课时测评13 目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建-【金版新学案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步课堂高效讲义配套练习word（人教版，单选）

课时测评13　目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建 (时间：40分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (1－8题，每小题2分，共16分) 知识点一　目的基因的筛选与获取 1.(2025·渭南市尚德中学高二期中)下列不属于获取目的基因的方法是(　　) A.从基因文库中提取 B.利用PCR技术合成 C.利用DNA转录合成 D.利用化学方法人工合成 答案：C 解析：可以从基因组文库中获取目的基因，A正确；可以利用PCR技术扩增目的基因，B正确；利用DNA转录合成的是RNA，不是基因，C错误；可以利用化学方法人工合成目的基因，D正确。 2.(2025·北京市十一中学测试)用PCR扩增下面的DNA片段： 5'-GACCTGTGGAAGC……CATACGGGATTG-3' 3'-CTGGACACCTTCG……GTATGCCCTAAC-5' 供选择的引物有： ①5'-GACCTGTGGAAGC-3' ②5'-CATACGGGATTG-3' ③5'-GTATGCCCTAAC-3' ④5'-CAATCCCGTATG-3'共四种，应选择(　　) A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 答案：D 解析：用PCR扩增DNA片段的过程中，在引物作用下，耐高温的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'-GACCTGTGG AAGC-3'和④5'-CAATCCCGTATG-3'，D正确，A、B、C错误。 3.(2025·广东卷)Solexa测序是一种将PCR与荧光检测相结合的高通量测序技术。为了确保该PCR过程中，DNA聚合酶催化一个脱氧核苷酸单位完成聚合反应后，DNA链不继续延伸，应保护底物中脱氧核糖结构上的(　　) A.1'-碱基 B.2'-氢 C.3'-羟基 D.5'-磷酸基团 答案：C 解析：已知DNA聚合酶催化延伸子链方向只能从5'端→3'端，原因是脱氧核苷酸的3'-碳有羟基，可以结合下一个脱氧核苷酸的5'-碳的磷酸基团，故为了DNA聚合酶催化一个脱氧核苷酸单位完成聚合反应后，DNA链不继续延伸，应保护底物中脱氧核糖结构上的3'-羟基，使其不能结合下一个脱氧核苷酸的5'-碳的磷酸基团，C正确。 4.(2025·泉州市泉港区第一中学高二期末)下面关于聚合酶链式反应(PCR)的叙述正确的是(　　) A.PCR过程中只需要两个引物分子 B.PCR的循环过程分为变性、复性和延伸三步 C.PCR扩增仪需保持在37 ℃以维持Taq DNA聚合酶最佳活性 D.PCR过程中边解旋边复制 答案：B 解析：PCR过程中需要两种引物，引物的数目需要根据扩增的次数确定，A错误；PCR的循环过程分为高温变性(DNA双链打开)、复性(模板链与引物结合)和延伸(合成子链)三步，B正确；变性阶段，PCR扩增仪的温度会达到90 ℃以上，C错误；PCR过程中，在变性阶段打开双链，延伸阶段合成子链，故先解旋再复制，D错误。 知识点二　基因表达载体的构建 5.(2025·辽宁本溪高二期中)如图表示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。下列有关叙述正确的是(　　) 注：AmpR为氨苄青霉素抗性基因，TetR为四环素抗性基因。 A.可选择的限制酶组合是酶E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就能筛选出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3个条带 答案：B 解析：酶E会破坏两种标记基因，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错误；重组质粒上的四环素抗性基因被破坏，而重组质粒上的氨苄青霉素抗性基因能表达，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普通质粒的受体菌，C错误；据图可知，因酶E有两个酶切位点，同时用三种限制酶处理图中质粒，能将质粒切割成4个DNA片段，电泳后可得到4个条带，D错误。 