3.2.1 目的基因的筛选与获取和基因表达载体的构建（二）同步练习-2025-2026学年高二下学期生物人教版选择性必修3

高中生物（人教版） 选择性必修3 分层作业 3.2.1 目的基因的筛选与获取和基因表达载体的构建（二） 1.(2025·江苏镇江调研)科研人员利用PCR技术扩增X基因片段,需加入两种引物,引物结合位置如图甲所示。PCR循环后产生五种DNA分子,如图乙所示。下列叙述正确的是(　　) A.利用耐高温的DNA聚合酶和DNA连接酶才能完成PCR扩增过程 B.如果加入大量引物1和引物2,会干扰正常的PCR扩增过程 C.在第四轮复制后,会出现8个X基因片段 D.经过第二轮PCR后会出现①②③④⑤五种DNA分子 2.(2025·江苏江阴调研)不对称PCR的基本原理是采用不等量的引物,产生大量的单链目标DNA。这两种引物分别称为限制性引物与非限制性引物;其最佳比例一般为1∶50~1∶100。在PCR反应的早期循环(约20次)中,扩增产物主要是双链DNA,当后期数量较少的限制性引物耗尽后,数量较多的非限制性引物将引导合成大量目标DNA,过程如图所示。下列相关叙述错误的是(　　) A.PCR反应缓冲液中一般需添加Mg2+,以激活耐高温的DNA聚合酶 B.复性时引物与模板链3'端的碱基序列通过互补配对结合 C.PCR进行最初20次循环的目的是增加模板DNA的量 D.不对称PCR产生的大量单链DNA是由限制性引物延伸而来的 3.(多选)(2025·江苏海安期末)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,可利用此技术获取目的基因,具体过程如图所示,以下说法错误的是(　　) A.设计扩增目的基因的引物时不需考虑基因表达载体的序列 B.G—C含量高的引物在与模板链结合时,需要更高的温度 C.过程Ⅰ需要加入缓冲液、原料、耐高温的DNA聚合酶和引物A D.该技术用于对某些微量RNA病毒的检测,可提高检测的灵敏度 4.(多选)(2025·江苏常熟调研)研究人员用如图1中质粒和图2中含目的基因的片段构建重组质粒(图中标注了相关限制酶切割位点),将重组质粒导入大肠杆菌后进行筛选及PCR鉴定。下列叙述正确的是(　　) A.构建重组质粒的过程应选用BclⅠ和HindⅢ两种限制酶 B.使用DNA连接酶将酶切后的质粒和目的基因片段进行重组 C.能在添加四环素的培养基上生存的一定是含有重组质粒的大肠杆菌 D.利用PCR鉴定含目的基因的大肠杆菌时应选用引物甲和引物丙 5.(2025·江苏镇江期末)在基因工程中,筛选出含有目的基因的受体细胞非常重要。如图为一种常用质粒pUC18的结构示意图,其中ori为复制原点,AmpR为氨苄青霉素抗性基因,LacZ基因能指导合成酶1,该酶能将无色染料X-gal变成蓝色。根据图中目的基因插入的位置,为快速筛选出含有目的基因的大肠杆菌,制备培养基时除了加入大肠杆菌生长所必需的营养物质和琼脂,还必须加入(　　) A.氨苄青霉素 B.无色染料X-gal C.氨苄青霉素和无色染料X-gal D.氨苄青霉素和酶1 6.(2025·江苏宜兴调研)如图表示利用PCR扩增目的基因的过程,下列相关叙述错误的是(　　) A.利用PCR扩增目的基因时DNA全解旋再复制,与细胞内DNA复制不同 B.①过程中高温的作用与解旋酶相同,目的是使两条链间的氢键断裂 C.用PCR扩增目的基因时,需要知道目的基因的全部碱基序列 D.③过程使用的酶具有热稳定性,在高温下不会发生结构改变而失去催化活性 7.(2025·湖南长沙期末)实验室常利用PCR对目的基因进行体外扩增,下列相关叙述错误的是(　　) A.PCR反应中目的基因呈指数形式扩增 B.反应过程的每个循环一般可以分为变性、复性、延伸三步 C.90 ℃以上时双链DNA的氢键断开 D.反应体系中需加入ATP来为DNA复制提供能量 8.