《创新课堂》第3章第2节 第1课时 课后达标检测（教师版）-高中生物学选择性必修3（人教版）同步讲练测

INCLUDEPICTURE "课后达标检测LLL.TIF"
一、选择题
1.在实验室内模拟生物体内的DNA复制，需要的条件有(　　)
①酶　②游离的脱氧核苷酸　③ATP
④DNA分子　⑤引物　⑥tRNA　⑦适宜的温度　⑧适宜的酸碱度
A．①②③④⑤⑥ B．②③④⑤⑥⑦
C．②③④⑤⑦⑧ D．①②④⑤⑦⑧
解析：选D。在实验室内模拟DNA复制时，需要耐高温的DNA聚合酶催化合成DNA子链；以四种脱氧核苷酸为原料合成子链；DNA母链为DNA复制的模板；还需要引物、适宜的温度和适宜的酸碱度等，D符合题意。
2.PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比较，主要有两点不同，它们是(　　)
①PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA　②PCR过程不需要DNA聚合酶
③PCR过程中DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的
④PCR过程中，DNA不需要解旋，直接以双链DNA为模板进行复制
A．③④ B．①②
C．①③ D．②④
解析：选C。PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比较，主要有两点不同：一是PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA，长度通常为20～30个核苷酸；二是PCR过程中，DNA的解旋不依赖解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的，C符合题意。
3.基因表达载体的构建所需要的条件是(　　)
①限制酶　②具有某些标记基因的质粒
③RNA聚合酶　④目的基因　⑤DNA连接酶　⑥启动子　⑦终止子
A．①②③④⑤⑥⑦ B．①②④⑤⑥⑦
C．②④⑥⑦ D．①②④⑤
解析：选B。构建基因表达载体是将目的基因与载体拼接起来，故所需要的条件除了目的基因和具有某些标记基因的质粒外，还需要限制酶和DNA连接酶及启动子和终止子。
4.下列关于基因表达载体的说法，错误的是(　　)
A．基因表达载体属于载体的一种
B．基因表达载体包含启动子、目的基因、终止子、标记基因等
C．启动子位于目的基因的上游，能够启动翻译
D．不同的目的基因所需的启动子不一定相同
解析：选C。基因表达载体是载体的一种，包括启动子、终止子、目的基因、标记基因等，其中启动子位于目的基因的上游，是启动转录的一段DNA片段，A、B正确，C错误；不同的目的基因具有不同的核苷酸序列，其启动子也不尽相同，D正确。
5.PCR扩增时需考虑高质量的基因组DNA模板以及反应体系中各种成分的优化组合，下列相关叙述错误的是(　　)
A．反应体系中模板DNA的量和纯度影响PCR的成功与否
B．设计引物时需考虑引物的长度、碱基序列和G—C含量
C．耐高温的DNA聚合酶的浓度过低会引起非特异性扩增产物的增多
D．目标DNA的获得取决于引物在模板DNA上的结合位置
解析：选C。PCR体外扩增需要DNA作模板，所以反应体系中模板DNA的量和纯度会影响PCR的成功与否，A项正确；设计引物时需考虑引物的长度、碱基序列和G—C含量，以保证引物能与目的基因的特定序列结合，且不能出现引物内部或引物之间的碱基互补配对，B项正确；耐高温的DNA聚合酶的浓度过低，则扩增效率较低，扩增产物减少，若引物过短，则非特异性扩增产物会增加，C项错误；由于PCR扩增需要在引物的下游延伸子链，所以DNA聚合酶只能特异性催化复制处于两种引物之间的DNA序列，即目标DNA的获得取决于引物在模板DNA上的结合位置，D项正确。
6.下图为形成cDNA过程和PCR扩增过程示意图。据图分析，下列说法正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "25SWX-45.TIF"
A．催化②⑤过程的酶都是DNA聚合酶，都能耐高温
B．催化①过程的酶是RNA聚合酶
C．④过程发生的变化是引物与单链DNA结合
D．如果RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%，则一个双链DNA中，A与U之和也占该DNA碱基含量的40%
