人教版2019高中生物选择性必修3 同步练习题--3.2 基因工程的基本操作程序(含解析）
文档属性
| 名称 | 人教版2019高中生物选择性必修3 同步练习题--3.2 基因工程的基本操作程序(含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.7MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2023-10-23 23:51:19 | ||
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文档简介
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2024人教版高中生物选择性必修3同步
第2节 基因工程的基本操作程序
基础过关练
题组一 目的基因的筛选与获取
1.下图表示基因工程中目的基因的获取示意图,下列说法不正确的是( )
A.③表示PCR技术,用来扩增目的基因
B.从基因文库中要得到所需的目的基因可以根据目的基因的相关信息来获取
C.若获取的目的基因相同,则图中基因组文库小于cDNA文库
D.若基因比较小,核苷酸序列又已知,则可以直接通过人工合成的方法获取
2.(2023吉林长春第二实验中学月考)下面关于PCR的叙述,错误的是( )
A.常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物
B.PCR的循环过程一般分为变性、复性和延伸三步
C.PCR技术利用DNA半保留复制的原理,可在短时间内大量扩增目的基因
D.一个目的基因用PCR扩增生成2n个目的基因的过程中需要2n+1个引物
3.(2023福建三明四校联考)如果要用PCR扩增以下DNA模板中的基因1,需要的一对引物序列是( )
5'-CTTCGAAATTC-基因1-TCTCCCGATCGG-基因2-ATCCTTTGCTCT-3'
A.5'-CTTCGAAATTC-3'、5'-TCTCCCGATCGG-3'
B.5'-CTTCGAAATTC-3'、5'-CCGATCGGGAGA-3'
C.5'-GAAGCTTTAAG-3'、5'-AGAGCAAAGGAT-3'
D.5'-GAAGCTTTAAG-3'、5'-CCGATCGGGAGA-3'
题组二 基因表达载体的构建
4.(2022北京十一中期中)下列有关基因表达载体的叙述,错误的是( )
A.能防止目的基因被受体细胞限制酶“切割”
B.能协助目的基因在受体细胞中复制
C.含有启动子和终止子协助目的基因表达
D.基因工程的核心是构建基因表达载体
5.(2022天津杨柳青一中月考)如图为基因表达载体的模式图。下列相关叙述正确的是( )
A.甲表示启动子,位于基因的上游,它是DNA聚合酶识别和结合的部位
B.乙表示终止密码子,位于基因的下游,其作用是使转录过程停止
C.丙是目的基因,用于获得人们所需要的性状
D.复制原点的存在有利于目的基因在受体细胞中扩增
6.(2023陕西咸阳期中)某目的基因两侧的DNA序列所含的限制酶酶切位点如图所示,下列可作该目的基因最佳载体的是( )
7.(2023湖南长郡中学校考)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。下列叙述正确的是( )
注:AmpR为氨苄青霉素抗性基因,TetR为四环素抗性基因。
A.应选择的限制酶组合是酶E和酶F
B.所选用的受体菌不能含有AmpR基因
C.用含氨苄青霉素的培养基只能筛选出含重组质粒的受体菌
D.同时用三种限制酶处理图中质粒,可将质粒切割成3个DNA片段
题组三 将目的基因导入受体细胞
8.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( )
①显微注射法、②农杆菌转化法、③花粉管通道法
A.①② B.①③ C.②① D.③①
9.(2022北京一〇一中学期中)如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述不正确的是( )
A.②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶参与
B.②→③可用氯化钙溶液处理农杆菌,有助于重组Ti质粒转化到农杆菌细胞中
C.③→④用农杆菌侵染植物细胞,重组Ti质粒整合到植物细胞的染色体上
D.④的染色体上若含抗虫基因,则⑤不一定表现出抗虫性状
题组四 目的基因的检测与鉴定
10.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—抗体杂交技术
D.检测抗虫蛋白生物功能——抗虫接种实验
11.下列关于目的基因的检测与鉴定的叙述,错误的是( )
A.目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的关键是目的基因是否插入细胞质DNA中
B.检测受体细胞是否含有目的基因及其是否成功转录可采用PCR等技术
C.目的基因的鉴定可在个体生物学水平上进行
D.如在受体细胞内检测到目的基因表达的蛋白质,可确定目的基因首端含有启动子
题组五 DNA片段的扩增及电泳鉴定
12.(2023山东济宁一中一模)基因工程中PCR扩增产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。下列关于PCR及电泳鉴定的叙述,错误的是( )
A.PCR通过调节温度来控制DNA双链的解聚及模板与引物的结合
B.PCR反应的缓冲液中需添加Mg2+、引物、模板、耐高温的DNA聚合酶等
C.琼脂糖凝胶中的DNA分子通过染色,可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来
D.DNA分子的迁移速率与DNA分子的大小和构象等有关,与凝胶的浓度无关
13.(2023北京海淀阶段性考试)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至少各有一个酶切位点
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
