第2節(jié)基因工程的基本操作程序第1課時(shí)獲取目的基因與構(gòu)建基因表達(dá)載體必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.利用PCR技術(shù)從某種生物的基因組DNA中獲取目的基因。有關(guān)這一過(guò)程,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.以含有目的基因的DNA片段作為模板B.目的基因的一段核苷酸序列已知,以便根據(jù)這一序列合成兩種引物C.有足夠的脫氧核苷酸作為原料D.加入足夠數(shù)量的DNA連接酶進(jìn)行指數(shù)式擴(kuò)增2.(2021山東聊城高二期中)新型冠狀病毒的檢測(cè)可以采用實(shí)時(shí)熒光RT—PCR(逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))的方法,RT—PCR的具體過(guò)程如圖。下列敘述錯(cuò)誤的是()A.過(guò)程①以mRNA為模板合成單鏈DNAB.過(guò)程②③擬對(duì)單鏈cDNA進(jìn)行n次循環(huán)的擴(kuò)增,理論上需要n個(gè)引物BC.游離的脫氧核苷酸只能從引物的3'端開(kāi)始連接D.該技術(shù)用于對(duì)某些微量RNA病毒的檢測(cè),可提高檢測(cè)的靈敏度3.不對(duì)稱PCR是利用不等量的一對(duì)引物來(lái)產(chǎn)生大量單鏈DNA的方法。這兩種引物分別為限制性引物與非限制性引物,其最佳比例一般為1∶100~1∶50,在PCR反應(yīng)的最初10~15個(gè)循環(huán)中,其擴(kuò)增產(chǎn)物最初主要是雙鏈DNA,但當(dāng)限制性引物消耗完后,非限制性引物引導(dǎo)的PCR就會(huì)產(chǎn)生大量的單鏈DNA。下列相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.可以利用不對(duì)稱PCR來(lái)制備探針B.復(fù)性溫度過(guò)高可能導(dǎo)致PCR反應(yīng)得不到任何擴(kuò)增產(chǎn)物C.用不對(duì)稱PCR方法擴(kuò)增目的基因時(shí)需知道基因的全部序列D.因?yàn)殡p鏈DNA和單鏈DNA的分子量大小不同,可通過(guò)電泳方法將其分離4.PCR又稱聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng),現(xiàn)在已成為分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一種常規(guī)手段,它可以在體外很短的時(shí)間內(nèi)將DNA大量擴(kuò)增。你認(rèn)為下列符合在體外進(jìn)行PCR反應(yīng)條件的一組是()①穩(wěn)定的緩沖溶液環(huán)境②DNA模板③引物④4種脫氧核苷酸⑤耐高溫的DNA聚合酶⑥解旋酶⑦限制性內(nèi)切核酸酶⑧溫控設(shè)備A.①②③④⑤⑥B.①②③④⑤⑥⑦⑧C.③④⑤⑥⑧D.①②③④⑤⑧5.如圖是基因工程中基因表達(dá)載體的模式圖,若結(jié)構(gòu)X是表達(dá)載體所必需的,則X最可能是()A.目的基因插入位點(diǎn)B.啟動(dòng)子C.標(biāo)記基因D.DNA聚合酶識(shí)別位點(diǎn)6.在基因工程的操作過(guò)程中,獲得重組質(zhì)粒不需要()①DNA連接酶②限制性內(nèi)切核酸酶③RNA聚合酶④具有標(biāo)記基因的質(zhì)粒⑤目的基因⑥四種脫氧核苷酸A.③⑥ B.②④C.①⑤ D.①②④7.(2021山東煙臺(tái)萊州一中高二月考)下列關(guān)于基因表達(dá)載體的說(shuō)法,不正確的是()A.基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基因工程的核心步驟B.基因表達(dá)載體包含啟動(dòng)子、目的基因、終止子、標(biāo)記基因等C.終止子位于目的基因的下游,能夠終止翻譯過(guò)程D.不同的目的基因所需的啟動(dòng)子不一定相同8.下列關(guān)于基因表達(dá)載體構(gòu)建的相關(guān)敘述,不正確的是()A.需要限制酶和DNA連接酶B.抗生素抗性基因可作為標(biāo)記基因C.