第3、4章达标检测-2022版生物选择性必修3人教版（2019） 同步练习 （Word含解析）

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第3、4章达标检测
(满分:100分;时间:90分钟)
　　　　　一、选择题:本题共15小题,每小题2分,共30分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.下列有关基因工程操作工具的叙述正确的是 (　　)
A.DNA连接酶通过形成氢键连接双链DNA片段互补的黏性末端
B.限制性内切核酸酶只存在于微生物中
C.质粒通常具有多个限制性内切核酸酶切割位点,以便与外源基因连接
D.将动物基因转入大肠杆菌等宿主细胞内只能以病毒为载体
2.已知限制性内切核酸酶XmaⅠ和SmaⅠ的识别序列分别为—C↓CCGGG—和—CCC↓GGG—。有关这两种酶及应用的叙述,错误的是 (　　)
A.这两种酶作用的底物都是双链 DNA,切开磷酸二酯键
B.这两种限制酶切割后形成的末端不同
C.SmaⅠ切割 DNA 后形成的末端可用E.coli DNA连接酶连接
D.使用这两种酶时需注意控制反应温度、时间等
3.限制酶的发现为DNA的切割和目的基因的获得创造了条件。限制酶Sau3A Ⅰ、EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ的识别序列及切割位点分别为—↓GATC—、—G↓AATTC—、—G↓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Sau3A Ⅰ、EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ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的自身连接,应该如何选择限制酶 (　　)

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
4.聚合酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增目的基因的技术。某研究小组计划通过PCR扩增目的基因,有关叙述正确的是 (　　)
A.必须不断向反应体系中加入模板DNA
B.必须不断向反应体系中加入耐高温的DNA聚合酶
C.必须不断向反应体系中加入DNA连接酶
D.必须不断改变反应体系中的温度
5.大肠杆菌经溶菌酶和阴离子去垢剂(SDS)处理后,拟核DNA就会缠绕在细胞壁碎片上,静置一段时间,质粒分布在上清液中。利用上述原理可初步获得质粒DNA。下列关于质粒的粗提取和鉴定的分析错误的是 (　　)

A.DNA不溶于酒精,而某些蛋白质溶于酒精,可以用冷酒精析出上清液中的DNA
B.DNA能溶于2 mol/L的NaCl溶液,可用二苯胺试剂在沸水浴条件下鉴定DNA
C.用限制酶Ⅰ和Ⅱ处理提取的产物,电泳出现如图结果,说明未提取到质粒
D.用琼脂糖凝胶电泳鉴定质粒,被染色的质粒还需要通过紫外灯照射才能看到结果
6.下列应用实例最可能造成生物技术的安全性与伦理问题的是 (　　)
A.对先天性免疫缺陷病患儿的免疫细胞进行基因编辑,然后回输给患儿进行治疗
B.利用干细胞培养出具有单个腔室结构的迷你跳动心脏,以增加器官移植供体来源
C.利用人体的成纤维细胞转变成iPS细胞,进而利用iPS细胞治疗阿尔茨海默病
D.利用基因编辑技术设计试管婴儿,以期得到身高标准和智力超群的“完美婴儿”
7.动物基因工程前景广阔,最令人兴奋的是利用基因工程技术使哺乳动物成为乳腺生物反应器,以生产所需要的药品,如转基因动物生产人的生长激素。科学家培养转基因动物成为乳腺生物反应器时,下列说法正确的是 (　　)
A.仅仅利用了基因工程一项生物现代技术
B.需要进入泌乳期才能成为“批量生产药物的工厂”
C.利用农杆菌转化法将人的生长激素基因导入受精卵中
D.构建基因表达载体时可以用血清蛋白基因的启动子
8.实时荧光RT-PCR可用于RNA病毒的核酸检测,其原理是:在PCR复性过程中探针和引物一起与模板结合,探针两侧分别带有荧光基团和抑制荧光发出的淬灭基团,新链延伸过程中,DNA聚合酶会破坏探针,导致荧光基团与淬灭基团分离而发出荧光。利用RT-PCR进行核酸检测的相关过程如图所示。下列说法错误的是 (　　)

A.RT-PCR技术需要用到逆(反)转录酶和TaqDNA聚合酶
B.PCR过程中需加入两种引物和4种脱氧核苷酸
C.引物和探针都需与目的基因进行碱基互补配对
D.若检测结果没有荧光发出,说明被检测者感染了病毒
9.治疗性克隆有望解决供体器官短缺和器官移植出现的排异反应,如图表示治疗性克隆的部分过程。据图判断,下列说法正确的是 (　　)