能力提升练
题组 基因工程的基本操作程序的综合
1.(2023山东青岛十九中校考,)科学家将马铃薯胰蛋白酶抑制剂基因Pin-Ⅱ导入杨树细胞,培育成了抗虫杨树。下图表示含目的基因的DNA分子和农杆菌质粒,图中AmpR表示氨苄青霉素抗性基因,NeoR表示新霉素抗性基因,箭头表示识别序列完全不同的4种限制酶的酶切位点。下列叙述不正确的是( )
A.目的基因插入质粒的T-DNA上,才能整合到受体细胞染色体中
B.构建基因表达载体时为了防止目的基因和质粒的自身环化,最好选用EcoRⅠ和PstⅠ
C.成功导入重组质粒的细胞会表现为不抗氨苄青霉素、抗新霉素
D.可用PCR等技术或抗原—抗体杂交技术检测目的基因是否成功表达
2.(2022广东深圳期中)限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的识别序列及其切割位点分别是-C↓AATTG-和-G↓AATTC-。如图表示某一目的基因片段与质粒拼接形成重组质粒的过程,下列相关叙述错误的是( )
A.用限制酶EcoRⅠ切割目的基因,同时用限制酶MunⅠ切割质粒
B.构建重组质粒时,会形成5种脱氧核苷酸序列(最多考虑DNA片段两两连接)
C.将重组质粒同时用这2种限制酶切割,则会形成1种长度的DNA片段
D.限制酶能识别特定的核苷酸序列并在特定位点切割磷酸二酯键
3.(2023江苏南京秦淮中学等六校联考)下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图。已知细菌B细胞内不含质粒A,也不含质粒A上的基因。下列说法正确的是( )
A.在含有四环素的培养基上,能生长的是导入了质粒A的细菌
B.在含氨苄青霉素的培养基上,能生长的是导入了重组质粒的细菌
C.在含氨苄青霉素的培养基上能生长,但在含四环素的培育基上不能生长的细菌是导入了重组质粒的细菌
D.目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生长
4.(2023辽宁阜新期末)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(简称phb2基因)编码序列,大小约为0.9 kb,并利用大肠杆菌表达该蛋白。图1为所用质粒示意图,已知phb2基因序列不含图1中限制酶的识别序列。从转化后的大肠杆菌中提取质粒,再用选中的两种限制酶进行酶切,酶切产物经电泳分离,结果如图2,下列叙述错误的是( )
A.为使phb2基因与载体正确连接,应在扩增的phb2基因两端分别引入KpnⅠ和EcoRⅠ两种不同限制酶的识别序列
B.需设计特异性的引物通过PCR技术扩增phb2基因
C.需用CaCl2溶液处理大肠杆菌,以提高转化率
D.图2中的3号质粒有可能是含目的基因的重组质粒
5.(2023广东顺德期末检测)羧酸酯酶(CarE)可分解马拉硫磷农药以降低环境污染,下图为利用基因工程技术生产CarE制剂的流程示意图。下列叙述正确的是( )
A.过程①获取目的基因的方法比直接从生物体获取的成功率高
B.过程②所用的引物常为一段与目的基因互补的核糖核苷酸单链
C.过程③使用的方法常为显微注射法,使重组表达载体进入受体细胞
D.过程④完成后的工程菌细胞中检测到CarE基因说明转基因成功
6.(2023湖北武汉一中期中,)自然界中很少出现蓝色的花,天然蓝色花产生的主要原因是花瓣细胞液泡中花青素在碱性条件下显蓝色。我国科学家利用链霉菌的靛蓝合成酶基因(idgS)及其激活基因(sfp)构建基因表达载体(如图),通过农杆菌转化法导入白玫瑰中,在细胞质基质中形成稳定显色的靛蓝。下列相关叙述错误的是( )
注:PmeⅠ、BamHⅠ、SpeⅠ、SacⅠ为不同限制酶。
A.可用氯化钙溶液处理农杆菌,有助于重组Ti质粒转化到农杆菌细胞中
B.将sfp基因插入Ti质粒时使用的限制酶是PmeⅠ和BamHⅠ,将idgS基因插入Ti质粒时可用SpeⅠ和SacⅠ
C.sfp和idgS基因具有各自的启动子,前者调控后者的表达
D.农杆菌可将Ti质粒上的T-DNA整合到白玫瑰染色体DNA上
7.(2023山东临沂开学考)已知B基因存在于水稻基因组中,仅在体细胞和精子中正常表达。研究人员将B基因的编码序列与Luc基因(荧光素酶基因)连接成融合基因,然后构建重组表达载体导入水稻的愈伤组织中,操作流程如图。融合基因表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能。下列说法错误的是( )
A.在B-Luc融合基因的制备中需要限制酶、DNA聚合酶的催化
B.据图推测,卵细胞中B基因的启动子无法启动转录,导致B基因不能表达
C.将随机断裂的B基因片段制成探针进行DNA分子杂交,可对转基因水稻进行检测鉴定
D.检测和鉴定转基因水稻时,可以检测加入荧光素的该植株卵细胞中是否发出荧光
8.(2023福建福州期中)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EcoRⅠ的酶切位点,ACC合成酶基因两端分别含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表:
限制性内切核酸酶 识别序列和切割位点
BamHⅠ -G↓GATCC-
EcoRⅠ -G↓AATTC-
KpnⅠ -GGTAC↓C-
Sau3AⅠ -↓GATC-
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。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 。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C 2.D 3.B 4.A 5.D 6.D 7.B 8.C
9.C 10.A 11.A 12.D 13.D
1.C 基因组文库包含一种生物所有的基因,cDNA文库只包含一种生物的部分基因,故基因组文库大于cDNA文库,C错误。
