课时43基因工程的基本工具和操作程序-2023年高考生物一轮复习小题多维练

专题十五基因工程和生物技术的安全性和理论问题课时43基因工程的基本工具和操作程序1．下列与DNA粗提取与鉴定的叙述，错误的是（

）A．猪血比鸡血更适合作为提取DNA的材料B．DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同C．预冷的乙醇可用来进一步纯化粗提的DNAD．用二苯胺试剂鉴定DNA需要进行水浴加热【答案】A【解析】猪属于哺乳动物，其成熟的红细胞没有细胞核及各种细胞器，提取不到DNA，而鸡属于鸟类，其红细胞内含有细胞核与各种细胞器，DNA含量较多，A错误；由于DNA在不同氯化钠溶液中的溶解度不同，因此可以采用不同浓度的NaCl溶液反复溶解与析出DNA的方法去除部分杂质，B正确；在冷的95%酒精溶液中DNA的溶解度最低，DNA的沉淀量最大，故预冷的乙醇可用来进一步纯化粗提的DNA，C正确；将析出的DNA溶解在2mol/L的NaCl溶液中，加入二苯胺试剂后需要水浴加热才会呈现蓝色，D正确。2．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．质粒的复制和表达过程都遵循中心法则和碱基互补配对原则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【答案】B【解析】质粒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错误；质粒的复制和表达都遵循中心法则，也遵循碱基互补配对原则，B正确；只需要将含有目的基因的质粒导入受体细胞，无需整合到受体细胞的DNA中也能表达，C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错误。3．引物是一小段能与DNA母链上一段碱基序列互补配对的短单链核酸。下列相关叙述错误的是（

）A．引物的基本骨架由“磷酸—脱氧核糖”与“碱基”交替排列构成B．引物5'端为游离的磷酸基团C．引物与DNA母链3'端碱基序列互补配对D．若DNA多起点复制，则该过程需要多种引物的参与【答案】A【解析】引物是一小段能与DNA母链上一段碱基序列互补配对的短单链核酸，可能是DNA片段或RNA片段，其基本骨架由磷酸和脱氧核糖（或核糖）交替排列构成，A错误；核酸单链5'端均为游离的磷酸基团，B正确；碱基序列互补配对的两条链遵循反向平行的原则，DNA单链延伸的方向为5'→3'，所以引物与DNA母链3'端互补，C正确；引物作为子链的5'端片段，若DNA多起点复制，则子链有多个起始位点，可能需要多种引物，D正确。4．下列关于基因文库的说法，错误的是（

）A．基因文库可分为基因组文库和部分基因文库B．cDNA文库属于部分基因文库C．cDNA文库中的基因不含内含子，含有启动子D．同种生物的cDNA文库中基因数量较基因组文库少【答案】C【解析】基因文库包括基因组文库和部分基因文库。其中基因组文库包含某种生物所有的基因，而部分基因文库只包含某种生物的部分基因，A正确；cDNA文库包括了生物细胞中全部mRNA信息的cDNA，不包含生物的所有基因，属于部分基因组文库，B正确；由于基因转录过程中，不转录启动子序列，内含子序列转录下来后在RNA成熟的过程中被剪切掉，所以由mRNA逆转录形成的cDNA文库中的基因不含内含子和启动子，C错误；其中基因组文库包含某种生物所有的基因，而部分基因文库只包含某种生物的部分基因，D正确。5．下列关于“基因探针”的叙述，错误的是（

