课时作业40 重组DNA技术的基本工具基因工程的基本操作程序-【名师大课堂】2025年高考生物艺术生总复习必备训练册（word课时作业）

课时作业(四十)　重组DNA技术的基本工具和 基因工程的基本操作程序 1．大肠杆菌经溶菌酶和洗涤剂处理后，拟核DNA就会缠绕在细胞壁碎片上，静置一段时间，质粒分布在上清液中，利用上述原理可初步获得质粒DNA。用三种限制酶处理提取的产物，电泳结果如图所示。下列关于质粒的粗提取和鉴定的叙述不正确的是(　D　) A．提取DNA时可加入酒精，使溶于酒精的蛋白质等物质溶解 B．将提取的DNA溶于2 mol·L－1 NaCl溶液后；可用二苯胺试剂进行鉴定 C．电泳鉴定DNA利用了DNA在电场中会向着它所带电荷相反的电极移动的原理 D．根据电泳结果，质粒上一定没有限制酶I和Ⅱ的切割位点，而有限制酶Ⅲ的切割位点 解析：由于蛋白质可溶于酒精，而DNA在冷酒精中溶解度很低，所以在提取DNA时加入酒精，使溶于酒精的蛋白质等物质溶解，而让DNA析出，A正确；由于DNA在2 mol·L－1 NaCl溶液中溶解度较大，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色，所以将提取的DNA溶于2 mol·L－1 NaCl溶液后，可用二苯胺试剂在沸水条件进行鉴定，B正确；DNA带负电，电泳鉴定DNA利用了DNA在电场中会向着它所带电荷相反的电极移动的原理，C正确；因为质粒的本质是环状的DNA，限制酶Ⅰ和Ⅱ处理后电泳只有一条条带，可能是该质粒上有一个切割位点，也可能没有切割位点，D错误。故选D。 2．现用新鲜的加入抗凝剂的鸡血来进行DNA的粗提取和鉴定实验，其过程如图所示。下列说法错误的是(　D　) A．在实验材料的选择上，鸡血细胞比菜花细胞更容易吸水涨破 B．图①和图③中均用到了搅拌，但搅拌的力度和速度均不同 C．图③利用DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精的原理粗提取DNA D．图④甲试管中加入的是清水和二苯胺试剂，沸水浴后不会出现颜色变化 解析：动物细胞没有细胞壁，因此鸡血细胞相对于菜花细胞更容易吸水涨破，A正确；图①搅拌的目的是加速吸水后的细胞破碎，因此力度和速度较大，图③搅拌的目的是使析出的DNA缠绕在玻璃棒上，搅拌时力度小、速度缓，B正确；DNA不溶于酒精溶液，细胞中的某些蛋白质可以溶解于酒精，利用这一原理可以将蛋白质和DNA进一步分离 ，C正确；图④甲试管中加入的是2 mol·L－1 NaCl 和二苯胺试剂，沸水浴后不会出现颜色变化，D错误。故选D。 3．(2024·浙江模拟预测)通过PCR扩增可得到含有部分未知序列的DNA片段的扩增产物，具体操作步骤如下图所示，图中白色为未知片段，黑色为已知片段，M、N为限制酶的识别序列，下列相关叙述错误的是(　D　) A．已知片段中没有除了M之外的其他限制酶的识别序列 B．将最终的PCR产物进行测序即可知道未知片段的DNA序列 C．该PCR过程中所使用的引物应依据a、b的序列进行设计 D．第一步酶切时可更换限制酶，只要所用限制酶的识别序列在已知片段中不存在即可 解析：在酶切阶段，已知片段中不能含有酶切时所选限制酶之外的识别序列，不然会将已知片段中切断，造成序列识别混乱，A正确；PCR产物是包含所有已知序列和未知序列的链状DNA分子，因此将最终的PCR产物进行测序即可知道未知片段的DNA序列，B正确；PCR过程需要两种引物，为保证延伸的是序列N两侧的未知序列，应依据a、b的序列进行设计，C正确；第一步酶切时可更换限制酶，所用限制酶的识别序列在已知片段中不存在，还要能够产生相同的黏性末端，D错误。故选D。 4．为解决跨物种器官移植出现的免疫排斥反应，研究者借助CRISPR/Cas9技术对移植的猪心脏进行了基因编辑，剔除猪的相关基因。