2025人教版高中生物学选择性必修3强化练习题--第3章 基因工程拔高练（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 基因工程拔高练（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 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 11:21:03 | ||
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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
综合拔高练
五年高考练
考点1 DNA的粗提取与鉴定、DNA扩增及电泳鉴定
1.(2024山东,13)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验,下列说法正确的是( )
A.整个提取过程中可以不使用离心机
B.研磨液在4 ℃冰箱中放置几分钟后,应充分摇匀再倒入烧杯中
C.鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变
D.仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰
2.(2024黑吉辽,7)关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物的实验,下列叙述正确的是( )
A.琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小
B.凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置
C.在同一电场作用下,DNA片段越长,向负极迁移速率越快
D.琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来
考点2 基因工程
3.(2024江西,12)γ-氨基丁酸在医药等领域有重要的应用价值。利用L-谷氨酸脱羧酶(GadB)催化L-谷氨酸脱羧是高效生产γ-氨基丁酸的重要途径之一。研究人员采用如图方法将酿酒酵母S的L-谷氨酸脱羧酶基因(gadB)导入生产菌株E.coli A,构建了以L-谷氨酸钠为底物高效生产γ-氨基丁酸的菌株E.coli B。下列叙述正确的是( )
A.上图表明,可以从酿酒酵母S中分离得到目的基因gadB
B.E.coli B发酵生产γ-氨基丁酸时,L-谷氨酸钠的作用是供能
C.E.coli A和E.coli B都能高效降解γ-氨基丁酸
D.可以用其他酶替代NcoⅠ和KpnⅠ构建重组质粒
4.(2023湖北,4)用氨苄青霉素抗性基因(AmpR)、四环素抗性基因(TetR)作为标记基因构建的质粒如图所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒,构建基因表达载体(重组质粒),并转化到受体菌中。下列叙述错误的是( )
A.若用HindⅢ酶切,目的基因转录的产物可能不同
B.若用PvuⅠ酶切,在含Tet(四环素)培养基中的菌落,不一定含有目的基因
C.若用SphⅠ酶切,可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否
D.若用SphⅠ酶切,携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)和Tet的培养基中能形成菌落
5.(2023重庆,12)某小组通过PCR[假设引物长度为8个碱基(短于实际长度)]获得了含有目的基因的DNA片段,并用限制酶进行酶切(下图),再用所得片段成功构建了基因表达载体。下列叙述错误的是( )
A.其中一个引物序列为5'-TGCGCAGT-3'
B.步骤①所用的酶是SpeⅠ和CfoⅠ
C.用步骤①的酶对载体进行酶切,至少获得2个片段
D.酶切片段和载体连接时,可使用E.coli连接酶或T4连接酶
6.(2024山东,5)制备荧光标记的DNA探针时,需要模板、引物、DNA聚合酶等。在只含大肠杆菌DNA聚合酶、扩增缓冲液、H2O和4种脱氧核苷酸(dCTP、dTTP、dGTP和碱基被荧光标记的dATP)的反应管①~④中,分别加入如表所示的适量单链DNA。已知形成的双链DNA区遵循碱基互补配对原则,且在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区。能得到带有荧光标记的DNA探针的反应管有( )
A.①② B.②③
C.①④ D.③④
7.(2024新课标,35)某研究小组将纤维素酶基因(N)插入某种细菌(B1)的基因组中,构建高效降解纤维素的菌株(B2)。该小组在含有N基因的质粒中插入B1基因组的M1与M2片段;再经限制酶切割获得含N基因的片段甲,片段甲两端分别为M1与M2;利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术将片段甲插入B1的基因组,得到菌株B2。酶切位点(Ⅰ~Ⅳ)、引物(P1~P4)的结合位置、片段甲替换区如图所示,→表示引物5'→3'方向。回答下列问题。
(1)限制酶切割的化学键是 。为保证N基因能在菌株B2中表达,在构建片段甲时,应将M1与M2片段分别插入质粒的Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ酶切位点之间,原因是
。
(2)CRISPR/Cas9技术可以切割细菌B1基因组中与向导RNA结合的DNA。向导RNA与B1基因组DNA互补配对可以形成的碱基对有G—C和 。
(3)用引物P1和P2进行PCR可验证片段甲插入了细菌B1基因组,所用的模板是 ;若用该模板与引物P3和P4进行PCR,实验结果是 。
(4)与秸秆焚烧相比,利用高效降解纤维素的细菌处理秸秆的优点是
(答出2点即可)。
8.(2024山东,25)研究发现基因L能够通过脱落酸信号途径调控大豆的逆境响应。利用基因工程技术编辑基因L,可培育耐盐碱大豆品系。在载体上的限制酶BsaⅠ切点处插入大豆基因L的向导DNA序列,将载体导入大豆细胞后,其转录产物可引导核酸酶特异性结合基因组上的目标序列并发挥作用。载体信息、目标基因L部分序列及相关结果等如图所示。
图甲:载体信息
