微专题58 基因工程的操作工具与操作程序-【高考领航】2025年高考生物一轮复习微专题速练

微专题58　基因工程的操作工具与操作程序 1．A　不能被噬菌体侵染的大肠杆菌，细胞膜上可能没有噬菌体可识别的特异性受体，使得噬菌体不能对其识别并侵染，A正确；大肠杆菌为原核生物，体内含有核糖体，B错误；如果噬菌体的DNA上有修饰酶的识别位点，修饰酶能对DNA的碱基进行修饰，防止DNA被限制酶破坏，即使其DNA上有大肠杆菌限制酶的识别位点，其DNA也能在大肠杆菌内复制和表达，使得噬菌体能寄生于大肠杆菌，C错误；能寄生于大肠杆菌的噬菌体，DNA上可能也存在与大肠杆菌相同的修饰物，防止其被大肠杆菌内的限制酶识别并破坏，D错误。 2．C　Hind Ⅱ、Sma Ⅰ两种限制酶沿着中轴线切口切开，切割后形成平末端，A正确；Sau3A Ⅰ限制酶识别GATC序列，切割位点在识别序列的外部，B正确；BamH Ⅰ限制酶识别GGATCC序列，Sma Ⅰ限制酶识别CCCGGG序列，切割后没有形成相同的黏性末端，C错误；由图可知，由于Y＝C或T，R＝A或G，因此Hind Ⅱ能识别GTCGAC，也能识别GTTAAC，D正确。 3．B　质粒是存在于许多细菌以及酵母菌(真核细胞)中的有自主复制能力的小型环状DNA分子，A错误；质粒的复制和表达都遵循中心法则，也遵循碱基互补配对原则，B正确；只需要将含有目的基因的质粒导入受体细胞，无需整合到受体细胞的DNA中也能表达，C错误；天然的质粒不能直接作为载体，基因工程中用到的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，D错误。 4．B　在基因表达载体中，启动子位于目的基因的上游，终止子应位于目的基因的下游，这样的基因才能表达，图中甲和丙均不符合，所以不能在宿主细胞中表达目的基因产物，A正确；启动子是一段有特殊结构的DNA片段，是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，B错误；载体上的标记基因便于重组DNA分子的筛选，常用的标记基因是抗生素抗性基因，C正确；复制原点是DNA聚合酶识别和结合的位点，可以让重组表达载体拥有自主复制的能力，不会随细胞分裂被稀释而最终消失，D正确。 5．B　在构建重组质粒时，选用Hind Ⅲ和Sal Ⅰ两种不同的限制酶切割目的基因的两端及质粒可防止目的基因和质粒的自我环化，A正确；所给的限制酶在质粒上的切割位点都位于抗四环素基因的部位，如果目的基因插入到质粒中，得到重组质粒，则含重组质粒的农杆菌只含有完整的抗氨苄青霉素基因，不含完整的抗四环素基因(被目的基因破坏)，则含有目的基因的农杆菌不能在含四环素的培养基上生长，这能说明抗四环素基因起到了标记基因的作用，B错误；农杆菌中的T­DNA 可转移至烟草细胞，并整合到烟草细胞染色体的DNA上，因此将目的基因导入植物细胞采用农杆菌转化法，C正确；植物组织培养技术依据的原理是植物细胞的全能性，D正确。 6．C　如果用Bgl Ⅱ和Sau3A Ⅰ切割目的基因，目的基因两端将形成不同的黏性末端，同样用Bgl Ⅱ和Sau3A Ⅰ切割质粒也形成这两种黏性末端，因此可构成重组DNA，A正确；质粒为环状DNA，只含有一个EcoR Ⅰ的切点，因此用EcoR Ⅰ切割后，该DNA分子变为线性双链DNA分子，因此含有2个游离的磷酸基团，B正确；从图甲看出，用EcoR Ⅰ切割目的基因后两端各有一个切口，与图乙中EcoR Ⅰ切口对接时，不只产生一种重组DNA，C错误；基因表达包括转录和翻译，转录时不需要解旋酶，在RNA聚合酶的作用下，DNA即可解旋，D正确。 7．D　质粒中Sal Ⅰ的酶切位点没有位于启动子和终止子之间，不能选用，A不符合题意；使用限制酶EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ切割，不能使S基因正确方向连接在质粒上，B不符合题意；BamH Ⅰ会破坏目的基因，C不符合题意；为了成功构建重组表达载体，不破坏载体关键结构和目的基因，确保目的基因插入载体中方向正确，最好选用Xba Ⅰ、Hind Ⅲ酶切割S基因和载体，D符合题意。 8．A　用限制酶Mun Ⅰ切割A质粒后，不会破坏标记基因，而且还能产生与目的基因两侧黏性末端相同的末端，适于作为目的基因的载体，A符合题意。 9．AC　限制酶Alu Ⅰ的切割位点位于目的基因上，因此不能用该酶进行切割；若只用Pst Ⅰ切割会导致目的基因和载体自身环化或反向连接，因此构建重组质粒时，应选用限制酶Sma Ⅰ、Pst Ⅰ处理目的基因和载体，A正确。