第3章 第2节 第1课时 目的基因的筛选与获取　基因表达载体的构建-【金版教程】2024-2025学年高中生物必修3 生物技术与工程 作业与测评word（人教版2019 单选版）

第2节　基因工程的基本操作程序 第1课时　目的基因的筛选与获取　基因表达载体的构建 知识点一　目的基因的筛选与获取 1．基因工程主要操作步骤的顺序是(　　) ①基因表达载体的构建　②将目的基因导入受体细胞　③目的基因的检测与鉴定　④目的基因的筛选与获取 A．③②④① B．②④①③ C．④①②③ D．③④①② 答案　C 解析　基因工程的主要操作步骤顺序：目的基因的筛选与获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定。 2．下列有关获取目的基因的叙述错误的是(　　) A．目的基因就是编码蛋白质的基因 B．来自苏云金杆菌的Bt基因可作为转基因抗虫棉的目的基因 C．序列比对工具的应用为科学家找到合适的目的基因提供了更多的机会 D．目的基因可以人工合成，也可以利用PCR快速获取或扩增 答案　A 解析　目的基因主要指编码蛋白质的基因，A错误；来自苏云金杆菌的Bt基因可作为培育转基因抗虫棉用到的目的基因，B正确；随着测序技术的发展，以及序列数据库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会和可能，C正确。 3．下列关于PCR的叙述，正确的是(　　) A．PCR是体外复制DNA技术，关键酶是解旋酶和DNA聚合酶 B．DNA聚合酶从引物的5′­端开始连接脱氧核苷酸 C．第三轮循环产物中出现位于两种引物之间的DNA片段 D．延伸过程需要酶、ATP和4种核糖核苷酸 答案　C 解析　PCR体外复制DNA不需要解旋酶，需要耐高温的DNA聚合酶，A错误；DNA聚合酶从引物的3′­端开始连接脱氧核苷酸，B错误；PCR是在较高温度条件下进行的，该过程需要耐高温的DNA聚合酶，且PCR反应的产物是DNA，因此原料是4种游离的脱氧核苷酸，不是核糖核苷酸，也不需要ATP，D错误。 4．“X基因”是DNA分子上一个有遗传效应的片段，若要用PCR技术特异性地拷贝“X基因”，需在PCR反应中加入两种引物，两种引物及其与模板链的结合位置如图1所示。经4轮循环后产物中有五种不同的DNA分子，如图2所示，其中第⑤种DNA分子有几个(　　) A．2 B．4 C．6 D．8 答案　D 解析　四轮循环后共形成16个DNA，其中①②分别有1个，③④分别有3个，⑤有8个，D正确。 5．目前广泛应用的新型冠状病毒检测方法是实时荧光RT—PCR技术。RT—PCR是将RNA逆转录(RT)和cDNA的聚合酶链式扩增反应相结合的技术，具体过程如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．与该mRNA结合的引物是B B．引物A与引物B的基本单位都是脱氧核苷酸 C．过程Ⅱ通过控制温度的变化实现目标序列的循环扩增 D．该反应体系中应加入逆转录酶、耐高温的DNA聚合酶等物质 答案　A 解析　通过图示可知，与该mRNA结合的引物，是A引物，A错误；引物A与引物B是一段DNA序列，其基本单位都是脱氧核苷酸，B正确；过程Ⅱ为PCR的反应阶段，通过控制温度的变化实现变性、复性、延伸，实现目标序列的循环扩增，C正确；RT—PCR反应体系中应加入缓冲液、引物、四种脱氧核糖核苷酸、逆转录酶、耐高温的DNA聚合酶等物质，D正确。 知识点二　DNA片段的扩增及电泳鉴定 6．PCR仪实质上是一台自动调控温度的仪器，它调控不同温度的目的是(　　) ①94 ℃，使DNA分子变性，失去生物活性　②94 ℃，使DNA分子变性，解开螺旋　③55 ℃，使DNA分子开始复制、延伸　④55 ℃，使引物与DNA单链结合　⑤72 ℃，使DNA分子开始复制、延伸　⑥72 ℃，使DNA分子恢复双螺旋结构，恢复活性 A．①③⑤ B．②③⑤ C．②④⑤ D．②④⑥ 答案　C 7．关于电泳及利用电泳鉴定PCR产物的说法不正确的是(　　) A．电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程 B．带电分子会向着与其所带电荷相同的电极移动 C．PCR产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定 D．在凝胶中DNA分子的迁移速率分子的大小、构象、凝胶的浓度等影响 答案　B 解析　由于同性相斥、异性相吸，带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动，B错误。 8．下列关于DNA片段的扩增及电泳鉴定步骤的说法，不正确的是(　　) A．PCR过程中，一般需要加入两种引物 B．将扩增得到的PCR产物与凝胶载样缓冲液混合后加入到每一个加样孔内 C．电泳时，待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时，停止电泳 D．