章末强化练(三)
1.A [解析] 通常提取囊胚期滋养层细胞的DNA作为复制模板,A错误;PCR反应需要提供含DNA模板、两种引物、四种脱氧核苷酸和耐高温的DNA聚合酶的缓冲溶液,B正确;PCR反应中,DNA分子数以指数形式增加,若扩增时间相同且原料充足,获得DNA的量与模板DNA及引物的量呈正相关,C正确;SRY基因是Y染色体上的性别决定基因,所以SRY探针能与雄性胚胎样品中的DNA配对,形成杂合双链,D正确。
2.B [解析] 靛蓝能够稳定显色,不受pH的影响,且显色位置是细胞质基质,故本方案中无须转入能调控液泡pH的基因,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切除,故只能用BamHⅠ,B错误;由题图可知,sfp和idgS基因具有各自的启动子,表达是相互独立进行的,C正确;将目的基因导入植物细胞可采用农杆菌转化法,农杆菌可将Ti质粒上的T-DNA整合到白玫瑰的染色体DNA上,D正确。
3.B [解析] 由于DNA和RNA之间可进行碱基互补配对,因而sgRNA可以特异性识别目标DNA分子,Cas9蛋白作用于磷酸二酯键,进而可以将目标基因剪切下来,A、C正确;sgRNA序列越短,DNA分子上与其互补的特定序列会越多,错误结合概率越高,脱靶率越高,B错误;每个sgRNA可以特异性识别一个特定的DNA序列,为了增加切割的精确性和效率,通常至少需要设计两个序列不同的sgRNA与目标DNA的不同部位结合,从而更有效地实现基因敲除,D正确。
4.B [解析] 将基因表达载体导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法,A正确;如果用SphⅠ酶切已整合了双向启动子及LUC基因的质粒就会破坏LUC基因,B错误;如果成功导入含有壮观霉素抗性基因的基因表达载体,受体细胞就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;双向启动子如果正常表达,就会合成荧光素酶和β-葡萄糖苷酶,催化底物分别产生荧光和生成蓝色物质,从而确定双向启动子的作用,D正确。
5.A [解析] PCR技术的原理是DNA的半保留复制,其中双链DNA解聚为单链依靠的是高温,不需要解旋酶,A错误;PCR技术用到的引物之间的碱基序列不能互补,以免影响引物与模板链的结合,B正确;DNA聚合酶只能从引物的3'端开始延伸DNA子链,C正确;循环次数相同时,荧光值越高证明DNA含量越高,D正确。
6.(1)引物 4种脱氧核苷酸(或dNTP)
(2)防止Ti质粒发生自身环化 2
(3)T-DNA 无色物质K
(4)显微注射法 动物病毒
(5)蛋白质
[解析] (1)在利用PCR技术获取目的基因的过程中,以从生物材料中提取的DNA作为模板,利用引物寻找HSA基因的位置并进行扩增,PCR的原料是四种脱氧核糖核苷酸(或dNTP)。(2)构建基因表达载体的过程中,用碱性磷酸酶处理Ti质粒,是为了防止Ti质粒发生自身环化,但HSA基因不用碱性磷酸酶处理,以便二者可以连接;由于在上述条件下,碱性磷酸酶除去了质粒末端核苷酸的5'磷酸,所以DNA连接酶只能使HSA基因和Ti质粒之间形成2个磷酸二酯键。(3)过程①中需将植物细胞与农杆菌混合后共同培养,旨在通过农杆菌的转化作用,让T-DNA进入植物细胞;由于报告基因表达的产物能催化无色物质K呈现蓝色,所以除尽农杆菌后,还须转接到含无色物质K的培养基上筛选出转化的植物细胞。(4)将目的基因导入动物细胞,采用最多,也是最有效的方法是显微注射法,还可以使用动物病毒作为载体,实现转化。(5)为检测HSA 基因是否成功表达,可提取受体细胞的蛋白质,用抗人血清白蛋白的抗体与之进行抗原—抗体杂交实验。
7.(1)(总)RNA cDNA 牛凝乳酶基因两端的脱氧核苷酸序列(或一段已知的目的基因核苷酸序列)
(2)PvitⅡ和EcoRⅠ T4 DNA连接酶
(3)CaCl2 (Ca2+) 一种能吸收周围环境中DNA分子
(4)氨苄青霉素 2