2.D 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,其循环过程一般可分为变性、复性和延伸,其产物常采用琼脂糖凝胶电泳进行鉴定。每一条子链都以引物为起点进行延伸,故新合成的子链数=消耗的引物数,一个目的基因扩增生成2n个目的基因的过程中,新合成的子链数为2n×2-2=2n+1-2,即该过程需要(2n+1-2)个引物参与子代DNA分子的合成,D错误。
3.B DNA的复制需要引物,使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始延伸DNA链。将DNA分子的另一条链补全后,可设计得到如图所示引物。
4.A 基因表达载体不能防止目的基因被受体细胞限制酶“切割”,A错误。基因表达载体在受体细胞中能够稳定存在,并且自我复制,使目的基因数目扩增,B正确。启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点,能启动转录过程;终止子控制着转录的结束,所以基因表达载体含有的启动子和终止子可协助目的基因的表达,C正确。
5.D 基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子、标记基因和复制原点等。启动子和终止子位于DNA上,决定转录的开始和结束。起始密码子和终止密码子位于mRNA上,决定翻译的开始和结束。
启动子(甲) 位于基因的上游,是RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录
终止子(乙) 位于基因的下游,使转录过程停止
标记基因(丙) 用于筛选含有目的基因的受体细胞
复制原点 有利于目的基因在受体细胞中扩增
6.D 目的基因只有一侧含有限制酶NheⅠ的识别序列,用此酶不能获取目的基因,A不符合题意;目的基因两侧含有限制酶AluⅠ的识别序列,用此酶能获取目的基因,但只用AluⅠ切割含目的基因的DNA和质粒可能会导致目的基因和质粒反向连接或自身环化,B不符合题意;选用NheⅠ和AluⅠ共同切割含目的基因的DNA和质粒,质粒出现两个不同的末端,目的基因两侧出现两个相同的末端(AluⅠ切割形成),两者不能连接形成重组DNA,C不符合题意;目的基因两侧分别含有限制酶NheⅠ和SmaⅠ的识别序列,用这两种酶切割会获取目的基因,而且能防止目的基因和质粒的反向连接、自身环化,D符合题意。
7.B 酶E会破坏两种标记基因,为保留质粒上的标记基因,结合题图中的人生长激素基因可知,切割时应选择的限制酶组合是酶F和酶G,A错误;所选用的受体菌不能含有AmpR基因,以便于对含有目的基因的受体菌的选择,B正确;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;据图可知同时用三种限制酶处理图中质粒,可将质粒切割成4个DNA片段,D错误。
8.C 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,大豆是双子叶植物,常用农杆菌转化法将目的基因导入大豆茎尖分生区细胞;显微注射法是将目的基因导入动物受精卵最常用的方法。
9.C ②→③可用氯化钙溶液处理农杆菌,使之处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这样有助于重组Ti质粒转化到农杆菌细胞中,B正确;农杆菌侵染植物细胞后,能将Ti质粒上的T-DNA(可转移的DNA)转移到被侵染的细胞,并将其整合到该细胞的染色体DNA上,故用农杆菌侵染植物细胞,重组Ti质粒的T-DNA片段整合到植物细胞的染色体上,C错误;染色体上含有抗虫基因,若抗虫基因不能转录或翻译,或者表达的蛋白质不具有生物活性等,就会导致植物不能表现出抗虫性状,D正确。
10.A 将抗虫基因导入受体细胞可以采用农杆菌转化法,但检测目的基因是否导入受体细胞、是否转录出了mRNA一般采用PCR等技术,A错误,B正确;检测目的基因是否翻译成蛋白质,用抗原—抗体杂交技术,C正确;检测抗虫蛋白生物功能,可在个体水平进行抗虫接种实验,D正确。
11.A 目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的关键是目的基因是否插入核DNA中,A错误;检测目的基因是否导入受体细胞、是否转录出了mRNA可采用PCR等技术,B正确;目的基因能成功表达,说明其首端含有启动子,D正确。
12.D PCR时,当温度超过90 ℃时,双链DNA解聚为单链,当温度下降到50 ℃左右时,模板与引物结合,A正确;在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关,D错误。
13.D 分析题图,当仅用一种限制酶切割载体时,仅产生一种长度的DNA片段,说明该载体最有可能为环状DNA分子;当用两种限制酶切割载体时,产生两种长度的DNA片段,说明两种限制酶在载体上至少各有一个酶切位点,A、B正确。由题图可知,两种限制酶切割载体时,产生600 bp和200 bp两种长度的DNA片段,说明两种限制酶的酶切位点最短相距200 bp,C正确。限制酶作用于磷酸二酯键,不作用于氢键和肽键,D错误。
能力提升练
1.D 2.B 3.AC 4.A 5.A 6.B 7.AC
1.D 农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞的染色体DNA上,因此,将目的基因插入质粒的T-DNA上,才能将目的基因整合到受体细胞的染色体DNA中,A正确。为使目的基因与质粒高效重组,防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化,最好选用两种不同的限制酶作用于含目的基因的DNA和质粒。
BamHⅠ 切割位点在目的基因内部,会破坏目的基因,不能选用
PstⅠ和 Tth111Ⅰ 切割位点分别位于两种标记基因内部,同时使用会破坏两种标记基因,因此,目的基因的一侧一定要选择EcoRⅠ
EcoRⅠ和 Tth111Ⅰ 同时使用会切割掉质粒中的复制原点或两种标记基因,不能选用
EcoRⅠ和PstⅠ 可使目的基因与质粒高效重组
