資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
2025人教版生物選擇性必修3
第2節　第1課時　篩選和獲取目的基因與構建基因表達載體
　　　　 　　　　　 　　　　　
A組必備知識基礎練
1.下列有關獲取目的基因的敘述,錯誤的是(　　)
A.目的基因就是編碼蛋白質的基因
B.獲取目的基因是基因工程的第一步
C.來自蘇云金桿菌的Bt抗蟲蛋白基因可作為轉基因抗蟲棉的目的基因
D.序列比對工具的應用為科學家找到合適的目的基因提供了更多的機會和可能
2.(2024廣東茂名統考)在細菌和病毒類疾病檢測、遺傳疾病診斷、腫瘤篩查和診斷中,都可采用PCR技術。PCR反應由變性、復性、延伸三個基本反應步驟構成,PCR完成以后常需要鑒定PCR的產物。下列敘述正確的是(　　)
A.變性:耐高溫的DNA聚合酶將雙鏈DNA解聚為單鏈
B.復性:兩種引物與兩條單鏈DNA結合不必控制溫度
C.延伸:4種脫氧核苷酸加到引物的5'端
D.鑒定:DNA聚合酶質量不好可能導致鑒定結果不只有一條帶
3.PCR技術是在DNA聚合酶的作用下,在體外進行DNA大量擴增的一種分子生物技術。下列敘述正確的是(　　)
A.雙鏈DNA在高溫下氫鍵和磷酸二酯鍵斷裂形成2條DNA單鏈
B.溫度降低后,單鏈DNA和引物結合的部分堿基序列相同
C.以2條DNA單鏈為模板,以4種NTP為原料,在耐高溫DNA聚合酶的作用下合成2個新的DNA
D.設置PCR儀的溫度進行反應可重復循環多次,DNA呈指數式擴增
4.關于基因表達載體構建的敘述,下列說法不正確的是(　　)
①一個基因表達載體的組成只包括目的基因、啟動子、終止子　②有了啟動子才能驅動基因轉錄出mRNA　③終止子的作用是使轉錄在所需要的地方停止　④所有基因表達載體的構建都是完全相同的
A.②③ B.①④
C.①② D.③④
5.下列關于基因表達載體構建的敘述,錯誤的是 (　　)
A.啟動子是RNA聚合酶識別和結合的部位,組成它的基本單位是脫氧核苷酸
B.基因表達載體的組成包括目的基因、啟動子、終止密碼子、標記基因等
C.人工構建的誘導型啟動子,當誘導物存在時,可激活或抑制目的基因的表達
D.由于受體細胞不同,基因表達載體的構建也有所差別
6.在基因工程的操作過程中,獲得重組質粒不需要 (　　)
①DNA連接酶　②限制酶　③RNA聚合酶　④具有標記基因的質粒　⑤目的基因　⑥四種脫氧核苷酸
A.③⑥ B.②④
C.①⑤ D.①②④
7.某研究所的研究人員將生長激素基因通過質粒介導進入大腸桿菌細胞內,使其表達產生生長激素。已知質粒中存在兩個抗性基因:A是抗鏈霉素基因,B是抗氨芐青霉素基因,且目的基因要插入基因B中,而大腸桿菌不帶有任何抗性基因。下列敘述正確的是(　　)
A.導入大腸桿菌的質粒一定為重組質粒
B.研究過程需要使用限制酶、DNA連接酶和載體這些專門的工具酶
C.可用含氨芐青霉素的培養基檢測大腸桿菌中是否導入了重組質粒
D.在含鏈霉素培養基中能生長的可能是符合生產要求的大腸桿菌
8.在核酸分子雜交技術中,常常使用已知序列的單鏈核酸片段作為探針(探針是指以放射性同位素、生物素或熒光染料等進行標記的已知核苷酸序列的核酸片段)。為了獲得B鏈作探針,可應用PCR技術進行擴增,應選擇的引物種類是(　　)
A.引物1與引物2
B.引物3與引物4
C.引物2與引物3
D.引物1與引物4
9.基因工程的核心是基因表達載體的構建,下列不屬于載體作用的是(　　)
A.載體能防止目的基因被受體細胞限制酶“切割”
B.載體能協助目的基因在受體細胞中復制
C.載體含有啟動子和終止子,能協助目的基因表達
D.載體具有標記基因,便于篩選含目的基因的受體細胞
10.基因工程中可以通過PCR技術擴增目的基因。請回答下列問題。
(1)生物體細胞內的DNA復制開始時,解開DNA雙鏈的酶是　　　　　　　　　　。在體外利用PCR技術擴增目的基因時,使反應體系中的模板DNA解聚為單鏈的條件是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。上述兩個解鏈過程的共同點是破壞了DNA雙鏈分子中的　　　　　。
