課下達標檢測 四十 基因工程 一 基礎題點練 1 2019 徐州模擬 已知限制性內切酶 Xma 和 Sma 的識別序列分別為 C CCGGG 和 CCC GGG 有關這兩種酶及應用的敘述 錯誤的是 A 這兩種酶作用的底物都是雙鏈 DNA B DNA 中出現這兩種酶識別序列的幾率不同 C Xma 切割 DNA 形成的黏性末端是 GGCC D 使用這兩種酶時需注意控制反應溫度 時間等 解析 選 B 限制酶作用的底物是雙鏈 DNA 分子 這兩種限制酶作用的核苷酸序列相 同 所以這兩種識別序列在 DNA 中出現的的幾率相同 根據堿基互補配對原則 CCCGGG 的 互補鏈是 GGGCCC 并根據 Xma 的切割位點可知 切割后的黏性末端是 CCGG 溫度能影 響酶的活性 所以使用酶時需要注意控制反應溫度和時間等 2 如圖表示的是三種黏性末端 下列說法正確的是 A 圖中所示黏性末端是由同種限制酶切割形成 B 若圖甲中的 G 堿基處發(fā)生突變 限制酶可能無法識別該切割位點 C 圖中所示黏性末端是限制酶斷開氫鍵形成 D 目前常用的運載體有質粒 噬菌體和動植物病毒等幾類原核生物 解析 選 B 產生甲黏性末端的限制酶的識別序列為 產生乙黏性末 GAATTC CTTAAG 端的限制酶的識別序列為 產生丙黏性末端的限制酶的識別序列為 CAATTG GTTAAC 可見甲 乙 丙黏性末端是由 3 種限制酶作用產生的 限制酶具有專一 CTTAAG GAATTC 性 能夠識別雙鏈 DNA 分子的某種特定核苷酸序列 如果甲中的 G 發(fā)生突變 限制酶可能 無法識別該切割位點 圖中所示黏性末端是限制酶斷開磷酸二酯鍵形成的 質粒是環(huán)狀 DNA 分子 噬菌體和動植物病毒都沒有細胞結構 它們都不屬于原核生物 3 下列關于蛋白質工程的敘述 錯誤的是 A 蛋白質工程的基礎是基因工程 B 蛋白質工程遵循的原理包括中心法則 C 蛋白質工程是在分子水平上對蛋白質分子直接進行操作 定向改變分子的結構 D 蛋白質工程能產生出自然界中不曾存在過的新型蛋白質分子 解析 選 C 蛋白質工程是通過基因修飾或基因合成對現有蛋白質進行改造 或合成 新的蛋白質 故蛋白質工程的基礎是基因工程 蛋白質工程遵循的原理包括中心法則 蛋 白質工程是通過改造基因來實現對蛋白質分子的改造的 蛋白質工程能產生出自然界中不 曾存在過的新型蛋白質分子 4 2019 南通模擬 下列關于 DNA 的粗提取與鑒定 實驗的敘述 錯誤的是 A 雞的紅細胞和菜花均可作為提取 DNA 的材料 處理方法有所不同 B 在切碎的菜花中加入一定量的洗滌劑和食鹽 充分研磨 過濾收集濾液 C 將 NaCl 溶液濃度調至 2 mol L 用單層濾紙過濾獲取析出物 D 利用某些蛋白質在酒精中的溶解度大于 DNA 在酒精中的溶解度的原理 可以提純 DNA 解析 選 C 雞的紅細胞和菜花均可作為提取 DNA 的材料 處理方法有所不同 動物 細胞只要加蒸餾水使細胞吸水破裂 植物細胞需要加洗滌劑和食鹽研磨 在切碎的菜花中 加入一定量的洗滌劑和食鹽 充分研磨 過濾收集濾液 將 NaCl 溶液濃度調至 2 mol L 用多層紗布過濾獲取濾液 利用某些蛋白質在酒精中的溶解度大于 DNA 在酒精中的溶解度 的原理 可以提純 DNA 5 下列是利用肝臟細胞粗提取 DNA 實驗的兩個關鍵操作步驟 相關敘述錯誤的是 步驟 1 向 8 g 豬肝中加入 25 mL 0 1 mol L NaCl 0 05 mol L 檸檬酸鈉緩沖液 冰浴 研磨 離心 步驟 2 取沉淀 加入 40 mL 緩沖液 20 mL 異戊醇 振勻后 緩慢加固體 NaCl 使溶液濃 度達到 2 mol L 再離心 A 步驟 1 中 加入檸檬酸鈉緩沖液的目的是維持 pH 的穩(wěn)定 B 步驟 1 中 冰浴處理的主要原理是低溫下 DNA 水解酶容易變性 C 步驟 2 中 