第3、4章章末测评卷-人教版（2019）生物选择性必修3（含解析）
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| 名称 | 第3、4章章末测评卷-人教版（2019）生物选择性必修3（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 822.8KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-05-19 11:33:24 | ||
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文档简介
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2025人教版生物选择性必修3
第3、4章章末测评卷
一、单项选择题(共15小题,每小题2分,共30分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.基因工程是对DNA的设计施工,下列“工具”在基因工程中不会使用的是( )
A.限制酶 B.DNA连接酶
C.质粒或病毒 D.RNA复制酶
2.下列有关生物技术安全性的叙述,不正确的是( )
A.我国对农业转基因生物实行了标识制度
B.转基因技术本身是中性的,我们要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论
C.我国政府主张全面禁止和彻底销毁生物武器
D.为防止生物技术用于生产生物武器,严禁进行生物技术的新研究
3.T4 DNA连接酶可将任意2个具有相同黏性末端的DNA片段连接在一起。该反应过程需消耗ATP,其水解产生的腺苷一磷酸(AMP)通过共价键与酶相连,随后AMP转移至DNA片段,进而完成连接反应。下列叙述正确的是( )
A.T4 DNA连接酶的底物种类较多,故其无专一性
B.T4 DNA连接酶催化反应后,其组成成分已改变
C.ATP在该反应过程中可能打开两个特殊的化学键
D.T4 DNA连接酶需保存于最适温度和pH条件下
4.作物脱毒、改善畜产品品质、抗除草剂作物的研发、可保存的干扰素的研发,依次应用了下列哪项生物技术 ( )
①基因工程 ②细胞工程 ③蛋白质工程 ④胚胎工程
A.①②②③ B.②①①③
C.②①②③ D.②①②④
5.(2024福建三明期末)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验的叙述,正确的是 ( )
A.分离DNA和蛋白质的原理是DNA溶于酒精但某些蛋白质不溶于酒精
B.将白色丝状物加入二苯胺试剂后沸水浴,待试管冷却后观察颜色变化
C.在沸水浴或微波炉内加热至琼脂糖熔化,稍冷却后加入适量核酸染料
D.将扩增得到的PCR产物与电泳缓冲液混合后缓慢注入凝胶加样孔内
6.(2024福建厦门二中月考)下列关于农杆菌转化法的叙述,错误的是( )
A.若用Ti质粒作载体,目的基因的插入位置应该在T-DNA片段内
B.将重组Ti质粒导入农杆菌中时,可以用Ca2+处理细菌
C.农杆菌能将重组Ti质粒转移到被侵染的植物细胞内,并将其整合到染色体DNA上
D.能在植物细胞中检测到目的基因,还不能说明转化成功
7.(2024黑吉辽卷)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
8.生物安全是指与生物有关的各种因素对社会、经济、人类健康以及生态环境所产生的危害或潜在风险。下列相关叙述错误的是( )
A.消除生物武器威胁、防止生物武器扩散是生物安全防控的重要方面
B.由于技术问题,生殖性克隆可能孕育出有严重生理缺陷的克隆动物
C.为避免可能产生的基因歧视,基因检测机构不能随意泄露基因检测的结果
D.从外来入侵害虫的原产地引入天敌进行治理,不会对入侵地造成生态影响
9.(2024安徽开学联考)为实现高效降解厨余垃圾中纤维素的目的,科研人员将纤维素内切葡聚糖酶基因(EGⅢ基因)导入酵母菌中,获得能高效表达EGⅢ基因的工程菌,图示中BamHⅠ、EcoRⅠ、SalⅠ为限制酶。下列相关叙述错误的是( )
A.构建重组质粒需用到BamHⅠ、SalⅠ和DNA连接酶
B.筛选目的菌时,所用的培养基中应含有氨苄青霉素
C.培育该工程菌与培育三倍体无子西瓜所运用的原理相同
D.质粒中的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位
10.将溶葡萄球菌酶基因转入奶牛基因组中获得转基因牛,在其乳腺中表达的溶葡萄球菌酶可以有效预防由葡萄球菌引起的奶牛乳房炎,使感染率下降。下列叙述错误的是( )
A.上述操作至少需要三种分子工具:限制酶、DNA聚合酶、载体
B.可以通过PCR以及构建基因文库等方法来获取溶葡萄球菌酶基因
C.构建基因表达载体时,需加入乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件
D.溶葡萄球菌酶基因与奶牛DNA都为双螺旋结构是二者拼接的基础
11.如图为某质粒限制酶酶切图谱。某基因中不含图中限制酶的识别序列。为使PCR扩增的该基因与该质粒构建重组质粒,则扩增的该基因两端需分别引入哪两种限制酶的识别序列 ( )
注:图中限制酶的识别序列及切割形成的黏性末端均不相同。
A.NdeⅠ和BamHⅠ
B.NdeⅠ和XbaⅠ
C.XbaⅠ和BamHⅠ
D.EcoRⅠ和KpnⅠ
12.(2024重庆育才中学期中)为使玉米获得抗除草剂性状,科研人员进行了相关操作(如图所示)。含有内含子的报告基因不能在原核生物中正确表达,其正确表达产物能催化无色物质K呈现蓝色。转化过程中愈伤组织表面常残留农杆菌,可能会导致未转化的愈伤组织在含除草剂的培养基中生长。下列叙述错误的是 ( )
A.T-DNA可将基因G转移并整合到愈伤组织细胞的染色体DNA上
B.利用物质K和抗生素进行筛选1,可获得农杆菌的蓝色菌落
C.利用物质K和除草剂进行筛选2,更易于获得抗除草剂的转基因植株
D.幼胚经诱导形成的愈伤组织是一团未分化且不定形的薄壁细胞
13.有些膀胱上皮细胞可以产生一种称为尿血小板溶素的膜蛋白。科学家将人的生长激素基因插入小鼠基因组内制成膀胱生物反应器,使小鼠膀胱可以合成人的生长激素,并分泌到尿液中。下列有关说法正确的是( )
A.人的生长激素基因只存在于小鼠的膀胱上皮细胞中
B.需要将尿血小板溶素基因与生长激素基因的启动子等调控元件重组在一起
C.需用显微注射法将基因表达载体导入膀胱上皮细胞中
D.只在小鼠细胞中检测到人的生长激素基因,不能说明该技术已获得成功
14.蛛丝的强度和柔韧度得益于蛛丝蛋白的特殊布局。有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构推测出相应的基因结构,用以指导对蚕丝蛋白的修改,让蚕也吐出坚韧的丝。下列有关说法正确的是( )
A.蚕合成像蛛丝蛋白一样坚韧的丝的过程不遵循“中心法则”
B.上述过程运用的蛋白质工程技术是基因工程的延伸
C.可以利用核酸分子杂交技术检测是否有目标蛋白的合成
D.利用基因工程技术不能改变基因上特定位点的核苷酸序列
15.(2024浙江金华一中月考)反向PCR是一种通过已知序列设计引物对未知序列进行扩增的技术,其过程如下图所示。下列叙述正确的是( )
注:引物分别与临近的DNA链互补配对。
A.应选择引物1和引物4进行PCR扩增
B.设计的引物中G、C碱基含量越高,复性的温度越低
C.PCR产物是包含所有已知序列和未知序列的环状DNA分子
D.整个过程需用到限制酶、DNA连接酶、耐高温的DNA聚合酶及逆转录酶
二、选择题(共5小题,每小题3分,共15分,每小题有两个或两个以上选项符合题目要求,全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
16.(2024湖北武汉调研考试)如图是蛋白质工程中改造目的基因的一种技术路线。S1核酸酶可以去除双链DNA突出的单链区;外切核酸酶Ⅲ只能从DNA双链的3'末端逐个水解单核苷酸,可以产生不同长度的5'突出末端。下列叙述正确的是( )
A.步骤一需使用两种限制酶切割目的基因片段
B.步骤二、三分别使用了S1核酸酶、外切核酸酶Ⅲ
