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高中生物人教版 (2019)选择性必修3第2节 基因工程的基本操作程序第1课时同步达标检测题
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这是一份高中生物人教版 (2019)选择性必修3第2节 基因工程的基本操作程序第1课时同步达标检测题，共8页。
1.利用PCR技术从某种生物的基因组DNA中获取目的基因。有关这一过程,下列说法错误的是( )
A.以含有目的基因的DNA片段作为模板
B.目的基因的一段核苷酸序列已知,以便根据这一序列合成两种引物
C.有足够的脱氧核苷酸作为原料
D.加入足够数量的DNA连接酶进行指数式扩增
2.[2023江苏无锡高二校联考期中]RT—PCR是将RNA逆转录(RT)和cDNA的聚合酶链式扩增反应相结合的技术,可利用此技术获取目的基因,具体过程如图所示,以下说法错误的是( )
A.设计扩增目的基因的引物时需考虑目的基因两端的碱基序列
B.G/C含量高的引物在与模板链结合时,复性的温度较高
C.该技术用于对某些微量RNA病毒的检测,可提高检测的灵敏度
D.过程Ⅰ需要加入缓冲液、原料、耐高温的DNA聚合酶和引物A等
3.PCR技术是在DNA聚合酶的作用下,在体外进行DNA大量扩增的一种分子生物技术。下列叙述正确的是( )
A.双链DNA在高温下氢键和磷酸二酯键断裂形成2条DNA单链
B.温度降低后,单链DNA和引物结合的部分碱基序列相同
C.以2条DNA单链为模板,以4种NTP为原料,经耐高温酶在高温下合成2个新的DNA
D.设置PCR仪的温度进行反应可重复循环多次,DNA呈指数式扩增
4.关于基因表达载体构建的叙述,下列说法不正确的是( )
①一个基因表达载体的组成只包括目的基因、启动子、终止子 ②有了启动子才能驱动基因转录出mRNA ③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止 ④所有基因表达载体的构建都是完全相同的
A.②③
B.①④
C.①②
D.③④
5.在重组DNA技术中,将外源基因导入受体细胞,通常是利用质粒作为载体。下列关于质粒的叙述,正确的是( )
A.质粒是一种只存在于原核细胞中的结构简单的环状DNA分子
B.目的基因直接导入受体细胞则难以在受体细胞中表达
C.目的基因只有通过质粒整合到受体细胞的DNA中才能表达
D.大多数天然质粒都不需要人工改造,可以直接作为载体使用
6.在基因工程的操作过程中,获得重组质粒不需要( )
①DNA连接酶 ②限制酶 ③RNA聚合酶 ④具有标记基因的质粒 ⑤目的基因 ⑥四种脱氧核苷酸
A.③⑥
B.②④
C.①⑤
D.①②④
7.某研究所的研究人员将生长激素基因通过质粒介导进入大肠杆菌细胞内,来表达产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因:A是抗链霉素基因,B是抗氨苄青霉素基因,且目的基因要插入基因B中,而大肠杆菌不带有任何抗性基因。下列叙述正确的是( )
A.导入大肠杆菌的质粒一定为重组质粒
B.研究过程需要使用限制酶、DNA连接酶和载体这些专门的工具酶
C.可用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒
D.在含链霉素培养基中能生长的可能是符合生产要求的大肠杆菌
8.环境雌激素(EEs)会影响动物和人类的性腺发育。斑马鱼在EEs的诱导下,会表达出卵黄蛋白原(vtg)。已知绿色荧光蛋白(GFP)基因能使斑马鱼发光,欲获得能检测水中是否含有EEs的转基因斑马鱼,下列操作合理的是( )
A.将EEs基因的启动子与GFP基因重组
B.将vtg基因的启动子与GFP基因重组
C.将GFP基因的启动子与GFP基因重组
D.将GFP基因的启动子与vtg基因重组
