1、第第 2 2 节节 基因工程的基本操作程序基因工程的基本操作程序 第第 1 1 课时课时 目的基因的筛选与获取和基因表达载体的构建目的基因的筛选与获取和基因表达载体的构建 知识点 1 目的基因的筛选与获取 1.(2020 渭南市尚德中学高二期中)下列不属于获取目的基因的方法是( ) A.从基因文库中提取 B.利用 PCR 技术合成 C.利用 DNA 转录合成 D.利用化学方法人工合成 解析 可以从基因组文库中获取目的基因，A 正确；可以利用 PCR 技术扩增目的基因，B 正确；利用 DNA 转录合成的是 RNA，不是基因，C 错误；可以利用化学方法人工合成目的基因，D 正确。 答案 C 2.(
2、2020 泉州市泉港区第一中学高二期末)下面关于多聚酶链式反应(PCR)的叙述正确的是( ) A.PCR 过程中只需要两个引物分子 B.PCR 的循环过程分为变性、复性和延伸三步 C.PCR 扩增仪需保持在 37 以维持 Taq 酶最佳活性 D.PCR 过程中边解旋边复制 解析 PCR过程中需要两种引物， 引物的数目需要根据扩增的次数确定， A错误；PCR 的循环过程分为高温变性(DNA 双链打开)、复性(模板链与引物结合)和延伸(合成子链)三步，B 正确；PCR 扩增仪温度会达到 90 以上，C 错误；PCR 过程中，在变性阶段打开双链，延伸阶段合成子链，故先解旋再复制，D 错误。 答案 B
3、 3.(2020 江西高二期末)有关 PCR 技术的说法错误的是( ) A.PCR 是一项在生物体外复制特定的 DNA 片段的核酸合成技术 B.高温变性过程中被切断的是 DNA 分子内碱基对之间的氢键 C.PCR 反应需要在一定的缓冲溶液中才能进行 D.PCR 扩增中必须有解旋酶才能解开双链 DNA 解析 PCR 是一项在生物体外复制特定的 DNA 片段的核酸合成技术，A 正确；利用 PCR 技术扩增目的基因的过程是：高温变性、低温复性、中温延伸，其中高温变性过程中被切断的是 DNA 分子内碱基对之间的氢键，B 正确；PCR 反应需要适宜的 pH 值，故需要在一定的缓冲溶液中才能进行，C 正确
4、；PCR 扩增中没有使用解旋酶，而是利用高温将双链 DNA 解开，D 错误。 答案 D 4.(2020 辽宁鞍山一中高二期中)RTPCR 是将 RNA 逆转录(RT)和 cDNA 的聚合酶链式扩增反应相结合的技术， 可利用此技术获取目的基因， 具体过程如图所示，以下说法错误的是( ) A.设计扩增目的基因的引物时需考虑表达载体的序列 B.GC 含量高的引物在与模板链结合时，需要更高的温度 C.过程需要加入缓冲液、原料、耐高温的 DNA 聚合酶和引物 A 等 D.过程拟对单链 cDNA 进行 n 次循环的扩增，理论上需要 2n1个引物 B 解析 设计扩增目的基因的引物时，引物应当可以与表达载体两
5、端的序列进行互补配对。所以设计引物时需考虑表达载体的序列，A 正确；GC 对之间有三个氢键，GC 含量高时稳定性高，所以需要更高的温度，B 正确；过程是逆转录过程，所以需要加入缓冲液、原料、逆转录酶和引物 A 等，C 错误；过程拟对单链 cDNA 进行 n 次循环的扩增，根据 DNA 的半保留复制可知理论上需要 2n1个引物 B，D 正确。 答案 C 5.(2020 漯河五高高二月考)下列有关目的基因的筛选与获取的叙述，错误的是( ) A.引物是一小段能与 DNA 母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸 B.由于 PCR 只能扩增一个完整的 DNA 分子，所以无法单独扩增特定的目的基因 C.构
6、建基因文库从中选取目的基因也是获取目的基因的一种方法 D.获取目的基因的方法有很多并非千篇一律的 解析 PCR 只能扩增引物之间的 DNA 片段， 所以设计合适的引物， 就能利用 PCR获取和扩增目的基因，B 错误。 答案 B 6.(2019 遵义航天高级中学高二月考)用 Xho和 Sal 两种限制性内切核酸酶分别处理同一 DNA 片段，酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是( ) A.图中被酶切的 DNA 片段是单链 DNA B.图 2 中酶切产物可用于构建重组 DNA C.泳道中是用 Sal 处理得到的酶切产物 D.图 1 中两种酶识别的核苷酸序列不同 解析 图中被酶切的 DN
7、A 片段是双链 DNA，A 错误；图中酶切产物可用于构建重组 DNA，B 正确；分析图 1，限制酶 Sal 有三处切割位点，切割后产生 4 个DNA 片段，而 Xho 可将 DNA 切成 3 段，所以泳道中是用 Sal 处理得到的酶切产物， C 正确； 酶具有专一性， 不同的限制酶识别并切割不同的核苷酸序列，D 正确。 答案 A 知识点 2 构建基因表达载体 7.(2020 天津高二期末)关于基因表达载体的说法不正确的是( ) A.基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤 B.基因表达载体包含启动子、目的基因、终止子、标记基因等 C.启动子位于目的基因的首端，能够启动翻译 D.不同的目的基因所需
8、的启动子不一定相同 解析 基因表达载体使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用，是基因工程的核心步骤，A 正确；基因表达载体包括启动子、终止子、目的基因、标记基因，其中启动子位于目的基因的首端，终止子位于目的基因的末端，B 正确；启动子位于目的基因的首端，是启动转录的一段 DNA，C 错误； 不同的目的基因具有不同的核苷酸序列， 其启动子也不尽相同， D 正确。 答案 C 8.(2020 乌鲁木齐市第四中学高二期末)在基因工程的操作过程中构建重组质粒不需要( ) DNA 连接酶 同一种限制酶 DNA 聚合酶 具有标记基因的质粒 目的基因 4 种核糖核苷酸 A. B.
