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1、課下達標檢測（四十） 基因工程 一、基礎題點練 1．(2019·徐州模擬)已知限制性內切酶XmaⅠ和SmaⅠ的識別序列分別為C↓CCGGG和CCC↓GGG。有關這兩種酶及應用的敘述，錯誤的是(　　) A．這兩種酶作用的底物都是雙鏈DNA B．DNA中出現(xiàn)這兩種酶識別序列的幾率不同 C．XmaⅠ切割DNA形成的黏性末端是—GGCC D．使用這兩種酶時需注意控制反應溫度、時間等 解析：選B　限制酶作用的底物是雙鏈DNA分子；這兩種限制酶作用的核苷酸序列相同，所以這兩種識別序列在DNA中出現(xiàn)的的幾率相同；根據(jù)堿基互補配對原則，CCCGGG的互補鏈是GGGCCC，并根據(jù)XmaⅠ的切割位

2、點可知，切割后的黏性末端是—CCGG；溫度能影響酶的活性，所以使用酶時需要注意控制反應溫度和時間等。 2．如圖表示的是三種黏性末端，下列說法正確的是(　　) A．圖中所示黏性末端是由同種限制酶切割形成 B．若圖甲中的G堿基處發(fā)生突變，限制酶可能無法識別該切割位點 C．圖中所示黏性末端是限制酶斷開氫鍵形成 D．目前常用的運載體有質粒、噬菌體和動植物病毒等幾類原核生物 解析：選B　產生甲黏性末端的限制酶的識別序列為，產生乙黏性末端的限制酶的識別序列為，產生丙黏性末端的限制酶的識別序列為，可見甲、乙、丙黏性末端是由3種限制酶作用產生的；限制酶具有專一性，能夠識別雙鏈DNA分子的某

3、種特定核苷酸序列，如果甲中的G發(fā)生突變，限制酶可能無法識別該切割位點；圖中所示黏性末端是限制酶斷開磷酸二酯鍵形成的；質粒是環(huán)狀DNA分子，噬菌體和動植物病毒都沒有細胞結構，它們都不屬于原核生物。 3．下列關于蛋白質工程的敘述，錯誤的是(　　) A．蛋白質工程的基礎是基因工程 B．蛋白質工程遵循的原理包括中心法則 C．蛋白質工程是在分子水平上對蛋白質分子直接進行操作，定向改變分子的結構 D．蛋白質工程能產生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質分子 解析：選C　蛋白質工程是通過基因修飾或基因合成對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或合成新的蛋白質，故蛋白質工程的基礎是基因工程；蛋白質工程遵循的原理包括中

4、心法則；蛋白質工程是通過改造基因來實現(xiàn)對蛋白質分子的改造的；蛋白質工程能產生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質分子。 4．(2019·南通模擬)下列關于“DNA的粗提取與鑒定”實驗的敘述，錯誤的是(　　) A．雞的紅細胞和菜花均可作為提取DNA的材料，處理方法有所不同 B．在切碎的菜花中加入一定量的洗滌劑和食鹽，充分研磨，過濾收集濾液 C．將NaCl溶液濃度調至2 mol/L，用單層濾紙過濾獲取析出物 D．利用某些蛋白質在酒精中的溶解度大于DNA在酒精中的溶解度的原理，可以提純DNA 解析：選C　雞的紅細胞和菜花均可作為提取DNA的材料，處理方法有所不同，動物細胞只要加蒸餾水使細胞吸

5、水破裂，植物細胞需要加洗滌劑和食鹽研磨；在切碎的菜花中加入一定量的洗滌劑和食鹽，充分研磨，過濾收集濾液；將NaCl溶液濃度調至2 mol/L，用多層紗布過濾獲取濾液；利用某些蛋白質在酒精中的溶解度大于DNA在酒精中的溶解度的原理，可以提純DNA。 5．下列是利用肝臟細胞粗提取DNA實驗的兩個關鍵操作步驟，相關敘述錯誤的是(　　) 步驟1：向8 g豬肝中加入25 mL 0.1 mol/L NaCl、0.05 mol/L檸檬酸鈉緩沖液→冰浴、研磨、離心 步驟2：取沉淀，加入40 mL緩沖液、20 mL異戊醇，振勻后，緩慢加固體NaCl使溶液濃度達到2 mol/L，再離心 A．步驟1中，