根据以上分析,B正确。用EcoRⅠ和PstⅠ切割会破坏氨苄青霉素抗性基因,但不会破坏新霉素抗性基因,因此成功导入重组质粒的细胞会表现为不抗氨苄青霉素,但能抗新霉素,C正确。可用抗虫接种实验进行个体生物学鉴定,检测目的基因是否成功表达,若杨树表达抗虫基因,则会表现出抗虫性,也可用抗原—抗体杂交技术检测相应蛋白质是否合成,进而确定目的基因是否成功表达,D错误。
归纳总结 限制酶的选择
(1)不能破坏目的基因。
(2)目的基因两侧都要有限制酶切割位点。
(3)质粒要确保至少含有一个完整的标记基因。
(4)质粒上的限制酶切割位点要位于启动子之后、终止子之前。
(5)切割目的基因和质粒后形成的黏性末端要能互补配对。
2.B 目的基因两侧都是限制酶EcoRⅠ的切割位点,因此应选用限制酶EcoRⅠ切割含有目的基因的外源DNA分子;质粒中含有限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的切割位点,但EcoRⅠ的切割位点位于标记基因中,用其切割会破坏标记基因,因此应选用限制酶MunⅠ切割质粒,A正确。最多考虑DNA片段两两连接时,可能形成不拼接的两种核苷酸序列、目的基因与目的基因同方向拼接和不同方向拼接两种、质粒与质粒同方向拼接和不同方向拼接两种、质粒与目的基因同方向拼接和不同方向拼接两种,共8种,B错误。MunⅠ切割质粒形成,EcoRⅠ切割含有目的基因的外源DNA分子形成,质粒与目的基因连接形成重组质粒,连接处形成,连接处不能被题中的2种限制酶识别、切割;但EcoRⅠ能识别重组质粒中标记基因中的相应序列并切割,使重组质粒断裂,即同时用这2种限制酶切割重组质粒,会形成1种长度的DNA片段,C正确。
3.AC 分析题图,得到下表:
含有的基因 细菌生长情况
质粒A 四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因 导入质粒A的细菌能在含有四环素、氨苄青霉素的培养基上生长
重组 质粒 四环素抗性基因被破坏,含氨苄青霉素抗性基因 导入重组质粒的细菌能在含氨苄青霉素的培养基上生长,不能在含四环素的培养基上生长
根据分析可知,能在含有四环素的培养基上生长的是导入质粒A的细菌;能在含有氨苄青霉素的培养基上生长的是导入质粒A的细菌和导入重组质粒的细菌;在含氨苄青霉素的培养基上能生长,但在含四环素的培养基上不能生长的细菌是导入了重组质粒的细菌,A、C正确,B错误。目的基因成功表达的标志是受体细胞中表达出人的生长激素,D错误。
4.A 目的基因应该导入质粒的启动子和终止子之间,图1中质粒的启动子和终止子之间有三种限制酶的切割位点,但是由于KpnⅠ在质粒上存在不止一个酶切位点(两个),选用其切割质粒会切除终止子,所以应该在扩增的phb2基因两端分别引入EcoRⅠ和PvitⅡ两种不同的限制酶的识别序列,A错误;通过PCR技术扩增phb2基因,需要一段已知的核苷酸序列作为引物,从而特异性扩增所需要的目的基因片段,B正确;转化时需用CaCl2溶液处理大肠杆菌细胞,使其处于能吸收周围DNA分子的生理状态(感受态),以提高转化效率,C正确;用EcoRⅠ和PvitⅡ两种限制酶切割质粒会获得一大、一小两个片段,且由题干信息可知,phb2基因大小约为0.9 kb,能对应3号质粒得到的一个条带,故图2中的3号质粒符合上述要求,可能是含有目的基因的重组质粒,D正确。
5.A 通过过程①构建基因文库获取目的基因,针对性更强,比直接从生物体获取的成功率高,A正确;过程②所用的引物常为一段与目的基因互补的脱氧核糖核苷酸单链,B错误;过程③表示将目的基因导入受体细胞(大肠杆菌),常用Ca2+处理大肠杆菌细胞,使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,再将重组的基因表达载体导入其中,C错误;过程④完成后的工程菌细胞中检测到CarE基因只能说明该基因导入成功,需在工程菌中检测到其表达产物羧酸酯酶且工程菌具有降解马拉硫磷的功能,方可说明转基因成功,D错误。
6.B 可用氯化钙溶液处理农杆菌,使之处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这样有助于重组Ti质粒转入农杆菌细胞中,A正确。将sfp基因插入Ti质粒时若使用的限制酶是PmeⅠ和BamHⅠ,则会将终止子1一同切除,故应选用BamHⅠ;将idgS基因插入Ti质粒时可用SpeⅠ和SacⅠ,以避免质粒自身环化,增加构建成功的概率,B错误。sfp和idgS基因具有各自的启动子,据题干信息“链霉菌的靛蓝合成酶基因(idgS)及其激活基因(sfp)”可知,sfp调控idgS的表达,C正确。采用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞中时,农杆菌可将Ti质粒上的T-DNA整合到白玫瑰染色体DNA上,D正确。
7.AC B-Luc融合基因的制备过程需要限制酶和DNA连接酶的催化,A错误;B基因仅在水稻体细胞和精子中正常表达,在卵细胞中不表达,据图推测其可能的原因是卵细胞中B基因的启动子无法启动B基因的转录过程,B正确;B基因存在于水稻基因组中,转基因水稻本来就含有B基因,因此不能以B基因编码序列为模板设计探针,C错误;由于基因表达载体上有Luc基因,其表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光,所以在鉴定和筛选转基因植株时,可以检测加入荧光素的该植株卵细胞中是否发出荧光,D正确。
8.答案 (1)反转录酶和耐高温的DNA聚合酶 (2)BamHⅠ和Sau3AⅠ EcoRⅠ和KpnⅠ 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获取目的基因应使用反转录酶,而通过PCR技术扩增目的基因应使用耐高温的DNA聚合酶。(2)合成出的ACC氧化酶基因两端分别含限制酶BamHⅠ和EcoRⅠ的酶切位点,ACC合成酶基因两端分别含KpnⅠ和Sau3AⅠ的酶切位点,而限制酶BamHⅠ和Sau3AⅠ切割出来的黏性末端相同,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EcoRⅠ和KpnⅠ进行切割,以确保融合基因能够插入载体,载体上的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)据题图1、2分析,反义基因转录出的mRNA和靶基因转录出的mRNA形成互补双链RNA,导致靶基因不能控制合成蛋白产物。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。