9.DNA疫苗是指将编码保护性抗原蛋白的基因(如图甲)插入适宜的质粒(如图乙)中得到的重组DNA分子,将其导入人体内,在人体细胞内表达的产物可直接诱导机体免疫应答,且可持续一段时间。限制酶BglⅡ、EcRⅠ和Sau3AⅠ的酶切位点如下图所示。下列分析正确的是( )
A.构建DNA疫苗时,可用BglⅡ和EcRⅠ切割目的基因和质粒
B.图乙中只用EcRⅠ切割质粒产生的DNA片段具有相同平末端
C.用EcRⅠ切割目的基因和质粒,再用DNA聚合酶连接,会产生多种连接产物
D.抗原基因在体内表达时,需要经过转录和翻译过程,会发生氢键断裂和形成
10.请回答下列相关基因工程中构建基因表达载体的问题。
(1)培育转基因植物过程的核心步骤是构建基因表达载体,其目的是使目的基因在受体细胞中 ,并且可以通过复制遗传给下一代,同时,使目的基因表达和发挥作用。
(2)构建基因表达载体时,可利用 酶连接被限制酶切开的 键。
(3)组成基因表达载体的单体是 。基因表达载体中的启动子是 识别和结合的部位,在结合完成后才能驱动目的基因通过 (填过程)合成mRNA。目的基因表达的翻译过程的终止信号是 。
能力素养提升练
11.像BclⅠ(5'-T↓GATCA-3')、BglⅡ(5'-A↓GATCT-3')、MbⅠ(5'-↓GATC-3')这样,识别序列不同、但能产生相同的黏性末端的一类限制酶被称为同尾酶。下图表示目的基因及质粒上的酶切位点。选用不同的限制酶对质粒和目的基因进行切割,并用DNA连接酶进行连接。下列分析错误的是( )
12.[多选]蜘蛛丝是天然蛋白纤维,其机械性能高于常用于制作防弹衣的凯夫拉纤维,有广泛的应用前景。中国科学家利用质粒(如图)成功构建了蛛丝蛋白基因的重组质粒,并在家蚕丝腺细胞中获得大量蛛丝蛋白。下列有关说法正确的是( )
A.为防止目的基因自身环化,可以用限制酶XbaⅠ和SacⅠ来切割目的基因
B.构建表达载体时选用蚕丝蛋白基因的启动子利于基因在家蚕丝腺细胞中表达
C.启动子是RNA聚合酶的识别和结合部位,可以驱动遗传信息的复制和转录
D.基因表达载体中的标记基因可以鉴别与选择含有蛛丝蛋白基因的受体细胞
13.[多选]科研人员在常规PCR基础上发展出同时检测多种病原体的多重PCR技术,检测原理(a、b)及结果(c)如下图。下列叙述错误的是( )
A.需要针对不同病原体设计特异性引物和荧光探针
B.图中b是PCR反应的复性过程
C.多重PCR同时完成对4种病原体的检测
D.由结果推测该检测样品中有B、C、D病原体的核酸
14.白羊草是一种耐旱的优良草本植物。研究人员提取白羊草细胞中的M基因,将其转入拟南芥细胞中,以研究白羊草的M基因与抗旱性的相关性。请回答下列问题。
(1)利用PCR技术获得M基因,需要在PCR反应体系中加入模板、引物及 ;若模板双链DNA的数量为a个,经过35个循环需要消耗引物的数量是 。
(2)下面是对M基因进行PCR扩增时用到的两种引物:
引物1:5'-ACGGTGCATTTTCATCGTCTCT-3'
引物2:5'-AGAGACGATGTTGCTTCCTCTA-3'
下图表示含有M基因的DNA片段,①②③④表示引物可能的结合位点。
下列选项中,引物1和引物2结合的正确位置是 。
A.引物1结合在②,引物2结合在③
B.引物1结合在④,引物2结合在①
C.引物1结合在③,引物2结合在②
D.引物1结合在①,引物2结合在④
(3)研究人员选择下图质粒作为载体时,最好同时使用两种限制酶切割质粒,并且两种限制酶中不能用限制酶 ,原因是 。
第2节 基因工程的基本操作程序
第1课时 筛选和获取目的基因与
构建基因表达载体
1.D 用PCR技术扩增目的基因,应以含有目的基因的DNA片段作为模板,A项正确;PCR技术的前提条件是目的基因的一段核苷酸序列已知,以便合成一对引物,B项正确;DNA复制需要有足够的脱氧核苷酸作为原料,C项正确;PCR技术需要耐高温的DNA聚合酶,不需要加入DNA连接酶,D项错误。