(2)目前在PCR反應中不使用大腸桿菌DNA聚合酶的主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)含有限制酶的細胞中通常還具有相應的甲基化酶,這兩種酶對DNA分子有相同的作用序列,但具有不同的催化功能。甲基化酶可以對DNA序列進行修飾,使限制酶不能對這一序列進行識別和切割。含有某種限制酶的細胞,可以利用限制酶切割外源DNA,但不破壞細胞自身的DNA,其原因可能有:①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;②　　　　　　　　　　　　。
(4)利用PCR擴增目的基因的過程由高溫變性(90 ℃以上)、低溫復性(50 ℃左右)、適溫延伸(72 ℃左右)三個步驟構成一個循環,為使得DNA聚合酶能夠重復利用,選用的酶應在　　　　　　　　　　　　　　　處理后仍然具備催化活性。
B組能力素養提升練
11.像BclⅠ(5'-T↓GATCA-3')、BglⅡ(5'-A↓GATCT-3')、MboⅠ(5'GATC-3')這樣,識別序列不同、但能產生相同的黏性末端的一類限制酶被稱為同尾酶。下圖表示目的基因及質粒上的酶切位點。選用不同的限制酶對質粒和目的基因進行切割,并用DNA連接酶進行連接。下列分析錯誤的是(　　)
選項 切割質粒 切割目的基因 結果分析
A BclⅠ和 BglⅡ BclⅠ和 BglⅡ 形成的重組質粒的堿基排列順序不一定相同
B BclⅠ和 BglⅡ MboⅠ 切割后的質粒不可自身環化,切割后的目的基因可以自身環化
C MboⅠ BclⅠ和 BglⅡ 形成的重組質粒可被MboⅠ再次切開,但可能無法被BclⅠ和BglⅡ再次切開
D MboⅠ MboⅠ 切割后的質粒可以自身環化,切割后的目的基因也可以自身環化
12.用PCR擴增下面的DNA片段:
　 　　　　　 　　　　　 　　
供選擇的引物有:
共四種,應選擇(　　)
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
13.(2024黑龍江哈九中開學考試改編)載體是基因工程中攜帶外源DNA片段(目的基因)進入受體細胞的重要運載工具,常見的載體類型有基因克隆載體和基因表達載體。下圖是培育轉基因抗蟲棉的基本流程示意圖,下列相關敘述正確的是(　　)
A.重組載體A、重組載體B分別是基因表達載體和基因克隆載體
B.基因克隆載體可使目的基因在受體細胞中穩定存在
C.必須把目的基因插入重組載體A的啟動子和終止子之間
D.培養細菌A和細菌B的培養基在營養成分和功能上沒有明顯差異
14.(2024湖北高中名校聯盟聯考)PHB2蛋白具有抑制細胞增殖的作用。為初步探究某動物的PHB2蛋白抑制人宮頸癌細胞增殖的原因,研究者獲取了該蛋白的基因編碼序列(簡稱phb2基因),利用大腸桿菌表達該蛋白。下圖為所用載體的示意圖,phb2基因序列中不含圖中限制酶的識別序列。下列敘述錯誤的是(　　)
A.將phb2基因與載體正確連接構建基因表達載體是培育轉基因大腸桿菌的核心工作
B.為使phb2基因與載體正確連接,在擴增的phb2基因兩端可分別引入PvuⅡ和EcoRⅠ限制酶的識別序列
C.在使phb2基因與載體連接時,在擴增的phb2基因兩端都引入PvuⅡ限制酶的識別序列可能導致目的基因自身環化
D.構建基因表達載體時,需選擇BamHⅠ限制酶破壞氨芐青霉素抗性基因,以便對目的基因是否正常轉入進行檢測與鑒定
15.蜘蛛絲是天然蛋白纖維,其機械性能高于常用于制作防彈衣的凱夫拉纖維,有廣泛的應用前景。中國科學家利用質粒(如圖)成功構建了蛛絲蛋白基因的重組質粒,并在家蠶絲腺細胞中獲得大量蛛絲蛋白。下列有關說法不正確的是(　　)
A.為防止目的基因自身環化,可以用限制酶XbaⅠ和SacⅠ來切割目的基因
B.構建表達載體時選用蠶絲蛋白基因的啟動子利于基因在家蠶絲腺細胞中表達
C.啟動子是RNA聚合酶的識別和結合部位,可以驅動遺傳信息的復制和轉錄
D.基因表達載體中的標記基因可以鑒別與選擇含有蛛絲蛋白基因的受體細胞
16.圖1為胰島素基因結構與引物位置的示意圖,圖2為pBR322質粒的結構示意圖,圖中EcoRⅠ、SmaⅠ、BamHⅠ和HindⅢ為限制酶,箭頭所指位點為對應的酶切位點。研究人員欲用此質粒構建胰島素基因的表達載體,培養能產生人胰島素的大腸桿菌。請回答下列相關問題。
