2023届高考二轮总复习试题 生物（适用于老高考新教材） 专题8　生物技术与工程 命题篇强化练10（专项命题一） Word版含解析

命题篇强化练10(专项命题一)

1.[PCR技术及其应用](2022湖北黄冈一模)重叠延伸PCR技术是一种通过寡聚核苷酸链之间重叠的部分互相搭桥、互为模板,通过多次PCR扩增,从而获得目的基因的方法。某科研团队运用重叠延伸PCR技术在水蛭素基因中的特定位点引入特定突变,使水蛭素第47位的天冬酰胺(密码子为AAC、AAU)替换为赖氨酸(密码子为AAA、AAG),从而提高水蛭素的抗凝血活性,原理如图所示。下列说法错误的是(　　)

注:引物突起处代表与模板链不能互补的突变位点。

A.过程①需要模板、含Mg2+的缓冲液、引物、4种脱氧核苷酸和耐高温的DNA聚合酶等

B.若引物2的突变位点设计为A,则引物3的突变位点应设计为G

C.经过过程④获得的杂交DNA有2种,只有其中一种可以经过过程⑤获得目的基因

D.以过程⑤获得的目的基因为模板,可以使用引物1和引物4进行PCR

2.[PCR技术及其应用](2022天津一模)通过设计引物,运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变。如图为基因工程中获取突变基因的过程,其中引物1序列中含有一个碱基T不能与目的基因片段配对,但不影响引物与模板链的整体配对,反应体系中引物1和引物2的5'端分别设计增加限制酶a和限制酶b的识别位点。有关叙述不正确的是(　　)

A.引物中设计两种限制酶识别位点有利于目的基因定向插入载体

B.在PCR反应体系中还需要加入4种游离的脱氧核苷酸、Taq DNA聚合酶等

C.第3轮PCR,引物1能与图中②结合并且形成两条链等长的突变基因

D.第3轮PCR结束后,含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/2

3.[PCR技术及其应用](2022北京一模)小鼠肿瘤转移抑制基因(kissl基因)仅在特定组织中表达。在雌激素的诱导下,细胞内信号转导分子可以与kissl基因启动子的特定区域结合,激活kissl基因的转录。研究者扩增了kissl基因启动子不同长度的片段P1、P2、P3和P4,分别构建这些片段与绿色荧光蛋白基因(G)融合的载体,转入体外培养的特定细胞中,在培养液中添加雌激素,以确定不同片段的转录活性。下列叙述不正确的是(　　)

注:数字代表碱基的位置,-代表上游,+代表下游。

A.PCR获取不同长度片段时每组所用的引物有一个是统一的

B.应选择有kissl基因且能表达的小鼠细胞作为转化的受体细胞

C.在细胞中表达出绿色荧光强度弱的片段具有较高的转录活性

D.该启动子能响应外源激素信号,可在基因工程中发挥重要作用

4.[PCR技术及其应用](2022山东枣庄二模)某科研小组从土壤菌株A、B中分离到同源性为93%的Bt1抗虫基因和Bt2抗虫基因的编码序列,并运用交错延伸PCR技术获得了抗虫性能强的重组Bt基因,转入烟草获得成功,过程如图所示。

注:①交错延伸PCR:基因Bt1和Bt2均作为模板,所需引物相同,图中仅示其中一条链的延伸情况。

②EcoRⅠ限制酶的识别序列及切点:

5'-G↓AATTC-3'。

③启动子Pr1a可在烟草叶肉细胞中特异性启动基因的转录。

④图中生长素合成酶基因是通过成熟mRNA逆转录获得的DNA片段,可使植物细胞合成生长素。

⑤抗草甘膦基因(oroA)正常表达可使植物对除草剂草甘膦有较好抗性;抗卡那霉素基因(Kanr)正常表达可使细菌对卡那霉素有较好抗性。

(1)若用EcoRⅠ和限制酶XmaⅠ(5'-C↓CCGGG-3')双酶切多个目的基因,随机连接　　　　(填“能”或“不能”)避免两个目的基因连接成环。图中所示Ti质粒部分至少含有　　　个启动子。 