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第2节 基因工程的基本操作程序
基础过关练
题组一 目的基因的筛选与获取
1.下图表示基因工程中目的基因的获取示意图,下列说法不正确的是( )
A.③表示PCR技术,用来扩增目的基因
B.从基因文库中要得到所需的目的基因可以根据目的基因的相关信息来获取
C.若获取的目的基因相同,则图中基因组文库小于cDNA文库
D.若基因比较小,核苷酸序列又已知,则可以直接通过人工合成的方法获取
2.(2023吉林长春第二实验中学月考)下面关于PCR的叙述,错误的是( )
A.常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物
B.PCR的循环过程一般分为变性、复性和延伸三步
C.PCR技术利用DNA半保留复制的原理,可在短时间内大量扩增目的基因
D.一个目的基因用PCR扩增生成2n个目的基因的过程中需要2n+1个引物
3.(2023福建三明四校联考)如果要用PCR扩增以下DNA模板中的基因1,需要的一对引物序列是( )
5'-CTTCGAAATTC-基因1-TCTCCCGATCGG-基因2-ATCCTTTGCTCT-3'
A.5'-CTTCGAAATTC-3'、5'-TCTCCCGATCGG-3'
B.5'-CTTCGAAATTC-3'、5'-CCGATCGGGAGA-3'
C.5'-GAAGCTTTAAG-3'、5'-AGAGCAAAGGAT-3'
D.5'-GAAGCTTTAAG-3'、5'-CCGATCGGGAGA-3'
题组二 基因表达载体的构建
4.(2022北京十一中期中)下列有关基因表达载体的叙述,错误的是( )
A.能防止目的基因被受体细胞限制酶“切割”
B.能协助目的基因在受体细胞中复制
C.含有启动子和终止子协助目的基因表达
D.基因工程的核心是构建基因表达载体
5.(2022天津杨柳青一中月考)如图为基因表达载体的模式图。下列相关叙述正确的是( )
A.甲表示启动子,位于基因的上游,它是DNA聚合酶识别和结合的部位
B.乙表示终止密码子,位于基因的下游,其作用是使转录过程停止
C.丙是目的基因,用于获得人们所需要的性状
D.复制原点的存在有利于目的基因在受体细胞中扩增
6.(2023陕西咸阳期中)某目的基因两侧的DNA序列所含的限制酶酶切位点如图所示,下列可作该目的基因最佳载体的是( )
7.(2023湖南长郡中学校考)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。下列叙述正确的是( )
注:AmpR为氨苄青霉素抗性基因,TetR为四环素抗性基因。
A.应选择的限制酶组合是酶E和酶F
B.所选用的受体菌不能含有AmpR基因
C.用含氨苄青霉素的培养基只能筛选出含重组质粒的受体菌
D.同时用三种限制酶处理图中质粒,可将质粒切割成3个DNA片段
题组三 将目的基因导入受体细胞
8.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( )
①显微注射法、②农杆菌转化法、③花粉管通道法
A.①② B.①③ C.②① D.③①
9.(2022北京一〇一中学期中)如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述不正确的是( )
A.②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶参与
B.②→③可用氯化钙溶液处理农杆菌,有助于重组Ti质粒转化到农杆菌细胞中
C.③→④用农杆菌侵染植物细胞,重组Ti质粒整合到植物细胞的染色体上
D.④的染色体上若含抗虫基因,则⑤不一定表现出抗虫性状
题组四 目的基因的检测与鉴定
10.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—抗体杂交技术
D.检测抗虫蛋白生物功能——抗虫接种实验
11.下列关于目的基因的检测与鉴定的叙述,错误的是( )
A.目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的关键是目的基因是否插入细胞质DNA中
B.检测受体细胞是否含有目的基因及其是否成功转录可采用PCR等技术
C.目的基因的鉴定可在个体生物学水平上进行
D.如在受体细胞内检测到目的基因表达的蛋白质,可确定目的基因首端含有启动子
题组五 DNA片段的扩增及电泳鉴定
12.(2023山东济宁一中一模)基因工程中PCR扩增产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。下列关于PCR及电泳鉴定的叙述,错误的是( )
A.PCR通过调节温度来控制DNA双链的解聚及模板与引物的结合
B.PCR反应的缓冲液中需添加Mg2+、引物、模板、耐高温的DNA聚合酶等
C.琼脂糖凝胶中的DNA分子通过染色,可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来
D.DNA分子的迁移速率与DNA分子的大小和构象等有关,与凝胶的浓度无关
13.(2023北京海淀阶段性考试)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至少各有一个酶切位点
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
能力提升练
题组 基因工程的基本操作程序的综合
1.(2023山东青岛十九中校考,)科学家将马铃薯胰蛋白酶抑制剂基因Pin-Ⅱ导入杨树细胞,培育成了抗虫杨树。下图表示含目的基因的DNA分子和农杆菌质粒,图中AmpR表示氨苄青霉素抗性基因,NeoR表示新霉素抗性基因,箭头表示识别序列完全不同的4种限制酶的酶切位点。下列叙述不正确的是( )