A.过程①表示细胞核移植
B.细胞A常用受精卵
C.过程②表示脱分化过程
D.胚胎干细胞不再增殖
10.棉蚜是棉花的主要害虫之一。雪花莲凝集素(GNA)与尾穗苋凝集素(ACA)具有良好的抗蚜虫效果。研究人员将GNA与ACA基因连接成融合基因GA,并构建双抗虫基因的重组表达载体转入棉花,过程如图。下列叙述不正确的是 (　　)

A.构建重组表达载体,应选用BsaBⅠ、KpnⅠ和XhoⅠ酶切
B.Kpn Ⅰ、Xho Ⅰ双酶切可确保融合基因与载体的正确连接
C.用农杆菌转化法将目的基因转入棉花愈伤组织需无菌操作
D.可用DNA分子杂交或抗原—抗体杂交技术检测目的基因是否表达
11.菊花是一种双子叶植物,易感桃蚜。桃蚜不但直接影响植物生长,还是多种植物病毒的传播媒介。雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效抑制桃蚜生长,某科研团队运用农杆菌转化法获得了转GNA基因菊花。下列有关叙述不正确的是 (　　)
A.受体细胞可以选择菊花叶片细胞或桃蚜细胞
B.将目的基因GNA插入Ti质粒的T-DNA上构建基因表达载体
C.菊花外植体产生的酚类化合物能吸引农杆菌移向受体细胞
D.应用抗虫接种实验,检测转基因菊花对桃蚜的抗性及抗性的程度
12.新冠肺炎在全世界的大流行,使我们对病毒的威力有深刻感受,所以生物武器更是人类要严格禁止的。下列关于生物武器的说法,错误的是 (　　)
A.生物武器致病能力强,攻击范围广,可通过食物、生活必需品散布
B.利用炭疽杆菌制成的生物武器,具有传染性强、死亡率高的特点
C.中美两国发布联合声明,重申在一般情况下不发展、不生产、不储存生物武器
D.彻底销毁生物武器是世界上大多数国家的共识
13.如图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图。已知细菌B细胞内不含质粒A,也不含质粒A上的基因。判断下列说法正确的是 (　　)

A.将重组质粒导入细菌B常用的方法是显微注射法
B.导入了重组质粒的细菌B能在涂布四环素的培养基上生长
C.导入了质粒A的细菌B能在涂布氨苄青霉素的培养基上生长
D.目的基因成功表达的标志是细菌B能在涂布氨苄青霉素的培养基上生长
14.如图为转基因抗冻番茄培育过程的示意图(其中AmpR为氨苄青霉素抗性基因)。下列叙述不正确的是 (　　)

A.质粒上的抗性基因有利于筛选含目的基因的细胞和促进目的基因的表达
B.可同时选用限制酶PstⅠ、SmaⅠ对含目的基因的DNA进行剪切
C.过程②可采用农杆菌转化法将含目的基因的表达载体导入受体细胞
D.④过程中可利用放射性同位素标记的目的基因作为探针对植株进行筛选
15.人的T细胞可以产生某种具有临床价值的蛋白质(Y),该蛋白质由一条多肽链组成。目前可以利用现代生物技术生产 Y,天然的Y通常需要在低温下保存,若将Y的第6位氨基酸甲改变为氨基酸乙,可提高其热稳定性。下列有关说法错误的是 (　　)
A.利用蛋白质工程直接对蛋白质Y进行氨基酸的替换以提高热稳定性
B.若要获得Y的基因,可从人的T细胞中提取mRNA,逆(反)转录合成cDNA
C.农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞常用的方法之一
D.在构建基因表达载体时,需将目的基因插入在启动子和终止子之间
二、选择题:本题共5小题,每小题3分,共15分。每小题有一个或多个选项符合题目要求,全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分。
16.几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分,几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内,可增强其抗真菌病的能力。下列说法错误的是 (　　)
A.操作时要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,最好选用老叶进行提取
B.提取RNA时需添加RNA酶抑制剂
C.以mRNA为模板按照碱基互补原则合成cDNA
D.个体生物学水平上可以用抗原—抗体杂交检测基因是否表达
17.相比利用大肠杆菌作受体细胞生产重组人胰岛素,用酵母菌系统生产的优点是:酵母菌表达得到的胰岛素原中二硫键的结构与位置是正确的,不需要复性加工处理。下列说法正确的是 (　　)
A.利用酵母菌生产重组人胰岛素时,质粒、噬菌体、动植物病毒均可作载体
B.构建基因表达载体时,应选用在人体胰岛B细胞中特异性表达的基因的启动子
C.酵母菌作受体细胞,其表达物的后期加工更容易,可能与其含有内质网、高尔基体有关
D.利用大肠杆菌和酵母菌来生产重组人胰岛素时都用到了发酵工程
18.基因定点突变技术通过改变基因特定位点的核苷酸来改变蛋白质的氨基酸序列,常用于研究某个氨基酸对蛋白质的影响,其原理是利用人工合成的诱变寡核苷酸引物和多种酶来合成突变基因,过程如图所示。下列分析错误的是 (　　)