6.(2024·北京期中)为更有效地处理含重金属的废水，研究人员将植物的金属结合蛋白基因导入大肠杆菌构建基因工程菌。由于PCR扩增出的目的基因末端为平末端，且无合适的限制酶识别序列，需借助中间载体P将目的基因接入载体E。下图为两种载体的结构和相关限制酶的识别序列。下列叙述正确的是(　　) A.不直接选择载体P构建表达载体是因为它不含起始密码子和终止密码子 B.将目的基因插入载体P时，应选择SmaⅠ进行酶切，再用DNA连接酶连接 C.构建载体P和载体E时使用的DNA连接酶均需选用T4 DNA连接酶 D.构建表达载体时，应选择XhoⅠ和PstⅠ酶切载体E和含目的基因的载体P 答案：D 解析：由图可知，不直接选择载体Р构建表达载体是因为它不含启动子与终止子，A错误。由于载体E只有产生黏性末端的酶切位点，要使中间载体Р接入载体E，同时防止载体E自身环化，需要用两种限制酶分别切割载体E和中间载体P。据图可知，中间载体Р和载体E均含有XhoⅠ和PstⅠ的识别序列，故可选用XhoⅠ和PstⅠ进行酶切，载体Р的这两种酶的识别位点之间含有EcoRⅤ的识别位点，并且其切割的为平末端，可以用于连接目的基因，SmaⅠ虽然也能切割得到平末端，但是其识别位点没有位于XhoⅠ和PstⅠ的识别位点之间，故不能选择其对中间载体Р进行切割，B错误，D正确。两种DNA连接酶均可以连接黏性末端和平末端，但E.coli DNA连接酶连接平末端效率较低，构建载体E时是连接黏性末端，两种都可以用，C错误。 7.(2024·安徽徽州高三开学考试)为实现高效降解厨余垃圾中纤维素的目的，科研人员将纤维素内切葡聚糖前基因导入酵母中，获得能高效表达EGⅢ基因的基因工程菌，下图示中BamHⅠ、EcoRⅠ、SalⅠ为限制酶。下列叙述错误的是(　　) A.构建重组质粒需用到BamHⅠ、SalⅠ和DNA连接酶 B.筛选目的菌时，所用的培养基中应含有氨苄青霉素 C.培育该基因工程菌与培育三倍体无子西瓜所运用的原理相同 D.质粒中的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位 答案：C 解析：据图可知，EcoRⅠ会破坏目的基因，因此构建重组质粒需用到BamHⅠ、SalⅠ，然后用DNA连接酶进行拼接，A正确；SalⅠ会破坏卡那霉素抗性基因，筛选目的菌时，所用培养基中应含有氨苄青霉素，B正确；培育该基因工程菌运用的原理是基因重组，培育三倍体无子西瓜所运用的原理是染色体数目变异，C错误；质粒中的启动子是一段特殊序列的DNA片段，是RNA聚合酶识别和结合的部位，D正确。 8.(2025·浙江期中)CD20蛋白是B淋巴细胞表面特异性抗原，可作为治疗B细胞淋巴瘤的靶点。为实时追踪CD20蛋白的合成与运输过程，将绿色荧光蛋白(GFP)基因与CD20基因首尾拼接(如图)，使其表达为一条连续的多肽链。该拼接过程中需去除的关键序列是(　　) A.CD20基因中编码起始密码子的序列 B.CD20基因中编码终止密码子的序列 C.GFP基因中编码起始密码子的序列 D.GFP基因中编码终止密码子的序列 答案：B 解析：为实时监控CD20蛋白的合成和运输过程，则拼接在一起的绿色荧光蛋白(GFP)基因与CD20基因都得转录和翻译，使其表达成一条多肽链，因此拼接在一起的CD20基因转录形成的mRNA中不能出现终止密码子，否则绿色荧光蛋白(GFP)基因转录形成的mRNA不能进行翻译，无法合成绿色荧光蛋白，因此该拼接过程的关键步骤是除去CD20基因中编码终止密码子的序列，B正确，A、C、D错误。 (9－13题，每小题4分，共20分) 9.(2024·山西太原高三期末)下图表示形成cDNA并进行PCR扩增的过程。据图分析，下列叙述正确的是(　　) A.①过程所需的原料是核糖核苷酸 B.②过程所需的酶必须耐高温 C.③过程需要解旋酶破坏氢键 D.