课时梯级训练(13) 目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（人教版2019 不定项）

课时梯级训练(13)　目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建 一、选择题 1．用PCR扩增下面的DNA片段： 5­GACCTGTGGAAGC……CATACGGGATTG­3 3­CTGGACACCTTCG……GTATGCCCTAAC­5 可供选择的引物： ①5­GACCTGTGGAAGC­3 ②5­CATACGGGATTG­3 ③5­GTATGCCCTAAC­3 ④5­CAATCCCGTATG­3 应选择(　　) A．①② B．②③ C．③④ D．①④ D　解析：用PCR扩增DNA片段的过程中，在引物的作用下，DNA聚合酶从引物3端开始延伸DNA链，即DNA的合成方向是从子链的5端至3端延伸的，故引物的碱基序列应与每条模板链5端的一段核苷酸链的碱基序列相同，即应以模板链5端的一段脱氧核苷酸单链片段作为引物；由题干信息分析可知，5端的碱基序列是5­GACCTGTGGAAGC和5­CAATCCCGTATG，故对应的引物为①5­GACCTGTGGAAGC­3和④5­CAATCCCGTATG­3，D正确。 2．构建基因表达载体是基因工程的第二步操作，下列不属于载体作用的是(　　) A．载体能防止目的基因被受体细胞限制酶“切割” B．载体能协助目的基因在受体细胞中复制 C．载体含有的启动子和终止子可协助目的基因表达 D．载体具有标记基因，便于筛选含目的基因的受体细胞 A　解析：载体不能防止目的基因被受体细胞限制酶“切割”，A错误；载体在受体细胞中能够稳定存在，并且自我复制，使目的基因数量增加，B正确；启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，能启动转录过程，终止子控制着转录的结束，所以载体含有的启动子和终止子可协助目的基因的表达，C正确；载体具有标记基因，标记基因便于筛选含有目的基因的受体细胞，D正确。 3．(2024·南京高二检测)利用PCR扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如图所示)。图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。以下相关叙述错误的是(　　) A．变性过程中断裂的是DNA分子内碱基对之间的氢键 B．复性时引物a必须与引物b碱基互补配对 C．由原来的母链为模板合成的两个新DNA分子中，只含有引物a或引物b D．延伸时需要耐高温的DNA聚合酶催化 B　解析：在PCR变性过程中高温破坏的是DNA分子的双螺旋结构，使其碱基对之间的氢键断裂，A正确；复性时引物a、引物b需要与模板进行碱基互补配对，引物a和引物b不能进行碱基互补配对，如果引物a和引物b发生碱基互补配对，则不能与相应模板链结合，无法完成子链的延伸，B错误；由于DNA复制方式为半保留复制，而引物为单链DNA片段，所以由原来的母链为模板合成的两个新DNA分子中，只含有引物a或引物b，C正确；延伸时的温度为72 ℃左右，所以要用耐高温的DNA聚合酶催化子链合成，D正确。 4．某目的基因两侧的DNA序列所含的限制酶酶切位点如下图所示，最好应选用下列哪种质粒作为载体(　　) D　解析：目的基因只有一侧含有限制酶Nhe Ⅰ 的识别序列，用此酶不能获取目的基因，A错误；目的基因两侧含有限制酶Alu Ⅰ 的识别序列，但只用此酶切割可能会导致目的基因和质粒反向连接或自身环化，B错误；目的基因两侧含有限制酶Nhe Ⅰ 和Alu Ⅰ 的识别序列，但用这两种酶切割可能会获得不含目的基因的片段，C错误；目的基因两侧含有限制酶Nhe Ⅰ 和Sma Ⅰ 的识别序列，用这两种酶切割会获取目的基因，而且能防止目的基因和质粒的自身环化和反向连接，D正确。 