[解析] (1)利用RNA获得cDNA的过程称为逆转录,因此为获取牛凝乳酶基因,提取小牛胃黏膜组织中的总RNA,再经逆转录过程得到cDNA,将其作为PCR反应的模板。本实验要扩增的目的基因是牛凝乳酶基因,因此引物设计应依据牛凝乳酶基因两端的脱氧核苷酸序列。(2)进行PCR扩增时在引物作用下,DNA聚合酶从引物3'端开始延伸DNA子链,即DNA的合成方向是从子链的5'端向3'端延伸的,因此扩增目的基因时,应在其一对引物的5'端引入限制酶的识别序列。据图可知,目的基因应该插入启动子和终止子之间,图中BamHⅠ会破坏标记基因,HindⅢ会破坏启动子,PstⅠ会破坏终止子,KpnⅠ在质粒上不止一个酶切位点,能将终止子切割掉,而PvitⅡ和EcoR Ⅰ位于启动子和终止子之间,因此切割目的基因和质粒时用PvitⅡ和EcoRⅠ ,在引物的5'端需要引入的是PvitⅡ和EcoRⅠ的识别序列。PvitⅡ切割后形成的是平末端,EcoRⅠ切割后形成的是黏性末端,E.coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率要远远低于T4 DNA连接酶,因此在目的基因和载体连接时,选用T4 DNA连接酶。(3)受体细胞不同,目的基因导入的方法也不一样,将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法,本题中是将牛凝乳酶基因导入大肠杆菌,因此先用CaCl2(Ca2+)溶液处理大肠杆菌细胞,使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,以提高转化效率。(4)据题意可知,该基因表达载体上含有氨苄青霉素抗性基因,因此可将转化后的大肠杆菌接种在含氨苄青霉素的培养基上进行培养和筛选。由于1、2、3、4这些菌落都可以生长在含有氨苄青霉素的培养基中,因此都含有质粒,只有重组质粒包含了目的基因,如果用EcoRⅠ和PvitⅡ两种酶切割重组质粒,电泳后将获得两条条带,其中一条对应目的基因(1.5 kb),2、 3含有两条条带,2中一条条带为1.5 kb,3中一条条带为1 kb,所以含目的基因的重组质粒对应电泳图中菌落2。
8.(1)PCR 耐高温的DNA聚合酶 5
(2)抗原—抗体杂交技术
(3)对宿主细胞无害、能够在宿主细胞中自我复制、具有(一至多个)限制酶切割位点和标记基因
(4)既能迅速大量增殖,又能产生抗体
[解析] (1)PCR技术是一种在体外迅速扩增DNA片段的技术,在制备疫苗的过程中,常采用PCR技术获取和扩增新型冠状病毒的S蛋白基因。扩增时,除了模板、四种脱氧核苷酸,还需要加入耐高温的DNA聚合酶和引物。假设一个DNA复制n轮,子代DNA共有2n+1条链,因亲代DNA的两条母链不含有引物,故需要引物2n+1-2=62(个),n=5。(2)若目的基因进入受体细胞内能稳定存在并表达出基因产物(S蛋白),则说明目的基因完成了表达。由于目的基因能够表达出相关蛋白质,故从分子水平考虑,可用抗原—抗体杂交法进行检测。(3)腺病毒载体重组疫苗是将S蛋白基因重组到改造后的腺病毒内,选用的腺病毒需要经过人工改造后,才能作为制备该疫苗的载体。改造后的腺病毒应该具备对宿主细胞无害、能够在宿主细胞中自我复制、具有(一至多个)限制酶切割位点和标记基因等条件。(4)以S蛋白作为抗原制备单克隆抗体,单克隆抗体制备过程中需要对培养细胞进行筛选,第一次筛选的目的是得到既能迅速大量增殖,又能产生抗体的杂交瘤细胞。
9.(1)EcoRⅠ和PstⅠ TikⅢ会破坏质粒的复制原点,BamHⅠ会破坏目的基因
(2)Ca2+ 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 细胞结构简单、繁殖速度快、遗传物质相对较少
(3)新霉素 氨苄青霉素 b、c 不含目的基因的普通质粒
[解析] (1)构建重组质粒时需要切割质粒和含目的基因的DNA片段,分析图示可知,应该用EcoRⅠ和PstⅠ两种限制酶同时进行切割,不使用其他酶切割的原因是TikⅢ会破坏质粒的复制原点,BamHⅠ会破坏目的基因。(2)将外源DNA分子导入大肠杆菌前要用钙离子处理大肠杆菌,目的是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。原核细胞作为基因工程的受体细胞的优点在于细胞结构简单、繁殖速度快、遗传物质相对较少。(3)用PstⅠ进行切割时会破坏质粒上的氨苄青霉素抗性基因,所以,成功导入目的基因的大肠杆菌不能在含有氨苄青霉素的培养基中生长,根据图示可知,b和c菌落能在培养基甲中增殖,但不能在培养基乙中增殖,则培养基甲中添加的是新霉素,培养基乙中添加的是氨苄青霉素。应选择b、c菌落进行培养,获得工程菌。a、d菌落可在培养基乙中增殖,则其中的氨苄青霉素抗性基因未被破坏,故其导入的为不含目的基因的质粒。章末强化练(三)