LB/RB:T-DNA的边界序列;Kanr:卡那霉素抗性基因;Ampr:氨苄青霉素抗性基因
图乙:目标基因L部分序列
图丙:限制酶识别序列、切割位点及电泳结果
(1)用PCR技术从大豆基因组DNA中扩增目标基因L时,所用的引物越短,引物特异性越 (填“高”或“低”)。限制酶在切开DNA双链时,形成的单链突出末端为黏性末端,若用BsaⅠ酶切大豆基因组DNA,理论上可产生的黏性末端最多有 种。载体信息如图甲所示,经BsaⅠ酶切后,载体上保留的黏性末端序列应为5'- -3'和
5'- -3'。
(2)重组载体通过农杆菌导入大豆细胞,使用抗生素 筛选到具有该抗生素抗性的植株①~④。为了鉴定基因编辑是否成功,以上述抗性植株的DNA为模板,通过PCR扩增目标基因L,部分序列信息及可选用的酶切位点如图乙所示,PCR产物完全酶切后的电泳结果如图丙所示。据图可判断选用的限制酶是 ,其中纯合的突变植株是 (填序号)。
(3)实验中获得1株基因L成功突变的纯合植株,该植株具有抗生素抗性,检测发现其体细胞中只有1条染色体有T-DNA插入。用抗生素筛选这个植株的自交子代,其中突变位点纯合且对抗生素敏感的植株所占比例为 ,筛选出的敏感植株可用于后续的品种选育。
考点3 蛋白质工程
9.(2024黑吉辽,25)将天然Ti质粒改造成含有Vir基因的辅助质粒(辅助T-DNA转移)和不含有Vir基因、含有T-DNA的穿梭质粒,共同转入农杆菌,可提高转化效率。细菌和棉花对密码子偏好不同,为提高翻译效率,增强棉花抗病虫害能力,进行如图操作。回答下列问题。
注:F1-F3,R1-R3表示引物;T-DNA-LB表示左边界;T-DNA-RB表示右边界;Ori表示复制原点;KanR表示卡那霉素抗性基因;HygBR表示潮霉素B抗性基因。
(1)从苏云金杆菌提取DNA时,需加入蛋白酶,其作用是 。提取过程中加入体积分数为95%的预冷酒精,其目的是 。
(2)本操作中获取目的基因的方法是 和 。
(3)穿梭质粒中p35s为启动子,其作用是 ,驱动目的基因转录;插入两个p35s启动子,其目的可能是 。
(4)根据图中穿梭质粒上的KanR和HygBR两个标记基因的位置,用 基因对应的抗生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。
(5)为检测棉花植株是否导入目的基因,提取棉花植株染色体DNA作模板,进行PCR,应选用的引物是 和 。
(6)本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程,理由是 (单选)。
A.通过含有双质粒的农杆菌转化棉花细胞
B.将苏云金杆菌Bt基因导入棉花细胞中表达
C.将1-1 362基因序列改变为棉花细胞偏好密码子的基因序列
D.用1-1 362合成基因序列和1 363-1 848天然基因序列获得改造的抗虫蛋白
三年模拟练
应用实践
1.(2024山东聊城期末)根据基因转录模式,启动子主要有三种,如当环境中主要碳源是乳糖时,大肠杆菌才会表达与乳糖跨膜转运、水解、代谢相关的蛋白,其基因的启动子属于诱导型启动子,乳糖是其诱导物。而与葡萄糖代谢相关的蛋白始终表达,其对应基因的启动子即组成型启动子。还有一种在特定的组织细胞中发挥作用的特异性启动子,下列叙述错误的是( )
A.对大肠杆菌的总RNA进行逆转录无法获得乳糖诱导型启动子
B.血红蛋白基因的启动子属于组织特异性启动子
C.组成型启动子可使抗除草剂基因只在花粉中表达
D.农杆菌转化马铃薯实验中,重组质粒的潮霉素(对真核细胞有毒害作用)抗性基因启动子应选用马铃薯的物种特异性启动子
2.(2024福建师范大学附属中学期末)为了构建可以直接利用纤维素发酵的酿酒酵母工程菌,研究人员构建基因表达载体(如图所示),并导入不能合成尿嘧啶的酵母菌。下列相关分析不正确的是( )
A.尿嘧啶合成基因可以作为表达载体上的标记基因
B.以环状载体为模板不可直接线性化载体
C.扩增目的基因时应在引物的5'端添加与线性化载体两端相同的DNA序列
D.在以纤维素为唯一碳源的液体培养基中检测酒精含量确定工程菌发酵效果
3.(2024陕西渭南阶段检测)研究人员用SmaⅠ和EcoRⅠ两种限制酶处理某DNA分子,图1为EcoRⅠ切割该DNA分子后的结果;图2是酶切后的凝胶电泳图谱,其中1号泳道是DNA Marker,2号、3号、4号分别是EcoRⅠ单独处理、SmaⅠ单独处理、两种酶共同处理后的电泳结果。下列相关叙述错误的是( )
A.据图1可知EcoRⅠ的识别序列为-GAATTC-,切割位点在G和A之间
B.据图2可知琼脂糖凝胶的加样孔在B端
C.据图2可知该DNA分子可能是含1 000个碱基对的环状DNA
D.EcoRⅠ和SmaⅠ两种限制酶的酶切位点不同
4.(2024江西贵溪实验中学月考)Cre-loxP系统能实现特定基因的敲除(如图1)。把几种荧光蛋白基因和Cre酶能识别并切割的序列(loxP1和loxP2)串在一起,构建表达载体T(如图2)。部分荧光蛋白基因会被Cre酶随机“剪掉”,且两个loxP1之间或两个loxP2之间的基因,最多会被Cre酶敲除一次,剩下的部分得以表达,随机呈现不同的颜色。下列说法错误的是( )
图1
图2
A.Cre酶切下一个待敲除基因的过程,需要破坏四个磷酸二酯键
B.若小鼠细胞含一个表达载体T(不含Cre酶),其肌肉组织细胞呈红色
C.若小鼠细胞含一个表达载体T(含Cre酶),其脑组织细胞呈红色或黄色或蓝色
D.若小鼠细胞含两个表达载体T(含Cre酶),其一个细胞内可能随机出现两种颜色
5.(多选题)(2024江苏徐州期中)微滴式数字PCR(ddPCR)是一种检测RNA病毒等病原体的手段,原理如图所示,分为样本分散、PCR扩增、检测三个过程。下列有关叙述正确的是( )
A.RNA病毒样本在进行ddPCR检测时,需要先进行逆转录处理
B.多孔板中如果某个孔没有核酸分子,就不需要加入引物和Taq酶
C.检测时只要有一个孔出现阳性结果,就可以说明原样本中有病毒核酸
D.相对于传统手段,ddPCR更加灵敏,更容易检测出微量病毒
迁移创新
6.(2024山东省实验中学期中)结核病是由结核杆菌引起的人畜共患病。结核杆菌通常以气溶胶形式传播,气溶胶颗粒被肺泡吞噬细胞吞噬,吞噬细胞破裂导致结核杆菌在机体内进一步传播。羊痒病是由正常细胞的非致病性朊蛋白异构化为痒病朊蛋白所致。为研制既能抗结核病又能抗羊痒病的双抗羊,科学家进行了如下操作。
