过程,有关叙述正确的是(　　)
A.蛋白酶可以分解组织中的蛋白质,在提取DNA时,加入蛋白酶有助于释放出DNA
B.Taq酶能够耐高温,常在PCR中用于DNA链的解旋
C.将已知长度的DNA片段装到凝胶上作参照,可用于估测样本DNA片段的大小
D.阴性对照是未加DNA模板但加入了PCR扩增过程所需的其他混合物,以检测是否有“污染”
9.(2022山东济南模拟)大引物PCR定点突变常用来研究蛋白质结构改变导致的功能变化。单核苷酸的定点诱变仅需进行两轮PCR反应即可获得,第一轮加诱变引物和侧翼引物,第一轮产物作第二轮PCR扩增的大引物,过程如右上图所示。下列叙述正确的是(　　)
A.第一轮PCR过程中复性所用的温度与第二轮PCR复性的温度是一样的
B.PCR扩增的定点诱变产物通常需要连接到载体分子上才能表达出相应的性状,该定点诱变产物需具备启动子、终止子等结构才能进行转录和翻译
C.第二轮PCR所用的引物是第一轮PCR的产物DNA的两条链
D.将某功能蛋白的第17位Cys(UGU)改造成Ser(UCU),属于蛋白质工程
三、非选择题
10.(2022广东华南师大附中三模)科研工作者将径柳匙叶草液泡膜Na+/K+逆向转运蛋白基因(TaNHX2基因)转移到棉花细胞内,获得了耐盐新品种。图1是含有目的基因的DNA片段,Sau3AⅠ、EcoRⅠ、BamHⅠ为3种限制酶(Sau3AⅠ、BamHⅠ切割形成的黏性末端相同);图2是农杆菌Ti质粒结构示意图。请分析回答问题。
(1)将径柳匙叶草不同基因的DNA片段导入受体菌的群体中储存,再根据目的基因的特定序列从受体菌中提取该基因,这种获取目的基因的方法称为　　　　　　　　　。
(2)计划用EcoRⅠ分别切割图1中DNA片段和图2所示质粒,以构建基因表达载体。
①构建表达载体除限制酶外还需要的工具酶是　　　　　　　。
②本方案的缺陷是:可能导致　　　　　　　　　　　　　　　以及目的基因与质粒的反向连接。
③为避免上述缺陷,最佳方案是用　　　　　　　切割图1的DNA,用　　　　　　　切割图2质粒。
(3)目的基因成功导入受体细胞后,还需要利用　　　　　　　　技术才能得到转基因棉花苗,这一技术的原理是　　　　　　　　　。
(4)要在个体生物学水平上检测耐盐新品种的培育效果,检测方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
11.(2022辽宁)PHB2蛋白具有抑制细胞增殖的作用。为初步探究某动物PHB2蛋白抑制人宫颈癌细胞增殖的原因,研究者从基因数据库中获取了该蛋白的基因编码序列(简称phb2基因),大小为0.9 kb(1 kb=1 000碱基对),利用大肠杆菌表达该蛋白。回答下列问题。
(1)为获取phb2基因,提取该动物肝脏组织的总RNA,再经　　　　　过程得到cDNA,将其作为PCR反应的模板,并设计一对特异性引物来扩增目的基因。
(2)图1为所用载体图谱示意图,图中限制酶的识别序列及切割位点见下表。为使phb2基因(该基因序列不含图1中限制酶的识别序列)与载体正确连接,在扩增的phb2基因两端分别引入　　　　　和　　　　　　　两种不同限制酶的识别序列。经过这两种酶酶切的phb2基因和载体进行连接时,可选用　　　　　　　(填“E.coliDNA连接酶”或“T4DNA连接酶”)。
图1
相关限制酶的识别序列及切割位点(注:箭头表示切割位点)
名称 识别序列及切割位点 名称 识别序列及切割位点
HindⅢ A↓AGCTT TTCGA↑A EcoRⅠ G↓AATTC CTTAA↑G
PvitⅡ CAG↓CTG GTC↑GAC PstⅠ CTGC↓AG GA↑CGTC
KpnⅠ G↓GTACC CCATG↑G BamHⅠ G↓GATCC CCTAG↑G
(3)转化前需用CaCl2处理大肠杆菌细胞,使其处于　　　　　的生理状态,以提高转化效率。