电泳出现位置不等的几条条带，说明鉴定的PCR产物不纯净 答案　B 解析　PCR扩增时，一般选择两种引物，且两种引物不能互补配对，A正确；将扩增得到的PCR产物与凝胶载样缓冲液混合后加入到加样孔内，留一个加样孔加入指示分子大小的标准参照物，B错误；电泳时，待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时，停止电泳，C正确；电泳出现位置不等的几条条带，说明存在长短不一的DNA片段，鉴定的PCR产物不纯净，D正确。 知识点三　基因表达载体的构建 9．下列选项中不是表达载体必要的组成成分的是(　　) A．目的基因 B．启动子 C．终止子 D．抗青霉素基因 答案　D 解析　一个基因表达载体的组成，除目的基因外，还必须有启动子、终止子以及标记基因等，标记基因的作用是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，而抗青霉素基因是标记基因的一种，但也可以是其他标记基因，所以抗青霉素基因不是基因表达载体的必要的组成部分，D错误。 10．如图为某质粒限制酶酶切图谱。某基因不含图中限制酶识别序列。为使PCR扩增的该基因重组进该质粒，则扩增的该基因两端需分别引入哪两种限制酶的识别序列(　　) 注：图中限制酶的识别序列及切割形成的黏性末端均不相同。 A．NdeⅠ和BamHⅠ B．NdeⅠ和XbaⅠ C．XbaⅠ和BamHⅠ D．EcoRⅠ和KpnⅠ 答案　A 解析　构建重组质粒时，要将目的基因插入到启动子和终止子之间，而且不能破坏启动子、终止子、复制原点、抗生素抗性基因等部位，故只能选用NdeⅠ和BamHⅠ切割质粒，因此在PCR扩增的该基因的两端需分别引入NdeⅠ和BamHⅠ两种限制酶的识别序列。 11．如图是构建基因表达载体的过程示意图。下列相关说法正确的是(　　) A．经限制酶切割后，质粒多了1个游离的磷酸基团，DNA分子多了2个游离的磷酸基团 B．构建的重组质粒一定含有目的基因并能表达出所需的性状 C．将构建好的基因表达载体导入动物细胞常用显微注射法 D．将目的基因导入受体细胞是基因工程的核心步骤，是成功的关键 答案　C 解析　质粒是环形的，本身没有游离的磷酸基团，经限制酶切割后出现了一个切口，两个黏性末端，故多了2个游离的磷酸基团，DNA分子多了2个游离的磷酸基团，A错误；含目的基因不一定能表达所需性状，B错误；构建基因表达载体是基因工程的核心步骤，是成功的关键，D错误。 12．环境雌激素(EEs)会影响动物和人类的性腺发育。斑马鱼在EEs的诱导下，会表达出卵黄蛋白原(vtg)，已知绿色荧光蛋白基因(GFP)能使斑马鱼发光，欲获得能检测水中是否含有EEs的转基因斑马鱼，下列操作合理的是(　　) A．将EEs基因的启动子与GFP基因重组 B．将vtg基因的启动子与GFP基因重组 C．将GFP基因的启动子与GFP基因重组 D．将GFP基因的启动子与vtg基因重组 答案　B 解析　由题意可知，环境中的EEs可诱导斑马鱼体内vtg基因的表达，在不含EEs的环境中，斑马鱼体内vtg基因不能表达。因此，只要将vtg基因的启动子与GFP基因重组并导入斑马鱼体内，便能根据斑马鱼是否发光检测水中是否含EEs。 13．蜘蛛丝是天然蛋白纤维，其机械性能高于常用于制作防弹衣的凯夫拉纤维，有广泛的应用前景。近期，中国科学家利用质粒(如图)成功构建了蛛丝蛋白基因的重组质粒，并在家蚕丝腺细胞中获得大量蛛丝蛋白。下列有关说法错误的是(　　) A．为防止目的基因自身环化，可以用限制酶XbaⅠ和SacⅠ来切割目的基因 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腺细胞中表达 C．启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，可以驱动遗传信息的复制和转录 D．基因表达载体中的标记基因可以鉴别与选择含有蛛丝蛋白基因的受体细胞 答案　C 解析　用限制酶XbaⅠ和SacⅠ来切割目的基因，可以使目的基因两端产生不同的黏性末端，防止目的基因自身环化，A正确；为能从家蚕丝腺细胞中提取蛛丝蛋白，基因表达载体中目的基因的上游必须含有使其能在家蚕丝腺细胞中转录的启动子，即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腺细胞中表达，B正确；启动子只能驱动基因转录，不能驱动其复制，C错误。 14．下图表示pBR322质粒和人生长激素基因所在片段的结构信息，将二者构建的重组质粒导入受体菌并进行筛选。下列叙述不正确的是(　　) A．应选择的限制酶组合是酶F和酶G B．所选用的受体菌不能含有Ampr和Tetr基因 C．用含氨苄青霉素的培养基筛选出的一定是含重组质粒的受体菌 D．同时用三种限制酶处理图中质粒，电泳后可得到4个条带 答案　C 解析　为避免切割后DNA片段的自身环化，又保留质粒上的标记基因，切割时应选择的限制酶组合是酶F和酶G，A正确；所选用的受体菌不能含有Ampr和Tetr基因，以便于对含有目的基因的受体菌的选择，B正确；用含氨苄青霉素的培养基筛选出的有导入重组质粒的受体菌和导入原质粒的受体菌，C错误；据图可知同时用三种限制酶处理图中质粒，因酶E有两个作用位点，故将质粒切割成了4个DNA片段，电泳后可得到4个条带，D正确。 