）A．基因探针既可以检测某一特定的DNA，也可检测RNAB．基因探针是一小段具有特定核苷酸序列的单链核酸序列C．基因探针既可以检测核酸分子，又可以检测特定的蛋白质D．基因探针以单链形式发挥作用，其放射性和荧光标记便于检测【答案】C【解析】基因探针可以和DNA或RNA上的碱基互补配对，所以既可以检测DNA，也可以检测RNA，A正确；基因探针是一段具有特定核苷酸序列的单链核酸序列，一般是是单链DNA序列，B正确；基因探针是通过碱基互补配对与目标物结合的，所以无法检测蛋白质，C错误；基因探针是单链核酸序列，通过放射性和荧光标记可作为标记以便于检测，D正确。6．如图为部分限制酶的酶切位点，下列相关叙述正确的是A．限制酶识别单链DNA分子的特定核苷酸序列B．限制酶作用于DNA分子一端后可产生4个游离磷酸基团C．限制酶HindⅢ作用后，产生的黏性末端可表示为—AGCTTD．限制酶SpeⅠ和XbaⅠ作用后的黏性末端可被DNA连接酶连接【答案】D【解析】限制酶能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，A错误；限制酶作用于DNA分子一端后有1个切口，可产生2个游离磷酸基团，B错误；据图可知，限制酶HindⅢ作用后，产生的黏性末端可表示为AGCT，C错误；限制酶SpeⅠ和XbaⅠ作用后的黏性末端相同，均为CTAG，故可被DNA连接酶连接，D正确。7．用限制酶HindⅢ、BamHⅠ及两者的混合物分别切割一个长度为4kb（1kb即1千个碱基对）的线性DNA分子，切割产物分别进行琼脂糖凝胶电泳，结果如图甲所示。据此定位这两种限制酶的切割位点如图乙，下列分析错误的是（）A．琼脂糖凝胶的加样孔在甲图各图示的上端B．乙图中b也是BamHⅠ的酶切位点C．乙图中cd的长度为0．3kbD．若将这个线性DNA分子首尾相连，用HindⅢ切割，只能形成一个4kb的片段【答案】D【解析】琼脂糖凝胶电泳中较小的DNA片段在琼脂糖凝胶中比较大的DNA片段移动得更远，据图可知，下端DNA分子片段较小，因此加样孔在甲图各图示的上端，A正确；据题意可知，HindⅢ酶切后，形成2个DNA片段（2.8kb和1.2kb），BamHⅠ酶切后形成3个DNA片段（1.8kb、1.3kb和0.9kb），两种酶共同酶切后形成4个DNA片段（1.8kb、1.0kb、0.9kb和0.3kb），因此该DNA片段上酶切位点的图示为：，因此乙图中b和d是BamHⅠ的酶切位点，cd的长度为1.2kb0.9kb=0.3kb，BC正确；据图可知，该片段中只有一个HindⅢ酶切位点，但这个线性DNA分子首尾相连后是否会出现另一个HindⅢ酶切位点并不知道，因此若将这个线性DNA分子首尾相连，用HindⅢ切割，不一定只形成一个4kb的片段，D错误。8．以下为形成cDNA过程和PCR扩增过程示意图。据图分析，下列说法正确的是（

）A．催化①过程的酶是RNA聚合酶B．④过程发生的变化称为复性C．催化②⑤过程的酶都是DNA聚合酶，都必须能耐高温D．如果RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%，则一个双链DNA中，A与U之和也占该DNA碱基含量的40%【答案】B【解析】①过程为逆转录过程，故催化①过程的酶是逆转录酶，A错误；④为复性过程，发生的变化是引物与互补DNA链结合，B正确；催化②过程（DNA复制）需要的酶是DNA聚合酶，催化⑤过程（DNA单链延伸）的酶是耐高温DNA聚合酶Taq酶，⑤过程进行的温度是70℃，因此催化⑤过程的DNA聚合酶耐高温，C错误；根据碱基互补原则AT，UA，如果RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%，则一个双链DNA中，A与T之和也占该DNA碱基含量的40%，DNA中不含有U，D错误。9．新型冠状病毒是一种RNA病毒，临床检测最初采用核酸检测的方法，该方法首先要进行DNA的扩增，其一般过程是先通过一定的方法从患者体内获得RNA，然后通过相应的酶合成cDNA(互补DNA)，最后在特异性引物的帮助下扩增DNA。以下相关说法不正确的是（

）A．此过程中用到了逆转录酶、Taq酶和DNA连接酶等B．所设计的引物应该能与cDNA特异性结合C．从患者体内获得的RNA中可能包含患者自身基因转录的RNAD．核酸检测扩增DNA时用到了PCR技术【答案】A【解析】此过程中以病毒RNA为模板合成cDNA的过程需要逆转录酶，在以cDNA为模板扩增DNA的过程需要TaqDNA聚合酶，不需要DNA连接酶，A错误；在体外扩增DNA时，所设计的引物应该能与cDNA（模板链）特异性结合，B正确；从患者体内获得的RNA中包含患者自身基因转录的RNA和病毒RNA，C正确；核酸检测中，以cDNA为模板扩增DNA的过程用到了PCR技术，D正确。10．羧酸酯酶（CarE）可分解马拉硫酸类农药以降低环境污染，下图为利用基因工程技术生产CarE制剂的流程示意图。下列叙述正确的是（