A.目的基因插入质粒的T-DNA上,才能整合到受体细胞染色体中
B.构建基因表达载体时为了防止目的基因和质粒的自身环化,最好选用EcoRⅠ和PstⅠ
C.成功导入重组质粒的细胞会表现为不抗氨苄青霉素、抗新霉素
D.可用PCR等技术或抗原—抗体杂交技术检测目的基因是否成功表达
2.(2022广东深圳期中)限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的识别序列及其切割位点分别是-C↓AATTG-和-G↓AATTC-。如图表示某一目的基因片段与质粒拼接形成重组质粒的过程,下列相关叙述错误的是( )
A.用限制酶EcoRⅠ切割目的基因,同时用限制酶MunⅠ切割质粒
B.构建重组质粒时,会形成5种脱氧核苷酸序列(最多考虑DNA片段两两连接)
C.将重组质粒同时用这2种限制酶切割,则会形成1种长度的DNA片段
D.限制酶能识别特定的核苷酸序列并在特定位点切割磷酸二酯键
3.(2023江苏南京秦淮中学等六校联考)下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图。已知细菌B细胞内不含质粒A,也不含质粒A上的基因。下列说法正确的是( )
A.在含有四环素的培养基上,能生长的是导入了质粒A的细菌
B.在含氨苄青霉素的培养基上,能生长的是导入了重组质粒的细菌
C.在含氨苄青霉素的培养基上能生长,但在含四环素的培育基上不能生长的细菌是导入了重组质粒的细菌
D.目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生长
4.(2023辽宁阜新期末)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(简称phb2基因)编码序列,大小约为0.9 kb,并利用大肠杆菌表达该蛋白。图1为所用质粒示意图,已知phb2基因序列不含图1中限制酶的识别序列。从转化后的大肠杆菌中提取质粒,再用选中的两种限制酶进行酶切,酶切产物经电泳分离,结果如图2,下列叙述错误的是( )
A.为使phb2基因与载体正确连接,应在扩增的phb2基因两端分别引入KpnⅠ和EcoRⅠ两种不同限制酶的识别序列
B.需设计特异性的引物通过PCR技术扩增phb2基因
C.需用CaCl2溶液处理大肠杆菌,以提高转化率
D.图2中的3号质粒有可能是含目的基因的重组质粒
5.(2023广东顺德期末检测)羧酸酯酶(CarE)可分解马拉硫磷农药以降低环境污染,下图为利用基因工程技术生产CarE制剂的流程示意图。下列叙述正确的是( )
A.过程①获取目的基因的方法比直接从生物体获取的成功率高
B.过程②所用的引物常为一段与目的基因互补的核糖核苷酸单链
C.过程③使用的方法常为显微注射法,使重组表达载体进入受体细胞
D.过程④完成后的工程菌细胞中检测到CarE基因说明转基因成功
6.(2023湖北武汉一中期中,)自然界中很少出现蓝色的花,天然蓝色花产生的主要原因是花瓣细胞液泡中花青素在碱性条件下显蓝色。我国科学家利用链霉菌的靛蓝合成酶基因(idgS)及其激活基因(sfp)构建基因表达载体(如图),通过农杆菌转化法导入白玫瑰中,在细胞质基质中形成稳定显色的靛蓝。下列相关叙述错误的是( )
注:PmeⅠ、BamHⅠ、SpeⅠ、SacⅠ为不同限制酶。
A.可用氯化钙溶液处理农杆菌,有助于重组Ti质粒转化到农杆菌细胞中
B.将sfp基因插入Ti质粒时使用的限制酶是PmeⅠ和BamHⅠ,将idgS基因插入Ti质粒时可用SpeⅠ和SacⅠ
C.sfp和idgS基因具有各自的启动子,前者调控后者的表达
D.农杆菌可将Ti质粒上的T-DNA整合到白玫瑰染色体DNA上
7.(2023山东临沂开学考)已知B基因存在于水稻基因组中,仅在体细胞和精子中正常表达。研究人员将B基因的编码序列与Luc基因(荧光素酶基因)连接成融合基因,然后构建重组表达载体导入水稻的愈伤组织中,操作流程如图。融合基因表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能。下列说法错误的是( )
A.在B-Luc融合基因的制备中需要限制酶、DNA聚合酶的催化
B.据图推测,卵细胞中B基因的启动子无法启动转录,导致B基因不能表达
C.将随机断裂的B基因片段制成探针进行DNA分子杂交,可对转基因水稻进行检测鉴定
D.检测和鉴定转基因水稻时,可以检测加入荧光素的该植株卵细胞中是否发出荧光
8.(2023福建福州期中)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EcoRⅠ的酶切位点,ACC合成酶基因两端分别含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表:
限制性内切核酸酶 识别序列和切割位点
BamHⅠ -G↓GATCC-
EcoRⅠ -G↓AATTC-
KpnⅠ -GGTAC↓C-
Sau3AⅠ -↓GATC-
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。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 。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.C 2.D 3.B 4.A 5.D 6.D 7.B 8.C
9.C 10.A 11.A 12.D 13.D
1.C 基因组文库包含一种生物所有的基因,cDNA文库只包含一种生物的部分基因,故基因组文库大于cDNA文库,C错误。
2.D 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,其循环过程一般可分为变性、复性和延伸,其产物常采用琼脂糖凝胶电泳进行鉴定。每一条子链都以引物为起点进行延伸,故新合成的子链数=消耗的引物数,一个目的基因扩增生成2n个目的基因的过程中,新合成的子链数为2n×2-2=2n+1-2,即该过程需要(2n+1-2)个引物参与子代DNA分子的合成,D错误。