2.D 利用PCR技术扩增目的基因的前提是,要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物,因此需要考虑目的基因两端的碱基序列,A项正确;G/C碱基对之间有三个氢键,G/C含量高时稳定性高,所以需要更高的复性温度,来减少引物与非特异性DNA的结合,进而减少非特异性扩增产物的出现,B项正确;该技术可用于获取并大量扩增目的基因,因此当RNA病毒量较少时,可以利用此技术增加病毒核酸含量,提高检测的灵敏度,C项正确;过程Ⅰ是逆转录过程,所以需要加入缓冲液、原料、逆转录酶和引物A等,D项错误。
3.D 双链DNA在高温下解旋即DNA双链打开,断裂的是碱基对之间的氢键,而磷酸二酯键没有断裂,A项错误;当温度降低时,引物与模板末端结合,单链DNA和引物结合的部分碱基序列互补,B项错误;以2条DNA单链为模板,以4种dNTP为原料,在耐高温DNA聚合酶的作用下合成2个新的DNA,C项错误;PCR的反应步骤为目的基因DNA受热变性后解链为单链,引物与单链相应互补序列结合,然后在热稳定DNA聚合酶的作用下进行延伸,如此重复循环,因而每一次循环后目的基因的量可以增加一倍,即呈指数形式扩增(约为2n,其中n为扩增循环的次数),D项正确。
4.B 基因表达载体的结构包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等,①错误;有了启动子才能驱动基因转录出mRNA,②正确;终止子的作用是使转录在所需要的地方停止,③正确;不同基因表达载体的构建不一定相同,④错误。
5.B 质粒是存在于许多细菌以及酵母菌(真核细胞)中的有自主复制能力的小型环状DNA分子,A项错误;载体中含有启动子、终止子等元件,可以调控目的基因的表达,因此必须构建基因表达载体,才能保证目的基因的表达,B项正确;目的基因无需整合到受体细胞的DNA中,只需要将含有目的基因的质粒导入受体细胞就能表达,C项错误;天然的质粒不能直接作为载体,基因工程中用到的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的,D项错误。
6.A 构建重组质粒时,首先要用限制酶切割含有目的基因的DNA片段和质粒,其次需要用DNA连接酶将目的基因与质粒连接;RNA聚合酶催化转录过程,获得重组质粒时不需要RNA聚合酶;获得重组质粒时,需要具有标记基因的质粒作为载体;重组质粒是由目的基因与质粒共同形成的;四种脱氧核苷酸是合成DNA的原料,获得重组质粒不需要四种脱氧核苷酸。
7.D 导入大肠杆菌的质粒可能为重组质粒,也可能为普通质粒,A项错误;构建基因表达载体过程中需要限制酶和DNA连接酶,载体不属于酶,B项错误;由于目的基因要插入基因B中,即抗氨苄青霉素基因被破坏,即工程菌不能抗氨苄青霉素,因此不能用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒,C项错误;重组质粒中抗氨苄青霉素基因被破坏,而抗链霉素基因完好,因此在含链霉素的培养基中能生长的可能是符合生产要求的大肠杆菌,D项正确。
8.B 由题意可知,环境中的EEs可诱导斑马鱼体内vtg基因的表达,在不含EEs的环境中,斑马鱼体内vtg基因不能表达。因此,只要将vtg基因的启动子与GFP基因重组并导入斑马鱼体内,便能根据斑马鱼是否发光检测水中是否含EEs。
9.D 外源DNA分子和质粒上都含有3种限制酶(BglⅡ、EcRⅠ和Sau3AⅠ)的切割位点,为了防止目的基因和载体的自身环化和两者之间的不定向连接,因此可用BglⅡ和Sau3AⅠ两种限制酶进行切割,A项错误;EcRⅠ切割后获得的是黏性末端,B项错误;用EcRⅠ切割目的基因和质粒,再用DNA连接酶连接,能产生多种连接产物,如目的基因自身环化、质粒自身环化、目的基因与质粒正向连接、目的基因与质粒反向连接等产物,C项错误;抗原基因在体内表达时,需要经过转录和翻译过程,会发生氢键断裂(解旋)和形成,D项正确。
10.答案 (1)稳定存在
(2)DNA连接 磷酸二酯
