2025人教版高中生物学选择性必修3强化练习题--第3章 第2节 基因工程的基本操作程序（含解析）
文档属性
| 名称 | 2025人教版高中生物学选择性必修3强化练习题--第3章 第2节 基因工程的基本操作程序（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 982.3KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-12-26 10:51:58 | ||
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文档简介
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2025人教版高中生物学选择性必修3
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安徽阜阳月考)下列关于PCR技术的叙述,正确的是( )
A.利用DNA复制原理,通过变性、复性和延伸三个步骤可扩增DNA或mRNA
B.PCR反应缓冲溶液中一般要含有Mg2+,以激活耐高温的DNA聚合酶的活性
C.常在目的基因的3'端添加不同的限制酶识别序列
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.聚合酶链式反应是一种用于快速扩增特定的DNA片段的分子生物学技术,回答下列问题:
(1)引物是 ,如果在某基因组定位了一个目的基因X,但是其核苷酸序列未知,当已知X邻近区域的上、下游的部分DNA序列时,可以根据 设计引物。
(2)根据DNA聚合酶的作用分析PCR过程中需要引物的原因是 。
(3)下图是PCR扩增中第一轮的循环,从第 轮循环才会产生两条链等长的目的基因,并用相关图解解释。
题组二 基因表达载体的构建
4.(2024湖南长沙期中)下列关于基因表达载体及其构建的叙述,错误的是( )
A.用两种限制酶分别切割目的基因和质粒构建表达载体,比用一种限制酶效果更好
B.用两种限制酶切割目的基因和质粒之后,也要用两种酶即DNA连接酶、DNA聚合酶进行连接
C.构建基因表达载体时,插入目的基因不能破坏启动子、终止子等结构的完整性
D.基因表达载体的构建是基因工程的核心
5.(2024河北唐山期中)以下关于基因表达载体的构建的说法错误的是( )
A.基因表达载体的构建是在生物体的细胞外完成的
B.基因表达载体中的启动子能驱动目的基因转录出mRNA
C.基因表达载体的组成应包括启动子、终止密码子、目的基因、标记基因等
D.基因表达载体能协助目的基因在受体细胞中稳定存在并表达
6.(2024湖北名校联盟联考)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,研究者获取了该蛋白的基因编码序列(简称phb2基因),利用大肠杆菌表达该蛋白。下图为所用载体示意图,phb2基因序列不含图中限制酶的识别序列。下列叙述错误的是( )
A.大肠杆菌表达的PHB2蛋白需要进一步加工才能具有正常功能
B.构建基因表达载体时,需选择BamHⅠ限制酶破坏氨苄青霉素抗性基因,以便对phb2基因是否正常转入进行检测与鉴定
C.为使phb2基因与载体正确连接,在扩增的phb2基因两端可分别引入PvuⅡ和EcoRⅠ限制酶的识别序列
D.在扩增的phb2基因两端添加限制酶的识别序列,需将酶的识别序列设计在引物的5'端
题组三 将目的基因导入受体细胞
7.在基因工程中,将目的基因导入不同的受体细胞使用的方法不同,下列叙述错误的是( )
A.将目的基因导入动物细胞,目前最常用的方式是显微注射
B.我国科学家独创的一种将目的基因导入植物细胞的方法是花粉管通道法
C.转基因动物的受体细胞一般是受精卵,然后由受精卵发育成转基因动物
D.农杆菌转化法可将目的基因导入各种植物细胞
8.利用农杆菌转化法将苏云金杆菌的Bt基因导入棉花细胞获得抗虫棉,可有效减少农药使用,提高棉花产量。下列相关叙述正确的是( )
A.农杆菌细胞中的Ti质粒能够在受体细胞中自我复制
B.用Ca2+处理植物细胞有利于重组Ti质粒的导入
C.Ti质粒可整合到农杆菌的拟核DNA上
D.由该种方法获得的转基因抗虫棉无法将抗虫基因遗传给子代
题组四 目的基因的检测与鉴定
9.(2024黑龙江大庆质量监测)目的基因导入受体细胞后,需要检测目的基因是否可以维持稳定和表达其遗传特性。下列关于目的基因的检测和鉴定的叙述,正确的是( )
A.目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是能否转录出mRNA
B.可采用PCR检测目的基因是否转录和翻译
C.可从转基因生物中提取蛋白质来检测目的基因是否翻译成相应蛋白质
D.抗虫、抗病检验用于确定转基因生物是否具备相关性状,属于分子水平的检测
10.(2024山东济南期末)科学家利用含氯霉素抗性基因的质粒作载体,将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌的基因组中,再通过工业发酵批量生产凝乳酶,用于生产奶酪。氯霉素对大肠杆菌有较强的抗菌作用。下列相关说法错误的是( )
A.培养大肠杆菌,分离提纯其产生的蛋白质并进行鉴定,可确定大肠杆菌是否产生凝乳酶
B.选择合适的限制酶切割从受体细胞中提取的质粒,再进行电泳,检测目的基因是否导入受体细胞
C.用分别与质粒DNA和目的基因DNA互补结合的一对引物,对受体细胞中提取的质粒进行PCR扩增,之后再进行电泳,检测目的基因是否导入受体细胞
D.能在含有氯霉素的培养基上生长的大肠杆菌中一定被导入了目的基因
题组五 DNA片段的扩增及电泳鉴定
11.(2024江苏扬州期末)下列关于DNA片段的扩增及电泳鉴定实验的叙述,错误的是( )
A.PCR过程需要Taq DNA聚合酶
B.PCR过程通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合
C.PCR扩增区域由两种引物来决定
D.电泳时,DNA的迁移速率与凝胶的浓度有关,与DNA分子的大小无关
