3.2 第1课时 筛选和获取目的基因与构建基因表达载体-人教版（2019）生物选择性必修3同步练习题（含解析）
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| 名称 | 3.2 第1课时 筛选和获取目的基因与构建基因表达载体-人教版（2019）生物选择性必修3同步练习题（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 484.6KB | ||
| 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 11:34:25 | ||
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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2节 第1课时 筛选和获取目的基因与构建基因表达载体
A组必备知识基础练
1.下列有关获取目的基因的叙述,错误的是( )
A.目的基因就是编码蛋白质的基因
B.获取目的基因是基因工程的第一步
C.来自苏云金杆菌的Bt抗虫蛋白基因可作为转基因抗虫棉的目的基因
D.序列比对工具的应用为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机会和可能
2.(2024广东茂名统考)在细菌和病毒类疾病检测、遗传疾病诊断、肿瘤筛查和诊断中,都可采用PCR技术。PCR反应由变性、复性、延伸三个基本反应步骤构成,PCR完成以后常需要鉴定PCR的产物。下列叙述正确的是( )
A.变性:耐高温的DNA聚合酶将双链DNA解聚为单链
B.复性:两种引物与两条单链DNA结合不必控制温度
C.延伸:4种脱氧核苷酸加到引物的5'端
D.鉴定:DNA聚合酶质量不好可能导致鉴定结果不只有一条带
3.PCR技术是在DNA聚合酶的作用下,在体外进行DNA大量扩增的一种分子生物技术。下列叙述正确的是( )
A.双链DNA在高温下氢键和磷酸二酯键断裂形成2条DNA单链
B.温度降低后,单链DNA和引物结合的部分碱基序列相同
C.以2条DNA单链为模板,以4种NTP为原料,在耐高温DNA聚合酶的作用下合成2个新的DNA
D.设置PCR仪的温度进行反应可重复循环多次,DNA呈指数式扩增
4.关于基因表达载体构建的叙述,下列说法不正确的是( )
①一个基因表达载体的组成只包括目的基因、启动子、终止子 ②有了启动子才能驱动基因转录出mRNA ③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止 ④所有基因表达载体的构建都是完全相同的
A.②③ B.①④
C.①② D.③④
5.下列关于基因表达载体构建的叙述,错误的是 ( )
A.启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,组成它的基本单位是脱氧核苷酸
B.基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止密码子、标记基因等
C.人工构建的诱导型启动子,当诱导物存在时,可激活或抑制目的基因的表达
D.由于受体细胞不同,基因表达载体的构建也有所差别
6.在基因工程的操作过程中,获得重组质粒不需要 ( )
①DNA连接酶 ②限制酶 ③RNA聚合酶 ④具有标记基因的质粒 ⑤目的基因 ⑥四种脱氧核苷酸
A.③⑥ B.②④
C.①⑤ D.①②④
7.某研究所的研究人员将生长激素基因通过质粒介导进入大肠杆菌细胞内,使其表达产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因:A是抗链霉素基因,B是抗氨苄青霉素基因,且目的基因要插入基因B中,而大肠杆菌不带有任何抗性基因。下列叙述正确的是( )
A.导入大肠杆菌的质粒一定为重组质粒
B.研究过程需要使用限制酶、DNA连接酶和载体这些专门的工具酶
C.可用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒
D.在含链霉素培养基中能生长的可能是符合生产要求的大肠杆菌