C.步骤四宜选用T4 DNA连接酶处理DNA片段
D.质粒载体2中目的基因片段N的长度有多种
17.THP9基因是野生玉米中控制高蛋白含量的优良基因,研究者利用基因工程技术将THP9基因转到玉米细胞内,从而获得转基因高蛋白玉米新品种。已知图中THP9基因转录的方向为从左往右。下列相关叙述错误的是( )
EcoRⅠ BamHⅠ KpnⅠ MfeⅠ HindⅢ
A.THP9基因有2个游离的磷酸基团,而且游离的磷酸基团在3'端
B.构建基因表达载体时,用MfeⅠ、HindⅢ切割质粒,用EcoRⅠ、HindⅢ切割目的基因
C.利用PCR技术获取THP9基因时应选择引物1和引物4
D.为了检测转基因玉米新品种的培育是否成功,需要在个体水平检测其蛋白质含量
18.研究人员通过RNA沉默技术,特异性降低苹果细胞内多酚氧化酶基因的表达水平,使苹果被切开后长时间暴露在空气中也不会发生氧化褐变。如图是此过程的原理示意图,下列有关叙述正确的是( )
A.细胞内多酚氧化酶基因的表达包括图中的①②过程
B.将目的基因成功导入苹果细胞中需限制酶、DNA连接酶和RNA聚合酶
C.“RNA沉默”的含义是mRNA不能翻译产生多酚氧化酶
D.目的基因的表达序列与多酚氧化酶基因的表达序列互补,且要同时在同一细胞内表达
19.基因编辑是指将外源DNA片段导入细胞染色体特定位点或删除基因内部的片段,定点改造基因,获得预期的生物体基因序列发生遗传改变的技术。如图是对某生物B基因进行编辑的过程,该过程中用sgRNA可指引Cas9酶(一种能切割DNA的酶)结合到特定的切割位点。下列叙述正确的是( )
A.sgRNA是合成Cas9酶的模板
B.sgRNA的碱基序列与靶基因碱基序列能够全部互补
C.Cas9酶可在特定切割位点断裂核苷酸之间的磷酸二酯键
D.B基因被编辑后可正常转录表达相关蛋白质
20.胰岛素可用于治疗糖尿病,天然胰岛素制剂容易形成二聚体或六聚体,皮下注射往往要经历一个逐渐解离为单体的过程,这在一定程度上延缓了疗效。科学家希望对胰岛素进行改造,下图是新的速效胰岛素的生产过程,有关叙述正确的是( )
A.该过程属于蛋白质工程,最终还必须通过改造或合成基因来完成
B.构建新的胰岛素首先要从预期新的胰岛素基因开始
C.新的胰岛素生产过程依然遵循中心法则
D.新的胰岛素基因的脱氧核苷酸序列可能有多种
三、非选择题(共5小题,共55分)
21.(6分)(2024广东广州一模)人乳铁蛋白(hLTF)是一种铁结合的糖蛋白,具有抑菌、提高免疫力等重要功能。研究者通过转基因技术培育能生产hLTF的奶牛,从牛奶中分离提纯hLTF,请回答下列问题。
(1)从原核生物中获取的质粒不适用于直接构建真核生物的表达载体,其启动子需要进行替换才有可能在真核细胞中表达,主要原因是 。
(2)研究人员采用小鼠乳清酸蛋白基因的启动子和终止子来替换pA质粒中的部分序列,再拼接hLTF基因,最终形成pW2—hLTF重组质粒,过程如下图:
注:NruⅠ、MluⅠ和NotⅠ是三种限制酶,图中表示相应限制酶的识别序列和切割位点。pA、pW1、pW2和pW2—hLTF表示不同阶段的质粒。
通过PCR扩增小鼠乳清酸蛋白基因的启动子、终止子和hLTF基因时,均需引入限制酶的识别序列和切割位点,以便剪接到质粒的指定位置。据图分析,PCR扩增小鼠乳清酸蛋白基因的启动子所需的两种引物应分别包含 、 (限制酶)的识别序列,将修饰后的hLTF基因插入重组质粒的启动子和终止子之间后,不一定能获得所需要的基因表达载体,原因是 。
(3)经检测筛选所获得的基因表达载体pW2—hLTF通过 的方法导入奶牛的受精卵细胞中,以获得能产生hLTF的转基因奶牛。
22.(16分)下图表示某种绿色荧光蛋白基因表达载体的构建过程,绿色荧光蛋白基因有720个碱基对(bp),质粒有5 369个碱基对(bp)。请据图回答问题。
(1)质粒中“氨苄青霉素抗性基因”的作用是 。研究发现复制原点处的A和T特别多,有利于DNA复制时 过程的发生。
(2)限制酶BamH Ⅰ的识别序列和切割位点是5'-G↓GATCC-3',该酶切形成的黏性末端是 。
(3)已知图中质粒经BamHⅠ、HindⅢ双酶切割后进行电泳,出现了一条长度为5 300 bp的DNA条带,则重组质粒的长度为 。
(4)过程①②用两种限制酶切割质粒和目的基因,与单一酶切相比,其优势有 。过程②通过PCR技术实现,进行PCR时,需要在两种引物的 端分别添加BamHⅠ和HindⅢ的识别序列。
(5)将重组质粒导入大肠杆菌前,要用CaCl2处理大肠杆菌,其目的是 ;进行筛选时,大肠杆菌培养基中除需要加入水、无机盐、碳源、氮源、琼脂等物质外,还要分别添加 。
23.(8分)枯草杆菌产生的蛋白酶具有催化分解蛋白质的特性,但其极易被氧化而失效。科学家将枯草杆菌蛋白酶分子中的第222位氨基酸替换后,虽然其水解活性有所下降,但抗氧化能力大大提高。用这种水解酶作为洗涤剂,可以有效地除去血渍、奶渍等蛋白质污渍。它的改造过程如下:预期蛋白质功能→①设计预期蛋白质结构→②推测应有氨基酸序列→③找到并改变基因中的脱氧核苷酸序列→④生产相应的蛋白质。请回答下列问题。
(1)改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是 。
(2)改造后的枯草杆菌中控制合成蛋白酶的基因与原来相比,至少有 个碱基对发生变化。
(3)科学家对枯草杆菌蛋白酶分子所做的改造工作,是对已知蛋白质进行 。
(4)通过③过程获得的脱氧核苷酸序列不是完整的基因,要使这一序列能够表达并发挥作用,还必须在序列的上、下游加上 和 ,在这个过程中需要 酶的参与。
24.(12分)(2024西安建筑科技大学附中期中)下图为利用奶牛的乳汁生产胰岛素的流程图。请回答下列问题。
(1)质粒载体作为基因工程的工具,应具备的条件有 (答出两点即可)。而作为基因表达载体,除了满足上述基本条件外,还需要具有启动子和终止子。
(2)据图分析,最好选用 (填限制酶名称)分别切割目的基因和质粒。当胰岛素基因和质粒载体连接时,DNA连接酶催化形成的化学键是 。
(3)将重组质粒导入受精卵的方法是 ;经检测,胰岛素基因已导入受体细胞的基因组中,但转基因奶牛通过乳腺生物反应器未生产出胰岛素,根据中心法则分析,其原因可能是 。
(4)通过乳腺生物反应器生产胰岛素,需提前对形成的受精卵进行筛选,保留性染色体组成为 (填“XX”或“XY”)的类型。
25.(13分)(2024浙江强基联盟联考)脱水素是青稞植株中的一种抗冻物质,脱水素基因Dhn4的结构如图1所示,其中B链为模板链。研究人员利用图2所示的质粒,通过农杆菌转化法将该基因导入草莓中,成功培育出了抗冻草莓植株。
图1
图2
注:XhoⅠ、KpnⅠ、PstⅠ为三种产生不同黏性末端的限制酶;AmpR基因为氨苄青霉素抗性基因。
请回答下列问题。
(1)获取目的基因:提取青稞细胞的 ,经 过程获得cDNA。在进行PCR扩增Dhn4基因时,应选择的引物组合是 ,为使扩增后的产物按照正确方向与质粒连接,需在引物的 (填“5'”或“3'”)端分别添加限制酶 的识别序列。
(2)构建基因表达载体:启动子的作用是 ;多种因素会影响Dhn4基因与质粒的连接效率,如温度与pH等操作环境、反应时间、质粒浓度及 (举两例即可)等。
(3)导入、筛选受体细胞:将重组质粒导入用 处理的农杆菌内,然后在含 的培养基上培养、筛选农杆菌,再将阳性农杆菌与草莓叶片共培养,完成转化实验。
(4)转基因植株的培育与检测:转基因草莓叶片经脱分化形成 ,然后通过调整培养基中的 (填植物激素类型)配比,最终获得幼苗。可通过 处理,从个体水平对转基因是否成功进行检测。
第3、4章章末测评卷
1.D 基因工程需要用的“工具”有三种,即限制酶、DNA连接酶、载体(质粒或病毒),不需要RNA复制酶。
2.D 我国对农业转基因生物实行了标识制度,制定实施了《农业转基因生物标识管理办法》,A项正确;转基因技术本身是中性的,理性看待转基因技术需要以完备的相关科学知识为基础,还应该看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响,最重要的是我们要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论,B项正确;我国政府重申支持《禁止生物武器公约》的宗旨和目标,全面、严格履行公约义务,主张全面禁止和彻底销毁生物武器等各类大规模杀伤性武器,C项正确;生物武器具有强大的传染性和致病力,应在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散,但生物技术本身是中性的,不应严禁进行生物技术的新研究,D项错误。