12.(2024重庆一中期末)大肠杆菌经溶菌酶和洗涤剂处理后,拟核DNA就会缠绕在细胞壁碎片上,静置一段时间,质粒分布在上清液中,利用上述原理可初步获得质粒DNA。用三种限制酶处理提取的产物经PCR扩增,然后进行琼脂糖凝胶电泳,结果如图所示。下列相关叙述不正确的是( )
A.电泳时,电泳缓冲液需没过凝胶以免凝胶加样孔中的电泳样液流出
B.电泳鉴定DNA利用了DNA在电场中会向着与它所带电荷相反的电极移动的原理
C.用琼脂糖凝胶电泳鉴定质粒,被染色的质粒还需要通过紫外灯照射才能看到结果
D.该质粒上一定有一个限制酶Ⅰ和Ⅱ的切割位点,有两个限制酶Ⅲ的切割位点
13.(2024江苏南通期中)PCR技术应用非常广泛,可用于扩增目的基因,制作探针,引入定点突变,定量检测DNA等。完成下列有关PCR技术和相关应用的问题:
(1)PCR技术可用于基因工程四个基本步骤中的 步骤。
(2)在正常变性和复性之后研究某Taq DNA聚合酶的催化效率,得到了下列表格:
子链延伸速率(个核苷酸·秒-1·酶分子-1)
22 ℃ 0.25
37 ℃ 1.5
55 ℃ 22
70 ℃ 60
78 ℃ 250
83 ℃ 0
83 ℃下没有产物的原因是 。
(3)PCR反应后期,由于 等原因,反应速率会降低。
(4)PCR过程中,温度的控制至关重要,变性温度过低会导致 ,最终导致反应效率降低。复性温度过高则会因 导致目标产物的量 。
能力提升练
题组 基因工程的基本操作程序
1.(2024安徽蚌埠期中)科研人员利用农杆菌转化法将抗病毒蛋白基因C导入番木瓜,培育出转基因抗病毒番木瓜,所用的Ti质粒如图所示。下列叙述正确的是( )
A.该技术的原理是农杆菌的拟核DNA与番木瓜基因发生重组
B.构建基因表达载体需要限制酶和耐高温的DNA聚合酶
C.可利用PCR技术筛选出含有抗病毒蛋白基因C的受体细胞
D.可利用卡那霉素抗性基因检测是否成功构建抗病毒番木瓜
2.(2024湖南长沙期中,)光敏色素基因在调节作物生长发育中具有重要作用。为探讨玉米中光敏色素基因A(含大约256个碱基对)在棉花种质资源创制中的利用价值,研究人员将A基因转入棉花中,对棉花受体细胞进行检测,并通过电泳技术分析结果。该过程所用质粒与含光敏色素基因的DNA上相关限制酶的酶切位点分别如图甲、乙所示,电泳检测结果如图丙。下列相关叙述正确的是 ( )
甲
乙
丙
A.为构建正确连接的表达载体,应选用BamHⅠ和HindⅢ这两种限制酶
B.PCR扩增目的基因过程中每次循环都要经历一次升温和两次降温
C.表达载体导入受体细胞后,可用含四环素的选择培养基进行初步筛选
D.由图丙电泳结果可知,1、2、3、4号转基因棉花均培育成功
3.(2024黑龙江大庆期中,)通过引物设计,运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变。如图为基因工程中获取突变基因的过程,其中引物1序列中含有一个碱基T不能与目的基因片段配对,但不影响引物与模板链的整体配对,反应体系中引物1和引物2的5'端分别设计增加限制酶a和限制酶b的识别序列。下列有关叙述不正确的是( )
A.两种引物中设计两种限制酶切割位点有利于目的基因的定向插入
B.复性温度过高会导致引物不能与模板牢固结合,PCR扩增效率下降
C.第3轮循环,引物1能与图中②结合并且形成两条链等长的突变基因
D.第3轮循环结束后,含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/2
4.(多选题)(教材习题改编)某大肠杆菌的质粒上含有AmpR基因(氨苄青霉素抗性基因)和LacZ基因(编码的酶能使含X-gal的平板上的菌落呈现蓝色),科研人员欲利用该质粒构建L-天冬酰胺酶高表达载体,并利用含氨苄青霉素和X-gal的平板对受体菌进行筛选,该受体菌在普通平板上形成的菌落为白色,目的基因结构和质粒结构如图,图中的多种限制酶识别序列各不相同。选用的限制酶和菌落应为( )
图1
图2
A.EcoRⅠ和BamHⅠ B.EcoRⅠ和KpnⅠ
C.白色菌落 D.蓝色菌落
5.(2024辽宁朝阳月考)载体是基因工程中携带外源DNA片段(目的基因)进入受体细胞的重要运载工具,常见的载体类型主要有基因克隆载体和基因表达载体。下图是利用细菌生产人胰岛素的基本流程示意图,相关叙述正确的是( )
A.重组载体A、重组载体B分别是基因表达载体和基因克隆载体
B.基因克隆载体可使目的基因在受体细胞中稳定存在
C.必须把目的基因插入重组载体A的启动子和终止子之间
D.培养细菌A和细菌B的培养基在营养成分和功能上没有明显差异
6.(2024湖南常德期中)Southern印迹杂交是进行基因组DNA特定序列定位的通用方法。其基本方法是:利用琼脂糖凝胶电泳分离经限制酶消化的DNA片段,将凝胶上的DNA变性并在原位将单链DNA片段转移至硝酸纤维素膜上并固定,再与放射性标记的探针进行杂交,利用放射自显影检测特定DNA分子。根据信息判断下列说法中错误的是( )
A.限制酶消化DNA片段时破坏了相邻两个核苷酸分子之间的磷酸二酯键
B.转移至硝酸纤维素膜上的一个DNA片段中有2个游离的磷酸基团
C.标记探针与硝酸纤维素膜上的DNA分子部分碱基序列互补
D.可用Southern印迹杂交法从基因组文库中获取目的基因
7.(2024北京海淀一模)双向启动子可同时结合两个RNA聚合酶来驱动下游基因的表达,研究人员构建了如图所示的表达载体,以检测双向启动子作用效果。下列分析不正确的是( )
A.表达载体中GUS基因和LUC基因转录时使用T-DNA的不同DNA单链为模板
B.为连入GUS基因,需用SalⅠ和SphⅠ酶切已整合了双向启动子及LUC基因的质粒
C.在培养基中添加壮观霉素可初步筛选出成功导入表达载体的微生物细胞
D.可通过观察是否出现荧光和蓝色物质确认双向启动子的作用
8.(2024广东湛江月考)与普通玉米相比,甜玉米中可溶性糖含量高,汁多质脆,富含多种维生素,更富有生产应用价值。科研人员通过转基因技术培育出了超量表达P蛋白的转基因甜玉米。在超量表达P基因载体的构建中,所用DNA片段和Ti质粒的酶切位点如图1所示,P蛋白在玉米株系的表达量如图2所示。回答下列问题:
图1
图2
(1)图1中强启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段,能被 酶识别并结合,驱动基因的持续转录。为使P基因在玉米植株中超量表达,应优先选用图1所示的 酶组合,将含P基因的DNA片段和Ti质粒切开后构建重组表达载体。
