2018-2019学年高中生物 第4章 基因工程 4.1 基因工程的基本原理和技术练习（含解析）北师

1EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.基因工程的基本原理和技术基础巩固1下列关于基因工程的叙述,正确的是()A.基因工程经常以抗生素抗性基因为目的基因B.细菌质粒是基因工程常用的运载体C.通常用一种限制酶处理含目的基因的DNA,用另一种限制酶处理运载体DNAD.为育成抗除草剂的作物新品种,导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体解析:细菌质粒是基因工程中常用的运载体。A项中抗生素抗性基因应为标记基因,而不是目的基因。C选项应该用同一种限制酶,以保证同样的末端。D选项在选择受体细胞时,主要考虑的是该细胞中目的基因是否表达。由于受精卵全能性最高,所以往往成为动植物实施转基因的首选,但也可以导入其他细胞,例如,植物胚的细胞、动物囊胚早期细胞等。答案:B2下列对基因工程的理解,正确的是()①它是一种按照人们的意愿,定向地改造生物遗传特性的工程②可在真核与原核生物之间进行基因转移③是体外进行的人为的基因重组④可以用化学方法人工合成DNA⑤在DNA分子水平进行操作⑥一旦成功,便可遗传A.①②③④⑤⑥B.①③④⑤⑥C.①②③⑤⑥D.①②④⑤⑥解析:基因工程可以对生物的基因进行重新组合,然后导入受体细胞内进行无性繁殖,使重组基因在受体细胞内表达,产生出人类所需要的新的遗传特性,它可以在真核与原核生物之间进行基因转移,也可以用化学方法人工合成基因(DNA),转基因一旦成功,便可遗传。答案:A3如下图所示是限制性核酸内切酶切割某DNA分子的过程,从图中可知,该限制性核酸内切酶能识别的碱基序列及切点是()A.CTTAAG,切点在C和T之间B.CTTAAG,切点在G和A之间2C.GAATTC,切点在G和A之间D.GAATTC,切点在C和T之间解析:由题意可知,该限制性核酸内切酶识别的核苷酸序列是GAATTC,专一切点在G和A之间。切出两个完全相同的黏性末端,两个黏性末端的关系是碱基互补配对。答案:C4下列关于质粒和染色体的叙述,正确的是()A.两者有相同的化学本质B.两者是同一物质的不同形态C.质粒不存在于真核细胞中,染色体普遍存在于真核细胞中D.两者的化学成分中均含有脱氧核糖解析:质粒是存在于细菌、酵母菌等微生物细胞中的小型环状DNA分子,染色体是真核生物细胞核中主要由DNA和蛋白质组成的结构。答案:D5质粒之所以能作基因工程的运载体,是由于它()A.含蛋白质,从而能完成生命活动B.能够自我复制,而保持连续性C.是RNA,能够指导蛋白质的合成D.具有环状结构,能够携带目的基因解析:质粒存在于细菌和酵母菌等生物中,是一种很小的环状DNA分子,上有标记基因,便于在受体细胞中检测。质粒在受体细胞中,能随受体细胞DNA的复制而复制,进行目的基因的扩增和表达。答案:B6关于下图DNA分子片段的说法,正确的是()A.一种限制性内切酶可作用于①②处B.解旋酶作用于③处C.DNA连接酶作用于③处D.获取目的基因要同时使用解旋酶和限制性内切酶解析:注意识别图示DNA结构各部位的结构实质。注意限制性核酸内切酶的作用是特定的,如果作用于GA之间的磷酸二酯键,则在DNA的两条链中均在GA之间切割,所以A选项错误。解旋酶作用的部位是每个碱基对之间的氢键。答案:B37以下关于基因工程操作工具的说法,正确的是()A.所有的限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列B.质粒是基因工程中唯一的运载体C.运载体必须具备的条件之一是具有多个限制性核酸内切酶切点,以便与外源基因连接D.DNA连接酶使黏性末端的碱基之间形成氢键解析:一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列;质粒是基因工程中最常用的运载体,但不是唯一的;运载体必须具备多个酶切位点;DNA连接酶连接的是磷酸二酯键。答案:C能力提升8下表关于基因工程操作的名词及对应的内容,正确的组合是()供体“分子手术刀”“分子缝纫针”运载体受体A质粒限制性核酸内切酶DNA连接酶提供目的基因的生物大肠杆菌等B提供目的基因的生物DNA连接酶限制性核酸内切酶质粒大肠杆菌等C提供目的基因的生物限制性核酸内切酶DNA连接酶质粒大肠杆菌等D大肠杆菌等DNA连接酶限制性核酸内切酶提供目的基因的生物质粒解析:基因工程中的“分子手术刀”是限制性核酸内切酶,“分子缝纫针”是DNA连接酶,最常用的运载体是质粒,受体多用原核生物,如大肠杆菌等。答案:C9下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化,图中依次表示限制性内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是()A.①②③④B.①②④③C.①④②③D.①④③②解析:限制性内切酶将DNA切割为两个片段,如①。DNA聚合酶在DNA复制过程中能连接脱氧核苷酸,延长子链,如④。DNA连接酶能连接DNA片段,如②。解旋酶能解开DNA双链,如③。答案:C410小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应,为了克服这个缺陷,可选择性扩增抗体的可变区基因(目的基因)后再重组表达。下列相关叙述正确的是()A.设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列B.