专题训练13（目的基因的筛选与获取）2026-2027学年高二下学期生物人教版选择性必修3

专题训练13（目的基因的筛选与获取） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 B A A D C B B D 1．B 【详解】A、PCR是一项根据DNA半保留复制的原理体外合成DNA的技术，DNA复制延子链5′→3′进行，由于引物要延伸子链，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，A错误； B、若一个蛛丝蛋白基因扩增了4次，根据DNA半保留复制，共得到24=16个DNA分子，这些DNA分子共有32 条链。其中原来的模板链有 2 条，不需要引物，所以共消耗引物32- 2=30个，B正确； C、对PCR 扩增得到的 DNA 需加入核酸染料与核酸结合后再进行电泳后，才能在紫外灯下进行观察，C错误； D、粗提取上述DNA时，用玻璃棒搅拌容易使DNA断裂，不能获得更多白色丝状物，D错误。 2．A 【详解】A、cDNA 文库是以 mRNA 为模板逆转录形成的。mRNA 是基因转录后的产物，其转录起始位点在启动子下游，所以 cDNA 中不包含启动子对应的序列，A错误； B、mRNA为模板合成cDNA单链的过程需要逆转录酶；将双链cDNA片段插入到适当的载体时，需要用限制酶切割载体和cDNA，使它们产生相同的黏性末端或平末端，再用DNA连接酶连接；以单链cDNA为模板合成双链cDNA的过程需要DNA聚合酶，B正确； C、由于基因的选择性表达，不同组织细胞中表达的基因不完全相同，即转录出的mRNA不完全相同，所以从不同组织细胞中提取的mRNA建立的cDNA文库也不完全相同，C正确； D、蛋白质工程的基本途径是从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因），通过定向改变cDNA序列进而改造蛋白质结构属于蛋白质工程的范畴，D正确。 3．A 【详解】A、引物需要两种，两种引物通过碱基互补配对与两条模板DNA链结合，与模板链3’端结合，A错误； B、1个目的基因经PCR过程n次循环，则需要的引物个数为（2n+1-2），a个目的基因经PCR过程n次循环，则需要的引物总个数为a（2n+1-2），B正确； C、G与C间形成三个氢键，引物中G、C的含量越高，与模板链形成的氢键越多，复性温度可以设置得越高；当设置温度过低，会造成引物与模板链的结合位点增加，导致非特异性条带增多，C正确； D、引物内部及两种引物之间不能存在碱基互补配对的序列，避免引物通过折叠形成双链区或引物之间形成双链区，D正确。 4．D 【详解】A、实验只需要清楚目的基因两侧的碱基序列，以便设计引物，A错误； B、L、R酶切位点需要在T-DNA内侧，且需用同种限制酶切割，B错误； C、引物设计时需要考虑目的基因两侧序列，选择引物a、d，bc只能扩增出目的基因，C错误； D、1个环状DNA分子首次PCR后得到的DNA分子为链状，含有两个游离的磷酸基团，D正确。 5．C 【详解】A、DNA子链合成的方向为5'端到3'端，因此要通过已知序列设计引物对未知序列进行扩增应选择引物1和引物4进行PCR扩增，A正确； B、设计的引物不宜过短，否则扩增的特异性会下降，B正确； C、PCR产物是包含所有已知序列和未知序列的链状DNA分子，扩增产物还需要经过限制酶切割后再用DNA连接酶连接才能形成环状，C错误； D、整个过程需用到限制酶、DNA连接酶和耐高温DNA聚合酶，D正确。 6．