8.在核酸分子杂交技术中,常常使用已知序列的单链核酸片段作为探针(探针是指以放射性同位素、生物素或荧光染料等进行标记的已知核苷酸序列的核酸片段)。为了获得B链作探针,可应用PCR技术进行扩增,应选择的引物种类是( )
A.引物1与引物2
B.引物3与引物4
C.引物2与引物3
D.引物1与引物4
9.基因工程的核心是基因表达载体的构建,下列不属于载体作用的是( )
A.载体能防止目的基因被受体细胞限制酶“切割”
B.载体能协助目的基因在受体细胞中复制
C.载体含有启动子和终止子,能协助目的基因表达
D.载体具有标记基因,便于筛选含目的基因的受体细胞
10.基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。请回答下列问题。
(1)生物体细胞内的DNA复制开始时,解开DNA双链的酶是 。在体外利用PCR技术扩增目的基因时,使反应体系中的模板DNA解聚为单链的条件是 。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的 。
(2)目前在PCR反应中不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是 。
(3)含有限制酶的细胞中通常还具有相应的甲基化酶,这两种酶对DNA分子有相同的作用序列,但具有不同的催化功能。甲基化酶可以对DNA序列进行修饰,使限制酶不能对这一序列进行识别和切割。含有某种限制酶的细胞,可以利用限制酶切割外源DNA,但不破坏细胞自身的DNA,其原因可能有:① ;② 。
(4)利用PCR扩增目的基因的过程由高温变性(90 ℃以上)、低温复性(50 ℃左右)、适温延伸(72 ℃左右)三个步骤构成一个循环,为使得DNA聚合酶能够重复利用,选用的酶应在 处理后仍然具备催化活性。
B组能力素养提升练
11.像BclⅠ(5'-T↓GATCA-3')、BglⅡ(5'-A↓GATCT-3')、MboⅠ(5'GATC-3')这样,识别序列不同、但能产生相同的黏性末端的一类限制酶被称为同尾酶。下图表示目的基因及质粒上的酶切位点。选用不同的限制酶对质粒和目的基因进行切割,并用DNA连接酶进行连接。下列分析错误的是( )
选项 切割质粒 切割目的基因 结果分析
A BclⅠ和 BglⅡ BclⅠ和 BglⅡ 形成的重组质粒的碱基排列顺序不一定相同
B BclⅠ和 BglⅡ MboⅠ 切割后的质粒不可自身环化,切割后的目的基因可以自身环化
C MboⅠ BclⅠ和 BglⅡ 形成的重组质粒可被MboⅠ再次切开,但可能无法被BclⅠ和BglⅡ再次切开
D MboⅠ MboⅠ 切割后的质粒可以自身环化,切割后的目的基因也可以自身环化
12.用PCR扩增下面的DNA片段:
供选择的引物有:
共四种,应选择( )
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
13.(2024黑龙江哈九中开学考试改编)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,常见的载体类型有基因克隆载体和基因表达载体。下图是培育转基因抗虫棉的基本流程示意图,下列相关叙述正确的是( )
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
14.(2024湖北高中名校联盟联考)PHB2蛋白具有抑制细胞增殖的作用。为初步探究某动物的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。下图为所用载体的示意图,phb2基因序列中不含图中限制酶的识别序列。下列叙述错误的是( )
A.将phb2基因与载体正确连接构建基因表达载体是培育转基因大肠杆菌的核心工作
B.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
C.在使phb2基因与载体连接时,在扩增的phb2基因两端都引入PvuⅡ限制酶的识别序列可能导致目的基因自身环化
D.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,以便对目的基因是否正常转入进行检测与鉴定