基因表达载体的组成包括目的基因、标记基因、启动子、终止子、复制原点等，B错误。利用乳腺生物反应器生产人胰岛素，选用受精卵为受体细胞，C正确。蛋白质工程不能直接改变蛋白质分子的结构，蛋白质工程就是通过对蛋白质化学、蛋白质晶体学和蛋白质动力学的研究，获得有关蛋白质理化特性和分子特性的信息，在此基础上对编码蛋白质的基因进行有目的的设计和改造，D错误。 10．ABD　选择Sma Ⅰ限制酶会破坏目的基因和质粒上的标记基因，A错误；用Pst Ⅰ限制酶断开目的基因和质粒，连接的时候目的基因、质粒自身容易出现环化，目的基因和质粒容易反向连接，B错误；选用限制酶Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ断开目的基因和质粒，能避免目的基因和质粒的反向连接，因而成功率更高，C正确；结合B、C项的分析可知，用一种限制酶或两种限制酶断开目的基因和质粒，构建的基因表达载体的成功率是不同的，D错误。 11．解析：(1)从图中可以看出，EcoRⅤ酶切出来的载体质粒为平末端。(2)从图中可以看出，目的基因的两端各有一个游离的腺嘌呤脱氧核苷酸，由于载体P1为平末端，所以载体P1的两端应该各添加一个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，这样在DNA连接酶的作用下才能把目的基因和载体P1连接起来。(3)由题意可知，构建重组质粒时四环素抗性基因被破坏，所以导入目的基因的菌落只能在无抗生素或含有氨苄青霉素的培养基中存活，应该选B类菌落。A类菌落能在表中条件下存活，说明导入的是P0质粒，C类菌落只能在无抗生素的培养基中存活，说明C类菌落没有导入质粒。(4)据图分析，目的基因的外侧链只能用丙作引物，内侧链可用甲、乙作引物，如果用甲、丙作引物，则无论目的基因是否插入正确，都能通过PCR扩增大量目的基因，如果用乙、丙作为引物，当目的基因插入不正确(反向插入)时，则乙、丙两引物都结合在外侧，PCR不能正常进行，因此选用乙、丙作为引物可以进行PCR鉴定。若扩增出的DNA片段为400 bp，则正好是目的基因反向连接后，外侧链用乙作引物，内侧链用甲作引物扩增出的片段。 答案：(1)平　(2)胸腺嘧啶(T)　DNA连接　(3)B　A类菌落含有P0　C类菌落未转入质粒　(4)乙、丙　目的基因反向连接后，外侧链用乙作引物，内侧链用甲作引物扩增出的片段 12．解析：(1)分析图解可知，限制酶Sau3A Ⅰ和BamH Ⅰ酶切割后形成的黏性末端相同，因此经Sau3A Ⅰ酶切割得到的目的基因可以与表达载体被BamH Ⅰ酶切割后的产物连接。(2)由于BamH Ⅰ酶会破坏氨苄青霉素抗性基因，因此含有目的基因的重组质粒的大肠杆菌不能产生抗氨苄青霉素物质，四环素抗性基因没有被破坏，能产生抗四环素的物质，因此该大肠杆菌能抗四环素而不能抗氨苄青霉素；仅含有环状目的基因的大肠杆菌没有抗性基因存在，因此既不能抗氨苄青霉素也不能抗四环素；含有质粒载体的大肠杆菌既可以抗氨苄青霉素也可以抗四环素。所以首先用含四环素的培养基分离微生物，其中未被转化的和仅含环状目的基因的大肠杆菌不能在培养基上生存，但是含有质粒载体和插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌能够生存下来，二者不能区分，若要区分二者，还需使用含有氨苄青霉素的培养基筛选，其中含有质粒载体的大肠杆菌能够生存。 答案：(1)BamH Ⅰ　两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端　(2)四环素　未被转化的和仅含环状目的基因的大肠杆菌　质粒载体和插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌　二者均含有四环素抗性基因，在该培养基上均能生长　氨苄青霉素 学科网（北京）股份有限公司 $$ 微专题58　基因工程的操作工具与操作程序 1．限制酶能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并使特定部位的磷酸二酯键断开。修饰酶能对DNA或RNA的碱基进行修饰，防止DNA或RNA被限制酶破坏。某些噬菌体能寄生在特定大肠杆菌体内进行繁殖。下列叙述正确的是(　　) A．不能被噬菌体侵染的大肠杆菌，细胞膜上可能没有噬菌体可识别的特异性受体 B．