(1)小鼠SP110基因是目前发现的具有抗结核杆菌感染功能的基因。研究人员为了验证SP110基因的功能,同时也为了验证山羊吞噬细胞特异性启动子MRS可以启动SP110基因在吞噬细胞内的表达,将MRS启动子与小鼠SP110基因形成融合基因,设计了下表所示的三组实验。请完成表格内容:
组别 主要操作 培养细胞后, 使之破裂
对照组1 空质粒导入山羊肺泡吞噬细胞,接种适量结核杆菌 细胞培养72小时后,加入③ ,使吞噬细胞破裂,释放结核杆菌
对照组2 含有能广泛表达SP110基因的山羊肺泡吞噬细胞,①
实验组 ② ,接种等量的结核杆菌
取三组实验等量的细胞裂解液,用稀释涂布平板法培养,结果如图1所示。由图可知小鼠SP110基因可用于双抗羊的研制,依据的实验现象是 。
图1
(2)非致病性朊蛋白是由山羊13号染色体上的PRNP基因的第三外显子控制合成的,PRNP基因的结构如图2。研究人员以L4和R1为识别位点设计TALEN敲除载体,对体外培养的山羊成纤维细胞PRNP基因外显子3的L4与R1之间的序列实施定点敲除。请根据上述信息,设计一个检测敲除是否成功的思路:提取山羊成纤维细胞的DNA,根据 设计引物进行PCR,并用 作用于PCR产物后进行凝胶电泳,若仅获得一条电泳条带,说明定点敲除成功。
图2
注:限制酶BamHⅠ的识别序列为GGATCC。
(3)用TALEN敲除载体与供体DNA表达载体(图4)共同转化体外培养的幼羊成纤维细胞,可将融合基因定点敲入PRNP基因的外显子3部位,原理如图3。请指出图4中数字1和2分别代表的结构:
1. ,2. 。
图3 基因敲入的原理
图4 供体DNA表达载体
（4）欲用上述细胞获得双抗羊,需要用到的技术有 (至少写出两项)。
答案与分层梯度式解析
综合拔高练
五年高考练
1.A 2.A 3.D 4.D 5.B 6.D
1.A DNA的粗提取与鉴定实验中,可以将洋葱研磨液过滤到烧杯中,在4 ℃冰箱中放置几分钟后,再取上清液放入烧杯中,在上清液中加入体积相等的、预冷的酒精溶液,静置2~3 min,溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的DNA,整个提取过程中可以不使用离心机,A正确,B错误;鉴定过程需要沸水浴加热,DNA分子在高温下会解螺旋,双螺旋结构发生改变,C错误;加热是唯一变量,设置一个对照组可以排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰,D错误。
2.A 在琼脂糖凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度有关,一般而言,对于较大的DNA片段,需要选择较低浓度的凝胶,对于较小的DNA片段,需要选择较高浓度的凝胶,A正确;在电泳鉴定时,常使用一种有颜色的标记物以便在电泳中形成肉眼可见的指示带,用于预测核酸分子电泳的大致位置,B错误;DNA分子具有可解离的基团,在一定的pH下,这些基团可以带上正电荷或负电荷,在电场的作用下,这些带电分子,会向着与它所带电荷相反的电极移动,且DNA片段越长,迁移速率越慢,C错误;凝胶中的DNA分子经过染色,可在一定波长的紫外灯下被检测出来,而不是紫光灯,D错误。
3.D 由题图可知,图中通过PCR技术从酿酒酵母S中扩增得到目的基因gadB,未表明可以从酿酒酵母S中分离得到基因gadB,A错误;
L-谷氨酸钠是生产γ-氨基丁酸的原料,是反应的底物,B错误;由题可知,E.coli B是E.coli A经基因工程改造后能高效生产γ-氨基丁酸的菌株,C错误;质粒和目的基因两侧可能会含有其他限制酶的识别位点,故可以用其他酶代替NcoⅠ和KpnⅠ构建重组质粒,D正确。
4.D
5.B 分析题图:
用步骤①的酶(NheⅠ和CfoⅠ)对载体进行酶切,切割之后至少获得2个片段,C正确。由题图可知,酶切后形成的是黏性末端,将酶切片段和载体连接时,可使用E.coli连接酶或T4连接酶,D正确。
6.D 分析题干信息,要通过DNA复制获得带有荧光标记的探针,4支反应管中均未直接加入引物,要实现复制,只能利用加入的单链DNA互相配对进而在3'端开始延伸子链。4支试管中单链按照碱基互补配对原则进行配对(本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区),情况如图:
注:上图中两链之间的短线代表形成碱基对。
要使DNA探针带有荧光标记,需要利用碱基被荧光标记的dATP合成子链,而实现这一目标,模板链的5'端要有未配对的序列且含有碱基T。结合上述分析可知:①号管子链不能从3'端开始延伸;②号管子链能延伸但延伸过程不消耗碱基被荧光标记的dATP,因此得到的探针不带标记;③④号管子链能延伸且延伸过程消耗碱基被荧光标记的dATP,因此得到的探针带标记,D符合题意。
7.答案 (1)磷酸二酯键 可以确保酶切处理后得到的片段甲中N基因上下游分别具有启动子和终止子,从而使N基因可以正常表达 (2)C—G、U—A、A—T (3)菌株B2的基因组DNA 无扩增产物 (4)减少环境(空气)污染,提高能量利用率,便于秸秆还田增加土壤肥力等
解析 (1)基因的表达依赖于基因上下游的启动子和终止子,将M1、M2片段分别插入质粒的Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ位点之间,可确保后续酶切得到的片段甲中N基因两端有启动子和终止子。(2)RNA含碱基A、U、G、C,分别与DNA链上的T、A、C、G配对,形成G—C、C—G、U—A、A—T碱基对。(3)由题目信息可知,扩增目的是验证菌株B2基因组中是否插入片段甲,因而扩增的模板是菌株B2的基因组DNA,若该基因组中插入了片段甲,则经若干次循环后可得到大量基因N,否则无扩增产物。引物P3、P4的结合序列是细菌B1基因组的特定位置,片段甲插入B1的基因组得到B2后,B2的基因组中无P4的结合位点,因而以菌株B2的基因组为模板,添加P3、P4引物将无法得到扩增产物。(4)秸秆焚烧一方面易造成大气、粉尘污染,同时秸秆中的能量迅速以热能形式散失。用纤维素分解菌处理秸秆则可避免环境污染现象,且如果利用该微生物降解秸秆还可以采用合理的方式将秸秆中的能量转化为人类可利用的能量,从而提高能量利用率,或者将秸秆和纤维素分解菌置于农田土壤中作用,使秸秆还田,提高土壤肥力等。
8.答案 (1)低 256 GTTT CAAT (2)卡那霉素 SacⅠ ④ (3)1/4
