课时跟踪检测(三十六)-基因工程

第1页共10页课时跟踪检测(三十六)基因工程一、单项选择题1．(2021·山东模拟)矮牵牛花瓣紫色的深浅由花青素的含量高低决定，花青素由查耳酮合酶(CHS)催化合成。为获得紫色更深的矮牵牛，科研人员将CHS基因导入野生型紫花矮牵牛叶肉细胞中，得到的转基因植株花色反而出现了浅紫色。下列叙述正确的是()A．可以从矮牵牛的幼嫩叶肉细胞中用逆转录酶和PCR技术相结合，获取CHS基因B．农杆菌转化法和基因枪法都可以将获得的CHS基因直接导入叶肉细胞中完成转化过程C．可以用同位素标记的CHS基因检测目的基因是否成功导入叶肉细胞D．转基因植株花色为浅紫色的原因可能是CHS基因与载体反向连接，转录出的mRNA与内源基因的mRNA互补解析：DCHS基因只在花瓣细胞中表达，因此可以从矮牵牛的花瓣细胞中用逆转录酶和PCR技术相结合，获取CHS基因，A错误；将目的基因导入受体细胞前都需要先构建基因表达载体，因此农杆菌转化法和基因枪法都不可以将获得的CHS基因直接导入叶肉细胞中完成转化过程，B错误；叶肉细胞本身就含有CHS基因，因此不可以用同位素标记的CHS基因检测目的基因是否成功导入叶肉细胞，C错误；转基因植株花色为浅紫色的原因可能是CHS基因与载体反向连接，转录出的mRNA与内源基因的mRNA互补，D正确。2．(2021·宁德模拟)将小菜蛾细胞的羧酸酯酶基因(CarE)导入水稻细胞，培育抗农药水稻新品种，过程如图所示。下列叙述错误的是()A．必须将含CarE基因的质粒导入水稻的受精卵B．构建重组质粒时，应选用PstⅠ和SmaⅠ分别切割质粒和含CarE基因的DNAC．TetR的作用是鉴别和筛选含CarE基因的细胞D．通过检测表达产物来判断CarE基因在水稻细胞中是否发挥功能作用解析：A不一定要导入水稻的受精卵，但是导入受精卵效果要好，A错误；构建重组质粒时，应选用PstⅠ和SmaⅠ分别切割质粒和含CarE基因的DNA，B正确；TetR是标记基因，是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，C正确；通过检测表达产物来判断CarE基因在水稻细胞中是否发挥功能作用，D正确。3．(2021·辽宁模拟)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，并在大肠杆菌中表达。下列相关分析错误的是()A．可以用逆转录的方法和PCR技术获得Notch基因B．利用PCR技术扩增目的基因时，高温代替了解旋酶的功能C．可通过核酸分子杂交的方法判断导入的基因是否成功表达D．基因表达载体的构建是基因工程的核心解析：C获取目的基因的方法有从基因文库中获取、利用PCR扩增、人工合成等，故可以用逆转录的方法和PCR技术获得Notch基因，A正确；利用PCR技术扩增目的基因时，高温变性可以将DNA双链打开，代替了解旋酶的功能，B正确；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；基因表达载体的构建是基因工程的核心，D正确。4．(2021·滨州一模)构建基因表达载体时，可利用碱性磷酸单酯酶催化载体的5′­P变成5′­OH，如图所示。将经过该酶处理的载体与外源DNA连接时，由于5′­OH与3′­OH不能连接而形成切口(nick)。下列说法错误的是()A．经碱性磷酸单酯酶处理的载体不会发生自身环化B．外源DNA也必需用碱性磷酸单酯酶处理C．T4DNA连接酶可连接黏性末端和平末端D．重组DNA经过2次复制可得到不含nick的子代DNA解析：B将经过该酶处理的载体与外源DNA连接时，由于5′­OH与3′­OH不能连接而形成切口(nick)，因此经碱性磷酸单酯酶处理的载体不会发生自身环化，A正确；外源DNA不能用碱性磷酸单酯酶处理，如用碱性磷酸单酯酶处理，载体与外源DNA将不能连接形成重组DNA，B错误；T4DNA连接酶可连接黏性末端和平末端，C正确；DNA是半保留复制，重组DNA经过2次复制，可得到2个不含nick的子代DNA，D正确。