3.C T4 DNA连接酶有专一性,A项错误;酶在催化反应前后性质不变,故T4 DNA连接酶催化反应后,其组成成分不变,B项错误;ATP水解产生AMP需要打开两个特殊的化学键,结合题干“该反应过程需消耗ATP,其水解产生的腺苷一磷酸(AMP)通过共价键与酶相连”可推测,ATP在该反应过程中可能打开两个特殊的化学键,C项正确;T4 DNA连接酶需在低温和最适pH条件下保存,D项错误。
4.B 作物脱毒属于细胞工程的应用;改善畜产品的品质、抗除草剂作物的研发属于基因工程的应用;研发可保存的干扰素属于蛋白质工程的应用。
5.C DNA不溶于酒精,某些蛋白质溶于酒精,可利用这一原理初步分离DNA与蛋白质,A项错误;将白色丝状物加入氯化钠溶液中溶解,然后加入二苯胺试剂,再进行沸水浴,待试管冷却后观察颜色变化(蓝色),B项错误;在沸水浴或微波炉内加热至琼脂糖熔化,稍冷却后加入适量核酸染料混匀,然后将温热的琼脂糖溶液迅速倒入模具中,并插入合适的梳子,以便形成加样孔,C项正确;将扩增得到的PCR产物与凝胶载样缓冲液混合,再用微量移液器将混合液缓慢注入凝胶加样孔内,D项错误。
6.C 若用Ti质粒作为载体,目的基因的插入位置应该在T-DNA片段内,这样可以保证目的基因随T-DNA整合到受体细胞的染色体DNA上,A项正确;将重组Ti质粒导入农杆菌中时,可以用Ca2+处理细菌,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,B项正确;农杆菌能将重组Ti质粒中的T-DNA转移到被侵染的植物细胞内,并将其整合到染色体DNA上,C项错误;目的基因成功导入还不能说明转化成功,只有转基因植株具有相关的特性才能说明转化成功,D项正确。
7.A 琼脂糖凝胶的密度对其中DNA分子的迁移和分辨率有影响。根据所需分离的DNA片段大小,通常会选择适当浓度的琼脂糖凝胶。对于大型DNA片段(如基因组DNA或质粒DNA),一般选择低浓度琼脂糖凝胶,以便实现高效迁移所需较大孔径;对于小型DNA片段(如PCR产物或酶切片段),则需要选择高浓度琼脂糖凝胶以提供更好的分辨率和分离效果,A项正确。凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是用于确定样品迁移的位置,B项错误。在琼脂糖凝胶电泳中,施加电场后,会使得DNA片段向正极方向迁移,同时,DNA片段的迁移速率与其长度呈负相关,即越长的DNA片段,迁移速率越慢,C项错误。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项错误。
8.D 在生物恐怖威胁不断上升、全球传染病疫情频发的情况下,消除生物武器威胁、防止生物武器扩散是生物安全防控的重要方面,A项正确;由于克隆技术尚不成熟,如构建重构胚成功率低,胚胎移植入母体子宫后着床率低、流产率高、胎儿畸形率高和出生后死亡率高等问题,现在进行生殖性克隆很可能孕育出有严重生理缺陷的克隆动物,B项正确;为了尽力规避基因诊断的风险,避免可能产生的基因歧视,基因检测机构不能随意泄露基因检测的结果,C项正确;从外来入侵害虫的原产地引入天敌进行治理,由于短期内天敌没有资源和空间等的限制,可能会对入侵地造成生态影响,D项错误。
9.C 据图可知,EcoRⅠ会破坏目的基因,因此构建重组质粒需用到BamHⅠ、SalⅠ、DNA连接酶,A项正确;SalⅠ会破坏卡那霉素抗性基因,筛选目的菌时,所用培养基中应含有氨苄青霉素,B项正确;培育该工程菌运用的原理是基因重组,培育三倍体无子西瓜运用的原理是染色体数目变异,C项错误;质粒中的启动子是一段具有特殊序列的DNA片段,是RNA聚合酶识别和结合的部位,D项正确。
10.A 题述操作采用了基因工程技术,该技术至少需要三种分子工具:限制酶、DNA连接酶、载体,A项错误;溶葡萄球菌酶基因为目的基因,获取目的基因的方法有PCR、构建基因文库等,B项正确;要使目的基因只在乳腺组织中特异性表达,在构建基因表达载体时,需加入乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件,C项正确;不同DNA能相互拼接的基础是它们具有相同的化学组成(都是由脱氧核苷酸组成)和结构(双螺旋结构),D项正确。
11.A 构建重组质粒时,要将目的基因插入启动子和终止子之间,而且不能破坏启动子、终止子、复制原点、抗生素抗性基因等部位。故只能选用NdeⅠ和BamHⅠ切割质粒和含目的基因的DNA片段,因此在PCR扩增的该基因的两端需分别引入NdeⅠ和BamHⅠ两种限制酶的识别序列。
12.B 农杆菌的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上,根据农杆菌的这一特点,将目的基因(基因G)插入Ti质粒的T-DNA上,通过农杆菌的转化作用,就可以把目的基因(基因G)整合到愈伤组织细胞的染色体DNA上,A项正确;农杆菌属于原核生物,含有内含子的报告基因不能在原核生物中正确表达,故不会出现农杆菌的蓝色菌落,B项错误;根据题意可知,报告基因的产物能催化无色物质K呈现蓝色,而愈伤组织表面残留的农杆菌可能会导致未转化的愈伤组织在含除草剂的培养基中生长,因此利用物质K和除草剂进行筛选2,更易于获得抗除草剂的转基因植株,C项正确;幼胚经诱导形成的愈伤组织是一团未分化且不定形的薄壁细胞,D项正确。
13.D 人的生长激素基因存在于小鼠所有细胞中,但只在小鼠的膀胱上皮细胞中表达,A项错误;需要将生长激素基因与尿血小板溶素基因的启动子等调控元件重组在一起,B项错误;需用显微注射法将基因表达载体导入小鼠的受精卵中,C项错误。
14.B 蚕合成像蛛丝蛋白一样坚韧的丝的过程包括转录、翻译两个过程,遵循“中心法则”,A项错误;基因控制蛋白质的合成,因此要对蛋白质的结构进行设计改造,最终必须通过改造或合成基因来完成,故题述过程运用的蛋白质工程技术是基因工程的延伸,B项正确;核酸分子杂交技术不能用于检测蛋白质,可用抗原—抗体杂交技术检测蛋白质,C项错误;利用基因工程技术可以改变基因上特定位点的核苷酸序列,进而实现对蛋白质的改造,D项错误。
15.A DNA子链合成的方向为5'端到3'端,因此要通过已知序列设计引物对未知序列进行扩增,应选择引物1和引物4进行PCR扩增,A项正确;G、C碱基含量越高,碱基对间氢键的含量越多,复性的温度越高,B项错误;PCR产物是包含所有已知序列和未知序列的链状DNA分子,C项错误;整个过程需用到限制酶、DNA连接酶和耐高温的DNA聚合酶,不需要逆转录酶,D项错误。
16.ACD 步骤一需使用两种限制酶切割目的基因片段,以防止含目的基因的外源DNA片段自身环化,A项正确;外切核酸酶Ⅲ只能从DNA双链的3'末端逐个水解单核苷酸,可以产生不同长度的5'突出末端,由图可知,步骤二应使用外切核酸酶Ⅲ,步骤三应使用S1核酸酶,B项错误;T4 DNA连接酶和E.coli DNA连接酶均可连接平末端,但E.coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率远远低于T4 DNA连接酶,故步骤四宜选用T4 DNA连接酶处理DNA片段,C项正确;质粒载体2中目的基因片段N的长度有多种,因为外切核酸酶Ⅲ处理后可以获得不同长度的5'突出末端,D项正确。
17.AC THP9基因有2个游离的磷酸基团,而且游离的磷酸基团在每一条链的5'端,A项错误;构建基因表达载体时,用MfeⅠ、HindⅢ切割质粒时,形成的黏性末端分别是AATT-3'和AGCT-3',用EcoRⅠ、HindⅢ切割目的基因时,形成的黏性末端分别是AATT-3'和AGCT-3',形成的黏性末端对应相同,可以成功将目的基因插入质粒,同时避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接,B项正确;利用PCR技术扩增基因时,DNA子链从5'端向3'端延伸,故应选择引物2和引物3,C项错误;为了检测转基因玉米新品种的培育是否成功,需要在个体水平检测玉米中蛋白质含量,D项正确。