(2025·江苏徐州调研)扩增特定DNA片段可利用PCR技术,下列有关描述错误的是(　　) A.利用PCR技术扩增目的基因时不需要解旋酶,但需要耐高温的DNA聚合酶 B.引物是子链合成和延伸的基础,子链沿着模板链的3'端→5'端方向延伸 C.利用PCR技术扩增目的基因时,需知道目的基因的全部核苷酸序列 D.复性温度过高,可能导致PCR得不到任何扩增产物 9.(2025·江苏连云港调研)人血清白蛋白(HSA)是血浆蛋白的主要成分具有维持血浆渗透压和进行物质运输的功能。科学家利用转基因技术获得携带HSA基因的大肠杆菌,通过发酵工程,实现HSA的大量生产。下图表示HSA基因,获得HSA基因后,需对该基因进行扩增,有关叙述正确的是(　　) A.PCR过程每次循环分为3步,其中温度最低的一步是第三步 B.扩增出HSA基因并用于表达载体的构建,应选择引物Ⅱ和引物Ⅲ C.在PCR反应缓冲液中加人Ca2+的作用是激活耐高温的DNA聚合酶 D.对一个DNA进行PCR扩增,第n次循环共需要引物2n-1个 10.(2025·江苏无锡调研)利用图1和2所示的质粒X和含S蛋白基因的DNA构建基因表达载体,以培养转S蛋白基因的大肠杆菌,其中限制酶的识别序列及切割位点如表所示。回答下列问题: (1)BamH Ⅰ、Bcl Ⅰ和Sau2A Ⅰ三种限制酶切割DNA时,形成的末端　　　　(填“能”或“不能”)互连,理由是　　　　　　　　 　　　　　　　　。  (2)利用图1和2所示的质粒X和含S蛋白基因的DNA构建基因表达载体时,质粒X中能作为标记基因的是　　　　　　　　,理由是　　　　　　　　 　　　　　　　 　　　　　　　　。  (3)Sau2A Ⅰ　　　　(填“能”或“不能”)将由质粒X和含S蛋白基因的DNA构建的基因表达载体切割,理由是　　　　　　　　 　　　　　　　　。  基因工程中,构建基因表达载体时常选用两种限制酶切割载体和含目的基因的DNA,与同一种限制酶切割相比,一般情况下,优点在于可以防止　　　　　　　 　　　　　　　　。  答案 1.答案　C 解析　PCR技术扩增X基因片段,利用耐高温的DNA聚合酶就能完成PCR扩增过程,A错误;由图甲可知,利用PCR技术扩增X基因片段需要引物1和引物2,如果加入大量引物1和引物2,不会干扰正常的PCR扩增过程,B错误;第四次复制得到16个DNA分子:①复制得①和③,②复制得②和④,2个③复制得2个③和2个⑤,2个④复制得2个④和2个⑤,2个⑤复制得4个⑤,共8个⑤(X基因片段),C正确;X基因第一次复制得到2个两种DNA分子:①和②;X基因第二次复制得到4个四种DNA分子:①复制得①和③,②复制得②和④。可见,经过第二轮PCR后会出现①②③④四种DNA分子,D错误。 2.答案　D 解析　复性时引物会与模板链3'端的碱基序列互补配对,B正确;不对称PCR产生的大量单链DNA是由非限制性引物延伸而来的,D错误。 3.答案　AC 解析　设计扩增目的基因的引物时,引物应当可以与表达载体两端的序列进行互补配对,所以设计引物时需要考虑基因表达载体的序列,A错误;A—T之间有两个氢键,G—C之间有三个氢键,所以G—C含量高的引物在与模板链结合时,需要更高的温度,B正确;过程Ⅰ是逆转录过程,所以需要加入缓冲液、原料、逆转录酶和引物A等,C错误。 4.答案　ABD 解析　选择的限制酶应在目的基因两端存在识别位点,但BamHⅠ会使质粒中的两种标记基因都被破坏,因此只能选BclⅠ和HindⅢ两种限制酶切割,A正确;酶切后的质粒和目的基因片段要用DNA连接酶连接,构建重组表达载体,B正确;只含有质粒的大肠杆菌也能在添加四环素的培养基上生存,C错误;PCR技术要求两种引物分别与目的基因的两条单链结合,沿相反的方向合成子链,故所用的引物为图2中引物甲和引物丙,D正确。 5.