6、加入檸檬酸鈉緩沖液的目的是維持pH的穩(wěn)定 B．步驟1中，冰浴處理的主要原理是低溫下DNA水解酶容易變性 C．步驟2中，異戊醇的作用可能是使與DNA結合的蛋白質因變性而沉淀 D．步驟2中，離心后應取上清液，因為DNA在2 mol/L NaCl溶液中溶解度比較大 解析：選B　步驟1中，加入檸檬酸鈉緩沖液的目的是維持pH的穩(wěn)定；低溫不會使酶變性失活，只能降低酶的活性；步驟2中，DNA在2 mol/L NaCl溶液中溶解度比較大，因此異戊醇的作用可能是使與DNA結合的蛋白質因變性而沉淀；步驟2中，離心后應取上清液，因為DNA在2 mol/L NaCl溶液中溶解度比較大。 6．限制酶MunⅠ和

7、限制酶EcoRⅠ的識別序列及其切割位點分別如下： —C↓AATTG—和—G↓AATTC— 如圖表示某一目的基因片段與質粒拼接形成重組質粒的過程，相關敘述錯誤的是(　　) A．用限制酶EcoRⅠ切割目的基因，同時用限制酶MunⅠ切割質粒 B．兩種限制酶切割后形成的黏性末端的堿基可以互補配對 C．限制酶能使特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開 D．將重組質粒同時用2種限制酶切割則會形成2種DNA片段 解析：選D　由圖可知，目的基因兩側都是限制酶EcoRⅠ的切割位點，因此應選用限制酶EcoRⅠ切割含有目的基因的外源DNA分子，質粒中含有限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的切割位點

8、，但EcoRⅠ的切割位點位于標記基因中，用其切割會破壞標記基因，因此為保證重組質粒表達載體的準確構建，應選用限制酶MunⅠ切割質粒；圖中兩種限制酶切割后形成的黏性末端的堿基可以互補配對；限制酶的作用是使特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開；將重組質粒同時用2種限制酶切割則會形成3種DNA片段。 二、高考題型練 7．(2019·成都模擬)如圖1所示為用PvuⅠ限制酶切下的某目的基因及其上DNA片段示意圖；圖2所示為三種質粒示意圖。圖中Ap為氨芐青霉素抗性基因，Tc為四環(huán)素抗性基因。EcoRⅠ、PvuⅠ等為限制酶及其切割的位點。復制原點是在基因組上復制起始的一段序列，是指質粒在受體細胞中復

9、制時的起點。 (1)組成片段D的基本骨架與細胞膜的基本骨架相同的元素是____________。 (2)圖2中質粒A、質粒C能否作為目的基因運載體最理想的質粒？________(填“能”或“否”)，請說明理由________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)重組質粒成功導入受體細胞的概率一般僅為10－7，用質粒B構建重組質粒，為了篩

10、選出導入了重組質粒的大腸桿菌，在導入完成后，將所有大腸桿菌分別在含有四環(huán)素和氨芐青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，大腸桿菌在兩種培養(yǎng)基的生長狀況不可能的是__________________________________________________，可能性最大的是________________________________________________。 (4)若想在山羊的乳汁中收獲上述目的基因的表達產物，則需要將重組質粒導入至山羊的________(細胞)中。 解析：(1)脫氧核糖和磷酸交替連接構成DNA片段D的基本骨架，脫氧核糖由C、H、O三種元素組成，組成磷酸的元素是H、P、O；磷脂

11、雙分子層構成細胞膜的基本骨架，磷脂分子是由C、H、O、N、P組成，可見組成片段D的基本骨架與細胞膜的基本骨架相同的元素是C、H、O、P。(2)分析圖2可知：質粒A缺少標記基因，質粒C在用和目的基因相同的限制酶切割時，復制原點會被限制酶切割，進而影響重組質粒的自主復制，所以質粒A、質粒C均不能作為目的基因運載體最理想的質粒。(3)用質粒B構建重組質粒，當用和目的基因相同的限制酶(PvuⅠ)切割時，Tc(四環(huán)素抗性基因)遭到破壞，而Ap(氨芐青霉素抗性基因)結構完好，因此在重組質粒導入完成后，將所有大腸桿菌分別在含有四環(huán)素和氨芐青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)，大腸桿菌在兩種培養(yǎng)基的生長狀況不可能的是在含四環(huán)

