课时作业13 目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中生物学选择性必修第三册（人教版2024）

课时作业(十三) 目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建 答案精解Ps I基础对点I 5.下列关于PCR技术的叙述,正确的是 题组一 目的基因的筛选和获取 A.PCR技术建立在对扩增的自的基因序列完全已 知的基础上 1.下列有关获取目的基因的叙述错误的是 B.该技术需要解旋酸和耐高温的DNA聚合酸 A. 目的基因就是编码蛋白质的基因 C.该技术需要一对特异性的引物,要求一对引物的 B.筛选和获取目的基因是基因工程的第一步 序列是互补的 C. 来自苏云金杆菌的B基因可作为转基因抗虫棉 D. 该技术根据DNA半保留复制原理,也需要模板 的目的基因 原料,能量,酸等务件 D.序列比对工具等的应用为科学家找到合适的目 题组二 基因表达载体的构建 的基因提供了更多的机会 6. 如图是基因工程中基因表达载体的模式图,若结构 2.PCR又称聚合晦链式反应,现在已成为分子生物学 X是表达载体所必需的,则X最可能是 ) 实验中的一种常规手段,它可以在体外很短的时间 限制幅切判位点 内将DNA大量扩增。你认为下列符合在体外进行 终止子 PCR反应条件的一组是 ) -复制点 ①稳定的缓冲溶液环境 ②DNA模板 ③引物 标记基因 ④4种脱氧核苷酸 耐高温的DNA聚合梅 解旋 限制性内切核酸晦 ⑧温控设备 A.目的基因插入位点 A.①②③④ B.启动子 B. ①②③④⑧ C.标记基因 C.③④⑧ D.DNA聚合梅识别位点 7. 下列有关基因表达载体的叙述,不正确的是( D.①②③④⑧ ) 3.下列有关PCR技术的叙述,错误的是 A.具有复制原点,使目的基因能在受体细胞内扩增 B.具有启动子,作为多脉链合成的起始信号 A.PCR是对目的基因的核苷酸序列进行大量复制 C.具有标记基因,有利于目的基因的初步检测 的技术 D.具有目的基因,以获得特定的基因表达产物 B.该技术的原理是DNA的半保留复制 8.某目的基因两侧的DNA序列所含的限制藤酸切位 C.反应中的每次循环可分为变性、复性和延伸三步 点如图所示,最好选用下列哪种质粒作为载体的是 D.扩增过程中需要解旋酸参与打开DNA双错 ( ) 结构 Vte I AI 目的基因 SsmuI AlI 4.下列关于PCR的叙述,正确的是 /e 1 1I A.PCR是体外复制DNA技术,关键海是解旋晦和 DNA聚合 B.DNA聚合从引物的5'端开始连接脱氧核 A B 苷酸 heI vhe IAl 1 __Sn! C.第三轮循环产物中出现位于两种引物之间的 DNA片段 C D.延伸过程需要酸、ATP和4种核糖核苷酸 1 .128· 9.如图所示为某质粒限制醇切图谱。某基因不含 B.①过程表示用含有抗生素的培养基筛选含目的 图中限制醇识别序列。为使PCR扩增的该基因与 基因的受体细胞 该质粒构建重组质粒,则扩增的该基因两端需分别 C.丙可以是单细胞、器官、植物或动物等 引入哪两种限制晦的识别序列 ) D.利用基因工程技术不能生产单克隆抗体 Xho 1 13.下图表示利用PCR技术扩增目的基因的部分过 _HindIl 程,其原理与细胞内DNA复制类似。下列叙述错 启动#Nle I 误的是 ( 抗生素 &I ) 抗性基因 PI- -BamII I 终止 -T1B. 复制原点 fcoR I 性 第一轮 引物B 循环 m 引物A K{n I Xb1 注:图中不同限制醒的识别序列及切割形成的黏性 ..性 末端均不相同。 A.从理论上推测,第二轮循环产物中含有引物A A. NdeI和Ba HI 的DNA片段占3/4 B. NdeI和Xbo 1 B.