人教版生物选修三作业12基因工程的基本操作程序目的基因的获取基因表达载体的构建.docx
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人教版生物选修三作业12基因工程的基本操作程序目的基因的获取基因表达载体的构建
03课后课时精练
一、选择题
1．[2014·福州八县市高二期中]下列有关基因工程操作顺序的组合中，正确的一组是（ ）
①目的基因的检测与鉴定 ②基因表达载体的构建 ③将目的基因导入受体细胞 ④目的基因的获取
A．①②③④B．④③②①
C．④②③①D．③④②①
解析：
基因工程操作的一般顺序为：
目的基因的获取，基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定。
答案：
C
2．PCR技术扩增DNA，需要的条件是（ ）
①目的基因 ②引物 ③四种脱氧核苷酸 ④耐高温的DNA聚合酶 ⑤mRNA ⑥核糖体 ⑦能量
A．②③④⑤⑥B．①③④⑦
C．①②③⑤⑥D．①②③④⑦
解析：
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，条件是有一段已知的目的基因的核苷酸序列和根据核苷酸序列合成的引物，原料是四种脱氧核苷酸，也需要多种酶，如DNA聚合酶。
答案：
D
3．下图中甲、乙表示从细菌细胞中获取目的基因的两种方法，以下说法中错误的是（ ）
A．甲方法可建立该细菌的基因组文库
B．乙方法可建立该细菌的cDNA文库
C．甲方法要以脱氧核苷酸为原料
D．乙方法需要反转录酶参与
解析：
甲方法是从细菌的DNA中直接提取，故可以建立该细菌的基因组文库。
乙方法是由mRNA反转录形成目的基因，故可以建立该细菌的cDNA文库。
乙方法要以脱氧核苷酸为原料，且需要反转录酶参与。
答案：
C
4．下列不属于获取目的基因方法的是（ ）
A．利用DNA连接酶复制目的基因
B．利用DNA聚合酶复制目的基因
C．从基因文库中获取目的基因
D．利用PCR技术扩增目的基因
解析：
本题考查目的基因的获取方法及DNA聚合酶和DNA连接酶的区别。
对目的基因（DNA片段）进行复制利用的是DNA聚合酶而不是连接酶，DNA连接酶是将DNA片段连接所使用的酶，DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸连接成一条链所使用的酶。
答案：
A
5．[2014·江苏高考改编]下列关于基因工程技术的叙述，正确的是（ ）
A．切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列
B．PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应
C．载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因
D．抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达
解析：
本题考查基因工程中基本工具及其操作程序的相关知识，意在考查考生运用所学知识进行分析判断的能力。
限制性核酸内切酶大多特异性识别6个核苷酸序列，A错误；PCR中耐高温的DNA聚合酶只是在延伸阶段发挥催化作用，B错误；载体质粒上抗生素抗性基因可作为标记基因，供重组DNA的鉴定和选择，不是抗生素合成基因，C错误；目的基因导入受体细胞后不一定都能正常表达，D正确。
答案：
D
6．从基因文库中获取目的基因的根据是（ ）
A．基因的核苷酸序列
B．基因的功能
C．基因的转录产物mRNA
D．以上都是
解析：
从基因文库中获取目的基因往往依据的是目的基因的有关信息，例如基因的核苷酸序列、基因的功能、基因的转录产物mRNA，以及基因翻译产物蛋白质等特性。
答案：
D
7．[2014·马鞍山二中高二期中测试]关于基因文库，下列说法不正确的是（ ）
A．基因文库指含某种生物全部或部分基因的受体菌群
B．基因文库包括基因组文库和部分基因文库
C．基因文库的构建过程中需要用到限制酶和DNA的连接酶
D．cDNA文库可以进行物种间的基因交流，基因组文库不可以
解析：
该题考查基因文库的构建以及两种基因文库的比较。
cDNA文库中所有基因均可以进行物种间的交流，而基因组文库中只有部分基因能够在不同物种间进行交流。
答案：
D
8．[2014·重庆高考]如图为利用基因工程培育抗虫植物的示意图。
以下相关叙述，正确的是（ ）
A．②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与
B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上
C．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状
D．⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异
解析：
本题考查基因工程的相关知识，意在考查考生从图示中获取信息的能力和理解应用能力。
构建重组质粒需要用到限制性核酸内切酶和DNA连接酶，不需要DNA聚合酶，A项错误；含重组Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后，重组Ti质粒的T DNA整合到受体细胞的染色体上，而不是重组Ti质粒整合到受体细胞的染色体上，B项错误；导入受体细胞的目的基因表达后，转基因植株方能表现出相应性状，若目的基因在受体细胞中不表达，转基因植株不能表现出相应性状，C项错误；⑤表现出抗虫性状则表明该植株细胞发生了基因重组，基因重组是可遗传变异，D项正确。