(3)脱氧核苷酸 RNA聚合酶 转录 终止密码子
解析 (1)构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以通过复制遗传给下一代,同时,使目的基因表达和发挥作用。(2)DNA连接酶的作用是在DNA片段之间形成磷酸二酯键。(3)基因表达载体的本质是DNA,其基本组成单位是脱氧核苷酸;基因表达载体中的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,在结合完成后才能驱动目的基因通过转录合成mRNA。目的基因表达的翻译过程的终止信号是终止密码子。
11.B 切割质粒和切割目的基因均用BclⅠ和BglⅡ,由于两种酶切割后产生的黏性末端相同,形成重组质粒时目的基因可能反向连接,形成的碱基排列顺序不一定相同,A项正确。切割质粒用BclⅠ和BglⅡ,切割后产生的黏性末端相同,切割后的质粒可能自身环化;切割目的基因用MbⅠ,切割后产生黏性末端,切割后的目的基因可以自身环化,B项错误。切割质粒用MbⅠ,产生黏性末端,切割目的基因用BclⅠ和BglⅡ,产生黏性末端,形成的重组质粒中原来的BclⅠ和BglⅡ的切割位点的序列发生改变,不能再被这两种酶切割,但不影响MbⅠ的作用,C项正确。切割质粒用MbⅠ,切割目的基因用MbⅠ,产生的均为黏性末端,切割后的质粒可自身环化,切割后的目的基因也可以自身环化,D项正确。
12.ABD 用限制酶XbaⅠ和SacⅠ来切割目的基因,可以使目的基因两端产生不同的黏性末端,防止目的基因自身环化,A项正确;为了能从家蚕丝腺细胞中提取蛛丝蛋白,基因表达载体中目的基因的上游必须含有使其能在家蚕丝腺细胞中转录的启动子,即构建表达载体时选用蚕丝蛋白基因的启动子利于基因在家蚕丝腺细胞中表达,B项正确;启动子只能驱动基因转录,不能驱动其复制,C项错误;基因表达载体中的标记基因可以鉴别与选择含有蛛丝蛋白基因的受体细胞,D项正确。
13.BD 不同的病原体的碱基序列是不同的,因此需要根据病原体的碱基序列设计不同的特异性引物和荧光探针,A项正确;图中b是PCR反应的延伸过程,该过程会合成新的子链,B项错误;科研人员在常规PCR基础上发展出同时检测多种病原体的多重PCR技术,由图c可知,多重PCR同时完成对(A、B、C、D)4种病原体的检测,实验组中B、C、D的剩余探针荧光强度与阴性对照组相似,说明该检测样品中没有B、C、D病原体的核酸,实验组中A的剩余探针荧光强度与阴性对照组不同,说明该检测样品中有A病原体的核酸,C项正确,D项错误。
14.答案 (1)热稳定DNA聚合酶(Taq酶)和原料(dNTP)
a(236-2)
(2)D
(3)Ⅰ 因为限制酶Ⅰ位于四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因这两种标记基因内部,若使用限制酶Ⅰ会将两种标记基因都破坏
解析 (1)PCR反应体系中需加入模板、引物及热稳定DNA聚合酶(Taq酶)和原料(dNTP)。每合成一条新的子链消耗一个引物,一个DNA分子经过35个循环新合成的子链条数为235×2-2,所以a个DNA分子经过35个循环需要消耗引物的数量是a(236-2)。(2)引物之间不能存在明显的互补序列,以防止引物配对,引物结合在模板链的3'端,且需与3'碱基互补配对,所以引物1结合在①,引物2结合在④,D项正确。(3)标记基因可检测目的基因是否成功导入受体细胞,由图可知,因为限制酶Ⅰ位于四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因这两种标记基因内部,若使用限制酶Ⅰ会将两种标记基因都破坏,所以不能使用限制酶Ⅰ。
选项
切割质粒
切割目的基因
结果分析
A
BclⅠ和
BglⅡ
BclⅠ和
BglⅡ
形成的重组质粒的碱基排列顺序不一定相同
B
BclⅠ和
BglⅡ
MbⅠ
切割后的质粒不可自身环化,切割后的目的基因可以自身环化
C
MbⅠ
BclⅠ和
BglⅡ