18.ACD 图中的①②过程分别为转录、翻译,多酚氧化酶基因的表达指多酚氧化酶基因控制多酚氧化酶合成的过程,需要经过转录、翻译两个过程,A项正确;将目的基因成功导入苹果细胞中需要构建基因表达载体,该过程需要限制酶和DNA连接酶,不需要RNA聚合酶,B项错误;分析题图可知,目的基因转录形成的mRNA可以和多酚氧化酶基因转录形成的mRNA互补配对,形成RNA双链,使mRNA不能与核糖体结合,从而阻止了翻译过程,C项正确;为使目的基因转录形成的mRNA和多酚氧化酶基因转录形成的mRNA互补配对,应使目的基因的表达序列与多酚氧化酶基因的表达序列互补,且要同时在同一细胞内表达,D项正确。
19.CD 据题意和题图可知,sgRNA是一段单链RNA,可指引Cas9酶结合到特定的切割位点,A项错误;靶基因部分碱基序列与sgRNA的碱基序列互补,B项错误;Cas9酶可在特定切割位点进行切割,使相应部位的核苷酸之间的磷酸二酯键断裂,C项正确;被编辑后的B基因仍能正常转录表达相关蛋白质,D项正确。
20.ACD 生产新的胰岛素属于蛋白质工程,根据蛋白质工程的流程可知,最终还必须通过改造或合成基因来完成,因此蛋白质工程被称为第二代基因工程,A项正确;构建新的胰岛素首先要从预期新的胰岛素功能开始,B项错误;蛋白质的合成受基因的调控,因此,新的胰岛素生产过程中依然遵循中心法则,C项正确;由于密码子的简并,据此推测出的新的胰岛素基因的脱氧核苷酸序列可能有多种,D项正确。
21.答案 (1)真核生物和原核生物的RNA聚合酶所识别和结合的启动子有所不同
(2)NruⅠ MluⅠ hLTF基因两端被同一种限制酶切割成相同的末端,可能会反向连接到质粒上
(3)显微注射
解析 (1)真核生物和原核生物的RNA聚合酶所识别和结合的启动子有所不同,因此从原核生物中获取的质粒不适用于直接构建真核生物的表达载体,其启动子需要进行替换才有可能在真核细胞中表达。(2)由题图可知,在pW2—hLTF这个质粒中,启动子两侧的限制酶分别是NruⅠ和MluⅠ,因此PCR扩增小鼠乳清酸蛋白基因的启动子所需的两种引物应分别包含NruⅠ和MluⅠ的识别序列。由题图可知,hLTF基因两侧的限制酶只有MluⅠ,切割后形成相同的末端,可能存在反向连接的现象。(3)根据受体细胞不同,导入的方法也不一样,将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法,因此将基因表达载体pW2—hLTF通过显微注射的方法导入奶牛的受精卵细胞中。
22.答案 (1)鉴别和筛选含有目的基因的受体细胞(供重组DNA的鉴定和选择) 解旋
(2)5'-G
3'-CCTAG或GATCC-3'
G-5'
(3)6 020 bp
(4)可以避免目的基因和质粒自身环化,可使目的基因定向插入质粒中(可以避免目的基因和质粒自身环化,可避免目的基因与质粒反向连接) 5'
(5)使大肠杆菌处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态 四环素、氨苄青霉素
解析 (1)氨苄青霉素抗性基因属于标记基因,质粒中标记基因的作用都是便于鉴别和筛选目的基因是否导入受体细胞。A—T碱基对之间形成两个氢键,C—G碱基对之间形成三个氢键,研究发现复制原点处的A和T特别多,说明氢键较少,便于解旋过程的发生。
(2)限制酶BamHⅠ的识别序列和切割位点是5'-G↓GATCC-3',则该酶切割DNA后形成的黏性末端是5'-G
3'-CCTAG或GATCC-3'
G-5'。
(3)绿色荧光蛋白基因有720个碱基对(bp),质粒有5 369个碱基对(bp),质粒经BamHⅠ、HindⅢ双酶切割后进行电泳,出现了一条长度为5 300 bp的DNA条带,说明5 300 bp的DNA条带是原质粒中切去部分片段的质粒,则重组质粒的长度=5 300+720=6 020(bp)。
(4)用同一种酶切割目的基因和质粒,可形成相同的黏性末端,在质粒和目的基因连接的时候可能出现反向连接,目的基因和质粒也会发生自身环化;故用两种限制酶切割质粒和目的基因,与单一酶切相比,可以避免目的基因和质粒自身环化,可使目的基因定向插入质粒中(可以避免目的基因和质粒自身环化,可避免目的基因与质粒反向连接)。DNA聚合酶从引物的3'端延伸子链,故进行PCR时,需要在两种引物的5'端分别添加BamHⅠ和HindⅢ的识别序列,以确保扩增所得的DNA可以被正确切割。
(5)CaCl2处理大肠杆菌后,大肠杆菌会处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。图中的标记基因有四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因,四环素抗性基因已经被破坏,大肠杆菌培养基中除需要加入水、无机盐、碳源、氮源、琼脂等物质外,还要分别添加四环素、氨苄青霉素,抗氨苄青霉素而不抗四环素的菌株即为需要的目的菌株。
23.答案 (1)蛋白质工程
(2)1
(3)少数氨基酸的替换
(4)启动子 终止子 DNA连接
解析 (1)题干所述技术是对蛋白质分子进行改造,因此属于蛋白质工程。(2)枯草杆菌蛋白酶分子改造的方向是替换蛋白酶分子中第222位的氨基酸,需要进行碱基对的替换,至少有1个碱基对发生变化。(3)科学家所做的改造工作是对已知的枯草杆菌蛋白酶进行少数氨基酸的替换。(4)若要使脱氧核苷酸序列得以表达,需要在序列上游加上启动子,下游加上终止子,在这个过程中需要DNA连接酶参与。
24.答案 (1)具有自我复制的能力、有一个至多个限制酶切割位点、含有标记基因
(2)SmaⅠ、PstⅠ 磷酸二酯键
(3)显微注射法 胰岛素基因(目的基因)的转录或翻译异常
(4)XX
解析 (1)质粒载体是小型环状DNA分子,其作为基因工程的工具,应具备的条件有:具有自我复制的能力、有一个至多个限制酶切割位点、含有标记基因。(2)据题图可知,AluⅠ会破坏目的基因,故不能选用,而目的基因上无HindⅢ的酶切位点,也不能选择,此外为保证重组质粒的正确连接,应用双酶切,故选择SmaⅠ、PstⅠ分别切割目的基因和质粒分子;DNA连接酶能将两个DNA片段相连,形成的是磷酸二酯键。(3)将重组质粒导入受精卵用显微注射法;目的基因导入成功,但没有产生相应的蛋白质,原因可能是胰岛素基因(目的基因)的转录或翻译异常。(4)只有雌性动物才能分泌乳汁,所以通过乳腺生物反应器生产胰岛素,需提前对形成的受精卵进行筛选,要保留性染色体组成为XX类型的受精卵。
25.答案 (1)mRNA 逆转录 引物Ⅱ、引物Ⅲ 5' KpnⅠ及XhoⅠ
(2)RNA聚合酶识别与结合的部位,启动转录 Dhn4基因浓度(目的基因浓度)、载体与Dhn4基因的比例、DNA连接酶浓度、酶切程度
(3)Ca2+ 氨苄青霉素
(4)愈伤组织 生长素与细胞分裂素 低温(抗冻性检测)
解析 (1)青稞细胞中的mRNA经过逆转录可获得cDNA;引物能使DNA聚合酶从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸,故DNA子链从5'端→3'端延伸,即选择引物Ⅱ和引物Ⅲ。限制酶序列应添加在基因的外侧,不影响基因的序列,故添加在5'端。因为B链为模板链,转录的方向是沿着模板链的3'→5',应将Dhn4基因的左端与启动子一侧连接,又因为目的基因中含有PstⅠ的识别序列,不能选用,故添加的限制酶序列分别是KpnⅠ和XhoⅠ。(2)启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段,位于基因的上游,紧挨转录的起始位点,它是RNA聚合酶识别和结合的部位,有了它才能驱动基因转录出mRNA。多种因素会影响Dhn4基因与质粒的连接效率,如温度与pH等操作环境、反应时间、质粒浓度及Dhn4基因浓度(目的基因浓度)、载体与Dhn4基因的比例、DNA连接酶浓度、酶切程度等。(3)农杆菌是原核生物,需要Ca2+处理,使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,从而将基因表达载体导入受体细胞。基因表达载体上的AmpR基因为氨苄青霉素抗性基因,属于标记基因,故可在含氨苄青霉素的培养基上培养、筛选农杆菌,再将阳性农杆菌与草莓叶片共培养,完成转化实验,转化是指目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。(4)转基因草莓叶片经脱分化形成愈伤组织,然后通过调整培养基中的生长素和细胞分裂素配比,最终获得幼苗。可通过低温处理,从个体水平对转基因是否成功进行检测。
