人教版高中生物选择性必修三目的基因的筛选与获取基因表达载体的构建作业（单选）含答案

第2节　基因工程的基本操作程序

第1课时　目的基因的筛选与获取　基因表达载体的构建

一、单项选择题

知识点一　目的基因的筛选与获取

1．基因工程主要操作步骤的顺序是(　　)

①基因表达载体的构建　②将目的基因导入受体细胞　③目的基因的检测与鉴定　④目的基因的筛选与获取

A．③②④①         B．②④①③

C．④①②③         D．③④①②

答案　C

解析　基因工程的主要操作步骤顺序：目的基因的筛选与获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定。

2．下列叙述中不属于选择Bt基因做转基因抗虫棉目的基因的原因的是(　　)

A．从苏云金杆菌细胞内可提取大量的Bt基因

B．苏云金杆菌的杀虫作用与Bt基因有关

C．Bt基因的序列已经被破译出来

D．Bt基因可以在棉花细胞中表达

答案　A

解析　从苏云金杆菌细胞内提取的Bt基因量较少，需经PCR扩增，才能得到大量Bt基因，A符合题意。

3．获取目的基因的方法有多种，下列不属于目的基因获取方法的是(　　)

A．从基因文库中获取

B．人工合成

C．直接从受体细胞中提取

D．利用PCR技术获取

答案　C

解析　获取目的基因的方法有多种，例如可以从基因文库中获取目的基因，如果已知目的基因序列，可以人工合成目的基因，也可以利用PCR技术获取目的基因，故A、B、D不符合题意；受体细胞是接受目的基因的细胞，受体细胞自身不含目的基因，C符合题意。

4．图中PCR第二轮产物中的a、b、c、d链分别是以PCR第一轮产物的哪一条单链DNA为模板复制产生的(　　)

A．②①③④          B．①③②④

C．①②④③          D．①②③④

答案　D

解析　因为PCR的反应过程需要引物，在第二轮循环过程中，a、d的引物分别为Ⅰ、Ⅱ，无引物的为模板链(即①、④)，则b、c的模板链分别为②、③。

5．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

答案　C

解析　要获得B链，则需要获得引物之间的DNA片段，根据PCR中子链延伸方向为5′到3′，故需选择引物2与引物3进行扩增，选C。

6．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．来自苏云金杆菌的Bt基因可作为转基因抗虫棉的目的基因

C．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

D．目的基因可以人工合成，也可以利用PCR快速获取或扩增

答案　A

解析　目的基因主要指编码蛋白质的基因，A错误；来自苏云金杆菌的Bt基因可作为培育转基因抗虫棉用到的目的基因，B正确；随着测序技术的发展，以及序列数据库和序列比对工具等的应用，越来越多的基因的结构和功能为人们所知，这为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机会和可能，C正确。

7．下列关于PCR的叙述，正确的是(　　)

A．PCR是体外复制DNA技术，关键酶是解旋酶和DNA聚合酶

B．DNA聚合酶从引物的5′­端开始连接脱氧核苷酸

C．第三轮循环产物中出现位于两种引物之间的DNA片段

D．延伸过程需要酶、ATP和4种核糖核苷酸

答案　C

解析　PCR体外复制DNA不需要解旋酶，需要耐高温的DNA聚合酶，A错误；DNA聚合酶从引物的3′­端开始连接脱氧核苷酸，B错误；第三轮循环产物中出现位于两种引物之间的DNA片段，这段固定长度的序列的数量呈指数扩增，C正确；PCR是在较高温度条件下进行的，该过程需要耐高温的DNA聚合酶，且PCR反应的产物是DNA，因此原料是4种游离的脱氧核苷酸，不是核糖核苷酸，也不需要ATP，D错误。