(2)将农杆菌液浸泡过的玉米愈伤组织进行植物组织培养,培养基中应加入 以筛选出成功导入T-DNA的玉米愈伤组织。筛选出的愈伤组织经过 过程可形成丛芽,最终获得多个玉米株系。现对a1、a2、a3、a4四个甜玉米株系的蛋白质表达量进行测定,结果如图2。其中a4株系P蛋白表达量较低的原因可能是 。
(3)研究人员发现了一种RNA剪接抑制剂,该抑制剂会使玉米相关基因的表达受阻。针对该抑制剂的具体作用,科研人员提出以下假说:
假说1:该抑制剂导致RNA前体上内含子1的对应序列不能被剪。
假说2:该抑制剂导致RNA前体上内含子1和外显子2的对应序列同时被剪切。
图3
为了验证上述假说,需分别从实验组和对照组胚细胞中提取RNA,经过 过程形成cDNA,然后对cDNA进行PCR后,再分析电泳后的条带。若要证明假说2成立,需要选择图3中所示的引物 (填数字)进行PCR。
答案与分层梯度式解析
第2节 基因工程的基本操作程序
基础过关练
1.C 2.B 4.B 5.C 6.B 7.D 8.A 9.C
10.D 11.D 12.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.B 聚合酶链式反应(PCR)是一项体外扩增DNA的技术,该技术可通过变性、复性和延伸三个步骤扩增DNA,DNA聚合酶具有专一性,不能扩增出mRNA,A错误;PCR过程中需要耐高温的DNA聚合酶,反应缓冲液中一般要添加Mg2+来激活耐高温的DNA聚合酶,B正确;由于DNA复制方向是由5'端到3'端,利用PCR技术扩增目的基因时,常在两个引物的5'端各添加一种限制酶的识别序列,C错误;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(初始模板链)=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.答案 (1)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 X邻近区域的上、下游已知序列 (2)DNA聚合酶不能从头合成子链,只能把游离的脱氧核苷酸连接到已经存在的DNA片段上,加入引物,能够使DNA聚合酶从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸 (3)三
解析 (1)PCR过程需要两种引物,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;引物分别能与目的基因两条链的3'端通过碱基互补配对结合。虽然目的基因X的核苷酸序列未知,但X邻近区域的上、下游的部分DNA序列已知,因此可根据X邻近区域的上、下游已知序列设计引物,PCR扩增后的DNA序列包含基因X的核苷酸序列。
4.B 与用一种限制酶分别切割目的基因和质粒构建基因表达载体相比,用两种限制酶分别切割目的基因和质粒会避免出现质粒自身环化、目的基因自身环化、目的基因与质粒反向连接等情况,A正确;连接切割后的质粒和目的基因的酶是DNA连接酶,B错误;构建基因表达载体时,目的基因插入标记基因、启动子、终止子内部,会使标记基因、启动子、终止子遭到破坏而失去作用,C正确。
5.C 启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段,在基因表达载体中启动子位于目的基因的上游,是RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动目的基因转录出mRNA,B正确;基因表达载体(本质为DNA)的组成应包括启动子、终止子、目的基因、标记基因等,终止密码子位于mRNA上,C错误。
6.B 原核细胞无内质网、高尔基体等细胞器,不能将导入的真核基因表达的蛋白质进行对应的加工,该蛋白质需要进一步处理才能具有正常功能,A正确。
DNA聚合酶从引物的3'端延伸子链,因此添加的限制酶的识别序列需设计在引物的5'端,D正确。
7.D 农杆菌转化法可将目的基因导入双子叶植物和裸子植物,而对大多数单子叶植物来说并不适合,随着转化方法的突破,用农杆菌侵染水稻、玉米等多种单子叶植物也取得了成功,D错误。
8.A 用Ca2+处理农杆菌有利于重组Ti质粒导入农杆菌,B错误;Bt基因插入Ti质粒上的T-DNA片段中形成重组Ti质粒,重组Ti质粒上的T-DNA片段可整合到植物细胞的染色体DNA上,因此,用该种方法获得的转基因抗虫棉的Bt基因可以通过有性生殖遗传给子代,C、D错误。
9.C 目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是目的基因能否在受体细胞中稳定保存并复制,A错误。
类型 方法 检测内容
分子水平 的检测 PCR等技术 检测受体细胞的染色体DNA上是否插入了目的基因
检测目的基因是否转录出了mRNA
抗原—抗 体杂交技术 检测目的基因是否翻译成蛋白质,B错误,C正确
个体水 平鉴定 抗虫、抗病 接种实验等 确定转基因生物是否具备相关性状,D错误
10.D
检测方法 选项分析
对大肠杆菌产生的蛋白质进行鉴定 依据抗原—抗体杂交原理,可检测目的基因是否表达出相应蛋白质,A正确
限制酶切割受体细胞中提取的质粒,进行电泳 根据电泳后的条带情况,检测目的基因是否导入受体细胞,B、C正确
用分别与质粒DNA和目的基因DNA互补结合的一对引物,对受体细胞中提取的质粒进行PCR扩增,再进行电泳
根据题干信息可知,氯霉素对大肠杆菌有较强的抗菌作用,没有导入氯霉素抗性基因的大肠杆菌不能在含有氯霉素的培养基上生长。空载质粒和重组质粒都含有氯霉素抗性基因,都能表达出抗氯霉素物质,导入了空载质粒、重组质粒(含目的基因)的大肠杆菌都能在含有氯霉素的培养基上生长,D错误。
11.D 体外扩增DNA时,需要高温使DNA变性解旋,故复制过程中要用耐高温的DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶),A正确;PCR过程包括高温变性、低温复性和中温延伸三个阶段,B正确;PCR过程中DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,而只能从引物的3'端延伸DNA链,复制时需要两种引物,且PCR扩增区域由这两种引物来决定,C正确;电泳时,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。
