单元素养测评卷(三)
1.B [解析] 基因工程又叫DNA重组技术,操作水平属于分子水平,其原理是基因重组,A正确;在基因工程中使用的载体除质粒外,还有噬菌体、动植物病毒等,B错误;基因工程中对基因的剪切和拼接过程即获取目的基因、构建基因表达载体是在生物体外完成的,C正确;基因工程的原理是基因重组,能定向改造生物的遗传性状,打破生殖隔离,实现了不同物种间的基因交流,D正确。
2.B [解析] 基因工程所需载体有质粒、动植物病毒和噬菌体等,细菌拟核DNA不能作为基因工程的载体,A错误;限制酶主要从原核生物中分离、纯化而来,能够识别双链DNA分子中的某种特定的核苷酸序列,并在特定位点进行切割,B正确;限制酶、DNA连接酶作用的化学键都是磷酸二酯键,而解旋酶的作用部位是氢键,C错误;质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外的环状双链DNA分子,D错误。
3.D [解析] 萤火虫和烟草植物的基因可以拼接,说明二者的DNA的结构基本相同,①正确;荧光素基因转入烟草植物细胞,能够表达,说明萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码,②正确;烟草通体光亮,说明其合成了荧光素,③正确;萤火虫的荧光素基因可以在烟草植物细胞中表达,说明基因工程可以克服不同种生物之间的杂交障碍,④正确。故选D。
4.B [解析] 将胰岛素基因表达载体转入酵母菌,经过筛选可以获得能生产胰岛素的工程菌,A正确;将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵,可以培育出产低乳糖牛乳的奶牛,如果导入奶牛乳腺细胞则不能达成预期目标,B错误;将体外改造后能识别特定癌细胞的T细胞回输患者,可以识别特定的癌细胞,从而进行癌症治疗,C正确;将花青素代谢相关基因导入植物体细胞,再经植物组织培养获得具有特定花色的植株,D正确。
5.C [解析] 蛋白质工程从预期的蛋白质功能出发,下一步是设计预期的蛋白质结构,即“设计出药效强但免疫性弱的蛋白质结构”,C正确。
6.B [解析] 仅需要一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列设计引物,A错误;PCR技术的原理是DNA的半保留复制,根据DNA分子半保留复制特点可知,扩增循环n次,一个DNA片段模板共有2n-1对引物参与子代DNA分子的合成,每对引物包含2个,即一个DNA片段模板经n次扩增循环共需2n+1-2个引物参与子代DNA分子的合成,B正确;PCR过程是利用高温进行解旋,不需要加入解旋酶,C错误;一个DNA片段模板经4轮循环后共得到24=16(个)DNA片段,其中亲本的2条模板链不含引物,故含两种引物的DNA片段占14/16=7/8,D错误。
7.C [解析] 启动子是RNA聚合酶的结合位点,能驱动基因的转录,要使干扰素基因在乳腺细胞中特异性表达,质粒中应插入能在乳腺中特异表达的基因的启动子,A正确;受精卵具有全能性,故受体细胞可以选择山羊的受精卵,B正确;基因工程的原理是基因重组,转基因山羊获得的能生产人干扰素的变异属于可遗传变异,C错误;可通过PCR技术检测目的基因是否成功导入山羊基因组,D正确。
8.A [解析] 要获得转基因菊花,可以选择菊花叶片细胞作为受体细胞,但不能选择桃蚜细胞作为受体细胞,A错误;导入目的基因的受体细胞为菊花体细胞,要将其培养成个体,需要经过植物组织培养,B正确;Ti质粒的T-DNA可以整合到受体细胞染色体的DNA上,根据这一特点,构建基因表达载体时,应该将目的基因GNA插入Ti质粒的T-DNA上,C正确;已知雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效抑制桃蚜生长,故应用抗虫接种实验检测转基因菊花对桃蚜的抗性及抗性的程度,D正确。
