第6周·周末作业 基因工程的基本工具与基本操作程序-【新课程学案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程配套练习word（人教版 多选版）

第6周·周末作业　基因工程的基本工具与基本操作程序 一、选择题 1.基因工程也称为重组DNA技术,其实施必须具备的四个条件是 (　　) A.工具酶、目的基因、载体、受体细胞 B.重组DNA、RNA聚合酶、限制酶、连接酶 C.目的基因、限制酶、质粒、受体细胞 D.模板DNA、mRNA、质粒、受体细胞 2.基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤。下列有关基因表达载体的说法错误的是 (　　) A.启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位 B.终止子是翻译的终止信号 C.标记基因可用于重组DNA分子的筛选 D.目的基因通常是编码蛋白质的基因 3.某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶基因a,通过基因工程的方法,将耐高温淀粉酶基因a与载体结合后导入马铃薯细胞中,经培养后检测发现耐高温淀粉酶在成熟马铃薯块茎细胞中存在。结合图示分析下列有关这一过程的叙述,正确的是 (　　) A.获取耐高温淀粉酶基因a的限制酶的作用部位是图中的② B.基因工程所用的工具酶有限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶 C.连接耐高温淀粉酶基因a与载体的DNA连接酶的作用部位是图中的① D.一种限制酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列,并在特定位点上切割DNA分子 4.PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。下列有关PCR技术的叙述,正确的是 (　　) A.打开DNA双链需依赖于解旋酶 B.子链延伸的方向是3'端向5'端 C.所用的引物一定是单链DNA分子 D.PCR反应需要在一定的缓冲液中进行 5.(2025·安徽高考)质粒K中含有β⁃半乳糖苷酶基因,将该质粒导入大肠杆菌细胞后,其编码的酶可分解X⁃gal,产生蓝色物质,进而形成蓝色菌落,如图所示。科研小组以该质粒作为载体,采用基因工程技术实现人源干扰素基因在大肠杆菌中的高效表达。下列叙述错误的是 (　　) A.使用氯化钙处理大肠杆菌以提高转化效率,可增加筛选平板上白色和蓝色菌落数 B.如果筛选平板中仅含卡那霉素,生长出的白色菌落不可判定为含目的基因的菌株 C.因质粒K中含两个标记基因,筛选平板中长出的白色菌落即为表达目标蛋白的菌株 D.若筛选平板中蓝色菌落偏多,原因可能是质粒K经酶切后自身环化并导入了大肠杆菌 6.同尾酶是指一组识别序列不同,但切出的黏性末端相同的限制酶。下图为EcoRⅠ、BamHⅠ、BglⅡ和MboⅠ四种限制酶的识别序列及酶切位点。下列说法正确的是 (　　) A.BamHⅠ、BglⅡ、MboⅠ属于同尾酶,它们的识别序列相同 B.当目的基因编码区内有BamHⅠ识别序列时,使用MboⅠ可避免目的基因被破坏 C.选用上述任意两种不同的限制酶切割目的基因,就可以防止目的基因自身环化 D.用DNA连接酶将BamHⅠ和BglⅡ形成的黏性末端连接后,仍可再被图中某种限制酶切开 7.科研人员利用双温PCR技术对猪早期胚胎进行性别鉴定,双温PCR是一种通过合并复性与延伸步骤优化反应效率的核酸扩增技术。相较于传统三步法PCR,双温PCR在保持特异性的同时显著缩短反应时间。实验中同时扩增了Y染色体上的SRY基因(雄性特有)和作为内参基因的GAPDH基因(在两种性别中均表达)。关于此项实验,下列说法合理的是 (　　) A.为确保DNA聚合酶的最佳活性,复性与延伸步骤的温度应设置为72 ℃ B.与常规PCR相比,该技术特异性更高,因此能100%准确鉴定性别 C.实验结果中,雌性胚胎样本的电泳图谱应仅出现GAPDH基因的条带 D.该技术缩短反应时间的原因是其变性步骤所需温度更低、时间更短 8.[多选]酿酒酵母耐酸能力较强,但不产生乳酸。研究者将乳酸菌内催化乳酸生成的乳酸脱氢酶(LDH)基因导入酿酒酵母,获得能产生乳酸的酵母工程菌株。下图为乳酸脱氢酶基因对应的DNA片段结构示意图,其中1~4表示DNA上引物可能结合的位置。下列分析错误的是 (　　) A.构建基因表达载体时,需用到的工具酶有限制酶和DNA聚合酶 B.若从图中的DNA片段中直接获取LDH基因,则被破坏的磷酸二酯键共有4个 C.用PCR技术扩增LDH基因时,变性后需要先升温后降温 D.用PCR技术扩增LDH基因时,图中的2、3分别是两种引物结合的位置 二、非选择题 9.