A.基因定点突变的原理是使基因发生碱基对的替换
B.诱变寡核苷酸引物的延伸需要消耗四种核糖核苷酸
C.突变基因的合成是以正常基因的单链作为模板的
D.延伸过程遵循碱基互补配对原则,且需要DNA聚合酶的催化
19.已知B基因存在于水稻基因组中,其仅在体细胞和精子中正常表达,在卵细胞中不转录。研究人员将B基因编码蛋白的序列与Luc基因(表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光)连接成融合基因(表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能),然后构建重组表达载体导入水稻愈伤组织中,示意图如下。下列有关说法正确的是 (　　)

A.B-Luc融合基因的形成需要DNA连接酶的催化
B.构建B基因编码蛋白的cDNA文库,可从水稻体细胞和精子中提取全部RNA进行逆(反)转录操作
C.B基因在水稻卵细胞中不转录,据图推测其可能的原因是卵细胞中该基因的启动子无法启动转录
D.将随机断裂的B基因片段制备成探针进行DNA分子杂交实验可对获得的转基因植株进行鉴定筛选
20.基因编辑CRISPR/Cas9系统由Cas9蛋白和人工设计的gRNA构成。在gRNA引导下,Cas9与靶序列结合并将DNA双链切断。通过在Cas9基因中引入突变,获得了只有切割一条链活性的nCas9,可以实现C→T(C→A)或A→G(T→C)的碱基替换。下列相关说法不正确的是 (　　)

A.gRNA与靶序列特异性结合遵循碱基互补配对原则
B.利用CRISPR/Cas9系统可以使靶基因发生定点突变
C.可设计gRNA与靶基因的启动子区域互补、从而抑制靶基因复制
D.将CRISPR/Cas9技术应用于人类疾病治疗时,需注意安全性及伦理问题
三、非选择题:本题共5小题,共55分。
21.(11分)我国研制的重组新冠疫苗目前已在全世界广泛应用。重组新冠疫苗的制备流程如图。

回答下列问题。
(1)图中的S蛋白基因　　　　(填“有”或“无”)启动子,图中Ad5的作用是　　　　　　　　　　　　　　,它应具有的特点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(至少答出2点)。 
(2)基因工程中步骤④的目的是 
　。 
(3)重组新冠疫苗注入人体的作用是　　　　　　　　　　,以对抗新型冠状病毒的入侵。 
(4)新冠疫苗也可通过蛋白质工程来生产。蛋白质工程是在　　　　　的基础上发展起来的,通过　　　　　制造一种新的蛋白质,或通过　　　　　对现有蛋白质进行改造,以满足人类生产和生活的需求。 
22.(11分)某基因的反义基因可抑制该基因的表达。科学家克隆了乙烯生物合成酶的一种基因,并将该基因的反义拷贝插入番茄的基因组中,得到了利于储存的转基因番茄,过程如图所示。回答下列问题:

(1)提取乙烯生物合成酶的mRNA时,宜选用成熟的番茄果实组织,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。以mRNA为模板合成DNA所需要的原料是　　　　　　　　　　　　,合成后再将该基因反向连接到质粒上,即得到基因的反义拷贝。 
(2)可以通过　　　　技术扩增基因的反义拷贝,但前提是需要提供一段已知基因的反义拷贝的核苷酸序列,以便根据这一序列合成　　　　。 
(3)将重组质粒导入植物细胞的方法除农杆菌转化法外,还有　　　　　　。图2所示基因表达载体中卡那霉素抗性基因的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)根据以上信息分析,转基因番茄比野生型番茄更加有利于保鲜和运输,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
23.(10分)四尾栅藻生长周期短、适应性强,是一种高潜力生物柴油新型原料,但油脂产量低。研究人员从含油量高的紫苏中提取DGAT1(催化油脂合成的关键酶)基因,并成功导入到四尾栅藻细胞内,获得转基因的产油四尾栅藻,其制备流程如图,图中AmpR表示氨苄青霉素抗性基因,LacZ基因可使细菌利用培养基中的物质X-gal进而使菌落呈现蓝色,无该基因或该基因被破坏,菌落呈白色。回答下列问题:

(1)从油量高的紫苏组织细胞中提取总的RNA,经逆(反)转录获得cDNA,用于PCR扩增。该过程获得cDNA的原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)PCR扩增DGAT1基因时,需在反应体系中添加两种引物,引物是指　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)构建的pMD19-DGAT1导入经CaCl2溶液处理的感受态大肠杆菌细胞中,并通过稀释涂布平板法接种到含　　　　　　　　　　　　的培养基中培养。一段时间后,挑选　　　　色的菌落以提取质粒pMD19-DGAT1。 
(4)用限制酶BamHⅠ和XbaⅠ切割pMD19-DGAT1和pBI121,将其连接成重组表达载体pBI121-DGAT1,并将其导入四尾栅藻细胞中。与单酶切相比,双酶切的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
24.(12分)COVID-19的抗原性与感染性与其表面的S蛋白(刺突蛋白)密切相关,现利用基因工程的方法生产相关疫苗。图甲为构建S蛋白基因表达载体的过程,图乙为重组质粒被相关酶切后的电泳结果。请回答下列问题。

(1)①过程所使用的酶为　　　　　　,为保证PCR技术扩增S蛋白基因正常进行,该反应体系的主要成分有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。PCR技术中复性的目的是使　　　　　　　　。 
(2)通过PCR技术可在cDNA分子中专一性扩增出S蛋白基因,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。PCR过程经过4次循环,需要的引物的数量是　　　　。 
(3)构建好的重组质粒长度共2 000 bp,用限制酶Hind Ⅲ及限制酶Hind Ⅲ和BamHⅠ分别对重组质粒进行切割并电泳,结果如图乙所示,可推测BamHⅠ在重组质粒上有　　　　个酶切位点。为使S蛋白基因在受体细胞中高效表达,需要把S蛋白基因正确插入重组质粒的　　　　　　　　之间。 
(4)目前人们注射的新冠疫苗中有一种为腺病毒载体疫苗。该疫苗是将S蛋白基因插入改造之后的腺病毒基因组中,待腺病毒侵染人体后,可引发机体的免疫反应。请用文字和箭头写出腺病毒载体疫苗进入机体后产生抗体的过程:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
25.(11分)科学家首次运用基因工程的手段,导入优质纤维高产基因KCS,可提高我国棉花的产量和品质。经过十多年艰苦实验、不断培育,将我国棉花纤维的长度提高了0.3厘米。如图 1 表示含有目的基因KCS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Msp Ⅰ、BamH Ⅰ、Mbo Ⅰ、Sma Ⅰ4种限制性内切核酸酶,它们识别的碱基序列和酶切位点分别为—C↓CGG—、—G↓GATCC—、—↓GATC—、—CCC↓GGG—。据图回答下列问题:

Ⅰ.(1)培育转基因棉花需要用到的工具有　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)若用限制酶SmaⅠ完全切割图中含有目的基因D的DNA片段,其产物长度分别为　。 
(3)基因工程中使用的目的基因主要是指　　　　　　　　。重组质粒中除目的基因外,还必须有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)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　　　　。经检测,部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达,其最有可能的原因是　。 
(5)导入目的基因的植物细胞,经过植物组织培养技术得到幼苗,该技术利用的原理是　。 
Ⅱ.为了提高转基因的成功率,需要通过 PCR 技术扩增目的基因,以获得目的基因的大量拷贝。
(6)在目的基因进行扩增时,加入的引物有A、B两种,引物的作用是　, 
若该目的基因扩增n代,则其中含有A、B引物的DNA分子有　　　　个。 
(7)PCR过程中复性温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。如表为根据模板 设计的两对引物序列,如图为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高的复性温度:　　　　　　。理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
引物对序列表
引物对 A
P1AACTGAAATGTAGCTATC
P2TTAAGTCCATTACTCTAC
引物对 B
S1 GTCCGACTAGTGGCTGTG
S2 AGCTGGCGTTTAGCCTCG














答案全解全析
第3、4章达标检测
1.C
2.C
3.D
4.D
5.C
6.D
7.B
8.D
9.A
10.D
11.A
12.C
13.C
14.A
15.A
16.AD
17.CD
18.B
19.ABC
20.C