異戊醇的作用可能是使與 DNA 結合的蛋白質因變性而沉淀 D 步驟 2 中 離心后應取上清液 因為 DNA 在 2 mol L NaCl 溶液中溶解度比較大 解析 選 B 步驟 1 中 加入檸檬酸鈉緩沖液的目的是維持 pH 的穩(wěn)定 低溫不會使酶 變性失活 只能降低酶的活性 步驟 2 中 DNA 在 2 mol L NaCl 溶液中溶解度比較大 因 此異戊醇的作用可能是使與 DNA 結合的蛋白質因變性而沉淀 步驟 2 中 離心后應取上清 液 因為 DNA 在 2 mol L NaCl 溶液中溶解度比較大 6 限制酶 Mun 和限制酶 EcoR 的識別序列及其切割位點分別如下 C AATTG 和 G AATTC 如圖表示某一目的基因片段與質粒拼接形成重組質粒的過程 相關敘述錯誤的是 A 用限制酶 EcoR 切割目的基因 同時用限制酶 Mun 切割質粒 B 兩種限制酶切割后形成的黏性末端的堿基可以互補配對 C 限制酶能使特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開 D 將重組質粒同時用 2 種限制酶切割則會形成 2 種 DNA 片段 解析 選 D 由圖可知 目的基因兩側都是限制酶 EcoR 的切割位點 因此應選用限 制酶 EcoR 切割含有目的基因的外源 DNA 分子 質粒中含有限制酶 Mun 和限制酶 EcoR 的切割位點 但 EcoR 的切割位點位于標記基因中 用其切割會破壞標記基因 因此為保 證重組質粒表達載體的準確構建 應選用限制酶 Mun 切割質粒 圖中兩種限制酶切割后 形成的黏性末端的堿基可以互補配對 限制酶的作用是使特定部位的兩個核苷酸之間的磷 酸二酯鍵斷開 將重組質粒同時用 2 種限制酶切割則會形成 3 種 DNA 片段 二 高考題型練 7 2019 成都模擬 如圖 1 所示為用 Pvu 限制酶切下的某目的基因及其上 DNA 片段 示意圖 圖 2 所示為三種質粒示意圖 圖中 Ap 為氨芐青霉素抗性基因 Tc 為四環(huán)素抗性 基因 EcoR Pvu 等為限制酶及其切割的位點 復制原點是在基因組上復制起始的一段 序列 是指質粒在受體細胞中復制時的起點 1 組成片段 D 的基本骨架與細胞膜的基本骨架相同的元素是 2 圖 2 中質粒 A 質粒 C 能否作為目的基因運載體最理想的質粒 填 能 或 否 請說明理由 3 重組質粒成功導入受體細胞的概率一般僅為 10 7 用質粒 B 構建重組質粒 為了 篩選出導入了重組質粒的大腸桿菌 在導入完成后 將所有大腸桿菌分別在含有四環(huán)素和 氨芐青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng) 大腸桿菌在兩種培養(yǎng)基的生長狀況不可能的是 可能性最大的是 4 若想在山羊的乳汁中收獲上述目的基因的表達產物 則需要將重組質粒導入至山羊 的 細胞 中 解析 1 脫氧核糖和磷酸交替連接構成 DNA 片段 D 的基本骨架 脫氧核糖由 C H O 三種元素組成 組成磷酸的元素是 H P O 磷脂雙分子層構成細胞膜的基本骨架 磷脂 分子是由 C H O N P 組成 可見組成片段 D 的基本骨架與細胞膜的基本骨架相同的元 素是 C H O P 2 分析圖 2 可知 質粒 A 缺少標記基因 質粒 C 在用和目的基因相同 的限制酶切割時 復制原點會被限制酶切割 進而影響重組質粒的自主復制 所以質粒 A 質粒 C 均不能作為目的基因運載體最理想的質粒 3 用質粒 B 構建重組質粒 當用和 目的基因相同的限制酶 Pvu 切割時 Tc 四環(huán)素抗性基因 遭到破壞 而 Ap 氨芐青霉素 抗性基因 結構完好 因此在重組質粒導入完成后 將所有大腸桿菌分別在含有四環(huán)素和氨 芐青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng) 