作业(十三) 目的基因的筛选与获取和基因表达载体的构建-【精讲精练】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程知能达标训练（人教版2019）

作业（十三） 目的基因的筛选与获取和基因 表达载体的构建 [基础达标练] 6.在基因工程的操作过程中，获得重组质粒不需要 1.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 ①DNA连接酶②限制性内切核酸酶③RNA B.筛选和获取目的基因是基因工程的第一步 聚合酶④具有标记基因的质粒⑤目的基因 C.来自苏云金杆菌的Bt基因可作为转基因抗虫 ⑥四种脱氧核苷酸 棉的目的基因 A.③⑥ B.②④ D.序列比对工具的应用为科学家找到合适的目 C.①⑤ D.①②④ 的基因提供了更多的机会 7.(2024·福建三明四校联考)如果要用PCR扩增 2.下列关于PCR技术的叙述，正确的是 ( 以下DNA模板中的基因1，需要的一对引物序 A.PCR技术建立在对扩增的目的基因序列完全 列是 () 已知的基础上 5'-CTTCGAAATTC-基因1-TCTC B.该技术需要解旋酶和耐高温的DNA聚合酶 CCGATCGG-基因2-ATCCTTTGCTCT-3' C.该技术需要一对特异性的引物，要求一对引物 ;; A.5'-CTTCGAAATTC-3',5'-TCTC 的序列是互补的 CCGATCGG-3' D.该技术应用DNA半保留复制原理，也需要模 B.5'-CTTCGAAATTC -3',5' 板、原料、能量、酶等条件 CCGATCGGGAGA-3' 3.(2024·邢台高二期未)如图为利用逆转录方法 C.5'-GAAGCTTTAAG-3,5'-AGAG- 和PCR技术扩增目的基因片段的过程示意图。 CAAAGGAT-3' 据图分析，相关说法错误的是 D.5'-GAAGCTTTAAG-35'- RNA链 DNA链 CCGATCGGGAGA-3 ① 核酸酶②川· 8.在核酸分子杂交技术中，常常使用已知序列的单 链核酸片段作为探针（探针是指以放射性同位 单链RNA杂交双链 单链双链DNA DNA③ 90-95℃ 170-75℃ 素、生物素或荧光染料等进行标记的已知核苷酸 ④ 15 序列的核酸片段)。为了获得B链作探针，可应 55-60℃ 用PCR技术进行扩增，应选择的引物种类是 A.③过程使用超过90℃的高温处理是为了让目 的基因充分变性 A链 B.⑤过程使用72℃的温度处理既可以防止 DNA变性，还能促进子链的延伸 引物5 引物2 C.④过程两种引物通过碱基互补配对与两条单 引物33 引物4 链DNA结合 B链 D.若RNA单链中A与U之和占该链碱基含量 A.引物1与引物2 B.引物3与引物4 的40%，则其逆转录合成的双链DNA中，A C.引物2与引物3 D.引物1与引物4 与U之和也占该DNA碱基含量的40% [素能提升练] 4.下列哪项不是基因表达载体的组成部分( 9.(不定项)图甲、乙中的箭头表示三种限制性内切 A.启动子 B.终止密码子 核酸酶的切割位点，amp'表示氨苄青霉素抗性基 C.标记基因 D.目的基因 因，no表示新霉素抗性基因。下列叙述正确 5.关于基因表达载体的说法不正确的是 的是 A.基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤 BamH I HndⅢ B.基因表达载体包含启动子、目的基因、终止子、 HindⅢ P,I目的基因 标记基因等 外源 -Pst I DNA C.启动子位于目的基因的上游，能够启动翻译 amp BamH I Pst I D.不同的目的基因所需的启动子不一定相同 乙 31 ○生物学·选择性必修3生物技术与工程（配RJ版） A.图甲中的质粒用BamH I切割后，含有2个游 技术扩增目的基因，以获得目的基因 离的磷酸基团 的大量拷贝，该技术原理为 B.在构建重组质粒时，可用PstI和BamH I切 (3)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限 割质粒和外源DNA 制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选 C.