1、第35讲基因工程(含多聚酶链式反应扩增DNA片段)一、单项选择题(每题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题目要求的)1(2019河南高三期中)下列有关基因工程技术的叙述，正确的是()A基因工程又叫基因拼接技术，所用的工具酶有限制酶、DNA连接酶B所有的限制性核酸内切酶识别同一种特定的核苷酸序列C形成重组质粒时，用DNA连接酶将碱基通过氢键连接D将目的基因导入受体细胞后则实验结束答案A解析不同的限制性核酸内切酶往往识别不同的核苷酸序列，B错误；形成重组质粒时，用DNA连接酶将核苷酸通过磷酸二酯键连接，C错误；将目的基因导入受体细胞后还需要目的基因的检测与鉴定，D错误。2(2019海南高三模拟
2、)质粒是基因工程中最常用的载体，下列关于质粒的叙述，错误的是()A质粒是具有自我复制能力的双链环状的DNA分子B质粒存在于细菌拟核之中，与拟核一起控制细菌的生命活动C作为载体的质粒上有限制酶的切割位点D作为载体的质粒存在特殊的标记基因答案B解析质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物的细胞中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子，与拟核或细胞核一起控制相应生物的生命活动，B错误。3(2019平罗中学高三月考)关于目的基因获取过程的叙述中，正确的是()A人工合成法可合成未知序列的较小的DNA片段B真核与原核生物的目的基因均可从基因文库中提取C从基因文库中获取的目的基因都含有启动子DPCR
3、方法获取目的基因时要给予不变的温度答案B解析当基因比较小，核苷酸序列又已知的情况下，适用于用人工合成法合成，A错误；真核生物和原核生物的目的基因都可以从基因文库中提取，B正确；cDNA文库中获取的目的基因不含有启动子片段，C错误；PCR方法获取目的基因时要给予不同的温度，D错误。4(2019天津耀华中学高三月考)基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶的识别序列和切点是GGATCC，限制酶的识别序列和切点是GATC。根据下图判断下列操作正确的是()A目的基因和质粒均用限制酶切割B目的基因和质粒均用限制酶切割C质粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割D质粒用限制
4、酶切割，目的基因用限制酶切割答案C解析限制酶也能将限制酶的识别序列切割，而限制酶不能将限制酶的识别序列切割。获得目的基因需将目的基因两端切割，所以用限制酶切割；切割质粒只需切出一个切口，所以用限制酶切割，故选C。5(2019北京高三期末)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。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4C引物2与引物3 D引物1与引物4答案C解析要获得B链，则要获得引物之间的DNA片段，根据PCR中子链延伸方向为5到3，故需选择引物2与引物3进行扩增，C正确。6(2019浙江嘉兴一中高三期中)下图
5、是用基因工程技术培育抗棉铃虫的转基因棉花过程，有关该过程叙述错误的是()A抗虫基因的表达产物为多肽B抗虫基因的插入不会改变受体细胞的染色体结构C受体细胞除去细胞壁更利于基因的导入D通过Ti质粒上的抗性基因筛选试管苗答案D解析在棉花植株上接种害虫，观察其存活情况，来鉴定棉花植株是否具有抗虫特性，Ti质粒上的抗性基因主要用于检测目的基因是否导入受体细胞，筛选含目的基因的受体细胞，D错误。二、不定项选择题(每题给出的四个选项中，有的只有一个选项符合题目要求，有的有多个选项符合题目要求)7(2019天津高三期中)下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述，错误的是()A蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出的第二