在細(xì)胞外進(jìn)行D.啟動(dòng)子位于目的基因的上游,是DNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位9.環(huán)境雌激素(EEs)會(huì)影響動(dòng)物和人類的性腺發(fā)育。斑馬魚(yú)在EEs的誘導(dǎo)下,會(huì)表達(dá)出卵黃蛋白原(vtg)。已知綠色熒光蛋白(GFP)基因能使斑馬魚(yú)發(fā)光,欲獲得能檢測(cè)水中是否含有EEs的轉(zhuǎn)基因斑馬魚(yú),下列操作合理的是()A.將EEs基因的啟動(dòng)子與GFP基因重組B.將vtg基因的啟動(dòng)子與GFP基因重組C.將GFP基因的啟動(dòng)子與GFP基因重組D.將GFP基因的啟動(dòng)子與vtg基因重組10.(2021山東日照高二期中)DNA疫苗是指將編碼保護(hù)性抗原蛋白的基因(如圖甲)插入適宜的質(zhì)粒(如圖乙)中得到的重組DNA分子,將其導(dǎo)入人體內(nèi),在人體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)的產(chǎn)物可直接誘導(dǎo)機(jī)體免疫應(yīng)答,且可持續(xù)一段時(shí)間。限制酶BglⅡ、EcoRⅠ和Sau3AⅠ的酶切位點(diǎn)如下圖所示。下列分析正確的是()A.構(gòu)建DNA疫苗時(shí),可用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和質(zhì)粒B.圖乙中只用EcoRⅠ切割質(zhì)粒產(chǎn)生的DNA片段具有相同平末端C.用EcoRⅠ切割目的基因和質(zhì)粒,再用DNA聚合酶連接,會(huì)產(chǎn)生多種連接產(chǎn)物D.抗原基因在體內(nèi)表達(dá)時(shí),需要經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程,會(huì)發(fā)生氫鍵斷裂和形成11.(2021海南瓊中中學(xué)高二月考)科學(xué)家將大麥細(xì)胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中,獲得的啤酒酵母菌可產(chǎn)生相應(yīng)蛋白質(zhì),并釀出泡沫豐富的啤酒,其基本的操作過(guò)程如下圖所示。請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題。(1)圖中所示技術(shù)定向改變了啤酒酵母菌的性狀,所利用的原理是。

(2)本操作中為了將LTP1基因?qū)肫【平湍妇?xì)胞內(nèi),所用的載體是。

(3)圖中a、b過(guò)程使用到的酶分別是。

關(guān)鍵能力提升練12.(2021山東威海高二期末)根據(jù)功能不同可將基因結(jié)構(gòu)劃分為非編碼區(qū)和編碼區(qū),非編碼區(qū)上有RNA聚合酶的結(jié)合位點(diǎn)。真核生物的編碼區(qū)包括外顯子和內(nèi)含子,其中編碼蛋白質(zhì)的序列是外顯子,分布在外顯子之間的多個(gè)只轉(zhuǎn)錄但不編碼蛋白質(zhì)的序列是內(nèi)含子。原核生物的編碼區(qū)沒(méi)有內(nèi)含子序列。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.基因雙鏈結(jié)構(gòu)中堿基比例關(guān)系為(A+G)/(T+C)=1B.啟動(dòng)子應(yīng)位于基因結(jié)構(gòu)的非編碼區(qū)C.真核生物基因中第一個(gè)外顯子首位的3個(gè)堿基為起始密碼子D.直接將從人體內(nèi)獲得的胰島素基因通過(guò)基因工程轉(zhuǎn)入大腸桿菌體內(nèi)不能得到胰島素13.(2021廣東汕頭潮南實(shí)驗(yàn)學(xué)校高二月考)某目的基因兩側(cè)的DNA序列所含的限制性內(nèi)切核酸酶的酶切位點(diǎn)如圖所示,最好選用下列哪種質(zhì)粒作為載體?()14.用PCR技術(shù)將DNA分子中的A1片段進(jìn)行擴(kuò)增,設(shè)計(jì)了引物Ⅰ、Ⅱ,其連接部位如圖所示,X為某限制酶識(shí)別序列。擴(kuò)增后得到的絕大部分DNA片段是圖中的()15.