12.D 通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物时,电泳缓冲液需没过凝胶1 mm为宜,A正确;在电场的作用下,带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动,这个过程就是电泳,B正确;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,C正确;质粒的本质是环状的DNA,限制酶Ⅰ和Ⅱ处理后电泳只有一条条带,可能是该质粒上有一个切割位点(切割后为链状DNA分子),也可能没有切割位点(环状DNA分子),D错误。
13.答案 (1)获取目的基因和目的基因的检测与鉴定 (2)引物与模板结合的稳定性遭到破坏(或引物不能稳定的与模板结合) (3)酶活性降低、引物和dNTP浓度降低、反应产物增多 (4)DNA双链不能充分解开 引物不能与模板充分配对 减少
解析 (2)据表格信息可知:在22~78 ℃之间,随着温度升高,子链延伸速率增大,但当温度达到83 ℃时没有产物,原因可能是温度过高,引物与模板结合的稳定性遭到破坏(或引物不能稳定的与模板结合)。(3)PCR扩增需要dNTP等物质,但在反应后期,随着反应进行,由于酶活性降低、引物和dNTP浓度降低、反应产物增多等,导致反应变慢。(4)变性即双链DNA解聚为单链,复性即引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。若变性温度过低,则DNA双链不能充分解开,导致模板减少;若复性温度过高,则会导致引物不能与模板充分配对,导致目标产物的量减少。
能力提升练
1.C 2.C 3.D 4.BC 5.B 6.B 7.B
1.C 农杆菌Ti质粒上的目的基因(不是拟核DNA)和番木瓜基因发生重组,A错误;构建重组质粒需要限制酶和DNA连接酶,B错误;可利用PCR技术扩增目的基因,根据电泳条带情况筛选出含有抗病毒蛋白基因C的受体细胞,C正确;转入番木瓜的是重组Ti质粒的T-DNA,T-DNA中不含卡那霉素抗性基因,因此,转基因抗病毒番木瓜不含有卡那霉素抗性基因,不具有卡那霉素抗性,D错误。
2.C 构建基因表达载体时,不能选用BamHⅠ(破坏两个标记基因),应选用BclⅠ和HindⅢ,A错误;PCR反应过程中每次循环都要经历目的各不相同的两次升温(第一次使目的基因变性,第二次使目的基因延伸)和一次降温(使目的基因复性),B错误;结合A选项的分析,基因表达载体的卡那霉素抗性基因被破坏,存在四环素抗性基因,在表达载体导入受体细胞后,可用含四环素的选择培养基进行初步筛选,C正确;光敏色素基因A含大约256个碱基对,由图丙电泳结果可知,1、2、3、4号均成功导入光敏色素基因A,但转基因棉花是否培育成功不能确定,还需要进行个体生物学水平上的鉴定,D错误。
3.D 两种引物中设计两种限制酶切割位点,可以配合载体上的限制酶切割位点,帮助目的基因定向插入载体,避免发生反向连接,A正确;PCR技术中,复性温度过高会导致引物不能与互补DNA链(模板)牢固结合,PCR扩增效率下降,B正确;
设以m为模板合成一定长度的子链①,以①为模板合成一定长度的子链②,如下图所示:
第3轮循环结束后,PCR体系中存在3种长度的DNA,分别为m+①(2个)、①+②(4个)、②+②(两条链等长且含突变碱基对的DNA,2个),共8个DNA,含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/4,第3轮循环,引物1能与题图中的②结合并且形成两条链等长的突变基因,C正确,D错误。
4.BC 根据目的基因和质粒上的限制酶及酶切位点,选择合适的限制酶:
重组质粒中,LacZ基因被EcoRⅠ和KpnⅠ破坏,无法合成相应的酶使含X-gal的平板上的菌落呈现蓝色,故所需菌落为白色菌落。
5.B 重组载体A导入受体菌后随着受体菌的繁殖而扩增,是基因克隆载体;重组载体B导入受体菌后,表达产生胰岛素是基因表达载体,A错误。基因克隆载体可使目的基因在受体细胞中稳定存在,并进行增殖,B正确。培养细菌A的目的是扩增目的基因,不需要获得表达产物,目的基因不一定要插入重组载体A的启动子和终止子之间,C错误。培养细菌A的目的是扩增目的基因,培养基中主要含合成DNA的原料;培养细菌B的目的是获得胰岛素,培养基中主要含合成RNA和蛋白质的原料,D错误。
6.B 限制酶切割DNA分子内部核苷酸分子之间的磷酸二酯键,A正确;根据题干信息“将凝胶上的DNA变性并在原位将单链DNA片段转移至硝酸纤维素膜上并固定”可知,转移至硝酸纤维素膜上的一个DNA片段是单链DNA分子,其中有1个游离的磷酸基团,B错误;核酸探针通过氢键与待检测基因片段进行连接,进行碱基互补配对,C正确;用放射性标记的探针进行杂交,结合放射自显影检测特定DNA分子,可从基因组文库中获取目的基因,D正确。
7.B 表达载体中GUS基因和LUC基因转录时,双向启动子的转录方向不同,则使用的T-DNA的模板链也不同,A正确。成功导入含有壮观霉素抗性基因的基因表达载体的微生物受体细胞具有抗壮观霉素的能力,在含有壮观霉素的培养基上能生存,C正确。
8.答案 (1)RNA聚合 BamHⅠ和SacⅠ (2)潮霉素 再分化 a4株系玉米中可能没有导入目的基因(或目的基因未表达) (3)逆转录 3和4
解析 (1)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因的转录。为使P基因在玉米植株中超量表达,强启动子和P基因应一起被切割后拼接到载体上,分析如下:
(2)重组质粒中有潮霉素抗性基因和卡那霉素抗性基因,重组质粒上的T-DNA(含潮霉素抗性基因)转移到被侵染的植物细胞,并将其整合到该细胞的染色体DNA上,使植物细胞能表现出对潮霉素的抗性(不能表现卡那霉素抗性),在含潮霉素的培养基中可筛选出成功导入
