2024年高中生物新教材选择性第3章重点突破练(三)2

重点突破练(三)题组一基因工程的工具1．1972年，伯格首先在体外进行了DNA改造的研究，成功地构建了第一个体外重组DNA分子。下列相关叙述正确的是()A．不同的DNA分子必须用同一种限制酶切割，才能产生相同的黏性末端B．DNA连接酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶都能催化形成磷酸二酯键C．当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是平末端D．限制酶和DNA连接酶的作用部位不同答案B解析有些限制酶的识别序列不同，但可以产生相同的黏性末端，A错误；当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，C错误；限制酶和DNA连接酶的作用部位相同，都是磷酸二酯键，D错误。2．(2023·云南昆明高二期末)限制酶a和b的识别序列与切割位点如图所示。下列叙述正确的是()A．相同DNA分子被a酶切割的概率一般高于b酶B．a酶、b酶均能切割氢键和磷酸二酯键C．能被a酶识别并切割的序列也能被b酶切割D．基因工程中同时用a酶、b酶两种酶切割质粒能防止其自身环化答案A解析限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越大，故相同DNA分子被a酶切割的概率一般高于b酶，A正确；a酶与b酶切断的化学键相同，都是磷酸二酯键，B错误；a酶的识别序列是－GATC－，b酶识别序列是－GGATCC－，能被b酶识别并切割的序列也能被a酶切割，但能被a酶识别并切割的序列不一定能被b酶切割，C错误；为防止限制酶切割后的质粒自身环化，在基因工程中通常使用能切出不同黏性末端的两种限制酶切割同一质粒，而a酶、b酶切割产生相同的黏性末端，D错误。3．(2023·河北沧州高二期中)如图是质粒的示意图，其中ori为复制原点，AmpR为氨苄青霉素抗性基因，TetR为四环素抗性基因，箭头表示限制性内切核酸酶的酶切位点。若要得到一个能在氨苄青霉素培养基上生长而不能在四环素培养基上生长的含重组质粒的细胞，应选择合适的酶切位点是()答案B解析要得到一个能在氨苄青霉素培养基上生长而不能在四环素培养基上生长的含重组质粒的细胞，应选择酶切位点位于四环素抗性基因内部的限制酶，B正确。4．若要利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA(图丙)，限制性内切核酸酶的酶切位点分别是BglⅡ(A↓GATCT)、EcoRⅠ(G↓AATTC)和Sau3AⅠ(↓GATC)。下列分析正确的是()A．用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体B．用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体C．用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体D．用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体答案D解析解答本题的关键是要看清切割后目的基因插入的方向，只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体，才能保证构建的重组DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移动方向与图丙相同。5．如图是利用基因工程技术生产疫苗的部分过程，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制性内切核酸酶。下列有关说法正确的是()A．图示过程是基因工程的核心步骤，所需的限制性内切核酸酶一般来自真核生物B．图示中构建基因表达载体时，需用到EcoRⅠ、SmaⅠ两种限制性内切核酸酶C．一种限制性内切核酸酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列并在特定的位点切割D．卡那霉素抗性基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来答案D解析图示表示基因表达载体的构建过程，这是基因工程的核心步骤，所需的限制性内切核酸酶一般来自原核生物，A错误；由于SmaⅠ的识别序列位于目的基因上，若使用该限制性内切核酸酶，将破坏目的基因，所以此表达载体构建时需要用到EcoRⅠ、PstⅠ限制性内切核酸酶，B错误；限制性内切核酸酶具有特异性，即一种限制性内切核酸酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列并在特定的位点切割，C错误；卡那霉素抗性基因作为标记基因，主要作用是筛选含有目的基因的受体细胞，D正确。题组二基因工程的基本操作程序及应用6．(2023·吉林通化高二期末)下列关于基因工程技术的叙述，正确的是()A．切割质粒的限制酶均特异性地识别6个核苷酸序列B．PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应C．载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因D．抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达答案D解析大多数限制酶识别6个核苷酸序列，少数限制酶的识别序列由4个、8个或其他数量的核苷酸组成，A错误；PCR反应中温度的周期性改变是为了变性、复性、延伸，DNA聚合酶催化子链的延伸，B错误；载体质粒通常采用抗生素抗性基因作为筛选标记基因，C错误；抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达，需要进行检测和鉴定，D正确。7．科学研究发现Notch基因编码一类高度保守的细胞表面受体，通过与其相应的配体结合调控细胞增殖、分化和凋亡等。为了研究Notch基因表达产物的功能，科学家构建含Notch基因的重组质粒，并使其在大肠杆菌中表达。下列相关分析错误的是()A．表达是指在基因的指导下，经过转录和翻译，产生相应的蛋白质B．重组质粒除含Notch基因外，还应具备启动子、终止子、标记基因等C．可通过PCR技术检测Notch基因是否被成功表达D．利用PCR技术扩增目的基因时，高温代替了解旋酶的功能答案C解析判断导入的基因是否成功表达，需要用抗原—抗体杂交技术，C错误；利用PCR技术扩增目的基因时，利用高温可使双链DNA中的氢键断裂，即可用高温代替解旋酶的功能，D正确。8．(2023·四川内江高二质检)实时荧光定量PCR可用于对样品中特定DNA序列进行定量分析。将荧光标记的Taqman探针与待测样本DNA混合，当探针完整时，不产生荧光。在PCR过程中，与目的基因结合的探针被TaqDNA聚合酶水解，R与Q分离后，在特定光的激发下R发出荧光，随着循环次数的增加，荧光信号强度增加，通过实时检测荧光信号强度，可得Ct值(达到荧光阈值所经历的循环次数)。下列相关叙述正确的是()A．报告荧光基团R连接在探针的3′端B．该反应体系中并未加入ATP，所以新链的合成不需要消耗能量C．TaqDNA聚合酶在该反应中的作用只有形成磷酸二酯键D．Ct值越小，说明样品中特定DNA序列的含量越多答案D解析因为引物的作用是使TaqDNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸，由题图中引物1的方向可知，报告荧光基团R连接在探针的5′端，A错误；新链的合成需要消耗能量，B错误；在该反应中TaqDNA聚合酶有两个作用，一是形成子链的磷酸二酯键，二是水解探针，破坏磷酸二酯键，C错误；Ct值越小，即达到荧光阈值所经历的循环次数越少，说明样品中特定DNA序列的含量越多，D正确。9．人乳铁蛋白是乳汁中主要的铁结合蛋白，可提高人体吸收铁的能力，增强免疫力。研究者通过生物工程技术制备山羊乳腺生物反应器，过程如图所示。下列相关叙述错误的是()A．①过程构建的表达载体含有组织特异性启动子B．②过程通常在显微镜下进行去核、注入等操作C．该过程培养的山羊所有组织细胞均能分泌人乳铁蛋白D．该过程利用了转基因、核移植和胚胎移植等工程技术答案C解析①过程构建的表达载体含有组织特异性启动子，即RNA聚合酶的结合部位，A正确；②过程为核移植，通常在显微镜下进行去核、注入等操作，B正确；该过程培养的山羊只有乳腺细胞能分泌人乳铁蛋白，C错误；据题图分析可知，该过程利用了转基因、核移植和胚胎移植等工程技术，D正确。10．人参是一种名贵药材，具有良好的滋补作用，干扰素在慢性乙肝、丙肝及部分肿瘤的治疗中有一定疗效。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，EcoRⅠ、BamHⅠ为限制酶，它们的识别序列及切割位点如表所示。下列相关叙述不正确的是()A．过程①依据的是DNA半保留复制的原理B．在过程③中T－DNA整合到受体细胞的染色体DNA上C．过程④可利用分子水平上的杂交进行检测和筛选D．两种引物的一端分别加上了—GAATTC—和—GGATCC—序列，以方便剪切和连接答案B解析步骤①是采用PCR技术扩增干扰素基因，该技术的原理是DNA半保留复制，A正确；过程③将重组质粒导入根瘤农杆菌，在根瘤农杆菌侵染人参愈伤组织细胞时，T－DNA才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，因此科研人员还在两种引物的一端分别加上了—GAATTC—和—GGATCC—序列，以便于后续的剪切和连接，D正确。题组三蛋白质工程11．下列有关蛋白质工程的叙述，错误的是()A．收集大量的蛋白质分子结构的信息，以便分析结构与功能之间的关系B．蛋白质工程的基本途径是从预期的蛋白质功能出发最终推测出脱氧核苷酸序列的过程C．T4溶菌酶中引入二硫键提高了它的热稳定性是蛋白质工程的体现D．蛋白质工程只能改造现有的蛋白质而不能制造新的蛋白质答案D解析蛋白质结构的多样性决定蛋白质功能的多样性，在实施蛋白质工程的准备阶段，收集大量的蛋白质分子结构的信息，分析某一结构与预期的蛋白质功能之间的关系，从而据其构建出某一段氨基酸序列，此氨基酸序列成为构建脱氧核苷酸序列(即基因)的依据，A、B正确；T4溶菌酶是蛋白质，对其改造属于蛋白质工程，C正确；在蛋白质工程中，基因改造后可以表达出改造的蛋白质，也可以制造出新的蛋白质，D错误。12．(2023·江苏盐城高二期末)纤维素酶广泛应用于医药、食品发酵、造纸、废水处理等领域。研究人员利用蛋白质工程将细菌纤维素酶的第137、179、194位相应氨基酸替换为赖氨酸后，纤维素酶热稳定性得到了提高。下列有关该技术的说法，错误的是()A．经改造后的纤维素酶热稳定性提高这一性状可遗传B．对纤维素酶的改造是通过直接改造mRNA实现的C．改造纤维素酶也需要构建基因表达载体D．