一、选择题
1.SRY基因为Y染色体上的性别决定基因,可用SRY-PCR法鉴定胚胎性别,其基本程序如图所示。下列相关说法不正确的是()
A.通常提取囊胚期内细胞团细胞的DNA作为复制模板
B.PCR反应需要提供含DNA模板、两种引物、四种脱氧核苷酸和耐高温的DNA聚合酶的缓冲溶液
C.扩增时间相同且原料充足,获得DNA的量与模板DNA及引物的量呈正相关
D.SRY探针能与雄性胚胎样品中的DNA配对
2.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()
A.上述获得蓝色玫瑰的方案中无须转入能调控液泡pH的基因
B.将sfp基因插入Ti质粒时使用的限制酶是PmeⅠ和BamHⅠ
C.sfp和idgS基因具有各自的启动子,表达是相互独立进行的
D.农杆菌可将Ti质粒上的T-DNA整合到白玫瑰的染色体DNA上
3.[2024·广东东莞月考]据报道,科学家成功将猪心脏移植到一名57岁的心脏病患者身上,虽然这颗心脏仅仅存活了2个月,但仍然为异种器官移植的可行性提供了可观的数据。为了降低免疫排斥反应,研究者借助CRISPR/Cas9技术对移植的猪心脏进行了基因编辑。CRISPR/Cas9系统主要由向导RNA(sgRNA)和Cas9蛋白两部分组成,sgRNA可引导Cas9蛋白到特定基因位点进行切割,其机制如图所示。下列说法错误的是()
A.sgRNA通过与目标DNA序列互补配对引导Cas9蛋白到位
B.有时sgRNA会因错误结合而出现“脱靶”现象,一般sgRNA序列越短,脱靶率越低
C.Cas9蛋白作用于磷酸二酯键
D.通过CRISPR/Cas9技术敲除猪心脏的某个抗原蛋白基因,至少需要设计两个序列不同的sgRNA
4.[2024·北京海淀区期中]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,研究人员构建了下图所示的表达载体,以检测双向启动子作用效果。下列分析不正确的是()
A.可用农杆菌转化法将构建好的表达载体导入植物细胞
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筛选出成功导入表达载体的微生物受体细胞
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
5.[2024·山东青岛月考]荧光定量PCR技术可定量检测样本中DNA含量,其原理是在PCR反应体系中加入引物的同时,加入与某条模板链互补的荧光探针,当TaqDNA聚合酶催化子链延伸至探针处会水解探针,使荧光监测系统接收到荧光信号,即每扩增一次,就有一个荧光分子生成(如图所示)。下列说法不正确的是()
A.该技术的原理是DNA的半保留复制,需要用到解旋酶和TaqDNA聚合酶
B.该技术需要用到一对引物,且引物之间的碱基序列不能互补
C.该技术中DNA聚合酶只能从引物的3'端开始延伸DNA子链
D.若循环次数相同,荧光值越高,证明DNA含量越高
二、非选择题
6.[2024·河北石家庄二中月考]人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值,以前只能从人血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA的两条途径,其中报告基因表达的产物能催化无色物质K呈现蓝色。据图回答下列问题:
(1)在利用PCR技术获取目的基因的过程中,以从生物材料中提取的DNA作为模板,利用 寻找HSA基因的位置并进行扩增,PCR的原料是 。
(2)已知碱性磷酸酶能除去末端核苷酸的5'磷酸,构建表达载体的过程中用该酶处理Ti质粒,这样做的目的是 ,但HSA基因不用碱性磷酸酶处理,使它仍能与用碱性磷酸酶处理过的载体连接,在上述条件下DNA连接酶可以使HSA基因和Ti质粒之间形成 个磷酸二酯键。