9.D [解析] 真核生物的基因包括编码区和非编码区,在编码区上游,存在一个与RNA聚合酶结合的部位,即启动子,启动子中包含TATA盒,RNA聚合酶与TATA盒牢固结合之后才能开始转录,即可通过诱导某基因的TATA盒缺失来调控基因的选择性表达,A、B正确。转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,该过程中DNA分子要解旋,有氢键的断裂;此后合成的RNA与DNA脱离,DNA重新成为双螺旋结构,有氢键的形成,C正确。TATA盒在编码区上游,不含有该基因转录形成的mRNA的起始密码子对应序列,起始密码子对应序列在编码区,D错误。
10.D [解析] 若线状重组黏粒两端的黏性末端碱基互补配对,则线状重组黏粒进入受体菌后可能会发生自身环化,A错误;ori是复制原点,不能用于筛选,AmpR序列可用于筛选出含目的基因的受体菌,B错误;题述过程应使用两种酶切割,防止目的基因与黏粒反向连接,C错误;含目的基因的重组黏粒与λ噬菌体包装蛋白混合后可用于构建λ噬菌体,然后侵染细菌,将目的基因导入受体菌,D正确。
11.D [解析] 过程①表示通过逆转录法合成目的基因,该过程需要加入逆转录酶和脱氧核糖核苷酸,A错误;过程②需使用限制酶和DNA连接酶构建基因表达载体,是基因工程的核心步骤,B错误;过程③常用CaCl2溶液处理大肠杆菌使其成为易于吸收周围DNA分子的感受态细胞,C错误;可利用PCR技术检测CarE基因是否成功转录,D正确。
12.A [解析] 从表格可知,该实验自变量是不同的生物材料和材料保存温度,因变量是DNA获得量,故该实验的目的是探究不同材料在不同温度下保存对DNA获得量的影响,A错误;蓝色越深,代表DNA含量越大,与20 ℃相比,相同实验材料在-20 ℃条件下保存,DNA的获得量较多,B正确;由表格中各条件下蓝色的深浅可知,等质量的不同实验材料,在相同的保存温度下,蒜黄中提取的DNA量最多,C正确;低温下获得的DNA的量较多,原因可能是低温抑制了降解DNA的酶的活性,导致DNA降解速率慢,D正确。
13.D [解析] PCR扩增启动子S时,图中引物Ⅰ、Ⅱ应分别加入XhoⅠ、BamHⅠ的识别序列,这样便于将启动子S正确插入质粒的P区,A正确;质粒在大肠杆菌内稳定遗传,必须能自我复制,因此还应有复制原点,B正确;氨苄青霉素抗性基因是标记基因,可使用添加氨苄青霉素的培养基筛选转入质粒的菌株,但所选用的大肠杆菌原本不能具有抗氨苄青霉素的特性,即只有导入质粒的大肠杆菌存在氨苄青霉素抗性,C正确;启动子S是毒物诱导型启动子,说明RNA聚合酶与启动子的结合受外界因素的影响,D错误。
14.C [解析] 由图可知,当仅用一种限制酶切割时,仅产生一种长度的DNA片段,因此该DNA最有可能为环状DNA分子,A错误;由图可知,当仅用一种限制酶切割DNA时,切割产生的DNA片段等长,而用两种限制酶同时切割时则产生两种长度的DNA片段,若两种限制酶在该DNA上各有一个酶切位点时也可出现上述结果,B错误;由图可知,两种限制酶同时切割时产生600 bp和200 bp两种长度的DNA片段,所以两种限制酶的酶切位点最短相距约200 bp,可能最长相距约600 bp,C正确,D错误。