在第二轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸 C. Xb I和BamH1 D.EcoRI和KI 链等长的DNA片段 10.下列有关抗虫基因表达载体的叙述,正确的是 C.引物之间或引物自身发生破基互补配对,则不 能扩增目的基因 D.耐高温的DNA聚合梅总将游离的脱氧核苷酸 A.切割含抗虫基因的DNA片段和载体必须用同 连接到3端 一种限制醇 14.蝴蛛丝是天然蛋白纤维,其机械性能高于常用于 B.抗虫基因表达载体中要有起始密码子 制作防弹衣的凯夫拉纤维,有广泛的应用前景 C.抗虫基因表达载体必须具备标记基因,其作用 中国科学家利用质粒(如图)成功构建了蛛丝蛋白 是筛选含有目的基因的受体细胞 基因的重组质粒,并在家蚕丝腹细胞中获得大量 D.抗虫基因的表达开始于复制原点 ( 蛛丝蛋白,下列有关说法错误的是 ) 11.基因表达载体的构建是基因工程的核心工作,基 xols。 终止子 因表达载体上必须含有启动子、终止子、标记基 启动 因、目的基因等结构。下列说法错误的是( ,_ 头所指的位 置是限制识 标记因- A.启动子是RNA聚合晦识别和结合的部位 别和切制位点 B.终止子是翻译的终止信号 Hidll C.标记基因可用于重组DNA分子的筛选 A. 为防止目的基因自身环化,可以用限制酸X D.目的基因主要是指编码蛋白质的基因 和SacI来切割目的基因 |综合强化 B.构建表达载体时选用蚕丝蛋白基因的启动子利 于基因在家蚕丝细胞中表达 12.基因工程的基本操作步骤如下图所示,其中甲。 C.启动子是RNA聚合的识别和结合部位,可 乙、丙表示结构,①表示过程。下列相关叙述正确 以驱动遗传信息的复制和转录 的是 7 D.基因表达载体中的标记基因可以鉴别与选择含 含口的 能表达目的 因的受体 有蛛丝蛋白基因的受体细脂 A 细胞 因的丙 15.RT-PCR是将RNA逆转录(RT)成cDNA(与 A.甲、乙分别表示含有抗性基因的质粒、受体细服 mRNA互补的DNA单链)和聚合醇链式反应 .129· (PCR)相结合的技术,具体过程如图所示,下列叙 灭基团分离而发出荧光(每扩增1个DNA分子, 述正确的是 ) 就有1个荧光探针水解),图中①~③表示步骤。 5__________3 mNA 回答下列问题 3-5 3_DNA _1 ___5. n物 .1物*) __1 3.5B ___ DA 荧光基因火基因 (1)PCR过程包括多次循环,每个循环分为3个步 . 骤:变性、 、延伸,延伸的温度一般设定 为。 A.过程I获得cDNA的过程与DNA复制过程中 ;若DNA中G十C的含量越多,要求 存在的碱基配对方式相同 变性的温度越高,其原因是 B.图中A、B两种引物的核苷酸序列不同,但参与 子链合成的醇均相同 (2)PCR过程中引物的作用是 C.图中子链的合成均是以四种核糖核苷酸为原 (3)在相同PCR循环次数条件下,荧光强度与模 料,从引物的一端开始的 板数量 D.过程II中,若进行6轮循环,则共需要加入引牧 (填“不相关”“吴正比”或“呈反 比”)。若最初该反应体系中只有1个DNA分子模 的数量为63个 板,进行第4次循环时,需要消耗荧光探针 个。 16.基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。 18.基因工程又称重组DNA技术,是在生物化学、分 回答下列问题: 子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来 (1)生物体细胞内的DNA复制开始时,解开DNA 的。