(2)在培养愈伤组织的培养基中添加　　　　　可以筛选含有Bt重组基因的细胞。图中生长素合成酶基因是否能促进愈伤组织生根?作出判断并解释: 　　　　　　　　。

(3)已知交错延伸PCR中所用引物片段均为30个核苷酸,Taq DNA聚合酶在72 ℃下的扩增速度为1 000个碱基/min,本实验的循环扩增条件为:95 ℃变性30 s,50 ℃复性15 s,72 ℃延伸15 s,共80个循环。第二轮循环后所得重组型子链长度为　　　个核苷酸。若将复性温度调成55 ℃,则无法得到扩增产物,原因是　　　　　　　　　　　　　。通过交错延伸PCR获得的重组Bt基因,同时具有Bt1和Bt2基因序列的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

5.[PCR技术及其应用](2022山东淄博一模)定点诱变技术是近年来生物工程研究中发展迅速的一个领域。通过定点诱变可以在体外改造目的DNA分子,进而研究基因的表达以及蛋白质的结构与功能之间的关系。经典的大引物PCR定点诱变技术成为基于PCR的定点诱变技术中应用最普遍的方法,操作过程如图甲。研究者欲改造某基因并将其导入大肠杆菌的质粒中保存,该质粒含有氨苄青霉素抗性基因、LacZ基因及一些酶切位点,结构如图乙。回答下列问题。

甲

乙

(1)利用大引物PCR进行定点诱变需要进行两轮PCR(PCR1和PCR2),在PCR1中,至少需要　　　个循环才能获得相应的大引物模板。在PCR2中,要获得带有诱变点的改良基因,引物应选用大引物两条链中的　　　(填“①”或“②”)。 

(2)为实现质粒和改良基因的高效连接,选用限制酶XmaⅠ而不选用限制酶SmaⅠ的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。为将改良基因构建在质粒上,还需要　　　　　　　等酶。 

(3)在构建改良基因表达载体时,有的质粒含有改良基因,有的质粒为空白质粒,将含上述元件的溶液加入大肠杆菌菌液中,适宜温度下培养一段时间后,再将菌液涂布在含氨苄青霉素和　　　　　　　　　　的平板上。一段时间后,在培养基上出现白色和蓝色两种菌落,其中白色菌落含有重组质粒,判断的依据是　　　　　　　　　　　　　　。

命题篇强化练10(专项命题一)

1.B　解析:过程①为PCR反应,需要在添加Mg2+的缓冲液中才能进行,需提供模板DNA、分别与两条模板链结合的引物、4种脱氧核苷酸和耐高温的DNA聚合酶等,A项正确;结合题图,若引物2的突变位点设计为A,则目的是让基因中的碱基对A—T突变为T—A,步骤④获得的杂交DNA,一条链与引物2互补,另一条链与引物3互补,所以引物2和引物3的序列互补,引物3的突变位点应设计为T,B项错误;过程④获得的杂交DNA有2种,一种3'端为单链,一种5'端为单链,5'端为单链的杂交DNA为所需DNA,C项正确;过程⑤获得的目的基因的一条链一端能与引物1互补,另一条链一端能与引物4互补,因此可以使用引物1和引物4进行PCR,D项正确。

2.D　解析:引物中设计两种限制酶识别位点,可以配合载体的限制酶识别位点,帮助目的基因定向定点插入载体,避免发生自身环化,A项正确;PCR反应体系中需要加入引物、4种游离的脱氧核苷酸、Taq DNA聚合酶等,直接利用高温解旋,B项正确;第3轮PCR中,②是引物2以引物1扩展得到的DNA链为模板进行复制得到的,故引物1能与图中②结合并且形成两条链等长的突变基因,C项正确;第3轮PCR结束后,含突变碱基对且两条链等长的DNA只有1个,而子代DNA有23=8(个),故含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/8,D项错误。

3.C　解析:结合图示可知,不同长度的片段P1、P2、P3和P4,分别构建这些片段与绿色荧光蛋白基因(G)融合的载体,因此与G融合的那段是一样的,即下游引物是一样的,A项正确;实验探究不同片段的转录活性,应选择有kissl基因且能表达的小鼠细胞作为转化的受体细胞,B项正确;若某片段被转录,则荧光基因也被表达,在细胞中表达出绿色荧光强度强的片段具有较高的转录活性,C项错误;在雌激素的诱导下,细胞内信号转导分子可以与kissl基因启动子的特定区域结合,该启动子能响应外源激素信号,可在基因工程中发挥重要作用,D项正确。