CRISPR/Cas9系统主要由向导RNA(sgRNA)，sgRNA可引导Cas9蛋白到特定基因位点进行切割，其机制如图所示。下列叙述错误的是(　B　) A．上述需要剔除的基因可能是标明猪细胞身份的标签蛋白基因 B．常选择受精卵作为受体细胞的主要原因是受精卵体积大容易操作 C.复合体中，sgRNA特异性识别目标DNA，Cas9蛋白作用于磷酸二酯键 D．sgRNA会因错误结合出现脱靶现象，一般sgRNA序列越短，脱靶率越高 解析：免疫排斥主要与标明身份的标签的蛋白质相关，上述需要剔除的基因可能是标明猪细胞身份的标签蛋白基因，A正确；常选择受精卵作为受体细胞的主要原因是受精卵的全能性高，B错误；由题图可知，而Cas9蛋白可以对基因特定位点进行切割，C正确；sgRNA序列越短，sgRNA错误结合的概率越高，脱靶率越高，D正确。故选B。 5．普通棉花中β­甘露糖苷酶(GhMnaA2)基因表达出的GhMnaA2能催化半纤维素降解，使棉纤维长度变短。为了培育长绒棉，科研人员构建了反义GhMnaA2基因表达载体(将正义GhMnaA2基因与载体反向连接)，获得了转基因长绒棉新品种，具体过程如图所示，SmaⅠ，NotⅠ，HindⅢ和BamHⅠ为酶切位点。用SmaⅠ和NotⅠ切割某正义表达载体可获得3kb、18kb、28kb、59kb4种长度的DNA片段。下列叙述正确的是(　C　) A．正义GhMnaA2基因的转录方向是B→A B．①过程所得到的表达载体均为反义表达载体 C．反义GhMnaA2基因可能通过抑制GhMnaA2基因的翻译来保证棉纤维长度 D．用NotⅠ切割反义表达载体获得的DNA片段的长度为21kb和87kb 解析：由图可知，NotI的酶切位点靠近GhMnaA2基因转录的起始端，其转录方向是A→B，A错误；①过程得到的表达载体可能为反义表达载体，也可能为正义表达载体，B错误；反义GhMnaA2基因转录出来的RNA与正常转录的mRNA互补，从而阻止其与核糖体结合，即反义GhMnaA2基因可能通过抑制GhMnaA2基因的翻译来保证棉纤维长度，C正确；用SmaI和NotI切割正义表达载体可获得3kb、18kb、28kb、59kb 4种长度的DNA片段，据此判断左侧SmaI和NotI之间的长度是59kb，A 位置的SmaI和NotI之间的长度是3kb，B位置处的SmaI和NotI之间的长度是18kb，右上角E6位置好处SmaI和NotI之间的长度是28kb。故用NotI切割反义表达载体获得的DNA片段的长度应分别为18kb＋28kb＝46kb和3kb＋59kb＝62kb，D错误。故选C。 6．(2024·辽宁沈阳模拟预测)S基因与作物甜度相关，可用于培育转S基因作物新品系。已知S基因转录的模板链位于b链，转录时mRNA自身的延伸方向为5′→3′。如下图，为使S基因按正确方向与质粒连接，酶切目的基因时选用的限制酶组合是(　A　) A．BamHⅠ和HindⅢ B．BamHⅠ和EcoRⅠ C．MunI和BamHⅠ D．EcoRⅠ和HindⅢ 解析：据图可知，质粒中EcoRⅠ的酶切位点没有位于启动子和终止子之间，不能选用；MunI会破坏目的基因，也不能选择；同时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BamHⅠ和HindⅢ进行酶切。故选A。 7．科学家将抗人大肠癌单克隆抗体基因(ND－1)与酵母胞嘧啶脱氨酶基因(CD)融合，在大肠杆菌中成功地表达了单链抗体与酶的融合蛋白，这类蛋白的疗法称为由抗体介导的酶解前药疗法(ADEPT)。ND－1—CD融合基因的构建方法如图所示。下列有关叙述错误的是(　A　) A．图中两条杂交链的获得至少需要经过1次扩增循环 B．图中杂交链延伸成ND－1—CD融合基因的过程不需要添加引物 C．