能被噬菌体侵染的大肠杆菌，体内无核糖体，不能合成破坏外源DNA的限制酶 C．能寄生于大肠杆菌的噬菌体，其DNA上一定没有大肠杆菌限制酶的识别位点 D．能寄生于大肠杆菌的噬菌体，其DNA上不可能存在与大肠杆菌相同的修饰物 2．下表为常用的限制性内切核酸酶(限制酶)及其识别序列和切割位点，由此推断以下说法中，错误的是(　　) 限制酶名称 识别序列和 切割位点 限制酶名称 识别序列和 切割位点 BamH Ⅰ G↓GATCC Kpn Ⅰ GGTAC↓C EcoR Ⅰ G↓AATTC Sau3A Ⅰ ↓GATC Hind Ⅱ GTY↓RAC Sma Ⅰ CCC↓GGG 注：Y为C或T，R为A或G。 A．Hind Ⅱ、Sma Ⅰ 两种限制酶切割后形成平末端 B．Sau3A Ⅰ 限制酶的切割位点在识别序列的外部 C．BamH Ⅰ 和Sma Ⅰ 两种限制酶切割后形成相同的黏性末端 D．一种限制酶不一定只能识别一种核苷酸序列 3．在重组DNA技术中，将外源基因导入受体细胞，通常是利用质粒作为载体。下列关于质粒的叙述，正确的是(　　) A．质粒是一种只存在于原核细胞中的结构简单的环状DNA分子 B．质粒的复制和表达过程都遵循中心法则和碱基互补配对原则 C．目的基因只有通过质粒整合到受体细胞的DNA中才能表达 D．大多数天然质粒都不需要人工改造，可以直接作为载体使用 4．某人利用图中所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组表达载体。下列有关叙述错误的是(　　) A．这三种重组表达载体中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的是甲、丙 B．启动子是DNA片段，是RNA连接酶识别和结合的部位 C．抗生素抗性基因便于重组DNA分子的筛选 D．复制原点可以让重组表达载体拥有自主复制的能力，不会随细胞分裂被稀释而最终消失 5．某质粒上有Sal Ⅰ、Hind Ⅲ、BamH Ⅰ 三种限制酶切割位点，同时还含有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因，获得此质粒的农杆菌表现出对两种抗生素的抗性。利用此质粒获得转基因抗盐烟草的过程，如图所示。请据图分析，下列表述错误的是(　　) A．在构建重组质粒时，选用Hind Ⅲ和Sal Ⅰ 两种酶切割目的基因的两端及质粒可防止目的基因和质粒的自我环化 B．用分别含有氨苄青霉素和四环素的培养基筛选农杆菌时，发现含有目的基因的农杆菌不能在含四环素的培养基上生长，说明抗四环素基因未起到标记基因的作用 C．采用农杆菌转化法是因为农杆菌感染烟草细胞时，其内的重组Ti质粒上的T­DNA能将目的基因插入到烟草细胞的染色体DNA上 D．利用植物组织培养技术培育转基因抗盐烟草植株，依据的原理是高度分化的植物细胞具有发育成完整植株的能力 6．第三代疫苗——DNA疫苗是指将编码保护性抗原蛋白的基因(如图甲)插入到适宜的质粒(如图乙)中得到的重组DNA分子，将其导入人体内，在人体细胞内表达的产物可直接诱导机体免疫应答，且可持续一段时间。限制性内切核酸酶的切点分别是Bgl Ⅱ、EcoR Ⅰ和Sau3A Ⅰ。下列分析错误的是(　　) 甲　　　　　　　　　乙 A．构建DNA疫苗时，可用Bgl Ⅱ和Sau3A Ⅰ切割目的基因和质粒 B．图乙中只用EcoR Ⅰ切割后的质粒，含有2个游离的磷酸基团 C．用EcoR Ⅰ切割目的基因和质粒，再用DNA连接酶连接，只产生1种连接产物 D．抗原基因在体内表达时不需要解旋酶 7．基因S与作物甜度相关，可用于培育转S基因作物新品系。如图，为使S基因按正确方向与质粒连接，选用的限制酶组合是(　　) A．Xba Ⅰ 和Sal Ⅰ B．EcoR Ⅰ 和Hind Ⅲ C．BamH Ⅰ 和Hind Ⅲ D．Xba Ⅰ 和Hind Ⅲ 8．限制酶Mun Ⅰ和限制酶EcoR Ⅰ的识别序列及切割位点分别是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。如图表示的是四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是(　　) 9．(不定项)利用基因工程技术生产人胰岛素时，构建重组质粒的过程如图所示，该方法获得的胰岛素分子因容易发生聚合而影响效果。下列说法正确的是(　　) A．为避免目的基因任意连接和载体自身环化，应选用Sma Ⅰ、Pst Ⅰ两种酶对它们进行处理 B．基因表达载体除目的基因、标记基因外，还必须有起始密码子和终止密码子等 C．