(3)过程①中需将植物细胞与农杆菌混合后共同培养,旨在让 进入植物细胞;除尽农杆菌后,还须转接到含 的培养基上筛选出转化的植物细胞。
(4)③过程中将目的基因导入绵羊受体细胞,采用最多,也是最为有效的方法是 ,还可以使用 作为载体,实现转化。
(5)为检测HSA基因的表达情况,可提取受体细胞的 ,用抗人血清白蛋白的抗体与之进行杂交实验。
7.大多数奶酪的生产需要使用凝乳酶来凝聚固化奶中的蛋白质。传统的制备凝乳酶的方法是杀死未断奶的小牛,然后将它的第四胃的黏膜取出来进行提取,此法已不再使用。现在科学家将编码牛凝乳酶的基因(长度1.5kb)导入大肠杆菌获得工程菌,再通过工业发酵批量生产凝乳酶。下图为所用载体示意图,下表为限制酶的识别序列及切割位点。请回答下列问题:
限制酶 HindⅢ PvitⅡ KpnⅠ
识别序列 ↓AAGCTT ↓CAGCTG ↓GGTACC
限制酶 EcoRⅠ PstⅠ BamHⅠ
识别序列 ↓GAATTC ↓CTGCAG ↓GGATCC
(1)获取牛凝乳酶基因:提取小牛胃黏膜组织中的 ,经逆转录得到 ,将其作为PCR反应的模板,并依据 ,设计一对特异性引物来扩增目的基因。
(2)构建基因表达载体:为使目的基因与载体正确连接,在扩增目的基因时,应在其一对引物的5'端分别引入 两种不同限制酶的识别序列。在目的基因和载体连接时,选用 (填“E.coliDNA连接酶”或“T4DNA连接酶”)更高效。
(3)转化:用 溶液处理大肠杆菌细胞,使其处于 的生理状态,以提高转化效率。
(4)筛选与鉴定:将转化后的大肠杆菌接种在含 的培养基上进行培养,随机挑取菌落(分别编号为1、2、3、4)培养并提取质粒,用(2)中选用的两种限制酶进行酶切,酶切产物经电泳分离,结果如图, 号菌落的质粒很可能是含目的基因的重组质粒。
注:M为指示分子大小的标准参照物;小于0.2kb的DNA分子条带未出现在图中。
8.[2024·江苏南通中学月考]人们期盼通过安全有效的新冠疫苗来遏制由新型冠状病毒引起的新型冠状病毒感染的大流行。下表为三种新冠疫苗的研发方法及技术路线:
方法 技术路线
基因工 程疫苗 S蛋白基因→基因表达载体→大肠杆菌→S蛋白→人体
腺病毒载 体重组疫苗 S蛋白基因→腺病毒基因表达载体→人体
mRNA疫苗 S蛋白基因→基因表达载体→大肠杆菌→mRNA→人体
回答下列问题:
(1)在制备疫苗的过程中,常采用 技术获取和扩增新型冠状病毒的S蛋白基因,扩增时,除了模板、四种脱氧核苷酸,还需要加入 和引物。若模板为一个DNA片段,PCR过程共消耗了62个引物时,则进行了 轮DNA复制。
(2)从分子水平考虑,可用
检测目的基因是否完成了表达。
(3)腺病毒载体重组疫苗是将S蛋白基因重组到改造后的腺病毒内,改造后的腺病毒载体应具备的条件是 (写出两点即可)。
(4)以S蛋白作为抗原制备单克隆抗体,单克隆抗体制备过程中需要对培养细胞进行筛选,第一次筛选的目的是得到杂交瘤细胞,该细胞的特点是 。
9.角蛋白酶(KerA)能降解角蛋白,在饲料工业中具有广阔的应用前景。实验小组将KerA基因导入大肠杆菌中,获得了能高效表达KerA的工程菌,如图表示KerA基因重组质粒的构建和筛选过程(注:TikⅢ、BamHⅠ、EcoRⅠ和PstⅠ表示限制酶,ampr表示氨苄青霉素抗性基因,neor表示新霉素抗性基因,大肠杆菌不含氨苄青霉素抗性基因和新霉素抗性基因)。请回答下列问题:
(1)构建重组质粒时宜选用 两种限制酶切割目的基因和质粒,而不选用另外两种限制酶的原因是
。
(2)将重组质粒导入大肠杆菌时要用 处理大肠杆菌,目的是 。大肠杆菌细胞作为原核细胞,常作为基因工程的受体细胞,其优点是
(答出两点即可)。
(3)影印接种就是用丝绒做成与平板大小相近的印章,然后把长有菌落的母平板倒置在丝绒印章上,轻轻印一下,再把此印章在新的培养基平板上轻轻印一下。经培养后,比较平板上长出的菌落与母平板上的菌落位置,推测可能导入了重组质粒的菌落。筛选重组质粒时,培养基甲中应添加的抗生素是 ,培养基乙添加的抗生素是 ,根据图示结果,从培养基甲中应选择编号为 的菌落进行培养,其他菌落导入的是 。(共45张PPT)
章末强化练(三)
一、选择题