PCR反应体系中须加入耐高温的DNA聚合酶，该酶主要在延伸过程起作用 D．该融合蛋白应是利用抗体部分特异性的识别人大肠癌细胞并将酶带到靶部位 解析：经过一次循环得到的杂交链，引物2端和引物3端都为相应链的5′端，不可直接延伸子链，为了使杂交链顺利延伸子链，至少需要经过2次循环才能得到如图所示的引物2端和引物3端都为相应链的3′端杂交链，A错误；杂交链延伸生成ND－1——CD 融合基因的过程中，不需要加入引物，两条母链的起始位置的碱基序列即为引物，可以作为子链合成的引物，为DNA聚合酶提供3′端，B正确；PCR反应体系中须加入耐高温的DNA聚合酶，该酶主要在延伸过程起作用，即催化DNA在高温条件下进行复制，C正确；抗体可以特异性识别抗原成分，故该融合蛋白应是利用抗体部分特异性的识别人大肠癌细胞并将酶带到靶部位，D正确。故选A。 8．科学家在人类的基因中发现36种病毒基因的片段，并提取相关基因片段进行扩增及电泳鉴定。下列叙述正确的是(　D　) A．用PCR仪进行扩增时，扩增缓冲液中一般要添加Ca2＋ B．基因片段扩增过程中，脱氧核苷酸会依次加到引物的5′端 C．电泳时，在凝胶中基因片段的迁移速率与DNA分子的构象无关 D．将基因片段与凝胶载样缓冲液的混合液加入凝胶加样孔时，要留一个加样孔加标准参照物 解析：用PCR仪进行扩增时，扩增缓冲液中一般要添加Mg2＋，A错误；基因片段扩增过程中，脱氧核苷酸会依次加到引物的3′端，B错误；电泳时，在凝胶中基因片段的迁移速率与DNA分子的大小、构象都有关，C错误；将基因片段与凝胶载样缓冲液的混合液加入凝胶加样孔时，要留一个加样孔加指示分子大小的标准参照物，D正确。故选D。 9．翻译控制肿瘤蛋白(TCTP)是在翻译水平受到抑制的肿瘤相关蛋白，是一个高度保守且和细胞生长、死亡等功能有关的蛋白。现从果蝇基因组DNA中扩增果蝇dTCTP基因，经限制酶BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ双酶切后，插入表达质粒pGEX­4T­2上构建基因表达载体，最终表达有活性的dTCTP融合蛋白。关于该基因表达载体的构建，下列叙述错误的是(　D　) A．表达质粒pGEX­4T­2需要用限制酶BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ进行双酶切 B．dTCTP基因是该项研究中的目的基因 C．除了目的基因和标记基因外，该基因表达载体还必须有启动子和终止子 D．将dTCTP基因插入表达质粒pGEX­4T­2上时，需要用到DNA聚合酶 解析：果蝇dTCTP基因经限制酶BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ双酶切，因此需要相同的限制酶切割载体，产生相同的黏性末端，A正确；由题意知，从果蝇基因组DNA中扩增果蝇DNA基因，最终获得dTCTP融合蛋白，故果蝇dTCTP基因是该项研究中的目的基因，B正确；基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等，C正确；利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体切口处，构建基因表达载体，D错误。故选D。 10．红豆草是一种品质优良的豆科多年生高蛋白牧草作物，被誉为“牧草皇后”。为提高红豆草的耐盐性、增大种植范围，科研人员将盐生植物碱蓬中的耐盐基因SsPSL转入红豆草中，对转基因耐盐红豆草DNA进行PCR，再对PCR的产物进行琼脂糖凝胶电泳鉴定。下列有关叙述错误的是(　A　) A．利用PCR获取和扩增耐盐基因SsPSL，需添加一种引物，四种核糖核苷酸等组分 B．