导入目的基因的大肠杆菌可在含氨苄青霉素 用的限制酶是 。在导人重组质粒后， 的培养基中生长 为了筛选出含质粒的大肠杆菌，一般需要用添 D.用PstI酶切，无法避免目的基因和载体的自 加 的培养基进行培养，想进一步筛选 身环化 出含重组质粒的受体细胞，还需要接种到含 10.(不定项)下图表示pBR322质粒和人生长激素 的培养基中培养。 基因所在片段的结构信息，将二者构建的重组 (4)假设用BamH I切割DNA获取目的基因， 质粒导入受体菌并进行筛选。下列叙述正确 用Mb0I切割质粒，然后形成重组质粒，若将插 的是 ( ) 入在抗生素B抗性基因处的目的基因重新切割 下来，能否再次用BamH I (填“可以” 酶F “不可以”或“不一定”)，原因是 E 酵E酶G 酶G A刀：氨苄青霉素抗性基因 12.下列几幅图与基因工程有关。图1为限制酶 T:四环素抗性基因 生长激素 pBR322质粒 基因 EcoR I的识别序列，图2表示目的基因及限制 A.应选择的限制酶组合是酶F和酶G 酶切割位点，图3表示目的基因上的DNA片 B.所选用的受体菌不能含有Ap和Tc'基因 段，图4表示质粒。请回答下列问题： C.用含氨苄青霉素的培养基筛选出的一定是含 EcoR I EcoR I 目的基因 -GAATTC- A 重组质粒的受体菌 -CTTAAG- D.同时用三种限制酶处理图中质粒 P Sma I Hind国 11.图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp 图1 图2 ① 即碱基对)和部分碱基序列，图2表示一种质粒 的结构和部分碱基序列。现有MspI、 四坏素 P 抗性基因 青程素 BamHI、MboI、SmaI4种限制性内切核酸酶 HiadΠ 质粒 抗性基因 切割的碱基序列和酶切位点分别为C￥CGG、 O口五 GGATCC、GATC、CCCGGG。请回答下 图3 图4 列问题： (1)采用PCR扩增目的基因的原理是 目的基因D ,图2中A、B、C、D4种单链 GGATCCCCGGGcCC0GGATCC DNA片段中，有 两种引物(DNA复制 GGATCO CCCGGG CCTAGGccegccccecerg CCTAGG GGGCCC GGGCCC 方向由5→3)。 -534bp ✉ -796bp 一65Bhp (2)图3为目的基因中的某一片段，下列有关叙 图1 述正确的是 (填字母)。 GGATCO a.该片段的基本骨架由脱氧核糖与磷酸交替连 自动子 CCTAGG 接而成 CCGG 抗生素A GGcCr 抗性基因 b.该片段含A一T碱基对比较多，故其结构比较 所粒 稳定 抗生素B c.若利用PCR扩增该片段，则需解旋酶将①氢 抗性基因 GATC CTAG 键全部解开 图2 d.若该片段复制6次，则需要碱基A的数量至 (1)若用限制酶SmaI完全切割图1中DNA片 少是252个 段，其产物长度为 (3)在构建目的基因表达载体时，用PstI、 (2)若图1中虚线方框内的碱基对被T一A碱基 EcoR I两种酶同时切割目的基因和质粒，是为 对替换，那么基因D就突变为基因d。从隐性纯 了防止一种酶切割时产生 ,从图2切割 合子分离出图1及其对应的DNA片段，用限制 下目的基因需要消耗 个水分子。不选 酶SmaI完全切割，产物中共有 种不 用限制酶PstI和HindⅢ同时对质粒和目的基 同DNA片段。为了提高实验成功率，需要通过 因进行切割的原因是 32@ 10.CDNA连接酶催化磷酸基团和脱氧核糖之 作业（十三）目的基因的筛选与获取和 间形成磷酸二酯键，A正确：切割甲的限制酶的 识别序列是5'一GAATTO℃一3'，切割乙的限制 基因表达载体的构建 酶的识别序列是5'一CAATTG一3'，所以甲、乙 1.A 目的基因主要是指编码蛋白质的基因， 黏性末端是由不同的限制酶切割而成，B正确； A错误；目的基因的筛选与获取是实施基因工 甲、乙片段形成的重组DNA分子的序列是5 程的第一步，B正确：来自苏云金杆菌的B1基 一CAATTC一3'，而甲酶的识别序列是5'一 因可作为培育转基因抗虫棉用到的目的基因， GAATTC一3'，且在G和A之间切割，所以切 C正确：随着测序技术的发展，以及序列数据库 割甲的限制酶不能识别由甲、乙片段形成的重 和序列比对工具等的应用，越来越多的基因的 组DNA分子，C错误；甲和乙的黏性末端相同， 结构和功能为人们所知，这为科学家找到合适 都是AATT一3'，可以被DNA连接酶连接形成 的目的基因提供了更多的机会和可能，D正确。 