形成的重组质粒可被MbⅠ再次切开,但可能无法被BclⅠ和BglⅡ再次切开
D
MbⅠ
MbⅠ
切割后的质粒可以自身环化,切割后的目的基因也可以自身环化
1.利用PCR技术从某种生物的基因组DNA中获取目的基因。有关这一过程,下列说法错误的是( )
A.以含有目的基因的DNA片段作为模板
B.目的基因的一段核苷酸序列已知,以便根据这一序列合成两种引物
C.有足够的脱氧核苷酸作为原料
D.加入足够数量的DNA连接酶进行指数式扩增
2.[2023江苏无锡高二校联考期中]RT—PCR是将RNA逆转录(RT)和cDNA的聚合酶链式扩增反应相结合的技术,可利用此技术获取目的基因,具体过程如图所示,以下说法错误的是( )
A.设计扩增目的基因的引物时需考虑目的基因两端的碱基序列
B.G/C含量高的引物在与模板链结合时,复性的温度较高
C.该技术用于对某些微量RNA病毒的检测,可提高检测的灵敏度
D.过程Ⅰ需要加入缓冲液、原料、耐高温的DNA聚合酶和引物A等
3.PCR技术是在DNA聚合酶的作用下,在体外进行DNA大量扩增的一种分子生物技术。下列叙述正确的是( )
A.双链DNA在高温下氢键和磷酸二酯键断裂形成2条DNA单链
B.温度降低后,单链DNA和引物结合的部分碱基序列相同
C.以2条DNA单链为模板,以4种NTP为原料,经耐高温酶在高温下合成2个新的DNA
D.设置PCR仪的温度进行反应可重复循环多次,DNA呈指数式扩增
4.关于基因表达载体构建的叙述,下列说法不正确的是( )
①一个基因表达载体的组成只包括目的基因、启动子、终止子 ②有了启动子才能驱动基因转录出mRNA ③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止 ④所有基因表达载体的构建都是完全相同的
A.②③
B.①④
C.①②
D.③④
5.在重组DNA技术中,将外源基因导入受体细胞,通常是利用质粒作为载体。下列关于质粒的叙述,正确的是( )
A.质粒是一种只存在于原核细胞中的结构简单的环状DNA分子
B.目的基因直接导入受体细胞则难以在受体细胞中表达
C.目的基因只有通过质粒整合到受体细胞的DNA中才能表达
D.大多数天然质粒都不需要人工改造,可以直接作为载体使用
6.在基因工程的操作过程中,获得重组质粒不需要( )
①DNA连接酶 ②限制酶 ③RNA聚合酶 ④具有标记基因的质粒 ⑤目的基因 ⑥四种脱氧核苷酸
A.③⑥
B.②④
C.①⑤
D.①②④
7.某研究所的研究人员将生长激素基因通过质粒介导进入大肠杆菌细胞内,来表达产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因:A是抗链霉素基因,B是抗氨苄青霉素基因,且目的基因要插入基因B中,而大肠杆菌不带有任何抗性基因。下列叙述正确的是( )
A.导入大肠杆菌的质粒一定为重组质粒
B.研究过程需要使用限制酶、DNA连接酶和载体这些专门的工具酶
C.可用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒
D.在含链霉素培养基中能生长的可能是符合生产要求的大肠杆菌
8.环境雌激素(EEs)会影响动物和人类的性腺发育。斑马鱼在EEs的诱导下,会表达出卵黄蛋白原(vtg)。已知绿色荧光蛋白(GFP)基因能使斑马鱼发光,欲获得能检测水中是否含有EEs的转基因斑马鱼,下列操作合理的是( )
A.将EEs基因的启动子与GFP基因重组
B.将vtg基因的启动子与GFP基因重组
C.将GFP基因的启动子与GFP基因重组
D.将GFP基因的启动子与vtg基因重组
9.DNA疫苗是指将编码保护性抗原蛋白的基因(如图甲)插入适宜的质粒(如图乙)中得到的重组DNA分子,将其导入人体内,在人体细胞内表达的产物可直接诱导机体免疫应答,且可持续一段时间。限制酶BglⅡ、EcRⅠ和Sau3AⅠ的酶切位点如下图所示。下列分析正确的是( )
A.构建DNA疫苗时,可用BglⅡ和EcRⅠ切割目的基因和质粒