答案：
D
9．在基因工程中，把选出的目的基因（共1000个脱氧核苷酸对，其中腺嘌呤脱氧核苷酸460个）放入DNA扩增仪中扩增4代，那么，在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数至少是（ ）
A．540个B．7560个
C．8100个D．17280个
解析：
由题意知，一个目的基因中含胞嘧啶脱氧核苷酸540个，目的基因扩增4代后为16个目的基因，至少需从外界吸收540×（16－1）＝8100个胞嘧啶脱氧核苷酸。
答案：
C
10．[2014·长沙一中高二期中测试]在基因表达载体的构建中，下列说法不正确的是（ ）
①一个表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子 ②有了启动子才能驱动基因转录 ③终止子的作用是使转录在相应地方停止 ④所有基因表达载体的构建是完全相同的
A．②③B．①④
C．①②D．③④
解析：
基因表达载体是由目的基因、启动子、终止子和标记基因组成的；在基因工程中使用的载体除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等，它们的来源不同，在大小、结构、复制以及插入片段大小上也有很大差别，因此不同基因表达载体的构建可能不同。
答案：
B
11．PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比，主要有两点不同，它们是（ ）
①PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA ②PCR过程不需要DNA聚合酶 ③PCR过程中DNA的解旋不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的 ④PCR过程中，DNA不需要解旋，直接以双链DNA为模板进行复制
A．③④B．①②
C．①③D．②④
解析：
PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比较，主要有两点不同：
（1）PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA，长度通常为20～30个核苷酸。
（2）PCR过程中，DNA解旋不依靠解旋酶，而是通过对反应温度的控制来实现的。
答案：
C
12．[2014·马鞍山二中高二期中测试]关于基因表达载体，下列说法错误的是（ ）
A．基因表达载体的构建是基因工程的核心
B．构建基因表达载体的目的就是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可遗传给下一代
C．基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子及标记基因等
D．目前，在基因表达载体的构建上并不都是完全一样的
解析：
该题考查了基因表达载体的构建目的及表达载体的构成。
构建基因表达载体的目的就是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可遗传给下一代；基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子、标记基因和复制原点。
答案：
C
二、非选择题
13．资料显示，近10年PCR（聚合酶链式反应）技术成为分子生物学实验室的一种常规实验手段，其原理是利用DNA半保留复制的特性，在试管中进行DNA的人工复制（如下图），在很短的时间内，将DNA扩增几百万甚至几十亿倍，使实验所需的遗传物质不再受限于活的生物体。
请据图回答：
（1）加热至90℃～95℃的目的是使DNA中的________键断裂，这一过程在细胞内是通过________的作用来完成的。
（2）当温度降低时，引物与模板末端结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最终合成2条DNA分子，此过程中原料是________，遵循的原则是________。
（3）请指出PCR技术与转录过程的三个不同之处：
①_________________________________________________；
②___________________________________________________；
③________________________________________________。
（4）Taq酶的特点是（ ）
A．耐强酸B．耐强碱
C．耐高温D．最适温度37℃
解析：
本题主要考查PCR技术与细胞内DNA复制与转录的异同点，要对两者从原理、条件、酶等各方面进行对比，然后组织答案。
（1）90℃～95℃时DNA双链解旋，破坏的是两条链之间的氢键，而在细胞内DNA复制解旋时解旋酶起相同作用。
（2）PCR技术与DNA复制过程原理是相同的，即碱基互补配对，原料均为4种脱氧核苷酸。
（3）PCR技术与转录区别很大。
如下表：
过程
PCR技术
转录
模板
DNA两条链
DNA一条链
原料
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
