第3章 第2节 第1课时 目的基因的筛选与获取和基因表达载体的构建-【精讲精练】2025-2026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）

[基础达标练] 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 B．筛选和获取目的基因是基因工程的第一步 C．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 D．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 解析　目的基因主要是指编码蛋白质的基因，A错误；目的基因的筛选与获取是实施基因工程的第一步，B正确；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，C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，D正确。 答案　A 2．下列关于PCR技术的叙述，正确的是(　　) A．PCR技术建立在对扩增的目的基因序列完全已知的基础上 B．该技术需要解旋酶和耐高温的DNA聚合酶 C．该技术需要一对特异性的引物，要求一对引物的序列是互补的 D．该技术应用DNA半保留复制原理，也需要模板、原料、能量、酶等条件 解析　PCR技术扩增的目的基因序列不一定是完全已知的，只要知道部分核苷酸序列即可合成引物，A错误；该技术是通过高温来使DNA解旋的，不需要解旋酶，B错误；该技术需要的一对引物，分别能与模板DNA的两条链进行碱基互补配对，其序列不是互补的，C错误。 答案　D 3．(2025·邢台高二期末)如图为利用逆转录方法和PCR技术扩增目的基因片段的过程示意图。据图分析，相关说法错误的是(　　) 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 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 C．④过程两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合 D．若RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%，则其逆转录合成的双链DNA中，A与U之和也占该DNA碱基含量的40% 解析　③过程为变性，变性过程使用超过90 ℃的高温处理是为了让目的基因的双链解开，充分变性，A正确；⑤过程为延伸，延伸过程使用72 ℃左右的温度处理既可以防止DNA变性，还能促进子链的延伸，B正确；④过程为复性，复性过程使用50 ℃左右的温度处理，使两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，C正确；RNA中含有U，DNA中不含有U，含有T，D错误。 答案　D 4．下列哪项不是基因表达载体的组成部分(　　) A．启动子 B．终止密码子 C．标记基因 D．目的基因 解析　基因表达载体的组成为目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因。终止子位于基因的尾端，是一段有特殊结构的DNA片段，可使转录在所需要的地方停止下来；终止密码子是mRNA上3个相邻的碱基，使翻译过程在相应的地方停止。 答案　B 5．关于基因表达载体的说法不正确的是(　　) A．基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤 B．基因表达载体包含启动子、目的基因、终止子、标记基因等 C．启动子位于目的基因的上游，能够启动翻译 D．不同的目的基因所需的启动子不一定相同 解析　基因表达载体使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用，是基因工程的核心步骤，A正确；基因表达载体包括启动子、终止子、目的基因、标记基因等，其中启动子位于目的基因的上游，终止子位于目的基因的下游，B正确；启动子位于目的基因的上游，是启动转录的一段DNA，C错误；不同的目的基因具有不同的核苷酸序列，其启动子也不尽相同，D正确。 答案　C 6．在基因工程的操作过程中，获得重组质粒不需要(　　) ①DNA连接酶　②限制性内切核酸酶　③RNA聚合酶　④具有标记基因的质粒　⑤目的基因　⑥四种脱氧核苷酸 A．③⑥ B．②④ C．①⑤ D．①②④ 解析　构建重组质粒时，首先要用限制性内切核酸酶切割含有目的基因的DNA片段和质粒，其次需要用DNA连接酶将目的基因与质粒连接；RNA聚合酶催化转录过程，获得重组质粒时不需要RNA聚合酶；获得重组质粒时，需要具有标记基因的质粒作为载体；重组质粒是由目的基因与质粒形成的；四种脱氧核苷酸是合成DNA的原料，获得重组质粒不需要四种脱氧核苷酸。 答案　A 7．(2025·福建三明四校联考)如果要用PCR扩增以下DNA模板中的基因1，需要的一对引物序列是(　　) A．5′－CTTCGAAATTC－3′、5′－TCTCCCGATCGG－3′ B．5′－CTTCGAAATTC－3′、5′－CCGATCGGGAGA－3′ C．5′－GAAGCTTTAAG－3′、5′－AGAGCAAAGGAT－3′ D. 5′－GAAGCTTTAAG－3′、5′－CCGATCGGGAGA－3′ 解析　DNA的复制需要引物，使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始延伸DNA链。将DNA分子的另一条链补全后，可设计得到如图所示引物。 基因1 答案　B 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素、生物素或荧光染料等进行标记的已知核苷酸序列的核酸片段)。为了获得B链作探针，可应用PCR技术进行扩增，应选择的引物种类是(　　) A．引物1与引物2 B．引物3与引物4 C．引物2与引物3 D．引物1与引物4 解析　要获得B链，根据PCR中子链延伸方向为5′到3′，则需选择引物2与引物3进行扩增，故选C。 答案　C [素能提升练] 9．(多选)图甲、乙中的箭头表示三种限制性内切核酸酶的切割位点，ampr表示氨苄青霉素抗性基因，neo表示新霉素抗性基因。下列叙述正确的是(　　) A．图甲中的质粒用BamHⅠ切割后，含有2个游离的磷酸基团 B．在构建重组质粒时，可用PstⅠ和BamHⅠ切割质粒和外源DNA C．导入目的基因的大肠杆菌可在含氨苄青霉素的培养基中生长 D．用PstⅠ酶切，无法避免目的基因和载体的自身环化 解析　图甲中的质粒用BamHⅠ切割后，会打开一个切口，故有2个游离的磷酸基团，A正确；在构建重组质粒时，不能用BamHⅠ切割质粒和外源DNA，会破坏目的基因，B错误；导入目的基因的大肠杆菌不能在含氨苄青霉素的培养基上生长，可以在含新霉素的培养基上生长，C错误；用同一种限制酶酶切时，无法避免目的基因和载体的自身环化，D正确。 