解析 (1)用PCR技术扩增目标基因时,所用的引物越短,引物与非目标序列碱基互补配对的概率越高,引物特异性越低。若用BsaⅠ酶切大豆基因组DNA,产生的黏性末端及末端的部分序列如下表示,由于N代表任一碱基,故理论上可产生的黏性末端最多有4×4×4×4=256(种)。
载体信息上BsaⅠ的识别序列和切割位点如图所示,故载体上保留的黏性末端序列为5'-GTTT-3'和5'-CAAT-3'。
(2)重组载体的T-DNA可整合到大豆细胞的DNA上,由图甲可知卡那霉素抗性基因位于T-DNA内,故使用卡那霉素可筛选到具有该抗生素抗性的植株。由图乙可知,目标序列含有BamHⅠ、EcoRⅠ的酶切位点,突变序列含有BamHⅠ、EcoRⅠ、SacⅠ的酶切位点,图丙中植株②只有一种DNA片段,说明其DNA片段没有被限制酶切割,故可判断选用的限制酶是SacⅠ,植株②不含有突变序列,植株④只含有突变序列,故纯合的突变植株是④。(3)假设突变基因为a,则基因L成功突变的纯合植株的基因型为aa,检测发现其体细胞中只有一条染色体有
T-DNA插入,插入后具有抗生素抗性,设相关基因用T、t表示,基因T表示具有抗性,则该植株的基因型为aaTt,其自交,子代中突变位点纯合且对抗生素敏感的植株(aatt)所占比例为1/4。
9.答案 (1)降解蛋白质 溶解某些蛋白质等杂质,析出DNA (2)PCR扩增 人工合成 (3)与RNA聚合酶结合 确保目的基因的转录(或提高目的基因的转录量) (4)HygBR (5)F3 R2 (6)D
解析 (1)从苏云金杆菌提取DNA时,加入蛋白酶的作用是降解蛋白质。预冷酒精能溶解某些蛋白质等杂质,不能溶解DNA。(4)潮霉素B抗性基因(HygBR)在T-DNA片段上,可以与目的基因一同插入受体细胞的染色体上,故有潮霉素B抗性的棉花细胞可说明已完成转化。(5)因为目的基因是由人工合成的1-1362基因序列和酶切产生的1363-1848基因序列拼接在一起构成的,在鉴定时需选择对应目的基因两端序列的引物,即F3和R2。(6)通过改造目的基因来改造现有的抗虫蛋白,属于蛋白质工程技术。
三年模拟练
1.C 2.B 3.B 4.B 5.ACD
1.C 根据必备知识和题干中启动子的三种类型,分析选项如下表:
已知信息 选项分析
RNA中不含启动子转录区域 对大肠杆菌的总RNA进行逆转录无法获得乳糖诱导型启动子,A正确
血红蛋白基因只在红细胞中表达 血红蛋白基因的启动子属于组织特异性启动子,B正确
特异性启动子在特定的组织细胞中发挥作用 组织特异性启动子可使抗除草剂基因只在花粉中表达,C错误
农杆菌转化马铃薯实验中,重组质粒的潮霉素抗性基因启动子应选用马铃薯的物种特异性启动子,D正确
2.B 将尿嘧啶合成基因作为表达载体上的标记基因,表达载体导入不能合成尿嘧啶的酵母菌后,酵母菌能产生尿嘧啶,酵母菌能正常进行转录,A正确;以环状载体为模板进行PCR,由于PCR为体外DNA复制,且不含DNA连接酶,无法成环,因此可直接线性化载体,B错误;扩增目的基因时应在引物的5'端添加与线性化载体两端相同的DNA序列,以便PCR产物与线性化载体连接,C正确;在以纤维素为唯一碳源的液体培养基中检测酒精含量,以确定工程菌发酵效果,若工程菌能利用纤维素发酵,则证明转基因成功,D正确。
3.B DNA片段长度会影响其在电泳时的迁移速率,DNA分子越大,迁移就越慢,据图2可知琼脂糖凝胶的加样孔在A端,B错误;图2中2号、3号分别是EcoRⅠ单独处理、SmaⅠ单独处理后的电泳结果,两个泳道均只出现一种DNA片段,且碱基对数均为1 000,说明该DNA分子可能是含1 000个碱基对的环状DNA,C正确;图2中4号是EcoRⅠ和SmaⅠ两种酶共同处理后的电泳结果,显示800 bp和200 bp两个条带,1 000 bp=800 bp+200 bp,说明在该DNA分子中,两种限制酶的酶切位点不同,如下图所示,D正确。
4.B DNA由两条链螺旋缠绕形成,Cre酶切下一个待敲除基因的过程中,需要切断基因前后两端,因此需要破坏四个磷酸二酯键,A正确。
同理,小鼠脑组织细胞内有两个表达载体T(含Cre酶),Cre酶对每个DNA片段随机剪切,脑组织细胞可能出现两种颜色,D正确。
5.ACD 样本RNA病毒在进行ddPCR检测时,需要先进行逆转录处理得到DNA,以DNA为模板进行体外扩增,A正确;为避免有遗漏,每个多孔板中都需要加入引物和Taq酶,最终通过阳性反应进行鉴定,B错误;阳性结果意味着有核酸分子能与试剂发生碱基互补配对,检测时有孔出现阳性结果,可以说明原样本中有病毒核酸,C正确;相对于传统手段,ddPCR在每个孔中含有少量核酸的条件下即可检测,更加灵敏,更容易检测出微量病毒,D正确。
6.答案 (1)①接种等量的结核杆菌 ②含有融合基因与质粒构建的重组质粒的山羊肺泡吞噬细胞 ③等量蒸馏水 实验组的吞噬细胞裂解后释放的结核杆菌数量与对照组2接近,显著小于对照组1 (2)外显子3的(部分)序列 BamHⅠ (3)L4序列 MRS启动子 (4)体细胞核移植、动物细胞培养(早期胚胎培养)、胚胎移植
解析 以基因工程中特异性启动子为情境创设实验设计,考查实验设计的科学探究素养。结合细胞工程技术体现出生物技术的目的是培育出符合人们需要的产品这一生物学大概念。
(1)根据实验目的设计实验过程:
实验目的 ①验证SP110基因的功能; ②验证山羊吞噬细胞特异性启动子MRS可以启动SP110基因在吞噬细胞内的表达
自变量 是否有SP110基因表达、是否有特异性启动子MRS
实验结果 实验组的吞噬细胞裂解后释放的结核杆菌数量和对照组2接近,显著小于对照组1
实验结论 SP110基因具有抗结核杆菌感染功能; 山羊吞噬细胞特异性启动子MRS可以启动SP110基因在吞噬细胞内的表达
(2)外显子3的L4与R1之间存在限制酶BamHⅠ识别序列,根据外显子3的(部分)序列设计引物进行PCR,并用BamHⅠ作用于PCR产物后进行凝胶电泳,若仅获得一条电泳条带,说明PCR产物中没有BamHⅠ的酶切位点,定点敲除成功。
(3)根据实验目的进行分析:
实验目的 降低非致病性朊蛋白的量,同时抗结核病
实验设计 用MRS启动子与小鼠SP110基因形成的融合基因,替换PRNP基因的外显子3
实验原理 对山羊成纤维细胞L4与R1之间的序列实施定点敲除 ↓ 将MRS启动子与小鼠SP110基因形成的融合基因定点敲入PRNP基因的外显子3中