大腸桿菌在兩種培養(yǎng)基的生長狀況不可能的是在含四環(huán)素的培 養(yǎng)基上能正常生長 在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上不能正常生長 因重組質粒成功導入受體 細胞的概率一般僅為 10 7 所以可能性最大的是在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基和含四環(huán)素的培 養(yǎng)基上都不能正常生長 4 若想在山羊的乳汁中收獲上述目的基因的表達產物 則需要將 重組質粒導入山羊的受精卵中 答案 1 C H O P 2 否 質粒 A 缺少標記基因 質粒 C 在用和目的基因相同的 限制酶切割時 復制原點會被限制酶切割 會影響重組質粒的自主復制 3 在含四環(huán)素的 培養(yǎng)基上能正常生長 在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上不能正常生長 在含氨芐青霉素的培養(yǎng) 基和含四環(huán)素的培養(yǎng)基上都不能正常生長 4 受精卵 8 水稻是一種重要的糧食作物 選育高抗性良種是有效防治病蟲危害 增加水稻單位 面積產量的關鍵措施 轉基因技術為得到抗病蟲水稻種子開辟了一條新路 下面是水稻某 抗性基因獲得的過程 據圖回答下面的問題 1 cDNA 文庫中的基因在基因組文庫中 填 都有 都沒有 或 有 一部分 2 B 過程需要的酶 填 存在 或 不存在 于正常真核生物體內 圖示中 含目的基因的細胞群 填 是 或 不是 水稻的體細胞 3 如果不建基因文庫 但需要大量的目的基因 和 可分別利用圖中 和 為模板直接進行 PCR 擴增 進行擴增時所使用酶的顯著特點是 4 抗性基因導入受體細胞后 僅一條染色體含抗性基因 該基因的傳遞 填 遵循 或 不遵循 孟德爾分離定律 試說明判斷依據 解析 1 cDNA 文庫是部分基因文庫 基因組文庫是全部基因文庫 所以 cDNA 文庫中 的基因在基因組文庫中都有 2 B 過程是由 mRNA 獲取 cDNA 的過程 需要逆轉錄酶的催化 逆轉錄酶在正常真核細胞中不存在 圖示中含目的基因的細胞群不是水稻的體細胞 3 如 果不建基因文庫 但需要大量的目的基因 和 可分別利用圖中 DNA 和 cDNA 為模板直接 進行 PCR 擴增 進行擴增時所使用酶的顯著特點是耐高溫 4 抗性基因導入受體細胞后 僅一條染色體含抗性基因 該基因的傳遞遵循孟德爾分離定律 因為僅一條染色體含抗性 基因 另一條沒有其等位基因 相當于雜合子 答案 1 都有 2 不存在 不是 3 DNA cDNA 耐高溫 4 遵循 僅一條染色體 含抗性基因 另一條沒有其等位基因 9 2019 太原模擬 為增加菊花的花色類型 研究者從其他植物的 cDNA 文庫中提取 出花色基因 C 圖 1 擬將其與質粒 圖 2 重組 再借助農桿菌導入菊花細胞中 圖 3 表示 EcoR BamH 和 Sau3A 三種限制酶的識別序列與切割位點 請分析回答 1 利用 PCR 技術擴增目的基因 C 的原理是 2 圖 2 所示質粒被 切割獲得的產物可與圖 1 所示基因 C 連接 理由 是 3 經 BamH 處理后構建的重組質粒導入菊花細胞后 基因 C 不能表達 原因是質粒 酶切部位的兩端無 導致基因 C 不能 4 在添加四環(huán)素的固體培養(yǎng)基上 填 能 或 不能 篩選出含有插入基 因 C 的重組質粒的農桿菌單菌落 原因是 解析 1 利用 PCR 技術擴增目的基因 C 的原理是 DNA 雙鏈復制 2 據圖 3 可知 由 于 BamH 和 Sau3A 兩種酶切割后產生的片段具有相同的黏性末端 因此圖 2 所示質粒被 BamH 和 Sau3A 切割獲得的產物可與圖 1 所示基因 