(多選)蜘蛛絲是天然蛋白纖維,其機(jī)械性能高于常用于制作防彈衣的凱夫拉纖維,有廣泛的應(yīng)用前景。近期,中國(guó)科學(xué)家利用質(zhì)粒(如圖)成功構(gòu)建了蛛絲蛋白基因的重組質(zhì)粒,并在家蠶絲腺細(xì)胞中獲得大量蛛絲蛋白。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A.為防止目的基因自身環(huán)化,可以用限制酶XbaⅠ和SacⅠ來(lái)切割目的基因B.構(gòu)建表達(dá)載體時(shí)選用蠶絲蛋白基因的啟動(dòng)子利于基因在家蠶絲腺細(xì)胞中表達(dá)C.啟動(dòng)子是RNA聚合酶的識(shí)別和結(jié)合部位,可以驅(qū)動(dòng)遺傳信息的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄D.基因表達(dá)載體中的標(biāo)記基因可以鑒別與選擇含有蛛絲蛋白基因的受體細(xì)胞16.回答下列相關(guān)基因工程中構(gòu)建基因表達(dá)載體的問(wèn)題。(1)培育轉(zhuǎn)基因植物過(guò)程的核心步驟是構(gòu)建基因表達(dá)載體,其目的是使目的基因在受體細(xì)胞中,并且可以通過(guò)復(fù)制遺傳給下一代,同時(shí),使目的基因表達(dá)和發(fā)揮作用。

(2)構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí),可利用酶連接被限制酶切開(kāi)的鍵。

(3)組成基因表達(dá)載體的單體是?；虮磉_(dá)載體中的啟動(dòng)子是識(shí)別和結(jié)合的部位,這種結(jié)合完成后才能驅(qū)動(dòng)目的基因通過(guò)(填過(guò)程)合成mRNA。目的基因表達(dá)的翻譯過(guò)程的終止信號(hào)是。

(4)用兩種限制酶XbaⅠ和SacⅠ(兩種酶切出的黏性末端不同)切割某DNA,獲得含目的基因的片段。若利用該片段構(gòu)建基因表達(dá)載體,應(yīng)選用下圖中的何種質(zhì)粒?。注:圖中箭頭所指的位置是限制酶識(shí)別和切割的位點(diǎn)。第1課時(shí)獲取目的基因與構(gòu)建基因表達(dá)載體1.D解析用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因,應(yīng)以含有目的基因的DNA片段作為模板,A項(xiàng)正確;PCR技術(shù)的前提條件是目的基因的一段核苷酸序列已知,以便合成一對(duì)引物,B項(xiàng)正確;DNA復(fù)制需要有足夠的脫氧核苷酸作為原料,C項(xiàng)正確;PCR技術(shù)需要耐高溫的DNA聚合酶,不需要加入DNA連接酶,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2.B解析過(guò)程①是由mRNA形成單鏈DNA的過(guò)程,表示逆轉(zhuǎn)錄,A項(xiàng)正確;過(guò)程②③擬對(duì)單鏈cDNA進(jìn)行n次循環(huán)的擴(kuò)增,根據(jù)DNA分子半保留復(fù)制特點(diǎn)可知,該過(guò)程理論上至少需要2n1個(gè)引物B,B項(xiàng)錯(cuò)誤;游離的脫氧核苷酸只能從引物的3'端開(kāi)始連接,C項(xiàng)正確;利用實(shí)時(shí)熒光RT—PCR技術(shù)對(duì)某些微量RNA病毒進(jìn)行檢測(cè)時(shí)可提高檢測(cè)的靈敏度,是因?yàn)樵黾恿舜郎y(cè)RNA逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的DNA的數(shù)量(或濃度),便于檢測(cè),D項(xiàng)正確。3.C解析探針是單鏈DNA,根據(jù)題意可知不對(duì)稱PCR可用來(lái)合成大量的單鏈DNA,A項(xiàng)正確;復(fù)性溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致引物無(wú)法與模板結(jié)合,從而無(wú)擴(kuò)增產(chǎn)物形成,B項(xiàng)正確;進(jìn)行PCR時(shí)不需要知道擴(kuò)增基因的全部序列,只需要知道兩端的部分序列即可,C項(xiàng)錯(cuò)誤;單鏈DNA和雙鏈DNA的分子量不同,電泳可以將其分離,D項(xiàng)正確。