15.C [解析] 重组蛋白疫苗具有抗原性,但由于没有核酸且选取的是部分基因片段的表达产物,所以不能侵染进入宿主细胞,A正确;感染过腺病毒的人可能体内存在腺病毒抗体,抗体可能会与疫苗结合,导致病毒载体疫苗作用效果较差,B正确;注射核糖核酸疫苗后,该疫苗需要先表达出蛋白质才能刺激机体产生特异性免疫,C错误;传统疫苗是体外培养病毒并灭活得到的,由于病毒只能寄生在活细胞内,所以需要采用动物细胞体外培养病毒使其增殖,D正确。
16.(1)mRNA 含有 质粒
(2)4种脱氧核苷酸、模板DNA、引物 Taq DNA聚合酶热稳定性高,而酵母菌DNA聚合酶在高温下会失活
(3)氢键 指数
[解析] (1)凝乳酶基因是目的基因,目的基因可从基因组文库中获取,也可从cDNA文库中获取,其中cDNA文库是以mRNA为模板经逆转录过程形成的;基因组文库是用限制酶切割该生物的DNA形成的,故含有启动子等结构;质粒是最常用的载体,将目的基因导入酵母菌时通常选择质粒作为载体。(2)PCR反应体系的主要成分应包含扩增缓冲液(含Mg2+)、4种脱氧核苷酸(原料)、模板DNA、引物和Taq DNA聚合酶;PCR扩增过程中需要达到90 ℃以上的高温,Taq DNA聚合酶热稳定性高,而酵母菌DNA聚合酶在高温下会失活,故PCR过程使用Taq DNA聚合酶而不使用酵母菌DNA聚合酶。(3)解旋是使DNA分子的双链解开,破坏了DNA双链中的氢键;PCR扩增时目的基因呈指数形式增长。
17.(1)PstⅠ、SmaⅠ 4 2
(2)① 使目的基因在受体细胞中稳定存在、成功表达和发挥作用并能遗传给下一代 RNA聚合酶 E.coliDNA连接酶或T4DNA连接酶
(3)农杆菌转化法 T-DNA
(4)抗原—抗体杂交
[解析] (1)据图分析,含鱼抗冻蛋白基因(目的基因)的DNA片段上具有三种限制酶切割位点,PstⅠ的切割位点存在于目的基因的两侧,SmaⅠ的切割位点存在于目的基因的左侧,而AluⅠ的切割位点存在于目的基因中,因此不宜选用AluⅠ;质粒上有PstⅠ、SmaⅠ、HindⅢ、AluⅠ四种限制酶切割位点,因此应该选择PstⅠ、SmaⅠ分别切割含目的基因的DNA片段和质粒,切割后目的基因所在的DNA产生4种DNA片段,质粒产生2种DNA片段。(2)图中①表示基因表达载体的构建。基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建,即图中的①步骤,构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞内稳定存在、成功表达和发挥作用并能遗传给下一代。基因表达载体中的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位;E.coliDNA连接酶和T4 DNA连接酶都可以连接黏性末端。(3)将目的基因导入番茄细胞等植物细胞常用农杆菌转化法,利用载体Ti质粒中含有T-DNA,可以将目的基因整合到宿主细胞的染色体DNA上。(4)番茄植株细胞中鱼抗冻蛋白基因表达的产物是抗冻蛋白,可以利用抗原—抗体杂交技术进行检测。
18.(1)复制原点 转录
(2)MS 染色体DNA 潮霉素
(3)抗灰霉病菌
(4)降低灰霉病菌种群中抗性基因频率的增长速率
[解析] (1)除已标出的元件外,基因表达载体还必须有复制原点,以保证目的基因在宿主细胞中正常复制。图中的终止子在EuCHIT1基因进行转录的过程中作为终止信号,使转录过程在所需的地方停下来,完成RNA的合成过程。(2)由于共培养的对象是番茄外植体,因此,共培养过程使用的培养基是MS培养基,该过程旨在将EuCHIT1基因整合到番茄细胞的染色体DNA上。为初步检测是否整合成功,培养基还需添加的抗生素为潮霉素,因为潮霉素抗性基因和目的基因同时转入外植体细胞的染色体DNA上,若转入成功,则转基因外植体细胞具有对潮霉素的抗性。(3)若转基因番茄表现为抗灰霉病菌,可在个体水平上说明EuCHIT1基因已成功表达,即成功获得转基因番茄。(4)农业生产中,常将获得的转基因番茄与非转基因番茄间作种植,这样可以降低灰霉病菌种群中抗性基因频率的增长速率,使转基因番茄抗性更持久。单元素养测评卷(三)