5．(2021·历城区模拟)酿酒酵母(一种酵母菌)在无氧条件下可以将木糖转化为乙醇。首先，木糖还原酶利用NADPH(还原性辅酶Ⅱ)转化木糖为木糖醇，然后木糖醇脱氢酶利用NAD＋(辅酶Ⅰ)转化木糖醇为木酮糖，后者进一步在其他条件下转化为乙醇。科学家利用蛋白质工程对相关酶进行改造，显著提高了乙醇的产量。下列相关说法错误的是()A．NADPH供氢给木糖后不会转化为NAD＋B．若两种酶的比例不平衡，可能会造成木糖醇积累C．酿酒酵母的线粒体在无氧条件下基本不发挥作用D．科学家对相关酶改造的过程中，需要合成全新的基因解析：DNADPH供氢给木糖后转化为NADP＋，A正确；根据题干信息，“木糖还原酶利用NADPH(还原性辅酶Ⅱ)转化木糖为木糖醇，然后木糖醇脱氢酶利用NAD＋(辅酶Ⅰ)转化木糖醇为木酮糖，后者进一步在其他条件下转化为乙醇”可知，若两种酶的比例不平衡，可能会造成木糖醇积累，B正确；酿酒酵母在无氧条件下进行无氧呼吸，场所是细胞质基质，线粒体基本不发挥作用，C正确；科学家对相关酶改造的过程中，需要将基因进行改造，而不是合成全新的基因，D错误。6．(2021·威海市期末)下列与“DNA的粗提取与鉴定”实验相关的说法，错误的是()A．研磨液中应加入DNA酶的抑制剂，以防细胞破碎后DNA酶降解DNAB．研磨时需要控制好时间，以防影响DNA的提取量C．鉴定时加入二苯胺试剂后沸水浴即可观察到较为明显的显色反应D．鉴定时溶液蓝色的深浅与DNA含量的多少有关解析：CDNA主要存在于细胞核中，DNA酶能降解DNA，研磨液中应含有DNA酶抑制剂，DNA酶抑制剂能防止细胞破碎后DNA酶降解DNA，A正确；由于研磨时，细胞结构会破裂，DNA可能会被细胞中的DNA酶降解，从而使DNA含量减少，因此研磨时需要控制好时间，以防影响DNA的提取量，B正确；鉴定时加入二苯胺试剂混合均匀后，将试管置于沸水中加热5min，待试管冷却后，可观察到较为明显的显色反应，C错误；在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色，用二苯胺试剂鉴定DNA时，溶液蓝色的深浅能反映DNA的含量多少，D正确。二、多项选择题7．(2021·泰安模拟)经研究发现，PVY­CP基因位于某种环状DNA分子中。将PVY­CP基因导入马铃薯，使之表达即可获得抗PVY病毒的马铃薯。如图表示构建基因表达载体的过程，相关酶切位点如下表。以下说法正确的是()A．推测Klenow酶的功能与DNA聚合酶类似B．由步骤③获取的目的基因有1个黏性末端C．步骤④应选用的限制酶是BamHⅠ和SmaⅠD．NPTⅡ基因可能是用于筛选的标记基因解析：ABD由图可知，步骤②中用Klenow酶处理后，黏性末端变成平末端，说明Klenow酶能催化DNA链的合成，从而将DNA片段的黏性末端变成平末端，故Klenow酶的功能与DNA聚合酶类似，A正确；经过步骤③后，目的基因(PVY­CP)的一侧是BamHⅠ切割形成的黏性末端，另一侧是平末端，B正确；目的基因有一个黏性末端和一个平末端，且质粒是顺时针转录，所以步骤④中应该使用的限制酶是BglⅡ、SmaⅠ，C错误；NPTⅡ基因可能是用于筛选的标记基因，D正确。8．(2021·大连模拟)转基因小鼠肿瘤模型的建立为肿瘤研究带来了巨大变化，转基因动物模型也成为致癌性研究的重要选择之一，应用转基因小鼠模型进行化学物质致癌性研究越来越受到重视和认可。目前，精子载体法逐渐成为最具诱惑力的制备转基因动物的方法之一。该方法以精子作为外源基因载体，使精子携带外源基因进入卵细胞。如图表示利用该方法制备转基因鼠的基本流程。下列说法正确的是()A．PCR扩增外源基因时，应根据外源基因设计引物碱基序列B．导入外源基因的精子与卵细胞结合即可完成转化C．②采用体外受精技术，受精的标志是观察到两个极体D．