二、非选择题 5．(2024·邢台高二期末)关于将目的基因导入酵母菌内制备“工程菌”的过程如图所示，其中引物1～4在含有目的基因的DNA上的结合位置如图甲所示，限制酶BamH Ⅰ、EcoR Ⅱ、Hind Ⅲ在质粒上的识别位点如图乙所示。回答下列问题： (1)若已经合成了图甲所示4种引物，则应选择引物________扩增目的基因。选择好合适的引物后进行PCR过程，完成4轮循环，理论上至少需加入________个引物。 (2)应使用限制酶________切割质粒，酶切后的载体和目的基因片段连接后获得重组质粒，图中终止子的作用是_________________________________________________________。 答案：(1)1和4　30 (2)BamH Ⅰ　使转录在需要的地方停下来 解析：(1)DNA聚合酶不能从头合成DNA，只能将单个核苷酸加到已有链的3端，子链延伸方向为5→3，则应选择引物1和4扩增目的基因。进行PCR过程，完成4轮循环，共产生16个目的基因，两条母链不需要引物，其他子链都需要引物，故理论上至少需要加入引物16×2－2＝30个。(2)选用的限制酶识别位点应位于启动子和终止子之间且不破坏标记基因，所以应使用限制酶BamH Ⅰ 切割质粒。终止子的作用是使转录在需要的地方停下来。 一、选择题 1．利用PCR将某小段含目的基因的DNA分子扩增循环n次，则(　　) A．需要已知目的基因的全部序列以便设计引物 B．共需2n＋1－2个引物参与子代DNA分子的合成 C．应向反应体系中加入解旋酶、DNA聚合酶、缓冲液等 D．理论上第4轮循环产物中含两种引物的DNA片段占15/16 B　解析：只需要已知目的基因两端的序列便可设计引物，A错误；扩增循环n次，需一种引物的数量为2n－1，常规PCR共需两种引物的数量为2×(2n－1)＝2n＋1－2，B正确；不需要向PCR的反应体系中加入解旋酶，C错误；理论上第4轮循环产物中含两种引物的DNA片段占(24－2)/16＝7/8，D错误。 2．(2024·长沙高二期中)下图是利用基因工程技术构建重组表达载体的过程示意图，其中Pst Ⅰ 、Sma Ⅰ 、EcoR Ⅰ 、Apa Ⅰ 为四种限制酶。下列相关叙述错误的是(　　) A．需要用限制酶Pst Ⅰ 和EcoR Ⅰ 来切割质粒 B．表达载体中的青霉素抗性基因在受体细胞中能复制 C．任何基因表达载体中都必须要有青霉素抗性基因作为标记基因 D．表达载体中目的基因的上游有启动子和复制原点 C　解析：限制酶Sma Ⅰ 的识别序列位于目的基因上，因此构建表达载体时不能用限制酶Sma Ⅰ ，应用限制酶Pst Ⅰ 、EcoR Ⅰ ，A正确；表达载体中的青霉素抗性基因在受体细胞中能稳定存在且遗传给下一代，B正确；基因表达载体中标记基因的种类很多，不一定都是青霉素抗性基因，C错误；表达载体中目的基因的上游有启动子，是RNA聚合酶识别和结合的位点，同时在目的基因的上游还有复制原点，用于目的基因的复制，D正确。 3．(2024·烟台高二期中)某实验室利用PCR技术对转基因品种目的基因进行检测，反应程序如图所示。下列说法错误的是(　　) A．两条子链的合成都是从5端向3端延伸 B．后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分 C．PCR产物DNA碱基序列的特异性体现了TaqDNA聚合酶的特异性 D．