利用乳腺生物反应器生产人胰岛素时，应选用哺乳动物的受精卵为受体细胞 D．可利用蛋白质工程技术直接对胰岛素分子进行改造，使其功能更符合人类的要求 10．(不定项)棉花容易受棉铃虫的侵袭，棉铃虫大量繁殖，会使产量大大下降。科学家通过精心设计，用“分子工具”培育出了能抵御棉铃虫侵害的转基因棉花。图甲有三种限制酶及在目的基因上的切割位点，图乙有三种限制酶的切割位点和标记基因。下列关于限制酶的选择和基因表达载体构建的叙述不正确的是(　　) 甲　　　　　　　　　乙 A．选择Sma Ⅰ限制酶断开目的基因和质粒，构建的基因表达载体更容易成功 B．选用Pst Ⅰ限制酶断开目的基因和质粒，构建的基因表达载体更容易成功 C．选用限制酶Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ断开目的基因和质粒，构建的基因表达载体更容易成功 D．用一种限制酶或两种限制酶断开目的基因和质粒，构建的基因表达载体都一样成功 11．图1是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图，载体质粒P0具有四环素抗性基因(TetR)和氨苄青霉素抗性基因(AmpR)。请回答下列问题： 图1 (1)EcoR Ⅴ酶切位点为，EcoR Ⅴ酶切出来的线性载体P1为________末端。 (2)用Taq DNA聚合酶进行PCR扩增获得的目的基因片段，其两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸。载体P1用酶处理，在两端各添加了一个碱基为________的脱氧核苷酸，形成P2；P2和目的基因片段在________酶作用下，形成重组质粒P3。 (3)为筛选出含有重组质粒P3的菌落，采用含有不同抗生素的平板进行筛选，得到A、B、C三类菌落，其生长情况如下表(“＋”代表生长，“－”代表不生长)。根据表中结果判断，应选择的菌落是______(填表中字母)类，另外两类菌落质粒导入情况分别是________________、____________________。 平板类型 菌落类型 A B C 无抗生素 ＋ ＋ ＋ 氨苄青霉素 ＋ ＋ － 四环素 ＋ － － 氨苄青霉素＋四环素 ＋ － － (4)为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒，拟设计引物进行PCR鉴定。图2所示为甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒中的相应位置，PCR鉴定时应选择的一对引物是______。某学生尝试用图中另外一对引物，结果从某一菌落的质粒中扩增出了400 bp片段，原因是__________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 图2 12．图1为某一质粒载体，外源DNA分子插入到AmpR或tetr中会导致相应的基因失活(AmpR、tetr分别表示氨苄青霉素和四环素抗性基因)。图2中的三个DNA片段上从左到右依次表示出了EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ三种限制性内切酶的识别序列与切割位点。 图1　　　　　　　　　　图2 (1)经Sau3A Ⅰ酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被__________酶切后的产物连接，理由是___________________________________。 (2)用DNA连接酶处理限制酶BamH Ⅰ切割产物得到的混合物直接转化大肠杆菌，结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。首先用含有________的培养基进行筛选，上述大肠杆菌中，_________ ____________________________________________不能在培养基上生存， 但是含有________________________________________也是不能区分的，其原因是______________________________________。 在上述筛选的基础上，若要区分出不能被区分的大肠杆菌，还需使用含有___________的固体培养基。 学科网（北京）股份有限公司 $$