如图是基因工程示意图,请据图回答下列 双链的海是 在体外利用PCR 问题: 技术扩增目的基因时,使反应体系中的模板DNA 表达载 解链为单链的条件是 转因 生物 上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链 载体DNA (开) 转化的 分子中的 宿主 (2)目前在PCR反应中不使用大肠杆菌DNA聚 主细胞 合晦的主要原因是 (1)利用PCR技术对目的基因进行扩增时,需加 (3)含有限制的细胞中通常还具有相应的甲基 藤。该技术依据的原理是 化晦,这两种嗨对DNA分子有相同的作用序列 ,在操作步骤中需要加热超过 但具有不同的催化功能。甲基化藤可以对DNA 90C使 ,然后降温至50C左右. 序列进行修饰,使限制不能对这一序列进行识 使 别和切割。含有某种限制静的细胞,可以利用限 (2)进行①过程时,需用 醇切开 制晦切割外源DNA,但不破坏细胞自身的DNA. 载体以插入目的基因。若要使目的基因在受体细 其原因可能有:① 胞中表达,需要导入基因表达载体,而不是直接导 人目的基因,其原因是 (答出2点即可)。 (3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内 17.如图所示,若在PCR反应体系中加入两侧分别带 表达时,表达出的蛋白质可能会被降解。为防止 有荧光基团和卒灭基团(抑制荧光发出)的探针 蛋白质被降解,在实验中应选用 缺陷型 荧光探针和引物一起与模板结合,当海催化子链 的大肠杆菌作为受体细胞,并在蛋白质纯化的过 延伸至探针处时会水解探针,导致荧光基团和泣 程中添加蛋白藤的抑制剂 ·130.7.C解析作为载体必须其备的条件之一是能够在受体细胞 不同（保存）温度对DNA提取量的影响”。(3)鉴定DNA 中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因， 时可用二苯胺试剂，在沸水浴加热的条件下，DNA遇二苯 A项错误：作为找体要具有一至多个限制酶切割位，点，便于 胺会被染成蓝色：(4)①结论1：与20℃相比，相同实验材 目的基因的插入，B项错误：携带外源DNA片段的载体进入 料在一20℃条件下保存，与二苯胺试剂进行沸水浴加热后 受体细胞后，能够在受体细胞中进行自我复制，或整合到受 蓝色更深，说明DNA的提取量更多。结论2：等质量的不 体DNA上，随受体DNA进行同步复制，所以要对受体细胞 同实险材料，在相同的保存温度下，从蒜黄中提取的DNA 无害，以便受体细胞能正常增殖，D项错误。 量最多，因此其与二苯胺试剂进行沸水浴加热后蓝色最深 8.B解析基因工程中常用的载体是质粒，此外还有噬菌体、 ②出现结论1的原因是低温抑制了（核酸水解）酶的活性， 动植物病毒等，A项错误：噬菌体是专门寄生在细菌体内的 DNA降解速度减慢。 病毒，不可以作为动物基因工程的载体，C项错误：天然质粒 答系(2)（保存）温度(3)二苯胺沸水浴加热(4)多 往往不能直接作为载体，要根据不同的目的和需求进行人工 蒜黄（核酸水解）酶 改造，D项错误。 课时作业（十三) 9,B解析甲紫溶液容易将染色体（质）染成紫色，而不会将 DNA染成紫色：在DNA的粗提取实验中应用体积分数为 1.A解析目的基因主要是指编码蛋白质的基因，A项错误： 95%的冷酒精提纯，故②⑤不符合题意。 目的基因的筛选与获取是实施基因工程的第一步，B项正 10.B解析兔属于哺乳动物，哺乳动物成熟的红细胞中没有 确：来自苏云金杆菌的B基因可作为培育转基因抗虫棉的 细胞核，不能用于DNA的粗提取，A项错误；DNA含量高， 目的基因，C项正确：随着测序技术的发展，以及序列数据库 并且材料易得的生物都可以作为提取DNA的材料，所以菱 和序列比对工具等的应用，越来越多的基因的结构和功能为 菜也可以作为提取DNA的材料，C项错误：鉴定DNA时， 人们所知，这为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机 将丝状物溶于2mol:L的NaC1溶液后加入二苯胺试剂，进 会和可能，D项正确。 