1、1课时跟踪检测（四十一） 基因工程一、选择题1(2017无锡一模)下列有关基因工程的叙述，正确的是( )A限制性核酸内切酶只在获得目的基因时使用B重组质粒的形成是在细胞内完成的C目的基因必须整合到受体细胞的 DNA中才能复制D通过基因工程育种可以定向地改造生物的遗传性状解析：选 D 构建基因表达载体时用同种限制酶切割目的基因和质粒；重组质粒的形成是在细胞外完成的，然后再导入受体细胞；重组质粒上有复制原点，不整合到受体细胞的 DNA中也可复制；由于目的基因是已知基因，可以定向地改变生物的遗传性状。2限制性内切酶 Hind 和 Xho 的识别序列及切割位点分别为 A AGCTT和C TCGAG，下
2、列相关叙述正确的是( )A两种限制酶的识别序列在 DNA分子中出现的概率不同B两种限制酶切割形成的黏性末端都是AGCTC分别用这两种酶切割目的基因和质粒后能形成重组质粒D实验中可通过控制反应时间、酶的浓度等控制酶切效果解析：选 D 限制性核酸内切酶 Hind和 Xho的识别序列均为 6个脱氧核苷酸，所以在 DNA中出现的概率相同，均为 1/46；两者切出的黏性末端分别为AGCT 和TCGA；由于黏性末端不同，故用两种酶切割目的基因和质粒后不能形成重组质粒。3用限制酶 EcoR、 Kpn和二者的混合物分别降解一个 1 000 bp(1 bp即 1个碱基对)的 DNA分子，降解产物分别进行凝胶电泳
3、，在电场的作用下，降解产物分开，凝胶电泳结果如下图所示。该 DNA分子的酶切图谱(单位：bp)正确的是( )解析：选 C 根据限制酶 Kpn切割后，降解产物只有一种，推测该 DNA分子是环状DNA，且只有 1个 Kpn识别位点。根据限制酶 EcoR切割后，降解产物为 200 bp和 800 bp，推测该 DNA分子上有 2个 EcoR识别位点。再根据限制酶 EcoR和 Kpn混合切割，2得到 200 bp和 400 bp两种片段，确定选项 C的图谱是合理的。4(2017泰州一模)将经过扩增的 DNA和质粒用相同的限制酶进行如下图所示的切割，电泳得到纯净的 B片段和 D片段，将两种片段置于适宜的
4、缓冲液中用 DNA连接酶处理。如果只考虑两个片段的环状连接，则能形成不同核苷酸序列的环状 DNA的种类是( )A6 种 B3 种C2 种 D1 种解析：选 A 只考虑两个片段的环状连接，能形成的环状 DNA有 B片段与 B片段同向连接的、B 片段与 B片段反向连接的、D 片段与 D片段同向连接的、D 片段与 D片段反向连接的、B 片段与 D片段同向连接的及 B片段与 D片段反向连接的，共 6种。5(2017扬州一模)下列关于核酸分子杂交和抗原抗体杂交的叙述，正确的是( )A核酸分子杂交是指两条脱氧核苷酸链的杂交B抗原抗体杂交的原理为碱基互补配对原则C核酸分子杂交可检测目的基因的存在和转录D抗原
5、抗体杂交常以目的基因产物作为抗体解析：选 C 核酸分子杂交可以是两条脱氧核苷酸链的杂交，也可以是 DNA单链和RNA的杂交；抗原抗体杂交的原理是抗体能与对应的抗原发生特异性结合；核酸分子杂交可检测目的基因的存在和转录；抗原抗体杂交中目的基因产物常作为抗原。6(2018启东中学段考)如图为 DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、DNA 聚合酶、DNA 连接酶、解旋酶作用效果的顺序，正确的是( )A BC D 解析：选 A 是将一个 DNA切成互补的两个黏性末端，由限制性内切酶发挥作用；DNA聚合酶是在 DNA复制时发挥作用，是 DNA复制；DNA 连接酶是将两个 DNA片段