1.基因为染色体上的性别决定基因，可用 法鉴定胚
胎性别，其基本程序如图所示。下列相关说法不正确的是( )
A.通常提取囊胚期内细胞团细胞的 作为复制模板
B.反应需要提供含 模板、两种引物、四种脱氧核苷酸和耐高
温的 聚合酶的缓冲溶液
C.扩增时间相同且原料充足，获得的量与模板 及引物的量
呈正相关
D.探针能与雄性胚胎样品中的 配对
√
[解析] 通常提取囊胚期滋养层细胞的 作为复制模板，A错误；
反应需要提供含 模板、两种引物、四种脱氧核苷酸和耐高温
的聚合酶的缓冲溶液，B正确；反应中， 分子数以指数
形式增加，若扩增时间相同且原料充足，获得的量与模板
及引物的量呈正相关，C正确；基因是 染色体上的性别决定基
因，所以探针能与雄性胚胎样品中的 配对，形成杂合双链，
D正确。
2.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及其
激活基因 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( )
A.上述获得蓝色玫瑰的方案中无须转入
能调控液泡 的基因
B.将基因插入质粒时使用的限制酶
是Ⅰ和 Ⅰ
C.和 基因具有各自的启动子，表达是相互独立进行的
D.农杆菌可将质粒上的整合到白玫瑰的染色体 上
√
[解析] 靛蓝能够稳定显色，不受 的影响，且显色位置是细胞质基
质，故本方案中无须转入能调控液泡的基因，A正确；将 基因
插入质粒时若使用的限制酶是Ⅰ和 Ⅰ，则会将终止子1切
除，故只能用Ⅰ，B错误；由题图
可知，和 基因具有各自的启动子，
表达是相互独立进行的，C正确；将目的
基因导入植物细胞可采用农杆菌转化法，
农杆菌可将质粒上的 整合到白
玫瑰的染色体 上，D正确。
3.[2024·广东东莞月考]据报道，科学家成功将猪心脏移植到一名57岁的心脏
病患者身上，虽然这颗心脏仅仅存活了2个月，但仍然为异种器官移植的可
行性提供了可观的数据。为了降低免疫排斥反应，研究者借助
技术对移植的猪心脏进行了基因编辑。系统主要由向导
和 蛋白两部分组成，可引导 蛋白到特定基因位点进
行切割，其机制如图所示。下列说法错误的是( )
A.通过与目标序列互补配对引导 蛋白到位
B.有时会因错误结合而出现“脱靶”现象，一般 序列越短，
脱靶率越低
C. 蛋白作用于磷酸二酯键
D.通过 技术敲除猪心脏的某个抗原蛋白基因，至少需要
设计两个序列不同的
√
[解析] 由于和之间可进行碱基互补配对，因而 可以
特异性识别目标分子， 蛋白作用于磷酸二酯键，进而可以
将目标基因剪切下来，A、C正确；序列越短， 分子上与
其互补的特定序列会越多，错误结合概率越高，脱靶率越高，B错误；
每个可以特异性识别一个特定的
序列，为了增加切割的精确性和效
率，通常至少需要设计两个序列不同
的 与目标 的不同部位结合，
从而更有效地实现基因敲除，D正确。
4.[2024·北京海淀区期中]双向启动子可同时结合两个 聚合酶来驱动下游
基因的表达，研究人员构建了下图所示的表达载体，以检测双向启动子作用
效果。下列分析不正确的是( )
A.可用农杆菌转化法将构建好的
表达载体导入植物细胞
B.为连入基因，需用Ⅰ和
Ⅰ酶切已整合了双向启动子及 基因的质粒
C.在培养基中添加壮观霉素可筛选出成功导入表达载体的微生物受体细胞
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
√
[解析] 将基因表达载体导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，
A正确；如果用Ⅰ酶切已整合了双向启动子及 基因的质粒就会
破坏 基因，B错误；如果成功导入含有壮观霉素抗性基因的基因
表达载体，受体细胞就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；双向启动子如果正常表达，就会合成荧光
素酶和 葡萄糖苷酶，催化底物分别产生荧光和生成蓝色物质，从
而确定双向启动子的作用，D正确。
5.[2024·山东青岛月考]荧光定量技术可定量检测样本中 含量，其原理
是在 反应体系中加入引物的同时，加入与某条模板链互补的荧光探针，
当 聚合酶催化子链延伸至探针处会水解探针，使荧光监测系统接收到
