1、基因工程一、基础题点练1已知限制性内切酶Xma和Sma的识别序列分别为CCCGGG和CCCGGG。有关这两种酶及应用的叙述，错误的是()A这两种酶作用的底物都是双链DNABDNA中出现这两种酶识别序列的几率不同CXma切割DNA形成的黏性末端是GGCCD使用这两种酶时需注意控制反应温度、时间等解析：选B限制酶作用的底物是双链DNA分子；这两种限制酶作用的核苷酸序列相同，所以这两种识别序列在DNA中出现的的几率相同；根据碱基互补配对原则，CCCGGG的互补链是GGGCCC，并根据Xma的切割位点可知，切割后的黏性末端是CCGG；温度能影响酶的活性，所以使用酶时需要注意控制反应温度和时间等。2如图
2、表示的是三种黏性末端，下列说法正确的是()A图中所示黏性末端是由同种限制酶切割形成B若图甲中的G碱基处发生突变，限制酶可能无法识别该切割位点C图中所示黏性末端是限制酶断开氢键形成D目前常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等几类原核生物解析：选B产生甲黏性末端的限制酶的识别序列为，产生乙黏性末端的限制酶的识别序列为，产生丙黏性末端的限制酶的识别序列为，可见甲、乙、丙黏性末端是由3种限制酶作用产生的；限制酶具有专一性，能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，如果甲中的G发生突变，限制酶可能无法识别该切割位点；图中所示黏性末端是限制酶断开磷酸二酯键形成的；质粒是环状DNA分子，噬菌体和动植物病
3、毒都没有细胞结构，它们都不属于原核生物。3下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是()A蛋白质工程的基础是基因工程B蛋白质工程遵循的原理包括中心法则C蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构D蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子解析：选C蛋白质工程是通过基因修饰或基因合成对现有蛋白质进行改造，或合成新的蛋白质，故蛋白质工程的基础是基因工程；蛋白质工程遵循的原理包括中心法则；蛋白质工程是通过改造基因来实现对蛋白质分子的改造的；蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子。4下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是()A鸡的红细胞和菜花均可
4、作为提取DNA的材料，处理方法有所不同B在切碎的菜花中加入一定量的洗涤剂和食盐，充分研磨，过滤收集滤液C将NaCl溶液浓度调至2 mol/L，用单层滤纸过滤获取析出物D利用某些蛋白质在酒精中的溶解度大于DNA在酒精中的溶解度的原理，可以提纯DNA解析：选C鸡的红细胞和菜花均可作为提取DNA的材料，处理方法有所不同，动物细胞只要加蒸馏水使细胞吸水破裂，植物细胞需要加洗涤剂和食盐研磨；在切碎的菜花中加入一定量的洗涤剂和食盐，充分研磨，过滤收集滤液；将NaCl溶液浓度调至2 mol/L，用多层纱布过滤获取滤液；利用某些蛋白质在酒精中的溶解度大于DNA在酒精中的溶解度的原理，可以提纯DNA。5下列是利
5、用肝脏细胞粗提取DNA实验的两个关键操作步骤，相关叙述错误的是()步骤1：向8 g猪肝中加入25 mL 0.1 mol/L NaCl、0.05 mol/L柠檬酸钠缓冲液冰浴、研磨、离心步骤2：取沉淀，加入40 mL缓冲液、20 mL异戊醇，振匀后，缓慢加固体NaCl使溶液浓度达到2 mol/L，再离心A步骤1中，加入柠檬酸钠缓冲液的目的是维持pH的稳定B步骤1中，冰浴处理的主要原理是低温下DNA水解酶容易变性C步骤2中，异戊醇的作用可能是使与DNA结合的蛋白质因变性而沉淀D步骤2中，离心后应取上清液，因为DNA在2 mol/L NaCl溶液中溶解度比较大解析：选B步骤1中，加入柠檬酸钠缓冲液的
