高中生物一轮复习同步练习：基因工程的基本工具和基本操作程序

基因工程的基本工具和基本操作程序练习一、选择题1.如图表示由不同的限制酶切割而成的DNA末端及相关的酶作用位点。下列叙述错误的是()A.甲、乙、丙都属于黏性末端B.甲、乙片段可形成重组DNA分子,但甲、丙不能C.DNA连接酶的作用位点在图乙中b处D.切割甲的限制酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子2.图甲、乙中的箭头表示三种限制性内切核酸酶的酶切位点,AmpR表示氨苄青霉素抗性基因,neoR表示新霉素抗性基因。下列叙述错误的是()A.在构建重组质粒时,可用PstⅠ和HindⅢ切割质粒和外源DNAB.在酶切过程中,不能破坏质粒中全部的标记基因C.若只用PstⅠ处理质粒和外源DNA分子片段,无法避免自身环化和反向连接D.导入重组质粒的大肠杆菌可以在含氨苄青霉素的培养基中生长3.将外源基因送入细胞通常是利用质粒作为载体。下列有关质粒的叙述,正确的是()A.质粒上常有特殊的标记基因,以便于重组DNA分子的筛选B.质粒从细胞中提取出来后即可以直接使用,无须人工改造C.质粒是具有自我复制能力的DNA分子,只存在于原核生物中D.质粒一般只有一个限制酶切割位点,以便于目的基因插入4.农杆菌Ti质粒上的T-DNA可以转移并随机插入被侵染植物的染色体DNA中。研究者将图中被侵染植物的DNA片段连接成环,并以此环为模板进行PCR,扩增出T-DNA插入位置两侧的未知序列,以此可确定T-DNA插入的具体位置。下列说法错误的是()A.PCR扩增依据的是DNA分子双链复制的原理B.进行PCR扩增需要耐高温的DNA聚合酶C.利用图中的引物②③组合可扩增出两侧的未知序列D.通过与受体细胞的基因组序列比对,可确定T-DNA的插入位置5.通过引物设计,运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变,如图为基因工程中获取突变基因的过程,其中引物1序列中含有一个碱基T不能与目的基因片段配对,但不影响引物与模板链的整体配对,反应体系中引物1和引物2分别设计增加限制酶a和限制酶b的识别位点。下列有关叙述正确的是()A.限制酶a和限制酶b的识别位点分别加在引物1和引物2的3′端B.PCR反应体系中需要加入脱氧核苷酸、模板、Ca2+等C.第2轮PCR中,引物1与图中②结合并形成两条链等长的突变基因D.在第3轮PCR结束后,同时含引物1和引物2的DNA占3/46.OsGLO1、EcCAT、EcGCL和TSR四个基因分别编码四种不同的酶,研究人员将这些基因分别与叶绿体转运肽(引导合成的蛋白质进入叶绿体)基因连接,构建多基因表达载体(载体中部分序列如图所示),利用农杆菌转化法转化水稻,在水稻叶绿体内构建了一条新代谢途径,提高了水稻的产量。下列叙述正确的是()A.可用抗原—抗体杂交技术检测四种酶在转基因水稻中是否表达B.四个基因转录时都以DNA的同一条单链为模板C.应选用含卡那霉素的培养基筛选被农杆菌转化的水稻细胞D.四个基因都在水稻叶绿体内进行转录翻译7.(多选)戊型肝炎病毒是一种RNA病毒,ORF2基因编码的结构蛋白(pORF2)位于病毒表面,构成病毒的衣壳。我国科研人员利用基因工程技术,在大肠杆菌中表达pORF2,制备戊型肝炎疫苗,过程如图。下列关于该疫苗的叙述正确的是()A.过程①需要的酶是RNA聚合酶,原料是A、U、G、CB.重组基因表达载体上的启动子需来源于大肠杆菌C.过程⑤需要用聚乙二醇处理大肠杆菌使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态D.过程⑥大量制备pORF2蛋白前应做相应的检测与鉴定8.关于“DNA的粗提取与鉴定”实验,下列说法错误的是()A.过滤液沉淀过程在4℃冰箱中进行是为了防止DNA降解B.离心研磨液是为了加速DNA的沉淀C.在一定温度下,DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色D.粗提取的DNA中可能含有蛋白质9.如图是“DNA的粗提取与鉴定”实验中的两个操作步骤示意图。下列相关叙述不正确的是()A.选用植物细胞提取DNA时需先研磨破碎细胞B.图2所示实验操作中有一处明显错误,可能导致试管2中蓝色变化不明显C.图1所示操作的原理是DNA不能溶于酒精,而蛋白质等杂质能溶于酒精D.图2试管1的作用是证明物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液遇二苯胺试剂出现蓝色10.某实验利用PCR技术获取目的基因,实验结果显示除目的基因条带(引物与模板完全配对)外,还有2条非特异条带(引物和模板不完全配对)。为了减少反应非特异条带的产生,以下措施中有效的是()A.增加模板DNA的量 B.延长热变性的时间C.延长延伸的时间 D.提高复性的温度11.关于“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验,下列相关叙述错误的是()A.凝胶中的DNA分子通过染色,可以在紫外灯下被检测出来B.微量离心管、蒸馏水和移液器在使用前均需进行高压蒸汽灭菌处理C.DNA向着与其所带电荷相反的电极移动,迁移速率与凝胶浓度、DNA的大小和构象有关D.PCR所用的缓冲液从冰箱拿出之后,应放在冰块上缓慢融化,目的是不破坏稳定性较差的成分二、非选择题12.塑料制品方便人们生活的同时,也造成了短时期难以降解的“白色污染”。研究人员欲比较肠杆菌YT1和芽孢杆菌YP1两类细菌降解塑料[主要成分为聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)等],两类细菌主要降解PE,并通过基因工程拼接黄粉虫肠道内菌株WZ的降解PVC的胞外酶基因A,培育降解塑料的“超级菌”。(1)菌株的筛选。配制固体培养基,接种菌株后表层覆盖0.1mm厚度的PE塑料。分组实验结果如表所示:培养基及接种菌株培养基1培养基2培养基3单独培养并接种YT1单独培养并接种YP1混合培养YT1和YP1后,选取YP1接种降解圈(直径D/mm)3.51.84.2①在筛选分解PE塑料能力大小的菌株时,应将两类菌株接种到以为唯一碳源的培养基,从功能上讲,该培养基属于培养基。