根据以上分析可知图4中,1是L4序列(和外显子3前的L4序列同源),2是MRS启动子,3是终止子(使SP110基因转录停止),4是R1序列(和外显子3后的R1序列同源)。(4)用TALEN敲除载体与供体DNA载体共转化的幼羊成纤维细胞获得双抗羊,首先将该细胞细胞核移植到去核卵母细胞中,诱导卵母细胞分裂、分化,进行早期胚胎细胞培养,到适宜阶段进行胚胎移植,移入适宜的代孕母体继续发育。
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2025人教版高中生物学选择性必修3
综合拔高练
五年高考练
考点1 DNA的粗提取与鉴定、DNA扩增及电泳鉴定
1.(2024山东,13)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验,下列说法正确的是( )
A.整个提取过程中可以不使用离心机
B.研磨液在4 ℃冰箱中放置几分钟后,应充分摇匀再倒入烧杯中
C.鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变
D.仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰
2.(2024黑吉辽,7)关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物的实验,下列叙述正确的是( )
A.琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小
B.凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置
C.在同一电场作用下,DNA片段越长,向负极迁移速率越快
D.琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来
考点2 基因工程
3.(2024江西,12)γ-氨基丁酸在医药等领域有重要的应用价值。利用L-谷氨酸脱羧酶(GadB)催化L-谷氨酸脱羧是高效生产γ-氨基丁酸的重要途径之一。研究人员采用如图方法将酿酒酵母S的L-谷氨酸脱羧酶基因(gadB)导入生产菌株E.coli A,构建了以L-谷氨酸钠为底物高效生产γ-氨基丁酸的菌株E.coli B。下列叙述正确的是( )
A.上图表明,可以从酿酒酵母S中分离得到目的基因gadB
B.E.coli B发酵生产γ-氨基丁酸时,L-谷氨酸钠的作用是供能
C.E.coli A和E.coli B都能高效降解γ-氨基丁酸
D.可以用其他酶替代NcoⅠ和KpnⅠ构建重组质粒
4.(2023湖北,4)用氨苄青霉素抗性基因(AmpR)、四环素抗性基因(TetR)作为标记基因构建的质粒如图所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒,构建基因表达载体(重组质粒),并转化到受体菌中。下列叙述错误的是( )
A.若用HindⅢ酶切,目的基因转录的产物可能不同
B.若用PvuⅠ酶切,在含Tet(四环素)培养基中的菌落,不一定含有目的基因
C.若用SphⅠ酶切,可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否
D.若用SphⅠ酶切,携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)和Tet的培养基中能形成菌落
5.(2023重庆,12)某小组通过PCR[假设引物长度为8个碱基(短于实际长度)]获得了含有目的基因的DNA片段,并用限制酶进行酶切(下图),再用所得片段成功构建了基因表达载体。下列叙述错误的是( )
A.其中一个引物序列为5'-TGCGCAGT-3'
B.步骤①所用的酶是SpeⅠ和CfoⅠ
C.用步骤①的酶对载体进行酶切,至少获得2个片段
D.酶切片段和载体连接时,可使用E.coli连接酶或T4连接酶
6.(2024山东,5)制备荧光标记的DNA探针时,需要模板、引物、DNA聚合酶等。在只含大肠杆菌DNA聚合酶、扩增缓冲液、H2O和4种脱氧核苷酸(dCTP、dTTP、dGTP和碱基被荧光标记的dATP)的反应管①~④中,分别加入如表所示的适量单链DNA。已知形成的双链DNA区遵循碱基互补配对原则,且在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区。能得到带有荧光标记的DNA探针的反应管有( )
A.①② B.②③
C.①④ D.③④
7.(2024新课标,35)某研究小组将纤维素酶基因(N)插入某种细菌(B1)的基因组中,构建高效降解纤维素的菌株(B2)。该小组在含有N基因的质粒中插入B1基因组的M1与M2片段;再经限制酶切割获得含N基因的片段甲,片段甲两端分别为M1与M2;利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术将片段甲插入B1的基因组,得到菌株B2。酶切位点(Ⅰ~Ⅳ)、引物(P1~P4)的结合位置、片段甲替换区如图所示,→表示引物5'→3'方向。回答下列问题。
(1)限制酶切割的化学键是 。为保证N基因能在菌株B2中表达,在构建片段甲时,应将M1与M2片段分别插入质粒的Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ酶切位点之间,原因是
。
(2)CRISPR/Cas9技术可以切割细菌B1基因组中与向导RNA结合的DNA。向导RNA与B1基因组DNA互补配对可以形成的碱基对有G—C和 。
(3)用引物P1和P2进行PCR可验证片段甲插入了细菌B1基因组,所用的模板是 ;若用该模板与引物P3和P4进行PCR,实验结果是 。
(4)与秸秆焚烧相比,利用高效降解纤维素的细菌处理秸秆的优点是
(答出2点即可)。
8.(2024山东,25)研究发现基因L能够通过脱落酸信号途径调控大豆的逆境响应。利用基因工程技术编辑基因L,可培育耐盐碱大豆品系。在载体上的限制酶BsaⅠ切点处插入大豆基因L的向导DNA序列,将载体导入大豆细胞后,其转录产物可引导核酸酶特异性结合基因组上的目标序列并发挥作用。载体信息、目标基因L部分序列及相关结果等如图所示。
图甲:载体信息
LB/RB:T-DNA的边界序列;Kanr:卡那霉素抗性基因;Ampr:氨苄青霉素抗性基因
图乙:目标基因L部分序列
图丙:限制酶识别序列、切割位点及电泳结果