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2025人教版生物选择性必修3
第3、4章章末测评卷
一、单项选择题(共15小题,每小题2分,共30分。每小题只有一个选项符合题目要求)
1.基因工程是对DNA的设计施工,下列“工具”在基因工程中不会使用的是( )
A.限制酶 B.DNA连接酶
C.质粒或病毒 D.RNA复制酶
2.下列有关生物技术安全性的叙述,不正确的是( )
A.我国对农业转基因生物实行了标识制度
B.转基因技术本身是中性的,我们要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论
C.我国政府主张全面禁止和彻底销毁生物武器
D.为防止生物技术用于生产生物武器,严禁进行生物技术的新研究
3.T4 DNA连接酶可将任意2个具有相同黏性末端的DNA片段连接在一起。该反应过程需消耗ATP,其水解产生的腺苷一磷酸(AMP)通过共价键与酶相连,随后AMP转移至DNA片段,进而完成连接反应。下列叙述正确的是( )
A.T4 DNA连接酶的底物种类较多,故其无专一性
B.T4 DNA连接酶催化反应后,其组成成分已改变
C.ATP在该反应过程中可能打开两个特殊的化学键
D.T4 DNA连接酶需保存于最适温度和pH条件下
4.作物脱毒、改善畜产品品质、抗除草剂作物的研发、可保存的干扰素的研发,依次应用了下列哪项生物技术 ( )
①基因工程 ②细胞工程 ③蛋白质工程 ④胚胎工程
A.①②②③ B.②①①③
C.②①②③ D.②①②④
5.(2024福建三明期末)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验的叙述,正确的是 ( )
A.分离DNA和蛋白质的原理是DNA溶于酒精但某些蛋白质不溶于酒精
B.将白色丝状物加入二苯胺试剂后沸水浴,待试管冷却后观察颜色变化
C.在沸水浴或微波炉内加热至琼脂糖熔化,稍冷却后加入适量核酸染料
D.将扩增得到的PCR产物与电泳缓冲液混合后缓慢注入凝胶加样孔内
6.(2024福建厦门二中月考)下列关于农杆菌转化法的叙述,错误的是( )
A.若用Ti质粒作载体,目的基因的插入位置应该在T-DNA片段内
B.将重组Ti质粒导入农杆菌中时,可以用Ca2+处理细菌
C.农杆菌能将重组Ti质粒转移到被侵染的植物细胞内,并将其整合到染色体DNA上
D.能在植物细胞中检测到目的基因,还不能说明转化成功
7.(2024黑吉辽卷)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
8.生物安全是指与生物有关的各种因素对社会、经济、人类健康以及生态环境所产生的危害或潜在风险。下列相关叙述错误的是( )
A.消除生物武器威胁、防止生物武器扩散是生物安全防控的重要方面
B.由于技术问题,生殖性克隆可能孕育出有严重生理缺陷的克隆动物
C.为避免可能产生的基因歧视,基因检测机构不能随意泄露基因检测的结果
D.从外来入侵害虫的原产地引入天敌进行治理,不会对入侵地造成生态影响
9.(2024安徽开学联考)为实现高效降解厨余垃圾中纤维素的目的,科研人员将纤维素内切葡聚糖酶基因(EGⅢ基因)导入酵母菌中,获得能高效表达EGⅢ基因的工程菌,图示中BamHⅠ、EcoRⅠ、SalⅠ为限制酶。下列相关叙述错误的是( )
A.构建重组质粒需用到BamHⅠ、SalⅠ和DNA连接酶
B.筛选目的菌时,所用的培养基中应含有氨苄青霉素
C.培育该工程菌与培育三倍体无子西瓜所运用的原理相同
D.质粒中的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位
10.将溶葡萄球菌酶基因转入奶牛基因组中获得转基因牛,在其乳腺中表达的溶葡萄球菌酶可以有效预防由葡萄球菌引起的奶牛乳房炎,使感染率下降。下列叙述错误的是( )
A.上述操作至少需要三种分子工具:限制酶、DNA聚合酶、载体
B.可以通过PCR以及构建基因文库等方法来获取溶葡萄球菌酶基因
C.构建基因表达载体时,需加入乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件
D.溶葡萄球菌酶基因与奶牛DNA都为双螺旋结构是二者拼接的基础
11.如图为某质粒限制酶酶切图谱。某基因中不含图中限制酶的识别序列。为使PCR扩增的该基因与该质粒构建重组质粒,则扩增的该基因两端需分别引入哪两种限制酶的识别序列 ( )
注:图中限制酶的识别序列及切割形成的黏性末端均不相同。
A.NdeⅠ和BamHⅠ
B.NdeⅠ和XbaⅠ
C.XbaⅠ和BamHⅠ
D.EcoRⅠ和KpnⅠ
12.(2024重庆育才中学期中)为使玉米获得抗除草剂性状,科研人员进行了相关操作(如图所示)。含有内含子的报告基因不能在原核生物中正确表达,其正确表达产物能催化无色物质K呈现蓝色。转化过程中愈伤组织表面常残留农杆菌,可能会导致未转化的愈伤组织在含除草剂的培养基中生长。下列叙述错误的是 ( )
A.T-DNA可将基因G转移并整合到愈伤组织细胞的染色体DNA上
B.利用物质K和抗生素进行筛选1,可获得农杆菌的蓝色菌落
C.利用物质K和除草剂进行筛选2,更易于获得抗除草剂的转基因植株
D.幼胚经诱导形成的愈伤组织是一团未分化且不定形的薄壁细胞
13.有些膀胱上皮细胞可以产生一种称为尿血小板溶素的膜蛋白。科学家将人的生长激素基因插入小鼠基因组内制成膀胱生物反应器,使小鼠膀胱可以合成人的生长激素,并分泌到尿液中。下列有关说法正确的是( )
A.人的生长激素基因只存在于小鼠的膀胱上皮细胞中
B.需要将尿血小板溶素基因与生长激素基因的启动子等调控元件重组在一起
C.需用显微注射法将基因表达载体导入膀胱上皮细胞中
D.只在小鼠细胞中检测到人的生长激素基因,不能说明该技术已获得成功
14.蛛丝的强度和柔韧度得益于蛛丝蛋白的特殊布局。有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构推测出相应的基因结构,用以指导对蚕丝蛋白的修改,让蚕也吐出坚韧的丝。下列有关说法正确的是( )
A.蚕合成像蛛丝蛋白一样坚韧的丝的过程不遵循“中心法则”
B.上述过程运用的蛋白质工程技术是基因工程的延伸
C.可以利用核酸分子杂交技术检测是否有目标蛋白的合成
D.利用基因工程技术不能改变基因上特定位点的核苷酸序列
15.(2024浙江金华一中月考)反向PCR是一种通过已知序列设计引物对未知序列进行扩增的技术,其过程如下图所示。下列叙述正确的是( )
注:引物分别与临近的DNA链互补配对。
A.应选择引物1和引物4进行PCR扩增
B.设计的引物中G、C碱基含量越高,复性的温度越低
C.PCR产物是包含所有已知序列和未知序列的环状DNA分子
D.整个过程需用到限制酶、DNA连接酶、耐高温的DNA聚合酶及逆转录酶
二、选择题(共5小题,每小题3分,共15分,每小题有两个或两个以上选项符合题目要求,全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
16.(2024湖北武汉调研考试)如图是蛋白质工程中改造目的基因的一种技术路线。S1核酸酶可以去除双链DNA突出的单链区;外切核酸酶Ⅲ只能从DNA双链的3'末端逐个水解单核苷酸,可以产生不同长度的5'突出末端。下列叙述正确的是( )
A.步骤一需使用两种限制酶切割目的基因片段
B.步骤二、三分别使用了S1核酸酶、外切核酸酶Ⅲ
C.步骤四宜选用T4 DNA连接酶处理DNA片段
D.质粒载体2中目的基因片段N的长度有多种
17.THP9基因是野生玉米中控制高蛋白含量的优良基因,研究者利用基因工程技术将THP9基因转到玉米细胞内,从而获得转基因高蛋白玉米新品种。已知图中THP9基因转录的方向为从左往右。下列相关叙述错误的是( )