荧光信号，即每扩增一次，就有一个荧光分子生成(如图所示)。下列说法不正
确的是( )
A.该技术的原理是 的半保留复制，需要用到解旋酶和 聚
合酶
B.该技术需要用到一对引物，且引物之间的碱基序列不能互补
C.该技术中 聚合酶只能从引物的端开始延伸 子链
D.若循环次数相同，荧光值越高，证明 含量越高
√
[解析] 技术的原理是 的半
保留复制，其中双链 解聚为单
链依靠的是高温，不需要解旋酶，
A错误； 技术用到的引物之间
的碱基序列不能互补，以免影响引
物与模板链的结合，B正确；
聚合酶只能从引物的 端开始延伸
子链，C正确；循环次数相同时，荧光值越高证明 含量越高，
D正确。
二、非选择题
6.[2024·河北石家庄二中月考] 人血清白蛋白 具有重要的医用
价值，以前只能从人血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组
的两条途径，其中报告基因表达的产物能催化无色物质 呈现蓝
色。据图回答下列问题:
(1)在利用 技术获取目的基因的过程中，以从生物材料中提取的
作为模板，利用______寻找基因的位置并进行扩增， 的
原料是_______________________。
引物
4种脱氧核苷酸或
[解析] 在利用 技术获取目的基因的过程中，以从生物材料中提
取的作为模板，利用引物寻找基因的位置并进行扩增，
的原料是四种脱氧核糖核苷酸或 。
(2)已知碱性磷酸酶能除去末端核苷酸的 磷酸，构建表达载体的过
程中用该酶处理 质粒，这样做的目的是_______________________，
但 基因不用碱性磷酸酶处理，使它仍能与用碱性磷酸酶处理过
的载体连接，在上述条件下连接酶可以使基因和 质粒之间
形成___个磷酸二酯键。
防止质粒发生自身环化
2
[解析] 构建基因表达载体的过程中，用碱性磷酸酶处理 质粒，是
为了防止质粒发生自身环化，但 基因不用碱性磷酸酶处理，
以便二者可以连接；由于在上述条件下，碱性磷酸酶除去了质粒末
端核苷酸的磷酸，所以连接酶只能使基因和 质粒之间形
成2个磷酸二酯键。
(3)过程①中需将植物细胞与农杆菌混合后共同培养，旨在让_______
____进入植物细胞；除尽农杆菌后，还须转接到含___________的培
养基上筛选出转化的植物细胞。
无色物质
[解析] 过程①中需将植物细胞与农杆菌混合后共同培养，旨在通过
农杆菌的转化作用，让 进入植物细胞；由于报告基因表达的
产物能催化无色物质 呈现蓝色，所以除尽农杆菌后，还须转接到含
无色物质 的培养基上筛选出转化的植物细胞。
(4)③过程中将目的基因导入绵羊受体细胞，采用最多，也是最为有效
的方法是____________，还可以使用__________作为载体，实现转化。
显微注射法
动物病毒
[解析] 将目的基因导入动物细胞，采用最多，也是最有效的方法是显微
注射法，还可以使用动物病毒作为载体，实现转化。
(5)为检测 基因的表达情况，可提取受体细胞的________，用抗
人血清白蛋白的抗体与之进行杂交实验。
蛋白质
[解析] 为检测 基因是否成功表达，可提取受体细胞的蛋白质，用
抗人血清白蛋白的抗体与之进行抗原—抗体杂交实验。
7.大多数奶酪的生产需要使用凝乳
酶来凝聚固化奶中的蛋白质。传
统的制备凝乳酶的方法是杀死未
断奶的小牛,然后将它的第四胃的
黏膜取出来进行提取，此法已不
再使用。现在科学家将编码牛凝
乳酶的基因长度 导入大肠
杆菌获得工程菌，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。下图为所用载体示
意图,下表为限制酶的识别序列及切割位点。请回答下列问题:
限制酶 Ⅲ Ⅱ Ⅰ
识别序列 ___________________________ _________________________ _________________________
限制酶 Ⅰ Ⅰ Ⅰ
识别序列 ___________________________ _________________________ ___________________________
(1)获取牛凝乳酶基因:提取小牛胃黏膜组织中的_________，经逆转录得