④过程的引物碱基对之间不能互补配对 答案：D 解析：①为逆转录，所需原料是脱氧核苷酸，A错误；②过程由DNA单链合成DNA双链，所需要的DNA聚合酶不需要耐高温，B错误；③过程为变性，温度上升到超过90 ℃时，双链DNA解聚为单链，不需要解旋酶破坏氢键，C错误；④过程为复性，温度降到50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条DNA单链结合，但引物碱基对之间不能互补配对，D正确。 10.(2024·江苏南通高二期中)下列关于PCR过程及结果的叙述，错误的是(　　) A.相比细胞内DNA复制，PCR过程不需要解旋酶、DNA连接酶等 B.复性的温度设定与引物有关，延伸时间的设定与扩增片段的长度有关 C.若酶和引物都正常，但是未出现扩增带，其原因可能是核酸模板变性不彻底 D.理论上推测，经n轮循环后的产物中只含1种引物的DNA片段占比为1/(2n－1) 答案：D 解析：PCR与细胞内DNA复制破坏氢键的原理不同，其中PCR通过高温破坏氢键，PCR过程不需要解旋酶、DNA连接酶等，A正确；复性的温度设定与引物有关，当其中G—C碱基对多时，温度较高，而延伸时间的设定与扩增片段的长度有关，长度越大，则时间越长，B正确；PCR扩增的过程包括变性—复性—延伸，其中变性是在高温条件下将DNA双链解开，作为模板，若是酶和引物都正常工作，但是不出现扩增带，其原因可能是核酸模板变性不彻底，C正确；DNA进行半保留复制，每次复制都需要两种引物结合在DNA的两端，经过n轮循环产物共2n个DNA分子，仅含有其中一种引物的DNA片段为2个，故理论上推测，经过n轮循环产物中只含有一种引物的DNA片段所占比例为2/2n＝1/2n－1，D错误。 11.(2025·北京海淀二模)为合成出局部为双链的RNA用于沉默特定基因，先将目的基因X从重组质粒pHIBS切割出来，再巧妙地连接到质粒载体pUAST中，如下图，其中质粒只展示了局部。 下列叙述正确的是(　　) A.该操作过程中还需要DNA连接酶和耐高温的DNA聚合酶 B.利用B和Bg、S和Xh黏性末端相同，实现基因X与pUAST连接 C.基因X的DNA片段需要完整保留启动子和终止子区域 D.可以用E和Bg，或者Xh和K双酶切重组pUAST 答案：B 解析：基因工程中，切割目的基因和载体需要限制酶，连接二者需要DNA连接酶；耐高温的DNA聚合酶用于PCR技术，而本题操作是切割和连接，无需PCR，A错误。B和Bg均产生—GATC—的黏性末端(同尾酶)，可互补连接。S 和Xh为另一对同尾酶，均产生—TCGA—的黏性末端，切割后也能连接，利用B和Bg、S和Xh黏性末端相同，实现基因X与载体pUAST反向连接，B正确。启动子是驱动基因表达的调控序列，终止子使转录在所需要的地方停下来，应存在于载体pUAST中，而非目的基因片段中，C错误。重组质粒pUAST-基因X中，已不存在限制酶Bg和Xh的酶切位点，D错误。 12.(2025·四川绵阳期中)如图是利用基因工程技术生产疫苗的部分过程，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制酶，且它们切割DNA分子形成的末端均不同。下列有关说法正确的是(　　) A.图示中构建基因表达载体时可以用限制酶SmaⅠ B.利用PCR扩增抗原基因是利用基因工程技术生产疫苗的核心工作 C.限制酶切割DNA分子时，氢键断裂，结果是形成两条DNA单链 D.卡那霉素抗性基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来 答案：D 解析：从图中可以看出，限制酶SmaⅠ的切割位点位于抗原基因内部，如果用限制酶SmaⅠ会破坏抗原基因，无法获得完整的目的基因，也就不能构建正确的基因表达载体，A错误。基因工程的核心工作是基因表达载体的构建，而不是利用PCR扩增抗原基因。PCR技术主要用于扩增目的基因，以获得大量的目的基因片段，B错误。限制酶切割DNA分子时，作用于磷酸二酯键，将DNA分子切割成不同的片段，而不是使氢键断裂形成两条DNA单链，C错误。卡那霉素抗性基因是一种标记基因，在基因工程中，标记基因的作用是便于筛选含有重组质粒的受体细胞。当将重组质粒导入受体细胞后，可以在含有卡那霉素的培养基上培养细胞，含有卡那霉素抗性基因(即含有重组质粒)的细胞能存活，从而将含有抗原基因的细胞筛选出来，D正确。 13.(2024·广东肇庆期中)限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的识别序列及其切割位点分别如下：—C↓AATTG—和—G↓AATTC—，如图表示某目的基因片段与质粒拼接形成重组质粒过程，下列叙述错误的是(　　) A.