12、素的培養(yǎng)基上能正常生長，在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上不能正常生長。因重組質粒成功導入受體細胞的概率一般僅為10－7，所以可能性最大的是在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基和含四環(huán)素的培養(yǎng)基上都不能正常生長。(4)若想在山羊的乳汁中收獲上述目的基因的表達產物，則需要將重組質粒導入山羊的受精卵中。 答案：(1)C、H、O、P　(2)否　質粒A缺少標記基因，質粒C在用和目的基因相同的限制酶切割時，復制原點會被限制酶切割，會影響重組質粒的自主復制　(3)在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上能正常生長，在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上不能正常生長　在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基和含四環(huán)素的培養(yǎng)基上都不能正常生長　(4)受精卵 8．水稻是一種重要的糧

13、食作物，選育高抗性良種是有效防治病蟲危害、增加水稻單位面積產量的關鍵措施。轉基因技術為得到抗病蟲水稻種子開辟了一條新路。下面是水稻某抗性基因獲得的過程。據(jù)圖回答下面的問題： (1)cDNA文庫中的基因在基因組文庫中____________。(填“都有”“都沒有”或“有一部分”)。 (2)B過程需要的酶________(填“存在”或“不存在”)于正常真核生物體內，圖示中含目的基因的細胞群________(填“是”或“不是”)水稻的體細胞。 (3)如果不建基因文庫，但需要大量的目的基因Ⅰ和Ⅱ，可分別利用圖中________和________為模板直接進行PCR擴增。進行擴增時所使用酶的顯

14、著特點是__________。 (4)抗性基因導入受體細胞后，僅一條染色體含抗性基因，該基因的傳遞________(填“遵循”或“不遵循”)孟德爾分離定律，試說明判斷依據(jù)：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)cDNA文庫是部分基因文庫，基因組文庫是全部基因文庫，所以cDNA文庫中的基因在基因組文庫中都有。(2)B過程是由m

15、RNA獲取cDNA的過程，需要逆轉錄酶的催化，逆轉錄酶在正常真核細胞中不存在，圖示中含目的基因的細胞群不是水稻的體細胞。(3)如果不建基因文庫，但需要大量的目的基因Ⅰ和Ⅱ，可分別利用圖中DNA和cDNA為模板直接進行PCR擴增。進行擴增時所使用酶的顯著特點是耐高溫。(4)抗性基因導入受體細胞后，僅一條染色體含抗性基因，該基因的傳遞遵循孟德爾分離定律，因為僅一條染色體含抗性基因，另一條沒有其等位基因，相當于雜合子。 答案：(1)都有　(2)不存在　不是　(3)DNA　cDNA　耐高溫　(4)遵循　僅一條染色體含抗性基因，另一條沒有其等位基因 9．(2019·太原模擬)為增加菊花的花色類型，研

16、究者從其他植物的cDNA文庫中提取出花色基因C(圖1)，擬將其與質粒(圖2)重組，再借助農桿菌導入菊花細胞中。圖3表示EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三種限制酶的識別序列與切割位點。請分析回答： (1)利用PCR技術擴增目的基因C的原理是__________。 (2)圖2所示質粒被________________切割獲得的產物可與圖1所示基因C連接，理由是________________________________________________。 (3)經BamHⅠ處理后構建的重組質粒導入菊花細胞后，基因C不能表達，原因是質粒酶切部位的兩端無________________

17、，導致基因C不能________。 (4)在添加四環(huán)素的固體培養(yǎng)基上，________(填“能”或“不能”)篩選出含有插入基因C的重組質粒的農桿菌單菌落，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)利用PCR技術擴增目的基因C的原理是DNA雙鏈復制。(2)據(jù)圖3可知，由于BamHⅠ和Sau3AⅠ兩種酶切割后產生的片段具有相同