B.图乙中只用EcRⅠ切割质粒产生的DNA片段具有相同平末端
C.用EcRⅠ切割目的基因和质粒,再用DNA聚合酶连接,会产生多种连接产物
D.抗原基因在体内表达时,需要经过转录和翻译过程,会发生氢键断裂和形成
10.请回答下列相关基因工程中构建基因表达载体的问题。
(1)培育转基因植物过程的核心步骤是构建基因表达载体,其目的是使目的基因在受体细胞中 ,并且可以通过复制遗传给下一代,同时,使目的基因表达和发挥作用。
(2)构建基因表达载体时,可利用 酶连接被限制酶切开的 键。
(3)组成基因表达载体的单体是 。基因表达载体中的启动子是 识别和结合的部位,在结合完成后才能驱动目的基因通过 (填过程)合成mRNA。目的基因表达的翻译过程的终止信号是 。
能力素养提升练
11.像BclⅠ(5'-T↓GATCA-3')、BglⅡ(5'-A↓GATCT-3')、MbⅠ(5'-↓GATC-3')这样,识别序列不同、但能产生相同的黏性末端的一类限制酶被称为同尾酶。下图表示目的基因及质粒上的酶切位点。选用不同的限制酶对质粒和目的基因进行切割,并用DNA连接酶进行连接。下列分析错误的是( )
12.[多选]蜘蛛丝是天然蛋白纤维,其机械性能高于常用于制作防弹衣的凯夫拉纤维,有广泛的应用前景。中国科学家利用质粒(如图)成功构建了蛛丝蛋白基因的重组质粒,并在家蚕丝腺细胞中获得大量蛛丝蛋白。下列有关说法正确的是( )
A.为防止目的基因自身环化,可以用限制酶XbaⅠ和SacⅠ来切割目的基因
B.构建表达载体时选用蚕丝蛋白基因的启动子利于基因在家蚕丝腺细胞中表达
C.启动子是RNA聚合酶的识别和结合部位,可以驱动遗传信息的复制和转录
D.基因表达载体中的标记基因可以鉴别与选择含有蛛丝蛋白基因的受体细胞
13.[多选]科研人员在常规PCR基础上发展出同时检测多种病原体的多重PCR技术,检测原理(a、b)及结果(c)如下图。下列叙述错误的是( )
A.需要针对不同病原体设计特异性引物和荧光探针
B.图中b是PCR反应的复性过程
C.多重PCR同时完成对4种病原体的检测
D.由结果推测该检测样品中有B、C、D病原体的核酸
14.白羊草是一种耐旱的优良草本植物。研究人员提取白羊草细胞中的M基因,将其转入拟南芥细胞中,以研究白羊草的M基因与抗旱性的相关性。请回答下列问题。
(1)利用PCR技术获得M基因,需要在PCR反应体系中加入模板、引物及 ;若模板双链DNA的数量为a个,经过35个循环需要消耗引物的数量是 。
(2)下面是对M基因进行PCR扩增时用到的两种引物:
引物1:5'-ACGGTGCATTTTCATCGTCTCT-3'
引物2:5'-AGAGACGATGTTGCTTCCTCTA-3'
下图表示含有M基因的DNA片段,①②③④表示引物可能的结合位点。
下列选项中,引物1和引物2结合的正确位置是 。
A.引物1结合在②,引物2结合在③
B.引物1结合在④,引物2结合在①
C.引物1结合在③,引物2结合在②
D.引物1结合在①,引物2结合在④
(3)研究人员选择下图质粒作为载体时,最好同时使用两种限制酶切割质粒,并且两种限制酶中不能用限制酶 ,原因是 。
第2节 基因工程的基本操作程序
第1课时 筛选和获取目的基因与
构建基因表达载体
1.D 用PCR技术扩增目的基因,应以含有目的基因的DNA片段作为模板,A项正确;PCR技术的前提条件是目的基因的一段核苷酸序列已知,以便合成一对引物,B项正确;DNA复制需要有足够的脱氧核苷酸作为原料,C项正确;PCR技术需要耐高温的DNA聚合酶,不需要加入DNA连接酶,D项错误。
2.D 利用PCR技术扩增目的基因的前提是,要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物,因此需要考虑目的基因两端的碱基序列,A项正确;G/C碱基对之间有三个氢键,G/C含量高时稳定性高,所以需要更高的复性温度,来减少引物与非特异性DNA的结合,进而减少非特异性扩增产物的出现,B项正确;该技术可用于获取并大量扩增目的基因,因此当RNA病毒量较少时,可以利用此技术增加病毒核酸含量,提高检测的灵敏度,C项正确;过程Ⅰ是逆转录过程,所以需要加入缓冲液、原料、逆转录酶和引物A等,D项错误。