15.蜘蛛丝是天然蛋白纤维,其机械性能高于常用于制作防弹衣的凯夫拉纤维,有广泛的应用前景。中国科学家利用质粒(如图)成功构建了蛛丝蛋白基因的重组质粒,并在家蚕丝腺细胞中获得大量蛛丝蛋白。下列有关说法不正确的是( )
A.为防止目的基因自身环化,可以用限制酶XbaⅠ和SacⅠ来切割目的基因
B.构建表达载体时选用蚕丝蛋白基因的启动子利于基因在家蚕丝腺细胞中表达
C.启动子是RNA聚合酶的识别和结合部位,可以驱动遗传信息的复制和转录
D.基因表达载体中的标记基因可以鉴别与选择含有蛛丝蛋白基因的受体细胞
16.图1为胰岛素基因结构与引物位置的示意图,图2为pBR322质粒的结构示意图,图中EcoRⅠ、SmaⅠ、BamHⅠ和HindⅢ为限制酶,箭头所指位点为对应的酶切位点。研究人员欲用此质粒构建胰岛素基因的表达载体,培养能产生人胰岛素的大肠杆菌。请回答下列相关问题。
图1 胰岛素基因结构与引物位置示意图
图2 pBR322质粒结构示意图
(1)若要进行胰岛素基因的扩增常采用 技术。已知DNA新链的合成方向是5'端→3'端,若利用图2中的质粒构建基因表达载体,应该选择的引物为 。
(2)在构建基因表达载体时,选择 分别切割质粒和目的基因的限制酶,可提高目的基因和载体的正确连接效率,其原因是 。
(3)成功构建的基因表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等,其中启动子的作用是 。
第3章 第2节 第1课时 筛选和获取目的
基因与构建基因表达载体
1.A 目的基因主要是指编码蛋白质的基因,也可以是一些具有调控作用的基因,A项错误。
2.D 变性过程中DNA双链解开是高温作用的结果,不是耐高温DNA聚合酶的作用,A项错误;两种引物与两条单链DNA结合需要适宜的温度,B项错误;DNA的合成方向总是从子链的5'端向3'端延伸的,4种脱氧核苷酸加到引物的3'端,C项错误;DNA聚合酶质量不好可能导致实验鉴定失败,出现不只一条带,D项正确。
3.D 双链DNA在高温下解旋即DNA双链打开,断裂的是碱基对之间的氢键,而磷酸二酯键没有断裂,A项错误;当温度降低时,引物与模板末端结合,单链DNA和引物结合的部分碱基序列互补,B项错误;以2条DNA单链为模板,以4种dNTP为原料,在耐高温DNA聚合酶的作用下合成2个新的DNA,C项错误;PCR的反应步骤为目的基因DNA受热变性后解聚为单链,引物与单链相应互补序列结合,然后在热稳定DNA聚合酶的作用下进行延伸,如此重复循环,因而每一次循环后目的基因的量可以增加一倍,即呈指数形式扩增(约为2n,其中n为扩增循环的次数),D项正确。
4.B 基因表达载体的组成包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等,①错误;有了启动子才能驱动基因转录出mRNA,②正确;终止子的作用是使转录在所需要的地方停止,③正确;不同基因表达载体的构建不一定相同,④错误。
5.B 基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等,B项错误。
6.A 构建重组质粒时,首先要用限制酶切割含有目的基因的DNA片段和质粒,其次需要用DNA连接酶将目的基因与质粒连接;RNA聚合酶催化转录过程,获得重组质粒时不需要RNA聚合酶;获得重组质粒时,需要具有标记基因的质粒作为载体;重组质粒是由目的基因与质粒共同形成的;四种脱氧核苷酸是合成DNA的原料,获得重组质粒不需要四种脱氧核苷酸。
7.D 导入大肠杆菌的质粒可能为重组质粒,也可能为普通质粒,A项错误;构建基因表达载体的过程中需要限制酶和DNA连接酶,载体不属于酶,B项错误;由于目的基因要插入基因B中,即抗氨苄青霉素基因被破坏,即目的菌不能抗氨苄青霉素,因此不能用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒,C项错误;重组质粒中抗氨苄青霉素基因被破坏,而抗链霉素基因完好,因此在含链霉素的培养基中能生长的可能是符合生产要求的大肠杆菌,D项正确。
8.C 要获得B链,则要获得引物之间的DNA片段,根据PCR中子链的延伸方向为5'端→3'端,故需选择引物2与引物3进行扩增,C项符合题意。