预变性时引物之间发生碱基互补配对，则不能扩增目的基因 C　解析：DNA合成方向是5→3，则两条子链的合成都是从5端向3端延伸，A正确；后延伸过程时间长，可使目的基因的扩增更加充分，B正确；PCR产物DNA碱基序列的特异性体现了PCR过程中碱基互补配对原则，C错误；两种引物必须与目的基因配对，如果引物之间或引物自身发生碱基互补配对，则不能扩增目的基因，D正确。 4．(不定项) (2024·沈阳高二期中)噬菌体展示技术(如下图所示)可将某些目标蛋白(如抗体、受体等)呈递至噬菌体表面，便于对目标蛋白进行筛选、鉴定。以下对该技术的分析正确的是(　　) A．外源目的基因都能在噬菌体中获得有效的表达和展示 B．构建噬菌体展示库需要用到限制酶和DNA连接酶等工具 C．构建噬菌体展示库需将目标蛋白基因与噬菌体DNA进行重组并转染细菌 D．通过诱变处理及多轮筛选有可能获得与抗原亲和力更强的抗体及其基因 BCD　解析：有些真核细胞蛋白质功能的实现需要复杂的生物膜系统进行折叠、组装、加工等，而噬菌体及其宿主细胞细菌结构简单，很难进行有效表达和展示，A错误；建立噬菌体展示库需要切割目的基因和载体，然后将两者连接起来，需限制酶和DNA连接酶等，B正确；噬菌体专性寄生在大肠杆菌等细菌细胞内，因此可用细菌作为宿主细胞培养噬菌体，C正确；诱变的原理是基因突变，具有不定向性，所以通过图中诱变处理及筛选最终有可能获得与抗原亲和力更强的抗体及其基因，D正确。 二、非选择题 5．下面几幅图与基因工程有关。图1为限制酶EcoR Ⅰ 的识别序列，图2表示目的基因及限制酶切割位点，图3表示目的基因上的DNA片段，图4表示质粒。请回答下列问题： (1)采用PCR扩增目的基因的原理是________________，图2中A、B、C、D 4种单链DNA片段中，可选择________两种引物。 (2)图3为目的基因中的某一片段，下列有关叙述错误的是________(填字母)。 a．该片段的基本骨架由脱氧核糖与磷酸交替连接而成 b．该片段含A—T碱基对比较多，故其结构比较稳定 c．若利用PCR扩增该片段，则需解旋酶将①氢键全部解开 d．若该目的基因片段复制6次，则需要碱基A的数量是252个 (3)在构建目的基因的表达载体时，用Pst Ⅰ 、EcoR Ⅰ 两种酶同时切割目的基因和质粒，是为了防止一种酶切割时发生________________________________________，从图2切割下目的基因需要消耗________个水分子。不选用限制酶Pst Ⅰ 和Hind Ⅲ 同时对质粒和目的基因进行切割的原因是________________________________________。 答案：(1)DNA半保留复制　B、C (2)b、c、d (3)目的基因与载体反向连接或自身环化　4　会破坏所有标记基因 解析：(1)采用PCR扩增目的基因的原理是DNA半保留复制，DNA合成方向只能从5到3，由图2可知，构建前利用PCR技术扩增目的基因时，A、B、C、D四种单链DNA片段中应选取B和C作为引物。(2)DNA的基本骨架由脱氧核糖与磷酸交替连接而成，a正确；DNA结构中G—C碱基对越多，分子结构越稳定，b错误；PCR技术利用高温解开氢键，不需要解旋酶，c错误；由图3可知，目的基因片段有2个碱基A，复制6次需要碱基A的数量为26×2－2＝126个，d错误。故选b、c、d。(3)在构建目的基因的表达载体时，用Pst Ⅰ 、EcoR Ⅰ 两种酶同时切割目的基因和质粒，是为了防止一种酶切割时发生目的基因与载体反向连接或自身环化。限制酶破坏的是磷酸二酯键，图中目的基因切割会破坏4个磷酸二酯键，因此需要消耗4个水分子。由题图可知，不选用限制酶Pst Ⅰ 和Hind Ⅲ 同时对质粒和目的基因进行切割的原因是会破坏所有标记基因。 学科网（北京）股份有限公司 $$