6、连接在一起()；解旋酶是将 DNA分子双链解旋成两条互补的单链()。7(2018海安期中)从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌体和溶血性均较强的多肽 P1。目前在 P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是( )3A合成编码目的肽的 DNA片段B构建含目的肽 DNA片段的表达载体C依据 P1氨基酸序列设计多条模拟肽D筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽解析：选 C 已经获得该目的基因片段，不需要合成编码目的肽的 DNA片段，A 错误；需要构建含目的肽的 DNA片段的表达载体，但这不是第一步，B 错误；蛋白质工程的第一步是根据蛋白质的功能，设计 P1氨基酸序列，从而推出
7、其基因序列，C 正确；该基因表达产物为一种抗菌体和溶血性均较强的多肽 P1，目前在 P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，而目的多肽是抗菌性强但溶血性弱，所以必需对其改造，保持其抗菌性强，抑制其溶血性，D 错误。8(2018泰兴期中)微生物常被用于基因工程中。下列相关叙述正确的是( )A从耐热的细菌中获取 PCR所需的 DNA连接酶B大肠杆菌、酵母菌等是基因工程常用的载体C作为载体的 DNA分子需具有合成抗生素的基因D常利用土壤农杆菌将目的基因导入植物细胞解析：选 D 从耐热的细菌中获取 PCR所需的 DNA聚合酶，A 错误。基因工程中常用的载体是质粒、动植物病毒、噬菌体的衍生物，B
8、错误。作为载体的 DNA分子需要有抗生素抗性基因，便于后期的筛选，C 错误。常利用土壤农杆菌将目的基因导入到双子叶植物细胞中，D 正确。9下面为利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是( )A的构建需要限制性核酸内切酶和 DNA聚合酶参与B侵染植物细胞后，重组 Ti质粒整合到的染色体上C的染色体上若含抗虫基因，则就表现出抗虫性状D只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异解析：选 D 构建重组质粒需要用到限制性核酸内切酶和 DNA连接酶，不需要 DNA聚合酶；含重组 Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后，重组 Ti质粒的 TDNA整合到受体细胞的染色体上，而不是重组 Ti质粒整合到
9、受体细胞的染色体上；导入受体细胞的目的基因表达后，转基因植株方能表现出相应性状，若目的基因在受体细胞中不表达，转基因植株不能表现出相应性状；表现出抗虫性状则表明该植株细胞发生了基因重组，基因重组是可遗传变异。10(2017南京三模)根据某基因上游和下游的碱基序列，设计合成了用于该基因4PCR的两段引物(单链 DNA)。引物与该基因变性 DNA(单链 DNA)结合为双链 DNA的过程称为复性。下图是两引物的 Tm(引物熔解温度，即 50%的引物与其互补序列形成双链 DNA分子时的温度)测定结果，下列叙述错误的是( )A通常引物 1和引物 2不能有碱基互补配对关系B两引物分别是子链延伸的起点，并可
10、以反复利用C若两引物的脱氧核苷酸数相同，推测引物 2的 GC含量较高D复性所需温度与时间，取决于引物的长度、碱基组成及其浓度等因素解析：选 B 引物 1和引物 2不能有碱基互补配对关系，以免二者结合，A 正确；两引物参与形成子链，不能反复利用，B 错误；若两引物的脱氧核苷酸数相同，引物 2的熔解温度较高，推测 GC含量较高，C 正确；综上所述，复性所需温度与时间取决于引物的长度、碱基组成及其浓度等因素，D 正确。11(2018南通模拟，多选)科学家利用基因工程技术将鱼的抗冻蛋白基因导入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高。在培养转基因番茄的过程中，下列操作合理的是( )A可用 PCR技术或逆转录法获