到______，将其作为 反应的模板，并依据_______________________
____________________________________________，设计一对特异性引
物来扩增目的基因。
(总)
牛凝乳酶基因两端的脱氧核苷酸序列(或一段已知的目的基因核苷酸序列)
[解析] 利用获得 的过程称为逆转录，因此为获取牛凝乳酶基因，
提取小牛胃黏膜组织中的总 ,再经逆转录过程得到, 将其作为
反应的模板。本实验要扩增的目的基因是牛凝乳酶基因，因此引物设计应
依据牛凝乳酶基因两端的脱氧核苷酸序列。
(2)构建基因表达载体:为使目的基
因与载体正确连接，在扩增目的
基因时，应在其一对引物的 端
分别引入______________两种不
同限制酶的识别序列。在目的基
因和载体连接时，选用_________
______ (填“E. 连接酶”或
“ 连接酶”)更高效。
Ⅱ和Ⅰ
连接酶
[解析] 进行 扩增时在引物作用下，聚合酶从引物 端开始
延伸子链，即 的合成方向是从子链的端向 端延伸的，
因此扩增目的基因时，应在其一对引物的 端引入限制酶的识别
序列。据图可知，目的基因应该插入启动子和终止子之间，图中
Ⅰ会破坏标记基因， Ⅲ会破坏启动子， Ⅰ会破坏终止
子， Ⅰ在质粒上不止一个酶切位点，能将终止子切割掉,而 Ⅱ
和 Ⅰ位于启动子和终止子之间，因此切割目的基因和质粒时用
Ⅱ和Ⅰ , 在引物的 端需要引入的是Ⅱ和 Ⅰ的识别
序列。 Ⅱ切割后形成的是平末端， Ⅰ切割后形成的是黏性末
端， 连接酶连接具有
平末端的 片段的效率要远远
低于 连接酶，因此在目的
基因和载体连接时，选用 连接酶。
(3)转化:用____________溶液处理
大肠杆菌细胞，使其处于
_____________________________
的生理状态，以提高转化效率。
一种能吸收周围环境中分子
[解析] 受体细胞不同，目的基因
导入的方法也不一样,将目的基因
导入微生物细胞的方法是感受态
细胞法，本题中是将牛凝乳酶基
因导入大肠杆菌，因此先用
溶液处理大肠杆菌细
胞，使其处于一种能吸收周围环
境中 分子的生理状态，以提
高转化效率。
(4)筛选与鉴定:将转化后的大肠杆菌接种在
含____________的培养基上进行培养，随
机挑取菌落(分别编号为1、2、3、4)培养并
提取质粒，用(2)中选用的两种限制酶进行
氨苄青霉素
2
注:为指示分子大小的标
准参照物;小于的
分子条带未出现在图
中。
酶切,酶切产物经电泳分离,结果如图，___
号菌落的质粒很可能是含目的
基因的重组质粒。
[解析] 据题意可知，该基因表达载体上含
有氨苄青霉素抗性基因，因此可将转化后
的大肠杆菌接种在含氨苄青霉素的培养基
上进行培养和筛选。由于1、2、3、4这些
菌落都可以生长在含有氨苄青霉素的培养基中，因此都含有质粒，只有
重组质粒包含了目的基因,如果用Ⅰ和 Ⅱ两种酶切割重组质粒，
电泳后将获得两条条带，其中一条对应目的基因 ，2、 3含有两
条条带，2中一条条带为，3中一条条带为 ，所以含目的基因
的重组质粒对应电泳图中菌落2。
8.[2024·江苏南通中学月考] 人们期盼通过安全有效的新冠疫苗来遏
制由新型冠状病毒引起的新型冠状病毒感染的大流行。下表为三种
新冠疫苗的研发方法及技术路线：
方法 技术路线
基因工程疫苗 蛋白基因 基因表达载体 大肠杆菌 蛋白
人体
腺病毒载体重组 疫苗 蛋白基因 腺病毒基因表达载体 人体
方法 技术路线
疫苗 蛋白基因 基因表达载体 大肠杆菌
人体
（续表）
回答下列问题：
(1)在制备疫苗的过程中，常采用_____技术获取和扩增新型冠状病毒
的 蛋白基因，扩增时，除了模板、四种脱氧核苷酸，还需要加入
____________________和引物。若模板为一个片段， 过程共
消耗了62个引物时，则进行了___轮 复制。
耐高温的聚合酶
5
[解析] 技术是一种在体外迅速扩增 片段的技术，在制备疫
苗的过程中，常采用技术获取和扩增新型冠状病毒的 蛋白基因。
扩增时，除了模板、四种脱氧核苷酸，还需要加入耐高温的 聚
合酶和引物。假设一个复制轮，子代共有 条链，因亲
代的两条母链不含有引物，故需要引物 (个)，
。