6、目的是维持pH的稳定；低温不会使酶变性失活，只能降低酶的活性；步骤2中，DNA在2 mol/L NaCl溶液中溶解度比较大，因此异戊醇的作用可能是使与DNA结合的蛋白质因变性而沉淀；步骤2中，离心后应取上清液，因为DNA在2 mol/L NaCl溶液中溶解度比较大。6限制酶Mun和限制酶EcoR的识别序列及其切割位点分别如下：CAATTG和GAATTC如图表示某一目的基因片段与质粒拼接形成重组质粒的过程，相关叙述错误的是()A用限制酶EcoR切割目的基因，同时用限制酶Mun切割质粒B两种限制酶切割后形成的黏性末端的碱基可以互补配对C限制酶能使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开D将重组质粒
7、同时用2种限制酶切割则会形成2种DNA片段解析：选D由图可知，目的基因两侧都是限制酶EcoR的切割位点，因此应选用限制酶EcoR切割含有目的基因的外源DNA分子，质粒中含有限制酶Mun和限制酶EcoR的切割位点，但EcoR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Mun切割质粒；图中两种限制酶切割后形成的黏性末端的碱基可以互补配对；限制酶的作用是使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开；将重组质粒同时用2种限制酶切割则会形成3种DNA片段。二、高考题型练7如图1所示为用Pvu限制酶切下的某目的基因及其上DNA片段示意图；图2所示为三种
8、质粒示意图。图中Ap为氨苄青霉素抗性基因，Tc为四环素抗性基因。EcoR、Pvu等为限制酶及其切割的位点。复制原点是在基因组上复制起始的一段序列，是指质粒在受体细胞中复制时的起点。(1)组成片段D的基本骨架与细胞膜的基本骨架相同的元素是_。(2)图2中质粒A、质粒C能否作为目的基因运载体最理想的质粒？_(填“能”或“否”)，请说明理由_。(3)重组质粒成功导入受体细胞的概率一般仅为107，用质粒B构建重组质粒，为了筛选出导入了重组质粒的大肠杆菌，在导入完成后，将所有大肠杆菌分别在含有四环素和氨苄青霉素的培养基中培养，大肠杆菌在两种培养基的生长状况不可能的是_，可能性最大的是_。(4)若想在山羊
9、的乳汁中收获上述目的基因的表达产物，则需要将重组质粒导入至山羊的_(细胞)中。解析：(1)脱氧核糖和磷酸交替连接构成DNA片段D的基本骨架，脱氧核糖由C、H、O三种元素组成，组成磷酸的元素是H、P、O；磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架，磷脂分子是由C、H、O、N、P组成，可见组成片段D的基本骨架与细胞膜的基本骨架相同的元素是C、H、O、P。(2)分析图2可知：质粒A缺少标记基因，质粒C在用和目的基因相同的限制酶切割时，复制原点会被限制酶切割，进而影响重组质粒的自主复制，所以质粒A、质粒C均不能作为目的基因运载体最理想的质粒。(3)用质粒B构建重组质粒，当用和目的基因相同的限制酶(Pvu)切割时
10、，Tc(四环素抗性基因)遭到破坏，而Ap(氨苄青霉素抗性基因)结构完好，因此在重组质粒导入完成后，将所有大肠杆菌分别在含有四环素和氨苄青霉素的培养基中培养，大肠杆菌在两种培养基的生长状况不可能的是在含四环素的培养基上能正常生长，在含氨苄青霉素的培养基上不能正常生长。因重组质粒成功导入受体细胞的概率一般仅为107，所以可能性最大的是在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基上都不能正常生长。(4)若想在山羊的乳汁中收获上述目的基因的表达产物，则需要将重组质粒导入山羊的受精卵中。答案：(1)C、H、O、P(2)否质粒A缺少标记基因，质粒C在用和目的基因相同的限制酶切割时，复制原点会被限制酶切割，会影
11、响重组质粒的自主复制(3)在含四环素的培养基上能正常生长，在含氨苄青霉素的培养基上不能正常生长在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基上都不能正常生长(4)受精卵8水稻是一种重要的粮食作物，选育高抗性良种是有效防治病虫危害、增加水稻单位面积产量的关键措施。转基因技术为得到抗病虫水稻种子开辟了一条新路。下面是水稻某抗性基因获得的过程。据图回答下面的问题：(1)cDNA文库中的基因在基因组文库中_。(填“都有”“都没有”或“有一部分”)。(2)B过程需要的酶_(填“存在”或“不存在”)于正常真核生物体内，图示中含目的基因的细胞群_(填“是”或“不是”)水稻的体细胞。(3)如果不建基因文库，但需要大
