2023-2024学年高中生物人教版2019选择性必修3课后习题第3章第2节第1课时获取目的基因与构建基因表达载体

第2节基因工程的基本操作程序第1课时获取目的基因与构建基因表达载体必备知识基础练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.(2021山东聊城高二期中)新型冠状病毒的检测可以采用实时荧光RT—PCR(逆转录聚合酶链式反应)的方法,RT—PCR的具体过程如图。下列叙述错误的是()A.过程①以mRNA为模板合成单链DNAB.过程②③拟对单链cDNA进行n次循环的扩增,理论上需要n个引物BC.游离的脱氧核苷酸只能从引物的3'端开始连接D.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3.不对称PCR是利用不等量的一对引物来产生大量单链DNA的方法。这两种引物分别为限制性引物与非限制性引物,其最佳比例一般为1∶100~1∶50,在PCR反应的最初10~15个循环中,其扩增产物最初主要是双链DNA,但当限制性引物消耗完后,非限制性引物引导的PCR就会产生大量的单链DNA。下列相关说法错误的是()A.可以利用不对称PCR来制备探针B.复性温度过高可能导致PCR反应得不到任何扩增产物C.用不对称PCR方法扩增目的基因时需知道基因的全部序列D.因为双链DNA和单链DNA的分子量大小不同,可通过电泳方法将其分离4.PCR又称聚合酶链式反应,现在已成为分子生物学实验中的一种常规手段,它可以在体外很短的时间内将DNA大量扩增。你认为下列符合在体外进行PCR反应条件的一组是()①稳定的缓冲溶液环境②DNA模板③引物④4种脱氧核苷酸⑤耐高温的DNA聚合酶⑥解旋酶⑦限制性内切核酸酶⑧温控设备A.①②③④⑤⑥B.①②③④⑤⑥⑦⑧C.③④⑤⑥⑧D.①②③④⑤⑧5.如图是基因工程中基因表达载体的模式图,若结构X是表达载体所必需的,则X最可能是()A.目的基因插入位点B.启动子C.标记基因D.DNA聚合酶识别位点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限制性内切核酸酶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.②④C.①⑤ D.①②④7.(2021山东烟台莱州一中高二月考)下列关于基因表达载体的说法,不正确的是()A.基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤B.基因表达载体包含启动子、目的基因、终止子、标记基因等C.终止子位于目的基因的下游,能够终止翻译过程D.不同的目的基因所需的启动子不一定相同8.下列关于基因表达载体构建的相关叙述,不正确的是()A.需要限制酶和DNA连接酶B.抗生素抗性基因可作为标记基因C.在细胞外进行D.启动子位于目的基因的上游,是DNA聚合酶识别和结合的部位9.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10.(2021山东日照高二期中)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、EcoRⅠ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EcoRⅠ切割目的基因和质粒B.图乙中只用EcoRⅠ切割质粒产生的DNA片段具有相同平末端C.用EcoRⅠ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11.(2021海南琼中中学高二月考)科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中,获得的啤酒酵母菌可产生相应蛋白质,并酿出泡沫丰富的啤酒,其基本的操作过程如下图所示。请据图回答下列问题。(1)图中所示技术定向改变了啤酒酵母菌的性状,所利用的原理是。

(2)本操作中为了将LTP1基因导入啤酒酵母菌细胞内,所用的载体是。

(3)图中a、b过程使用到的酶分别是。

关键能力提升练12.(2021山东威海高二期末)根据功能不同可将基因结构划分为非编码区和编码区,非编码区上有RNA聚合酶的结合位点。真核生物的编码区包括外显子和内含子,其中编码蛋白质的序列是外显子,分布在外显子之间的多个只转录但不编码蛋白质的序列是内含子。原核生物的编码区没有内含子序列。下列说法错误的是()A.基因双链结构中碱基比例关系为(A+G)/(T+C)=1B.启动子应位于基因结构的非编码区C.真核生物基因中第一个外显子首位的3个碱基为起始密码子D.直接将从人体内获得的胰岛素基因通过基因工程转入大肠杆菌体内不能得到胰岛素13.(2021广东汕头潮南实验学校高二月考)某目的基因两侧的DNA序列所含的限制性内切核酸酶的酶切位点如图所示,最好选用下列哪种质粒作为载体?()14.用PCR技术将DNA分子中的A1片段进行扩增,设计了引物Ⅰ、Ⅱ,其连接部位如图所示,X为某限制酶识别序列。扩增后得到的绝大部分DNA片段是图中的()15.(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。近期,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16.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,这种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。