重组DNA分子，D正确。 2.DPCR技术扩增的目的基因序列不一定是完 11.解析(2)将图中片段两端的黏性末端对接后 全已知的，只要知道部分核苷酸序列即可合成 可以看出限制酶X识别的序列为6个核苷酸 引物，A错误；该技术是通过高温来使DNA解 组成的一GAATTC,互补链是一CTTA 旋的，不需要解旋酶，B错误：该技术需要的一 AG一，切割的位，点为G和A之间的磷酸二酯 对引物，分别能与模板DNA的两条链进行碱 键。(3)质粒载体可以用限制酶X切割，也可 基互补配对，其序列不是互补的，C错误。 以用另一种限制酶Y切割，说明限制酶Y与： 3.D③过程为变性，变性过程使用超过90℃的 限制酶X切割后形成的黏性末端相同。 高温处理是为了让目的基因的双链解开，充分 (4)基因工程使用的DNA连接酶，按来源可分 变性，A正确：⑤过程为廷仲，延仲过程使用 为E.coli DNA连接酶和T4DNA连接酶，其中 72℃左右的温度处理既可以防止DNA变性， 只能连接黏性末端的是E.coli DNA连接酶。 还能促进子链的延伸，B正确：④过程为复性， 答案(1)黏性末端平末端 复性过程使用50℃左右的温度处理，使两种引 -GAATTC- 物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合， (2) G和A之间的磷酸二 —CTTAAG C正确：RNA中含有U,DNA中不含有U,含 酯键(3)两种限制酶切割后形成的黏性末端 有T,D错误。 相同 (4)T4E.coli(5)噬菌体动植物 :4,B基因表达载体的组成为目的基因十启动子 病毒 十终止子十标记基因。终止子位于基因的尾 12.解析(1)鉴定DNA时可用二苯胺试剂，在沸 端，是一段有特殊结构的DNA片段，可使转录 水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。 在所需要的地方停止下来；终止密码子是 (2)根据表格可知该实验的自变量是温度和不 mRNA上3个相邻的碱基，使翻译过程在相应 同材料，因此该探究性实验课题的名称可能是 的地方停止。 “探究不同材料和不同（保存）温度对DNA提 :5.C基因表达载体使目的基因在受体细胞中稳 取量的影响”。(3)①结论1：与20℃相比，相同 定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥 实验材料在一20℃条件下保存，与二苯胺进行 作用，是基因工程的核心步骤，A正确：基因表 沸水浴加热后蓝色更深，说明DNA的提取量 达载体包括启动子、终止子、目的基因、标记基 更多。结论2：等质量的不同实验材料，在相同 因等，其中启动子位于目的基因的上游，终止子 的保存温度下，从蒜黄中提取的DNA量最多， 位于目的基因的下游，B正确：启动子位于目的 因此其与二苯胺进行沸水浴加热后蓝色最深。 基因的上游，是启动转录的一段DNA,C错误； ②出现结论1的原因是低温抑制了（核酸水解） 不同的目的基因具有不同的核苷酸序列，其启 酶的活性，DNA降解速度减慢。 动子也不尽相同，D正确。 答案(1)二苯胺沸水浴(2)（保存）温度 6.A构建重组质粒时，首先要用限制性内切核 (3)①多蒜黄②（核酸水解）酶 酸酶切割含有目的基因的DNA片段和质粒， 46 @ 其次需要用DNA连接酶将目的基因与质粒连 为了提高实验成功率，可以通过PCR技术大 接：RNA聚合酶催化转录过程，获得重组质粒 量扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷 时不需要RNA聚合酶；获得重组质粒时，需要 贝，该技术模拟了体内DNA复制的过程，原 具有标记基因的质粒作为载体：重组质粒是由 理为DNA半保留复制。