9.A 载体不能防止目的基因被受体细胞限制酶“切割”,A项符合题意;载体在受体细胞中能够稳定存在,并且自我复制,使目的基因数量扩增,B项不符合题意;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,所以载体含有的启动子和终止子可协助目的基因的表达,C项不符合题意;载体具有标记基因,便于筛选含有目的基因的受体细胞,D项不符合题意。
10.答案 (1)解旋酶 加热至90 ℃以上 氢键
(2)大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活
(3)细胞自身的DNA分子没有该限制酶的识别序列 甲基化酶对细胞自身的DNA分子进行了修饰
(4)90 ℃以上高温
11.B 均用BclⅠ和BglⅡ切割质粒和目的基因,由于两种酶切割后产生的黏性末端相同,形成重组质粒时目的基因可能反向连接,形成的重组质粒的碱基排列顺序不一定相同,A项正确。用BclⅠ和BglⅡ切割质粒,切割后产生的黏性末端相同,切割后的质粒可能自身环化;用MboⅠ切割目的基因,切割后产生黏性末端,切割后的目的基因可以自身环化,B项错误。用MboⅠ切割质粒,产生黏性末端,用BclⅠ和BglⅡ切割目的基因,产生黏性末端,形成的重组质粒中可能不存在BclⅠ和BglⅡ的识别序列,重组质粒可能无法再被这两种酶切开,但由于重组质粒中存在MboⅠ的识别序列,故形成的重组质粒可被MboⅠ再次切开,C项正确。用MboⅠ切割质粒和目的基因,产生的均为黏性末端,切割后的质粒可自身环化,切割后的目的基因也可以自身环化,D项正确。
12.D 用PCR扩增DNA片段的过程中,在引物作用下,DNA聚合酶从引物的3'端开始延伸DNA链,即DNA的合成方向是从子链的5'端向3'端延伸的,故引物的碱基序列应与每条模板链5'端的一段核苷酸链的碱基序列相同,即应以模板链5'端的一段脱氧核苷酸单链片段作为引物;由题干信息分析可知,5'端的碱基序列是5'-GACCTGTGGAAGC和5'-CAATCCCGTATG,故对应的引物为①④,D项正确。
13.B 图中重组载体A导入受体菌后随着受体菌的繁殖而扩增,因此是基因克隆载体,而重组载体B导入受体菌后,表达产生Bt抗虫蛋白,因此是基因表达载体,A项错误;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项正确;培养细菌A的目的是扩增目的基因,不需要获得表达产物,因此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项错误;培养细菌A的目的是扩增目的基因,培养细菌B的目的是获得Bt抗虫蛋白,因此培养细菌A和细菌B的培养基在营养成分和功能上有明显差异,D项错误。
14.D 将phb2基因与载体正确连接构建基因表达载体是培育转基因大肠杆菌的核心工作,A项正确;限制酶的选择不能破坏目的基因,不能破坏载体上的关键结构,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,B项正确;在使phb2基因与载体连接时,在扩增的phb2基因两端都引入PvuⅡ限制酶的识别序列,会产生可以互补配对的序列,可能导致目的基因自身环化,C项正确;氨苄青霉素抗性基因是标记基因,选择BamHⅠ限制酶会破坏氨苄青霉素抗性基因,则不利于对目的基因是否正常转入进行检测与鉴定,D项错误。
15.C 用限制酶XbaⅠ和SacⅠ来切割目的基因,可以使目的基因两端产生不同的黏性末端,防止目的基因自身环化,A项正确;为了能从家蚕丝腺细胞中提取蛛丝蛋白,基因表达载体中目的基因的上游必须含有使其能在家蚕丝腺细胞中转录的启动子,即构建表达载体时选用蚕丝蛋白基因的启动子利于基因在家蚕丝腺细胞中表达,B项正确;启动子只能驱动基因转录,不能驱动其复制,C项错误;基因表达载体中的标记基因可以鉴别与选择含有蛛丝蛋白基因的受体细胞,D项正确。
16.答案 (1)PCR 引物4、引物5
(2)BamHⅠ和HindⅢ 这两种酶能切割质粒和目的基因,且能得到不同的黏性末端,避免质粒和目的基因的自身环化及反向连接
(3)RNA聚合酶特异性识别和结合的位点,驱动基因的转录