圖1　胰島素基因結構與引物位置示意圖
圖2　pBR322質粒結構示意圖
(1)若要進行胰島素基因的擴增常采用　　　　　　　　　　技術。已知DNA新鏈的合成方向是5'端→3'端,若利用圖2中的質粒構建基因表達載體,應該選擇的引物為　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)在構建基因表達載體時,選擇　　　　　　　　　　　　　　　分別切割質粒和目的基因的限制酶,可提高目的基因和載體的正確連接效率,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)成功構建的基因表達載體含有人胰島素基因及其啟動子等,其中啟動子的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
第3章　第2節　第1課時　篩選和獲取目的
基因與構建基因表達載體
1.A　目的基因主要是指編碼蛋白質的基因,也可以是一些具有調控作用的基因,A項錯誤。
2.D　變性過程中DNA雙鏈解開是高溫作用的結果,不是耐高溫DNA聚合酶的作用,A項錯誤;兩種引物與兩條單鏈DNA結合需要適宜的溫度,B項錯誤;DNA的合成方向總是從子鏈的5'端向3'端延伸的,4種脫氧核苷酸加到引物的3'端,C項錯誤;DNA聚合酶質量不好可能導致實驗鑒定失敗,出現不只一條帶,D項正確。
3.D　雙鏈DNA在高溫下解旋即DNA雙鏈打開,斷裂的是堿基對之間的氫鍵,而磷酸二酯鍵沒有斷裂,A項錯誤;當溫度降低時,引物與模板末端結合,單鏈DNA和引物結合的部分堿基序列互補,B項錯誤;以2條DNA單鏈為模板,以4種dNTP為原料,在耐高溫DNA聚合酶的作用下合成2個新的DNA,C項錯誤;PCR的反應步驟為目的基因DNA受熱變性后解聚為單鏈,引物與單鏈相應互補序列結合,然后在熱穩定DNA聚合酶的作用下進行延伸,如此重復循環,因而每一次循環后目的基因的量可以增加一倍,即呈指數形式擴增(約為2n,其中n為擴增循環的次數),D項正確。
4.B　基因表達載體的組成包括目的基因、標記基因、啟動子、終止子等,①錯誤;有了啟動子才能驅動基因轉錄出mRNA,②正確;終止子的作用是使轉錄在所需要的地方停止,③正確;不同基因表達載體的構建不一定相同,④錯誤。
5.B　基因表達載體的組成包括目的基因、啟動子、終止子、標記基因等,B項錯誤。
6.A　構建重組質粒時,首先要用限制酶切割含有目的基因的DNA片段和質粒,其次需要用DNA連接酶將目的基因與質粒連接;RNA聚合酶催化轉錄過程,獲得重組質粒時不需要RNA聚合酶;獲得重組質粒時,需要具有標記基因的質粒作為載體;重組質粒是由目的基因與質粒共同形成的;四種脫氧核苷酸是合成DNA的原料,獲得重組質粒不需要四種脫氧核苷酸。
7.D　導入大腸桿菌的質粒可能為重組質粒,也可能為普通質粒,A項錯誤;構建基因表達載體的過程中需要限制酶和DNA連接酶,載體不屬于酶,B項錯誤;由于目的基因要插入基因B中,即抗氨芐青霉素基因被破壞,即目的菌不能抗氨芐青霉素,因此不能用含氨芐青霉素的培養基檢測大腸桿菌中是否導入了重組質粒,C項錯誤;重組質粒中抗氨芐青霉素基因被破壞,而抗鏈霉素基因完好,因此在含鏈霉素的培養基中能生長的可能是符合生產要求的大腸桿菌,D項正確。
8.C　要獲得B鏈,則要獲得引物之間的DNA片段,根據PCR中子鏈的延伸方向為5'端→3'端,故需選擇引物2與引物3進行擴增,C項符合題意。
9.A　載體不能防止目的基因被受體細胞限制酶“切割”,A項符合題意;載體在受體細胞中能夠穩定存在,并且自我復制,使目的基因數量擴增,B項不符合題意;啟動子是RNA聚合酶識別和結合的位點,能啟動轉錄過程,終止子控制著轉錄的結束,所以載體含有的啟動子和終止子可協助目的基因的表達,C項不符合題意;載體具有標記基因,便于篩選含有目的基因的受體細胞,D項不符合題意。
10.答案 (1)解旋酶　加熱至90 ℃以上　氫鍵
(2)大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下會失活