图甲是含有目的基因的外源DNA片段,图乙是用于将目的基因导入受体细胞的质粒(阴影部分表示抗生素抗性基因),相关限制酶作用部位如下,现想培养转基因抗病植株,回答下列问题: (1)重组DNA技术中所用的质粒载体具有一些特征,如质粒DNA分子上有复制原点,可以保证质粒在受体细胞中能　　　　　;质粒DNA分子上有　　　　　　　　　　　,便于外源DNA插入;质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因),利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞,方法是_______________ ________________________________________________________________________________________。 (2)构建含抗病基因的重组质粒时,不宜选用SmaⅠ,原因是其会破坏　　　　　和　　　　　　　。也不宜只用EcoRⅠ,原因是用其切割外源DNA片段后,　　　　　　　　。  (3)为避免目的基因和质粒的自身环化以及目的基因的反向连接,可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒,例如可以选用　　　　和　　　　　这两种酶切割。  10.匙叶草是一种泌盐植物。科研工作者将匙叶草液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白基因(TaNHX2基因)转移到棉花细胞内,获得了转基因耐盐棉花新品种。图1是获取的含有目的基因的DNA片段,Sau3AⅠ、EcoRⅠ、BamHⅠ为三种限制酶,图中箭头所指为三种限制酶的切割位点;图2是三种限制酶的识别序列与切割位点示意图;图3是土壤农杆菌中用于携带目的基因的Ti质粒结构示意图。请分析回答问题: (1)基因工程中,通常选用质粒作为目的基因载体的意义有　　　　(多选)。  A.质粒上有复制原点,可以保证重组质粒在受体细胞中能复制 B.重组质粒能在受体细胞中表达 C.质粒上有多种限制酶的识别序列,便于外源DNA插入 D.质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因),利用抗生素可初步筛选出含重组质粒的宿主细胞 (2)选择合适的限制酶能提高重组质粒的构建效率。切割图1所示DNA片段应优先选用限制酶　　　　,切割图3所示质粒应优先选用限制酶　　　　　　;所得重组质粒　　　　　　(填“能”“不能”或“不一定能”)被BamHⅠ切割。  (3)将含有TaNHX2基因的重组质粒导入受体细胞后,还需要利用　　　　　　　　　技术处理才能得到转基因棉花幼苗,这一技术的原理是　　　　　　　　　　。 第6周·周末作业 1.选A　目的基因、工具酶、载体、受体细胞是基因工程必须具备的条件,其中工具酶包括DNA连接酶和限制酶;RNA聚合酶是转录需要的酶,不是基因工程的工具酶;载体未必都是质粒,还可以是噬菌体、动植物病毒等;基因工程不需要模板DNA,mRNA是翻译和逆转录过程的模板,在获取目的基因的过程可能需要,但不是基因工程实施必须具备的条件,A符合题意。 2.选B　启动子是位于目的基因上游的一段DNA序列,它是RNA聚合酶识别和结合的位点,能控制转录的开始,A正确;终止子是一段能够终止转录的脱氧核苷酸序列,B错误;标记基因便于重组DNA分子的鉴定和筛选,C正确;目的基因主要指编码蛋白质的基因,D正确。 3.选C　限制酶的作用部位是图中的①磷酸二酯键,A错误;基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶,没有DNA聚合酶,B错误;连接基因a与载体的DNA连接酶的作用部位是图中的①磷酸二酯键,C正确;一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列,并在特定位点上切割DNA分子,D错误。 4.选D　在利用PCR技术扩增DNA片段的过程中,在超过90 ℃的高温下,作为模板的双链DNA解旋为两条单链DNA,A错误;DNA的合成方向总是从子链的5'端向3'端延伸,B错误;引物可以是单链DNA分子,也可以是单链RNA分子,C错误;PCR反应需要在一定的缓冲液中才能进行,D正确。 5.选C　氯化钙处理大肠杆菌能增强其对质粒的摄取能力,使更多大肠杆菌获得质粒,提高其转化效率。若获得空载质粒(β⁃半乳糖苷酶基因未被破坏),则会在筛选平板上形成蓝色菌落;若获得重组质粒(人源干扰素基因的插入会破坏β⁃半乳糖苷酶基因),则会在筛选平板上形成白色菌落。因此,使用氯化钙处理可增加筛选平板上白色和蓝色菌落数,A正确。若筛选平板中仅含卡那霉素,导入空载质粒和含目的基因质粒的大肠杆菌均会形成白色菌落,无法判定菌株是否含有目的基因,B正确。筛选平板中长出白色菌落,只能说明菌株中导入了β⁃半乳糖苷酶基因被破坏的质粒,但该质粒中是否正确连接目的基因,且目的基因是否转录、翻译,是否表达出目标蛋白未知,还需要进一步鉴定,C错误。质粒K经过BamH Ⅰ酶切后,若未与目的基因连接,其可能会自身环化重新形成完整质粒,导入大肠杆菌后,β⁃半乳糖苷酶基因正常表达,分解X⁃gal产生蓝色物质,形成蓝色菌落,D正确。 