酶
热稳定的DNA聚合酶
RNA聚合酶
温度
较高
常温
产物
DNA
RNA
（4）Taq酶适于在高温条件下发挥活性。
答案：
（1）氢 解旋酶
（2）4种脱氧核苷酸 碱基互补配对原则
（3）①PCR技术以DNA的两条单链为模板合成子代DNA，转录以DNA的一条单链为模板合成RNA ②PCR技术的原料为脱氧核苷酸，转录的原料是核糖核苷酸 ③二者反应时的催化酶不同（或其他合理答案）
（4）C
14．如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EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，ampR为青霉素抗性基因，tctR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EcoRⅠ、BamHⅠ在内的多种酶的酶切位点。
据图回答：
（1）将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoRⅠ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。
如果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）用上述三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______________；如果接种到含有青霉素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是______________。
（3）目的基因表达时，RNA聚合酶识别和结合的位点是______________，其合成的产物是______________。
（4）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）在用连接酶连接黏性末端时，对质粒或目的基因所起的作用是相同的，所以能产生三种连接物：
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。
需要经过选择培养，就能分离出重组质粒。
（2）在含四环素的培养基中，因为限制酶的作用破坏了四环素抗性基因，而青霉素抗性基因是完好的，因此在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载体—载体连接物，含有青霉素的培养基中能生长的是目的基因—载体连接物、载体—载体连接物。
（3）启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，合成的产物是mRNA。
（4）同时选用两种限制酶处理目的基因和质粒表达载体，在酶切后同一DNA片段两端产生的黏性末端不相同，也就不会发生任意连接。
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）启动子'mRNA'（4）EcoRⅠ和BamHⅠ（只答一个酶不可）
15．聚合酶链式反应（PCR）是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，被广泛地应用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等方面。
回答以下相关问题：
（1）PCR需要在一定的________________溶液中才能进行，需提供DNA模板、四种脱氧核苷酸、__________________________________和耐热的DNA聚合酶。
（2）PCR的反应过程大体如下：
①变性：
将反应温度升高到约95℃，目的是________________________________________。
②复性：
温度缓慢下降到55℃左右，使________________________________________。
③延伸：
温度上升到72℃左右，溶液中的脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则连接在引物的______________端。
继续进行该过程，新的DNA链不断伸长。
④多次重复进行①、②、③过程。
（3）若参与反应的脱氧核苷酸用15N做了标记，经历32次循环，1个DNA分子（片段）复制为__________个DNA分子，其中有__________个DNA分子含有放射性。
解析：
理解PCR的原理，需要首先了解细胞内参与DNA复制的各种组成成分与反应条件。
PCR需要在一定的缓冲液中才能进行，需提供DNA模板、四种脱氧核苷酸、分别与两条模板链相结合的引物和耐热的DNA聚合酶。
反应过程中，高温使DNA分子变性，目的是解开双链，缓慢降温使两个引物分子通过碱基互补配对原则与两条单链DNA结合，然后可在72℃左右温度下通过DNA聚合酶的催化作用，使新的DNA单链形成并不断延伸。
每次循环后，DNA分子数目扩增为原来的2倍，经过32次循环，1个DNA分子可复制为232个DNA分子。
答案：
（1）缓冲 分别与两条模板链相结合的引物
（2）①使双链DNA解旋为两条单链 ②两个引物分子通过碱基互补配对与两条单链DNA结合 ③3′
（3）232 232
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