B 【详解】A、基因工程的操作程序中核心步骤是基因表达载体的构建，而不是目的基因的筛选与获取，A错误； B、已知与b链结合的引物5'端添加了限制酶EcoR I识别序列GAATTC，即目的基因的右侧添加了EcoR I识别序列，为确保fat - 1基因正向插入，已知fat-1基因的a链为模板链，含有磷酸基团的一侧为5'，转录时从a链的3'开始，因此目的基因的左侧应该添加BamH I的识别序列，故另一引物5′端需添加的限制酶识别序列为GGATCC，B正确； C、PCR技术中，经过n轮循环后，共得到2n个DNA分子。只含一种引物的DNA分子是由最初的两条模板链为模板合成的，经过3轮循环后，得到23 = 8个DNA分子，其中只含一种引物的DNA分子有2个，占比为1/4，C错误； D、检测转基因家兔细胞中fat-1基因是否转录可采用核酸分子杂交，利用抗原抗体杂交法可检测fat-1基因是否翻译，D错误。 7．B 【详解】A、DNA聚合酶不能催化DNA新链从头合成，需先借助引物酶以DNA为模板合成RNA引物，再在引物的3′端聚合脱氧核苷酸，则该DNA分子进行复制时，若从左侧开始复制，则以甲链为模板进行的复制是连续的，以乙链为模板进行的复制是不连续的，A错误； B、若该DNA分子中某基因转录的方向是从右向左，RNA聚合酶沿模板链的3′→5′端进行转录，则转录的模板链为乙链，B正确； C、DNA在体内复制时为边解旋边复制，在体外是先变性解为单链，然后复性和延伸，C错误； D、若该DNA分子中A占26%，则乙链中含氮碱基G和C所占比例为48%，图示两条链中都有碱基G，则乙链中含氮碱基G占比不可能达到48%，D错误。 8．D 【详解】A、仅观测单个DNA聚合酶反应过程，可能因偶然因素等导致结果不准确，一般需要对多个反应过程进行观测和分析，才能可靠地实现实时测序，A错误； B、脱氧核苷三磷酸（dNTP）本身含有高能磷酸键，在DNA合成过程中，其水解能释放能量，为DNA合成反应提供能量，不需要额外加入ATP，B错误； C、该技术是利用4种产生不同短暂荧光的脱氧核苷三磷酸来进行检测，并非放射性同位素标记，放射性同位素标记可能会对实验体系等产生干扰且不利于实时观测等，C错误； D、此技术是以待测核酸序列为模板，利用特定脱氧核苷三磷酸进行相关反应来检测碱基序列，直接针对的是DNA。虽然有逆转录酶可将RNA逆转录为DNA，但从该技术本身直接检测的角度来说，它不能直接检测RNA的碱基排列顺序，D正确。 9．(1) 下丘脑 启动子、终止子和内含子 (2) 变性、复性、延伸 DNA半保留复制、DNA的热变性 2/两/二 耐高温的 DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶) 温度 2n 2n+1-2 2n-1 琼脂糖凝胶电泳 (3) 3'→5' GATC (4) 使抗利尿激素基因在小鼠的乳腺中特异性表达 性别 年龄 【详解】（1）抗利尿激素是由下丘脑分泌，垂体释放的，因此若要构建小鼠乳腺生物反应器批量生产人抗利尿激素，应先从人体下丘脑细胞中获取总RNA，通过逆转录获得cDNA，再经PCR后获得抗利尿激素基因。由于转录时，DNA的非编码区没有被转录，因此与人体细胞中的基因相比，该方法获取的抗利尿激素基因不具有启动子、终止子和内含子组件。 （2）通过PCR技术可扩增目的基因，PCR的每次循环一般可以分为变性、复性、延伸三步。一条单链cDNA在PCR仪中进行循环，一次循环需要2个引物，因此n次循环，需要消耗2n-1个引物。一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物的基因序列。 （3）在DNA双链中，模板链的3′端与编码链的5′端相连，所以，当RNA聚合酶开始转录时，会从模板链的3′端开始，沿着模板链向5′端移动，同时合成出与模板链互补的RNA链。