解析：选C。题图中②⑤过程为DNA复制，这两个过程都需要DNA聚合酶的催化，其中催化⑤过程的DNA聚合酶能耐高温，但催化②过程的酶不耐高温，A错误；①为逆转录过程，该过程需要逆转录酶的催化，B错误；④为复性过程，发生的变化是引物与互补DNA链结合，C正确；根据碱基互补配对原则A—T、U—A，如果RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%，则一个双链DNA中，A与T之和也占该DNA碱基含量的40%，DNA分子中不含碱基U，D错误。
7.(2024·河北张家口高二检测)下图为大麦细胞的LTP1基因示意图，下列说法错误的是(　　)
INCLUDEPICTURE "25SWX-46.TIF"
A．运用PCR扩增LTP1基因时，应选择图中的B和C作为引物
B．扩增四次后，只含有B引物的DNA分子有1个
C．扩增四次后，等长片段的基因数目为4个
D．为方便构建重组质粒，可在引物5′端添加限制酶的识别序列
解析：选C。DNA复制时子链的延伸方向是从5′端到3′端，而DNA聚合酶只能从引物的3′端延伸DNA链，结合图中DNA单链的方向可推测，在利用PCR扩增目的基因时，A、B、C、D四种单链DNA片段中应选取B(右端为3′端)和C(左端为3′端)作为引物，这样才能扩增出LTP1基因，A项正确；扩增四次后，产生的DNA分子数目为24＝16(个)，16个DNA分子中，只含有B引物的DNA分子有1个，B项正确；扩增四次后，等长片段的基因数目为24－2×4＝8(个)，C项错误；由子链延伸方向(从5′端到3′端)可知，为构建重组质粒(即将目的基因和质粒整合到一起)，在引物5′端需要适当增加限制酶识别序列，D项正确。
8.(2024·天津河东区高二期中)下图为基因表达载体的模式图，下列说法错误的是(　　)
INCLUDEPICTURE "LSL16.TIF"
A．基因表达载体的构建过程是在细胞外进行的
B．任何基因表达载体的构建方法都是一样的，没有差别
C．图中启动子位于基因的上游，是RNA聚合酶识别和结合的部位
D．抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于检测受体细胞中是否导入了目的基因
解析：选B。基因表达载体的构建过程是在细胞外进行的，A正确；用不同种类的载体构建基因表达载体时处理方法是有差别的，B错误；启动子位于基因的上游，是RNA聚合酶识别和结合的部位，C正确；抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于检测受体细胞中是否导入了目的基因，D正确。
9.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限制性内切核酸酶
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
解析：选A。构建重组质粒时，首先要用限制性内切核酸酶切割含有目的基因的DNA片段和质粒，其次需要用DNA连接酶连接目的基因和质粒；RNA聚合酶催化的是转录过程，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。
10.下图为某质粒限制酶酶切图谱。某基因不含图中限制酶识别序列。为使PCR扩增的该基因重组进该质粒，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(　　)
INCLUDEPICTURE "DY7.TIF"
A．NdeⅠ和BamHⅠ B．NdeⅠ和XbaⅠ
C．XbaⅠ和BamHⅠ D．EcoRⅠ和KpnⅠ
解析：选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Nde Ⅰ 和BamH Ⅰ 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Nde Ⅰ和BamH Ⅰ 两种限制酶的识别序列。
11.(2024·广东汕头高二期中)PCR引物的3′端为结合模板DNA的关键碱基，5′端无严格限制，可用于添加限制酶酶切位点等。下列叙述正确的是(　　)
INCLUDEPICTURE "XDX31.TIF"
A．该图表示PCR循环中的变性环节
B．脱氧核苷酸作为扩增的原料会依次连接到5′端
C．耐高温的DNA聚合酶催化相邻的两个脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键
D．用图中引物扩增两个循环后即可获得两端添加限制酶酶切位点的产物