1.C　DNA连接酶通过形成磷酸二酯键连接双链DNA片段互补的黏性末端,A错误;限制性内切核酸酶主要存在于微生物体内,B错误;质粒是一种常用的载体,必须具备的条件之一是具有一个或多个限制性内切核酸酶切割位点,以便与外源基因连接,C正确;常用的载体有质粒、噬菌体、动植物病毒等,也可用质粒或噬菌体作为载体,将动物基因转入大肠杆菌等宿主细胞内,D错误。
2.C　限制酶的作用是能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开,所以限制酶作用的底物是双链DNA分子,A正确;由题干可知,这两种限制酶识别的核苷酸序列相同,但切割的位点不同,XmaⅠ切割形成的是黏性末端,而SmaⅠ切割形成的是平末端,B正确;SmaⅠ切割DNA分子后形成的是平末端,只能用T4 DNA连接酶连接,E.coli DNA连接酶只能连接互补的黏性末端,C错误;温度能影响酶的活性,所以使用酶时需要注意控制反应温度、时间等,D正确。
3.D　限制酶Sau3A Ⅰ切割目的基因会破坏目的基因,质粒A含有限制酶EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ的酶切位点,获取目的基因也可以用限制酶EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ进行切割,但为了防止目的基因和质粒自身连接,需要使用不同种限制酶进行切割,则可以使用限制酶EcoR Ⅰ和BamH Ⅰ切割质粒A和目的基因,故选D。
4.D　在PCR扩增目的基因的过程中,需要变性、复性和延伸三步,因此反应体系中温度会不断改变,D正确。
5.C　DNA不溶于酒精,而某些蛋白质溶于酒精,可以用冷酒精析出上清液中的DNA,A正确;DNA能溶于2 mol/L的NaCl溶液,这样可以去除DNA中的某些杂质,提取的DNA可用二苯胺试剂在沸水浴条件下鉴定,B正确;用限制酶Ⅰ和Ⅱ处理提取的产物,只得到一条电泳带,说明提取物是环状DNA,即提取物为质粒,C错误;用琼脂糖凝胶电泳鉴定质粒,被染色的质粒还需要通过紫外灯照射才能看到结果,D正确。
6.D　对先天性免疫缺陷病患儿的免疫细胞进行基因编辑,然后回输给患儿进行治疗,未涉及新生命(如已发育的胚胎、婴儿等),不会造成生物技术的安全性与伦理问题,A不符合题意;利用干细胞培养出具有单个腔室结构的迷你跳动心脏,以增加器官移植供体来源,未涉及新生命(如已发育的胚胎、婴儿等),不会造成生物技术的安全性与伦理问题,B不符合题意;利用人体的成纤维细胞转变成iPS细胞,进而利用iPS细胞治疗阿尔茨海默病,未涉及新生命(如已发育的胚胎、婴儿等),不会造成生物技术的安全性与伦理问题,C不符合题意;利用基因编辑技术设计试管婴儿,以期得到身高标准和智力超群的“完美婴儿”,涉及新生命的诞生,会造成生物技术的安全性与伦理问题,D符合题意。
7.B　培育转基因动物成为乳腺生物反应器,除了采用基因工程技术外,还需要细胞工程(动物细胞培养)和胚胎工程技术(胚胎移植),A错误;由于转入的目的基因在乳腺中可以高效表达,受体动物进入泌乳期后,可以通过分泌乳汁来生产人的生长激素,B正确;常通过显微注射法将目的基因导入哺乳动物的受精卵中,C错误;构建重组质粒需要将人的生长激素基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,D错误。
8.D　从咽拭子采集样本获取RNA,再在逆(反)转录酶的催化下,通过逆(反)转录合成cDNA,因此RT-PCR技术需要逆(反)转录酶和TaqDNA聚合酶,A正确;PCR扩增的原理是DNA半保留复制,因此需要两种引物和4种脱氧核苷酸,B正确;据题干信息“在PCR复性过程中探针和引物一起与模板结合”可知,引物和探针都需与目的基因进行碱基互补配对,C正确;如果待测样本中没有检测出荧光,初步断定样本中不含有病毒,被检测者可能没有感染病毒,D错误。
9.A　图中过程①表示细胞核移植,A正确;核移植过程中的受体细胞通常为去核的卵母细胞,B错误;过程②表示胚胎干细胞的分化过程,C错误;胚胎干细胞具有增殖和分化的能力,D错误。
10.D　用KpnⅠ与BsaBⅠ酶切可获得GNA基因,用BsaBⅠ与XhoⅠ酶切可获得ACA基因;GNA与ACA基因都具有BsaBⅠ酶切产生的相同末端,二者可用同一种DNA连接酶连接成融合基因GA;载体与融合基因GA都具有XhoⅠ酶切产生的相同末端及KpnⅠ酶切产生的相同末端,可用相应的DNA连接酶连接融合基因GA与载体以构建重组表达载体。由以上分析可知,构建重组表达载体过程中要选用BsaBⅠ、KpnⅠ和XhoⅠ酶切,A正确;KpnⅠ、XhoⅠ双酶切可使确保融合基因与载体的正确连接,B正确;用农杆菌转化法将目的基因转入棉花愈伤组织需无菌操作,以防止杂菌污染干扰实验,C正确;用DNA分子杂交技术检测是否插入目的基因,用抗原—抗体杂交技术检测目的基因是否表达,D错误。