T-DNA的玉米愈伤组织。a4株与野生型的X蛋白表达量基本相同,可能原因是a4株系玉米中未导入目的基因或目的基因未表达。(3)若要证明假说2成立,即RNA前体上内含子1和外显子2的对应序列同时被剪切下去,选择引物3和4进行PCR,则不会得到DNA分子,即不出现电泳条带。
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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安徽阜阳月考)下列关于PCR技术的叙述,正确的是( )
A.利用DNA复制原理,通过变性、复性和延伸三个步骤可扩增DNA或mRNA
B.PCR反应缓冲溶液中一般要含有Mg2+,以激活耐高温的DNA聚合酶的活性
C.常在目的基因的3'端添加不同的限制酶识别序列
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.聚合酶链式反应是一种用于快速扩增特定的DNA片段的分子生物学技术,回答下列问题:
(1)引物是 ,如果在某基因组定位了一个目的基因X,但是其核苷酸序列未知,当已知X邻近区域的上、下游的部分DNA序列时,可以根据 设计引物。
(2)根据DNA聚合酶的作用分析PCR过程中需要引物的原因是 。
(3)下图是PCR扩增中第一轮的循环,从第 轮循环才会产生两条链等长的目的基因,并用相关图解解释。
题组二 基因表达载体的构建
4.(2024湖南长沙期中)下列关于基因表达载体及其构建的叙述,错误的是( )
A.用两种限制酶分别切割目的基因和质粒构建表达载体,比用一种限制酶效果更好
B.用两种限制酶切割目的基因和质粒之后,也要用两种酶即DNA连接酶、DNA聚合酶进行连接
C.构建基因表达载体时,插入目的基因不能破坏启动子、终止子等结构的完整性
D.基因表达载体的构建是基因工程的核心
5.(2024河北唐山期中)以下关于基因表达载体的构建的说法错误的是( )
A.基因表达载体的构建是在生物体的细胞外完成的
B.基因表达载体中的启动子能驱动目的基因转录出mRNA
C.基因表达载体的组成应包括启动子、终止密码子、目的基因、标记基因等
D.基因表达载体能协助目的基因在受体细胞中稳定存在并表达
6.(2024湖北名校联盟联考)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,研究者获取了该蛋白的基因编码序列(简称phb2基因),利用大肠杆菌表达该蛋白。下图为所用载体示意图,phb2基因序列不含图中限制酶的识别序列。下列叙述错误的是( )
A.大肠杆菌表达的PHB2蛋白需要进一步加工才能具有正常功能
B.构建基因表达载体时,需选择BamHⅠ限制酶破坏氨苄青霉素抗性基因,以便对phb2基因是否正常转入进行检测与鉴定
C.为使phb2基因与载体正确连接,在扩增的phb2基因两端可分别引入PvuⅡ和EcoRⅠ限制酶的识别序列
D.在扩增的phb2基因两端添加限制酶的识别序列,需将酶的识别序列设计在引物的5'端
题组三 将目的基因导入受体细胞
7.在基因工程中,将目的基因导入不同的受体细胞使用的方法不同,下列叙述错误的是( )
A.将目的基因导入动物细胞,目前最常用的方式是显微注射
B.我国科学家独创的一种将目的基因导入植物细胞的方法是花粉管通道法
C.转基因动物的受体细胞一般是受精卵,然后由受精卵发育成转基因动物
D.农杆菌转化法可将目的基因导入各种植物细胞
8.利用农杆菌转化法将苏云金杆菌的Bt基因导入棉花细胞获得抗虫棉,可有效减少农药使用,提高棉花产量。下列相关叙述正确的是( )
A.农杆菌细胞中的Ti质粒能够在受体细胞中自我复制
B.用Ca2+处理植物细胞有利于重组Ti质粒的导入
C.Ti质粒可整合到农杆菌的拟核DNA上
D.由该种方法获得的转基因抗虫棉无法将抗虫基因遗传给子代
题组四 目的基因的检测与鉴定
9.(2024黑龙江大庆质量监测)目的基因导入受体细胞后,需要检测目的基因是否可以维持稳定和表达其遗传特性。下列关于目的基因的检测和鉴定的叙述,正确的是( )
A.目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是能否转录出mRNA
B.可采用PCR检测目的基因是否转录和翻译
C.可从转基因生物中提取蛋白质来检测目的基因是否翻译成相应蛋白质
D.抗虫、抗病检验用于确定转基因生物是否具备相关性状,属于分子水平的检测
10.(2024山东济南期末)科学家利用含氯霉素抗性基因的质粒作载体,将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌的基因组中,再通过工业发酵批量生产凝乳酶,用于生产奶酪。氯霉素对大肠杆菌有较强的抗菌作用。下列相关说法错误的是( )
A.培养大肠杆菌,分离提纯其产生的蛋白质并进行鉴定,可确定大肠杆菌是否产生凝乳酶
B.选择合适的限制酶切割从受体细胞中提取的质粒,再进行电泳,检测目的基因是否导入受体细胞
C.用分别与质粒DNA和目的基因DNA互补结合的一对引物,对受体细胞中提取的质粒进行PCR扩增,之后再进行电泳,检测目的基因是否导入受体细胞
D.能在含有氯霉素的培养基上生长的大肠杆菌中一定被导入了目的基因
题组五 DNA片段的扩增及电泳鉴定
11.(2024江苏扬州期末)下列关于DNA片段的扩增及电泳鉴定实验的叙述,错误的是( )
A.PCR过程需要Taq DNA聚合酶
B.PCR过程通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合
C.PCR扩增区域由两种引物来决定
D.电泳时,DNA的迁移速率与凝胶的浓度有关,与DNA分子的大小无关
12.(2024重庆一中期末)大肠杆菌经溶菌酶和洗涤剂处理后,拟核DNA就会缠绕在细胞壁碎片上,静置一段时间,质粒分布在上清液中,利用上述原理可初步获得质粒DNA。用三种限制酶处理提取的产物经PCR扩增,然后进行琼脂糖凝胶电泳,结果如图所示。下列相关叙述不正确的是( )
A.电泳时,电泳缓冲液需没过凝胶以免凝胶加样孔中的电泳样液流出
B.电泳鉴定DNA利用了DNA在电场中会向着与它所带电荷相反的电极移动的原理
C.用琼脂糖凝胶电泳鉴定质粒,被染色的质粒还需要通过紫外灯照射才能看到结果
