1、第一章基因工程第一节基因工程概述一、选择题1.质粒之所以能作为基因工程的载体,其理由是()A.含蛋白质,从而能完成生命活动B.具有环状结构而保持连续性C.RNA能指导蛋白质的合成D.能够自我复制,能携带目的基因解析:质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外,并能自我复制的双链环状DNA分子。其上有一个至多个限制性核酸内切酶切割位点,供一种或多种外源DNA片段插入。携带外源DNA片段的质粒在受体细胞中进行自我复制或整合到染色体DNA上,随染色体DNA进行同步复制。此外,质粒DNA上有特殊的遗传标记基因。答案:D2.基因工程是DNA分子水平的操作,下列有关基因工程的叙述,错误的是()A
2、.限制性核酸内切酶只用于切割获取目的基因B.载体与目的基因必须具有相同的黏性末端,才能被DNA连接酶连接C.基因工程所用的工具酶是限制性核酸内切酶,DNA连接酶D.带有目的基因的载体是否进入受体细胞需检测解析:在基因工程中,需要用限制性核酸内切酶切割目的基因和载体,以便产生能相互连接的黏性末端;在将具有互补黏性末端的DNA片段连接时需要DNA连接酶;带有目的基因的载体是否进入受体细胞要用标记基因检测。答案:A3.下列有关限制性核酸内切酶识别的叙述,不正确的是()A.从反应类型来看,限制性核酸内切酶催化的是一种水解反应B.限制性核酸内切酶的活性会受温度、pH等外界条件的影响C.一种限制性核酸内切
3、酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核苷酸序列D.限制性核酸内切酶识别序列越短,则该序列在DNA中出现的几率就越小解析:限制性核酸内切酶是能够识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶。其作用对象是磷酸二酯键,能使其断裂。酶的活性受温度、pH的影响。一种酶只能识别一种特定的核苷酸序列,序列越短,出现该序列的几率就越大。答案:D4.人们常选用带有一个抗生素抗性基因的细菌质粒作为载体,该抗性基因的主要作用是()A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性B.有利于对目的基因是否导入进行检测C.加强质粒分子的感染性D.便于与外源基因连接解析:标记基因的作用是利于鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有
4、目的基因的细胞筛选出来。答案:B5.科学家从苏云金芽孢杆菌中分离出杀虫晶体蛋白基因(简称Bt基因),培育转基因抗虫棉,下列不需要进行的操作是()A.用限制性核酸内切酶切割棉花DNAB.构建Bt基因表达载体C.将Bt基因导入棉花细胞D.检测Bt基因的表达解析:基因工程中,不需要切割受体细胞的DNA。答案:A6.下列四条DNA分子,彼此间具有互补黏性末端的一组是()A.B.C.D.解析:中的GGTA与中的CCAT互补配对,其余均不能互补配对。答案:D7.目的基因导入受体细胞后,是否可以稳定维持和表达其遗传特性,只有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是()检测受体细胞是否有目的基因
5、检测受体细胞是否有致病基因检测目的基因是否转录出信使RNA检测目的基因是否翻译成蛋白质A.B.C.D.解析:目的基因的检测包括:检测转基因生物中是否含有目的基因,方法是用DNA探针与基因组DNA杂交。检测目的基因是否转录出了信使RNA,方法是用基因探针与信使RNA杂交。最后检测目的基因是否翻译出了蛋白质,方法是进行抗原抗体杂交。答案:C8.在用基因工程技术培育抗除草剂的转基因烟草过程中,下列操作错误的是()A.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B.用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C.将重组DNA分子导入烟草体细胞或受精卵D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞解析:培育抗除草
6、剂的烟草要用限制性核酸内切酶切割杂草中含抗除草剂基因的DNA与载体。答案:A9.下图为DNA分子的某一片段,其中分别表示某种酶的作用部位,则相应的酶依次为()A.DNA连接酶、限制性核酸内切酶、解旋酶B.限制性核酸内切酶、解旋酶、DNA连接酶C.限制性核酸内切酶、DNA连接酶、解旋酶D.解旋酶、限制性核酸内切酶、DNA连接酶解析:作用于的酶分别是解旋酶、限制性核酸内切酶和DNA连接酶。答案:D10.科研人员以抗四环素基因为标记基因,通过基因工程的方法让大肠杆菌生产鼠的珠蛋白,治疗鼠的镰刀型细胞贫血症。下列相关实验设计中,不合理的是()A.利用小鼠DNA分子通过PCR克隆出珠蛋白基因的编码序列B
7、.基因表达载体包括启动子、抗四环素基因等C.用Ca2+处理大肠杆菌后,将表达载体导入具有四环素抗性的大肠杆菌中D.用含有四环素的培养基筛选出已经导入珠蛋白编码序列的大肠杆菌解析:由于标记基因是抗四环素基因,所以受体细胞在没导入基因表达载体前不能存在四环素抗性基因,否则就无法检测目的基因是否导入受体细胞,C项错误。答案:C11.限制性核酸内切酶可识别并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下图为四种限制性核酸内切酶BamH、EcoR、Hind和Bgl的识别序列和切割位点,切割出来的DNA黏性末端可以互补配对的是()A.BamH和EcoRB.BamH和HindC.BamH和BglD.EcoR和Hind