解析 (1)PCR(聚合酶链式反应)技术可以利用少量的DNA在短时间内获得大量的相同DNA。引物1~4的模板方向是5'端→3'端(从左到右),由于DNA新链的合成方向是5'端→3'端,所以合成胰岛素基因只能选择引物3和引物4。同样,对于引物5~8,只能选择引物5和引物6才能合成胰岛素基因。只有引物4和引物5扩增出来的胰岛素基因含有和图2相同的两种限制酶的识别位点,而引物3和引物6扩增出来的基因片段不含有,因此应选择的引物为引物4和引物5。
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2025人教版生物选择性必修3
第2节 第1课时 筛选和获取目的基因与构建基因表达载体
A组必备知识基础练
1.下列有关获取目的基因的叙述,错误的是( )
A.目的基因就是编码蛋白质的基因
B.获取目的基因是基因工程的第一步
C.来自苏云金杆菌的Bt抗虫蛋白基因可作为转基因抗虫棉的目的基因
D.序列比对工具的应用为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机会和可能
2.(2024广东茂名统考)在细菌和病毒类疾病检测、遗传疾病诊断、肿瘤筛查和诊断中,都可采用PCR技术。PCR反应由变性、复性、延伸三个基本反应步骤构成,PCR完成以后常需要鉴定PCR的产物。下列叙述正确的是( )
A.变性:耐高温的DNA聚合酶将双链DNA解聚为单链
B.复性:两种引物与两条单链DNA结合不必控制温度
C.延伸:4种脱氧核苷酸加到引物的5'端
D.鉴定:DNA聚合酶质量不好可能导致鉴定结果不只有一条带
3.PCR技术是在DNA聚合酶的作用下,在体外进行DNA大量扩增的一种分子生物技术。下列叙述正确的是( )
A.双链DNA在高温下氢键和磷酸二酯键断裂形成2条DNA单链
B.温度降低后,单链DNA和引物结合的部分碱基序列相同
C.以2条DNA单链为模板,以4种NTP为原料,在耐高温DNA聚合酶的作用下合成2个新的DNA
D.设置PCR仪的温度进行反应可重复循环多次,DNA呈指数式扩增
4.关于基因表达载体构建的叙述,下列说法不正确的是( )
①一个基因表达载体的组成只包括目的基因、启动子、终止子 ②有了启动子才能驱动基因转录出mRNA ③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止 ④所有基因表达载体的构建都是完全相同的
A.②③ B.①④
C.①② D.③④
5.下列关于基因表达载体构建的叙述,错误的是 ( )
A.启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,组成它的基本单位是脱氧核苷酸
B.基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止密码子、标记基因等
C.人工构建的诱导型启动子,当诱导物存在时,可激活或抑制目的基因的表达
D.由于受体细胞不同,基因表达载体的构建也有所差别
6.在基因工程的操作过程中,获得重组质粒不需要 ( )
①DNA连接酶 ②限制酶 ③RNA聚合酶 ④具有标记基因的质粒 ⑤目的基因 ⑥四种脱氧核苷酸
A.③⑥ B.②④
C.①⑤ D.①②④
7.某研究所的研究人员将生长激素基因通过质粒介导进入大肠杆菌细胞内,使其表达产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因:A是抗链霉素基因,B是抗氨苄青霉素基因,且目的基因要插入基因B中,而大肠杆菌不带有任何抗性基因。下列叙述正确的是( )
A.导入大肠杆菌的质粒一定为重组质粒
B.研究过程需要使用限制酶、DNA连接酶和载体这些专门的工具酶
C.可用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒
D.在含链霉素培养基中能生长的可能是符合生产要求的大肠杆菌
8.在核酸分子杂交技术中,常常使用已知序列的单链核酸片段作为探针(探针是指以放射性同位素、生物素或荧光染料等进行标记的已知核苷酸序列的核酸片段)。为了获得B链作探针,可应用PCR技术进行扩增,应选择的引物种类是( )
A.引物1与引物2
B.引物3与引物4
C.引物2与引物3
D.引物1与引物4
9.基因工程的核心是基因表达载体的构建,下列不属于载体作用的是( )
A.载体能防止目的基因被受体细胞限制酶“切割”
B.载体能协助目的基因在受体细胞中复制