4.答案:(1)不能　3

(2)草甘膦　不能,因为生长素合成酶基因是通过成熟mRNA逆转录获得的编码区序列,自身无启动子,而启动子Pr1a在愈伤组织细胞中不能启动转录

(3)530　引物分子无法与模板DNA结合　第一轮以Bt1(Bt2)为模板合成的子链片段在第二轮复制时作为引物结合到Bt2(Bt1)的模板上继续合成子链,经多轮交错循环扩增,可以使产物同时含有两种基因的序列

解析:(1)限制酶EcoRⅠ和XmaⅠ的酶切位点不同,切出的黏性末端不同,目的基因两端的黏性末端不同,能避免单个目的基因连接成环,但不能避免两个目的基因中相同的黏性末端相连。图中所示Ti质粒部分含有抗草甘膦基因和抗卡那霉素基因,这两个基因在终止子下游,说明这两个基因中含有自身启动子,此外Ti质粒还有启动子Pr1a,因此Ti质粒至少含有3个启动子。(2)Ti重组质粒中同时含有Bt重组基因和抗草甘膦基因(oroA),因此在培养愈伤组织的培养基中添加草甘膦可以筛选含有Bt重组基因的细胞。图中生长素合成酶基因不能促进愈伤组织生根,因为生长素合成酶基因是通过成熟mRNA逆转录获得的编码区序列,自身无启动子,而启动子Pr1a只在烟草叶肉细胞中特异性启动基因的转录,在愈伤组织细胞中不能启动转录。(3)95 ℃变性30 s,50 ℃复性15 s,72 ℃延伸15 s,可知一次PCR循环耗时1 min,可扩增1 000×15÷60=250(个)碱基,第二轮循环开始模板交错,扩增所得重组型子链长度为250+250+引物长度,已知引物片段均为30个核苷酸,所以第二轮循环后所得重组型子链长度为530个核苷酸。若将复性温度调成55 ℃,复性温度过高会引起碱基之间的氢键断裂,导致引物不能与互补DNA链(模板)牢固结合,DNA扩增效率下降;复性温度过低可造成引物与模板错配,导致引物与模板的结合位点增加,非特异性产物增加,则无法得到扩增产物。通过交错延伸PCR获得的重组Bt基因,同时具有Bt1和Bt2基因序列的原因是第一轮以Bt1(Bt2)为模板合成的子链片段在第二轮复制时作为引物结合到Bt2(Bt1)的模板上继续合成子链,经多轮交错循环扩增,可以使产物同时含有两种基因的序列。

5.答案:(1)2　②

(2)SmaⅠ的酶切末端为平末端,无法与改良基因上的黏性末端连接　BglⅡ、DNA连接酶

(3)β-半乳糖苷　构建改良基因重组质粒时破坏了LacZ基因,含该质粒的大肠杆菌不能分解β-半乳糖苷产生蓝色物质,菌落为白色

解析:(1)由图可知,大引物的两条链均带有突变位点,进行第一轮循环,得到一个不含突变位点的DNA,一个有一条链含有突变位点的DNA,进行第二轮循环,即可得到一个两条链均含突变位点的DNA,即大引物。从大引物和目的基因的结合位点分析,要获得带有诱变点的改良基因,引物应选用大引物两条链中的②。(2)SmaⅠ的酶切末端为平末端,无法与改良基因上的黏性末端连接,因此为实现质粒和改良基因的高效连接,选用限制酶XmaⅠ而不是SmaⅠ,由酶切位点分析,除使用XmaⅠ外,还需使用BglⅡ切出相应黏性末端与改良基因-CTAG一侧进行配对。(3)因LacZ基因编码产生的酶能分解β-半乳糖苷,产生蓝色物质,所以应在平板上再加入β-半乳糖苷。白色菌落含有重组质粒,原因是重组质粒的LacZ基因在重组过程中被切断,不能编码相应的酶分解β-半乳糖苷。