8．利用PCR技术扩增下面的DNA片段：

5′GACCTGTGGAAGC……CATACGGGATTG3′

3′CTGGACACCTTCG……GTATGCCCTAAC5′

供选择的引物有：

①5′GACCTGTGGAAGC3′

②5′CATACGGGATTG3′

③5′GTATGCCCTAAC3′

④5′CAATCCCGTATG3′

应选择(　　)

A．①②     B．②③     C．③④     D．①④

答案　D

解析　由于子链的延伸方向为5′­端→3′­端，故若要通过PCR扩增题干给出的DNA片段，则左侧引物结合的模板链为3′CTGGACACCTTCG……，

右侧引物结合的模板链为……CATACGGGATTG3′，即对应的引物分别为①5′GACCTGTGGAAGC3′和④5′CAATCCCGTATG3′，D正确。

知识点二　DNA片段的扩增及电泳鉴定

9．PCR仪实质上是一台自动调控温度的仪器，它调控不同温度的目的是(　　)

①94 ℃，使DNA分子变性，失去生物活性　②94 ℃，使DNA分子变性，解开螺旋　③55 ℃，使DNA分子开始复制、延伸　④55 ℃，使引物与DNA单链结合　⑤72 ℃，使DNA分子开始复制、延伸　⑥72 ℃，使DNA分子恢复双螺旋结构，恢复活性

A．①③⑤         B．②③⑤

C．②④⑤         D．②④⑥

答案　C

10．下列有关操作过程的叙述，错误的是(　　)

A．PCR实验中使用的微量离心管、枪头、缓冲液以及蒸馏水等在使用前必须进行高压灭菌

B．PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份，并在－20 ℃储存

C．PCR所用的缓冲液和酶从冰箱拿出之后，应迅速融化

D．在微量离心管中添加反应成分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换

答案　C

解析　PCR所用缓冲液和酶从冰箱拿出之后，应放在冰块上缓慢融化，这样才能不破坏缓冲液中稳定性较差的成分，同样保护酶的活性不被破坏，C错误。

11．关于电泳及利用电泳鉴定PCR产物的说法不正确的是(　　)

A．电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程

B．带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动

C．PCR产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定

D．在凝胶中DNA分子的迁移速率完全取决于分子的大小

答案　D

解析　由于同性相斥、异性相吸，带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动，B正确；在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子大小和构象等有关，D错误。

知识点三　基因表达载体的构建

12．下列选项中不是表达载体必要的组成成分的是(　　)

A．目的基因        B．启动子

C．终止子        D．抗青霉素基因

答案　D

解析　一个基因表达载体的组成，除目的基因外，还必须有启动子、终止子以及标记基因等，标记基因的作用是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，而抗青霉素基因是标记基因的一种，但也可以是其他标记基因，所以抗青霉素基因不是基因表达载体的必要的组成部分，D错误。

13．如图所示是利用基因工程生产可食用疫苗的部分过程，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制性内切核酸酶。下列有关说法正确的是(　　)

A．一种限制酶不止识别一种特定的脱氧核苷酸序列

B．表达载体构建时需要用到限制酶SmaⅠ、PstⅠ

C．卡那霉素抗性基因的主要作用是促进抗原基因在受体细胞中表达

D．除图示标注的结构外表达载体中还应有启动子和终止子等

答案　D

解析　限制酶具有特异性，即一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列并在特定的位点切割，A错误；用限制酶SmaⅠ切割会破坏目的基因，因此表达载体构建时需要用限制酶EcoRⅠ、PstⅠ，B错误；卡那霉素抗性基因的主要作用是便于筛选含有目的基因的受体细胞，C错误。

14．如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(　　)

注：图中限制酶的识别序列及切割形成的黏性末端均不相同。

A．NdeⅠ和BamHⅠ

B．NdeⅠ和XbaⅠ

C．XbaⅠ和BamHⅠ

D．EcoRⅠ和KpnⅠ

答案　A

解析　构建重组质粒时，要将目的基因插入到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NdeⅠ和BamHⅠ切割质粒，因此在PCR扩增的该基因的两端需分别引入NdeⅠ和BamHⅠ两种限制酶的识别序列。