(4)将转化后的大肠杆菌接种在含氨苄青霉素的培养基上进行培养,随机挑取菌落(分别编号为1、2、3、4)培养并提取质粒,用(2)中选用的两种限制酶进行酶切,酶切产物经电泳分离,结果如图2,　　　号菌落的质粒很可能是含目的基因的重组质粒。
图2
注:M为指示分子大小的标准参照物;小于0.2 kb的DNA分子条带未出现在图中
(5)将纯化得到的PHB2蛋白以一定浓度添加到人宫颈癌细胞培养液中,培养24 h后,检测处于细胞周期(示意图见图3)不同时期的细胞数量,统计结果如图4。分析该蛋白抑制人宫颈癌细胞增殖可能的原因是将细胞阻滞在细胞周期的　　　　(填“G1”“S”或“G2/M”)期。
图3
注:间期包括G1期、S期和G2期
图4
注:G2/M表示G2和M
12.(2022北京)新冠病毒(SARS-CoV-2)引起的疫情仍在一些国家和地区肆虐,接种疫苗是控制全球疫情的最有效手段。新冠病毒疫苗有多种,其中我国科学家已研发出的腺病毒载体重组新冠病毒疫苗(重组疫苗)是一种基因工程疫苗,其基本制备步骤是:将新冠病毒的S基因连接到位于载体上的腺病毒基因组DNA中,重组载体经扩增后转入特定动物细胞,进而获得重组腺病毒并制成疫苗。
(1)新冠病毒是RNA病毒,一般先通过　　　　　　　得到cDNA,经　　　　　　获取S基因,酶切后再连接到载体。
(2)重组疫苗中的S基因应编码　　　。
A.病毒与细胞识别的蛋白
B.与病毒核酸结合的蛋白
C.催化病毒核酸复制的酶
D.帮助病毒组装的蛋白
(3)为保证安全性,制备重组疫苗时删除了腺病毒的某些基因,使其在人体中无法增殖,但重组疫苗仍然可以诱发人体产生针对新冠病毒的特异性免疫应答。该疫苗发挥作用的过程是:接种疫苗→　　　　　　　　　　→　　　　　　→诱发特异性免疫反应。
(4)重组疫苗只需注射一针即可完成接种。数周后,接种者体内仍然能检测到重组腺病毒DNA,但其DNA不会整合到人的基因组中。请由此推测只需注射一针即可起到免疫保护作用的原因。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
13.(2022南京二十九中三模)2019年末,一场突如其来的新冠肺炎疫情打乱了人们正常的生活节奏。2020年1月6日,中国疾控中心分离出第一株新冠病毒;1月7日完成对该病毒的全部基因组测序;1月24日首个针对新冠病毒的核酸检测试剂盒通过审核,为新冠肺炎的诊断提供了有力的保障。新冠病毒是一种单股正链RNA病毒,外面包裹着衣壳蛋白和囊膜,囊膜上存在刺突蛋白,能特异性识别细胞膜上的ACE2受体从而感染细胞。新冠病毒进入细胞后,首先以正链RNA为模板翻译出RNA聚合酶,然后在该酶的作用下合成负链RNA,再以负链RNA为模板合成大量的正链RNA或结构蛋白mRNA。
(1)核酸检测多数采用实时荧光RT-PCR法。由于新冠病毒的遗传物质为RNA,在进行PCR之前,应该将样本中的病毒RNA提取出来,在　　　　　　酶的作用下合成互补的DNA单链(该过程称为RT)。PCR过程需要加入引物,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。2020年1月24日,中国疾控中心公布了针对新冠病毒核酸不同序列设计的引物,其中针对衣壳蛋白基因的一段引物Ⅰ为GGGGAACTTCTCCTGCTAGAAT,能否依据此序列设计出另一段引物Ⅱ的序列 　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。与传统PCR相比,荧光RT-PCR过程中加入了荧光探针,可通过荧光信号对PCR进程实时检测,PCR产物越多,荧光越强。如果待测样本中没有检测出荧光,初步断定样本中　　　　(填“含有”或“不含有”)新冠病毒。