(3)由图可知，目的 目的基因与质粒形成的：四种脱氧核苷酸是合 基因D两侧都是限制酶BamH I的识别序 成DNA的原料，获得重组质粒不需要四种脱 列，因此应选用限制酶BamH I切割图1中含 氧核苷酸。 有目的基因D的外源DNA分子和图2中的 7.BDNA的复制需要引物，使DNA聚合酶能够 质粒。用BamH I切割质粒后会破坏抗生素 从引物的3'端开始延伸DNA链。将DNA分子的 A抗性基因，但不会破坏抗生素B抗性基因， 另一条链补全后，可设计得到如图所示引物。 因此一般需要用添加抗生素B的培养基进行 +-AGAGGGCTAGCC-5 培养；若想进一步筛选出含重组质粒的受体 5'-CTTCGAAATTC- -TCTCCCGATCGG-3' 细胞，还需要接种到含抗生素A的培养基中 基因1 3'-GAAGCTTTAAG- -AGAGGGCTAGCC-5' 培养筛选出含有重组质粒的大肠杆菌。(4)假 5'-CTTCGAAATTC· 设用BamH I切割DNA获取目的基因，用 8.C要获得B链，根据PCR中子链延伸方向为 Mb0I切割质粒，然后形成重组质粒，若将插 5'到3'，则需选择引物2与引物3进行扩增，故 入在抗生素B抗性基因处的目的基因重新切 选C。 割下来，再次用BamH I不一定能将其切割， 9.AD图甲中的质粒用BamHI切割后，会打开 因为目的基因和抗生素B抗性基因的黏性末 一个切口，故有2个游离的磷酸基团，A正确； 端随意连接，拼接处不一定出现GGATCC。 在构建重组质粒时，不能用BamH I切割质粒 答案(1)537bp、790bp、661bp(2)2 和外源DNA,会破坏目的基因，B错误；导入目 PCR DNA半保留复制(3)BamH I抗 的基因的大肠杆菌不能在含氨苄青霉素的培 生素B抗生素A(4)不一定因为目的基 养基上生长，可以在含新霉素的培养基上生 因和抗生素B抗性基因拼接处不一定出 长，C错误：用同一种限制酶酶切时，无法避免 现GGATCC 目的基因和载体的自身环化，D正确。 12.解析(1)采用PCR扩增目的基因的原理是 10.ABD为避免切割后DNA片段的自身环化， DNA半保留复制，由图2可知，DNA复制只 又保留质粒上的标记基因，切割时应选择的 能从5'到3'，因此构建前利用PCR技术扩增 限制酶组合是酶F和酶G,A正确：所选用的 基因时，A,B、C、D四种单链DNA片段中应 受体菌不能含有Ap「和Tc'基因，以便于对含 选取B和C作为引物。(2)DNA的基本骨架 有目的基因的受体菌的选择，B正确；用含氨 由脱氧核糖与磷酸交替连接而成，a正确：其 苄青露素的培养基筛选出的有导入重组质粒 结构中G一C碱基对越多，分子结构越稳定，b 的受体菌和导入原质粒的受体菌，C错误：据 错误；PCR技术利用高温解开氢键，不需要解 图可知同时用三种限制酶处理图中质粒，因 旋酶，C错误；由图3可知，该片段碱基A有2 酶E有两个作用位点，故将质粒切割成了4： 个，复制6次至少需要碱基A的数量为26×2 个DNA片段，D正确。 一2=126个，d错误，故选a。(3)在构建目的 1l.解析(1)SmaI的识别序列和酶切位点是 基因表达载体时，用PstI、EcoR I两种酶同 CCC GGG,可知其切割产生的末端是平末 时切割目的基因和质粒，是为了防止一种酶 端，产物长度是534+3=537bp、796-3-3= 切割时产生目的基因与载体反向连接。限制 790bp、658+3=661bp。(2)若图1中虚线 酶破坏的是磷酸二酯键，图中目的基因切割 方框内的碱基对被T一A碱基对替换，则基因 需要破坏4个磷酸二酯键，因此需要消耗4个 D就突变为基因d,且基因d只有一个SmaI 水分子。由图可知，不选用限制酶PI和 的酶切位点，因而基因d会被SmaI切割形 HimdⅢ同时对质粒和目的基因进行切割的 成两个片段（长度分别为1327bp、661bp)。 原因是会破坏标记基因。 