第3章
本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分。第Ⅰ卷45分,第Ⅱ卷55分,共100分,考试时间45分钟。
第Ⅰ卷(选择题共45分)
一、选择题(本大题共15小题,每小题3分,共45分。每小题只有1个选项符合题意,不选、多选、错选均不得分)
1.[2024·天津滨海新区期中]下列关于基因工程技术的叙述,错误的是()
A.基因工程的操作水平属于分子水平,其原理为基因重组
B.基因工程中的基因载体都是小型环状DNA——质粒
C.基因工程中对基因的剪切和拼接过程是在生物体外完成的
D.基因工程能定向改造生物的遗传性状,实现了不同物种间的基因交流
2.基因工程需要特定的工具,下列叙述正确的是()
A.基因工程所需载体有质粒、细菌拟核DNA等,至少要有一个限制酶识别位点
B.限制酶主要从原核生物中分离、纯化而来,能够识别双链DNA分子中的某种特定的核苷酸序列
C.限制酶、DNA连接酶和解旋酶作用的化学键都是两个核苷酸之间的磷酸二酯键
D.质粒仅存在于原核细胞中
3.1987年,美国科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞的染色体上,获得高水平的表达。长成的植物通体光亮,堪称自然界的奇迹。这一研究成果表明()
①萤火虫与烟草植物的DNA结构基本相同②萤火虫与烟草植物共用一套遗传密码③烟草植物体内合成了荧光素④基因工程可以克服不同种生物之间的杂交障碍
A.①和③ B.②和③
C.①和④ D.①②③④
4.[2024·北京门头沟区模拟]下列生物技术操作不会达成预期目标的是()
A.将胰岛素基因表达载体转入酵母菌,筛选获得产胰岛素工程菌
B.将肠乳糖酶基因导入奶牛乳腺细胞,培育产低乳糖牛乳的奶牛
C.将体外改造后能识别特定癌细胞的T细胞回输患者,进行癌症治疗
D.将花青素代谢相关基因导入植物体细胞,获得具有特定花色的植株
5.[2024·福建龙岩中学月考]L-天冬酰胺酶对于治疗小儿白血病特别有效,但在临床应用中经常出现过敏反应。科研人员预期在L-天冬酰胺酶的基础上研发药效强但免疫性弱的蛋白质药物X,下一步要做的是()
A.合成编码L-天冬酰胺酶的DNA片段
B.构建含编码药物X基因的表达载体
C.设计出药效强但免疫性弱的蛋白质结构
D.利用DNA分子杂交的方法对表达产物进行检测
6.利用PCR将某一小段含目的基因的DNA分子扩增循环n次,则()
A.需要已知目的基因的全部序列以便设计引物
B.一个DNA片段模板共需2n+1-2个引物参与子代DNA分子的合成
C.应向反应体系中加入解旋酶、DNA聚合酶、缓冲液等
D.理论上第4轮循环产物中含两种引物的DNA片段占15/16
7.干扰素是一种抗病毒的特效药,利用山羊乳腺生物反应器生产干扰素时,要将改造后的人干扰素基因与质粒连接获得重组质粒,导入山羊的细胞中进一步培育成转基因山羊。下列说法错误的是()
A.质粒中应插入能在乳腺中特异表达的基因的启动子
B.受体细胞可以选择山羊的受精卵
C.转基因山羊获得的能生产人干扰素的变异不可遗传
D.可通过PCR技术检测目的基因是否成功插入山羊基因组