解析：选C。题图中引物与模板链碱基互补配对，表示PCR循环中的复性环节，A错误；DNA聚合酶只能催化脱氧核苷酸连接在3′端，所以脱氧核苷酸作为扩增的原料会依次连接到3′端，B错误；延伸时，在耐高温的DNA聚合酶催化下，相邻的脱氧核苷酸间形成磷酸二酯键，C正确；由于两个引物均不在该片段的端点，因此第一轮循环后得到的两个DNA片段中两条脱氧核苷酸链都不等长，第二轮中亦不会出现两条链等长的目的DNA片段，在第三轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段，所以第三轮循环后可获得两端添加限制酶酶切位点的目的产物，D错误。
12.(2024·山东临沂高二期中)下图是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图，质粒P0有四环素抗性基因(TetR)和氨苄青霉素抗性基因(AmpR)，EcoR Ⅴ的酶切位点为。下列说法错误的是(　　)
INCLUDEPICTURE "25SWX-47.TIF"
A．EcoR Ⅴ酶切出来的线性载体P1两端为平末端
B．载体P1需要添加与目的基因片段两端互补的脱氧核苷酸序列才能与之连接
C．目的基因与P2可能反向连接而导致目的基因产物不能合成
D．只有成功导入P3的受体细胞才能在含有氨苄青霉素的培养基上增殖
解析：选D。EcoR Ⅴ酶切位点为，可推知其酶切出来的线性载体P1两端为平末端，A正确；目的基因两侧是黏性末端，质粒P0经EcoR Ⅴ酶切后获得的载体P1为平末端，因此载体P1需要添加与目的基因片段两端互补的脱氧核苷酸序列才能与其连接，B正确；目的基因若是用一种限制酶进行酶切，其两侧黏性末端相同，这会导致目的基因与P2可能反向连接，则目的基因产物不能合成，C正确；导入P3的受体细胞以及导入空白载体P2的受体细胞都含有氨苄青霉素抗性基因(AmpR)，因此都能在含有氨苄青霉素的培养基上增殖，D错误。
二、非选择题
13．PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某种病原菌，医生进行了相关操作：①分析PCR扩增结果；②从病人组织样本中提取DNA；③利用PCR扩增DNA片段；④采集病人组织样本。回答下列问题：
(1)若要得到正确的检测结果，正确的操作顺序应该是__________________(用数字序号表示)。
(2)操作③中使用的酶是__________________。PCR反应中的每次循环可分为变性、复性、________三步，其中复性的结果是_________________________。
(3)为了作出正确的诊断，PCR反应所用的引物应该能与________________特异性结合。
(4)PCR(聚合酶链式反应)是指___________________________________________
___________________________________________________________________。
该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。
解析：(1)用PCR进行临床的病原菌检测时，首先应采集病人组织样本，从病人组织样本中提取DNA，再利用PCR技术扩增DNA片段，最后分析PCR扩增结果。(2)利用PCR扩增DNA片段过程中使用的酶是耐高温的DNA聚合酶。PCR由变性、复性、延伸三个基本反应步骤构成，其中复性的结果是两种引物分别与两条单链DNA结合。(3)要扩增病原菌DNA，设计的引物就应该能和病原菌DNA特异性结合。(4)PCR(聚合酶链式反应)是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。
答案：(1)④②③①　(2)耐高温的DNA聚合酶　延伸　两种引物分别与两条单链DNA结合　(3)病原菌DNA　(4)一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术
14．RT-PCR是将mRNA逆转录(过程Ⅰ)和cDNA聚合酶链式反应(过程Ⅱ)相结合的技术，具体过程如图1所示，图2为某兴趣小组设计的引物。请分析并回答下列问题：
INCLUDEPICTURE "25SWX-48.TIF"
INCLUDEPICTURE "25SWX-49.TIF"
(1)过程Ⅰ主要涉及的酶是____________，进行过程Ⅱ的反应体系中常用的酶是________________________，二者都能催化________键的形成。
(2)过程Ⅰ和过程Ⅱ利用的原料________(填“相同”“不同”或“不完全相同”)。
(3)该兴趣小组实验后发现几乎不能得到扩增产物，据图2分析，其原因是__________________________________。改正后，过程Ⅱ中拟对m个单链cDNA进行n次循环的扩增，理论上至少需要________个引物B。