(2)由于核酸检测比较费时费力,现已开发出多款针对新冠病毒的抗原或抗体检测试剂盒,可在更短时间内得出检测结果。其中一种试剂盒的生产思路是:将新冠病毒的刺突蛋白基因整合到载体上,利用基因工程获得大量的刺突蛋白,并做成检测试剂盒,这种试剂盒是用来检测　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)在对新冠病毒检测的过程中,偶尔会出现核酸检测阳性而抗体检测阴性的现象,假如这两种试剂盒的质量及检测方法都没有问题,试从免疫角度分析造成这种现象可能的原因。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)2020年2月15日,法维拉韦正式获得国家药监局批准上市,成为我国第一个针对新冠肺炎具有潜在疗效的药物,该药物能够专一抑制新冠病毒RNA聚合酶,由于人体细胞内也存在RNA聚合酶,有人担心该药物的安全性,请分析他的担心有无道理 　　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
14.(2022江苏扬州模拟)叶绿体DNA(cpDNA)大多为环状双链,其基因组序列高度保守,目前已在分子标记、核质互作、叶绿体基因工程等方面开展了广泛研究。下列为提取cpDNA的相关步骤,其中SDS能瓦解生物膜,苯酚使蛋白质变性析出,氯仿与苯酚互溶,易于除去苯酚。
(1)叶绿体的分离
①匀浆使细胞破碎:将叶片于4 ℃冰箱黑暗饥饿处理12~24 h后,剪成1 cm长度,放入匀浆机,倒入缓冲液,先低速匀浆2次,再高速匀浆3次,每次5~10 s。匀浆前黑暗饥饿处理的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,有利于cpDNA的提取。
②离心得到叶绿体粗提物:将匀浆液过滤后离心,弃沉淀以去除细胞残骸;将得到的上清液再次离心,弃上清液,即得叶绿体粗提物,第二次离心的速度比第一次　　　。整个过程中线粒体分布在　　　　　中,从而避免了线粒体DNA对cpDNA的污染。
(2)去除核DNA:向叶绿体粗提物中加入　　　　　、缓冲液,37 ℃静置15 min后,离心取沉淀,从而去除吸附在叶绿体外膜上的核DNA。
(3)叶绿体的裂解和cpDNA的粗提:将纯化的叶绿体加入缓冲液、SDS、蛋白酶K,55 ℃水浴3 h,使叶绿体裂解,释放出cpDNA,离心取上清液。在上清液中加入苯酚和氯仿,离心后的液体包括上层水相、中层变性蛋白和下层有机溶剂,cpDNA分布于　　　　　中,小心用移液枪吸取该层液体。
(4)沉淀cpDNA:向粗提溶液中加入物质的量浓度为3 mol/L的醋酸钠及预冷的　　　　　　　　　　　　　,离心取沉淀物。
(5)电泳检测cpDNA:下图中的1、2是某品种茶树用上述方法提取到的cpDNA凝胶电泳结果,其中M是已知大小的不同DNA的混合物。2组无条带,表明提取不成功,其可能的原因之一是操作过程中叶绿体裂解时间过长,导致　　　　　　　　　　　　　。
(6)叶绿体基因的遗传方式　　　　(填“遵循”或“不遵循”)孟德尔遗传定律,不会随　　　　传给后代,从而保持了母本的遗传特性,并且避免转基因植物对其近缘植物的基因污染。
答案：
课时规范练
1.C　解析 根据分析,“引子”是一段DNA序列,彻底水解产物有磷酸、脱氧核糖和4种含氮碱基,共6种,A项错误;由于线粒体中也含有DNA,因此设计“引子”的DNA序列信息还可以来自线粒体DNA,B项错误;根据题干信息“利用现代人的DNA序列设计并合成了引子”,说明设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列,C项正确;土壤沉积物中的古人类双链DNA需要经过提取,且在体外经过加热解旋后,才能与“引子”结合,而不能直接与“引子”结合,D项错误。