C.载体含有启动子和终止子,能协助目的基因表达
D.载体具有标记基因,便于筛选含目的基因的受体细胞
10.基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。请回答下列问题。
(1)生物体细胞内的DNA复制开始时,解开DNA双链的酶是 。在体外利用PCR技术扩增目的基因时,使反应体系中的模板DNA解聚为单链的条件是 。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的 。
(2)目前在PCR反应中不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是 。
(3)含有限制酶的细胞中通常还具有相应的甲基化酶,这两种酶对DNA分子有相同的作用序列,但具有不同的催化功能。甲基化酶可以对DNA序列进行修饰,使限制酶不能对这一序列进行识别和切割。含有某种限制酶的细胞,可以利用限制酶切割外源DNA,但不破坏细胞自身的DNA,其原因可能有:① ;② 。
(4)利用PCR扩增目的基因的过程由高温变性(90 ℃以上)、低温复性(50 ℃左右)、适温延伸(72 ℃左右)三个步骤构成一个循环,为使得DNA聚合酶能够重复利用,选用的酶应在 处理后仍然具备催化活性。
B组能力素养提升练
11.像BclⅠ(5'-T↓GATCA-3')、BglⅡ(5'-A↓GATCT-3')、MboⅠ(5'GATC-3')这样,识别序列不同、但能产生相同的黏性末端的一类限制酶被称为同尾酶。下图表示目的基因及质粒上的酶切位点。选用不同的限制酶对质粒和目的基因进行切割,并用DNA连接酶进行连接。下列分析错误的是( )
选项 切割质粒 切割目的基因 结果分析
A BclⅠ和 BglⅡ BclⅠ和 BglⅡ 形成的重组质粒的碱基排列顺序不一定相同
B BclⅠ和 BglⅡ MboⅠ 切割后的质粒不可自身环化,切割后的目的基因可以自身环化
C MboⅠ BclⅠ和 BglⅡ 形成的重组质粒可被MboⅠ再次切开,但可能无法被BclⅠ和BglⅡ再次切开
D MboⅠ MboⅠ 切割后的质粒可以自身环化,切割后的目的基因也可以自身环化
12.用PCR扩增下面的DNA片段:
供选择的引物有:
共四种,应选择( )
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
13.(2024黑龙江哈九中开学考试改编)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,常见的载体类型有基因克隆载体和基因表达载体。下图是培育转基因抗虫棉的基本流程示意图,下列相关叙述正确的是( )
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
14.(2024湖北高中名校联盟联考)PHB2蛋白具有抑制细胞增殖的作用。为初步探究某动物的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。下图为所用载体的示意图,phb2基因序列中不含图中限制酶的识别序列。下列叙述错误的是( )
A.将phb2基因与载体正确连接构建基因表达载体是培育转基因大肠杆菌的核心工作
B.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
C.在使phb2基因与载体连接时,在扩增的phb2基因两端都引入PvuⅡ限制酶的识别序列可能导致目的基因自身环化
D.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,以便对目的基因是否正常转入进行检测与鉴定
15.蜘蛛丝是天然蛋白纤维,其机械性能高于常用于制作防弹衣的凯夫拉纤维,有广泛的应用前景。中国科学家利用质粒(如图)成功构建了蛛丝蛋白基因的重组质粒,并在家蚕丝腺细胞中获得大量蛛丝蛋白。下列有关说法不正确的是( )
A.为防止目的基因自身环化,可以用限制酶XbaⅠ和SacⅠ来切割目的基因
B.构建表达载体时选用蚕丝蛋白基因的启动子利于基因在家蚕丝腺细胞中表达
C.启动子是RNA聚合酶的识别和结合部位,可以驱动遗传信息的复制和转录