解析：(1)题图1中过程Ⅰ表示逆转录，需逆转录酶的催化，过程Ⅱ是PCR扩增过程，常用的酶是耐高温的DNA聚合酶，这两种酶都能催化磷酸二酯键的形成。(2)题图1中过程Ⅰ和过程Ⅱ的产物都是DNA，所以利用的原料相同，都是4种游离的脱氧核糖核苷酸。(3)观察题图2可发现，引物B自身会出现局部碱基互补配对，从而无法与模板链结合成双链结构，导致得不到扩增产物。对m个单链cDNA进行n次循环的扩增，则最终得到的双链DNA分子有(2n－1·m)个，说明至少需要引物B的数量为(2n－1·m)个。
答案：(1)逆转录酶　耐高温的DNA聚合酶　磷酸二酯　(2)相同　(3)引物B自身会出现局部碱基互补配对(或自身折叠)而失效　2n－1·m
15．(2024·江西南昌高二月考)图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamH Ⅰ、Mbo Ⅰ、SmaⅠ 4种限制性内切核酸酶，切割的碱基序列和酶切位点分别为、。请回答下列问题：
INCLUDEPICTURE "RXS44.TIF"
(1)若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段，其产物长度为____________________________________________________________。
(2)若图1中虚线方框内的碱基对被T—A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从隐性纯合子分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有________种不同DNA片段。为了提高实验成功率，需要通过____________扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝，该技术原理为___________________________________________________________________。
(3)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是____________。在导入重组质粒后，为了筛选出含质粒的受体细胞，一般需要用添加____________的培养基进行培养，想进一步筛选出含重组质粒的受体细胞，还需要接种到含________的培养基中培养。
(4)假设用BamHⅠ切割DNA获取目的基因，用MboⅠ切割质粒，然后形成重组质粒，若将插入在抗生素B抗性基因处的目的基因重新切割下来，能否再次用BamH Ⅰ？________(填“可以”“不可以”或“不一定”)，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析：(1)SmaⅠ的识别序列和酶切位点是，可知其切割产生的末端是平末端，产物长度是534＋3＝537 bp、796－3－3＝790 bp、658＋3＝661 bp。(2)基因D会被限制酶SmaⅠ切割形成3个片段(长度分别为537 bp、790 bp、661 bp)；若题图1中虚线方框内的碱基对被T—A碱基对替换，则基因D就突变为基因d，且基因d只有一个SmaⅠ的酶切位点，因而基因d会被限制酶SmaⅠ切割形成2个片段(长度分别为1 327 bp、661 bp)。为了提高实验成功率，可以通过PCR大量扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝，该技术模拟了体内DNA复制的过程，原理为DNA半保留复制。(3)由题图可知，目的基因D两侧都是限制酶BamH Ⅰ的识别序列，因此应选用限制酶BamH Ⅰ切割题图1中含有目的基因D的外源DNA分子和题图2中的质粒。用BamH Ⅰ切割质粒后会破坏抗生素A抗性基因，但不会破坏抗生素B抗性基因，因此为筛选出含质粒的受体细胞一般需要用添加抗生素B的培养基进行培养；若想进一步筛选出含重组质粒的受体细胞，还需要接种到含抗生素A的培养基中培养。(4)假设用BamH Ⅰ切割DNA获取目的基因，用Mbo Ⅰ 切割质粒，然后形成重组质粒，若将插入在抗生素B抗性基因处的目的基因重新切割下来，再次用BamH Ⅰ不一定能将其切割，因为目的基因和抗生素B抗性基因的黏性末端随意连接，拼接处不一定出现GGATCC序列。
答案：(1)537 bp、790 bp、661 bp　(2)2　PCR　DNA半保留复制　(3)BamH Ⅰ　抗生素B　抗生素A　(4)不一定　目的基因和抗生素B抗性基因拼接处不一定出现GGATCC序列