C 連接 3 據圖可知 經 BamH 處理 后構建的重組質粒導入菊花細胞后 基因 C 不能表達 原因是質粒酶切部位的兩端無啟動 子和終止子 導致基因 C 不能轉錄 4 由于含質粒的農桿菌和含重組質粒的農桿菌均含有 抗四環(huán)素基因 在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上均能生長 所以在添加四環(huán)素的固體培養(yǎng)基上 不 能篩選出含有插入基因 C 的重組質粒的農桿菌單菌落 答案 1 DNA 雙鏈復制 2 BamH 和 Sau3A 兩種酶切割后產生的片段具有相同的 黏性末端 3 啟動子和終止子 轉錄 4 不能 含質粒的農桿菌和含重組質粒的農桿菌 均含有抗四環(huán)素基因 在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上均能生長 10 人胰島素基因的克隆操作過程如圖所示 其中 mRNA 逆轉錄形 成的 DNA 稱為 cDNA 回答下列問題 1 提取分離組織細胞中的人胰島素 mRNA 時 最應選擇 細胞 過程 需要 原料是 2 通過將所有的 cDNA 構建基因表達載體 去感染細菌 可以建立包括目的基因在內 的 若使用質粒載體 其上存在 基因 有助于質粒進入受體細 胞中 此過程還可以使用 作為載體 A 動物病毒 B 植物病毒 C 噬菌體 3 除了上述方法外 還可以使用 方法擴增目的基因 不同的是 后者的 目的基因若為人胰島素原基因 需要導入 填 真核 或 原核 受體細胞中 解析 1 人體細胞中只有胰島 B 細胞可表達胰島素基因 提取人胰島素 mRNA 時 最 應選擇胰島 B 細胞 過程 為合成 DNA 的過程 需要 四種 脫氧核糖核苷酸為原料 2 通過將所有的 cDNA 構建基因表達載體 去感染細菌 可以建立包括目的基因在內的基因 cDNA 文庫 若使用質粒載體 其上應存在控制質粒 DNA 轉移的基因 有助于質粒進入受 體細胞中 噬菌體可侵染細菌 動物病毒 植物病毒不能侵染細菌 此過程還可以使用噬 菌體作為載體 3 用 PCR 技術可擴增目的基因 PCR 擴增的人胰島素原基因含有內含子序 列 原核細胞中缺少轉錄后切除內含子對應序列的機制 因此應將人胰島素原基因 導入 真核受體細胞中 答案 1 胰島 B 四種 脫氧核糖核苷酸 2 基因文庫 控制質粒 DNA 轉移的 C 3 PCR 真核 11 如圖表示生物實驗中通過研磨提取有關物質的操作過程 請回答下列問題 1 若圖示為 DNA 的粗提取與鑒定 的實驗操作 圖中實驗材料 A 可以是下面的 填字母 a 花菜 b 香蕉 c 豬肝 d 豬血 若選用植物組織 研磨前加入的 B 一般為 和洗滌劑 前者的作用是 實驗中 將含有一定雜質的 DNA 絲狀物分別放入 2 mL 如表所示的 3 種溶液中 經攪 拌后過濾 獲得相應的 3 種濾液 含 DNA 最少的是濾液 溶液種類 濾液 1 2 mol L 的 NaCl 溶液 D 2 0 14 mol L 的 NaCl 溶液 E 3 體積分數為 95 的冷酒精溶液 F 2 若圖示為 葉綠體色素的提取和分離 的實驗操作 研磨前加入的 B 應包括 將研磨液進行過濾時 需要在漏斗基部放上 解析 1 DNA 的粗提取和鑒定實驗中 原則上只要含有 DNA 的生物材料都可以作為 實驗材料 花菜 香蕉 豬肝都含有 DNA 都可以作為該實驗的材料 而豬為哺乳動物 其成熟的紅細胞中不含細胞核和細胞器 即不含 DNA 因此不能作為該實驗的材料 若 選用植物組織 研磨前需加入食鹽和洗滌劑 其中食鹽能溶解 DNA 洗滌劑能瓦解細胞膜 DNA 能溶解在 2 mol L 的 NaCl 溶液中 濾液 D 中含較多的 DNA 在 0 14 mol L 的 NaCl 溶液中大部分 DNA 析出 濾液 E 中 DNA 較少 DNA 