2.D　解析 由题意可知,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项正确;由题意可知,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,而用两种限制酶同时切割时,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项正确;由题意可知,用两种限制酶同时切割时,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项正确;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项错误。
3.A　解析 2019-nCoV病毒为RNA病毒,具有RNA聚合酶基因,无逆转录基因,其RNA首先侵入机体,然后经过复制过程并指导相关蛋白质合成,进而完成病毒自身的增殖过程,同时机体产生相应的抗体,抗体的产生的快慢可能会因人而异,据此推测,RNA检测和抗原蛋白检测需要从患者体内采集病毒样本,而检测抗体不需要采集病毒样本,A项错误;方法②③都是检测蛋白质,都需要用到抗原-抗体杂交的方法,B项正确;某人有可能①②为阳性③为阴性,即感染了新冠病毒但还未产生抗体,也可能③为阳性①②为阴性,即抗体阳性,可能感染该病毒但痊愈或注射疫苗产生了抗体,C项正确;由于RNA比DNA稳定性差,往往将病毒样本的RNA反转录成cDNA,该过程中需要用到的酶有逆转录酶、DNA聚合酶,D项正确。
4.B　解析 引物与探针均具特异性,与模板结合时遵循碱基互补配对原则,A项正确;模板DNA含量越高,PCR扩增过程中形成的荧光分子越多,因此荧光强度越大,即反应最终的荧光强度与起始状态模板DNA含量呈正相关,B项错误;Taq酶催化DNA的合成方向总是从子链的5'端向3'端延伸,C项正确;cDNA是以mRNA为模板反转录形成的,故若以cDNA为模板,该项技术便可用于检测某种细胞中不同基因的转录水平,D项正确。
5.C　解析 探针也是单链DNA,根据题意可知,不对称PCR可用来合成大量的单链DNA,A项正确;复性温度过高会导致引物无法与模板结合,从而无扩增产物形成,B项正确;PCR扩增目的基因时不需要知道扩增基因的全部序列,只需要知道两端的部分序列即可,C项错误;单链DNA和双链DNA的分子量不同,电泳可以将其分离,D项正确。
6.BC　解析 基因工程中常用的工具酶有限制酶、DNA连接酶,而质粒是运载体,不属于工具酶,A项错误;获得的AFPs基因应插入质粒上的启动子与终止子之间,以保证目的基因能被正常地转录,B项正确;根据分析可知,应用BamHⅠ和HindⅢ切割目的基因和质粒,以避免其自连或反接,C项正确;能在含四环素的培养基上生长的受体细胞中可能含有连接AFPs基因的质粒,也可能含没有和目的基因相连的质粒,D项错误。
7.ACD　解析 PCR测序需要引物和耐高温的DNA聚合酶,A项错误;电泳图谱中的箭头所指的DNA片段以鸟嘌呤结尾,B项正确;由图可知,测得未知DNA的序列为5'-TCAGCTCGAATC-3',C项错误;ddNTP与dNTP竞争的延长位点是核苷酸链的3'末端,D项错误。
8.ACD　解析 真核生物的DNA与蛋白质结合在一起,蛋白酶可以分解组织中的蛋白质,因此,在提取DNA时加入蛋白酶有助于释放出DNA,A项正确;Taq酶能够耐高温,高温下不会变性,常在PCR中用于DNA链的合成,B项错误;将已知长度的DNA片段装到凝胶上作参照,通过比对能估测样本DNA片段的大小,C项正确;阴性对照是未加DNA模板但加入PCR扩增过程所需的其他混合物,目的是检测试剂是否污染,D项正确。
9.BD　解析 为了使两轮PCR反应在同一支试管中进行,引物设计时应考虑不同的复性温度,第二轮PCR的复性温度应该比第一轮高,A项错误;若要使得目的基因可以表达出蛋白质,定点诱变产物上需要具备启动子和终止子,诱导基因转录和翻译,B项正确;除将第一轮产物作第二轮PCR扩增的大引物外,第二轮PCR仍需加入另一种侧翼引物,以便进行另一条链的延伸,C项错误;欲将某功能蛋白的第17位Cys(UGU)改造成Ser(UCU),应将诱变引物设计包含—AGA—或—TCT—序列,该过程属于蛋白质工程技术范畴,D项正确。
