高中生物人教版 (2019)选择性必修3第2节 基因工程的基本操作程序复习练习题

这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第2节 基因工程的基本操作程序复习练习题，共9页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1. 下列属于PCR技术的条件的是（ ）
①单链的脱氧核苷酸序列引物 ②目的基因所在的DNA片段 ③脱氧核苷酸 ④核糖核苷酸 ⑤DNA连接酶 ⑥DNA 聚合酶 ⑦限制性核酸内切酶
A. ①②③⑤ B. ①②③⑥ C. ①②③⑤⑦ D. ①②④⑤⑦
【答案】B
【解析】PCR技术需要一对引物，即一对单链的脱氧核苷酸序列引物，①正确;PCR技术需要模板，即目的基因所在的DNA片段，②正确;需要脱氧核苷酸作为原料，③正确;核糖核苷酸是合成RNA的原料，而PCR合成的是DNA，④错误;采用PCR合成DNA时，不需要DNA连接酶，而需要DNA聚合酶，⑤错误，⑥正确;体外合成DNA时，不需要限制性核酸内切酶，⑦错误。
2. 下列关于cDNA文库和基因组文库的说法中，正确的（ ）
A. 同一物种的cDNA文库只有1种
B. 某真核生物的cDNA文库中的某基因一定比基因组文库中的该基因短
C. 可以利用逆转录法获取cDNA文库和基因组文库
D. 只有cDNA文库的基因可实现物种间的基因交流
【答案】B
【解析】由于cDNA文库中只含有某种生物的部分基因，因此该种基因文库可能有多种，A错误;mRNA是由基因中的外显子转录形成的，因此cDNA文库中的基因不包含启动子和内含子等结构，故某真核生物的cDNA文库中的某基因比基因组文库中的该基因短，B正确;可以利用逆转录法获取cDNA文库，而不能获得基因组文库，C错误;cDNA文库可以进行物种间的基因交流，基因组文库中部分基因也可实现物种间的基因交流，D错误。
3. 下列对基因表达载体构建的叙述，不正确的是（ ）
A. 需要限制酶和DNA连接酶等特殊工具
B. 基因表达载体中有的含有启动子和密码子
C. 标记基因不一定是抗生素抗性基因
D. 基因表达载体的构建是基因工程的核心
【答案】B
【解析】基因表达载体是目的基因与载体的结合，在此过程中需用同一种限制酶切割目的基因与载体，用DNA连接酶将相同的末端连接起来，A正确;基因表达载体含有启动子、终止子、标记基因和目的基因，密码子位于mRNA上，B错误;抗生素抗性基因可作为标记基因，但标记基因不都是抗生素抗性基因，C正确;基因表达载体的构建是基因工程的核心，在细胞外进行，使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用，D正确。
4. PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，下列有关PCR过程的叙述，不正确的是（ ）
A. 变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键
B. 复性过程中引物与DNA模板链的结合依靠碱基互补配对原则完成
C. 延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸
D. PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高
【答案】C
【解析】高温变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，A正确;低温复性过程中引物与DNA模板链的结合依靠碱基互补配对原则完成，B正确;中温延伸过程中需要热稳定的DNA聚合酶、ATP、四种脱氧核糖核苷酸，C错误;PCR与细胞内DNA复制相比所需要酶的最适温度较高，D正确。
5. “X基因”是DNA分子上一个有遗传效应的片段，若要用PCR技术特异性地拷贝“X 基因”，需在PCR反应中加人两种引物（注:引物的作用是与模板链形成双链后在DNA聚合酶的作用下就可以继续链的延伸），两种引物及其与模板链的结合位置如图甲所示。经4轮循环后产物中有五种不同的DNA分子，如图乙所示，其中第⑤种DNA分子有几个（ ）
A. 8 B. 6 C. 4 D. 2
【答案】A
【解析】据图分析可知:X基因第一次复制得到两个两种DNA分子:①和②;X基因第二次复制得到四个四种DNA分子:①复制得①和③、②复制得②和④;X基因第三次复制得到八个五种DNA分子:①复制得①和③、③复制得③和⑤、②复制得②和④、④复制得④和⑤;X基因第四次复制得到16个五种DNA分子:①复制得①和③、②复制得②和④、两个③复制得两个③和两个⑤、两个④复制得两个④和两个⑤、两个⑤得到4个⑤。从上面的推测可知，第四轮循环产物中有8个⑤。
6. 下图表示基因工程中目的基因的获取示意图，不正确的是（ ）