8.菊花是一种双子叶植物,易感桃蚜。桃蚜不但直接影响植物生长,还是多种植物病毒的传播媒介。雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效抑制桃蚜生长,某科研团队运用农杆菌转化法获得了转GNA基因菊花。下列有关叙述不正确的是()
A.受体细胞可以选择菊花叶片细胞或桃蚜细胞
B.需经过植物组织培养获得转基因菊花
C.将目的基因GNA插入Ti质粒的T-DNA上构建基因表达载体
D.应用抗虫接种实验检测转基因菊花对桃蚜的抗性及抗性的程度
9.[2024·浙江温州调研]TATA盒是构成真核生物启动子的元件之一,位于转录起始点上游,其序列格式为TATAWAW(W代表A或T)。RNA聚合酶与TATA盒牢固结合之后才能开始转录。下列相关叙述错误的是()
A.可通过诱导某基因的TATA盒缺失来调控基因的选择性表达
B.TATA盒是一段DNA序列,RNA聚合酶可识别这一序列
C.TATA盒与RNA聚合酶结合后的转录过程存在氢键的断裂与形成
D.TATA盒中含有该基因转录形成的mRNA的起始密码子对应序列
10.[2024·安徽安庆二中期末]黏粒是质粒的衍生物,cos序列是λ噬菌体将DNA包装到噬菌体颗粒中所需的序列。如图所示是黏粒作用原理的示意图,其中ori是复制原点,AmpR是氨苄青霉素抗性基因。下列相关叙述正确的是()
A.线状重组黏粒进入受体菌后不会发生自身环化
B.ori和AmpR序列均便于筛选出含目的基因的受体菌
C.切割含目的基因的DNA及黏粒时应使用同一种酶,以确保目的基因与黏粒正确连接
D.含目的基因的重组黏粒与λ噬菌体包装蛋白混合后可用于构建λ噬菌体
11.[2024·云南昭通期末]利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂,用于降解某种农药的残留,基本流程如图所示。下列叙述正确的是()
A.过程①的反应体系中需要加入逆转录酶和核糖核苷酸
B.过程②需使用限制酶和DNA聚合酶,是基因工程的核心步骤
C.过程③需要使用NaCl溶液制备感受态的大肠杆菌细胞
D.可利用PCR技术检测CarE基因是否转录出了mRNA
12.某生物兴趣小组用不同的生物材料开展DNA粗提取的相关探究活动,提取的物质与二苯胺反应,结果如下表。下列相关说法错误的是()
材料保存温度 花菜 辣椒 蒜黄
20℃ ++ + +++
-20℃ +++ ++ ++++
注:“+”越多表示蓝色越深。
A.该实验的目的是探究不同材料对DNA获得量的影响
B.与20℃相比,相同实验材料在-20℃条件下保存,DNA的获得量较多
C.该实验中,等质量的不同实验材料,在相同的保存温度下,蒜黄中提取的DNA量最多
D.低温下得到的DNA较多可能原因是低温抑制了酶的活性,DNA降解速率慢
13.[2024·河南焦作联考]科研人员想利用发绿色荧光的大肠杆菌来快捷检测出水中的毒物,将毒物诱导型启动子S插入图示质粒的P区,构建基因表达载体前需要利用PCR技术扩增启动子S。据图分析,下列叙述错误的是()
A.扩增启动子S时,所用引物Ⅰ上最好有限制酶XhoⅠ的识别序列
B.若该重组质粒能随大肠杆菌稳定遗传,则图示质粒还应有复制原点
C.为了便于筛选,所选用大肠杆菌原本不能具有抗氨苄青霉素的特性
D.启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点,两者的结合不受外因影响
14.在基因工程操作过程中,科研人员利用两种识别不同序列的限制酶(R1和R2)处理某DNA,进行凝胶电泳检测,结果如图所示。以下相关叙述中,正确的是()
A.该DNA最可能是链状DNA分子
B.两种限制酶在该DNA上各有两个酶切位点
C.限制酶R1与R2的切点最短相距约200bp