10.答案 (1)从基因文库中获取目的基因　(2)①DNA连接酶　②目的基因和质粒的自我环化　③EcoRⅠ、BamHⅠ
EcoRⅠ、Sau3AⅠ　(3)植物组织培养　植物细胞的全能性　(4)将转基因棉花种植在盐碱地中,观察其生长状况
解析 (1)获取目的基因的方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成法,而将径柳匙叶草不同基因的DNA片段导入受体菌的群体中储存,再根据目的基因的特定序列从受体菌中提取该基因,这种获取目的基因的方法称为从基因文库中获取目的基因。(2)①构建表达载体除限制酶外还需要的工具酶是DNA连接酶。②用EcoRⅠ分别切割图1中DNA片段和图2所示质粒,由于只有一种黏性末端,可能导致目的基因和质粒的自我环化以及目的基因与质粒的反向连接。③已知Sau3AⅠ、BamHⅠ切割形成的黏性末端相同,由图可知,在目的基因两侧有EcoRⅠ、BamHⅠ的识别位点,在质粒上有Sau3AⅠ、EcoRⅠ的识别位点,故为避免目的基因和质粒的自我环化以及目的基因与质粒的反向连接,最佳方案是用两种限制酶EcoRⅠ、BamHⅠ切割图1的DNA,用EcoRⅠ、Sau3AⅠ切割图2质粒。(3)目的基因成功导入受体细胞后,要想得到转基因棉花苗,还需要利用植物组织培养技术,这一技术的原理是植物细胞的全能性。(4)目的基因的检测与鉴定有分子水平检测和个体水平检测,要在个体生物学水平上检测耐盐新品种的培育效果,检测方法是将转基因棉花种植在盐碱地中,观察其生长状况。
11.答案 (1)逆转录　(2)EcoRⅠ　PvitⅡ　T4DNA连接酶　(3)感受态　(4)3　(5)G2/M
解析 (1)利用RNA获得cDNA的过程称为逆转录。(2)根据启动子和终止子的生理作用可知,目的基因应导入启动子和终止子之间。图中看出,两者之间存在3种限制酶切割位点,但是由于KpnⅠ在质粒上有不止一个酶切位点,所以应该选择EcoRⅠ和PvitⅡ两种不同限制酶的识别序列;经限制酶PvitⅡ酶切后得到平末端,所以构建基因表达载体时,应该用T4DNA连接酶连接质粒和目的基因。(3)转化时用CaCl2处理大肠杆菌细胞,使其处于感受态的生理状态,以提高转化效率。(4)由于这些菌落都可以生长在含有氨苄青霉素的培养基中,因此都含有质粒,重组质粒包含了目的基因和质粒,如果用EcoRⅠ和PvitⅡ两种酶切割重组质粒,电泳后将获得质粒和目的基因两条条带,由于phb2基因大小为0.9 kb,所以对应电泳图是菌落3。(5)图4中G1期和S期细胞数目减少,而G2期细胞数目明显增多,说明了G1期和S期细胞可以进入G2期,而G2期的细胞没有完成分裂进入G1期,因此PHB2蛋白应该作用于G2/M期。
12.答案 (1)逆转录/反转录　PCR扩增　(2)A　(3)(重组腺病毒)进入细胞　表达抗原　(4)重组腺病毒DNA在人体细胞中持续表达抗原,反复刺激机体免疫系统
解析 (1)新冠病毒是RNA病毒,其遗传物质是RNA,若要得到与其对应的cDNA,则要进行逆转录。用cDNA扩增出目的基因——S基因,需要利用PCR扩增技术。(2)重组疫苗作为抗原需要被人体免疫系统识别,而重组疫苗中的S基因是从新冠病毒中提取的,所以重组疫苗中的S基因应编码病毒与细胞都能识别的蛋白,A项正确。(3)重组疫苗对人体来说属于外来异物,即抗原,故人体接种疫苗后,重组腺病毒进入人体细胞,其在人体细胞内表达出抗原,引发机体产生特异性免疫——细胞免疫和体液免疫,因此该疫苗发挥作用的过程是:接种疫苗→(重组腺病毒)进入细胞→表达抗原→诱发特异性免疫反应。(4)接种疫苗后,由于长时间内接种者体内仍能检测到重组腺病毒DNA,而DNA会不断表达出S蛋白,S蛋白作为抗原刺激机体,机体会反复针对抗原产生特异性免疫应答。