11.A　要获得转基因菊花,可以选择菊花叶片细胞作为受体细胞,但不能选择桃蚜细胞作为受体细胞,A错误;Ti质粒上的T-DNA可以转移到受体细胞中,并且整合到受体细胞染色体DNA上,根据这一特点,构建基因表达载体时,应该将目的基因GNA插入Ti质粒的T-DNA上,B正确;菊花外植体产生的酚类化合物能吸引农杆菌移向受体细胞,有利于目的基因成功导入,C正确;已知雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效抑制桃蚜生长,故应用抗虫接种实验,检测转基因菊花对桃蚜的抗性及抗性的程度,D正确。
12.C　生物武器致病能力强,攻击范围广,它可以直接或通过食物、生活必需品和带菌昆虫等散布,A正确;利用炭疽杆菌制成的生物武器,具有传染性强、死亡率高、污染面广、难以防治的特点,B正确;1998年6月,中美两国元首在关于《禁止生物武器公约》议定书的联合声明中,重申了在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散,C错误;生物武器杀伤力强,彻底销毁生物武器是世界上大多数国家的共识,D正确。
13.C　将重组质粒导入细菌B之前,一般要先用Ca2+处理细菌,使其处于感受态,从而能够吸收重组质粒,A错误;质粒A中含有四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因,而重组质粒中四环素抗性基因被破坏,只含氨苄青霉素抗性基因,则在涂布氨苄青霉素的培养基上能生长的是导入质粒A或重组质粒的细菌,能在涂布四环素的培养基上生长的是导入质粒A的细菌,B错误,C正确;根据题干信息分析,目的基因(人的生长激素基因)成功表达的标志是受体细胞能产生人的生长激素,D错误。
14.A　质粒上的抗性基因有利于筛选含目的基因的受体细胞,但不能促进目的基因的表达,A错误;目的基因两侧是限制酶PstⅠ和SmaⅠ的识别序列,且质粒上也含有这两种限制酶的切割位点,所以可同时选用限制酶PstⅠ、SmaⅠ对含目的基因的DNA进行切割,B正确;将目的基因导入植物细胞时,常用农杆菌转化法,C正确;图中过程④可以利用放射性同位素标记的目的基因作为探针来筛选含有目的基因的植株,D正确。
15.A　蛋白质工程是通过对Y的基因进行改造,进而替换蛋白质中的氨基酸,来提高其热稳定性,A错误;由于人的T细胞可以合成Y蛋白,故可以从人的T细胞中提取mRNA,经过逆(反)转录合成cDNA,来获取目的基因,B正确;将目的基因导入植物细胞有多种方法,常用的是农杆菌转化法和花粉管通道法,C正确;为了便于目的基因的表达,目的基因需要插入在启动子和终止子之间,D正确。
16.AD　嫩叶易破碎,故常选用嫩叶提取几丁质酶的mRNA,A错误;为了防止RNA降解,提取RNA时,需要加入RNA酶抑制剂,B正确;以mRNA为模板,可以按照碱基互补配对原则,在逆(反)转录酶的催化下合成cDNA,C正确;抗原—抗体杂交属于分子水平上的检测,D错误。
17.CD　基因工程常用的载体是质粒、噬菌体和动植物病毒,但噬菌体、动植物病毒具有专一性,利用酵母菌生产重组人胰岛素时不能用噬菌体、动植物病毒作载体,A错误;启动子是RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列,不能特异性表达,B错误;用酵母菌作受体细胞,其细胞内含有内质网、高尔基体,更容易对目的基因表达物进行后期加工,C正确;利用大肠杆菌和酵母菌来生产重组人胰岛素时都用到了发酵工程,D正确。
18.B　定点突变改变特定位点的核苷酸,先是诱变寡核苷酸引物上的一个碱基对发生替换,随后经过延伸和复制,产生新的突变基因,A正确;诱变寡核苷酸引物的延伸需要消耗四种脱氧核苷酸,B错误;突变基因的合成以正常基因的单链为模板,C正确;延伸过程中遵循碱基互补配对原则,该过程需要将脱氧核苷酸连接起来,所以需要DNA聚合酶的催化,D正确。
19.ABC　将两个DNA片段连接起来需要DNA连接酶,A正确;根据题干信息可知,B基因存在于水稻基因组中,其可在体细胞和精子中正常表达,所以构建B基因编码蛋白的cDNA文库,可从水稻体细胞和精子中提取全部RNA进行逆(反)转录操作,B正确;B基因在水稻卵细胞中不转录,据图推测其可能的原因是卵细胞中该基因的启动子无法启动转录,C正确;探针是指用放射性同位素(或荧光分子)标记的含有目的基因的DNA片段,因此要将B基因编码蛋白的序列为模板设计探针,D错误。