4.D解析PCR反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是模擬體內(nèi)DNA復(fù)制,因此需要穩(wěn)定的緩沖溶液環(huán)境;PCR反應(yīng)需要DNA模板;PCR反應(yīng)需要一對(duì)引物;PCR反應(yīng)需要以4種脫氧核苷酸為原料;PCR反應(yīng)需要耐高溫的DNA聚合酶催化延伸過(guò)程;PCR反應(yīng)過(guò)程中通過(guò)高溫使DNA變性解鏈,不需要解旋酶;PCR反應(yīng)不需要限制性內(nèi)切核酸酶;PCR反應(yīng)過(guò)程中需要控制的關(guān)鍵因素是溫度,因此需要溫控設(shè)備。5.B解析基因表達(dá)載體由啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因、復(fù)制原點(diǎn)和目的基因等組成。題圖中有終止子、標(biāo)記基因(抗生素抗性基因)、目的基因、復(fù)制原點(diǎn)等,還缺少啟動(dòng)子。啟動(dòng)子位于基因的上游,所以X最可能是啟動(dòng)子。6.A解析構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí),首先要用限制性內(nèi)切核酸酶切割含有目的基因的DNA片段和具有標(biāo)記基因的質(zhì)粒,其次需要用DNA連接酶將目的基因與質(zhì)粒連接;RNA聚合酶催化轉(zhuǎn)錄過(guò)程,獲得重組質(zhì)粒時(shí)不需要RNA聚合酶;四種脫氧核苷酸是合成DNA的原料,獲得重組質(zhì)粒不需要四種脫氧核苷酸。7.C解析基因表達(dá)載體使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在,并且可以遺傳給下一代,使目的基因表達(dá)和發(fā)揮作用,是基因工程的核心步驟,A項(xiàng)正確;基因表達(dá)載體包括啟動(dòng)子、終止子、目的基因、標(biāo)記基因等,其中啟動(dòng)子位于目的基因的上游,是啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的一段DNA片段,終止子位于目的基因的下游,能夠終止轉(zhuǎn)錄過(guò)程,B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;不同的目的基因具有不同的核苷酸序列,其啟動(dòng)子也不盡相同,D項(xiàng)正確。8.D解析啟動(dòng)子位于目的基因的上游,是啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列,是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位。9.B解析由題意可知,環(huán)境中的EEs可誘導(dǎo)斑馬魚(yú)體內(nèi)vtg基因的表達(dá),在不含EEs的環(huán)境中,斑馬魚(yú)體內(nèi)vtg基因不能表達(dá)。因此,只要將vtg基因的啟動(dòng)子與GFP基因重組并導(dǎo)入斑馬魚(yú)體內(nèi),便能根據(jù)斑馬魚(yú)是否發(fā)光檢測(cè)水中是否含EEs。10.D解析外源DNA分子和質(zhì)粒上都含有3種限制酶(BglⅡ、EcoRⅠ和Sau3AⅠ)的切割位點(diǎn),為了防止目的基因和載體的自身環(huán)化和兩者之間的不定向連接,因此可用BglⅡ和Sau3AⅠ兩種限制酶進(jìn)行切割,A項(xiàng)錯(cuò)誤;EcoRⅠ切割后獲得的是黏性末端,B項(xiàng)錯(cuò)誤;用EcoRⅠ切割目的基因和質(zhì)粒,再用DNA連接酶連接,能產(chǎn)生多種連接產(chǎn)物,如目的基因自身環(huán)化、質(zhì)粒自身環(huán)化、目的基因與質(zhì)粒正向連接、目的基因與質(zhì)粒反向連接等產(chǎn)物,C項(xiàng)錯(cuò)誤;抗原基因在體內(nèi)表達(dá)時(shí),需要經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程,會(huì)發(fā)生氫鍵斷裂(解旋)和形成,D項(xiàng)正確。