行沸水浴，冷却后溶液呈蓝色，D项错误。 2.D解析PCR反应的实质是模拟体内DNA复制，因此需要 11.B解析根据题意和图示分析可知：a,点位置在抗四环素基 稳定的缓冲溶液环境，①正确：PCR反应需要DNA模板，② 因上，如果外源基因插入，点，会破坏此基因的结构，导致 正确：PCR反应需要一对引物，③正确：PCR反应雾要以4 细菌在含有四环素的培养基上不能生长：b,点位置在抗青 种脱氧核苷酸为原料，④正确：PCR反应需要耐高温的DNA 霉素基因上，如果外源基因插入b点，会破坏此基因的结 聚合酶催化延伸过程，⑤正确：PCR反应过程中通过高温使 构，导致细菌在含有青霉素的培养基上不能生长，由此可知 D八NA变性解链，不需要解旋酶，⑥错误：PCR反应不需要限 B项正确。 制性内切核酸酶，⑦错误：PCR反应过程中需要控制的关键 12.B解析不同的限制酶切割也可能会产生相同的黏性末 因素是温度，因此需要温控设备，图正确。 端，A项错误：当限制酶在它识别序列的中抽线两侧将 3.D解析P℃R是在生物体外对目的基因的核苷酸序列进行 大量复制的技术，A项正确：PR技术的原理是DNA的半 DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，B项正确： DNA连接酶、RNA聚合酶、递转录酶都能催化形成磷酸二 保留复制，B项正确：反应中的每次循环过程包括高温变性 酯键，但解旋酶的作用对象是氢键，C项错误：DNA连接酶 (DNA解流)，低温复性（引物结合到互补链DNA上），中温 延伸（合成子链）三步，C项正确：扩增过程中双链DNA解开 的作用对象是磷酸二酯键，而不是氢键，D项错误。 不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开，D项错误。 13.A解析HidⅡ的识别序列为一GTYRAC-,其中Y=C 4.C解析PCR体外复制DNA不需要解旋酶，需要耐高温的 或T,R=A或G,则识别序列可能为一GTCGAC一或 DNA聚合酶，A项错误；DNA聚合酶从引物的3'端开始连 GTTAAC一，由此可知，一种限制酶可能识别2种核苷 接脱氧核苷酸，B项错误：第三轮循环产物中出现位于两种 酸序列，A项正确：限制酶切割后可能形成黏性末端，如 引物之间的DNA片段，C项正确：PR是在较高温度条件 BamH I,EcoR I、KpmI、Sa3AI,也可能形成平末端， 下进行的，该过程需要耐高温的DNA聚合酶，且PCR反应 如HiudⅡ、SnaI,B项错误：不同限制酶切割DNA分子 的产物是DNA,因此原料是4种游离的脱氧核苷酸，不是核 后可能形成相同的黏性末端，如BamH I和Sa3AI,C项 糖核苷酸，D项错误。 错误：限制酶的切制位点可能在识别序列内部，如BamH I、 5.D解析P(CR技术的前提是有一段已知目的基因的核苷酸 EcoR I,Hind II、KpnI,SamI,也可能在识别序列外部， 序列，而不是目的基因的序列完全已知，A项错误：PCR扩增 如Sau3AI,D项错误。 中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解 14.答系(1)噬菌体，动植物病毒人工改造(2)①自我复制 开，B项错误：该过程需要一对特异性的引物，但要求一对引 ②多个限制性内切核酸酶切割位点③特殊的标记基因 物的序列是不互补的，引物序列需要与模板DNA互补，C项 四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因(3)①限制酶 错误：PCR技术的原理是DNA半保留复制，也需要模板、原 XaI:因为限制酶XaI切割B片段产生的黏性末端与限 料、酶等条件，D项正确。 