②筛选分解PE塑料能力强的菌株不能直接以降解圈的大小为指标,其原因是

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培养基3中接种混合培养后的YP1,其降解圈直径明显加大,其原因可能是

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(2)培育“超级菌”。对菌株WZ的A基因测序可知,如果在其调节功能区增加一个碱基对A/T,则可以大大增强其基因表达能力。通过经典的大引物PCR定点诱变技术在体外改造A基因,操作过程如图1,然后与图2所示的质粒构建表达载体,培育“超级菌”。①利用大引物PCR进行定点诱变需要进行两轮PCR(PCR1和PCR2),在PCR中获得的大引物是指(填“a”或“b”),利用大引物和引物2至少需要个PCR循环才能获得完整的改良A基因。

②构建改良基因表达载体时,为实现质粒和改良基因的准确连接,应选用的限制酶是。表达载体导入受体菌株时,有的质粒含有改良的A基因,有的质粒为空白质粒。在含氨苄青霉素和Xgal的平板上培养一段时间后,其中白色菌落含有重组质粒,判断的依据是

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答案:1.C甲、乙的黏性末端相同,因此可在DNA连接酶的作用下形成重组DNA分子,但甲、丙的黏性末端不同,它们之间不能形成重组DNA分子;DNA连接酶将两个DNA片段连接为一个DNA分子,作用部位是磷酸二酯键,即图乙中a处;切割甲的限制酶的识别序列为GAATTC∥CTTAAG,而甲、乙片段形成的重组DNA分子序列为GAATTG∥CTTAAC,因此切割甲的限制酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子。2.D切割目的基因时,用BamHⅠ切割会破坏目的基因,只用PstⅠ切割目的基因和质粒载体,会出现目的基因和质粒的自身环化,或目的基因和质粒的反向连接,而用PstⅠ和HindⅢ进行酶切,能确保目的基因和质粒的正向连接,并且质粒上保留新霉素抗性基因作为标记基因;在酶切过程中,不能破坏质粒中全部的标记基因,至少需保留其中的一个;用PstⅠ切割后,质粒上氨苄青霉素抗性基因被破坏了,导入重组质粒的大肠杆菌不可以在含氨苄青霉素的培养基中生长。3.A质粒一般需要经过人工改造才可以使用;质粒存在于真核细胞和原核细胞中;质粒一般具有一个至多个限制酶切割位点,以供目的基因插入其中。4.C由于DNA的两条链反向平行,且子链从引物的3′端开始延伸,故利用图中的引物①④组合可扩增出两侧的未知序列。5.DDNA的合成方向是从子链的5′端向3′端延伸,据此可知,图中限制酶a和限制酶b的识别位点分别加在引物1和引物2的5′端;PCR反应体系中需要加入模板、脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶和扩增缓冲液(含Mg2+)等物质;第3轮PCR中,引物1与图中②结合并形成两条链等长的突变基因;在第3轮PCR结束后,会产生23=8(个)DNA分子,其中含有模板的DNA分子有2个只含有一个引物,则同时含引物1和引物2的DNA占3/4。