12、量的目的基因和，可分别利用图中_和_为模板直接进行PCR扩增。进行扩增时所使用酶的显著特点是_。(4)抗性基因导入受体细胞后，仅一条染色体含抗性基因，该基因的传递_(填“遵循”或“不遵循”)孟德尔分离定律，试说明判断依据：_。解析：(1)cDNA文库是部分基因文库，基因组文库是全部基因文库，所以cDNA文库中的基因在基因组文库中都有。(2)B过程是由mRNA获取cDNA的过程，需要逆转录酶的催化，逆转录酶在正常真核细胞中不存在，图示中含目的基因的细胞群不是水稻的体细胞。(3)如果不建基因文库，但需要大量的目的基因和，可分别利用图中DNA和cDNA为模板直接进行PCR扩增。进行扩增时所使用酶的显
13、著特点是耐高温。(4)抗性基因导入受体细胞后，仅一条染色体含抗性基因，该基因的传递遵循孟德尔分离定律，因为仅一条染色体含抗性基因，另一条没有其等位基因，相当于杂合子。答案：(1)都有(2)不存在不是(3)DNAcDNA耐高温(4)遵循仅一条染色体含抗性基因，另一条没有其等位基因9为增加菊花的花色类型，研究者从其他植物的cDNA文库中提取出花色基因C(图1)，拟将其与质粒(图2)重组，再借助农杆菌导入菊花细胞中。图3表示EcoR、BamH和Sau3A三种限制酶的识别序列与切割位点。请分析回答：(1)利用PCR技术扩增目的基因C的原理是_。(2)图2所示质粒被_切割获得的产物可与图1所示基因C连接
14、，理由是_。(3)经BamH处理后构建的重组质粒导入菊花细胞后，基因C不能表达，原因是质粒酶切部位的两端无_，导致基因C不能_。(4)在添加四环素的固体培养基上，_(填“能”或“不能”)筛选出含有插入基因C的重组质粒的农杆菌单菌落，原因是_。解析：(1)利用PCR技术扩增目的基因C的原理是DNA双链复制。(2)据图3可知，由于BamH和Sau3A两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端，因此图2所示质粒被BamH和Sau3A切割获得的产物可与图1所示基因C连接。(3)据图可知，经BamH处理后构建的重组质粒导入菊花细胞后，基因C不能表达，原因是质粒酶切部位的两端无启动子和终止子，导致基因C不能
15、转录。(4)由于含质粒的农杆菌和含重组质粒的农杆菌均含有抗四环素基因，在含四环素的培养基上均能生长，所以在添加四环素的固体培养基上，不能筛选出含有插入基因C的重组质粒的农杆菌单菌落。答案：(1)DNA双链复制(2)BamH和Sau3A两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端(3)启动子和终止子转录(4)不能含质粒的农杆菌和含重组质粒的农杆菌均含有抗四环素基因，在含四环素的培养基上均能生长10.人胰岛素基因的克隆操作过程如图所示，其中mRNA逆转录形成的DNA称为cDNA。回答下列问题：(1)提取分离组织细胞中的人胰岛素mRNA时，最应选择_细胞，过程需要原料是_。(2)通过将所有的cDNA构建
16、基因表达载体，去感染细菌，可以建立包括目的基因在内的_，若使用质粒载体，其上存在_基因，有助于质粒进入受体细胞中。此过程还可以使用_作为载体。(A.动物病毒B植物病毒C噬菌体)。(3)除了上述方法外，还可以使用_方法扩增目的基因。不同的是，后者的目的基因若为人胰岛素原基因，需要导入_(填“真核”或“原核”)受体细胞中。解析：(1)人体细胞中只有胰岛B细胞可表达胰岛素基因，提取人胰岛素mRNA时，最应选择胰岛B细胞，过程为合成DNA的过程，需要(四种)脱氧核糖核苷酸为原料。(2)通过将所有的cDNA构建基因表达载体，去感染细菌，可以建立包括目的基因在内的基因(cDNA)文库；若使用质粒载体，其上
17、应存在控制质粒DNA转移的基因，有助于质粒进入受体细胞中。噬菌体可侵染细菌，动物病毒、植物病毒不能侵染细菌，此过程还可以使用噬菌体作为载体。(3)用PCR技术可扩增目的基因。PCR扩增的人胰岛素原基因含有内含子序列，原核细胞中缺少转录后切除内含子对应序列的机制，因此应将人胰岛素原基因，导入真核受体细胞中。答案：(1)胰岛B(四种)脱氧核糖核苷酸(2)基因文库控制质粒DNA转移的C(3)PCR真核11如图表示生物实验中通过研磨提取有关物质的操作过程，请回答下列问题：(1)若图示为“DNA的粗提取与鉴定”的实验操作：图中实验材料A可以是下面的_(填字母)。a花菜b香蕉c猪肝d猪血若选用植物组织，研