EcoRⅠ BamHⅠ KpnⅠ MfeⅠ HindⅢ
A.THP9基因有2个游离的磷酸基团,而且游离的磷酸基团在3'端
B.构建基因表达载体时,用MfeⅠ、HindⅢ切割质粒,用EcoRⅠ、HindⅢ切割目的基因
C.利用PCR技术获取THP9基因时应选择引物1和引物4
D.为了检测转基因玉米新品种的培育是否成功,需要在个体水平检测其蛋白质含量
18.研究人员通过RNA沉默技术,特异性降低苹果细胞内多酚氧化酶基因的表达水平,使苹果被切开后长时间暴露在空气中也不会发生氧化褐变。如图是此过程的原理示意图,下列有关叙述正确的是( )
A.细胞内多酚氧化酶基因的表达包括图中的①②过程
B.将目的基因成功导入苹果细胞中需限制酶、DNA连接酶和RNA聚合酶
C.“RNA沉默”的含义是mRNA不能翻译产生多酚氧化酶
D.目的基因的表达序列与多酚氧化酶基因的表达序列互补,且要同时在同一细胞内表达
19.基因编辑是指将外源DNA片段导入细胞染色体特定位点或删除基因内部的片段,定点改造基因,获得预期的生物体基因序列发生遗传改变的技术。如图是对某生物B基因进行编辑的过程,该过程中用sgRNA可指引Cas9酶(一种能切割DNA的酶)结合到特定的切割位点。下列叙述正确的是( )
A.sgRNA是合成Cas9酶的模板
B.sgRNA的碱基序列与靶基因碱基序列能够全部互补
C.Cas9酶可在特定切割位点断裂核苷酸之间的磷酸二酯键
D.B基因被编辑后可正常转录表达相关蛋白质
20.胰岛素可用于治疗糖尿病,天然胰岛素制剂容易形成二聚体或六聚体,皮下注射往往要经历一个逐渐解离为单体的过程,这在一定程度上延缓了疗效。科学家希望对胰岛素进行改造,下图是新的速效胰岛素的生产过程,有关叙述正确的是( )
A.该过程属于蛋白质工程,最终还必须通过改造或合成基因来完成
B.构建新的胰岛素首先要从预期新的胰岛素基因开始
C.新的胰岛素生产过程依然遵循中心法则
D.新的胰岛素基因的脱氧核苷酸序列可能有多种
三、非选择题(共5小题,共55分)
21.(6分)(2024广东广州一模)人乳铁蛋白(hLTF)是一种铁结合的糖蛋白,具有抑菌、提高免疫力等重要功能。研究者通过转基因技术培育能生产hLTF的奶牛,从牛奶中分离提纯hLTF,请回答下列问题。
(1)从原核生物中获取的质粒不适用于直接构建真核生物的表达载体,其启动子需要进行替换才有可能在真核细胞中表达,主要原因是 。
(2)研究人员采用小鼠乳清酸蛋白基因的启动子和终止子来替换pA质粒中的部分序列,再拼接hLTF基因,最终形成pW2—hLTF重组质粒,过程如下图:
注:NruⅠ、MluⅠ和NotⅠ是三种限制酶,图中表示相应限制酶的识别序列和切割位点。pA、pW1、pW2和pW2—hLTF表示不同阶段的质粒。
通过PCR扩增小鼠乳清酸蛋白基因的启动子、终止子和hLTF基因时,均需引入限制酶的识别序列和切割位点,以便剪接到质粒的指定位置。据图分析,PCR扩增小鼠乳清酸蛋白基因的启动子所需的两种引物应分别包含 、 (限制酶)的识别序列,将修饰后的hLTF基因插入重组质粒的启动子和终止子之间后,不一定能获得所需要的基因表达载体,原因是 。
(3)经检测筛选所获得的基因表达载体pW2—hLTF通过 的方法导入奶牛的受精卵细胞中,以获得能产生hLTF的转基因奶牛。
22.(16分)下图表示某种绿色荧光蛋白基因表达载体的构建过程,绿色荧光蛋白基因有720个碱基对(bp),质粒有5 369个碱基对(bp)。请据图回答问题。
(1)质粒中“氨苄青霉素抗性基因”的作用是 。研究发现复制原点处的A和T特别多,有利于DNA复制时 过程的发生。
(2)限制酶BamH Ⅰ的识别序列和切割位点是5'-G↓GATCC-3',该酶切形成的黏性末端是 。
(3)已知图中质粒经BamHⅠ、HindⅢ双酶切割后进行电泳,出现了一条长度为5 300 bp的DNA条带,则重组质粒的长度为 。
(4)过程①②用两种限制酶切割质粒和目的基因,与单一酶切相比,其优势有 。过程②通过PCR技术实现,进行PCR时,需要在两种引物的 端分别添加BamHⅠ和HindⅢ的识别序列。
(5)将重组质粒导入大肠杆菌前,要用CaCl2处理大肠杆菌,其目的是 ;进行筛选时,大肠杆菌培养基中除需要加入水、无机盐、碳源、氮源、琼脂等物质外,还要分别添加 。
23.(8分)枯草杆菌产生的蛋白酶具有催化分解蛋白质的特性,但其极易被氧化而失效。科学家将枯草杆菌蛋白酶分子中的第222位氨基酸替换后,虽然其水解活性有所下降,但抗氧化能力大大提高。用这种水解酶作为洗涤剂,可以有效地除去血渍、奶渍等蛋白质污渍。它的改造过程如下:预期蛋白质功能→①设计预期蛋白质结构→②推测应有氨基酸序列→③找到并改变基因中的脱氧核苷酸序列→④生产相应的蛋白质。请回答下列问题。
(1)改造枯草杆菌蛋白酶的生物技术是 。
(2)改造后的枯草杆菌中控制合成蛋白酶的基因与原来相比,至少有 个碱基对发生变化。
(3)科学家对枯草杆菌蛋白酶分子所做的改造工作,是对已知蛋白质进行 。
(4)通过③过程获得的脱氧核苷酸序列不是完整的基因,要使这一序列能够表达并发挥作用,还必须在序列的上、下游加上 和 ,在这个过程中需要 酶的参与。
24.(12分)(2024西安建筑科技大学附中期中)下图为利用奶牛的乳汁生产胰岛素的流程图。请回答下列问题。
(1)质粒载体作为基因工程的工具,应具备的条件有 (答出两点即可)。而作为基因表达载体,除了满足上述基本条件外,还需要具有启动子和终止子。
(2)据图分析,最好选用 (填限制酶名称)分别切割目的基因和质粒。当胰岛素基因和质粒载体连接时,DNA连接酶催化形成的化学键是 。
(3)将重组质粒导入受精卵的方法是 ;经检测,胰岛素基因已导入受体细胞的基因组中,但转基因奶牛通过乳腺生物反应器未生产出胰岛素,根据中心法则分析,其原因可能是 。
(4)通过乳腺生物反应器生产胰岛素,需提前对形成的受精卵进行筛选,保留性染色体组成为 (填“XX”或“XY”)的类型。
25.(13分)(2024浙江强基联盟联考)脱水素是青稞植株中的一种抗冻物质,脱水素基因Dhn4的结构如图1所示,其中B链为模板链。研究人员利用图2所示的质粒,通过农杆菌转化法将该基因导入草莓中,成功培育出了抗冻草莓植株。
图1
图2
注:XhoⅠ、KpnⅠ、PstⅠ为三种产生不同黏性末端的限制酶;AmpR基因为氨苄青霉素抗性基因。
请回答下列问题。
(1)获取目的基因:提取青稞细胞的 ,经 过程获得cDNA。在进行PCR扩增Dhn4基因时,应选择的引物组合是 ,为使扩增后的产物按照正确方向与质粒连接,需在引物的 (填“5'”或“3'”)端分别添加限制酶 的识别序列。
(2)构建基因表达载体:启动子的作用是 ;多种因素会影响Dhn4基因与质粒的连接效率,如温度与pH等操作环境、反应时间、质粒浓度及 (举两例即可)等。
(3)导入、筛选受体细胞:将重组质粒导入用 处理的农杆菌内,然后在含 的培养基上培养、筛选农杆菌,再将阳性农杆菌与草莓叶片共培养,完成转化实验。
(4)转基因植株的培育与检测:转基因草莓叶片经脱分化形成 ,然后通过调整培养基中的 (填植物激素类型)配比,最终获得幼苗。可通过 处理,从个体水平对转基因是否成功进行检测。
第3、4章章末测评卷
1.D 基因工程需要用的“工具”有三种,即限制酶、DNA连接酶、载体(质粒或病毒),不需要RNA复制酶。
2.D 我国对农业转基因生物实行了标识制度,制定实施了《农业转基因生物标识管理办法》,A项正确;转基因技术本身是中性的,理性看待转基因技术需要以完备的相关科学知识为基础,还应该看到人们的观点受到许多复杂的政治、经济和文化等因素的影响,最重要的是我们要靠确凿的证据和严谨的逻辑进行思考和辩论,B项正确;我国政府重申支持《禁止生物武器公约》的宗旨和目标,全面、严格履行公约义务,主张全面禁止和彻底销毁生物武器等各类大规模杀伤性武器,C项正确;生物武器具有强大的传染性和致病力,应在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散,但生物技术本身是中性的,不应严禁进行生物技术的新研究,D项错误。