11、得抗冻蛋白基因B利用选择性培养基对构建的基因表达载体直接筛选C利用农杆菌转化法将基因表达载体导入番茄体细胞D在低温条件下筛选已导入抗冻蛋白基因的番茄植株解析：选 ACD 利用逆转录法可获得 cDNA；构建的基因表达载体不可以直接在选择培养基上进行筛选，需要先导入受体细胞中再进行筛选；农杆菌转化法是目的基因导入受体细胞的常用方法；利用低温条件对耐寒番茄进行个体性状水平的检测，筛选出耐寒番茄植株。12(2017南通三模，多选)科研人员先分别 PCR扩增尿酸酶基因和原核生物胞外蛋白信号肽基因(编码的肽链能引导新合成的蛋白质转移、分泌)，再将它们拼接形成融合基因，并导入大肠杆菌生产尿酸酶。相关叙述正确
12、的是( )A扩增两类基因时可以通过设计引物来控制两类基因的拼接方向B构建融合基因的目的是使大肠杆菌能合成尿酸酶并分泌到细胞外C融合基因导入大肠杆菌前需构建基因表达载体，以保证目的基因正常表达和遗传D在导入融合基因前，应先用 NaCl处理大肠杆菌，使其变为感受态细胞解析：选 ABC 每个基因的两端都有启动子和终止子，它会调节基因的表达，因此扩5增两类基因时可以通过设计引物来控制两类基因的拼接方向，以便它们都能正常表达，A正确；根据题干中原核生物胞外蛋白信号肽基因的功能可知，构建融合基因的目的是使大肠杆菌能合成尿酸酶并分泌到细胞外，B 正确；融合基因导入大肠杆菌前需构建基因表达载体，以保证目的基因
13、正常表达和遗传，C 正确；在导入融合基因前，应先用 CaCl2处理大肠杆菌，使其变为感受态细胞，D 错误。二、非选择题13(2017常州一模)我国科学家屠呦呦因在青蒿素研究中的特殊贡献荣获 2015年诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素是青蒿植株的次级代谢产物，其化学本质是一种萜类化合物，其生物合成途径如图 1所示。正常青蒿植株的青蒿素产量很低，难以满足临床需求，科学家为了提高青蒿素产量，将棉花中的 FPP合成酶基因导入了青蒿植株并让其成功表达，获得了高产青蒿植株，过程如图 2所示。(1)研究人员从棉花基因文库中获取 FPP合成酶基因后，可以采用_技术对该目的基因进行大量扩增，该技术除了需要提供模板和
14、游离的脱氧核苷酸外，还需要提供_、_等条件。(2)图 2中的为_，形成过程中需要_等酶；棉花FPP合成酶基因能够和质粒连接成的主要原因是_。(3)若不能在含有抗生素 Kan的培养基上生存，则原因是_。(4)由题意可知，除了通过提高 FPP的含量来提高青蒿素的产量外，还可以通过哪些途径来提高青蒿素的产量？ (试举一例)_。解析：(1)PCR 技术的实质是 DNA复制，需要热稳定的 DNA聚合酶、模板、引物和能量等。(2)是重组质粒(即基因表达载体)，需要先利用限制酶切割棉花 FPP合成酶基因和质粒，再用 DNA连接酶连接。能够连接的原因是具有相同的黏性末端。(3)若重组质粒没有导入农杆菌，则农杆
15、菌不含抗生素 Kan抗性基因，不能在含有抗生素 Kan的培养基上生存。(4)由图 1可以看出，提高青蒿素的产量可以通过提高 FPP的含量或增强 ADS基因的表达来实现，也可以通过抑制 SQS基因的表达，从而抑制 FPP形成其他萜类化合物来实现。6答案：(1)PCR 引物 热稳定的 DNA聚合酶 (2)基因表达载体(重组质粒) 限制酶和DNA连接酶 切割后具有相同的黏性末端 (3)重组质粒没有导入农杆菌(4)抑制 SQS基因的表达(或增强 ADS基因的表达)14(2017盐城三模)如图为培育转基因抗虫棉的两种途径示意图，请据图回答问题：(1)与图 2相比，图 1的优点是筛选出的目的植株_。(2)