20.C　由图示分析可知,gRNA与靶序列特异性结合遵循碱基互补配对原则,引导Cas9蛋白进行切割,A正确;利用CRISPR/Cas9系统可以使靶基因实现碱基替换,从而发生定点突变,B正确;启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点,控制转录的开始,故可设计gRNA与靶基因的启动子区域互补、从而抑制靶基因的转录过程,C错误;根据题意分析可知,基因编辑CRISPR/Cas9系统是利用该基因表达系统中的引导RNA能识别并结合特定的DNA序列,从而引导Cas9蛋白结合到相应位置并剪切DNA,最终实现对靶基因序列的编辑,由于其他DNA序列也可能含有与引导RNA互补配对的序列,造成引导RNA错误结合而出现脱靶现象,故将CRISPR/Cas9技术应用于人类疾病治疗时,特别要注意安全性和伦理方面的问题,D正确。
21.答案　(除注明外,每空1分)(1)无　作为载体将目的基因(S蛋白基因)送入受体细胞　能自我复制;有一个或多个限制酶切割位点;有标记基因;对受体细胞无害(2分)　(2)使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给下一代,同时,使目的基因能够表达和发挥作用(2分)　(3)刺激机体产生相应的抗体和记忆细胞(2分)　(4)基因工程　基因合成　基因改造
解析　(1)题图中的S蛋白基因是从cDNA文库中提取的,cDNA是通过RNA逆(反)转录形成的,所以S蛋白基因没有启动子,图中Ad5的作用是作为载体将S蛋白基因导入受体细胞,载体应具有的特点:能自我复制、有一个或多个限制酶切割位点、有标记基因、对受体细胞无害。(2)步骤④是基因表达载体的构建,其目的是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,同时,使目的基因能够表达和发挥作用。(3)重组新冠疫苗注入人体的作用是刺激机体产生相应的抗体和记忆细胞。(4)蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的,通过基因合成制造一种新的蛋白质,或通过基因改造对现有蛋白质进行改造,以满足人类生产和生活的需求。
22.答案　(除注明外,每空1分)(1)成熟的番茄果实组织细胞内的乙烯生物合成酶基因的mRNA含量高(2分)　四种游离的脱氧核苷酸　(2)PCR　引物　(3)花粉管通道法　作为标记基因,鉴定受体细胞是否含有基因的反义拷贝,从而将含有基因的反义拷贝的受体细胞筛选出来(或“供重组DNA的鉴定与选择”,2分)　(4)导入的基因的反义拷贝能转录反义mRNA,且能与乙烯生物合成酶基因转录的mRNA互补结合,抑制乙烯生物合成酶基因的正常表达,导致没有乙烯合成(或乙烯合成减少),从而使番茄成熟滞后 (3分)
解析　(1)由于成熟的番茄果实组织细胞内的乙烯生物合成酶基因的mRNA含量高,所以提取乙烯生物合成酶的mRNA时,宜选用成熟的番茄果实组织。以mRNA为模板合成DNA所需要的原料是四种游离的脱氧核苷酸。(2)可以通过PCR技术扩增基因的反义拷贝,但前提是需要提供一段已知基因的反义拷贝的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物。(3)将重组质粒导入植物细胞的方法除农杆菌转化法外,还有花粉管通道法。图2所示基因表达载体中卡那霉素抗性基因的作用是作为标记基因,鉴定受体细胞是否含有基因的反义拷贝,从而将含有基因的反义拷贝的受体细胞筛选出来。(4)由于导入的基因的反义拷贝能转录反义mRNA,且能与乙烯生物合成酶基因转录的mRNA互补结合,抑制乙烯生物合成酶基因的正常表达,导致没有乙烯合成(或乙烯合成减少),从而使番茄成熟滞后,所以转基因番茄比野生型番茄更加有利于保鲜和运输。
23.答案　(每空2分)(1)在逆(反)转录酶作用下,以mRNA为模板按照碱基互补配对原则合成cDNA　(2)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　(3)X-gal和氨苄青霉素　白　(4)使DGAT1基因能定向插入载体,防止自身连接
解析　(1)cDNA是逆(反)转录获得的,在逆(反)转录酶作用下,以mRNA为模板按照碱基互补配对原则合成cDNA。(2)引物是指一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。(3)构建的pMD19-DGAT1导入经CaCl2溶液处理的感受态大肠杆菌细胞中,由于含有LacZ基因的大肠杆菌可以利用培养物质中的X-gal来使菌落呈现蓝色,质粒中AmpR表示氨苄青霉素抗性基因,故可通过稀释涂布平板法将大肠杆菌细胞接种到含氨苄青霉素和X-gal的培养基中培养,由于LacZ基因成功表达目的基因的菌落呈现蓝色,而成功导入目的基因的大肠杆菌LacZ基因被破坏,故形成的菌落呈现白色,所以一段时间后,挑选白色的菌落以提取质粒pMD19-DGAT1。(4)单酶切切割后的载体两端的末端相同,可能会导致目的基因和载体自身连接。采用双切酶切割后的载体末端不同,故可以控制外源基因插入方向,避免载体自身连接,提高重组效率。