(2)从分子水平考虑，可用____________________检测目的基因是否
完成了表达。
抗原—抗体杂交技术
[解析] 若目的基因进入受体细胞内能稳定存在并表达出基因产物
( 蛋白)，则说明目的基因完成了表达。由于目的基因能够表达出相
关蛋白质，故从分子水平考虑，可用抗原—抗体杂交法进行检测。
(3)腺病毒载体重组疫苗是将 蛋白基因重组到改造后的腺病毒内，改
造后的腺病毒载体应具备的条件是_____________________________
____________________________________________________
(写出两点即可)。
对宿主细胞无害、能够在宿主细胞中自我复制、具有(一至多个)限制酶切割位点和标记基因
[解析] 腺病毒载体重组疫苗是将 蛋白基因重组到改造后的腺病毒内，
选用的腺病毒需要经过人工改造后，才能作为制备该疫苗的载体。
改造后的腺病毒应该具备对宿主细胞无害、能够在宿主细胞中自我
复制、具有(一至多个)限制酶切割位点和标记基因等条件。
(4)以 蛋白作为抗原制备单克隆抗体，单克隆抗体制备过程中需要对
培养细胞进行筛选，第一次筛选的目的是得到杂交瘤细胞，该细胞
的特点是________________________________。
既能迅速大量增殖，又能产生抗体
[解析] 以 蛋白作为抗原制备单克隆抗体，单克隆抗体制备过程中需
要对培养细胞进行筛选，第一次筛选的目的是得到既能迅速大量增
殖，又能产生抗体的杂交瘤细胞。
9.角蛋白酶 能降解角蛋白，在饲料工业中具有广阔的应用前景。
实验小组将基因导入大肠杆菌中，获得了能高效表达 的工
程菌，如图表示基因重组质粒的构建和筛选过程(注： Ⅲ、
Ⅰ、Ⅰ和Ⅰ表示限制酶， 表示氨苄青霉素抗性基
因， 表示新霉素抗性基因，大肠杆菌不含氨苄青霉素抗性基因
和新霉素抗性基因)。请回答下列问题：
(1)构建重组质粒时宜选用_____________两种限制酶切割目的基因和
质粒，而不选用另外两种限制酶的原因是_______________________
___________________________。
Ⅰ和Ⅰ
Ⅲ会破坏质粒的复制原点，Ⅰ会破坏目的基因
[解析] 构建重组质粒时需要切割质粒和含目的基因的 片段，分
析图示可知，应该用Ⅰ和 Ⅰ两种限制酶同时进行切割，不使用
其他酶切割的原因是Ⅲ会破坏质粒的复制原点， Ⅰ会破坏目
的基因。
(2)将重组质粒导入大肠杆菌时要用______处理大肠杆菌，目的是
______________________________________________________。大
肠杆菌细胞作为原核细胞，常作为基因工程的受体细胞，其优点是
____________________________________________(答出两点即可)。
使大肠杆菌处于一种能吸收周围环境中分子的生理状态
细胞结构简单、繁殖速度快、遗传物质相对较少
[解析] 将外源 分子导入大肠杆菌前要用钙离子处理大肠杆菌，
目的是使大肠杆菌处于一种能吸收周围环境中 分子的生理状态。
原核细胞作为基因工程的受体细胞的优点在于细胞结构简单、繁殖
速度快、遗传物质相对较少。
(3)影印接种就是用丝绒做成与平板大小相近的印章，然后把长有菌落
的母平板倒置在丝绒印章上，轻轻印一下，再把此印章在新的培养基
平板上轻轻印一下。经培养后，比较平板上长出的菌落与母平板上的
菌落位置，推测可能导入了重组质粒的菌落。筛选重组质粒时，培养
基甲中应添加的抗生素是________，
培养基乙添加的抗生素是______
______，根据图示结果，从培养基甲
中应选择编号为_______的菌落
进行培养，其他菌落导入的是________________________。
新霉素
、
不含目的基因的普通质粒
氨苄
青霉素
[解析] 用 Ⅰ进行切割时会破坏质粒上的氨苄青霉素抗性基因，所
以，成功导入目的基因的大肠杆菌不能在含有氨苄青霉素的培养基
中生长，根据图示可知，和 菌落能在培养基甲中增殖，但不能在
培养基乙中增殖，则培养基甲中添加的是新霉素，培养基乙中添加
的是氨苄青霉素。应选择、菌落进行
培养，获得工程菌。、 菌落可在培养
基乙中增殖，则其中的氨苄青霉素抗性
基因未被破坏，故其导入的为不含目的
基因的质粒。