3.B DNA的复制需要引物,使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始延伸DNA链。将DNA分子的另一条链补全后,可设计得到如图所示引物。
4.A 基因表达载体不能防止目的基因被受体细胞限制酶“切割”,A错误。基因表达载体在受体细胞中能够稳定存在,并且自我复制,使目的基因数目扩增,B正确。启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点,能启动转录过程;终止子控制着转录的结束,所以基因表达载体含有的启动子和终止子可协助目的基因的表达,C正确。
5.D 基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子、标记基因和复制原点等。启动子和终止子位于DNA上,决定转录的开始和结束。起始密码子和终止密码子位于mRNA上,决定翻译的开始和结束。
启动子(甲) 位于基因的上游,是RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录
终止子(乙) 位于基因的下游,使转录过程停止
标记基因(丙) 用于筛选含有目的基因的受体细胞
复制原点 有利于目的基因在受体细胞中扩增
6.D 目的基因只有一侧含有限制酶NheⅠ的识别序列,用此酶不能获取目的基因,A不符合题意;目的基因两侧含有限制酶AluⅠ的识别序列,用此酶能获取目的基因,但只用AluⅠ切割含目的基因的DNA和质粒可能会导致目的基因和质粒反向连接或自身环化,B不符合题意;选用NheⅠ和AluⅠ共同切割含目的基因的DNA和质粒,质粒出现两个不同的末端,目的基因两侧出现两个相同的末端(AluⅠ切割形成),两者不能连接形成重组DNA,C不符合题意;目的基因两侧分别含有限制酶NheⅠ和SmaⅠ的识别序列,用这两种酶切割会获取目的基因,而且能防止目的基因和质粒的反向连接、自身环化,D符合题意。
7.B 酶E会破坏两种标记基因,为保留质粒上的标记基因,结合题图中的人生长激素基因可知,切割时应选择的限制酶组合是酶F和酶G,A错误;所选用的受体菌不能含有AmpR基因,以便于对含有目的基因的受体菌的选择,B正确;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;据图可知同时用三种限制酶处理图中质粒,可将质粒切割成4个DNA片段,D错误。
8.C 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,大豆是双子叶植物,常用农杆菌转化法将目的基因导入大豆茎尖分生区细胞;显微注射法是将目的基因导入动物受精卵最常用的方法。
9.C ②→③可用氯化钙溶液处理农杆菌,使之处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这样有助于重组Ti质粒转化到农杆菌细胞中,B正确;农杆菌侵染植物细胞后,能将Ti质粒上的T-DNA(可转移的DNA)转移到被侵染的细胞,并将其整合到该细胞的染色体DNA上,故用农杆菌侵染植物细胞,重组Ti质粒的T-DNA片段整合到植物细胞的染色体上,C错误;染色体上含有抗虫基因,若抗虫基因不能转录或翻译,或者表达的蛋白质不具有生物活性等,就会导致植物不能表现出抗虫性状,D正确。
10.A 将抗虫基因导入受体细胞可以采用农杆菌转化法,但检测目的基因是否导入受体细胞、是否转录出了mRNA一般采用PCR等技术,A错误,B正确;检测目的基因是否翻译成蛋白质,用抗原—抗体杂交技术,C正确;检测抗虫蛋白生物功能,可在个体水平进行抗虫接种实验,D正确。
11.A 目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的关键是目的基因是否插入核DNA中,A错误;检测目的基因是否导入受体细胞、是否转录出了mRNA可采用PCR等技术,B正确;目的基因能成功表达,说明其首端含有启动子,D正确。
12.D PCR时,当温度超过90 ℃时,双链DNA解聚为单链,当温度下降到50 ℃左右时,模板与引物结合,A正确;在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关,D错误。
13.D 分析题图,当仅用一种限制酶切割载体时,仅产生一种长度的DNA片段,说明该载体最有可能为环状DNA分子;当用两种限制酶切割载体时,产生两种长度的DNA片段,说明两种限制酶在载体上至少各有一个酶切位点,A、B正确。由题图可知,两种限制酶切割载体时,产生600 bp和200 bp两种长度的DNA片段,说明两种限制酶的酶切位点最短相距200 bp,C正确。限制酶作用于磷酸二酯键,不作用于氢键和肽键,D错误。
能力提升练
1.D 2.B 3.AC 4.A 5.A 6.B 7.AC
1.D 农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞的染色体DNA上,因此,将目的基因插入质粒的T-DNA上,才能将目的基因整合到受体细胞的染色体DNA中,A正确。为使目的基因与质粒高效重组,防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化,最好选用两种不同的限制酶作用于含目的基因的DNA和质粒。
BamHⅠ 切割位点在目的基因内部,会破坏目的基因,不能选用
PstⅠ和 Tth111Ⅰ 切割位点分别位于两种标记基因内部,同时使用会破坏两种标记基因,因此,目的基因的一侧一定要选择EcoRⅠ
EcoRⅠ和 Tth111Ⅰ 同时使用会切割掉质粒中的复制原点或两种标记基因,不能选用
EcoRⅠ和PstⅠ 可使目的基因与质粒高效重组
根据以上分析,B正确。用EcoRⅠ和PstⅠ切割会破坏氨苄青霉素抗性基因,但不会破坏新霉素抗性基因,因此成功导入重组质粒的细胞会表现为不抗氨苄青霉素,但能抗新霉素,C正确。可用抗虫接种实验进行个体生物学鉴定,检测目的基因是否成功表达,若杨树表达抗虫基因,则会表现出抗虫性,也可用抗原—抗体杂交技术检测相应蛋白质是否合成,进而确定目的基因是否成功表达,D错误。
归纳总结 限制酶的选择
(1)不能破坏目的基因。
(2)目的基因两侧都要有限制酶切割位点。
(3)质粒要确保至少含有一个完整的标记基因。