构建基因表达载体是培育转基因耐盐红豆草的核心工作 C.将植物材料和农杆菌共同培养之前，植物材料需要消毒处理 D．凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来 解析：利用PCR获取和扩增耐盐基因SsPSL，需添加两种引物，四种脱氧核苷酸等组分，A错误；构建基因表达载体是基因工程的核心，B正确；为防止杂菌污染，将植物材料和农杆菌共同培养之前，植物材料需要消毒处理，C正确；DNA分子的大小和构象等有关，凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来，D正确。故选A。 11．研究人员将目的基因插入质粒，构建重组质粒的过程如图所示，再将该重组质粒导入大肠杆菌中。由β－半乳糖苷酶基因编码产生的β­半乳糖苷酶可分解X­gal产生蓝色物质，使菌落呈蓝色，否则菌落为白色。下列叙述错误的是(　C　) A．将目的基因插入质粒中时，需要用到的酶有XhoⅠ、NheⅠ和DNA连接酶 B．需要用Ca2＋处理大肠杆菌，使其处于易于吸收周围环境中DNA分子的状态 C．按图示构建的重组质粒导入大肠杆菌后，大肠杆菌可正常表达该目的基因 D．在含X­gal的培养基上培养导入了重组质粒的大肠杆菌，可出现蓝色菌落 解析：目的基因两侧含有限制酶XhoⅠ、NheⅠ的识别序列，将目的基因插入质粒中时，需要用到的限制酶XhoⅠ、NheⅠ切割目的基因和质粒，再用DNA连接酶将目的基因和质粒连接在一起，A正确；将目的基因导入受体细胞时，需要用Ca2＋处理大肠杆菌，使其处于易于吸收周围环境中DNA分子的状态，B正确；按图示构建的重组质粒导入大肠杆菌后，由于目的基因的转录方向和启动子的方向相反，大肠杆菌不能正常表达该目的基因，C错误；在含X­gal的培养基上培养导入了重组质粒的大肠杆菌，β­半乳糖苷酶基因编码产生的β­半乳糖苷酶可分解X­gal产生蓝色物质，使菌落呈蓝色，D正确。故选C。 12．含氨苄青霉素抗性基因(AmpR)的质粒、含有目的基因的DNA片段及相关限制酶酶切位点如图所示。在构建基因表达载体(重组质粒)，并转化到受体菌中的实践中，某同学选用EcoRI和MfeI分别对质粒和含目的基因的DNA片段进行双酶切。下列对这种操作的优点的叙述，正确的是(　D　) A．可以避免质粒或者目的基因自身环化 B．可以避免目的基因与质粒反向连接 C．可以避免一个质粒中连续接入多个目的基因 D．可以避免受体菌的EcoRI和MfeI将重组质粒中的目的基因切割下来 解析：两种限制酶切割后得到的黏性末端一致，不能避免质粒或者目的基因自身环化，也不能避免目的基因与质粒反向连接，AB错误；两种限制酶切割后得到的黏性末端一致，不能避免一个质粒中连续接入多个目的基因，C错误；若质粒EcoRI酶切位点处与目的基因MfeI酶切处连接，质粒MfeI酶切位点处与目的基因EcoRI酶切处连接，则正好将目的基因正向连接，这样的重组质粒，既无EcoRI识别位点，又无MfeI识别位点，相当于将基因“焊死”在质粒上，故可以避免受体菌的EcoRI和MfeI将重组质粒中的目的基因切割下来，D正确。故选D。 13．酵母是一种能够引发有机源或者动物源物质发酵的真菌，它有许多分类，其中酿酒酵母是知名度最高，也是与人类关系最广泛的一种酵母。我国是世界上啤酒生产和消费大国，啤酒是以大麦为主要原料经酵母发酵制成的。请回答下列问题： (1)为了制备啤酒酵母分离培养基，实验人员将马铃薯去皮切块后高压煮沸，过滤后补加蒸馏水至1 L，加入葡萄糖和琼脂后加热融化。将马铃薯高压煮沸的目的是__灭菌，以防杂菌污染__，该培养基的碳源主要包括__淀粉和葡萄糖等__，用于装培养基的培养皿一般用__干热灭菌__法进行灭菌处理。 (2)啤酒在工业化生产过程中，发酵过程分为__主发酵阶段、后发酵阶段__两个阶段。