18、磨前加入的B一般为_和洗涤剂，前者的作用是_。实验中，将含有一定杂质的DNA丝状物分别放入2 mL如表所示的3种溶液中，经搅拌后过滤，获得相应的3种滤液，含DNA最少的是滤液_。溶液种类滤液12 mol/L的NaCl溶液D20.14 mol/L的NaCl溶液E3体积分数为95%的冷酒精溶液F(2)若图示为“叶绿体色素的提取和分离”的实验操作：研磨前加入的B应包括_。将研磨液进行过滤时，需要在漏斗基部放上_。解析：(1)DNA的粗提取和鉴定实验中，原则上只要含有DNA的生物材料都可以作为实验材料，花菜、香蕉、猪肝都含有DNA，都可以作为该实验的材料，而猪为哺乳动物，其成熟的红细胞中不含细胞核和细
19、胞器，即不含DNA，因此不能作为该实验的材料。若选用植物组织，研磨前需加入食盐和洗涤剂，其中食盐能溶解DNA，洗涤剂能瓦解细胞膜。DNA能溶解在2 mol/L的NaCl溶液中，滤液D中含较多的DNA，在0.14 mol/L的NaCl溶液中大部分DNA析出，滤液E中DNA较少，DNA不溶于体积分数为95%的冷酒精溶液，滤液F中含DNA最少。(2)叶绿体中色素的提取和分离实验中，研磨前需加入无水乙醇(溶解色素)、二氧化硅(使研磨更充分)和碳酸钙(防止色素被破坏)。将研磨液进行过滤时，需要在漏斗基部放上尼龙布。答案：(1)abc食盐溶解DNAF(2)二氧化硅、碳酸钙和无水乙醇(或丙酮)(一层)尼龙布
20、 12.L肉碱具有参与脂肪氧化、抗疲劳、延迟患阿尔茨海默综合征等功能。据报道大肠杆菌能将巴豆甜菜碱转化成L肉碱，但效率较低。科研人员通过基因工程将BCD基因、F基因以及T基因导入到大肠杆菌细胞内以提高L肉碱的转化率。实验过程及结果如图所示，分析并回答下列问题：(1)实验过程中用PCR技术获得目的基因，PCR反应体系需要加入的有机物有DNA模板、dNTP、耐高温DNA聚合酶和_。实验过程中不能将BCD基因、F基因以及T基因直接导入大肠杆菌细胞内，而是构建重组质粒后再导入大肠杆菌，原因是_，并能遗传给下一代。图中两个重组质粒目的基因的首端都含有启动子T7，T7是_识别和结合的部位，能驱动基因转录。
21、(2)将重组质粒1和重组质粒2导入大肠杆菌时，应用_处理大肠杆菌，使细胞处于_的感受态。(3)为了筛选出同时含有BCD基因、F基因以及T基因的大肠杆菌，实验的思路是_。(4)研究发现巴豆甜菜碱转化成L肉碱是一个可逆反应过程，得到的工程菌在含有巴豆甜菜碱培养基中培养2小时后，L肉碱的含量基本稳定，此时可以_，以提高产量。解析：(1)多聚酶链式反应(PCR)，是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。它可看作生物体外的特殊DNA复制，PCR的最大特点是能将微量的DNA大幅增加。PCR反应体系需要加入的有机物有DNA模板、dNTP、耐高温DNA聚合酶和(两种)引物。由于目的基因无法直接在受体细胞中表达，因
22、此为了使目的基因在受体细胞中稳定存在并能够表达，实验过程中不能将BCD基因、F基因以及T基因直接导入大肠杆菌细胞内，而是构建重组质粒后再导入大肠杆菌，使其能遗传给下一代。图中两个重组质粒目的基因的首端都含有启动子T7，T7是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录。(2)使体外重组的DNA分子转移到受体细胞内，主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。一般将受体大肠杆菌用Ca2处理，使细胞处于易于吸收周围环境中DNA分子的感受态，有利于含有目的基因的重组质粒容易进入受体细胞。(3)重组质粒1上含有BCD基因、卡那霉素抗性基因，重组质粒2上含有F基因、T基因及氯霉素抗性基因，因此在同时含有卡那霉素
23、和氯霉素培养基上挑选单克隆大肠杆菌，就是同时含有BCD基因、F基因以及T基因的大肠杆菌。(4)研究发现巴豆甜菜碱转化成L肉碱是一个可逆反应过程，在可逆反应中，减少生成物浓度，可使反应向正方向进行。因此得到的工程菌在含有巴豆甜菜碱培养基中培养2小时后，L肉碱的含量基本稳定，此时可以及时移除产物(更换培养液)，使反应向生成L肉碱的方向进行，以提高产量。答案：(1)(两种)引物使目的基因在受体细胞中稳定存在，能够表达(使目的基因在受体细胞中完成转化)RNA聚合酶(2)Ca2(CaCl2)易于吸收周围环境中DNA分子(3)在同时含有卡那霉素和氯霉素培养基上挑选单克隆大肠杆菌(4)及时移除产物(更换培养液)，使反应向生成L肉碱的方向进行