13.答案 (1)逆(反)转录　DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从3'端延伸DNA链　不能　两段引物的碱基序列没有相关性　不含有　(2)(血浆中)新冠病毒的抗体　(3)新冠病毒虽感染机体,但机体没来得及产生相应的抗体(或产生的抗体数量太少)　(4)没有道理　新冠病毒的RNA聚合酶催化以RNA为模板的生理过程,而人体细胞内的RNA聚合酶催化以DNA为模板的生理过程,二者不是同一种酶,因此法维拉韦不会抑制人体细胞内RNA聚合酶的活性
解析 (1)以RNA为模板合成DNA的过程为逆转录过程,该过程需要逆转录酶的催化;PCR过程需要加入引物,原因是DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从3'端延伸DNA链;由于两段引物的碱基序列没有相关性(既不相同,也不互补),因此不能依据已知的引物Ⅰ序列设计出另一段引物Ⅱ的序列。与传统PCR相比,荧光RT-PCR过程中加入了荧光探针,可通过荧光信号对PCR进程实时检测,PCR产物越多,荧光越强;如果待测样本中没有检测出荧光,说明探针不能与检测物的碱基互补配对,则可初步断定样本中不含有新冠病毒。(2)根据新冠病毒刺突蛋白基因、能产生专一针对新冠病毒抗体的B细胞及其他相关的生物学材料,要能够快速大规模生产针对新冠病毒抗原或抗体检测的试剂盒,可设计方案将新冠病毒的刺突蛋白基因整合到载体上,利用基因工程获得大量的刺突蛋白,并做成检测试剂盒用来检测(血浆中)新冠病毒的抗体。(3)在对新冠病毒检测的过程中,偶尔会出现核酸检测阳性而抗体检测阴性的现象,假如这两种试剂盒的质量及检测方法都没有问题,则可能的原因是新冠病毒虽感染机体,但机体没来得及产生相应的抗体(或产生的抗体数量太少)。(4)因为新冠病毒的RNA聚合酶催化以RNA为模板的生理过程,而人体细胞内的RNA聚合酶催化以DNA为模板的生理过程,二者不是同一种酶,因此法维拉韦不会抑制人体细胞内RNA聚合酶的活性,即这种担心没有道理。
14.答案 (1)①使叶绿体中的淀粉消耗掉　②高　上清液　(2)DNA酶　(3)上层水相　(4)体积分数为95%的酒精　(5)cpDNA片段断裂或降解,所提取的cpDNA含量少　(6)不遵循　花粉
解析 (1)①匀浆使细胞破碎:将叶片于4 ℃冰箱黑暗饥饿处理12~24 h后,剪成1 cm长度,放入匀浆机,倒入缓冲液,先低速匀浆2次,再高速匀浆3次,每次5~10 s。匀浆前黑暗饥饿处理的目的是使叶绿体中的淀粉消耗掉,有利于cpDNA的提取。②离心得到叶绿体粗提物:将匀浆液过滤后离心,弃沉淀以去除细胞残骸;将得到的上清液再次离心,弃上清液,即得叶绿体粗提物,第二次离心的速度比第一次高。整个过程中线粒体分布在上清液中,从而避免了线粒体DNA对cpDNA的污染。(2)向叶绿体粗提物中加入DNA酶可水解DNA,从而去除吸附在叶绿体外膜上的核DNA。(3)由于DNA可以溶解在水里,所以在上清液中加入苯酚和氯仿,离心后的液体包括上层水相、中层变性蛋白和下层有机溶剂,cpDNA分布于上层水相中,小心用移液枪吸取该层液体。(4)DNA不溶于酒精,向粗提溶液中加入物质的量浓度为3 mol/L的醋酸钠及预冷的体积分数为95%的酒精,使DNA沉淀,离心取沉淀物获取cpDNA。(5)2组无条带,表明提取不成功,其可能的原因之一是操作过程中叶绿体裂解时间过长,导致cpDNA片段断裂或降解,所提取的cpDNA含量少。(6)有性生殖生物的细胞核基因的遗传方式遵循孟德尔遗传定律,叶绿体基因的遗传方式不遵循孟德尔遗传定律,不会随花粉传给后代,从而保持了母本的遗传特性,并且避免转基因植物对其近缘植物的基因污染。
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