②③过程所用培养液的成分相同且都加入动物血清解析：ACPCR扩增外源基因时，应根据外源基因设计引物碱基序列，A正确；将外源基因导入精子后即可完成转化，B错误；②采用体外受精技术，受精的标志是在卵黄膜和透明带之间观察到两个极体，C正确；②为体外受精过程，③为早期胚胎培养过程，前者在获能溶液或专用的受精溶液中进行，后者在发育培养基中进行，这两个过程所用培养液的成分不完全相同，D错误。9．(2021·丹东二模)胰岛素用于治疗糖尿病，但胰岛素注射后易在皮下堆积，需较长时间才能进入血液，进入血液后又易被分解，因此治疗效果受到影响。如图是新的速效胰岛素的生产过程，有关叙述正确的是()A．新的胰岛素的产生是依据基因工程原理完成的B．新的胰岛素生产过程中不涉及中心法则C．新的胰岛素产生过程中最困难的一步是由胰岛素分子结构推测氨基酸序列D．若用大肠杆菌生产新的胰岛素，常用Ca2＋处理大肠杆菌解析：ACD生产新的胰岛素属于蛋白质工程，是依据基因工程原理完成的，A正确；新的胰岛素生产过程中涉及中心法则，B错误；新的胰岛素生产过程中最关键也是最困难的一步是由胰岛素分子结构推测氨基酸序列，C正确；若要利用大肠杆菌生产新的胰岛素，常用Ca2＋处理大肠杆菌以导入修饰改造好的胰岛素基因，D正确。三、非选择题10．(2021·菏泽二模)大丽轮枝菌(一种丝状真菌)是引起棉花黄萎病的主要病原菌。为观察大丽轮枝菌对棉花根的侵染路径，研究人员利用绿色荧光蛋白基因(sGFP)转染大丽轮枝菌，培育出表达绿色荧光蛋白的转基因菌株，主要过程如图(图中a链和b链分别是相应基因转录模板链)。分析回答：(1)研究者将获得的sGFP基因利用PCR技术扩增，该过程需设计合适的引物。设计引物时需已知____________________________，为便于进行后续操作还需在引物中添加限制酶的识别序列，图中b链的黏性末端碱基序列(5′→3′)为____________。PCR扩增时需要设计2种引物，其原因是________________________________________________________。PCR技术操作步骤中包括两次升温和一次降温，其中降温的目的是_______________________。(2)利用图示目的基因和质粒构建重组质粒，选用限制酶HindⅢ和BamHⅠ切割，优点是__________________________________________________________。(3)过程③要初步筛选出导入重组质粒的农杆菌，要在含有__________________的培养基中进行培养。(4)用sGFP基因作为探针可检测转基因大丽轮枝菌中是否含有______________，最终通过检测_________________________________筛选出绿色荧光蛋白旺盛表达的大丽轮枝菌。解析：(1)PCR扩增sGFP的原理是双链DNA半保留复制，由于DNA两条链反向平行，且DNA聚合酶只能使新合成的DNA子链从5′→3′方向延伸，所以该过程需要根据sGFP两端(3′端)的核苷酸(或碱基)序列设计特异性引物序列，设计引物时需已知sGFP基因两端的核苷酸序列。由于质粒大片段是利用HindⅢ和BamHⅠ共同切割得到的，所以b链5′是利用HindⅢ切割形成的黏性末端，根据HindⅢ识别的碱基序列可知，图中b链的黏性末端碱基序列(5′→3′)为AGCT。基因由两条反向平行的链构成，且都作模板，DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链，因此需要两种引物，分别结合在DNA两条链两端，PCR升温过程的目的是使DNA双链解旋开，降温的目的是使引物和模板链结合。(2)使用不同种限制酶切割目的基因和质粒，可以产生不同的黏性末端，防止目的基因和载体反向连接，自身环化。(3)据图可知，质粒上的标记基因为潮霉素抗性基因，为了筛选出已导入重组质粒的农杆菌，应将农杆菌培养在含有潮霉素的培养基中。