3.C T4 DNA连接酶有专一性,A项错误;酶在催化反应前后性质不变,故T4 DNA连接酶催化反应后,其组成成分不变,B项错误;ATP水解产生AMP需要打开两个特殊的化学键,结合题干“该反应过程需消耗ATP,其水解产生的腺苷一磷酸(AMP)通过共价键与酶相连”可推测,ATP在该反应过程中可能打开两个特殊的化学键,C项正确;T4 DNA连接酶需在低温和最适pH条件下保存,D项错误。
4.B 作物脱毒属于细胞工程的应用;改善畜产品的品质、抗除草剂作物的研发属于基因工程的应用;研发可保存的干扰素属于蛋白质工程的应用。
5.C DNA不溶于酒精,某些蛋白质溶于酒精,可利用这一原理初步分离DNA与蛋白质,A项错误;将白色丝状物加入氯化钠溶液中溶解,然后加入二苯胺试剂,再进行沸水浴,待试管冷却后观察颜色变化(蓝色),B项错误;在沸水浴或微波炉内加热至琼脂糖熔化,稍冷却后加入适量核酸染料混匀,然后将温热的琼脂糖溶液迅速倒入模具中,并插入合适的梳子,以便形成加样孔,C项正确;将扩增得到的PCR产物与凝胶载样缓冲液混合,再用微量移液器将混合液缓慢注入凝胶加样孔内,D项错误。
6.C 若用Ti质粒作为载体,目的基因的插入位置应该在T-DNA片段内,这样可以保证目的基因随T-DNA整合到受体细胞的染色体DNA上,A项正确;将重组Ti质粒导入农杆菌中时,可以用Ca2+处理细菌,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,B项正确;农杆菌能将重组Ti质粒中的T-DNA转移到被侵染的植物细胞内,并将其整合到染色体DNA上,C项错误;目的基因成功导入还不能说明转化成功,只有转基因植株具有相关的特性才能说明转化成功,D项正确。
7.A 琼脂糖凝胶的密度对其中DNA分子的迁移和分辨率有影响。根据所需分离的DNA片段大小,通常会选择适当浓度的琼脂糖凝胶。对于大型DNA片段(如基因组DNA或质粒DNA),一般选择低浓度琼脂糖凝胶,以便实现高效迁移所需较大孔径;对于小型DNA片段(如PCR产物或酶切片段),则需要选择高浓度琼脂糖凝胶以提供更好的分辨率和分离效果,A项正确。凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是用于确定样品迁移的位置,B项错误。在琼脂糖凝胶电泳中,施加电场后,会使得DNA片段向正极方向迁移,同时,DNA片段的迁移速率与其长度呈负相关,即越长的DNA片段,迁移速率越慢,C项错误。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项错误。
8.D 在生物恐怖威胁不断上升、全球传染病疫情频发的情况下,消除生物武器威胁、防止生物武器扩散是生物安全防控的重要方面,A项正确;由于克隆技术尚不成熟,如构建重构胚成功率低,胚胎移植入母体子宫后着床率低、流产率高、胎儿畸形率高和出生后死亡率高等问题,现在进行生殖性克隆很可能孕育出有严重生理缺陷的克隆动物,B项正确;为了尽力规避基因诊断的风险,避免可能产生的基因歧视,基因检测机构不能随意泄露基因检测的结果,C项正确;从外来入侵害虫的原产地引入天敌进行治理,由于短期内天敌没有资源和空间等的限制,可能会对入侵地造成生态影响,D项错误。
9.C 据图可知,EcoRⅠ会破坏目的基因,因此构建重组质粒需用到BamHⅠ、SalⅠ、DNA连接酶,A项正确;SalⅠ会破坏卡那霉素抗性基因,筛选目的菌时,所用培养基中应含有氨苄青霉素,B项正确;培育该工程菌运用的原理是基因重组,培育三倍体无子西瓜运用的原理是染色体数目变异,C项错误;质粒中的启动子是一段具有特殊序列的DNA片段,是RNA聚合酶识别和结合的部位,D项正确。
10.A 题述操作采用了基因工程技术,该技术至少需要三种分子工具:限制酶、DNA连接酶、载体,A项错误;溶葡萄球菌酶基因为目的基因,获取目的基因的方法有PCR、构建基因文库等,B项正确;要使目的基因只在乳腺组织中特异性表达,在构建基因表达载体时,需加入乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件,C项正确;不同DNA能相互拼接的基础是它们具有相同的化学组成(都是由脱氧核苷酸组成)和结构(双螺旋结构),D项正确。
11.A 构建重组质粒时,要将目的基因插入启动子和终止子之间,而且不能破坏启动子、终止子、复制原点、抗生素抗性基因等部位。故只能选用NdeⅠ和BamHⅠ切割质粒和含目的基因的DNA片段,因此在PCR扩增的该基因的两端需分别引入NdeⅠ和BamHⅠ两种限制酶的识别序列。
12.B 农杆菌的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上,根据农杆菌的这一特点,将目的基因(基因G)插入Ti质粒的T-DNA上,通过农杆菌的转化作用,就可以把目的基因(基因G)整合到愈伤组织细胞的染色体DNA上,A项正确;农杆菌属于原核生物,含有内含子的报告基因不能在原核生物中正确表达,故不会出现农杆菌的蓝色菌落,B项错误;根据题意可知,报告基因的产物能催化无色物质K呈现蓝色,而愈伤组织表面残留的农杆菌可能会导致未转化的愈伤组织在含除草剂的培养基中生长,因此利用物质K和除草剂进行筛选2,更易于获得抗除草剂的转基因植株,C项正确;幼胚经诱导形成的愈伤组织是一团未分化且不定形的薄壁细胞,D项正确。
13.D 人的生长激素基因存在于小鼠所有细胞中,但只在小鼠的膀胱上皮细胞中表达,A项错误;需要将生长激素基因与尿血小板溶素基因的启动子等调控元件重组在一起,B项错误;需用显微注射法将基因表达载体导入小鼠的受精卵中,C项错误。
14.B 蚕合成像蛛丝蛋白一样坚韧的丝的过程包括转录、翻译两个过程,遵循“中心法则”,A项错误;基因控制蛋白质的合成,因此要对蛋白质的结构进行设计改造,最终必须通过改造或合成基因来完成,故题述过程运用的蛋白质工程技术是基因工程的延伸,B项正确;核酸分子杂交技术不能用于检测蛋白质,可用抗原—抗体杂交技术检测蛋白质,C项错误;利用基因工程技术可以改变基因上特定位点的核苷酸序列,进而实现对蛋白质的改造,D项错误。
15.A DNA子链合成的方向为5'端到3'端,因此要通过已知序列设计引物对未知序列进行扩增,应选择引物1和引物4进行PCR扩增,A项正确;G、C碱基含量越高,碱基对间氢键的含量越多,复性的温度越高,B项错误;PCR产物是包含所有已知序列和未知序列的链状DNA分子,C项错误;整个过程需用到限制酶、DNA连接酶和耐高温的DNA聚合酶,不需要逆转录酶,D项错误。
16.ACD 步骤一需使用两种限制酶切割目的基因片段,以防止含目的基因的外源DNA片段自身环化,A项正确;外切核酸酶Ⅲ只能从DNA双链的3'末端逐个水解单核苷酸,可以产生不同长度的5'突出末端,由图可知,步骤二应使用外切核酸酶Ⅲ,步骤三应使用S1核酸酶,B项错误;T4 DNA连接酶和E.coli DNA连接酶均可连接平末端,但E.coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率远远低于T4 DNA连接酶,故步骤四宜选用T4 DNA连接酶处理DNA片段,C项正确;质粒载体2中目的基因片段N的长度有多种,因为外切核酸酶Ⅲ处理后可以获得不同长度的5'突出末端,D项正确。
17.AC THP9基因有2个游离的磷酸基团,而且游离的磷酸基团在每一条链的5'端,A项错误;构建基因表达载体时,用MfeⅠ、HindⅢ切割质粒时,形成的黏性末端分别是AATT-3'和AGCT-3',用EcoRⅠ、HindⅢ切割目的基因时,形成的黏性末端分别是AATT-3'和AGCT-3',形成的黏性末端对应相同,可以成功将目的基因插入质粒,同时避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接,B项正确;利用PCR技术扩增基因时,DNA子链从5'端向3'端延伸,故应选择引物2和引物3,C项错误;为了检测转基因玉米新品种的培育是否成功,需要在个体水平检测玉米中蛋白质含量,D项正确。
18.ACD 图中的①②过程分别为转录、翻译,多酚氧化酶基因的表达指多酚氧化酶基因控制多酚氧化酶合成的过程,需要经过转录、翻译两个过程,A项正确;将目的基因成功导入苹果细胞中需要构建基因表达载体,该过程需要限制酶和DNA连接酶,不需要RNA聚合酶,B项错误;分析题图可知,目的基因转录形成的mRNA可以和多酚氧化酶基因转录形成的mRNA互补配对,形成RNA双链,使mRNA不能与核糖体结合,从而阻止了翻译过程,C项正确;为使目的基因转录形成的mRNA和多酚氧化酶基因转录形成的mRNA互补配对,应使目的基因的表达序列与多酚氧化酶基因的表达序列互补,且要同时在同一细胞内表达,D项正确。