改造后的纤维素酶和原纤维素酶不是同一种酶答案B解析蛋白质工程通过基因改造或基因合成，然后进行表达，对现有蛋白质进行改造，改造后的性状是可遗传的，A正确；对纤维素酶的改造需要以基因工程为基础，通过基因改造或基因合成，对纤维素酶完成改造，B错误。13．菊天牛是菊花的主要害虫之一。科研人员将抗虫基因转入菊花，培育出抗虫菊花。如图是获得转基因菊花的技术流程，请据图回答下列问题：注：卡那霉素抗性基因(KanR)作为标记基因，菊花叶片对卡那霉素高度敏感。(1)为了促进农杆菌吸收重组质粒，可用__________处理农杆菌，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。(2)将重组质粒导入农杆菌的目的是利用农杆菌能够________________________________的特点，使目的基因进入受体细胞中，并插入到菊花细胞的________________上，最终形成转基因植株。(3)将愈伤组织转移到添加一定浓度植物激素和____________的培养基中，在适宜条件下进行培养，筛选转基因菊花。(4)用PCR方法检测转基因菊花是否含有目的基因时，需根据____________________的核苷酸序列设计特异引物，以____________________为模板进行第一轮扩增。(5)将转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料以适当比例混合后饲喂菊天牛2龄幼虫，实验结果如表所示。组别死亡率(%)实验组转基因植株160.00转基因植株253.33对照组13.33①对照组应饲喂等量的___________________________________________________________________________________________________________________________________________。②据表分析，________________________________差异显著，说明转基因菊花对菊天牛2龄幼虫有较强的毒杀作用。答案(1)Ca2＋(2)侵染菊花(或植物)细胞，并将T－DNA转移至受体细胞染色体DNA(3)卡那霉素(4)抗虫基因(目的基因)转基因菊花的DNA(5)①非转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料混合物②实验组与对照组死亡率解析(2)根据农杆菌的Ti质粒中的T－DNA可以整合到受体细胞的染色体DNA上的特点，通常用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞。(3)基因表达载体的构建中，需要标记基因，根据题意可知，该标记基因为卡那霉素抗性基因，因此需要在加入卡那霉素的培养基中选择出成功转入目的基因的菊花。(5)实验设计应遵循对照原则，因此对照组应该加入非转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料混合物；根据实验组比对照组的死亡率高，说明转基因菊花对菊天牛2龄幼虫有较强的毒杀作用。14．(2023·山西朔州高二期中)如图1为胰岛素基因结构与引物位置示意图，图2为pBR322质粒的结构示意图，图中EcoRⅠ、SmaⅠ、BamHⅠ和HindⅢ为限制酶，箭头或线段所指位点为对应酶切位点。研究人员欲用此质粒构建胰岛素基因的表达载体，培养能产生人胰岛素的大肠杆菌。请回答下列相关问题：(1)若要进行胰岛素基因的扩增常采用__________技术。已知DNA新链的合成方向是5′→3′，若利用图2中质粒构建基因表达载体，应该选择的引物为________________。(2)在构建基因表达载体时，选择________________作为分别切割质粒和目的基因的限制酶，可提高目的基因和载体的正确连接效率，其原因是____________________________________________________________________________________________________________________。(3)成功构建的基因表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是________________________________________________________________________________________，若利用酵母菌作为受体细胞生产胰岛素，与大肠杆菌相比，利用酵母菌生产胰岛素的优_____________________________________________________________________________________。若要检测导入酵母菌的胰岛素基因是否成功转录，常用________技术。答案(1)PCR引物4、引物5(2)BamHⅠ和HindⅢ这两种酶能切割质粒和目的基因，且能得到不同的黏性末端，避免质粒和目的基因自身环化及反向连接(3)提供RNA聚合酶特异性识别和结合的位点，驱动基因的转录酵母菌为真核细胞，含有内质网和高尔基体，可对核糖体合成的蛋白质进行加工PCR解析(1)PCR(聚合酶链式反应)技术可以利用少量的DNA在短时间内获得大量的相同DNA。引物1～4的模板方向是5′→3′(从左到右)，由于DNA新链的合成方向是5′→3′，所以合成胰岛素基因只能选择引物3和引物4。同样，对于引物5～8，只能选择引物5和引物6才能合成胰岛素基因。只有引物4和引物5扩增出来的胰岛素基因含有和图2相同的两种限制酶的识别位点，而引物3和引物6扩增出来的基因片段不含有，因此