第一阶段结束后，发酵液在__低温、密闭__的环境下储存一段时间进行第二阶段，形成澄清、成熟的啤酒。 (3)下图所示为用酿酒酵母生产乙肝疫苗的过程图，回答相关问题： ①研究人员拟用PCR扩增目的基因片段，已知目的基因的一条链为5′—ATTCCATATC……CCATGCC—3′。在PCR反应体系中需加入缓冲液、引物、4种脱氧核苷酸、含目的基因的DNA模板以及__耐高温的DNA聚合酶__。设计了一条引物为5′—GGCATG—3′，另一条引物为__5′—ATTCCA—3′__(写出6个碱基即可)。 ②要形成有效的重组质粒，选择适当的限制酶很重要，根据图乙和图丙可知，选择__BamHⅠ和EcoRⅠ__最佳，原因是__既防止了质粒和目的基因的自身环化和反向连接，又便于筛选出含有目的基因的受体细胞__。 ③在添加卡那霉素和四环素的培养基中有少量菌落，说明了__这些菌落不含目的基因__。 解析：(1)实验人员对马铃薯去皮切块后高压煮沸，主要目的是灭菌(或防止杂菌污染)；该培养基的碳源主要包括马铃薯中的淀粉和加入的葡萄糖；用于装培养基的培养皿一般用干热灭菌法进行灭菌处理。 (2)啤酒在工业化生产过程中，发酵过程分为主发酵和后发酵两个阶段。酵母菌的繁殖、大部分糖的分解和代谢物的生成都在主发酵阶段完成。主发酵结束后，发酵液还不适合饮用，要在低温、密闭的环境下储存一段时间进行后发酵，这样才能形成澄清、成熟的啤酒。 (3)①在PCR反应体系中需加入缓冲液、引物、4种脱氧核苷酸、含目的基因的DNA模板以及耐高温的DNA聚合酶。根据目的基因的一条链可以推出另一条链两端的序列，根据引物的5′端对应模板链的3′端，可推出两条引物的序列分别为：5′－GGCATG－3′和5′－ATTCCA－3′。 ②根据图丙可知，EcoRV的限制酶切点在目的基因内部，若用其获取目的基因会破坏目的基因，切割目的基因和质粒的限制酶应该是相同的，以保证有相同的黏性末端，因此应该选择的最好酶切位点是BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ。分别使用BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ限制酶切割，质粒和目的基因两端不会形成相同黏性末端，在连接酶的作用下不会发生自身环化，还可以防止反向连接，最终在连接酶的作用下只会出现目的基因与质粒成功重组和没有进行重组的质粒，此外，还有利于筛选出含有目的基因的受体细胞。③由于构建重组质粒时，BamH Ⅰ会破坏质粒中的四环素抗性基因，因此若在添加卡那霉素和四环素的培养基中有少量菌落，则说明这些菌落不含目的基因。 【选做多选题】 农杆菌Ti质粒上的TDNA可以转移并随机插入被侵染植物的染色体DNA中。研究者将如图中被侵染植物的DNA片段连接成环，并以此环为模板，利用PCR技术扩增出TDNA插入位置两侧的未知序列，以此可确定TDNA插入的具体位置。下列说法正确的有(　CD　) A．进行PCR扩增的依据是DNA热变性的原理 B．进行PCR扩增需要的酶有解旋酶、引物、四种脱氧核苷三磷酸(dNTP) C．利用图中的引物①④组合可扩增出两侧的未知序列 D．通过与受体细胞的基因组序列比对，可确定TDNA的插入位置 解析：PCR扩增依据的是DNA半保留复制的原理，A错误；进行PCR扩增需要热稳定DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)，但不需要解旋酶，B错误；DNA的两条链反向平行，子链从引物的3′端开始延伸，则利用图中的引物①④组合可扩增出两侧的未知序列，C正确；基因有特定的碱基序列，通过与受体细胞的基因组序列比对，即可确定T－DNA的插入位置，D正确。故选CD。 学科网（北京）股份有限公司 $$