15．下列有关基因表达载体的说法正确的是(　　)

A．构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体中稳定存在，并发挥作用，DNA直接导入受体细胞也有此作用

B．任何基因表达载体的构建都是一样的，没有差别

C．在质粒载体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．在质粒载体中的诱导型启动子用于激活目的基因的表达

答案　C

解析　将目的基因DNA直接导入受体细胞，其在受体中一般无法稳定存在和表达，A错误；由于不同转基因产品所需要的目的基因不同，载体有质粒、噬菌体、动植物病毒等，因此基因表达载体的构建也不完全相同，B错误；有时为了满足应用需要，会在载体中人工构建诱导型启动子，当诱导物存在时，可以激活或抑制目的基因的表达，D错误。

二、非选择题

16．据图回答有关基因工程的问题：

(1)如图为基因表达载体，其构建时需要________________________切割目的基因和载体。

(2)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，其目的是_____________________________________________________。

(3)启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，它是____________识别与结合的位点。

(4)获取目的基因的方法一般有______________________________、

________________________、________等。

(5)若已知目的基因的核苷酸序列，则获取较小的目的基因较简单的方法是__________；为在短时间内获得大量目的基因，可用________扩增的方法。

答案　(1)同种限制酶或能产生相同末端的限制酶

(2)使目的基因在受体细胞中稳定存在且能遗传给下一代，同时，使目的基因表达和发挥作用

(3) RNA聚合酶

(4)从基因文库中获取目的基因　利用PCR技术扩增目的基因　人工合成

(5)人工合成法　PCR技术

解析　(1)构建基因表达载体过程中，需要用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割目的基因和载体，使目的基因和载体具有相同的末端，然后再利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处，形成重组DNA分子。

(3)启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，它是RNA聚合酶识别与结合的位点，有了它才能驱动基因转录出mRNA。

17．近20年来，PCR技术(多聚酶链式反应)成为分子生物学实验室的一种常规实验手段，其原理是利用DNA的半保留复制原理，在试管中进行DNA的人工复制(如图)，在短时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，从而使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。

(1)加热使DNA双链间的________键完全打开，称为________；而在细胞中是在________酶的作用下进行的。

(2)如果只需要大量克隆模板DNA中间的某个特定区段，应该加入________种特定的引物。当温度降低至55 ℃时，引物与两条“舒展”的模板的特定位置结合，在耐高温的DNA聚合酶的作用下，只能在引物的________端连接脱氧核苷酸，两条子链的延伸方向都是________________。

(3)PCR技术的必需条件，除了模板、原料、酶、液体环境之外，至少还有两个条件，即适宜的________和________，前者由________自动调控，后者则靠________来维持。

(4)通过PCR技术使DNA分子大量复制，如果将一个用15N标记的DNA分子放入试管中，以14N标记的脱氧核苷酸为原料，连续复制4次之后，则15N标记的DNA分子占全部DNA分子总数的比例是________。

答案　(1)氢　变性　解旋

(2)两　3′　从子链的5′­端向3′­端延伸

(3)温度　酸碱度　PCR仪　缓冲液

(4)1/8

解析　(1)PCR技术利用热变性原理使DNA双链之间的氢键断裂，称为变性，而在细胞内是在解旋酶的作用下使氢键断裂。

(2)PCR分为三个基本反应步骤：变性(90 ℃以上)、复性(50 ℃左右)、延伸(72 ℃左右)，其特异性依赖于与靶序列互补的引物，引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，两引物之间的距离决定扩增片段的长度。由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，只能从引物的3′­端延伸DNA链，则DNA的合成方向总是从子链的5′­端向3′­端延伸。

(4)一个DNA分子连续复制4次之后，形成24＝16(个)DNA分子，由于半保留复制，15N标记的DNA分子有2个，则15N标记的DNA分子占全部DNA分子总数的比例为1/8。