答案　C 解析　由图分析可知,目的基因的插入会破坏质粒上的LacZ基因,导致酶1不能合成,也就无法将无色染料X-gal变成蓝色,但目的基因的插入并没有破坏氨苄青霉素抗性基因,因此,能在含氨苄青霉素和无色染料X-gal的培养基上生存且不会将无色染料X-gal变成蓝色的菌落即为含有目的基因的大肠杆菌,C符合题意。 6.答案　C 解析　利用PCR扩增目的基因时,DNA片段全部解聚为单链后再进行复制,而细胞内DNA复制时DNA边解旋边复制,A正确;①过程表示变性,通过升高温度使双链DNA解聚为单链,高温的作用与解旋酶相同,目的是使两条链间的氢键断裂,B正确;利用PCR扩增目的基因时,不必知道目的基因的全部碱基序列,只需根据其部分序列设计出相应的引物即可,C错误;③过程表示延伸,使用的是耐高温的DNA聚合酶,该酶具有热稳定性,在高温下不会发生结构改变而失去催化活性,D正确。 7.答案　D 解析　利用PCR对目的基因进行体外扩增时,不需要加入ATP提供能量,D错误。 8.答案　C 解析　利用PCR技术扩增目的基因时不需要解旋酶,该过程中氢键的断裂是通过高温完成的,而子链延伸过程需要耐高温的DNA聚合酶,A正确;耐高温的DNA聚合酶从引物的3'端开始延伸子链(子链的延伸方向是5'端→3'端),即子链沿着模板链的3'端→5'端方向延伸,B正确;利用PCR技术扩增目的基因时不需要知道目的基因的全部核苷酸序列,只需要知道目的基因两端的部分核苷酸序列即可,C错误;复性温度过高会导致引物无法与DNA模板结合,从而导致无扩增产物形成,D正确。 9.答案　B 解析　PCR过程每次循环一般可以分为变性、复性和延伸三步,变性温度一般是超过90 ℃,复性温度一般是50 ℃左右,延伸温度一般是72 ℃左右,可见温度最低的一步是第二步——复性,A错误;引物结合在模板链的3'端,使子链从5'端向3'端延伸,扩增出HSA基因并用于表达载体的构建,由图分析可知,应选择引物Ⅱ和引物Ⅲ,B正确;在PCR反应缓冲液中加入Mg2+的作用是激活耐高温的DNA聚合酶,催化脱氧核苷酸之间磷酸二酯键的形成,C错误;DNA分子进行第n次复制是以第n-1次复制得到的DNA为模板,第n-1次复制共产生2n-1个DNA分子,每个DNA分子的每条链作模板都需要一个引物,故需要引物2×2n-1=2n(个),D错误。 10.答案　(1)能　这3种限制酶切割DNA形成的末端能发生碱基互补配对(或这3种限制酶切割DNA形成的末端相同)　(2)四环素抗性基因　将S蛋白基因切割下来,需用到BamHⅠ或BclⅠ中的一种,其中BamHⅠ会破坏四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因,BclⅠ仅破坏氨苄青霉素抗性基因,保留四环素抗性基因　(3)能　构建的基因表达载体中含有Sau2AⅠ识别的GATC序列　目的基因和载体的自身环化以及载体与目的基因的反向连接 解析　(1)据表分析,BamHⅠ、BclⅠ和Sau2AⅠ三种限制酶切割DNA时,形成的末端相同,均为GATC,能发生碱基互补配对,所以形成的末端之间能互连。(2)据图1和图2可知,将S蛋白基因切割下来,需用到BamHⅠ或BclⅠ中的一种,其中BamHⅠ会破坏四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因,BclⅠ仅破坏氨苄青霉素抗性基因,保留四环素抗性基因,因此利用图1和图2所示的质粒X和含S蛋白基因的DNA构建基因表达载体时,质粒X中能作为标记基因的是四环素抗性基因。(3)由质粒X和含S蛋白基因的DNA构建的基因表达载体中含有Sau2AⅠ识别的GATC序列,所以Sau2AⅠ能对该基因表达载体进行切割;一般情况下,选用两种限制酶切割载体和含目的基因的DNA,两种酶切割形成的末端不同,可以防止构建基因表达载体时目的基因和载体的自身环化以及载体与目的基因的反向连接。 1 学科网（北京）股份有限公司 $