6.A由题图可知,在同一个T-DNA中OsGLO1启动子启动转录的方向与其他三个基因的不同,说明四个基因转录时并不都以DNA的同一条单链为模板;卡那霉素抗性基因不在T-DNA中,而潮霉素抗性基因在T-DNA中,应选用含潮霉素的培养基筛选被农杆菌转化的水稻细胞;由题意知,利用农杆菌转化法转化水稻,可使目的基因插入水稻细胞中染色体的DNA上,所以与叶绿体转运肽基因连接的四个基因,在水稻细胞核内进行转录,在核糖体中进行翻译。7.BD戊型肝炎病毒是一种RNA病毒,过程①是以病毒RNA为模板合成DNA,获取目的基因的过程,需要的酶是逆转录酶,原料是四种脱氧核苷酸;启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段,其作用是供RNA聚合酶的识别结合以驱动目的基因的转录,启动子具有物种或组织特异性,构建在大肠杆菌细胞内特异表达pORF2的载体时,需要选择大肠杆菌细胞的启动子,而不能选择其他物种的启动子;将目的基因导入微生物细胞的方法是Ca2+处理法,需要用Ca2+处理大肠杆菌,使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。8.B低温时DNA酶的活性较低,过滤液沉淀过程在4℃冰箱中进行是为了防止DNA降解;离心研磨液是为了使细胞碎片沉淀;在沸水浴条件下,DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色;细胞中的某些蛋白质可以溶于酒精,但可能有的蛋白质不溶于酒精,在95%的冷酒精中与DNA一块儿析出,故粗提取的DNA中可能含有蛋白质。9.D图2所示实验的试管中溶液的液面高于烧杯中的液面,可能导致加热不充分,试管2中蓝色变化不明显;图2中试管1起对照作用,目的是证明沸水浴下物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液遇二苯胺试剂不会出现蓝色,而DNA遇二苯胺试剂出现蓝色。10.D增加模板DNA的量可以提高反应速度,但不能有效减少非特异条带的产生;延长热变性的时间和延长延伸的时间会影响变性和延伸过程,但对于延伸中的配对影响不大,故不能有效减少反应非特异条带的产生;非特异性条带增加的原因可能是复性温度过低,造成引物与模板的结合位点增加,故可通过提高复性的温度来减少反应非特异条带的产生。11.BPCR实验中使用的微量离心管、枪头、蒸馏水在使用前都必须进行高压蒸汽灭菌处理,移液器不需要进行高压蒸汽灭菌处理12.(1)①PE塑料选择②菌体繁殖力不同,形成的菌落大小不同YP1和YT1混合培养过程中,YP1菌株整合了YT1的对PE塑料高分解力的基因,发生了转化(2)①b3②XmaⅠ和BglⅡ含有改良基因A的重组质粒不含有完整的LacZ基因,受体菌不能分泌分解Xgal而使培养基变蓝的酶解析:(1)①在筛选分解PE塑料能力大小的菌株时,应将两类菌株接种到以PE塑料为唯一碳源的培养基,不能分解PE塑料的细菌,因为缺少营养物质碳源死亡;该培养基可以筛选出能分解PE塑料类的细菌,所以从功能上讲属于选择培养基。②筛选分解PE塑料能力强的菌株不能直接以降解圈的大小为指标,因为菌体繁殖力不同,形成的菌落大小不同,故应该看菌落直径和降解圈直径的比值来判断菌株对PE塑料的分解能力。原本YP1对PE塑料的分解能力弱于YT1,而培养基3中接种混合培养后的YP1,其降解圈直径明显加大,其原因可能是YP1菌株整合了YT1的对PE塑料高分解力的基因,发