3.D 双链DNA在高温下解旋即DNA双链打开,断裂的是碱基对之间的氢键,而磷酸二酯键没有断裂,A项错误;当温度降低时,引物与模板末端结合,单链DNA和引物结合的部分碱基序列互补,B项错误;以2条DNA单链为模板,以4种dNTP为原料,在耐高温DNA聚合酶的作用下合成2个新的DNA,C项错误;PCR的反应步骤为目的基因DNA受热变性后解链为单链,引物与单链相应互补序列结合,然后在热稳定DNA聚合酶的作用下进行延伸,如此重复循环,因而每一次循环后目的基因的量可以增加一倍,即呈指数形式扩增(约为2n,其中n为扩增循环的次数),D项正确。
4.B 基因表达载体的结构包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等,①错误;有了启动子才能驱动基因转录出mRNA,②正确;终止子的作用是使转录在所需要的地方停止,③正确;不同基因表达载体的构建不一定相同,④错误。
5.B 质粒是存在于许多细菌以及酵母菌(真核细胞)中的有自主复制能力的小型环状DNA分子,A项错误;载体中含有启动子、终止子等元件,可以调控目的基因的表达,因此必须构建基因表达载体,才能保证目的基因的表达,B项正确;目的基因无需整合到受体细胞的DNA中,只需要将含有目的基因的质粒导入受体细胞就能表达,C项错误;天然的质粒不能直接作为载体,基因工程中用到的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的,D项错误。
6.A 构建重组质粒时,首先要用限制酶切割含有目的基因的DNA片段和质粒,其次需要用DNA连接酶将目的基因与质粒连接;RNA聚合酶催化转录过程,获得重组质粒时不需要RNA聚合酶;获得重组质粒时,需要具有标记基因的质粒作为载体;重组质粒是由目的基因与质粒共同形成的;四种脱氧核苷酸是合成DNA的原料,获得重组质粒不需要四种脱氧核苷酸。
7.D 导入大肠杆菌的质粒可能为重组质粒,也可能为普通质粒,A项错误;构建基因表达载体过程中需要限制酶和DNA连接酶,载体不属于酶,B项错误;由于目的基因要插入基因B中,即抗氨苄青霉素基因被破坏,即工程菌不能抗氨苄青霉素,因此不能用含氨苄青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒,C项错误;重组质粒中抗氨苄青霉素基因被破坏,而抗链霉素基因完好,因此在含链霉素的培养基中能生长的可能是符合生产要求的大肠杆菌,D项正确。
8.B 由题意可知,环境中的EEs可诱导斑马鱼体内vtg基因的表达,在不含EEs的环境中,斑马鱼体内vtg基因不能表达。因此,只要将vtg基因的启动子与GFP基因重组并导入斑马鱼体内,便能根据斑马鱼是否发光检测水中是否含EEs。
9.D 外源DNA分子和质粒上都含有3种限制酶(BglⅡ、EcRⅠ和Sau3AⅠ)的切割位点,为了防止目的基因和载体的自身环化和两者之间的不定向连接,因此可用BglⅡ和Sau3AⅠ两种限制酶进行切割,A项错误;EcRⅠ切割后获得的是黏性末端,B项错误;用EcRⅠ切割目的基因和质粒,再用DNA连接酶连接,能产生多种连接产物,如目的基因自身环化、质粒自身环化、目的基因与质粒正向连接、目的基因与质粒反向连接等产物,C项错误;抗原基因在体内表达时,需要经过转录和翻译过程,会发生氢键断裂(解旋)和形成,D项正确。
10.答案 (1)稳定存在
(2)DNA连接 磷酸二酯
(3)脱氧核苷酸 RNA聚合酶 转录 终止密码子