答案　AD 10．(多选)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Apr和Tcr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 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Apr和Tcr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，D正确。 答案　ABD 11．图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp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、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性内切核酸酶切割的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。请回答下列问题： (1)若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段，其产物长度为________________________________________________________________________。 (2)若图1中虚线方框内的碱基对被T—A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从隐性纯合子分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有________种不同DNA片段。为了提高实验成功率，需要通过________技术扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝，该技术原理为_____________________________________。 (3)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是________。在导入重组质粒后，为了筛选出含质粒的大肠杆菌，一般需要用添加________的培养基进行培养，想进一步筛选出含重组质粒的受体细胞，还需要接种到含________的培养基中培养。 (4)假设用BamHⅠ切割DNA获取目的基因，用MboⅠ切割质粒，然后形成重组质粒，若将插入在抗生素B抗性基因处的目的基因重新切割下来，能否再次用BamHⅠ________(填“可以”“不可以”或“不一定”)，原因是________________________________________。 解析　(1)SmaⅠ的识别序列和酶切位点是CCC↓GGG，可知其切割产生的末端是平末端，产物长度是534＋3＝537 bp、796－3－3＝790 bp、658＋3＝661 bp。(2)若图1中虚线方框内的碱基对被T—A碱基对替换，则基因D就突变为基因d，且基因d只有一个SmaⅠ的酶切位点，因而基因d会被SmaⅠ切割形成两个片段(长度分别为1327 bp、661 bp)。为了提高实验成功率，可以通过PCR技术大量扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝，该技术模拟了体内DNA复制的过程，原理为DNA半保留复制。(3)由图可知，目的基因D两侧都是限制酶BamHⅠ的识别序列，因此应选用限制酶BamHⅠ切割图1中含有目的基因D的外源DNA分子和图2中的质粒。用BamHⅠ切割质粒后会破坏抗生素A抗性基因，但不会破坏抗生素B抗性基因，因此一般需要用添加抗生素B的培养基进行培养；若想进一步筛选出含重组质粒的受体细胞，还需要接种到含抗生素A的培养基中培养筛选出含有重组质粒的大肠杆菌。(4)假设用BamHⅠ切割DNA获取目的基因，用MboⅠ切割质粒，然后形成重组质粒，若将插入在抗生素B抗性基因处的目的基因重新切割下来，再次用BamHⅠ不一定能将其切割，因为目的基因和抗生素B抗性基因的黏性末端随意连接，拼接处不一定出现GGATCC。 答案　(1)537 bp、790 bp、661 bp　(2)2　PCR　DNA半保留复制　(3)BamHⅠ　抗生素B　抗生素A　(4)不一定　因为目的基因和抗生素B抗性基因拼接处不一定出现GGATCC 12．下列几幅图与基因工程有关。图1为限制酶EcoRⅠ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，有________两种引物(DNA复制方向由5′→3′)。 (2)图3为目的基因中的某一片段，下列有关叙述正确的是________(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．若该片段复制6次，则需要碱基A的数量至少是252个 (3)在构建目的基因表达载体时，用PstⅠ、EcoRⅠ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产生________，从图2切割下目的基因需要消耗________个水分子。不选用限制酶PstⅠ和Hind Ⅲ同时对质粒和目的基因进行切割的原因是_________________ ____________________________________________________。 解析　(1)采用PCR扩增目的基因的原理是DNA半保留复制，由图2可知，DNA复制只能从5′到3′，因此构建前利用PCR技术扩增基因时，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；其结构中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，该片段碱基A有2个，复制6次至少需要碱基A的数量为26×2－2＝126个，d错误，故选a。(3)在构建目的基因表达载体时，用PstⅠ、EcoRⅠ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产生目的基因与载体反向连接。限制酶破坏的是磷酸二酯键，图中目的基因切割需要破坏4个磷酸二酯键，因此需要消耗4个水分子。由图可知，不选用限制酶PstⅠ和Hind Ⅲ同时对质粒和目的基因进行切割的原因是会破坏标记基因。 答案　(1)DNA半保留复制　B、C　(2)a (3)目的基因与载体反向连接　4　会破坏标记基因 学科网（北京）股份有限公司 $