18、的黏性末端，因此圖2所示質粒被BamHⅠ和Sau3AⅠ切割獲得的產物可與圖1所示基因C連接。(3)據(jù)圖可知，經BamHⅠ處理后構建的重組質粒導入菊花細胞后，基因C不能表達，原因是質粒酶切部位的兩端無啟動子和終止子，導致基因C不能轉錄。(4)由于含質粒的農桿菌和含重組質粒的農桿菌均含有抗四環(huán)素基因，在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上均能生長，所以在添加四環(huán)素的固體培養(yǎng)基上，不能篩選出含有插入基因C的重組質粒的農桿菌單菌落。 答案：(1)DNA雙鏈復制　(2)BamHⅠ和Sau3AⅠ　兩種酶切割后產生的片段具有相同的黏性末端　(3)啟動子和終止子　轉錄　(4)不能　含質粒的農桿菌和含重組質粒的農桿菌均含有抗四

19、環(huán)素基因，在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上均能生長 10.人胰島素基因的克隆操作過程如圖所示，其中mRNA逆轉錄形成的DNA稱為cDNA。回答下列問題： (1)提取分離組織細胞中的人胰島素mRNA時，最應選擇________細胞，過程①②需要原料是__________________。 (2)通過將所有的cDNA構建基因表達載體，去感染細菌，可以建立包括目的基因在內的________，若使用質粒載體，其上存在________________基因，有助于質粒進入受體細胞中。此過程還可以使用________作為載體。(A.動物病毒　B．植物病毒　C．噬菌體)。 (3)除了上述方法外，還可以使用____

20、________方法擴增目的基因。不同的是，后者的目的基因若為人胰島素原基因，需要導入________(填“真核”或“原核”)受體細胞中。 解析：(1)人體細胞中只有胰島B細胞可表達胰島素基因，提取人胰島素mRNA時，最應選擇胰島B細胞，過程①②為合成DNA的過程，需要(四種)脫氧核糖核苷酸為原料。(2)通過將所有的cDNA構建基因表達載體，去感染細菌，可以建立包括目的基因在內的基因(cDNA)文庫；若使用質粒載體，其上應存在控制質粒DNA轉移的基因，有助于質粒進入受體細胞中。噬菌體可侵染細菌，動物病毒、植物病毒不能侵染細菌，此過程還可以使用噬菌體作為載體。(3)用PCR技術可擴增目的基因。

21、PCR擴增的人胰島素原基因含有內含子序列，原核細胞中缺少轉錄后切除內含子對應序列的機制，因此應將人胰島素原基因，導入真核受體細胞中。 答案：(1)胰島B　(四種)脫氧核糖核苷酸　(2)基因文庫　控制質粒DNA轉移的　C　(3)PCR　真核 11．如圖表示生物實驗中通過研磨提取有關物質的操作過程，請回答下列問題： (1)若圖示為“DNA的粗提取與鑒定”的實驗操作： ①圖中實驗材料A可以是下面的________(填字母)。 a．花菜　b．香蕉　c．豬肝　d．豬血 ②若選用植物組織，研磨前加入的B一般為________和洗滌劑，前者的作用是____________。 ③實驗中，將含

22、有一定雜質的DNA絲狀物分別放入2 mL如表所示的3種溶液中，經攪拌后過濾，獲得相應的3種濾液，含DNA最少的是濾液________。 溶液種類 濾液 1 2 mol/L的NaCl溶液 D 2 0.14 mol/L的NaCl溶液 E 3 體積分數(shù)為95%的冷酒精溶液 F (2)若圖示為“葉綠體色素的提取和分離”的實驗操作： ①研磨前加入的B應包括________________________________________。 ②將研磨液進行過濾時，需要在漏斗基部放上________。 解析：(1)①DNA的粗提取和鑒定實驗中，原則上只要含有DNA的生物材料都

23、可以作為實驗材料，花菜、香蕉、豬肝都含有DNA，都可以作為該實驗的材料，而豬為哺乳動物，其成熟的紅細胞中不含細胞核和細胞器，即不含DNA，因此不能作為該實驗的材料。②若選用植物組織，研磨前需加入食鹽和洗滌劑，其中食鹽能溶解DNA，洗滌劑能瓦解細胞膜。③DNA能溶解在2 mol/L的NaCl溶液中，濾液D中含較多的DNA，在0.14 mol/L的NaCl溶液中大部分DNA析出，濾液E中DNA較少，DNA不溶于體積分數(shù)為95%的冷酒精溶液，濾液F中含DNA最少。(2)①葉綠體中色素的提取和分離實驗中，研磨前需加入無水乙醇(溶解色素)、二氧化硅(使研磨更充分)和碳酸鈣(防止色素被破壞)。②將研磨液進