用限制酶EcoRⅠ切割目的基因，同时用限制酶MunⅠ切割质粒 B.构建重组质粒时，会形成不止一种脱氧核苷酸序列(最多考虑DNA片段两两连接) C.将重组质粒同时用以上2种限制酶切割则会再形成1种长度的 DNA 片段 D.标记基因一般是抗生素基因或荧光标记基因，便于目的基因的筛选 答案：D 解析：由图可知，目的基因两侧都是限制酶EcoRⅠ的切割位点，因此应选用限制酶EcoRⅠ切割含有目的基因的外源DNA分子，质粒中含有限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的切割位点，但EcoRⅠ的切割位点位于标记基因中，用其切割会破坏标记基因，因此为保证重组质粒表达载体的准确构建，应选用限制酶MunⅠ切割质粒，A正确；DNA拼接且最多考虑DNA片段两两连接时，可能形成不同的核苷酸序列，目的基因与目的基因同方向拼接和不同方向拼接，质粒与质粒同方向拼接和不同方向拼接两种，质粒与目的基因同方向拼接和不同方向拼接，B正确；限制酶MunⅠ切割质粒后与目的基因连接形成重组质粒，连接处形成—CAATTC—和—GAATTG—的新序列，都不能被2种限制酶识别、切割，但EcoRⅠ能识别标记基因的相应序列并切割， 使环状重组质粒断裂形成1种长度的DNA片段，C正确；标记基因一般是抗生素抗性基因或荧光标记基因，便于目的基因的筛选，D错误。 14.(10分)(2025·浙江杭州高二月考)下面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)获得图2中目的基因的方法除PCR技术外，还有　　　　　　　。 (2)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')。 (3)图3为目的基因中的某一片段，下列有关叙述错误的是　　　　(填下列字母，不定项)。 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.若该目的基因复制6次，则需要碱基A的数量是252个 (4)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　　　　　　 现象，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HindⅢ同时对质粒和目的基因进行切割的原因是　　　　　　　。 答案：(1)从基因文库中获取、人工合成　(2)DNA半保留复制　B、C　(3)bcd　(4)目的基因与载体反向连接　4　会破坏所有的标记基因，不利于重组DNA的筛选 解析：(1)获得目的基因的方法有PCR技术、从基因文库中获取、人工合成。(2)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。(3)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，目的基因碱基A有2个，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。(4)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HindⅢ同时对质粒和目的基因进行切割的原因是会破坏所有的标记基因，不利于重组DNA的筛选。 15.(14分)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、SmaⅠ 4种限制性内切核酸酶识别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　　　　　　　　　。 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 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1 327 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两侧及质粒中都有限制酶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。 学科网（北京）股份有限公司 $