6、代基因工程B基因工程合成天然存在的基因，蛋白质工程合成天然存在的蛋白质C基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平(或性状水平)操作D基因工程需对基因进行操作，蛋白质工程需对蛋白质进行操作答案BCD解析基因工程合成的是自然界中存在的蛋白质，蛋白质工程可以合成自然界不存在的蛋白质，B错误；基因工程和蛋白质工程都是分子水平操作，C错误；蛋白质工程是对蛋白质的结构进行改造，要通过基因改造，也是在基因水平操作，D错误。8(2019江西省奉新县第一中学高三月考)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是()A表达载体中的胰岛素基因可通过胰岛B细胞的mRNA反转录获得B表达载体的复制和胰岛素基因的表达
7、均启动于复制原点C借助标记基因筛选出的受体细胞不一定含有目的基因D起始密码子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用答案AC解析在人的胰岛B细胞中，有胰岛素基因转录的mRNA，可通过反转录获得胰岛素基因，A正确；表达载体的复制启动于复制原(起)点，胰岛素基因的表达启动于启动子，B错误；标记基因位于运载体上，利用标记基因筛选出来的受体细胞可能只含有运载体而不含有目的基因，C正确；胰岛素基因的转录启动于启动子，终止于终止子，而起始密码子和终止密码子在翻译过程中起作用，D错误。三、非选择题9下图表示利用基因工程培育抗虫棉的过程，请据图回答下列问题。(1)若限制酶的识别序列和切点是GATC，限制酶的识
8、别序列和切点是GGATCC，那么在过程中，应用限制酶_切割质粒，用限制酶_切割抗虫基因。过程在_(填“体内”或“体外”)进行。(2)通过过程得到的大肠杆菌涂布在含有_的培养基上，若大肠杆菌能够生长说明已导入了普通质粒或重组质粒，反之则说明没有导入。然后将能够在含有四环素的培养基上生长的大肠杆菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，如果大肠杆菌不能生长说明_。(3)重组质粒导入大肠杆菌的目的是_。(4)过程所用技术称为_，从遗传学角度来看，根本原因是根细胞具有_。答案(1)(和)体外(2)四环素导入大肠杆菌的是重组质粒(3)大量复制目的基因(抗虫基因)(4)植物组织培养发育成完整个体的全部遗传物质解析
9、(1)由图中目的基因片段两端的碱基序列可知，限制酶可以切割目的基因两端，限制酶能切割右端，故用酶(和)切割可以获得目的基因，质粒上的两个酶切位点，分别在两个抗性基因上，用酶切割，两个抗性基因全被破坏，用酶切割可保留一个四环素抗性基因。(2)根据重组质粒与普通质粒上抗性基因的种类可知，如果成功导入质粒，则大肠杆菌可以在含四环素的培养基上生长，在含氨苄青霉素的培养基上不能生长，据此可筛选含有重组质粒的大肠杆菌。(4)是将携带抗虫基因的根细胞培养成植株的过程，该过程为植物组织培养，该技术的理论基础是植物细胞具有全能性，其根本原因是植物细胞具有发育成完整个体的全部遗传物质。10油菜籽中蛋白质和油脂的相
10、对含量与酶1和酶2对共同底物丙酮酸的竞争有关。酶1促进蛋白质的合成，酶2促进油脂的合成。通过生物工程技术对油菜进行改造，以得到含有基因A的油菜，流程图如下。请据图作答：(1)上述改造过程中运用的生物工程技术是_。(2)通过_、_或人工化学合成等方法，都可获取目的基因A。过程中的处理方法为_。(3)过程中要防止杂菌污染的原因是_。通过过程得到的油菜植株中，所有细胞_(填“一定”“不一定”或“一定不”)含有基因A。(4)已知转录时基因A的模板链与酶1基因的模板链互补。相对普通油菜，含基因A的油菜籽粒油脂含量显著提高，请分析其机理：_。答案(1)基因工程、植物组织培养(2)从基因文库中获取利用PCR
11、技术扩增Ca2处理法(3)杂菌会竞争培养基中的营养物质，还可能产生有毒有害物质不一定(4)基因A转录的mRNA与酶1基因转录的mRNA互补，阻碍了酶1基因的mRNA翻译，降低了酶1含量，酶2对丙酮酸的竞争增强，促进了油脂合成解析(1)分析图可知，把外源基因A导入了油菜细胞，用到了基因工程技术。要把油菜的下胚轴细胞培养成油菜植株，还需要植物组织培养技术。(2)基因工程技术首先要获取目的基因，目前最常用的方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增，如果基因比较小，核苷酸序列又已知，也可以用化学方法直接人工合成。将基因导入微生物细胞时，需要用Ca2处理法，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生