D.该质粒上一定有一个限制酶Ⅰ和Ⅱ的切割位点,有两个限制酶Ⅲ的切割位点
13.(2024江苏南通期中)PCR技术应用非常广泛,可用于扩增目的基因,制作探针,引入定点突变,定量检测DNA等。完成下列有关PCR技术和相关应用的问题:
(1)PCR技术可用于基因工程四个基本步骤中的 步骤。
(2)在正常变性和复性之后研究某Taq DNA聚合酶的催化效率,得到了下列表格:
子链延伸速率(个核苷酸·秒-1·酶分子-1)
22 ℃ 0.25
37 ℃ 1.5
55 ℃ 22
70 ℃ 60
78 ℃ 250
83 ℃ 0
83 ℃下没有产物的原因是 。
(3)PCR反应后期,由于 等原因,反应速率会降低。
(4)PCR过程中,温度的控制至关重要,变性温度过低会导致 ,最终导致反应效率降低。复性温度过高则会因 导致目标产物的量 。
能力提升练
题组 基因工程的基本操作程序
1.(2024安徽蚌埠期中)科研人员利用农杆菌转化法将抗病毒蛋白基因C导入番木瓜,培育出转基因抗病毒番木瓜,所用的Ti质粒如图所示。下列叙述正确的是( )
A.该技术的原理是农杆菌的拟核DNA与番木瓜基因发生重组
B.构建基因表达载体需要限制酶和耐高温的DNA聚合酶
C.可利用PCR技术筛选出含有抗病毒蛋白基因C的受体细胞
D.可利用卡那霉素抗性基因检测是否成功构建抗病毒番木瓜
2.(2024湖南长沙期中,)光敏色素基因在调节作物生长发育中具有重要作用。为探讨玉米中光敏色素基因A(含大约256个碱基对)在棉花种质资源创制中的利用价值,研究人员将A基因转入棉花中,对棉花受体细胞进行检测,并通过电泳技术分析结果。该过程所用质粒与含光敏色素基因的DNA上相关限制酶的酶切位点分别如图甲、乙所示,电泳检测结果如图丙。下列相关叙述正确的是 ( )
甲
乙
丙
A.为构建正确连接的表达载体,应选用BamHⅠ和HindⅢ这两种限制酶
B.PCR扩增目的基因过程中每次循环都要经历一次升温和两次降温
C.表达载体导入受体细胞后,可用含四环素的选择培养基进行初步筛选
D.由图丙电泳结果可知,1、2、3、4号转基因棉花均培育成功
3.(2024黑龙江大庆期中,)通过引物设计,运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变。如图为基因工程中获取突变基因的过程,其中引物1序列中含有一个碱基T不能与目的基因片段配对,但不影响引物与模板链的整体配对,反应体系中引物1和引物2的5'端分别设计增加限制酶a和限制酶b的识别序列。下列有关叙述不正确的是( )
A.两种引物中设计两种限制酶切割位点有利于目的基因的定向插入
B.复性温度过高会导致引物不能与模板牢固结合,PCR扩增效率下降
C.第3轮循环,引物1能与图中②结合并且形成两条链等长的突变基因
D.第3轮循环结束后,含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/2
4.(多选题)(教材习题改编)某大肠杆菌的质粒上含有AmpR基因(氨苄青霉素抗性基因)和LacZ基因(编码的酶能使含X-gal的平板上的菌落呈现蓝色),科研人员欲利用该质粒构建L-天冬酰胺酶高表达载体,并利用含氨苄青霉素和X-gal的平板对受体菌进行筛选,该受体菌在普通平板上形成的菌落为白色,目的基因结构和质粒结构如图,图中的多种限制酶识别序列各不相同。选用的限制酶和菌落应为( )
图1
图2
A.EcoRⅠ和BamHⅠ B.EcoRⅠ和KpnⅠ
C.白色菌落 D.蓝色菌落
5.(2024辽宁朝阳月考)载体是基因工程中携带外源DNA片段(目的基因)进入受体细胞的重要运载工具,常见的载体类型主要有基因克隆载体和基因表达载体。下图是利用细菌生产人胰岛素的基本流程示意图,相关叙述正确的是( )
A.重组载体A、重组载体B分别是基因表达载体和基因克隆载体
B.基因克隆载体可使目的基因在受体细胞中稳定存在
C.必须把目的基因插入重组载体A的启动子和终止子之间
D.培养细菌A和细菌B的培养基在营养成分和功能上没有明显差异
6.(2024湖南常德期中)Southern印迹杂交是进行基因组DNA特定序列定位的通用方法。其基本方法是:利用琼脂糖凝胶电泳分离经限制酶消化的DNA片段,将凝胶上的DNA变性并在原位将单链DNA片段转移至硝酸纤维素膜上并固定,再与放射性标记的探针进行杂交,利用放射自显影检测特定DNA分子。根据信息判断下列说法中错误的是( )
A.限制酶消化DNA片段时破坏了相邻两个核苷酸分子之间的磷酸二酯键
B.转移至硝酸纤维素膜上的一个DNA片段中有2个游离的磷酸基团
C.标记探针与硝酸纤维素膜上的DNA分子部分碱基序列互补
D.可用Southern印迹杂交法从基因组文库中获取目的基因
7.(2024北京海淀一模)双向启动子可同时结合两个RNA聚合酶来驱动下游基因的表达,研究人员构建了如图所示的表达载体,以检测双向启动子作用效果。下列分析不正确的是( )
A.表达载体中GUS基因和LUC基因转录时使用T-DNA的不同DNA单链为模板
B.为连入GUS基因,需用SalⅠ和SphⅠ酶切已整合了双向启动子及LUC基因的质粒
C.在培养基中添加壮观霉素可初步筛选出成功导入表达载体的微生物细胞
D.可通过观察是否出现荧光和蓝色物质确认双向启动子的作用
8.(2024广东湛江月考)与普通玉米相比,甜玉米中可溶性糖含量高,汁多质脆,富含多种维生素,更富有生产应用价值。科研人员通过转基因技术培育出了超量表达P蛋白的转基因甜玉米。在超量表达P基因载体的构建中,所用DNA片段和Ti质粒的酶切位点如图1所示,P蛋白在玉米株系的表达量如图2所示。回答下列问题:
图1
图2
(1)图1中强启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段,能被 酶识别并结合,驱动基因的持续转录。为使P基因在玉米植株中超量表达,应优先选用图1所示的 酶组合,将含P基因的DNA片段和Ti质粒切开后构建重组表达载体。
(2)将农杆菌液浸泡过的玉米愈伤组织进行植物组织培养,培养基中应加入 以筛选出成功导入T-DNA的玉米愈伤组织。筛选出的愈伤组织经过 过程可形成丛芽,最终获得多个玉米株系。现对a1、a2、a3、a4四个甜玉米株系的蛋白质表达量进行测定,结果如图2。其中a4株系P蛋白表达量较低的原因可能是 。