47 8 答案(1)DNA半保留复制B、C(2)a 7.D过程①表示基因表达载体的构建过程，即 (3)目的基因与载体反向连接4会破坏标 形成重组Tⅰ质粒的过程，需要使用限制酶和 记基因 D八NA连接酶，不需要纤维素酶和果胶酶，A错 误；过程②是将目的基因导入受体细胞的过 作业（十四）将目的基因导入受体细胞、 程，在将重组Tⅱ质粒导入烟草细胞前需要先使 目的基因的检测与鉴定 用CaCl2处理农杆菌，B错误；过程③④为再分 1.C获得目的基因只需用限制性内切核酸酶， 化形成植株的过程，该过程中需要通过调节营 构建重组质粒需用限制性内切核酸酶和DNA 养物质和植物激素的配比，从而实现由愈伤组 连接酶；DNA连接酶的作用是将两个相同的末 织诱导出芽和根的顶端分生组织的目的，并由 端通过磷酸二酯键连接起来；载体上的标记基 此再生出新植株，C错误；可通过进行个体水平 因有利于筛选含重组DNA的细胞。 的检测判断转基因抗虫烟草是否培育成功，即 2.D要让目的基因进入受体细胞后能稳定存在 让害虫吞食转基因烟草，观察害虫的存活情况 并得到复制和表达，不常采用什么导入方法， 进行判断，D正确。 都需要构建表达载体才能实现，A错误：花粉 8.C凝胶的浓度越大，DNA分子越大，DNA分 管通道法只适用于转基因植物的培育，B错误： 子的迁移速率越慢，DNA构象也影响迁移速 采用花粉管通道法时，植物受体细胞一般是植 率，A正确；凝胶制备中加入的核酸染料能与 物体细胞或受精卵，通常不选卵细胞，C错误。 DNA分子结合，凝胶中的DNA分子通过染 3.DPCR反应需要高温使DNA变性解旋，所 色，可以在波长为300nm的紫外灯下被检测 以复制过程中要用耐高温的DNA聚合酶(Taq 出来，B正确：DNA不溶于95%的冷酒精，C错 DNA聚合酶)，A正确：PCR过程中DNA聚合 误；阳性对照中模板核酸混入样品，经PCR扩 酶不能从头开始合成DNA,而只能从引物的3' 增后可能使本不含新型冠状病毒的样品核酸 端延仲DNA链，因此DNA复制需要引物，由 检测出现假阳性，D正确。 于DNA的两条模板链反向平行，所以复制时 :9.ABD PCR是体外扩增DNA的一种方式，扩 需要两种引物，且PCR扩增区域由这两种引物 增利用的是DNA热变性的原理，A正确；PCR 来决定，C正确：电泳时，DNA分子的迁移速率 技术需要在高温条件下进行变性，故进行PCR 与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有： 扩增需要耐高温的DNA聚合酶，B正确；由于 关，D错误。 DNA的两条链反向平行，且子链从引物的3'端 4.D基因表达的产物是蛋白质，因此，只有在受 开始延伸，故利用图中的引物①、④组合可扩增 体细胞中检测或提取到了相应蛋白质才能证明 出两侧的未知序列，C错误；通过与受体细胞的 目的基因在受体细胞中完成了表达，A、C项只 基因组序列比对，可确定T-DNA的插入位置， 能说明完成了目的基因的导入，B项只能说明完 D正确。 成了目的基因的导入和目的基因的转录过程。 10.ACD由于重组质粒上移除1900bp而补充 5.A培育转基因动物时，受体细胞A一般是该 了脱水素基因的678个碱基对，加上未移除的 种动物的受精卵，A错误。 822bp,所以用SacI和HidⅢ切割重组质 6.A过程①表示反转录，需要反转录酶的催化， 粒后，可得到822+678=1500bp的新片段， A正确：过程②表示目的基因的获取，在利用 据此可确定目的基因正确插入了质粒，A正 PCR技术对获取的目的基因进行扩增的过程： 确：卡那露素抗性基因不在T-DNA片段上， 中，不需要使用解旋酶，解旋是通过高温解链 不会进入植物细胞，无论植物细胞中是否转 实现的，B错误：过程③表示将目的基因导入受 入目的基因，都无法在含卡那霉素的培养基 体细胞，若受体细胞为大肠杆菌细胞，则需要 中生存，B错误：PCR技术是进行DNA扩增 用CaCl2溶液处理，使之成为感受态细胞，C错 的技术，需要一段引物来进行扩增，依照脱水 误；过程④可利用PCR技术，鉴定目的基因是 素基因的核酸序列设计一段引物，若能进行 否已导入受体细胞，D错误。 扩增，说明转入目的基因成功，C正确：植株批 48