11.答案(1)基因重組(2)質(zhì)粒(3)限制酶、DNA連接酶解析(1)基因工程實(shí)現(xiàn)了不同種生物基因的重新組合,依據(jù)的原理是基因重組。(2)大腸桿菌細(xì)胞中的質(zhì)粒是小型環(huán)狀DNA分子,適于作為載體。分析題圖可知,將目的基因?qū)肫【平湍妇?xì)胞使用的載體是質(zhì)粒。(3)a過(guò)程中,用限制酶對(duì)含目的基因的DNA片段進(jìn)行切割;b過(guò)程構(gòu)建重組質(zhì)粒,需用DNA連接酶連接目的基因和載體。12.C解析根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,基因雙鏈結(jié)構(gòu)中堿基數(shù)目關(guān)系為A=T,G=C,故(A+G)/(T+C)=1,A項(xiàng)正確;啟動(dòng)子是RNA聚合酶識(shí)別結(jié)合的序列,但本身不進(jìn)行轉(zhuǎn)錄,故應(yīng)位于基因結(jié)構(gòu)的非編碼區(qū),B項(xiàng)正確;起始密碼子是mRNA上的三個(gè)相鄰堿基,而不是DNA的堿基序列,C項(xiàng)錯(cuò)誤;大腸桿菌是原核生物,不能處理人的基因上的內(nèi)含子序列,故人體內(nèi)獲得的胰島素基因直接轉(zhuǎn)入大腸桿菌體內(nèi)不能得到胰島素,D項(xiàng)正確。13.D解析目的基因僅一側(cè)含有限制酶NheⅠ的識(shí)別序列,用此酶切割不能獲取目的基因,A項(xiàng)不符合題意;目的基因兩側(cè)分別含有限制酶AluⅠ的識(shí)別序列,但只用此酶切割可能會(huì)導(dǎo)致目的基因和質(zhì)粒反向連接或自身環(huán)化,B項(xiàng)不符合題意;目的基因兩側(cè)含有限制酶NheⅠ和AluⅠ的識(shí)別序列,但用這兩種酶切割會(huì)產(chǎn)生不含目的基因的片段,C項(xiàng)不符合題意;目的基因兩側(cè)分別含有限制酶NheⅠ和SmaⅠ的識(shí)別序列,用這兩種酶切割會(huì)獲取目的基因,而且能防止目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和反向連接,D項(xiàng)符合題意。14.D解析利用PCR技術(shù)將DNA分子中的A1片段擴(kuò)增時(shí),當(dāng)引物與母鏈通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)結(jié)合后,子鏈延伸總是從5'端到3'端。據(jù)此依題意和圖示分析可知,擴(kuò)增后得到的絕大部分DNA片段如圖D所示。15.ABD解析用限制酶XbaⅠ和SacⅠ來(lái)切割目的基因,可以使目的基因兩端產(chǎn)生不同的黏性末端,防止目的基因自身環(huán)化,A項(xiàng)正確;為能從蠶絲腺細(xì)胞中提取蛛絲蛋白,基因表達(dá)載體中目的基因的上游必須含有使其能在蠶絲腺細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)子,即構(gòu)建表達(dá)載體時(shí)選用蠶絲蛋白基因的啟動(dòng)子利于基因在家蠶絲腺細(xì)胞中表達(dá),B項(xiàng)正確;啟動(dòng)子只能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄,不能驅(qū)動(dòng)其復(fù)制,C項(xiàng)錯(cuò)誤,基因表達(dá)載體中的標(biāo)記基因可以鑒別與選擇含有蛛絲蛋白基因的受體細(xì)胞,D項(xiàng)正確。16.答案(1)穩(wěn)定存在(2)DNA連接磷酸二酯(3)脫氧核苷酸RNA聚合酶轉(zhuǎn)錄終止密碼子(4)甲解析(1)構(gòu)建基因表達(dá)載體的目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在,并且可以通過(guò)復(fù)制遺傳給下一代,同時(shí),使目的基因表達(dá)和發(fā)揮作用。(2)DNA連接酶的作用是在DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。(3)基因表達(dá)載體的本質(zhì)是DNA,其基本