(3)細胞自身的DNA分子沒有該限制酶的識別序列　甲基化酶對細胞自身的DNA分子進行了修飾
(4)90 ℃以上高溫
11.B　均用BclⅠ和BglⅡ切割質粒和目的基因,由于兩種酶切割后產生的黏性末端相同,形成重組質粒時目的基因可能反向連接,形成的重組質粒的堿基排列順序不一定相同,A項正確。用BclⅠ和BglⅡ切割質粒,切割后產生的黏性末端相同,切割后的質粒可能自身環化;用MboⅠ切割目的基因,切割后產生黏性末端,切割后的目的基因可以自身環化,B項錯誤。用MboⅠ切割質粒,產生黏性末端,用BclⅠ和BglⅡ切割目的基因,產生黏性末端,形成的重組質粒中可能不存在BclⅠ和BglⅡ的識別序列,重組質粒可能無法再被這兩種酶切開,但由于重組質粒中存在MboⅠ的識別序列,故形成的重組質粒可被MboⅠ再次切開,C項正確。用MboⅠ切割質粒和目的基因,產生的均為黏性末端,切割后的質粒可自身環化,切割后的目的基因也可以自身環化,D項正確。
12.D　用PCR擴增DNA片段的過程中,在引物作用下,DNA聚合酶從引物的3'端開始延伸DNA鏈,即DNA的合成方向是從子鏈的5'端向3'端延伸的,故引物的堿基序列應與每條模板鏈5'端的一段核苷酸鏈的堿基序列相同,即應以模板鏈5'端的一段脫氧核苷酸單鏈片段作為引物;由題干信息分析可知,5'端的堿基序列是5'-GACCTGTGGAAGC和5'-CAATCCCGTATG,故對應的引物為①④,D項正確。
13.B　圖中重組載體A導入受體菌后隨著受體菌的繁殖而擴增,因此是基因克隆載體,而重組載體B導入受體菌后,表達產生Bt抗蟲蛋白,因此是基因表達載體,A項錯誤;基因克隆載體可使目的基因在受體細胞中穩定存在,并進行增殖,B項正確;培養細菌A的目的是擴增目的基因,不需要獲得表達產物,因此目的基因不一定要插入重組載體A的啟動子和終止子之間,C項錯誤;培養細菌A的目的是擴增目的基因,培養細菌B的目的是獲得Bt抗蟲蛋白,因此培養細菌A和細菌B的培養基在營養成分和功能上有明顯差異,D項錯誤。
14.D　將phb2基因與載體正確連接構建基因表達載體是培育轉基因大腸桿菌的核心工作,A項正確;限制酶的選擇不能破壞目的基因,不能破壞載體上的關鍵結構,為使phb2基因與載體正確連接,在擴增的phb2基因兩端可分別引入PvuⅡ和EcoRⅠ限制酶的識別序列,B項正確;在使phb2基因與載體連接時,在擴增的phb2基因兩端都引入PvuⅡ限制酶的識別序列,會產生可以互補配對的序列,可能導致目的基因自身環化,C項正確;氨芐青霉素抗性基因是標記基因,選擇BamHⅠ限制酶會破壞氨芐青霉素抗性基因,則不利于對目的基因是否正常轉入進行檢測與鑒定,D項錯誤。
15.C　用限制酶XbaⅠ和SacⅠ來切割目的基因,可以使目的基因兩端產生不同的黏性末端,防止目的基因自身環化,A項正確;為了能從家蠶絲腺細胞中提取蛛絲蛋白,基因表達載體中目的基因的上游必須含有使其能在家蠶絲腺細胞中轉錄的啟動子,即構建表達載體時選用蠶絲蛋白基因的啟動子利于基因在家蠶絲腺細胞中表達,B項正確;啟動子只能驅動基因轉錄,不能驅動其復制,C項錯誤;基因表達載體中的標記基因可以鑒別與選擇含有蛛絲蛋白基因的受體細胞,D項正確。
16.答案 (1)PCR　引物4、引物5
(2)BamHⅠ和HindⅢ　這兩種酶能切割質粒和目的基因,且能得到不同的黏性末端,避免質粒和目的基因的自身環化及反向連接
(3)RNA聚合酶特異性識別和結合的位點,驅動基因的轉錄
解析 (1)PCR(聚合酶鏈式反應)技術可以利用少量的DNA在短時間內獲得大量的相同DNA。引物1~4的模板方向是5'端→3'端(從左到右),由于DNA新鏈的合成方向是5'端→3'端,所以合成胰島素基因只能選擇引物3和引物4。同樣,對于引物5~8,只能選擇引物5和引物6才能合成胰島素基因。只有引物4和引物5擴增出來的胰島素基因含有和圖2相同的兩種限制酶的識別位點,而引物3和引物6擴增出來的基因片段不含有,因此應選擇的引物為引物4和引物5。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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