新课标2023版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”

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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．(2022·抚顺二模)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．(2022·济南模拟)现有重组质粒甲(共含2 686个碱基对，不含T­DNA)和乙(共13 400个碱基对)，为避免基因反接，研究人员用限制酶Ⅰ和Ⅱ切割重组质粒甲、乙，再利用所得片段构建了重组质粒丙(如图所示)，然后采用农杆菌转化法将丙导入胡萝卜愈伤组织细胞。培养后得到转VP1基因胡萝卜植株。将重组质粒甲、乙和丙进行分组，每组只含其中一种重组质粒，同时用限制酶Ⅰ和Ⅱ切割，哪一组是切割重组质粒丙的结果(　 )A．只得到含有2 146和540个碱基对的2种DNA片段B．只得到含有540和12 400个碱基对的2种DNA片段C．只得到含有12 400和1 000个碱基对的2种DNA片段D．只得到含有540和13 400个碱基对的2种DNA片段解析：选B　由题意知，重组质粒甲含有2 686个碱基对，若只得到含有2 146和540个碱基对的2种DNA片段，则是切割重组质粒甲的结果，A错误；由A项分析可知，限制酶Ⅰ切割可产生540个碱基对，那另外的12 400个碱基对片段，则是同时用限制酶Ⅰ和Ⅱ切割，B正确；重组质粒乙共13 400个碱基对，若只得到含有12 400和1 000个碱基对的2种DNA片段，则是切割重组质粒乙的结果，C错误；若得到含有13 400个碱基对的DNA片段，说明重组质粒乙未被限制酶识别并切割，D错误。4．(2022·泰安模拟)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AB．用限制酶Sau3AⅠ和BamHⅠ处理含某目的基因的DNA和质粒AC．用限制酶Sau3AⅠ和EcoRⅠ处理含某目的基因的DNA和质粒AD．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．吡咯啉­5­羧酸合成酶(P5CS)是植物体合成脯氨酸的一种关键酶，脯氨酸是植物体内最有效的一种渗透压调节物质，具有很强的水溶性，其含量增加可使植物忍耐和抵御干旱的逆境。我国山东地区分布有大量盐碱地，为了获得更加耐旱的大豆，科研人员按照如图过程进行培育。(1)通过PCR技术扩增P5CS基因，首先需要根据 __________________________________设计引物，设计的引物为何是成对的？________________________________________。PCR扩增过程中冷却至50 ℃左右的目的是 ________________________。(2)将目的基因导入植物细胞时，常采用农杆菌转化法，并将目的基因插入Ti质粒中。利用Ti质粒、通过农杆菌转化法可将P5CS基因导入大豆愈伤组织细胞的理论依据是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)将幼胚诱导成愈伤组织的过程为 __________，该过程所用的培养基中能发挥诱导作用的成分是____________________________________。(4)若现已成功获得导入P5CS基因的大豆，请分析转基因大豆更加耐旱的原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。解析：(1)设计引物要根据已知目的基因的核苷酸序列进行设计。DNA由两条链构成，PCR扩增时基因的两条链都要作为模板，且两条链的碱基排列顺序不同，故需要加入成对的引物分别与两条模板链结合。PCR扩增过程中冷却至50 ℃左右时引物可与模板链结合，为接下来子链的延伸做准备。(2)农杆菌转化法中，目的基因要插入到Ti质粒的T­DNA上，该序列可转移，这样农杆菌感染植物细胞后，其中Ti质粒上的T­DNA即可携带目的基因转移到受体细胞的染色体DNA上。(3)通过脱分化，可将已分化的幼胚诱导成愈伤组织，这与培养基中含有的生长素与细胞分裂素的含量和比例有关。(4)由题意可知，P5CS是植物体合成脯氨酸过程的一种关键酶，因此转基因大豆中脯氨酸的合成量增加，细胞质浓度增大，渗透压更高，更加耐旱。答案：(1)已知目的基因的核苷酸序列　基因由两条链构成，其两条链都要作为模板合成子链　使引物与模板链结合　(2)Ti质粒上的T­DNA具有可转移的特性，而农杆菌在自然条件下可感染双子叶植物。这样农杆菌中Ti质粒上的T­DNA即可转移至受体细胞，并携带目的基因转移到受体细胞的染色体DNA上　(3)脱分化　植物激素(生长素和细胞分裂素)　(4)与普通大豆相比，转基因大豆可合成P5CS，细胞内的脯氨酸含量更高，细胞质的渗透压更大