用PCR方法扩增目的基因时必须知道基因的全部序列C.PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶D.一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞解析:扩增目的基因要考虑表达载体的序列,便于限制酶切割,A错误;用PCR方法扩增目的基因,只需要知道一段目的基因的序列,而不必知道整个基因的全部序列,B错误;PCR体系中应添加热稳定DNA聚合酶,而不是从受体细胞中提取的DNA聚合酶,C错误;根据目的基因编码产物的特性选择合适受体细胞,如微生物细胞或者动物细胞,D正确。答案:D11下列说法中正确的是()A.DNA连接酶最初是从人体细胞中发现的B.限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列C.质粒是基因工程中唯一用作运载目的基因的运载体D.利用运载体在寄主细胞内对目的基因进行大量复制的过程可称为“克隆”解析:一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并且能在特定的位点上切割DNA分子,细胞中有多种限制酶,不同的限制酶的切口是不同的。质粒是基因工程中常用的运载体,但不是唯一的。答案:D12在药品生产中,有些药品如干扰素、白细胞介素、凝血因子等,以前主要是从生物体的组织、细胞或血液中提取的,由于受原料来源限制,价格十分昂贵,而且产量低,临床供应明显不足。自20世纪70年代遗传工程发展起来以后,人们逐步地在人体内发现了相应的目的基因,使之与质粒形成重组DNA,并把重组DNA引入大肠杆菌,最后利用这些工程菌,可以高效率地生产出上述各种高质量、低成本的药品,请分析完成下列问题。(1)在基因工程中,质粒是一种最常用的,它广泛地存在于细菌细胞中,是一种很小的环状分子。(2)在用目的基因与质粒形成重组DNA过程中,一般要用到的工具酶是和。(3)将含有“某激素基因”的质粒导入细菌细胞后,能在细菌细胞内直接合成“某激素”,则该激素在细菌体内的合成包括和两个阶段。5解析:本题主要考查基因工程的工具和操作过程。限制性核酸内切酶——“分子手术刀”、DNA连接酶——“分子缝纫针”、基因进入受体细胞的运载体——“分子运输车”,其中最常用的运载体是质粒,蛋白质合成过程包括转录和翻译。答案:(1)运载体DNA(2)限制性内切酶DNA连接酶(3)转录翻译综合应用13目前基因工程所用的质粒载体主要是以天然细菌质粒的各种元件为基础重新组建的人工质粒,pBR322质粒是较早构建的质粒载体,其主要结构如下图一所示。(1)构建人工质粒时要有抗性基因,以便于。(2)pBR322分子中有单个EcoRⅠ限制酶作用位点,EcoRⅠ只能识别序列—GAATTC—,并只能在G与A之间切割。若在某目的基因的两侧各有1个EcoRⅠ的切点,请画出目的基因两侧被限制酶EcoRⅠ切割后所形成的黏性末端。(3)pBR322分子中另有单个的BamHⅠ限制酶作用位点,现将经BamHⅠ处理后的质粒与用另一种限制酶BglⅡ处理得到的目的基因,通过DNA连接酶作用恢复键,成功地获得了重组质粒。说明。(4)为了检测上述重组质粒是否导入原本无ampR和tetR的大肠杆菌,将大肠杆菌在含氨苄青霉素的培养基上培养,得到如图二的菌落。再将灭菌绒布放到培养基上,使绒布面沾上菌落,然后将绒布放到含四环素的培养基上培养,得到如图三的结果(空圈表示与图二对照无菌落的位置)。与图三空圈相对应的图二中的菌落表现型是,图三结果显示,多数大肠杆菌导入的是。解析:(1)质粒上的抗性基因可作标记基因,便于鉴定受体细胞中是否导入目的基因。(2)在目的基因的两侧各有1个EcoRⅠ的切点,即目的基因两侧有—GAATTC—。(3)DNA连接酶能连接磷酸二酯键。经BamHⅠ处理后的质粒与用另一种限制酶BglⅡ处理得到的目的基因能连接起来,说明这两种酶切割获得的黏性末端相同。(4)图二中的菌落能抗氨苄青霉素,将灭菌绒布放到图二中培养基上,使绒布面沾上菌落,然后将绒布放到图三含四环素的培养基上培养,仍能生长抗四环素的菌落,空圈为不能抗四环素的菌落(只能抗氨苄青霉素)。图三结果显示,多数大肠杆菌既能抗氨苄青霉素,又能抗四环素,说明导入的是pBR322质粒,而不是重组质粒(重组质粒的四环素抗性基因被切断,不能表达,因此含重组质粒的大肠杆菌只抗氨苄青霉素)。6答案:(1)筛选(鉴别目的基因是否导入受体细胞)(2)(3)磷酸二酯两种限制酶(BamHⅠ和BglⅡ)切割得到的黏性末端相同(4)能抗氨苄青霉素,但不能抗四环素pBR322质粒14限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—,限制性内切酶Ⅱ的识别序列和切点是—G↓GATC—。在质粒上有酶Ⅰ的一个切点,在目的基因的两侧各有1个酶Ⅱ的切点。用上述两种酶分别切割质粒和含有目的基因的DNA。(1)请画出质粒被限制酶Ⅰ切割后形成的黏性末端。(2)请画出目的基因两侧被限制酶Ⅱ切割后所形成的黏性末端。(3)在DNA连接酶的作用下,上述两种不同限制酶切割后所形成的黏性末端能否连接起来?为什么?解析:本题解题关键是根据碱基互补配对原则将DNA分子的两条链写准确,注意黏性末端的写法。由于黏性末端之间符合碱基互补配对原则,所以在DNA连接酶的作用下,上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能连接起来。答案:(1)(2)(3)可以连接。因为由两种限制性内切酶切割后所形成的黏性末端是相同的(或是可以互补的)。7