2024届高考生物一轮总复习课时验收评价五十三重点研究“基因工程操作中限制酶的选择和PCR技术”

课时验收评价（五十三） 重点研究“基因工程操作中限制酶的选择和PCR技术”

1．为增强玉米抗旱性，研究者构建含有某微生物抗旱基因E的重组质粒，用农杆菌转化法转入玉米幼胚组织细胞中，获得抗旱的转基因玉米。下列相关叙述不正确的是(　 )

A．提取该微生物mRNA逆转录为cDNA，通过PCR可获得大量目的基因

B．将重组质粒置于经CaCl2处理的农杆菌悬液中，可以获得转化的农杆菌

C．用农杆菌转化法将E基因转入玉米幼胚组织细胞需要严格进行无菌操作

D．用E蛋白的抗体进行抗原—抗体杂交，可在个体水平检测转基因玉米的抗旱性状

解析：选D　用E蛋白的抗体进行抗原—抗体杂交，可在分子水平检测转基因玉米的抗旱性状，D错误。

2．如图是三种限制酶的脱氧核苷酸识别序列和切割位点示意图(↓表示切点)。下列相关分析错误的是(　 )

A．这三种限制酶切割出的DNA片段末端都是黏性末端

B．不同限制酶切割DNA所得的黏性末端可能相同

C．能被限制酶3切割的DNA也能被限制酶1切割

D．同一个DNA经限制酶1和限制酶3分别切割后所得片段数一定相等

解析：选D　能被限制酶3切割的DNA也能被限制酶1切割，但能被限制酶1切割的DNA不一定能被限制酶3切割，故同一个DNA经限制酶1和限制酶3分别切割后所得片段数不一定相等，C正确，D错误。

3．图甲、乙中标注了相关限制酶的酶切位点。下列关于培育转基因大肠杆菌的叙述错误的是(　 )

A．若通过PCR获取该目的基因，应该选用引物甲和引物丙

B．图中质粒和目的基因构建表达载体，应选用BclⅠ和HindⅢ剪切

C．若将基因表达载体导入受体细胞中，可选用Ca2＋处理法

D．在受体细胞中，氨苄青霉素抗性基因和目的基因可同时表达

解析：选D　通过PCR获取目的基因时，两种引物分别和目的基因的两条单链结合，并沿相反的方向合成子链，故选用引物甲和引物丙，A正确；由甲图可知，选用BamHⅠ会破坏两种抗性基因，结合乙图可确定应选择BclⅠ和HindⅢ剪切，B正确；将目的基因导入大肠杆菌常采用Ca2＋处理法，C正确；构建重组质粒时目的基因插入氨苄青霉素抗性基因中，故氨苄青霉素抗性基因被破坏不能表达，D错误。

4．限制酶的发现为DNA的切割和功能基因的获得创造了条件。限制酶Sau3AⅠ、EcoRⅠ、BamHⅠ的识别序列及切割位点分别为↓GATC、G↓AATTC、C↓GATCC。含某目的基因的DNA片段如图所示，若利用质粒A(含限制酶Sau3AⅠ、EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点各1个)构建基因表达载体，为克服目的基因和质粒A的自身环化以及目的基因与质粒的任意连接等。下列对限制酶的选择，正确的是(　 )

A．用限制酶EcoRⅠ或BamHⅠ处理含某目的基因的DNA和质粒A

B．用限制酶Sau3AⅠ和BamHⅠ处理含某目的基因的DNA和质粒A

C．用限制酶Sau3AⅠ和EcoRⅠ处理含某目的基因的DNA和质粒A

D．用限制酶EcoRⅠ和BamHⅠ处理含某目的基因的DNA和质粒A

解析：选D　用限制酶Sau3AⅠ切割目的基因会破坏目的基因，质粒含有限制酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，获取目的基因也可以用限制酶EcoRⅠ、BamHⅠ进行切割，但为了防止目的基因或质粒自身环化，需要使用不同种限制酶进行切割，则可以使用限制酶EcoRⅠ和BamHⅠ切割质粒和目的基因。

5．植株在干旱、低温等逆境中，脱水素(具有一定抗干旱胁迫和耐冷冻能力的蛋白质)被诱导表达，脱水素基因编码区共含678个碱基对。科学家利用如图所示PBⅠ121质粒，以及XbaⅠ和SacⅠ两种限制酶，运用农杆菌转化法，将脱水素基因导入草莓试管苗叶片细胞，再经植物组织培养获得脱水素基因过量表达的转基因草莓植株。下列相关叙述错误的是(　 )