D.限制酶R1与R2的切点最长相距约800bp
15.[2024·山东淄博四中月考]针对某种RNA病毒的疫苗的生产途径及原理如下图所示,相关叙述不正确的是()
A.重组蛋白疫苗具有抗原性但不能侵染进入宿主细胞
B.感染过腺病毒的人可能由于体内存在腺病毒抗体,使病毒载体疫苗作用效果较差
C.注射核糖核酸疫苗后,该疫苗能直接刺激机体产生特异性免疫
D.传统疫苗生产通常采用动物细胞体外培养病毒使其增殖
第Ⅱ卷(非选择题共55分)
二、非选择题(本大题共3小题,共55分)
16.(17分)凝乳酶能够使乳汁中的蛋白质凝聚形成奶酪,主要来源为未断奶的小牛胃黏膜。随着社会发展,传统来源的凝乳酶已不能满足生产需要。研究人员利用PCR技术扩增了目的基因,并培育了能合成凝乳酶的转基因酵母菌,从而获得足够的凝乳酶。回答下列问题:
(1)凝乳酶基因可从构建的基因组文库中获取,也可从以 为模板形成的cDNA文库中获取,从前者获取的凝乳酶基因 (填“含有”或“不含有”)启动子。将目的基因导入酵母菌时通常选择 作为载体。
(2)PCR反应体系的主要成分应包含扩增缓冲液(含Mg2+)、 和TaqDNA聚合酶。使用TaqDNA聚合酶而不使用酵母菌DNA聚合酶的主要原因是
。
(3)在体外利用PCR技术扩增目的基因时,解旋是破坏了DNA双链分子中的 。延伸是沿引物的3'端进行,目的基因的含量呈 形式增长。
17.(19分)[2024·河南洛阳期中]科学家将鱼抗冻蛋白基因转入番茄,使番茄的耐寒能力大大提高,可以在相对寒冷的环境中生长。质粒上有PstⅠ、SmaⅠ、HindⅢ、AluⅠ四种限制性内切核酸酶切割位点,如图是转基因抗冻番茄培育过程的示意图(AmpR为氨苄青霉素抗性基因),其中①~④是转基因抗冻番茄培育过程中的相关步骤,甲、乙表示相关结构或细胞。请据图作答:
(1)在构建重组DNA时,可用一种或多种限制性内切核酸酶进行切割,为了避免目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接,在此实验中应该选用限制性内切核酸酶 分别对含鱼抗冻蛋白基因的DNA片段和质粒进行切割,充分切割后产生的DNA片段分别为 种和 种。
(2)基因工程中的核心步骤是 (填序号),该步骤的目的是 。
为了使目的基因正常表达,其上游必须有启动子,它是
识别和结合的部位。若限制酶切出了黏性末端,要选择
(填“E·coliDNA连接酶”“T4DNA连接酶”或“E·coliDNA连接酶或T4DNA连接酶”)进行连接。
(3)图中将鱼抗冻蛋白基因导入番茄细胞的方法称为
。它是利用载体Ti质粒中含有 ,可以将目的基因整合到宿主细胞的染色体DNA上。
(4)检测番茄植株细胞中鱼抗冻蛋白基因是否成功表达,从分子水平上常采用的方法是 。
18.(19分)[2024·云南曲靖统测]灰霉病菌会造成番茄减产、品质下降,几丁质酶能抑制灰霉病菌的生长。科研人员通过农杆菌转化法将几丁质酶基因EuCHIT1导入番茄外植体,基因表达载体部分结构如图所示。
回答下列问题。
(1)除已标出的元件外,基因表达载体还必须有 。
图中的终止子在EuCHIT1基因进行 的过程中作为终止信号。
(2)将构建好的重组Ti质粒转入农杆菌,再将含重组Ti质粒的农杆菌与番茄外植体共培养。共培养过程使用的培养基是 (填“牛肉膏蛋白胨”或“MS”)培养基,该过程旨在将EuCHIT1基因整合到番茄细胞的 上。为初步检测是否整合成功,培养基还需添加的抗生素为 。
(3)若转基因番茄表现为 ,可在个体水平上说明EuCHIT1基因已成功表达。
(4)农业生产中,常将获得的转基因番茄与非转基因番茄间作种植,其目的是 。