(4)质粒上的限制酶切割位点要位于启动子之后、终止子之前。
(5)切割目的基因和质粒后形成的黏性末端要能互补配对。
2.B 目的基因两侧都是限制酶EcoRⅠ的切割位点,因此应选用限制酶EcoRⅠ切割含有目的基因的外源DNA分子;质粒中含有限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的切割位点,但EcoRⅠ的切割位点位于标记基因中,用其切割会破坏标记基因,因此应选用限制酶MunⅠ切割质粒,A正确。最多考虑DNA片段两两连接时,可能形成不拼接的两种核苷酸序列、目的基因与目的基因同方向拼接和不同方向拼接两种、质粒与质粒同方向拼接和不同方向拼接两种、质粒与目的基因同方向拼接和不同方向拼接两种,共8种,B错误。MunⅠ切割质粒形成,EcoRⅠ切割含有目的基因的外源DNA分子形成,质粒与目的基因连接形成重组质粒,连接处形成,连接处不能被题中的2种限制酶识别、切割;但EcoRⅠ能识别重组质粒中标记基因中的相应序列并切割,使重组质粒断裂,即同时用这2种限制酶切割重组质粒,会形成1种长度的DNA片段,C正确。
3.AC 分析题图,得到下表:
含有的基因 细菌生长情况
质粒A 四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因 导入质粒A的细菌能在含有四环素、氨苄青霉素的培养基上生长
重组 质粒 四环素抗性基因被破坏,含氨苄青霉素抗性基因 导入重组质粒的细菌能在含氨苄青霉素的培养基上生长,不能在含四环素的培养基上生长
根据分析可知,能在含有四环素的培养基上生长的是导入质粒A的细菌;能在含有氨苄青霉素的培养基上生长的是导入质粒A的细菌和导入重组质粒的细菌;在含氨苄青霉素的培养基上能生长,但在含四环素的培养基上不能生长的细菌是导入了重组质粒的细菌,A、C正确,B错误。目的基因成功表达的标志是受体细胞中表达出人的生长激素,D错误。
4.A 目的基因应该导入质粒的启动子和终止子之间,图1中质粒的启动子和终止子之间有三种限制酶的切割位点,但是由于KpnⅠ在质粒上存在不止一个酶切位点(两个),选用其切割质粒会切除终止子,所以应该在扩增的phb2基因两端分别引入EcoRⅠ和PvitⅡ两种不同的限制酶的识别序列,A错误;通过PCR技术扩增phb2基因,需要一段已知的核苷酸序列作为引物,从而特异性扩增所需要的目的基因片段,B正确;转化时需用CaCl2溶液处理大肠杆菌细胞,使其处于能吸收周围DNA分子的生理状态(感受态),以提高转化效率,C正确;用EcoRⅠ和PvitⅡ两种限制酶切割质粒会获得一大、一小两个片段,且由题干信息可知,phb2基因大小约为0.9 kb,能对应3号质粒得到的一个条带,故图2中的3号质粒符合上述要求,可能是含有目的基因的重组质粒,D正确。
5.A 通过过程①构建基因文库获取目的基因,针对性更强,比直接从生物体获取的成功率高,A正确;过程②所用的引物常为一段与目的基因互补的脱氧核糖核苷酸单链,B错误;过程③表示将目的基因导入受体细胞(大肠杆菌),常用Ca2+处理大肠杆菌细胞,使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,再将重组的基因表达载体导入其中,C错误;过程④完成后的工程菌细胞中检测到CarE基因只能说明该基因导入成功,需在工程菌中检测到其表达产物羧酸酯酶且工程菌具有降解马拉硫磷的功能,方可说明转基因成功,D错误。
6.B 可用氯化钙溶液处理农杆菌,使之处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这样有助于重组Ti质粒转入农杆菌细胞中,A正确。将sfp基因插入Ti质粒时若使用的限制酶是PmeⅠ和BamHⅠ,则会将终止子1一同切除,故应选用BamHⅠ;将idgS基因插入Ti质粒时可用SpeⅠ和SacⅠ,以避免质粒自身环化,增加构建成功的概率,B错误。sfp和idgS基因具有各自的启动子,据题干信息“链霉菌的靛蓝合成酶基因(idgS)及其激活基因(sfp)”可知,sfp调控idgS的表达,C正确。采用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞中时,农杆菌可将Ti质粒上的T-DNA整合到白玫瑰染色体DNA上,D正确。
7.AC B-Luc融合基因的制备过程需要限制酶和DNA连接酶的催化,A错误;B基因仅在水稻体细胞和精子中正常表达,在卵细胞中不表达,据图推测其可能的原因是卵细胞中B基因的启动子无法启动B基因的转录过程,B正确;B基因存在于水稻基因组中,转基因水稻本来就含有B基因,因此不能以B基因编码序列为模板设计探针,C错误;由于基因表达载体上有Luc基因,其表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光,所以在鉴定和筛选转基因植株时,可以检测加入荧光素的该植株卵细胞中是否发出荧光,D正确。
8.答案 (1)反转录酶和耐高温的DNA聚合酶 (2)BamHⅠ和Sau3AⅠ EcoRⅠ和KpnⅠ 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获取目的基因应使用反转录酶,而通过PCR技术扩增目的基因应使用耐高温的DNA聚合酶。(2)合成出的ACC氧化酶基因两端分别含限制酶BamHⅠ和EcoRⅠ的酶切位点,ACC合成酶基因两端分别含KpnⅠ和Sau3AⅠ的酶切位点,而限制酶BamHⅠ和Sau3AⅠ切割出来的黏性末端相同,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EcoRⅠ和KpnⅠ进行切割,以确保融合基因能够插入载体,载体上的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)据题图1、2分析,反义基因转录出的mRNA和靶基因转录出的mRNA形成互补双链RNA,导致靶基因不能控制合成蛋白产物。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。
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