(1)用PCR技术从大豆基因组DNA中扩增目标基因L时,所用的引物越短,引物特异性越 (填“高”或“低”)。限制酶在切开DNA双链时,形成的单链突出末端为黏性末端,若用BsaⅠ酶切大豆基因组DNA,理论上可产生的黏性末端最多有 种。载体信息如图甲所示,经BsaⅠ酶切后,载体上保留的黏性末端序列应为5'- -3'和
5'- -3'。
(2)重组载体通过农杆菌导入大豆细胞,使用抗生素 筛选到具有该抗生素抗性的植株①~④。为了鉴定基因编辑是否成功,以上述抗性植株的DNA为模板,通过PCR扩增目标基因L,部分序列信息及可选用的酶切位点如图乙所示,PCR产物完全酶切后的电泳结果如图丙所示。据图可判断选用的限制酶是 ,其中纯合的突变植株是 (填序号)。
(3)实验中获得1株基因L成功突变的纯合植株,该植株具有抗生素抗性,检测发现其体细胞中只有1条染色体有T-DNA插入。用抗生素筛选这个植株的自交子代,其中突变位点纯合且对抗生素敏感的植株所占比例为 ,筛选出的敏感植株可用于后续的品种选育。
考点3 蛋白质工程
9.(2024黑吉辽,25)将天然Ti质粒改造成含有Vir基因的辅助质粒(辅助T-DNA转移)和不含有Vir基因、含有T-DNA的穿梭质粒,共同转入农杆菌,可提高转化效率。细菌和棉花对密码子偏好不同,为提高翻译效率,增强棉花抗病虫害能力,进行如图操作。回答下列问题。
注:F1-F3,R1-R3表示引物;T-DNA-LB表示左边界;T-DNA-RB表示右边界;Ori表示复制原点;KanR表示卡那霉素抗性基因;HygBR表示潮霉素B抗性基因。
(1)从苏云金杆菌提取DNA时,需加入蛋白酶,其作用是 。提取过程中加入体积分数为95%的预冷酒精,其目的是 。
(2)本操作中获取目的基因的方法是 和 。
(3)穿梭质粒中p35s为启动子,其作用是 ,驱动目的基因转录;插入两个p35s启动子,其目的可能是 。
(4)根据图中穿梭质粒上的KanR和HygBR两个标记基因的位置,用 基因对应的抗生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。
(5)为检测棉花植株是否导入目的基因,提取棉花植株染色体DNA作模板,进行PCR,应选用的引物是 和 。
(6)本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程,理由是 (单选)。
A.通过含有双质粒的农杆菌转化棉花细胞
B.将苏云金杆菌Bt基因导入棉花细胞中表达
C.将1-1 362基因序列改变为棉花细胞偏好密码子的基因序列
D.用1-1 362合成基因序列和1 363-1 848天然基因序列获得改造的抗虫蛋白
三年模拟练
应用实践
1.(2024山东聊城期末)根据基因转录模式,启动子主要有三种,如当环境中主要碳源是乳糖时,大肠杆菌才会表达与乳糖跨膜转运、水解、代谢相关的蛋白,其基因的启动子属于诱导型启动子,乳糖是其诱导物。而与葡萄糖代谢相关的蛋白始终表达,其对应基因的启动子即组成型启动子。还有一种在特定的组织细胞中发挥作用的特异性启动子,下列叙述错误的是( )
A.对大肠杆菌的总RNA进行逆转录无法获得乳糖诱导型启动子
B.血红蛋白基因的启动子属于组织特异性启动子
C.组成型启动子可使抗除草剂基因只在花粉中表达
D.农杆菌转化马铃薯实验中,重组质粒的潮霉素(对真核细胞有毒害作用)抗性基因启动子应选用马铃薯的物种特异性启动子
2.(2024福建师范大学附属中学期末)为了构建可以直接利用纤维素发酵的酿酒酵母工程菌,研究人员构建基因表达载体(如图所示),并导入不能合成尿嘧啶的酵母菌。下列相关分析不正确的是( )
A.尿嘧啶合成基因可以作为表达载体上的标记基因
B.以环状载体为模板不可直接线性化载体
C.扩增目的基因时应在引物的5'端添加与线性化载体两端相同的DNA序列
D.在以纤维素为唯一碳源的液体培养基中检测酒精含量确定工程菌发酵效果
3.(2024陕西渭南阶段检测)研究人员用SmaⅠ和EcoRⅠ两种限制酶处理某DNA分子,图1为EcoRⅠ切割该DNA分子后的结果;图2是酶切后的凝胶电泳图谱,其中1号泳道是DNA Marker,2号、3号、4号分别是EcoRⅠ单独处理、SmaⅠ单独处理、两种酶共同处理后的电泳结果。下列相关叙述错误的是( )
A.据图1可知EcoRⅠ的识别序列为-GAATTC-,切割位点在G和A之间
B.据图2可知琼脂糖凝胶的加样孔在B端
C.据图2可知该DNA分子可能是含1 000个碱基对的环状DNA
D.EcoRⅠ和SmaⅠ两种限制酶的酶切位点不同
4.(2024江西贵溪实验中学月考)Cre-loxP系统能实现特定基因的敲除(如图1)。把几种荧光蛋白基因和Cre酶能识别并切割的序列(loxP1和loxP2)串在一起,构建表达载体T(如图2)。部分荧光蛋白基因会被Cre酶随机“剪掉”,且两个loxP1之间或两个loxP2之间的基因,最多会被Cre酶敲除一次,剩下的部分得以表达,随机呈现不同的颜色。下列说法错误的是( )
图1
图2
A.Cre酶切下一个待敲除基因的过程,需要破坏四个磷酸二酯键
B.若小鼠细胞含一个表达载体T(不含Cre酶),其肌肉组织细胞呈红色
C.若小鼠细胞含一个表达载体T(含Cre酶),其脑组织细胞呈红色或黄色或蓝色
D.若小鼠细胞含两个表达载体T(含Cre酶),其一个细胞内可能随机出现两种颜色
5.(多选题)(2024江苏徐州期中)微滴式数字PCR(ddPCR)是一种检测RNA病毒等病原体的手段,原理如图所示,分为样本分散、PCR扩增、检测三个过程。下列有关叙述正确的是( )
A.RNA病毒样本在进行ddPCR检测时,需要先进行逆转录处理
B.多孔板中如果某个孔没有核酸分子,就不需要加入引物和Taq酶
C.检测时只要有一个孔出现阳性结果,就可以说明原样本中有病毒核酸
D.相对于传统手段,ddPCR更加灵敏,更容易检测出微量病毒
迁移创新
6.(2024山东省实验中学期中)结核病是由结核杆菌引起的人畜共患病。结核杆菌通常以气溶胶形式传播,气溶胶颗粒被肺泡吞噬细胞吞噬,吞噬细胞破裂导致结核杆菌在机体内进一步传播。羊痒病是由正常细胞的非致病性朊蛋白异构化为痒病朊蛋白所致。为研制既能抗结核病又能抗羊痒病的双抗羊,科学家进行了如下操作。
(1)小鼠SP110基因是目前发现的具有抗结核杆菌感染功能的基因。研究人员为了验证SP110基因的功能,同时也为了验证山羊吞噬细胞特异性启动子MRS可以启动SP110基因在吞噬细胞内的表达,将MRS启动子与小鼠SP110基因形成融合基因,设计了下表所示的三组实验。请完成表格内容:
组别 主要操作 培养细胞后, 使之破裂