(3)研究人员发现了一种RNA剪接抑制剂,该抑制剂会使玉米相关基因的表达受阻。针对该抑制剂的具体作用,科研人员提出以下假说:
假说1:该抑制剂导致RNA前体上内含子1的对应序列不能被剪。
假说2:该抑制剂导致RNA前体上内含子1和外显子2的对应序列同时被剪切。
图3
为了验证上述假说,需分别从实验组和对照组胚细胞中提取RNA,经过 过程形成cDNA,然后对cDNA进行PCR后,再分析电泳后的条带。若要证明假说2成立,需要选择图3中所示的引物 (填数字)进行PCR。
答案与分层梯度式解析
第2节 基因工程的基本操作程序
基础过关练
1.C 2.B 4.B 5.C 6.B 7.D 8.A 9.C
10.D 11.D 12.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.B 聚合酶链式反应(PCR)是一项体外扩增DNA的技术,该技术可通过变性、复性和延伸三个步骤扩增DNA,DNA聚合酶具有专一性,不能扩增出mRNA,A错误;PCR过程中需要耐高温的DNA聚合酶,反应缓冲液中一般要添加Mg2+来激活耐高温的DNA聚合酶,B正确;由于DNA复制方向是由5'端到3'端,利用PCR技术扩增目的基因时,常在两个引物的5'端各添加一种限制酶的识别序列,C错误;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(初始模板链)=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.答案 (1)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 X邻近区域的上、下游已知序列 (2)DNA聚合酶不能从头合成子链,只能把游离的脱氧核苷酸连接到已经存在的DNA片段上,加入引物,能够使DNA聚合酶从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸 (3)三
解析 (1)PCR过程需要两种引物,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;引物分别能与目的基因两条链的3'端通过碱基互补配对结合。虽然目的基因X的核苷酸序列未知,但X邻近区域的上、下游的部分DNA序列已知,因此可根据X邻近区域的上、下游已知序列设计引物,PCR扩增后的DNA序列包含基因X的核苷酸序列。
4.B 与用一种限制酶分别切割目的基因和质粒构建基因表达载体相比,用两种限制酶分别切割目的基因和质粒会避免出现质粒自身环化、目的基因自身环化、目的基因与质粒反向连接等情况,A正确;连接切割后的质粒和目的基因的酶是DNA连接酶,B错误;构建基因表达载体时,目的基因插入标记基因、启动子、终止子内部,会使标记基因、启动子、终止子遭到破坏而失去作用,C正确。
5.C 启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段,在基因表达载体中启动子位于目的基因的上游,是RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动目的基因转录出mRNA,B正确;基因表达载体(本质为DNA)的组成应包括启动子、终止子、目的基因、标记基因等,终止密码子位于mRNA上,C错误。
6.B 原核细胞无内质网、高尔基体等细胞器,不能将导入的真核基因表达的蛋白质进行对应的加工,该蛋白质需要进一步处理才能具有正常功能,A正确。
DNA聚合酶从引物的3'端延伸子链,因此添加的限制酶的识别序列需设计在引物的5'端,D正确。
7.D 农杆菌转化法可将目的基因导入双子叶植物和裸子植物,而对大多数单子叶植物来说并不适合,随着转化方法的突破,用农杆菌侵染水稻、玉米等多种单子叶植物也取得了成功,D错误。
8.A 用Ca2+处理农杆菌有利于重组Ti质粒导入农杆菌,B错误;Bt基因插入Ti质粒上的T-DNA片段中形成重组Ti质粒,重组Ti质粒上的T-DNA片段可整合到植物细胞的染色体DNA上,因此,用该种方法获得的转基因抗虫棉的Bt基因可以通过有性生殖遗传给子代,C、D错误。
9.C 目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是目的基因能否在受体细胞中稳定保存并复制,A错误。
类型 方法 检测内容
分子水平 的检测 PCR等技术 检测受体细胞的染色体DNA上是否插入了目的基因
检测目的基因是否转录出了mRNA
抗原—抗 体杂交技术 检测目的基因是否翻译成蛋白质,B错误,C正确
个体水 平鉴定 抗虫、抗病 接种实验等 确定转基因生物是否具备相关性状,D错误
10.D
检测方法 选项分析
对大肠杆菌产生的蛋白质进行鉴定 依据抗原—抗体杂交原理,可检测目的基因是否表达出相应蛋白质,A正确
限制酶切割受体细胞中提取的质粒,进行电泳 根据电泳后的条带情况,检测目的基因是否导入受体细胞,B、C正确
用分别与质粒DNA和目的基因DNA互补结合的一对引物,对受体细胞中提取的质粒进行PCR扩增,再进行电泳
根据题干信息可知,氯霉素对大肠杆菌有较强的抗菌作用,没有导入氯霉素抗性基因的大肠杆菌不能在含有氯霉素的培养基上生长。空载质粒和重组质粒都含有氯霉素抗性基因,都能表达出抗氯霉素物质,导入了空载质粒、重组质粒(含目的基因)的大肠杆菌都能在含有氯霉素的培养基上生长,D错误。
11.D 体外扩增DNA时,需要高温使DNA变性解旋,故复制过程中要用耐高温的DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶),A正确;PCR过程包括高温变性、低温复性和中温延伸三个阶段,B正确;PCR过程中DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,而只能从引物的3'端延伸DNA链,复制时需要两种引物,且PCR扩增区域由这两种引物来决定,C正确;电泳时,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。