D.基因表达载体中的标记基因可以鉴别与选择含有蛛丝蛋白基因的受体细胞
16.图1为胰岛素基因结构与引物位置的示意图,图2为pBR322质粒的结构示意图,图中EcoRⅠ、SmaⅠ、BamHⅠ和HindⅢ为限制酶,箭头所指位点为对应的酶切位点。研究人员欲用此质粒构建胰岛素基因的表达载体,培养能产生人胰岛素的大肠杆菌。请回答下列相关问题。
图1 胰岛素基因结构与引物位置示意图
图2 pBR322质粒结构示意图
(1)若要进行胰岛素基因的扩增常采用 技术。已知DNA新链的合成方向是5'端→3'端,若利用图2中的质粒构建基因表达载体,应该选择的引物为 。
(2)在构建基因表达载体时,选择 分别切割质粒和目的基因的限制酶,可提高目的基因和载体的正确连接效率,其原因是 。
(3)成功构建的基因表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等,其中启动子的作用是 。
第3章 第2节 第1课时 筛选和获取目的
基因与构建基因表达载体
1.A 目的基因主要是指编码蛋白质的基因,也可以是一些具有调控作用的基因,A项错误。
2.D 变性过程中DNA双链解开是高温作用的结果,不是耐高温DNA聚合酶的作用,A项错误;两种引物与两条单链DNA结合需要适宜的温度,B项错误;DNA的合成方向总是从子链的5'端向3'端延伸的,4种脱氧核苷酸加到引物的3'端,C项错误;DNA聚合酶质量不好可能导致实验鉴定失败,出现不只一条带,D项正确。
3.D 双链DNA在高温下解旋即DNA双链打开,断裂的是碱基对之间的氢键,而磷酸二酯键没有断裂,A项错误;当温度降低时,引物与模板末端结合,单链DNA和引物结合的部分碱基序列互补,B项错误;以2条DNA单链为模板,以4种dNTP为原料,在耐高温DNA聚合酶的作用下合成2个新的DNA,C项错误;PCR的反应步骤为目的基因DNA受热变性后解聚为单链,引物与单链相应互补序列结合,然后在热稳定DNA聚合酶的作用下进行延伸,如此重复循环,因而每一次循环后目的基因的量可以增加一倍,即呈指数形式扩增(约为2n,其中n为扩增循环的次数),D项正确。
4.B 基因表达载体的组成包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等,①错误;有了启动子才能驱动基因转录出mRNA,②正确;终止子的作用是使转录在所需要的地方停止,③正确;不同基因表达载体的构建不一定相同,④错误。
5.B 基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等,B项错误。
6.A 构建重组质粒时,首先要用限制酶切割含有目的基因的DNA片段和质粒,其次需要用DNA连接酶将目的基因与质粒连接;RNA聚合酶催化转录过程,获得重组质粒时不需要RNA聚合酶;获得重组质粒时,需要具有标记基因的质粒作为载体;重组质粒是由目的基因与质粒共同形成的;四种脱氧核苷酸是合成DNA的原料,获得重组质粒不需要四种脱氧核苷酸。
7.D 导入大肠杆菌的质粒可能为重组质粒,也可能为普通质粒,A项错误;构建基因表达载体的过程中需要限制酶和DNA连接酶,载体不属于酶,B项错误;由于目的基因要插入基因B中,即抗氨苄青霉素基因被破坏,即目的菌不能抗氨苄青霉素,因此不能用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒,C项错误;重组质粒中抗氨苄青霉素基因被破坏,而抗链霉素基因完好,因此在含链霉素的培养基中能生长的可能是符合生产要求的大肠杆菌,D项正确。
8.C 要获得B链,则要获得引物之间的DNA片段,根据PCR中子链的延伸方向为5'端→3'端,故需选择引物2与引物3进行扩增,C项符合题意。
9.A 载体不能防止目的基因被受体细胞限制酶“切割”,A项符合题意;载体在受体细胞中能够稳定存在,并且自我复制,使目的基因数量扩增,B项不符合题意;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,所以载体含有的启动子和终止子可协助目的基因的表达,C项不符合题意;载体具有标记基因,便于筛选含有目的基因的受体细胞,D项不符合题意。
10.答案 (1)解旋酶 加热至90 ℃以上 氢键