对照组1 空质粒导入山羊肺泡吞噬细胞,接种适量结核杆菌 细胞培养72小时后,加入③ ,使吞噬细胞破裂,释放结核杆菌
对照组2 含有能广泛表达SP110基因的山羊肺泡吞噬细胞,①
实验组 ② ,接种等量的结核杆菌
取三组实验等量的细胞裂解液,用稀释涂布平板法培养,结果如图1所示。由图可知小鼠SP110基因可用于双抗羊的研制,依据的实验现象是 。
图1
(2)非致病性朊蛋白是由山羊13号染色体上的PRNP基因的第三外显子控制合成的,PRNP基因的结构如图2。研究人员以L4和R1为识别位点设计TALEN敲除载体,对体外培养的山羊成纤维细胞PRNP基因外显子3的L4与R1之间的序列实施定点敲除。请根据上述信息,设计一个检测敲除是否成功的思路:提取山羊成纤维细胞的DNA,根据 设计引物进行PCR,并用 作用于PCR产物后进行凝胶电泳,若仅获得一条电泳条带,说明定点敲除成功。
图2
注:限制酶BamHⅠ的识别序列为GGATCC。
(3)用TALEN敲除载体与供体DNA表达载体(图4)共同转化体外培养的幼羊成纤维细胞,可将融合基因定点敲入PRNP基因的外显子3部位,原理如图3。请指出图4中数字1和2分别代表的结构:
1. ,2. 。
图3 基因敲入的原理
图4 供体DNA表达载体
（4）欲用上述细胞获得双抗羊,需要用到的技术有 (至少写出两项)。
答案与分层梯度式解析
综合拔高练
五年高考练
1.A 2.A 3.D 4.D 5.B 6.D
1.A DNA的粗提取与鉴定实验中,可以将洋葱研磨液过滤到烧杯中,在4 ℃冰箱中放置几分钟后,再取上清液放入烧杯中,在上清液中加入体积相等的、预冷的酒精溶液,静置2~3 min,溶液中出现的白色丝状物就是粗提取的DNA,整个提取过程中可以不使用离心机,A正确,B错误;鉴定过程需要沸水浴加热,DNA分子在高温下会解螺旋,双螺旋结构发生改变,C错误;加热是唯一变量,设置一个对照组可以排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰,D错误。
2.A 在琼脂糖凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度有关,一般而言,对于较大的DNA片段,需要选择较低浓度的凝胶,对于较小的DNA片段,需要选择较高浓度的凝胶,A正确;在电泳鉴定时,常使用一种有颜色的标记物以便在电泳中形成肉眼可见的指示带,用于预测核酸分子电泳的大致位置,B错误;DNA分子具有可解离的基团,在一定的pH下,这些基团可以带上正电荷或负电荷,在电场的作用下,这些带电分子,会向着与它所带电荷相反的电极移动,且DNA片段越长,迁移速率越慢,C错误;凝胶中的DNA分子经过染色,可在一定波长的紫外灯下被检测出来,而不是紫光灯,D错误。
3.D 由题图可知,图中通过PCR技术从酿酒酵母S中扩增得到目的基因gadB,未表明可以从酿酒酵母S中分离得到基因gadB,A错误;
L-谷氨酸钠是生产γ-氨基丁酸的原料,是反应的底物,B错误;由题可知,E.coli B是E.coli A经基因工程改造后能高效生产γ-氨基丁酸的菌株,C错误;质粒和目的基因两侧可能会含有其他限制酶的识别位点,故可以用其他酶代替NcoⅠ和KpnⅠ构建重组质粒,D正确。
4.D
5.B 分析题图:
用步骤①的酶(NheⅠ和CfoⅠ)对载体进行酶切,切割之后至少获得2个片段,C正确。由题图可知,酶切后形成的是黏性末端,将酶切片段和载体连接时,可使用E.coli连接酶或T4连接酶,D正确。
6.D 分析题干信息,要通过DNA复制获得带有荧光标记的探针,4支反应管中均未直接加入引物,要实现复制,只能利用加入的单链DNA互相配对进而在3'端开始延伸子链。4支试管中单链按照碱基互补配对原则进行配对(本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区),情况如图:
注:上图中两链之间的短线代表形成碱基对。
要使DNA探针带有荧光标记,需要利用碱基被荧光标记的dATP合成子链,而实现这一目标,模板链的5'端要有未配对的序列且含有碱基T。结合上述分析可知:①号管子链不能从3'端开始延伸;②号管子链能延伸但延伸过程不消耗碱基被荧光标记的dATP,因此得到的探针不带标记;③④号管子链能延伸且延伸过程消耗碱基被荧光标记的dATP,因此得到的探针带标记,D符合题意。
7.答案 (1)磷酸二酯键 可以确保酶切处理后得到的片段甲中N基因上下游分别具有启动子和终止子,从而使N基因可以正常表达 (2)C—G、U—A、A—T (3)菌株B2的基因组DNA 无扩增产物 (4)减少环境(空气)污染,提高能量利用率,便于秸秆还田增加土壤肥力等
解析 (1)基因的表达依赖于基因上下游的启动子和终止子,将M1、M2片段分别插入质粒的Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ位点之间,可确保后续酶切得到的片段甲中N基因两端有启动子和终止子。(2)RNA含碱基A、U、G、C,分别与DNA链上的T、A、C、G配对,形成G—C、C—G、U—A、A—T碱基对。(3)由题目信息可知,扩增目的是验证菌株B2基因组中是否插入片段甲,因而扩增的模板是菌株B2的基因组DNA,若该基因组中插入了片段甲,则经若干次循环后可得到大量基因N,否则无扩增产物。引物P3、P4的结合序列是细菌B1基因组的特定位置,片段甲插入B1的基因组得到B2后,B2的基因组中无P4的结合位点,因而以菌株B2的基因组为模板,添加P3、P4引物将无法得到扩增产物。(4)秸秆焚烧一方面易造成大气、粉尘污染,同时秸秆中的能量迅速以热能形式散失。用纤维素分解菌处理秸秆则可避免环境污染现象,且如果利用该微生物降解秸秆还可以采用合理的方式将秸秆中的能量转化为人类可利用的能量,从而提高能量利用率,或者将秸秆和纤维素分解菌置于农田土壤中作用,使秸秆还田,提高土壤肥力等。
8.答案 (1)低 256 GTTT CAAT (2)卡那霉素 SacⅠ ④ (3)1/4
解析 (1)用PCR技术扩增目标基因时,所用的引物越短,引物与非目标序列碱基互补配对的概率越高,引物特异性越低。若用BsaⅠ酶切大豆基因组DNA,产生的黏性末端及末端的部分序列如下表示,由于N代表任一碱基,故理论上可产生的黏性末端最多有4×4×4×4=256(种)。
载体信息上BsaⅠ的识别序列和切割位点如图所示,故载体上保留的黏性末端序列为5'-GTTT-3'和5'-CAAT-3'。