A. ③表示PCR技术，用来扩增目的基因
B. 从基因文库中要得到所需的目的基因可以根据目的基因的相关信息来获取
C. 若获取的目的基因相同，则图中基因组文库小于cDNA 文库
D. 若基因比较小，核苷酸序列又已知，则可以直接通过人工合成的方法获取
【答案】C
【解析】可以利用PCR技术，大量扩增目的基因，A正确;可以根据目的基因的相关信息，如核苷酸序列、基因功能、基因在染色体上的位置等，从基因文库中得到所需的目的基因，B正确;基因组文库包括一种生物所有的基因，cDNA 文库只包含一种生物的部分基因，故基因组文库大于cDNA文库，C错误;若基因比较小，核苷酸序列又已知，则可以直接通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成，D正确。
7.目前将目的基因导入动物细胞最常用、最有效的方法是 （ ）
A. 显微注射法 B农杆菌转化法
C. 基因枪法 D. 花粉管通道法
【答案】A
【解析】显微注射法是迄今为止转基因动物中采用最多、最有效的一种将目的基因导入动物细胞的方法。
8. 在检测抗虫基因是否成功转入棉花基因组的方法中，不属于分子水平的是（ ）
A. 观察害虫吃棉叶是否死亡
B. 检测目的基因片段与DNA探针能否形成杂交带
C. 检测目的基因转录形成的mRNA与DNA探针能否形成杂交带
D. 检测目的基因表达产物蛋白质能否与特定抗体形成杂交带
【答案】A
【解析】A项属于个体生物学水平的鉴定;B、C两项利用分子杂交技术，观察目的基因及目的基因转录形成的mRNA能否与DNA探针进行杂交形成杂交带，为分子水平的检测;D项利用抗原-抗体杂交的原理，检测基因表达产物能否与特定抗体形成杂交带，为分子水平的检测。
9. 利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是（ ）
A. 棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因
B. 大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA
C. 山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列
D. 酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白
【答案】D
【解析】基因表达的产物是蛋白质，因此，只有在受体细胞中检测或提取到了相应蛋白质才能证明目的基因在受体细胞中完成了表达，A、C项只能说明完成了目的基因的导入，B项只能说明完成了目的基因的导入和目的基因的转录过程。
10. 下列有关基因工程的叙述，正确的是（ ）
A. 基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA聚合酶
B. 所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列
C. 选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快
D. 只要目的基因进入了受体细胞就能成功地实现表达[能力提升]
【答案】C
【解析】基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA 连接酶，A错误;限制酶能够识别特定的核苷酸序列，并在特定位点切割磷酸二酯键，B错误;细菌作为受体细胞的原因有多个，如细胞体积小、繁殖周期短、遗传物质少等，C正确;目的基因进入受体细胞中，由于操作失误和不可预测的干扰等，并不是所有受体细胞都能按照预先设计的方案进行重组和表达，真正能有效表达的只是一小部分，D错误。
11. 利用细菌大量生产人的胰岛素，下列叙述错误的是（ ）
A. 用适当的酶对载体与人的胰岛素基因进行切割与黏合
B. 用适当的化学物质处理受体细菌表面，将重组DNA导入受体细菌
C. 通常通过检测目的基因产物来检测重组DNA是否已导入受体细菌
D. 重组DNA必须能在受体细菌内进行复制与转录，并合成人的胰岛素
【答案】C
【解析】对人胰岛素基因进行切割需要限制酶，将人胰岛素基因与载体黏合需要DNA连接酶，A正确;用Ca2+处理受体细菌表面，将重组DNA导入受体细菌，B正确;通常通过检测标记基因来检测重组DNA是否已导入受体细菌，C错误;重组DNA必须能在受体细菌内进行复制与转录，并合成人的胰岛素，D正确。
12. 天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是（ ）
A. 提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因B