16、构建重组质粒时，需要使用的限制酶是_，还需要使用的工具酶是_。(3)图中过程获取的完整的重组质粒，除了图中标出的特殊 DNA片段外，还应该有_等部分；过程常用的方法是_；过程常用的试剂为_；培育获取棉株 2 或棉株 4采用的生物学技术是_。(4)为检测棉株 3、棉株 4的抗虫特性，常使用的方法是_。解析：(1)图 1是采用单倍体育种方法，结合基因工程，培育出目的植株与图 2相比，该方法的优点是目的植物是纯合子，能稳定遗传。(2)用图中的质粒和目的基因构建重组DNA分子时，不能使用 Sma酶切割( Sma破坏目的基因)。因此只能选用的限制酶是EcoR和 BamH切割目的基因和运载体，还需要 DN
17、A连接酶以构建基因表达载体。(3)过程是构建基因表达载体(重组质粒)，基因表达载体中除了具有目的基因、启动子和终止子之外，还需具有标记基因；过程是将目的基因导入受体细胞中，受体细胞是植物细胞，常用的方法是农杆菌转化法；棉株 2是单倍体幼苗外植体中细胞经过植物组织培养技术获取的，是单倍体；过程常用的试剂为秋水仙素，过程使棉株 2细胞中染色体数目增倍，进而获取纯合子棉株 3。(4)为检测棉株 3、棉株 4的抗虫特性，常使用的方法是接种害虫，观察棉株是否有抗虫能力。7答案：(1)能稳定遗传(是纯合子) (2) EcoR和 BamHDNA连接酶 (3)标记基因(和复制原点) 农杆菌转化法 秋水仙素 植
18、物组织培养 (4)接种害虫，观察棉株是否有抗虫能力15(2017苏北三市三模)如图所示为 A、B、C 三种质粒和一个含目的基因 D的 DNA片段示意图。图中 Ap为氨苄青霉素抗性基因，Tc 为四环素抗性基因，lacZ 为蓝色显色基因。图中 EcoR、 Pvu为两种限制酶，质粒上限制酶括号内的数字表示限制酶切割位点与复制原点的距离。回答下列问题：(1)图 1三种质粒中不能作为目的基因运载体的是_，理由是_、_。(2)在基因工程的操作过程中，需要检查目的基因是否重组到质粒中，应使用_酶切重组质粒，完全酶切后，进行电泳检测。若电泳图谱中出现长度为1.1 kb 和 5.6 kb或者_kb 和_kb 的
19、片段，则可判断该质粒已与目的基因重组成功。(3)为研究目的基因 D的功能，研究人员用图 2所示的引物组合分别扩增 D基因的 D1片段、D 3片段(DNA 复制子链的延伸方向 53)。注：引物、上的 x、y 片段分别与 N基因两端互补配对。用引物、组合扩增后，得到的绝大部分 DNA片段是图 3中的_。(填字母)将大量 N基因片段与扩增得到的 D1片段、D 3片段置于 PCR反应体系中进行扩增，得到的绝大多数扩增产物是_(填“D 1N” “D1D 3N” “D3N”或“D1ND 3”)。解析：(1)图 1中质粒 A缺少标记基因；质粒 C在用和目的基因相同的限制酶切割时，8复制原点会被限制酶切割，影
20、响重组质粒的自主复制，因此，能作为目的基因运载体的是质粒 B。(2)分析图解可知，目的基因上存在着 EcoR酶的切割位点，因此在基因工程的操作过程中，需要检查目的基因是否重组到质粒中，应使用该酶；构建重组质粒时使用Pvu，重组质粒长度为 2.746.7 kb，目的基因可正向或反向连接到质粒上。使用EcoR切割之后进行电泳检测。若电泳图谱中出现长度为 1.1 kb(0.80.71.0)和 5.6 kb2.7(0.80.7)(4.01.0)或者 3.1 kb(0.80.7)3.0和 3.6 kb2.7(0.80.7)1.0的片段，则可判断该质粒已与目的基因重组成功。(3)根据图2分析，用引物、组合扩增的是 D1片段；以引物所在的单链为模板，在引物的作用下合成 DNA时，引物上的 X片段也被作为模板合成子链，因此得到的绝大部分 DNA片段是图 3中的 d。由于引物、上的 x、y 片段都能与 N基因两条链上的碱基进行互补配对，因此将大量 N基因片段与扩增得到的 D1片段、D 3片段置于 PCR反应体系中进行扩增，得到的绝大多数扩增产物是 D1ND 3。答案：(1)质粒 A、质粒 C (质粒 A)缺少标记基因 (质粒 C)复制原点会被限制酶切割 (2)EcoR 3.1 3.6 (3)d D 1ND 3