(4)用两种限制酶XbaⅠ和SacⅠ(两种酶切出的黏性末端不同)切割某DNA,获得含目的基因的片段。若利用该片段构建基因表达载体,应选用下图中的何种质粒?。注:图中箭头所指的位置是限制酶识别和切割的位点。第1课时获取目的基因与构建基因表达载体1.D解析用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.B解析过程①是由mRNA形成单链DNA的过程,表示逆转录,A项正确;过程②③拟对单链cDNA进行n次循环的扩增,根据DNA分子半保留复制特点可知,该过程理论上至少需要2n1个引物B,B项错误;游离的脱氧核苷酸只能从引物的3'端开始连接,C项正确;利用实时荧光RT—PCR技术对某些微量RNA病毒进行检测时可提高检测的灵敏度,是因为增加了待测RNA逆转录产生的DNA的数量(或浓度),便于检测,D项正确。3.C解析探针是单链DNA,根据题意可知不对称PCR可用来合成大量的单链DNA,A项正确;复性温度过高会导致引物无法与模板结合,从而无扩增产物形成,B项正确;进行PCR时不需要知道扩增基因的全部序列,只需要知道两端的部分序列即可,C项错误;单链DNA和双链DNA的分子量不同,电泳可以将其分离,D项正确。4.D解析PCR反应的实质是模拟体内DNA复制,因此需要稳定的缓冲溶液环境;PCR反应需要DNA模板;PCR反应需要一对引物;PCR反应需要以4种脱氧核苷酸为原料;PCR反应需要耐高温的DNA聚合酶催化延伸过程;PCR反应过程中通过高温使DNA变性解链,不需要解旋酶;PCR反应不需要限制性内切核酸酶;PCR反应过程中需要控制的关键因素是温度,因此需要温控设备。5.B解析基因表达载体由启动子、终止子、标记基因、复制原点和目的基因等组成。题图中有终止子、标记基因(抗生素抗性基因)、目的基因、复制原点等,还缺少启动子。启动子位于基因的上游,所以X最可能是启动子。6.A解析构建重组质粒时,首先要用限制性内切核酸酶切割含有目的基因的DNA片段和具有标记基因的质粒,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;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.C解析基因表达载体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,使目的基因表达和发挥作用,是基因工程的核心步骤,A项正确;基因表达载体包括启动子、终止子、目的基因、标记基因等,其中启动子位于目的基因的上游,是启动转录的一段DNA片段,终止子位于目的基因的下游,能够终止转录过程,B项正确,C项错误;不同的目的基因具有不同的核苷酸序列,其启动子也不尽相同,D项正确。8.D解析启动子位于目的基因的上游,是启动转录的一段DNA序列,是RNA聚合酶识别和结合的部位。9.B解析由题意可知,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。10.D解析外源DNA分子和质粒上都含有3种限制酶(BglⅡ、EcoRⅠ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;EcoRⅠ切割后获得的是黏性末端,B项错误;用EcoRⅠ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。11.答案(1)基因重组(2)质粒(3)限制酶、DNA连接酶解析(1)基因工程实现了不同种生物基因的重新组合,依据的原理是基因重组。(2)大肠杆菌细胞中的质粒是小型环状DNA分子,适于作为载体。分析题图可知,将目的基因导入啤酒酵母菌细胞使用的载体是质粒。(3)a过程中,用限制酶对含目的基因的DNA片段进行切割;b过程构建重组质粒,需用DNA连接酶连接目的基因和载体。12.C解析根据碱基互补配对原则,基因双链结构中碱基数目关系为A=T,G=C,故(A+G)/(T+C)=1,A项正确;启动子是RNA聚合酶识别结合的序列,但本身不进行转录,故应位于基因结构的非编码区,B项正确;起始密码子是mRNA上的三个相邻碱基,而不是DNA的碱基序列,C项错误;大肠杆菌是原核生物,不能处理人的基因上的内含子序列,故人体内获得的胰岛素基因直接转入大肠杆菌体内不能得到胰岛素,D项正确。13.D解析目的基因仅一侧含有限制酶NheⅠ的识别序列,用此酶切割不能获取目的基因,A项不符合题意;目的基因两侧分别含有限制酶AluⅠ的识别序列,但只用此酶切割可能会导致目的基因和质粒反向连接或自身环化,B项不符合题意;目的基因两侧含有限制酶NheⅠ和AluⅠ的识别序列,但用这两种酶切割会产生不含目的基因的片段,C项不符合题意;目的基因两侧分别含有限制酶NheⅠ和SmaⅠ的识别序列,用这两种酶切割会获取目的基因,而且能防止目的基因和质粒的自身环化和反向连接,D项符合题意。14.D解析利用PCR技术将DNA分子中的A1片段扩增时,当引物与母链通过碱基互补配对结合后,子链延伸总是从5'端到3'端。据此依题意和图示分析可知,扩增后得到的绝大部分DNA片段如图D所示。15.ABD解析用限制酶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;为能从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。16.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(4)甲解析(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