(2)大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活
(3)细胞自身的DNA分子没有该限制酶的识别序列 甲基化酶对细胞自身的DNA分子进行了修饰
(4)90 ℃以上高温
11.B 均用BclⅠ和BglⅡ切割质粒和目的基因,由于两种酶切割后产生的黏性末端相同,形成重组质粒时目的基因可能反向连接,形成的重组质粒的碱基排列顺序不一定相同,A项正确。用BclⅠ和BglⅡ切割质粒,切割后产生的黏性末端相同,切割后的质粒可能自身环化;用MboⅠ切割目的基因,切割后产生黏性末端,切割后的目的基因可以自身环化,B项错误。用MboⅠ切割质粒,产生黏性末端,用BclⅠ和BglⅡ切割目的基因,产生黏性末端,形成的重组质粒中可能不存在BclⅠ和BglⅡ的识别序列,重组质粒可能无法再被这两种酶切开,但由于重组质粒中存在MboⅠ的识别序列,故形成的重组质粒可被MboⅠ再次切开,C项正确。用MboⅠ切割质粒和目的基因,产生的均为黏性末端,切割后的质粒可自身环化,切割后的目的基因也可以自身环化,D项正确。
12.D 用PCR扩增DNA片段的过程中,在引物作用下,DNA聚合酶从引物的3'端开始延伸DNA链,即DNA的合成方向是从子链的5'端向3'端延伸的,故引物的碱基序列应与每条模板链5'端的一段核苷酸链的碱基序列相同,即应以模板链5'端的一段脱氧核苷酸单链片段作为引物;由题干信息分析可知,5'端的碱基序列是5'-GACCTGTGGAAGC和5'-CAATCCCGTATG,故对应的引物为①④,D项正确。
13.B 图中重组载体A导入受体菌后随着受体菌的繁殖而扩增,因此是基因克隆载体,而重组载体B导入受体菌后,表达产生Bt抗虫蛋白,因此是基因表达载体,A项错误;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项正确;培养细菌A的目的是扩增目的基因,不需要获得表达产物,因此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项错误;培养细菌A的目的是扩增目的基因,培养细菌B的目的是获得Bt抗虫蛋白,因此培养细菌A和细菌B的培养基在营养成分和功能上有明显差异,D项错误。
14.D 将phb2基因与载体正确连接构建基因表达载体是培育转基因大肠杆菌的核心工作,A项正确;限制酶的选择不能破坏目的基因,不能破坏载体上的关键结构,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,B项正确;在使phb2基因与载体连接时,在扩增的phb2基因两端都引入PvuⅡ限制酶的识别序列,会产生可以互补配对的序列,可能导致目的基因自身环化,C项正确;氨苄青霉素抗性基因是标记基因,选择BamHⅠ限制酶会破坏氨苄青霉素抗性基因,则不利于对目的基因是否正常转入进行检测与鉴定,D项错误。
15.C 用限制酶XbaⅠ和SacⅠ来切割目的基因,可以使目的基因两端产生不同的黏性末端,防止目的基因自身环化,A项正确;为了能从家蚕丝腺细胞中提取蛛丝蛋白,基因表达载体中目的基因的上游必须含有使其能在家蚕丝腺细胞中转录的启动子,即构建表达载体时选用蚕丝蛋白基因的启动子利于基因在家蚕丝腺细胞中表达,B项正确;启动子只能驱动基因转录,不能驱动其复制,C项错误;基因表达载体中的标记基因可以鉴别与选择含有蛛丝蛋白基因的受体细胞,D项正确。
16.答案 (1)PCR 引物4、引物5
(2)BamHⅠ和HindⅢ 这两种酶能切割质粒和目的基因,且能得到不同的黏性末端,避免质粒和目的基因的自身环化及反向连接
(3)RNA聚合酶特异性识别和结合的位点,驱动基因的转录
解析 (1)PCR(聚合酶链式反应)技术可以利用少量的DNA在短时间内获得大量的相同DNA。引物1~4的模板方向是5'端→3'端(从左到右),由于DNA新链的合成方向是5'端→3'端,所以合成胰岛素基因只能选择引物3和引物4。同样,对于引物5~8,只能选择引物5和引物6才能合成胰岛素基因。只有引物4和引物5扩增出来的胰岛素基因含有和图2相同的两种限制酶的识别位点,而引物3和引物6扩增出来的基因片段不含有,因此应选择的引物为引物4和引物5。
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