24.答案　(除注明外,每空1分)(1)逆(反)转录酶　模板DNA、dNTP、引物、耐高温的DNA聚合酶(2分)　引物与单链DNA相应互补序列结合　(2)引物是根据S蛋白基因的一段已知序列设计合成的(或引物能与S蛋白基因特异性结合,2分)　30(2分)　(3)3　启动子和终止子　(4)S蛋白基因→mRNA→S蛋白作为抗原→体液免疫→抗体(2分)
解析　(1)①过程是利用RNA合成DNA的过程,需要逆(反)转录酶,PCR过程中,其反应体系的主要成分有模板DNA、dNTP、引物、耐高温的DNA聚合酶;复性的目的是使引物与单链DNA相应互补序列结合。(2)由于在PCR技术中引物是根据S蛋白基因的一段已知序列设计合成的,所以能够专一性扩增出S蛋白基因。PCR技术大量扩增目的基因时,缓冲液中需要加入的引物个数计算公式为2n+1-2,因此若该DNA分子在PCR仪中经过4次循环,需要24+1-2=30(个)引物。(3)用Hind Ⅲ将质粒2 000 bp切割后形成了200 bp、400 bp和1 400 bp共3个片段,而用Hind Ⅲ和BamHⅠ将质粒切割后形成了200 bp、420 bp、560 bp共3个片段,2 000=420×2+560+200×3,所以一共形成了6个片段,因此有5个酶切位点,因此BamHⅠ在重组质粒上有5-2=3(个)酶切位点;为使S蛋白基因在受体细胞中高效表达,需要把S蛋白基因正确插入重组质粒的启动子和终止子之间。(4)腺病毒载体疫苗是S蛋白基因插入改造之后的腺病毒基因组中,其表达的产物是S蛋白,作为抗原进入机体后刺激机体启动体液免疫产生抗体,其过程如下:S蛋白基因→mRNA→S蛋白作为抗原→体液免疫→抗体。
25.答案　(每空1分)(1)限制酶、DNA连接酶、载体　(2)537 bp、790 bp、661 bp　(3)编码蛋白质的基因　启动子、终止子、标记基因和复制原点　(4)BamHⅠ　同种限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因D与质粒反向连接　(5)植物细胞具有全能性　(6)使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始复制　2n-2　(7)引物对B　G—C之间为三个氢键,A—T之间为两个氢键,氢键越多,DNA稳定性越强,由于引物对B中含有C—G碱基对多于引物对A,所以需要的复性温度高
解析　(1)培育转基因棉花需要用到的工具有限制酶、DNA连接酶和载体。(2)Sma Ⅰ识别并切割的序列为—CCC↓GGG—,所以产生的末端为平末端,图1中目的基因D所在的DNA片段含有两个Sma Ⅰ识别序列,经Sma Ⅰ切割会形成三个小的DNA片段,按切割位点计算分别是534 bp+3 bp=537(bp),796 bp-3 bp-3 bp=790(bp),658 bp+3 bp=661(bp),即用限制酶Sma Ⅰ完全切割图中含有目的基因D的DNA片段,其产物长度分别为537 bp、790 bp、661 bp。(3)基因工程中的目的基因主要是指编码蛋白质的基因。本题中的目的基因为优质纤维高产基因。在重组质粒中,除目的基因外,还必须有启动子、终止子、标记基因和复制原点等。(4)目的基因D的左右两侧都含有—G↓GATCC—序列,可用BamHⅠ切割,由于MboⅠ识别的序列为—↓GATC—,所以目的基因左右两侧也可用MboⅠ切割,由于质粒中—G↓GATCC—序列在抗生素A抗性基因内部,且该序列也可被识别—↓GATC—的MboⅠ切割,若用MboⅠ切割,由于质粒上含有两个切割位点,所以会破坏质粒上的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因,使质粒上的标记基因全部被破坏,所以若将图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BamHⅠ切割,该过程破坏了抗生素A抗性基因,但没有破坏抗生素B抗性基因。由于同种限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因D与质粒反向连接,这样会导致部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达。(5)植物组织培养利用的是植物细胞具有全能性的原理。(6)引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始复制。PCR技术运用了DNA半保留复制的原理,因此目的基因扩增n代后产生子代DNA分子2n个。又由于亲代DNA分子的两条链中不含引物,因此子代有两个DNA只有一条链含有引物A或B,故子代中含有A、B引物的DNA分子有(2n-2)个。(7)由于C—G之间有3个氢键,A—T之间有2个氢键,因此C—G比例越高,DNA越稳定。引物B中含C与G的碱基对较多,需要采用较高的复性温度。