12.D 通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物时,电泳缓冲液需没过凝胶1 mm为宜,A正确;在电场的作用下,带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动,这个过程就是电泳,B正确;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,C正确;质粒的本质是环状的DNA,限制酶Ⅰ和Ⅱ处理后电泳只有一条条带,可能是该质粒上有一个切割位点(切割后为链状DNA分子),也可能没有切割位点(环状DNA分子),D错误。
13.答案 (1)获取目的基因和目的基因的检测与鉴定 (2)引物与模板结合的稳定性遭到破坏(或引物不能稳定的与模板结合) (3)酶活性降低、引物和dNTP浓度降低、反应产物增多 (4)DNA双链不能充分解开 引物不能与模板充分配对 减少
解析 (2)据表格信息可知:在22~78 ℃之间,随着温度升高,子链延伸速率增大,但当温度达到83 ℃时没有产物,原因可能是温度过高,引物与模板结合的稳定性遭到破坏(或引物不能稳定的与模板结合)。(3)PCR扩增需要dNTP等物质,但在反应后期,随着反应进行,由于酶活性降低、引物和dNTP浓度降低、反应产物增多等,导致反应变慢。(4)变性即双链DNA解聚为单链,复性即引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。若变性温度过低,则DNA双链不能充分解开,导致模板减少;若复性温度过高,则会导致引物不能与模板充分配对,导致目标产物的量减少。
能力提升练
1.C 2.C 3.D 4.BC 5.B 6.B 7.B
1.C 农杆菌Ti质粒上的目的基因(不是拟核DNA)和番木瓜基因发生重组,A错误;构建重组质粒需要限制酶和DNA连接酶,B错误;可利用PCR技术扩增目的基因,根据电泳条带情况筛选出含有抗病毒蛋白基因C的受体细胞,C正确;转入番木瓜的是重组Ti质粒的T-DNA,T-DNA中不含卡那霉素抗性基因,因此,转基因抗病毒番木瓜不含有卡那霉素抗性基因,不具有卡那霉素抗性,D错误。
2.C 构建基因表达载体时,不能选用BamHⅠ(破坏两个标记基因),应选用BclⅠ和HindⅢ,A错误;PCR反应过程中每次循环都要经历目的各不相同的两次升温(第一次使目的基因变性,第二次使目的基因延伸)和一次降温(使目的基因复性),B错误;结合A选项的分析,基因表达载体的卡那霉素抗性基因被破坏,存在四环素抗性基因,在表达载体导入受体细胞后,可用含四环素的选择培养基进行初步筛选,C正确;光敏色素基因A含大约256个碱基对,由图丙电泳结果可知,1、2、3、4号均成功导入光敏色素基因A,但转基因棉花是否培育成功不能确定,还需要进行个体生物学水平上的鉴定,D错误。
3.D 两种引物中设计两种限制酶切割位点,可以配合载体上的限制酶切割位点,帮助目的基因定向插入载体,避免发生反向连接,A正确;PCR技术中,复性温度过高会导致引物不能与互补DNA链(模板)牢固结合,PCR扩增效率下降,B正确;
设以m为模板合成一定长度的子链①,以①为模板合成一定长度的子链②,如下图所示:
第3轮循环结束后,PCR体系中存在3种长度的DNA,分别为m+①(2个)、①+②(4个)、②+②(两条链等长且含突变碱基对的DNA,2个),共8个DNA,含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/4,第3轮循环,引物1能与题图中的②结合并且形成两条链等长的突变基因,C正确,D错误。
4.BC 根据目的基因和质粒上的限制酶及酶切位点,选择合适的限制酶:
重组质粒中,LacZ基因被EcoRⅠ和KpnⅠ破坏,无法合成相应的酶使含X-gal的平板上的菌落呈现蓝色,故所需菌落为白色菌落。
5.B 重组载体A导入受体菌后随着受体菌的繁殖而扩增,是基因克隆载体;重组载体B导入受体菌后,表达产生胰岛素是基因表达载体,A错误。基因克隆载体可使目的基因在受体细胞中稳定存在,并进行增殖,B正确。培养细菌A的目的是扩增目的基因,不需要获得表达产物,目的基因不一定要插入重组载体A的启动子和终止子之间,C错误。培养细菌A的目的是扩增目的基因,培养基中主要含合成DNA的原料;培养细菌B的目的是获得胰岛素,培养基中主要含合成RNA和蛋白质的原料,D错误。
6.B 限制酶切割DNA分子内部核苷酸分子之间的磷酸二酯键,A正确;根据题干信息“将凝胶上的DNA变性并在原位将单链DNA片段转移至硝酸纤维素膜上并固定”可知,转移至硝酸纤维素膜上的一个DNA片段是单链DNA分子,其中有1个游离的磷酸基团,B错误;核酸探针通过氢键与待检测基因片段进行连接,进行碱基互补配对,C正确;用放射性标记的探针进行杂交,结合放射自显影检测特定DNA分子,可从基因组文库中获取目的基因,D正确。
7.B 表达载体中GUS基因和LUC基因转录时,双向启动子的转录方向不同,则使用的T-DNA的模板链也不同,A正确。成功导入含有壮观霉素抗性基因的基因表达载体的微生物受体细胞具有抗壮观霉素的能力,在含有壮观霉素的培养基上能生存,C正确。
8.答案 (1)RNA聚合 BamHⅠ和SacⅠ (2)潮霉素 再分化 a4株系玉米中可能没有导入目的基因(或目的基因未表达) (3)逆转录 3和4
解析 (1)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因的转录。为使P基因在玉米植株中超量表达,强启动子和P基因应一起被切割后拼接到载体上,分析如下:
(2)重组质粒中有潮霉素抗性基因和卡那霉素抗性基因,重组质粒上的T-DNA(含潮霉素抗性基因)转移到被侵染的植物细胞,并将其整合到该细胞的染色体DNA上,使植物细胞能表现出对潮霉素的抗性(不能表现卡那霉素抗性),在含潮霉素的培养基中可筛选出成功导入
T-DNA的玉米愈伤组织。a4株与野生型的X蛋白表达量基本相同,可能原因是a4株系玉米中未导入目的基因或目的基因未表达。(3)若要证明假说2成立,即RNA前体上内含子1和外显子2的对应序列同时被剪切下去,选择引物3和4进行PCR,则不会得到DNA分子,即不出现电泳条带。
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