）A．过程①获取目的基因的方法比直接从生物体获取的成功率高B．过程②所用的引物常为一段与目的基因互补的核糖核苷酸单链C．过程③使用的方法常为显微注射，使重组表达载体进入受体细胞D．过程④完成后的工程菌细胞中检测到CarE基因说明转基因成功【答案】A【解析】利用mRNA通过反转录法合成相应的cDNA文库，从而获取目的基因针对性更强，比直接从生物体获取的成功率高，A正确；过程②所用的引物常为一段与目的基因互补的脱氧核糖核苷酸单链，B错误；将目的基因导入大肠杆菌的方法常感受态细胞法，使重组表达载体进入受体细胞，C错误；过程④完成后的工程菌细胞中检测到CarE基因只能说明导入成功，需在工程菌中检测到其表达产物羧酸酯酶方可说明转基因成功，D错误。11．面对新冠疫情，最常见的检测方法是新冠病毒核酸检测，原理为实时荧光定量PCR（RTPCR）检测法，技术流程如下图所示，①②③表示相关步骤。请回答：(1)PCR技术与DNA体内复制过程相比，两者的复制方式都是____________。RTPCR过程中，需先以RNA为模板合成cDNA，故装置中需添加____________酶。(2)过程①中，RNA提取裂解液可同时灭活病毒，原因是____________。采集到的样本要迅速进行病毒灭活处理，其目的是____________。步骤③需要的酶是____________，引物F和引物R是根据____________序列合成的。(3)在进行新冠病毒核酸检测时，通常以病毒的ORF1b基因为检测的目标基因，是因为ORF1ab基因具有____________的特点。【答案】(1)

半保留复制

逆转录(2)

蛋白酶K能催化病毒蛋白质水解

提高样本转运和检测阶段的安全性

TagDNA聚合酶

一段已知的新冠病毒RNA的碱基(3)特异性强、基因结构相对稳定（变异小）【解析】PCR技术与DNA体内复制的复制方式都是半保留复制。（1）PCR技术与DNA体内复制的复制方式都是半保留复制。RTPCR过程中cDNA的合成为逆转录过程，需向装置中添加逆转录酶。（2）根据图示，RNA提取裂解液含有的蛋白酶K，可以促进病毒蛋白质的水解，起到灭活病毒的作用。采样后迅速进行病毒灭活，可以防止样本在运输和检测阶段造成病毒泄漏，以提高样本转运和检测阶段的安全性。步骤③是DNA的复制，需要热稳定的TaqDNA聚合酶催化，引物F和引物R是根据一段已知新冠病毒的核苷酸序列合成的。（3）在进行新冠病毒核酸检测时，选择的检测的目标基因应具有特异性强、基因结构相对稳定（变异小）的特点。12．β葡萄糖苷酶（BglB）是工业生产中降解纤维素的关键酶，研究人员利用基因工程技术，将编码BglB的基因转移到了大肠杆菌的细胞中并使之表达。下图1~3分别表示BglII、BamHI两种限制酶的识别序列和酶切位点，及其在质粒和含凝乳酶基因的外源DNA片段上的切割位点。其中，质粒含有leu2基因，可用于合成亮氨酸，目的基因含有卡那霉素抗性基因KanR。回答下列问题：(1)在基因工程中，质粒和目的基因构建重组质粒时必需的工具酶有_____、_____。为了扩增重组质粒，需用____处理将其转入处于_______态的大肠杆菌细胞中。(2)根据图1分别写出BgIⅡ与BamHⅠ酶切后形成的末端序列____、_____。(3)BgIII酶切后的质粒与BamHⅠ酶切后的目的基因能够连接的原因是_______。(4)将连接后的产物转入某种大肠杆菌，该细菌对卡那霉素敏感，且不能在缺乏亮氨酸的培养基中培养。使用BgIII处理重组质粒，可以得到长度为_____bp的环状DNA．若要筛选含有重组质粒的大肠杆菌，应选择______的培养基进行培养。(5)大肠杆菌不能降解纤维素，但转入上述建构好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力，这是因为_____。【答案】(1)

限制性核酸内切酶（限制酶）

DNA连接酶

钙离子

感受(2)

(3)酶切后产生相同的黏性末端（并遵循碱基互补配对原则）(4)

3300

含卡那霉素但不含亮氨酸(5)转基因的大肠杆菌能分泌出有活性的BglB酶【解析】（1）在基因工程中，质粒和目的基因构建重组质粒时必需先用限制性核酸内切酶（限制酶）切割，将切割后的质粒和目的基因连接起来需要DNA连接酶。为了扩增重组质粒，需用钙离子处理将其转入处于感受态的大肠杆菌细胞中。（2）分析图1可知，BgIⅡ切割AGATCT序列中A与G之间的磷酸二酯键，酶切后形成的末端序列为；BamHⅠ切割GGATCC序列G与G之间的磷酸二酯键，酶切后形成的末端序列为。（3）由于BgIII酶切后的质粒与BamHⅠ酶切后产生相同的黏性末端并遵循碱基互补配对原则，因此BgIII酶切后的质粒与BamHⅠ酶切后的目的基因能够连接。