图中质粒A上m、n分别是启动子和终止子，已知目的基因转录的模板链b链，箭头处是限制酶的切点（NcoⅠ：5′-C↓CATGG-3′；NheⅠ：5′-G↓GATCC-3′），为了使目的基因无法与载体A连接并成功表达，需要在目的基因两侧加接末端，根据碱基互补配对原则，b链处加接末端5′-GATC。 （4）为了使抗利尿激素基因在小鼠的乳腺中表达，构建小鼠乳腺生物反应器时，科研人员需要将抗利尿激素基因与小鼠乳腺蛋白基因启动子重组在一起。与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器具有的显著优势在于不受转基因动物的性别和年龄限制，而且从尿液中提取蛋白质比在乳汁中提取简便、高效。 答案第2页，共3页 答案第3页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题训练13（目的基因的筛选与获取） 1．蜘蛛丝（丝蛋白）被称为“生物钢”，有着超强的抗张强度，下图为蛛丝蛋白基因对应的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，目前利用现代生物技术生产蜘蛛丝已取得成功。叙述正确的是（　　） A．若用PCR 技术获取蛛丝蛋白基因，则设计的引物应分别结合在1、4部位 B．若一个蛛丝蛋白基因扩增了4次，则共消耗引物30个 C．对PCR 扩增得到的上述DNA 进行电泳后，需加入核酸染料在紫外灯下进行观察 D．粗提取上述DNA时，为获得更多白色丝状物，应用玻璃棒充分搅拌 2．cDNA 文库是以特定组织或细胞在某一发育阶段表达的mRNA 为模板，通过逆转录酶合成互补DNA(cDNA)，再将其克隆至载体构建的基因集合。该文库仅包含表达基因的编码序列，反映特定条件下的转录信息。利用该文库便于筛选功能基因，广泛应用于基因克隆、功能研究、真核生物表达及差异表达分析， 下列叙述不合理的是（    ） A．水稻cDNA 文库中的基因含有启动子所对应的序列 B．构建cDNA 文库过程中需使用逆转录酶、限制酶和 DNA 聚合酶等 C．从不同组织细胞中提取的mRNA 建立的cDNA 文库不完全相同 D．通过定向改变cDNA 序列进而改造蛋白质结构属于蛋白质工程 3．利用PCR获取和扩增目的基因时，引物的选择非常关键，关于引物的说法错误的是（  ） A．引物需要两种，分别与模板链的5’端和3’端结合 B．若a个目的基因经PCR过程n次循环，则需要的引物总个数为a（2n+1-2） C．若采用的引物G、C含量较高，则可以用较高的温度复性 D．设计引物时，引物内部和引物之间不能形成双链结构 4．应用农杆菌转化法时，目的基因插入T-DNA后，需要对T-DNA测序。测序前根据目的基因的序列设计引物对T-DNA进行PCR扩增的过程如图所示，下列说法正确的是（    ） A．实验需要清楚目的基因的全部碱基序列 B．L、R酶切位点需在T-DNA外侧，且需用同种限制酶切割 C．引物设计时需要考虑目的基因两侧序列，选择引物b、c D．1个环状DNA分子首次PCR后得到的DNA分子含有两个游离的磷酸基团 5．反向PCR是一种通过已知序列设计引物对未知序列进行扩增的技术，其过程如下图所示。下列叙述错误的是（    ） A．反向PCR应选择引物1和引物4进行PCR扩增 B．设计的引物不宜过短，否则扩增的特异性会下降 C．PCR产物是包含已知序列和所有未知序列的环状DNA分子 D．整个过程需用到限制酶、DNA连接酶和耐高温的DNA聚合酶 6．哺乳动物体内一定含量的ω-3多不饱和脂肪酸(LCPUFA)可以起到预防心血管疾病的作用，但LCPUFA在大多数动物体内不能合成，只能从食物中摄取。