24、行過濾時，需要在漏斗基部放上尼龍布。 答案：(1)①abc　②食鹽　溶解DNA?、跢　(2)二氧化硅、碳酸鈣和無水乙醇(或丙酮)　(一層)尼龍布 12.L-肉堿具有參與脂肪氧化、抗疲勞、延遲患阿爾茨海默綜合征等功能。據(jù)報道大腸桿菌能將巴豆甜菜堿轉化成L-肉堿，但效率較低?？蒲腥藛T通過基因工程將BCD基因、F基因以及T基因導入到大腸桿菌細胞內以提高L-肉堿的轉化率。實驗過程及結果如圖所示，分析并回答下列問題： (1)實驗過程中用PCR技術獲得目的基因，PCR反應體系需要加入的有機物有DNA模板、dNTP、耐高溫DNA聚合酶和________。實驗過程中不能將BCD基因、F基因以及T基

25、因直接導入大腸桿菌細胞內，而是構建重組質粒后再導入大腸桿菌，原因是____________________________________________，并能遺傳給下一代。圖中兩個重組質粒目的基因的首端都含有啟動子T7，T7是______________識別和結合的部位，能驅動基因轉錄。 (2)將重組質粒1和重組質粒2導入大腸桿菌時，應用________處理大腸桿菌，使細胞處于______________________的感受態(tài)。 (3)為了篩選出同時含有BCD基因、F基因以及T基因的大腸桿菌，實驗的思路是_________________________________________

26、_________________。 (4)研究發(fā)現(xiàn)巴豆甜菜堿轉化成L-肉堿是一個可逆反應過程，得到的工程菌在含有巴豆甜菜堿培養(yǎng)基中培養(yǎng)2小時后，L-肉堿的含量基本穩(wěn)定，此時可以________________________________，以提高產量。 解析：(1)多聚酶鏈式反應(PCR)，是一種體外迅速擴增DNA片段的技術。它可看作生物體外的特殊DNA復制，PCR的最大特點是能將微量的DNA大幅增加。PCR反應體系需要加入的有機物有DNA模板、dNTP、耐高溫DNA聚合酶和(兩種)引物。由于目的基因無法直接在受體細胞中表達，因此為了使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在并能夠表達，實驗過程中

27、不能將BCD基因、F基因以及T基因直接導入大腸桿菌細胞內，而是構建重組質粒后再導入大腸桿菌，使其能遺傳給下一代。圖中兩個重組質粒目的基因的首端都含有啟動子T7，T7是RNA聚合酶識別和結合的部位，能驅動基因轉錄。(2)使體外重組的DNA分子轉移到受體細胞內，主要是借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑。一般將受體大腸桿菌用Ca2＋處理，使細胞處于易于吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)，有利于含有目的基因的重組質粒容易進入受體細胞。(3)重組質粒1上含有BCD基因、卡那霉素抗性基因，重組質粒2上含有F基因、T基因及氯霉素抗性基因，因此在同時含有卡那霉素和氯霉素培養(yǎng)基上挑選單克隆大腸桿菌，就是同時含有BCD基

28、因、F基因以及T基因的大腸桿菌。(4)研究發(fā)現(xiàn)巴豆甜菜堿轉化成L-肉堿是一個可逆反應過程，在可逆反應中，減少生成物濃度，可使反應向正方向進行。因此得到的工程菌在含有巴豆甜菜堿培養(yǎng)基中培養(yǎng)2小時后，L-肉堿的含量基本穩(wěn)定，此時可以及時移除產物(更換培養(yǎng)液)，使反應向生成L-肉堿的方向進行，以提高產量。 答案：(1)(兩種)引物　使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，能夠表達(使目的基因在受體細胞中完成轉化)　RNA聚合酶　(2)Ca2＋(CaCl2)　易于吸收周圍環(huán)境中DNA分子　(3)在同時含有卡那霉素和氯霉素培養(yǎng)基上挑選單克隆大腸桿菌　(4)及時移除產物(更換培養(yǎng)液)，使反應向生成L-肉堿的方向進行 9