B. 利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞
C. 将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞
D. 将基因B导人玫瑰细胞后即可通过植物组织培养培育出蓝玫瑰
【答案】A
【解析】获取目的基因的方法有:①从基因文库中获取，②利用PCR技术扩增，③人工合成。本题可以采用逆转录获取目的基因并采用PCR技术扩增，A正确;利用DNA连接酶将基因B与质粒连接形成重组质粒后导入玫瑰细胞，B错误;受体细胞是植物细胞时，常采用农杆菌转化法，即将含基因B的重组质粒导入农杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞，C、D错误。
二、非选择题
13. 家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力，将人的干抗素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可以从家蚕细胞中提取干扰素用于制药。请回答下列问题:
（1）在人的DNA分子上获取干扰素基因时，要用到限制酶。假设该限制酶能专一性地识别DNA上GAATTC序列，并在某一位点切割某化学键，该化学键是 。
A. G与A之间的键 B. G与C之间的键
C. A与T之间的键 D. 两个核苷酸之间的键
（2）在此基因工程操作过程中的核心步骤是 。启动子位于基因的 ，是 识别和结合的部位。
（3）人的干扰素基因一般来自cDNA文库，其属于 （填“基因组”或“部分基因”）文库。
（4）通过PCR技术可大量获取目的基因，PCR技术的原理是 。
【答案】（1）D （2）构建基因表达载体 首端 RNA 聚合酶 （3）部分基因 （4）DNA分子半保留复制
【解析】（1）该限制酶切割的是识别序列上两个核苷酸之间的磷酸二酯键。（2）基因工程的核心步骤是第二步:构建基因表达载体。在基因表达载体上，目的基因的首端（上游）是启动子，这是一段特殊的DNA片段，是RNA聚合酶识别和结合的位点，启动目的基因的转录。（3）cDNA文库属于部分基因文库，它只含有该种生物的部分基因。（4）PCR技术是一种体外DNA复制技术，原理是DNA 双链复制。
14. 图1是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图，载体质粒P0具有四环素抗性基因（tetr）和氨节青霉素抗性基因（ampr）。请回答下列问题:
（1）EcR V酶切位点为EcR V酶切出来的线性载体P1为 末端。
（2）用Taq DNA聚合酶进行PCR扩增获得的目的基因片段，其两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸。载体P1用酶处理，在两端各添加了一个碱基为的 脱氧核苷酸，形成P2；P2和目的基因片段在 酶作用下，形成重组质粒P3。
（3）为筛选出含有重组质粒P3的菌落，采用含有不同抗生素的平板进行筛选，得到A、B、C三类菌落，其生长情况如表（“+”代表生长，“一”代表不生长）。根据表中结果判断，应选择的菌落是 （填表中字母）类，另外两类菌落质粒导入情况分别是 、 。
（4）为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒，拟设计引物进行PCR鉴定。图2所示为甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒中的相应位置，PCR 鉴定时应选择的一对引物是 。某学生尝试用图中另外一对引物从某一菌落的质粒中扩增出了400 bp 片段，原因是 。
【答案】（1）平口 （2）胸腺嘧啶（T） DNA 连接 （3）B A类菌落含有P0 C类菌落未转入质粒 （4）乙和丙 目的基因反向连接
【解析】（1）EcR V酶切位点在酶所识别序列的中心轴线处，产生的是平口末端。（2）DNA连接酶对平口末端的连接效率较低，因此通常要将平口末端改造成黏性末端后再进行连接。由于目的基因片段的两端各自带一个腺嘌呤脱氧核苷酸，根据碱基互补配对原则，处理后的质粒两端需要各添加一个碱基为胸腺嘧啶脱氧核苷酸;要将处理后的质粒与目的基因连接起来，需要用DNA连接酶。（3）由于四环素抗性基因中含有EcRV酶识别的序列及切割位点，所以形成的重组质粒中四环素抗性基因已经被破坏，而氨苄青需素抗性基因正常。根据表中结果可知，A菌落抗氨苄青霉素和四环素，说明A菌落中导入的是P0质粒;B菌落抗氨苄青霉素而不抗四环素，说明B菌落中导入的是重组质粒;C菌落既不抗氨苄青霉素，也不抗四环素，说明C菌落中没有导入质粒。（4）由于处理后的P0质粒的两个末端都含一个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，而目的基因片段的两端各自带一个腺嘌呤脱氧核苷酸，所以目的基因在和P0质粒连接时可能会出现两种情况:正向连接和反向连接。分析图2可知，理论上可以选择的引物组合有甲和丙、乙和丙两种情况。如果选择甲和丙这对引物，则无论目的基因是否正确插入，扩增的片段都是50bp+300bp+100bp=450 bp，不符合要求;如果选择乙和丙这对引物，正向连接和反向连接后所得结果不同，所以应选择乙和丙这对引物进行PCR鉴定。如果目的基因和PO质粒反向连接，此时若加入引物甲和乙，则可以扩增出300bp+100bp=400bp的片段。