19.CD 据题意和题图可知,sgRNA是一段单链RNA,可指引Cas9酶结合到特定的切割位点,A项错误;靶基因部分碱基序列与sgRNA的碱基序列互补,B项错误;Cas9酶可在特定切割位点进行切割,使相应部位的核苷酸之间的磷酸二酯键断裂,C项正确;被编辑后的B基因仍能正常转录表达相关蛋白质,D项正确。
20.ACD 生产新的胰岛素属于蛋白质工程,根据蛋白质工程的流程可知,最终还必须通过改造或合成基因来完成,因此蛋白质工程被称为第二代基因工程,A项正确;构建新的胰岛素首先要从预期新的胰岛素功能开始,B项错误;蛋白质的合成受基因的调控,因此,新的胰岛素生产过程中依然遵循中心法则,C项正确;由于密码子的简并,据此推测出的新的胰岛素基因的脱氧核苷酸序列可能有多种,D项正确。
21.答案 (1)真核生物和原核生物的RNA聚合酶所识别和结合的启动子有所不同
(2)NruⅠ MluⅠ hLTF基因两端被同一种限制酶切割成相同的末端,可能会反向连接到质粒上
(3)显微注射
解析 (1)真核生物和原核生物的RNA聚合酶所识别和结合的启动子有所不同,因此从原核生物中获取的质粒不适用于直接构建真核生物的表达载体,其启动子需要进行替换才有可能在真核细胞中表达。(2)由题图可知,在pW2—hLTF这个质粒中,启动子两侧的限制酶分别是NruⅠ和MluⅠ,因此PCR扩增小鼠乳清酸蛋白基因的启动子所需的两种引物应分别包含NruⅠ和MluⅠ的识别序列。由题图可知,hLTF基因两侧的限制酶只有MluⅠ,切割后形成相同的末端,可能存在反向连接的现象。(3)根据受体细胞不同,导入的方法也不一样,将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法,因此将基因表达载体pW2—hLTF通过显微注射的方法导入奶牛的受精卵细胞中。
22.答案 (1)鉴别和筛选含有目的基因的受体细胞(供重组DNA的鉴定和选择) 解旋
(2)5'-G
3'-CCTAG或GATCC-3'
G-5'
(3)6 020 bp
(4)可以避免目的基因和质粒自身环化,可使目的基因定向插入质粒中(可以避免目的基因和质粒自身环化,可避免目的基因与质粒反向连接) 5'
(5)使大肠杆菌处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态 四环素、氨苄青霉素
解析 (1)氨苄青霉素抗性基因属于标记基因,质粒中标记基因的作用都是便于鉴别和筛选目的基因是否导入受体细胞。A—T碱基对之间形成两个氢键,C—G碱基对之间形成三个氢键,研究发现复制原点处的A和T特别多,说明氢键较少,便于解旋过程的发生。
(2)限制酶BamHⅠ的识别序列和切割位点是5'-G↓GATCC-3',则该酶切割DNA后形成的黏性末端是5'-G
3'-CCTAG或GATCC-3'
G-5'。
(3)绿色荧光蛋白基因有720个碱基对(bp),质粒有5 369个碱基对(bp),质粒经BamHⅠ、HindⅢ双酶切割后进行电泳,出现了一条长度为5 300 bp的DNA条带,说明5 300 bp的DNA条带是原质粒中切去部分片段的质粒,则重组质粒的长度=5 300+720=6 020(bp)。
(4)用同一种酶切割目的基因和质粒,可形成相同的黏性末端,在质粒和目的基因连接的时候可能出现反向连接,目的基因和质粒也会发生自身环化;故用两种限制酶切割质粒和目的基因,与单一酶切相比,可以避免目的基因和质粒自身环化,可使目的基因定向插入质粒中(可以避免目的基因和质粒自身环化,可避免目的基因与质粒反向连接)。DNA聚合酶从引物的3'端延伸子链,故进行PCR时,需要在两种引物的5'端分别添加BamHⅠ和HindⅢ的识别序列,以确保扩增所得的DNA可以被正确切割。
(5)CaCl2处理大肠杆菌后,大肠杆菌会处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。图中的标记基因有四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因,四环素抗性基因已经被破坏,大肠杆菌培养基中除需要加入水、无机盐、碳源、氮源、琼脂等物质外,还要分别添加四环素、氨苄青霉素,抗氨苄青霉素而不抗四环素的菌株即为需要的目的菌株。
23.答案 (1)蛋白质工程
(2)1
(3)少数氨基酸的替换
(4)启动子 终止子 DNA连接
解析 (1)题干所述技术是对蛋白质分子进行改造,因此属于蛋白质工程。(2)枯草杆菌蛋白酶分子改造的方向是替换蛋白酶分子中第222位的氨基酸,需要进行碱基对的替换,至少有1个碱基对发生变化。(3)科学家所做的改造工作是对已知的枯草杆菌蛋白酶进行少数氨基酸的替换。(4)若要使脱氧核苷酸序列得以表达,需要在序列上游加上启动子,下游加上终止子,在这个过程中需要DNA连接酶参与。
24.答案 (1)具有自我复制的能力、有一个至多个限制酶切割位点、含有标记基因
(2)SmaⅠ、PstⅠ 磷酸二酯键
(3)显微注射法 胰岛素基因(目的基因)的转录或翻译异常
(4)XX
解析 (1)质粒载体是小型环状DNA分子,其作为基因工程的工具,应具备的条件有:具有自我复制的能力、有一个至多个限制酶切割位点、含有标记基因。(2)据题图可知,AluⅠ会破坏目的基因,故不能选用,而目的基因上无HindⅢ的酶切位点,也不能选择,此外为保证重组质粒的正确连接,应用双酶切,故选择SmaⅠ、PstⅠ分别切割目的基因和质粒分子;DNA连接酶能将两个DNA片段相连,形成的是磷酸二酯键。(3)将重组质粒导入受精卵用显微注射法;目的基因导入成功,但没有产生相应的蛋白质,原因可能是胰岛素基因(目的基因)的转录或翻译异常。(4)只有雌性动物才能分泌乳汁,所以通过乳腺生物反应器生产胰岛素,需提前对形成的受精卵进行筛选,要保留性染色体组成为XX类型的受精卵。
25.答案 (1)mRNA 逆转录 引物Ⅱ、引物Ⅲ 5' KpnⅠ及XhoⅠ
(2)RNA聚合酶识别与结合的部位,启动转录 Dhn4基因浓度(目的基因浓度)、载体与Dhn4基因的比例、DNA连接酶浓度、酶切程度
(3)Ca2+ 氨苄青霉素
(4)愈伤组织 生长素与细胞分裂素 低温(抗冻性检测)
解析 (1)青稞细胞中的mRNA经过逆转录可获得cDNA;引物能使DNA聚合酶从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸,故DNA子链从5'端→3'端延伸,即选择引物Ⅱ和引物Ⅲ。限制酶序列应添加在基因的外侧,不影响基因的序列,故添加在5'端。因为B链为模板链,转录的方向是沿着模板链的3'→5',应将Dhn4基因的左端与启动子一侧连接,又因为目的基因中含有PstⅠ的识别序列,不能选用,故添加的限制酶序列分别是KpnⅠ和XhoⅠ。(2)启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段,位于基因的上游,紧挨转录的起始位点,它是RNA聚合酶识别和结合的部位,有了它才能驱动基因转录出mRNA。多种因素会影响Dhn4基因与质粒的连接效率,如温度与pH等操作环境、反应时间、质粒浓度及Dhn4基因浓度(目的基因浓度)、载体与Dhn4基因的比例、DNA连接酶浓度、酶切程度等。(3)农杆菌是原核生物,需要Ca2+处理,使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,从而将基因表达载体导入受体细胞。基因表达载体上的AmpR基因为氨苄青霉素抗性基因,属于标记基因,故可在含氨苄青霉素的培养基上培养、筛选农杆菌,再将阳性农杆菌与草莓叶片共培养,完成转化实验,转化是指目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。(4)转基因草莓叶片经脱分化形成愈伤组织,然后通过调整培养基中的生长素和细胞分裂素配比,最终获得幼苗。可通过低温处理,从个体水平对转基因是否成功进行检测。
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