15．据图回答有关基因工程的问题： (1)构建基因表达载体时需要____________________________________切割目的基因和载体。 (2)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，其目的是_____________________________ _______________________________________________。 (3)启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，它是____________识别与结合的位点。 (4)获取目的基因的方法一般有_____________________________________________________ ________________________、________________________、________等。 (5)若已知目的基因的核苷酸序列，则获取较小的目的基因较简单的方法是__________；为在短时间内获得大量目的基因，可用________扩增的方法。 答案　(1)同种限制酶或能产生相同末端的限制酶 (2)使目的基因在受体细胞中稳定存在且能遗传给下一代，同时，使目的基因表达和发挥作用 (3)RNA聚合酶 (4)从基因文库中获取目的基因　利用PCR技术扩增目的基因　人工合成 (5)人工合成法　PCR技术 解析　(1)构建基因表达载体过程中，需要用同种限制酶或能产生相同末端的限制酶切割目的基因和载体，使目的基因和载体具有相同的末端，然后再利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处，形成重组DNA分子。 (3)启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，它是RNA聚合酶识别与结合的位点，有了它才能驱动基因转录出mRNA。 16．新型冠状病毒是一种单链RNA病毒。新型冠状病毒的核酸检测采用“实时荧光定量RT—PCR”技术，通常在1～2 h内即可得到检测结果。此方法是PCR技术和荧光检测技术的结合，利用荧光染料或荧光标记的特异性探针，对PCR产物进行检测分析。步骤如下： (1)利用样本中提取的RNA获得cDNA，过程①使用________酶。需要将样本中的RNA经过过程①形成cDNA后再进行PCR扩增的原因是_____________________________________ __________。 (2)PCR技术的原理是______________，一般要经历三十多次循环，每次循环可以分为变性、复性和延伸三步，每一个步骤都要控制好相应的温度，延伸的温度________(填“高于”“低于”或“等于”)复性的温度，而________(填“高于”“低于”或“等于”)变性的温度。 (3)过程②中对cDNA序列进行扩增，需设计两种引物。下图为cDNA的部分序列，请问两种引物的结合位置是________。 (4)在检测过程中，随着PCR的进行，反应产物不断累积，“杂交双链”荧光信号的强度也等比例增加，为了保证检测结果的准确性，一般要达到或超过阈值时才能判定为阳性，最终确诊。虽然RT—PCR技术是当前被广泛认可的检测手段之一，但仍然存在有“假阴性”现象，结合上述内容，分析可能产生“假阴性”的因素有________(填字母)。 A．取样不规范导致所获样本量不足 B．样本运输中出现了损坏 C．检测样本被污染 D．病毒相应关键序列发生了改变 答案　(1)逆转录　PCR扩增必须以DNA为模板，RNA不能作为PCR扩增的模板 (2)DNA半保留复制　高于　低于 (3)Ⅱ和Ⅲ (4)ABCD 解析　(1)根据图示可知，利用样本中提取的RNA获得cDNA属于逆转录的过程，故需要逆转录酶的催化。PCR扩增必须以DNA为模板，RNA不能作为PCR扩增的模板，所以需要将样本中的RNA经过逆转录的过程合成cDNA。 (2)PCR技术是体外扩增DNA的技术，原理是DNA半保留复制。延伸的温度为72 ℃左右，复性的温度为50 ℃左右，变性的温度一般为90 ℃以上，所以延伸的温度高于复性的温度，低于变性的温度。 (3)根据图示步骤分析及cDNA的部分序列图可知，在引物作用下，DNA聚合酶从引物3′端开始延伸DNA链，所以引物的结合部位是DNA链的3′端，即Ⅱ和Ⅲ。 (4)取样不规范导致所获样本量不足，会使得荧光信号的强度达不到阈值；样本运输中出现了损坏，也会影响PCR过程中DNA的扩增，使荧光信号的强度达不到阈值；检测样本被污染，会导致荧光信号的强度比例受影响；病毒相应关键序列发生了改变，会影响引物与cDNA的结合，从而影响荧光信号的强度比例。 8 学科网（北京）股份有限公司 $$