不溶于體積分數為 95 的冷酒精溶液 濾 液 F 中含 DNA 最少 2 葉綠體中色素的提取和分離實驗中 研磨前需加入無水乙醇 溶 解色素 二氧化硅 使研磨更充分 和碳酸鈣 防止色素被破壞 將研磨液進行過濾時 需要在漏斗基部放上尼龍布 答案 1 abc 食鹽 溶解 DNA F 2 二氧化硅 碳酸鈣和無水乙醇 或丙酮 一層 尼龍布 12 L 肉堿具有參與脂肪氧化 抗疲勞 延遲患阿爾茨海默綜合征等功能 據報道大 腸桿菌能將巴豆甜菜堿轉化成 L 肉堿 但效率較低 科研人員通過基因工程將 BCD 基因 F 基因以及 T 基因導入到大腸桿菌細胞內以提高 L 肉堿的轉化率 實驗過程及結果如圖所 示 分析并回答下列問題 1 實驗過程中用 PCR 技術獲得目的基因 PCR 反應體系需要加入的有機物有 DNA 模板 dNTP 耐高溫 DNA 聚合酶和 實驗過程中不能將 BCD 基因 F 基因以及 T 基因直 接導入大腸桿菌細胞內 而是構建重組質粒后再導入大腸桿菌 原因是 并能遺傳給下一代 圖中兩個重組質 粒目的基因的首端都含有啟動子 T7 T7 是 識別和結合的部位 能驅動基因 轉錄 2 將重組質粒 1 和重組質粒 2 導入大腸桿菌時 應用 處理大腸桿菌 使細胞 處于 的感受態(tài) 3 為了篩選出同時含有 BCD 基因 F 基因以及 T 基因的大腸桿菌 實驗的思路是 4 研究發(fā)現巴豆甜菜堿轉化成 L 肉堿是一個可逆反應過程 得到的工程菌在含有巴 豆甜菜堿培養(yǎng)基中培養(yǎng) 2 小時后 L 肉堿的含量基本穩(wěn)定 此時可以 以提高產量 解析 1 多聚酶鏈式反應 PCR 是一種體外迅速擴增 DNA 片段的技術 它可看作生 物體外的特殊 DNA 復制 PCR 的最大特點是能將微量的 DNA 大幅增加 PCR 反應體系需要加 入的有機物有 DNA 模板 dNTP 耐高溫 DNA 聚合酶和 兩種 引物 由于目的基因無法直接 在受體細胞中表達 因此為了使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在并能夠表達 實驗過程中 不能將 BCD 基因 F 基因以及 T 基因直接導入大腸桿菌細胞內 而是構建重組質粒后再導 入大腸桿菌 使其能遺傳給下一代 圖中兩個重組質粒目的基因的首端都含有啟動子 T7 T7 是 RNA 聚合酶識別和結合的部位 能驅動基因轉錄 2 使體外重組的 DNA 分子轉 移到受體細胞內 主要是借鑒細菌或病毒侵染細胞的途徑 一般將受體大腸桿菌用 Ca2 處 理 使細胞處于易于吸收周圍環(huán)境中 DNA 分子的感受態(tài) 有利于含有目的基因的重組質粒 容易進入受體細胞 3 重組質粒 1 上含有 BCD 基因 卡那霉素抗性基因 重組質粒 2 上含 有 F 基因 T 基因及氯霉素抗性基因 因此在同時含有卡那霉素和氯霉素培養(yǎng)基上挑選單 克隆大腸桿菌 就是同時含有 BCD 基因 F 基因以及 T 基因的大腸桿菌 4 研究發(fā)現巴豆 甜菜堿轉化成 L 肉堿是一個可逆反應過程 在可逆反應中 減少生成物濃度 可使反應向 正方向進行 因此得到的工程菌在含有巴豆甜菜堿培養(yǎng)基中培養(yǎng) 2 小時后 L 肉堿的含量 基本穩(wěn)定 此時可以及時移除產物 更換培養(yǎng)液 使反應向生成 L 肉堿的方向進行 以提 高產量 答案 1 兩種 引物 使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在 能夠表達 使目的基因在 受體細胞中完成轉化 RNA 聚合酶 2 Ca 2 CaCl2 易于吸收周圍環(huán)境中 DNA 分子 3 在 同時含有卡那霉素和氯霉素培養(yǎng)基上挑選單克隆大腸桿菌 4 及時移除產物 更換培養(yǎng)液 使反應向生成 L 肉堿的方向進行