制酶SeI切制A片段产生的黏性末端相同②用不同的 6.B解析基因表达载体由启动子，终止子、标记基因、复制原 限制酶切制，如果产生相同的黏性末端，把两个DNA片段 点和目的基因等组成。题图中有终止子、标记基因（抗生 连接后，原来的酶切位点将不存在，不能被原来的限制酶所 抗性基因)、目的基因、复制原，点等，还缺少启动子。启动子 识别，有利于保持重组DNA分子的稳定性 位于目的基因的上游，所以X最可能是启动子，B项正确。 15.解枥(2)根据表格可知该实验的自变量是温度和不同材 7,B解析基因表达载体必须使目的基因能够在受体细胞内 料，因此该探究性实验课题的名称可能是“探究不同材料和 进行扩增，因此具有复制原点，A项正确：基因表达载体必须 178· 使目的基因能够在受体细胞内进行表达，具有启动子（启动 转录的启动子，即构建表达载体时选用蚕丝蛋白基因的启 转录)，作为RNA合成的起始信号，B项错误：具有标记基 动子利于基因在家蚕丝腺细胞中表达，B项正确：启动子只 因，有利于目的基因的初步检测，如抗生素抗性基因，含目的 能驱动基因转录，不能驱动其复制，C项错误：基因表达载 基因的受体细胞在含抗生素的培养基上能生长，C项正确： 体中的标记基因的作用是鉴别与进择含有蛛丝蛋白基因的 构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞内高效、 受体细胞，D项正确。 稳定地表达，因此具有目的基因，以获得特定的基因表达产 15.D 解析过程I是以四种脱氧核糖核苷酸为原料，以 物，D项正确。 RNA为模板逆转录合成DNA的过程，催化该过程的酶 8.D解析目的基因只有一侧含有限制酶NheI的识别序列， 是逆转录酶，存在的碱基配对方式是U一A、A一T、CG 用此酶不能获取目的基因，A项错误；目的基因两侧含有很 GC:过程Ⅱ是DNA单链复制过程，是以四种脱氧核糖越 制酶A1uI的议别序列，但只用此酶切割可能会导致目的基 酸为原料，以DNA单链为模板合成DNA单链的过程， 因和质粒反向连接或自身环化，B项错误：目的基因两侧含 催化该过程的酶为Tag DNA聚合酶，该过程中存在的碱基 有限制酶NhI和AluI的识别序列，但用这两种酶切割可 配对方式是T一A,C一G、A一T、GC,ABC项错误：过程 能会获得不含目的基因的片段，C项错误：目的基因两侧含 Ⅱ中，若进行6轮循环，最终产生的D八A单链数为64 有限制酶NheI和SnaI的识别序列，用这两种酶切割会获 (条)，新合成的子链数为63条，则进行6轮循环，共需要加 取目的基因，而且能防止目的基因和质粒的自身环化和反向 入引物的数量为63个，D项正确。 连接，D项正确。 16.答系(1)解旋酶温度超过90℃氢键(2)大肠杆菌 9.A解析构建重组质粒时，要将目的基因插入到启动子和终 DNA聚合酶在高温下会失活(3)①细胞自身的DNA分 止子之间，而且不能破坏启动子，终止子、复制原，点，抗生素 子没有该限制酶的识别序列②甲基化酶对细胞自身的 抗性基因等部位，故只能选用NdeI和BamH I切制质粒 DNA分子进行了修饰 和含目的基因的DNA片段，因此在PCR扩增的该基因的两 17.解析(1)PCR是体外进行DNA复制，包括变性（解旋）、复 端分别引入NdeI和BamH I两种限制酶的识别序列。 性（引物与模板链结合）、延仲（合成子链）：延仲温度一般调 10.C解析切割含抗虫基因的DNA片段和载体可以用不同 至DNA聚合酶最适反应温度(72℃左右)：G与C之间形 的限制酶，只要切割出的末端相同即可，A项错误：抗虫基 成三个氢键，氢键越多DNA分子结构越稳定，变性是破坏 因表达载体的构建必须具备启动子和终止子，起始密码子 氢键，因此G十C的含量越多，要求变性的温度越高。