15. 下面是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。请据图回答下列问题:
（1）获得A有两条途径:一是以A的mRNA为模板，在 的催化下，合成互补的单链DNA，然后在 作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的 序列推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的 序列，再通过化学方法合成所需基因。
（2）利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有 、 、4种脱氧核苷酸和热稳定DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。
（3）由A和载体B拼接形成的C通常称为 。
（4）在基因工程中，常用Ca2+处理D，其目的是 。
【答案】（1）逆转录酶 DNA 聚合酶 氨基酸 脱氧核苷酸 （2）引物 模板（A基因） （3）基因表达载体 （4）使其成为感受态细胞，有利于吸收重组DNA分子
【解析】（1）利用逆转录法合成目的基因的过程是:以mRNA为模板，在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA，然后在DNA聚合酶的作用下，合成双链DNA分子;根据目标蛋白质的氨基酸序列，推测相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测DNA 中脱氧核苷酸的排列顺序，通过化学方法合成。（2）PCR 过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。（3）目的基因和载体结合，形成基因表达载体。（4）在利用大肠杆菌做受体细胞时，需要先用Ca2+处理，使之成为感受态细胞，有利于其吸收重组DNA分子。
16. 马铃薯块茎含有大量的淀粉，富含多种维生素和无机盐，我国已将马铃薯作为主粮产品进行产业化开发。下图是转基因抗盐马铃薯的培育过程，请分析回答下列问题:
（1）为获取抗盐基因，可以从碱蓬细胞研磨液中提取抗盐基因的 来合成cDNA。
（2）上图构建基因表达载体时，最好选用 酶切割含目的基因的外源DNA和质粒，不能使用Sma I切割的原因是 。构建好的重组质粒在抗盐基因前要加上特殊的启动子，启动子是一段有特殊结构的 片段。
（3）将基因表达载体导入农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA上的原因是 。通过农杆菌的转化作用，使抗盐基因插入到马铃薯细胞中的染色体DNA上，从而使抗盐基因的遗传特性得 。
（4）从个体水平上检验转基因抗盐马铃薯是否培育成功的方法是 。
【答案】（1）mRNA （2）EcR I和Hind Ⅲ Sma I会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因DNA （3）T-DNA是可以转移的DNA（T-DNA可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上）稳定维持和表达 （4）将转基因马铃薯幼苗栽种在盐碱地或较高浓度盐溶液中，观察是否能正常生长
【解析】 （1）基因工程中，获取目的基因时可以利用mRNA为模板，逆转录形成cDNA。
（2）图中质粒的标记基因为抗生素抗性基因，而SmaI的切割位点就在该基因和目的基因上，因此用质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma I切割，而应该用EcRI和HindⅢ酶切割含目的基因的外源DNA和质粒。基因表达载体中启动子是一段有特殊结构的DNA片段。（3）农杆菌中Ti质粒上的T-DNA是可以转移的DNA，可以将目的基因带入马铃著细胞，并将目的基因插入到马铃著细胞中的染色体DNA上，从而使抗盐基因的遗传特性得以稳定维持和表达。（4）检验转基因抗盐马铃薯是否培育成功，从个体水平上来讲，可以将转基因马铃著幼苗栽种在盐碱地或较高浓度盐溶液中，观察是否能正常生长。