(4)检测目的基因是否导入受体细胞并在受体中表达，可采用DNA分子杂交技术，即用sGFP目的基因做探针，可检测转基因大丽轮枝菌中是否含有sGFP基因和sGFP基因的mRNA。转基因成功的标志是形成目的基因的产物，所以最终可通过检测大丽轮枝菌菌丝细胞中绿色荧光强度，以筛选出绿色荧光蛋白旺盛表达的大丽轮枝菌。答案：(1)sGFP基因两端的核苷酸序列AGCT基因由两条反向平行的链构成，且都作模板，其上碱基序列不同使引物和模板链结合(2)产生不同的黏性末端，防止目的基因和载体反向连接，自身环化(3)潮霉素(4)sGFP基因和sGFP基因的mRNA大丽轮枝菌菌丝细胞中绿色荧光强度11．(2021·烟台二模)长期高血糖可引发血管细胞衰老。科研人员为研究S蛋白在因高血糖引发的血管细胞衰老中的作用，以腺病毒为载体将编码S蛋白的S基因导入血管细胞，实现S蛋白在血管细胞中的大量表达。(1)腺病毒的遗传物质为DNA，其复制需要E1、E2、E3基因共同完成。为将S基因导入腺病毒，科研人员首先构建了含S基因的重组质粒，如图1所示。在构建含S基因的重组质粒时，通过________________________________________的方法可鉴定重组质粒是否插入了S基因。将图1中含S基因的重组质粒用__________酶切割后，获得改造后的腺病毒DNA；将其导入A细胞(A细胞含有E3基因，可表达E3蛋白)，如图2所示。腺病毒DNA在A细胞内能够________________________________________，从而产生大量重组腺病毒，腺病毒进入宿主细胞后不整合到宿主细胞染色体上。(2)综合上述信息，从生物安全性角度分析重组腺病毒载体的优点：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(写出2点)。(3)用含S基因的重组腺病毒分别感染正常人及糖尿病患者的血管细胞，使S蛋白在血管细胞中大量表达。对正常人、糖尿病患者及二者转入S基因后血管细胞中能促进细胞衰老的Ⅰ蛋白进行检测，结果如图3所示(颜色越深代表表达量越高)。可用______________方法检测Ⅰ蛋白的表达量：实验结果显示____________血管细胞中Ⅰ蛋白表达量最高，推测S蛋白对高血糖引发的血管细胞衰老的作用及机制是__________________________________。解析：(1)在构建含S基因的重组质粒时，通过设计S基因特异的引物进行PCR的方法可鉴定重组质粒是否插入了S基因。根据图1中限制酶切割位点可知，图1中含S基因的重组质粒用PacⅠ酶切割后，获得改造后的腺病毒DNA；腺病毒DNA在A细胞内能够复制并指导腺病毒外壳蛋白的合成从而产生大量重组腺病毒，腺病毒进入宿主细胞后不整合到宿主细胞染色体上。(2)综合上述信息，从生物安全性角度分析重组腺病毒载体的优点是重组腺病毒只能在A细胞中复制，即使侵染其他细胞，也不能复制；重组腺病毒进入宿主细胞后不整合到宿主细胞染色体上；腺病毒是人工改造的载体，不含致病基因。(3)检测Ⅰ蛋白的表达量可用抗原—抗体杂交的方法，图2中显示糖尿病患者血管细胞中Ⅰ蛋白表达量最高，推测S蛋白对高血糖引发的血管细胞衰老的作用及机制是S蛋白通过降低Ⅰ蛋白的含量，抑制高血糖引发的血管细胞衰老。答案：(1)设计S基因特异的引物进行PCR(或用S基因特异序列作为探针进行核酸分子杂交)PacⅠ复制并指导腺病毒外壳蛋白的合成(2)重组腺病毒只能在A细胞中复制，即使侵染其他细胞，也不能复制；重组腺病毒进入宿主细胞后不整合到宿主细胞染色体上；腺病毒是人工改造的载体，不含致病基因(3)抗原—抗体杂交糖尿病患者(或2组)S蛋白通过降低Ⅰ蛋白的含量，抑制高血糖引发的血管细胞衰老12．(2021·济宁模拟)基因X的表达产物可保护损伤的神经细胞。科学家构建了含X的基因表达载体(图1)，并导入到大鼠神经干细胞中，用于干细胞基因治疗的研究。请据此回答下列问题：(1)构建含X的基因表达载体时，应选择图1中的_________