解析 (1)构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以通过复制遗传给下一代,同时,使目的基因表达和发挥作用。(2)DNA连接酶的作用是在DNA片段之间形成磷酸二酯键。(3)基因表达载体的本质是DNA,其基本组成单位是脱氧核苷酸;基因表达载体中的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,在结合完成后才能驱动目的基因通过转录合成mRNA。目的基因表达的翻译过程的终止信号是终止密码子。
11.B 切割质粒和切割目的基因均用BclⅠ和BglⅡ,由于两种酶切割后产生的黏性末端相同,形成重组质粒时目的基因可能反向连接,形成的碱基排列顺序不一定相同,A项正确。切割质粒用BclⅠ和BglⅡ,切割后产生的黏性末端相同,切割后的质粒可能自身环化;切割目的基因用MbⅠ,切割后产生黏性末端,切割后的目的基因可以自身环化,B项错误。切割质粒用MbⅠ,产生黏性末端,切割目的基因用BclⅠ和BglⅡ,产生黏性末端,形成的重组质粒中原来的BclⅠ和BglⅡ的切割位点的序列发生改变,不能再被这两种酶切割,但不影响MbⅠ的作用,C项正确。切割质粒用MbⅠ,切割目的基因用MbⅠ,产生的均为黏性末端,切割后的质粒可自身环化,切割后的目的基因也可以自身环化,D项正确。
12.ABD 用限制酶XbaⅠ和SacⅠ来切割目的基因,可以使目的基因两端产生不同的黏性末端,防止目的基因自身环化,A项正确;为了能从家蚕丝腺细胞中提取蛛丝蛋白,基因表达载体中目的基因的上游必须含有使其能在家蚕丝腺细胞中转录的启动子,即构建表达载体时选用蚕丝蛋白基因的启动子利于基因在家蚕丝腺细胞中表达,B项正确;启动子只能驱动基因转录,不能驱动其复制,C项错误;基因表达载体中的标记基因可以鉴别与选择含有蛛丝蛋白基因的受体细胞,D项正确。
13.BD 不同的病原体的碱基序列是不同的,因此需要根据病原体的碱基序列设计不同的特异性引物和荧光探针,A项正确;图中b是PCR反应的延伸过程,该过程会合成新的子链,B项错误;科研人员在常规PCR基础上发展出同时检测多种病原体的多重PCR技术,由图c可知,多重PCR同时完成对(A、B、C、D)4种病原体的检测,实验组中B、C、D的剩余探针荧光强度与阴性对照组相似,说明该检测样品中没有B、C、D病原体的核酸,实验组中A的剩余探针荧光强度与阴性对照组不同,说明该检测样品中有A病原体的核酸,C项正确,D项错误。
14.答案 (1)热稳定DNA聚合酶(Taq酶)和原料(dNTP)
a(236-2)
(2)D
(3)Ⅰ 因为限制酶Ⅰ位于四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因这两种标记基因内部,若使用限制酶Ⅰ会将两种标记基因都破坏
解析 (1)PCR反应体系中需加入模板、引物及热稳定DNA聚合酶(Taq酶)和原料(dNTP)。每合成一条新的子链消耗一个引物,一个DNA分子经过35个循环新合成的子链条数为235×2-2,所以a个DNA分子经过35个循环需要消耗引物的数量是a(236-2)。(2)引物之间不能存在明显的互补序列,以防止引物配对,引物结合在模板链的3'端,且需与3'碱基互补配对,所以引物1结合在①,引物2结合在④,D项正确。(3)标记基因可检测目的基因是否成功导入受体细胞,由图可知,因为限制酶Ⅰ位于四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因这两种标记基因内部,若使用限制酶Ⅰ会将两种标记基因都破坏,所以不能使用限制酶Ⅰ。
选项
切割质粒
切割目的基因
结果分析
A
BclⅠ和
BglⅡ
BclⅠ和
BglⅡ
形成的重组质粒的碱基排列顺序不一定相同
B
BclⅠ和
BglⅡ
MbⅠ
切割后的质粒不可自身环化,切割后的目的基因可以自身环化
C
MbⅠ
BclⅠ和
BglⅡ
形成的重组质粒可被MbⅠ再次切开,但可能无法被BclⅠ和BglⅡ再次切开
D
MbⅠ
MbⅠ
切割后的质粒可以自身环化,切割后的目的基因也可以自身环化
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