(2)重组载体的T-DNA可整合到大豆细胞的DNA上,由图甲可知卡那霉素抗性基因位于T-DNA内,故使用卡那霉素可筛选到具有该抗生素抗性的植株。由图乙可知,目标序列含有BamHⅠ、EcoRⅠ的酶切位点,突变序列含有BamHⅠ、EcoRⅠ、SacⅠ的酶切位点,图丙中植株②只有一种DNA片段,说明其DNA片段没有被限制酶切割,故可判断选用的限制酶是SacⅠ,植株②不含有突变序列,植株④只含有突变序列,故纯合的突变植株是④。(3)假设突变基因为a,则基因L成功突变的纯合植株的基因型为aa,检测发现其体细胞中只有一条染色体有
T-DNA插入,插入后具有抗生素抗性,设相关基因用T、t表示,基因T表示具有抗性,则该植株的基因型为aaTt,其自交,子代中突变位点纯合且对抗生素敏感的植株(aatt)所占比例为1/4。
9.答案 (1)降解蛋白质 溶解某些蛋白质等杂质,析出DNA (2)PCR扩增 人工合成 (3)与RNA聚合酶结合 确保目的基因的转录(或提高目的基因的转录量) (4)HygBR (5)F3 R2 (6)D
解析 (1)从苏云金杆菌提取DNA时,加入蛋白酶的作用是降解蛋白质。预冷酒精能溶解某些蛋白质等杂质,不能溶解DNA。(4)潮霉素B抗性基因(HygBR)在T-DNA片段上,可以与目的基因一同插入受体细胞的染色体上,故有潮霉素B抗性的棉花细胞可说明已完成转化。(5)因为目的基因是由人工合成的1-1362基因序列和酶切产生的1363-1848基因序列拼接在一起构成的,在鉴定时需选择对应目的基因两端序列的引物,即F3和R2。(6)通过改造目的基因来改造现有的抗虫蛋白,属于蛋白质工程技术。
三年模拟练
1.C 2.B 3.B 4.B 5.ACD
1.C 根据必备知识和题干中启动子的三种类型,分析选项如下表:
已知信息 选项分析
RNA中不含启动子转录区域 对大肠杆菌的总RNA进行逆转录无法获得乳糖诱导型启动子,A正确
血红蛋白基因只在红细胞中表达 血红蛋白基因的启动子属于组织特异性启动子,B正确
特异性启动子在特定的组织细胞中发挥作用 组织特异性启动子可使抗除草剂基因只在花粉中表达,C错误
农杆菌转化马铃薯实验中,重组质粒的潮霉素抗性基因启动子应选用马铃薯的物种特异性启动子,D正确
2.B 将尿嘧啶合成基因作为表达载体上的标记基因,表达载体导入不能合成尿嘧啶的酵母菌后,酵母菌能产生尿嘧啶,酵母菌能正常进行转录,A正确;以环状载体为模板进行PCR,由于PCR为体外DNA复制,且不含DNA连接酶,无法成环,因此可直接线性化载体,B错误;扩增目的基因时应在引物的5'端添加与线性化载体两端相同的DNA序列,以便PCR产物与线性化载体连接,C正确;在以纤维素为唯一碳源的液体培养基中检测酒精含量,以确定工程菌发酵效果,若工程菌能利用纤维素发酵,则证明转基因成功,D正确。
3.B DNA片段长度会影响其在电泳时的迁移速率,DNA分子越大,迁移就越慢,据图2可知琼脂糖凝胶的加样孔在A端,B错误;图2中2号、3号分别是EcoRⅠ单独处理、SmaⅠ单独处理后的电泳结果,两个泳道均只出现一种DNA片段,且碱基对数均为1 000,说明该DNA分子可能是含1 000个碱基对的环状DNA,C正确;图2中4号是EcoRⅠ和SmaⅠ两种酶共同处理后的电泳结果,显示800 bp和200 bp两个条带,1 000 bp=800 bp+200 bp,说明在该DNA分子中,两种限制酶的酶切位点不同,如下图所示,D正确。
4.B DNA由两条链螺旋缠绕形成,Cre酶切下一个待敲除基因的过程中,需要切断基因前后两端,因此需要破坏四个磷酸二酯键,A正确。
同理,小鼠脑组织细胞内有两个表达载体T(含Cre酶),Cre酶对每个DNA片段随机剪切,脑组织细胞可能出现两种颜色,D正确。
5.ACD 样本RNA病毒在进行ddPCR检测时,需要先进行逆转录处理得到DNA,以DNA为模板进行体外扩增,A正确;为避免有遗漏,每个多孔板中都需要加入引物和Taq酶,最终通过阳性反应进行鉴定,B错误;阳性结果意味着有核酸分子能与试剂发生碱基互补配对,检测时有孔出现阳性结果,可以说明原样本中有病毒核酸,C正确;相对于传统手段,ddPCR在每个孔中含有少量核酸的条件下即可检测,更加灵敏,更容易检测出微量病毒,D正确。
6.答案 (1)①接种等量的结核杆菌 ②含有融合基因与质粒构建的重组质粒的山羊肺泡吞噬细胞 ③等量蒸馏水 实验组的吞噬细胞裂解后释放的结核杆菌数量与对照组2接近,显著小于对照组1 (2)外显子3的(部分)序列 BamHⅠ (3)L4序列 MRS启动子 (4)体细胞核移植、动物细胞培养(早期胚胎培养)、胚胎移植
解析 以基因工程中特异性启动子为情境创设实验设计,考查实验设计的科学探究素养。结合细胞工程技术体现出生物技术的目的是培育出符合人们需要的产品这一生物学大概念。
(1)根据实验目的设计实验过程:
实验目的 ①验证SP110基因的功能; ②验证山羊吞噬细胞特异性启动子MRS可以启动SP110基因在吞噬细胞内的表达
自变量 是否有SP110基因表达、是否有特异性启动子MRS
实验结果 实验组的吞噬细胞裂解后释放的结核杆菌数量和对照组2接近,显著小于对照组1
实验结论 SP110基因具有抗结核杆菌感染功能; 山羊吞噬细胞特异性启动子MRS可以启动SP110基因在吞噬细胞内的表达
(2)外显子3的L4与R1之间存在限制酶BamHⅠ识别序列,根据外显子3的(部分)序列设计引物进行PCR,并用BamHⅠ作用于PCR产物后进行凝胶电泳,若仅获得一条电泳条带,说明PCR产物中没有BamHⅠ的酶切位点,定点敲除成功。
(3)根据实验目的进行分析:
实验目的 降低非致病性朊蛋白的量,同时抗结核病
实验设计 用MRS启动子与小鼠SP110基因形成的融合基因,替换PRNP基因的外显子3
实验原理 对山羊成纤维细胞L4与R1之间的序列实施定点敲除 ↓ 将MRS启动子与小鼠SP110基因形成的融合基因定点敲入PRNP基因的外显子3中
根据以上分析可知图4中,1是L4序列(和外显子3前的L4序列同源),2是MRS启动子,3是终止子(使SP110基因转录停止),4是R1序列(和外显子3后的R1序列同源)。(4)用TALEN敲除载体与供体DNA载体共转化的幼羊成纤维细胞获得双抗羊,首先将该细胞细胞核移植到去核卵母细胞中,诱导卵母细胞分裂、分化,进行早期胚胎细胞培养,到适宜阶段进行胚胎移植,移入适宜的代孕母体继续发育。
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