8、解析:BamH酶处理后形成的黏性末端为GCCTAGGATCCG,Bgl酶处理后形成的黏性末端为ATCTAGGATCTA,可以互补配对。答案:C二、非选择题12.下图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图,据图回答下列问题。(1)a代表的物质和质粒的化学本质相同,都是,二者还具有其他共同点,如,(写出两条即可)。(2)若质粒DNA分子的切割末端为ATGCGC,则与之连接的目的基因切割末端应为;可使用把质粒和目的基因连接在一起。(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为,其作用是。(4)下列常在基因工程中用作载体的是()A.苏云金芽孢杆菌抗虫基因B.土壤农杆菌中的RNA分子C.大肠杆菌的质粒D.动物细胞
9、的染色体解析:本题通过质粒结构的模式图来考查质粒的功能和特点。大肠杆菌的质粒是基因工程中最常用的载体,载体的本质为DNA。抗虫基因属于目的基因,不属于载体;染色体的主要成分为DNA和蛋白质,不属于载体。答案:(1)DNA能够自我复制具有遗传效应(2)CGCGTADNA连接酶(3)遗传标记基因用于鉴定和筛选重组DNA分子(4)C13. 右图为某种质粒表达载体简图,小箭头所指分别为限制性核酸内切酶EcoR、BamH的酶切位点,ampR为青霉素抗性基因,tetR为四环素抗性基因,P为启动子,T为终止子,ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoR、BamH在内的多种酶的酶切位点。据图回答问
10、题。(1)将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoR酶切,酶切产物用DNA连接酶进行连接后,其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有、三种。若要从这些连接产物中分离出重组质粒,需要对这些连接产物进行。(2)用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验。之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中,能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是;若接种到含青霉素的培养基中,能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是。(3)在上述实验中,为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接,酶切时应选用的酶是。解析:(1)将含有目的基因的DNA与质粒用EcoR酶切开后,可形成许多有
11、相同黏性末端的DNA片段,再用DNA连接酶连接起来后,可形成目的基因与目的基因、目的基因与载体、载体与载体连接的重组DNA分子,而基因工程需要的是目的基因与载体的连接物,所以应对以上三种DNA分子片段进行分离纯化,以获得基因工程所需要的片段。(2)目的基因与目的基因的连接物不含四环素抗性基因,目的基因与载体的连接物因目的基因的插入,破坏了四环素抗性基因,因此这两种连接产物与原核宿主细胞进行转化实验后,不能在含有四环素的培养基中生长;只有含载体与载体连接物的原核宿主细胞因含完整的抗四环素基因而能生长。而载体与载体连接物、目的基因与载体的连接物都含有完整的抗青霉素基因,所以含这两种连接物的原核宿主
12、细胞可生活在含有青霉素的培养基上。(3)为了防止目的基因与质粒表达载体的任意连接,可同时选用EcoR与BamH切割目的基因和质粒,这样形成的目的基因两个黏性末端分别有不同的核苷酸序列,而质粒载体DNA的两个黏性末端也是分别有不同的核苷酸序列,且分别与目的基因两个黏性末端的碱基互补配对,这样能保证目的基因只能与质粒载体结合。答案:(1)目的基因载体连接物载体载体连接物目的基因目的基因连接物分离纯化(2)载体载体连接物目的基因载体连接物、载体载体连接物(3)EcoR和BamH14.干扰素能抵抗所有病毒引起的感染,对治疗癌症及白血病也有一定疗效。传统的干扰素生产方法是从人的淋巴细胞中提取,每升人的血
13、液只能提取0.05 g干扰素。科学家用基因工程方法在酵母菌细胞内获得了干扰素(下图所示),请据图回答有关问题。(1)图中过程a需要的物质是。(2)过程b需要的物质是,若此过程中干扰素基因的黏性末端是,则质粒上与之相对应的黏性末端是。(3)人的抗病毒干扰素基因能嫁接到质粒的DNA分子中,这说明了。(4)图中X的名称是,它的组成除了目的基因外,还必须有等。解析:图中过程a表示获取目的基因和载体,并用相同的限制性核酸内切酶进行切割,以便产生相同的黏性末端;b过程表示基因表达载体的构建;c过程表示将载体导入受体细胞;d过程表示目的基因在受体细胞中成功表达,得到了干扰素。在将目的基因与载体连接时需要DNA连接酶。相互连接的黏性末端中的碱基应互补。不同生物之间之所以能进行DNA的连接,是因为它们都是由相同的四种脱氧核苷酸连接而成的规则的双螺旋结构。基因表达载体包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等,其中,启动子是目的基因转录的起点,终止子是转录的终点。答案:(1)限制性核酸内切酶(2)DNA连接酶(3)它们的DNA分子组成成分相同,结构相似并都遵循碱基互补配对原则(4)基因表达载体(重组质粒、重组载体)标记基因、启动子、终止子8