科研人员从秀丽隐杆线虫中获得LCPUFA合成酶基因fat-1，培育转fat-1基因家兔。已知fat-1基因的a链为模板链，与b链结合的引物5′端添加了限制酶识别序列GAATTC,其部分流程如图。正确的是（ 　） A．基因工程操作程序中核心步骤是目的基因的筛选与获取 B．为确保fat-1基因正向插入，另一引物5′端需添加的限制酶识别序列为GGATCC C．扩增fat-1基因时，经过3轮循环，得到的产物中只含一种引物的DNA分子占比为1/2 D．检测转基因家兔细胞中fat-1基因是否转录可采用抗原抗体杂交法 7．如图为某DNA分子结构示意图，细胞内DNA复制时，一条新子链按5′→3′方向进行，而另一条链也按照5′→3′方向合成新链片段——冈崎片段。已知DNA聚合酶不能催化DNA新链或冈崎片段从头开始合成，需先借助引物酶以DNA为模板合成RNA引物，再在引物的3′端聚合脱氧核苷酸，当DNA整条单链合成完毕或冈崎片段相连后，DNA聚合酶再把RNA引物去掉，换上相应的DNA片段。说法正确的是（　　） A．若该DNA分子从左侧进行复制，以乙链为模板进行的复制是连续的 B．若该DNA分子中某基因转录的方向是从右向左，则转录的模板链为乙链 C．该DNA在体内复制和体外复制（PCR）过程中均为边解旋边复制 D．若该DNA分子中A占26％，则乙链中含氮碱基G所占比例最多为48％ 8．单分子实时测序是利用固定在检测区的DNA聚合酶，以待测核酸序列为模板，以4种产生不同短暂荧光的脱氧核苷三磷酸（包括脱氧腺苷三磷酸、脱氧胞苷三磷酸、脱氧鸟苷三磷酸、脱氧胸苷三磷酸）为原料，通过捕捉这些不同荧光出现顺序，实时判定待测核酸的碱基序列。逆转录酶是一种依赖于RNA的DNA聚合酶。下列说法正确的是（    ） A．直接观测检测区单个DNA聚合酶的反应过程即可实现实时测序 B．该反应体系中需要加入足量的ATP，以保证反应的顺利进行 C．该技术需用不同的放射性同位素标记4种脱氧核苷三磷酸 D．该方法可检测DNA的碱基排列顺序，但无法检测RNA的碱基排列顺序 9．基因工程自20世纪70年代兴起后，在农牧业、医药卫生领域和食品工业等方面展示出广阔的前景。下图是通过基因工程获得转基因生物或产品的流程图，请回答下列问题： (1)若要构建小鼠乳腺生物反应器批量生产人抗利尿激素，应先从人体 细胞中获取总RNA，通过逆转录获得cDNA，再经 PCR后获得抗利尿激素基因。与人体细胞基因比，该方法获取的抗利尿激素基因不具有 等组件。 (2)通过PCR技术可扩增目的基因，PCR 每次循环一般可分 三步。该技术依据的生物学原理是 。PCR 反应中需要在一定的缓冲溶液中才能进行，需要提供DNA模板，分别与两条模板链结合的 种引物、4 种脱氧核苷酸和 酶，同时通过控制 使 DNA 复制在体外反复进行。1 个 DNA 分子经过 n 次复制形成 个 DNA，需要消耗 个引物。一条单链cDNA在PCR仪中经 n次循环，需要消耗 个引物。一般用 鉴定 PCR 产物。 (3)图中质粒A上m、n分别是启动子和终止子，RNA聚合酶在模板DNA链上的移动方向是 。已知目的基因转录的模板链b链，箭头处是限制酶的切点（Nco Ⅰ：5´-CCATGG-3´;Nhel：5´-GGATCC-3´）,目的基因无法与载体A 连接，为了使目的基因成功表达，需要在目的基因两侧加接末端，b链处加接末端5'- 。 (4)构建小鼠乳腺生物反应器，科研人员需将抗利尿激素基因与小鼠乳腺蛋白基因启动子重组在一起，目的是 。膀胱生物反应器与乳腺生物反应器相比，具有的显著优势是不受转基因动物的 和 的限制，且从尿液中提取蛋白质比从乳汁中提取简便、高效。 学科网（北京）股份有限公司 $