12、理状态。(3)过程是愈伤组织再分化形成植物体的过程，在此过程中，需要防止杂菌污染，否则杂菌会竞争培养基中的营养物质，还可能产生有毒有害物质，导致油菜幼苗的生长发育受到影响。将目的基因导入受体细胞时，含有质粒和重组质粒的农杆菌都可以在选择培养基中生存，并且不是所有的植物细胞都能成功导入农杆菌，因此所有细胞不一定含有基因A。(4)已知转录时基因A的模板链与酶1基因的模板链互补，所以基因A转录的mRNA与酶1基因转录的mRNA互补，二者相互结合阻碍了酶1基因的mRNA翻译，降低了酶1含量，酶2对丙酮酸的竞争增强，促进了油脂合成，因此相对普通油菜，含基因A的油菜籽粒油脂含量显著提高。11PCR技术是分
13、子生物学实验室里的一种常规手段，其原理是利用DNA的半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制(如图所示)，在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。(1)PCR的全称是_，94 高温使DNA双链打开，这一步是打开_键，称为_。而这一过程在细胞内是通过_酶实现的。(2)当温度降低时，引物与模板_端结合，在_的作用下，DNA单链沿模板延伸，此过程中原料是_，遵循的原则是_。(3)PCR技术的必要条件除模板、原料、ATP、酶以外，至少还需要三个条件，即液体环境、适宜的_和_，前者由PCR仪自动调控，后者则靠_来维持。(4)DNA的复制需要引物，其
14、主要原因是_。引物的实质是_，若将1个DNA分子拷贝10次，则需要在缓冲溶液中至少加入_个引物。答案(1)多聚酶链式反应氢变性解旋(2)3热稳定DNA聚合酶dNTP碱基互补配对原则(3)温度pH缓冲液(4)DNA的复制不能从头开始，DNA聚合酶只能从引物的3端延伸DNA链单链RNA或者单链DNA分子2112解析打开DNA双链需破坏碱基对间的氢键；引物的游离端为5端，即合成DNA时从新链的53端延伸，故引物需与模板的3端结合；PCR所用液体环境需保障适宜的温度和pH，其pH可借助缓冲液维持；DNA复制不能从头开始，DNA聚合酶只能从引物的3端延伸DNA链，故必须提供引物。引物的实质是单链RNA或
15、者单链DNA分子。在DNA分子扩增时，需要2种引物，由于新合成的链都需要引物作为复制的起点，故所需的引物数目等于新合成的DNA链的数目，即221022112。12科学家从某细菌中提取抗盐基因，转入烟草并培育成转基因抗盐烟草。如图是转基因抗盐烟草的培育过程，含目的基因的DNA和质粒上的箭头表示相关限制酶的酶切位点。请分析回答下列问题：(1)抗盐基因一般是与调节_相关的基因。(2)用图中的质粒和目的基因构建重组质粒，不能使用Sma酶切割，原因是_。图中过程为防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化，应选用_酶对外源DNA、质粒进行切割。(3)图中过程是通过_的方法将抗盐基因导入烟草细胞，该方法
16、的优点是_。(4)为确定转基因抗盐烟草是否培育成功，既要用放射性同位素标记的_作探针进行分子杂交检测，又要在个体水平上鉴定，后者具体过程是_。答案(1)渗透压(2)Sma会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因BamH和Hind(3)农杆菌转化法经济实用，转化效率高(4)抗盐基因(或目的基因)将培育的烟草幼苗栽培于含有一定盐浓度的土壤中，观察该烟草植株的生长状态解析(1)抗盐基因一般是与调节渗透压相关的基因。(2)由图可知，使用Sma酶切割，将会破坏质粒的抗性基因(标记基因)，同时也会破坏目的基因片段，因此用图中的质粒和目的基因构建重组DNA分子时，不能使用Sma酶切割。质粒和外源DNA目
17、的基因两端均含有EcoR酶切位点，用该酶切割，再在DNA连接酶的作用下，可形成3种环状产物，即外源DNA自身连接、质粒自身连接、外源DNA和质粒连接，因此为了防止外源DNA片段和质粒自身环化，应选用BamH和Hind酶对外源DNA和质粒进行切割，这样使质粒和目的基因两端的黏性末端不同，可以防止自身环化。(3)图中过程是通过农杆菌转化法将抗盐基因导入烟草细胞，该方法的优点是经济实用，转化效率高。(4)为确定转基因抗盐烟草是否培育成功，既有分子水平的检测，也有个体水平的鉴定。分子水平的检测中，利用放射性同位素标记的抗盐基因(或目的基因)作探针进行分子杂交检测；个体水平上的鉴定中，将培育的烟草幼苗栽培于含有一定盐浓度的土壤中，观察该烟草植株的生长状态。