(2)引物 位于mRNA上，B项错误：基因表达载体必须具备标记基 能与模板链结合，使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始 因，其作用是检测目的基因是否导入到受体细胞中，从而将 连接脱氧核苷酸。(3)每扩增1个DNA分子，就有1个荧 含有目的基因的受体细胞筛选出来，C项正确：抗虫基因的 光探针水解，模板数量越多，荧光强度越大，故呈正比：若最 表达开始于启动子，D项错误。 初该反应体系中只有1个DNA分子模板，进行第4次循环 11.B解析启动子在基因的首段，它是RNA聚合酶识别和结 时，有8个DNA需要扩增，因此需要消耗荧光探针8个。 合的位点，能控制转录的开始，A项正确：终止子是转录的 答系(1)复性72℃G与C之间形成三个氢键，氢键越 结束信号，B项错误：标记基因便于目的基因的鉴定和筛 多DNA分子越稳定(2)与模板链结合使DNA聚合酶能 选，C项正确：目的基因主要指编码蛋白质的基因，D项 够从引物的3端开始连接脱氧核苷酸(3)呈正比8 正确。 I8.解析(1)利用PCR技术扩增目的基因时，需要特珠的耐高 12.C解析乙受体细胞并不都被转入了抗性基因，A项错误： 温的DNA聚合酶(Tag DNA聚合酶)：PCR的原理是DNA 标记基因不一定是抗生素抗性基因，B项错误：丙可以是单 的半保留复制：其具体操作是将DNA分子加热至超过 个细胞，或由细胞发育而来的器官、植物或动物等，C项正 90℃使DNA解旋：然后降温至50℃左右，使引物与单链 确：可以将表达特异性抗体的基因转入到受体细胞中，令其 DNA结合。(2)构建基因表达载体，需要用限制性内切核 表达特异性抗体，D项错误。 酸酶切开载体以插入目的基因：由于目的基因无复制原，点， 13.B解析基因扩增中引物通常是一小段DNA或RNA片 目的基因无表达所需启动子，目的基因无表达所需的终止 段，从理论上推测，第二轮循环产物中含引物A的DNA片 子，所以不能直接导入目的基因。(3)蛋白质可以被蛋白酶 段占374，A项正确：由于题图中的引物A和引物B均不在 分解，所以为防止蛋白质被降解，可以选用蛋白酶缺陷型的 该片段的端点，所以第一轮循环后，得到的两个DNA片段 细菌作为受体细胞。 中两条脱氧核苷酸链都不等长，道过绘图可推知，第二轮循 答室(I)耐高温的DNA聚合(Tag DNA聚合)DNA半保 环中亦不会出现等长的引物，所以在第二轮循环产物中不 留复制DNA解聚为单链引物与单链DA结合(2)限 会出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段，B项错误：引 制性内切核酸目的基因无复制原点，目的基因无表达所 物A和引物B必须与目的基因碱基互补配对，若引物之间 需启动子，目的基因无表达所需的终止子(3)蛋白酶 或引物自身发生碱基互补配对，则不能扩增目的基因，C项 课时作业（十四）》 正确：由于复制过程中子链的合成方向是从子链的5'端向 3'端廷仲，所以耐高温的D八A聚合酶将游离的脱氧核苷酸 1.A解析绵羊是动物，动物基因工程中受体细胞常用受精 连接到3端，D项正确。 卵，因为受精卵具有发育的全能性，利于培养成完整转基因 14.C解析用限制酶XhaI和SacI来切割目的基因，可以使 动物个体，而动物的其他细胞全能性受到限制，即A项正 目的基因两端产生不同的黏性末端，防止目的基因自身环 确，BCD项错误。 化，A项正确：为能从蚕丝腺细胞中提取妹丝蛋白，基因表 2.D解析要让目的基因进入受体细胞后能稳定存在并能够 达载体中目的基因的上游必须含有使其能在蚕丝腺细胞中 复制和表达，不管采用什么导入方法，都雪要构建表达栽体 ·179