A．重组质粒利用SacⅠ和HindⅢ切割后能得到1 500 bp片段，则表明目的基因正确插入质粒

B．组织培养过程中，培养基需添加卡那霉素和新霉素以便筛选转基因植株

C．可以利用PCR技术鉴定目的基因是否整合到草莓染色体的DNA上

D．转基因草莓植株批量生产前需进行抗干旱、耐冷冻实验

解析：选B　根据分析可知，由于重组质粒上移除1 900 bp而补充了脱水素基因的678个碱基对，加上未移除的822 bp，所以用SacⅠ和HindⅢ切割重组质粒后，可得到822＋678＝1 500 bp的新片段，据此可确定目的基因正确插入了质粒，A正确；题中提供的限制酶切割位点对卡那霉素抗性基因没有影响，所以无论是否插入了目的基因，卡那霉素抗性基因都可以表达，起不到筛选转基因植株的作用，B错误；PCR技术是进行DNA扩增的技术，需要一段引物来进行扩增，依照脱水素基因的核苷酸序列设计一段引物，若能进行扩增，说明转入目的基因成功，C正确；植株批量生产前，需要在个体水平上进行抗干旱、耐冷冻实验，以确保转基因植物中的脱水素基因表达出了蛋白质并发挥了作用，使植物表现为抗干旱、耐冷冻，D正确。

6．研究表明，服用α­干扰素在慢性乙肝、丙肝及部分肿瘤的治疗中有一定疗效。人参是一种名贵药材，具有较好的滋补作用。如图为科研人员制备能合成干扰素的人参愈伤组织细胞的流程，①～④表示相关的操作。若限制酶EcoRⅠ识别，BamHⅠ识别。下列说法错误的是(　 )

A．步骤①中，利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是干扰素基因两端的部分核苷酸序列

B．在过程③中T­DNA整合到受体细胞的染色体DNA上

C．科研人员在两种引物的一端分别加上了GAATTC和GGATCC序列，目的是方便后续的剪切和连接

D．过程④中，科研人员最终未能检测出干扰素基因，其原因可能是干扰素基因未能导入人参愈伤组织细胞

解析：选B　步骤①中，利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是干扰素基因两端的部分核苷酸序列，A正确；过程③是将重组质粒导入根瘤农杆菌，而在侵染人参愈伤组织细胞时，T­DNA整合到受体细胞的染色体DNA上，B错误；由于需要用EcoRⅠ、BamHⅠ两种限制酶切割目的基因和质粒，因此在两种引物的一端分别加上了GAATTC和GGATCC序列，以便后续的剪切和连接，C正确；干扰素基因未能导入人参愈伤组织细胞或导入人参愈伤组织细胞的干扰素基因未能转录，均会导致不能检测出干扰素基因，D正确。

7．(2023·中山调研)人类胰岛素基因位于第11号染色体上，长度为8 416 bp，人类胰岛素的氨基酸序列已知。回答下列相关问题。

(1)上图是利用PCR技术获取人胰岛素基因的方法，除了此方法外，还可以利用的方法是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)利用PCR技术获取人胰岛素基因，在缓冲液中除了要添加模板和引物外，还需要添加的物质有

________________________________________________________________________。

(3)经过________轮循环可以得到所需的目的基因，一个DNA分子经过5轮循环，需要引物A________个，从PCR的过程和DNA分子的特点，试着写出设计引物需要注意的问题：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

(答出2点即可)。

(4)利用SDS­凝胶电泳分离不同DNA分子，迁移速度与________________________________________________________________________等有关。

(5)利用图示方法获取的目的基因，直接构建基因表达载体后导入大肠杆菌，________(填“能”或“不能”)表达出人胰岛素，理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：(1)(2)解析略。(3)题图中引物A和引物B在DNA片段内部，根据PCR的过程和DNA分子半保留复制的特点可知，前两轮循环产生的4个DNA分子的两条链均不等长，第三轮循环产生的DNA分子存在等长的两条核苷酸链，即目的基因。其过程图如下：

第一轮：

第二轮：

由①得到的DNA分子如下：

由②得到的DNA分子如下：

第三轮：由①可得

由②可得

从理论上推测，一个DNA分子经n次循环合成的DNA分子为2n个，脱氧核苷酸链数为2n＋1，新合成的脱氧核苷酸链数为2n＋1－2，而每合成一条脱氧核苷酸链需要一个引物，所以共需要消耗2n＋1－2个引物，即25＋1－2＝62(个)，其中引物A为31个。设计引物时需要注意以下几点：引物自身及引物之间不能有互补序列，以防止自身或相互连接；引物长度适当等。(4)(5)解析略。

答案：(1)从基因文库获取或人工合成　(2)四种脱氧核苷酸和耐高温的DNA聚合酶　(3)3　31　引物自身不能有互补序列；引物之间不能有互补序列

(4)凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象　(5)不能　因为此方法获得的目的基因中含有内含子，大肠杆菌无法正常识别内含子，而对内含子部分转录的mRNA进行翻译，导致合成的蛋白质出现错误