6.选D　BamHⅠ、BglⅡ、MboⅠ识别序列不同,但切出的黏性末端相同,属于同尾酶,用两种同尾酶切割目的基因,不能防止目的基因自身环化,A、C错误;根据相关限制酶的识别序列和切割位点可知,由于BamHⅠ的识别序列包括MboⅠ的识别序列,所以当目的基因编码区内有BamHⅠ识别序列时,使用MboⅠ会破坏目的基因,B错误;用DNA连接酶将BamHⅠ和BglⅡ形成的黏性末端连接后,形成的DNA片段不能被二者切开,但可再被限制酶MboⅠ切开,D正确。 7.选C　复性温度通常较低(50 ℃左右),而延伸温度为72 ℃左右,双温PCR合并复性与延伸步骤,但复性温度若设为72 ℃会导致引物无法结合模板,A不合理;双温PCR在保持特异性的同时缩短时间,但实验准确性受样本污染、引物设计等多种因素影响,无法保证100%准确鉴别性别,B不合理;雌性胚胎无Y染色体,SRY基因无法扩增,而GAPDH基因在所有样本中均存在,故雌性胚胎的电泳图谱仅显示GAPDH基因的条带,C合理;双温PCR缩短时间的原因是合并复性与延伸步骤,减少温度转换耗时,而非降低变性温度或缩短变性时间,D不合理。 8.选AC　构建基因表达载体时,需要用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶,A错误;若从图中的DNA片段中直接获取LDH基因,由于DNA每条链上有2个磷酸二酯键会被破坏,因此被破坏的磷酸二酯键共有4个,B正确;PCR反应过程分为变性(温度上升到90 ℃以上)、复性(温度下降到50 ℃左右)和延伸(温度上升到72 ℃左右),故变性后要先降温后升温,C错误;由于Taq DNA聚合酶只能从5'端→3'端延伸子链,图中含磷酸基团端为5'端,含羟基端为3'端,子链和模板链反向平行,因此根据引物的延伸方向可知,图中与引物结合的部位是2、3,D正确。 9.解析:(1)质粒是小型环状DNA分子,常被用作载体,质粒上含有复制原点,能保证质粒在受体细胞中自我复制。质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点,便于外源DNA插入。质粒上含有某种抗生素的抗性基因,用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞,能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞。 (2)由图甲可知,SmaⅠ会破坏目的基因(抗病基因);由图乙可知,SmaⅠ会破坏标记基因(抗生素抗性基因),故构建含抗病基因的重组质粒时不宜选用SmaⅠ。由图甲可知,EcoRⅠ不能将目的基因切割下来,则构建含抗病基因的重组质粒时不宜只用EcoRⅠ。 (3)为避免目的基因和质粒的自身环化以及目的基因的反向连接,可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒,例如可以选用EcoRⅠ和PstⅠ这两种酶切割。 答案:(1)自我复制　一个至多个限制酶切割位点　用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞,能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞　(2)目的基因(或抗病基因)　标记基因(或抗生素抗性基因)　不能将目的基因切割下来　(3)EcoRⅠ　PstⅠ 10.解析:(1)复制原点是DNA复制的起点,质粒上有复制原点可以保证重组质粒在受体细胞中能复制,A正确;由于质粒上含有启动子,因此形成的重组质粒能在受体细胞中表达,B正确;质粒上有多种限制酶的识别序列,便于不同的外源DNA插入,C正确;质粒DNA分子上有标记基因,如抗生素抗性基因,可以用含该抗生素的培养基培养宿主细胞,初步筛选出含重组质粒的宿主细胞,D正确。 (2)由于Sau3AⅠ在目的基因内部含有切割位点,因此不能用此限制酶切割目的基因;若用同一种限制酶切割,在构建重组质粒时容易出现目的基因自连的情况。因此为保证目的基因和质粒的准确连接,应选择不同的限制酶切割目的基因,故切割图1所示DNA片段应优先选用限制酶EcoRⅠ和BamHⅠ。为保证目的基因和质粒准确连接,需要使质粒酶切后形成的黏性末端与目的基因的黏性末端相同,由图2可知,Sau3AⅠ切割后的黏性末端与BamHⅠ切割后的黏性末端相同,因此切割图3所示质粒应优先选用限制酶EcoRⅠ和Sau3AⅠ。结合以上分析以及Sau3AⅠ与BamHⅠ酶的识别序列可知,形成的重组质粒上肯定含有EcoRⅠ、Sau3AⅠ的识别位点,不一定含有BamHⅠ的识别位点,所以所得重组质粒不一定能被BamHⅠ切割。 (3)将转基因细胞经过植物组织培养技术可培养为转基因棉花幼苗,植物组织培养技术的原理是植物细胞具有全能性。 答案:(1)ABCD　(2)EcoRⅠ和BamHⅠ　EcoRⅠ和Sau3AⅠ　不一定能　(3)植物组织培养　植物细胞具有全能性 学科网（北京）股份有限公司 $