9、C. D. 解析 DNA 连接酶将具有相同黏性末端的目的基因和运载体连接起来，正确；同一种限制酶切割目的基因与载体，形成相同的黏性末端，正确；DNA 复制过程中需要 DNA 聚合酶，但是在基因工程的第二步中不需要，错误；具有标记基因的质粒作为载体，以便进行目的基因的检测，正确；基因表达载体中含有目的基因、启动子、终止子和标记基因等，正确；合成目的基因时需要 4 种脱氧核苷酸，而基因表达载体的构建不需要，错误。因此，在基因工程的操作过程中构建重组质粒不需要，故选 A。 答案 A 9.(2020 黑龙江铁人中学高二期中)如图是利用基因工程技术生产可食用疫苗的部分过程，其中 Pst、Sma、EcoR
10、和 Apa为四种限制性内切核酸酶。下列说法正确的是( ) A.图示过程需要的工具只有限制酶和载体 B.限制酶识别的核苷酸序列和切割位点是特定的 C.图中的质粒只能来自原核细胞 D.限制酶作用于双链 DNA 中的氢键，将其断开 解析 图示过程需要的工具有限制酶、DNA 连接酶和载体，A 错误；限制酶也具有专一性，B 正确；图中的质粒可能来自原核细胞、真核细胞，真核细胞如真菌中也有质粒，C 错误；限制酶作用于双链 DNA 中的磷酸二酯键，将其断开，D错误。 答案 B 10.(2020 乌鲁木齐市第四中学高二期末)图甲、 乙中的箭头表示三种限制性内切核酸酶的酶切位点，ampr表示氨苄青霉素抗性基因，
11、neo 表示新霉素抗性基因。下列叙述正确的是( ) A.图甲中的质粒用 BamH切割后，含有 4 个游离的磷酸基团 B.在构建重组质粒时，可用 Pst和 BamH切割质粒和外源 DNA C.导入目的基因的大肠杆菌可在含氨苄青霉素的培养基中生长 D.用 Pst酶切，无法避免目的基因和载体的自身环化 解析 图甲中的质粒用 BamH切割后，会打开一个切口，故有 2 个游离的磷酸基团，A 错误；在构建重组质粒时，不能用 BamH切割质粒和外源 DNA，会破坏目的基因，B 错误；导入目的基因的大肠杆菌不能在含氨苄青霉素的培养基中生长，可以在含新霉素的培养基上生长，C 错误；用同一种限制酶酶切时，无法避免
12、目的基因和载体的自身环化，D 正确。 答案 D 11.(2020 江苏高二期末)某科研小组利用质粒(图甲)和目的基因(图乙)构建重组DNA。下列分析错误的是( ) A.用限制酶 Hind 和 Pst 切割质粒，可得到 2 条 DNA 片段 B.不能用 Alu 酶切割质粒和外源 DNA 的原因是 Alu 酶会破坏目的基因 C.构建重组 DNA 时，需选择 Sma 酶和 Pst酶同时切割质粒和外源 DNA D.导入了重组 DNA 的细菌能在含四环素的培养基上生长而不能在含氯霉素的培养基上生长 解析 限制酶 Hind 和 Pst 在质粒上各有一个识别切割位点， 用 Hind 和 Pst 切割质粒，可
13、得到 2 条 DNA 片段，A 正确；Alu 的识别、切割位点位于目的基因中，用 Alu 酶外源 DNA 会破坏目的基因，B 正确；选择 Sma 酶和 Pst 酶同时切割质粒和外源 DNA，质粒中的两个标记基因均会被破坏，C 错误；选择Hind 和 Pst 同时切割质粒和外源 DNA， 会破坏质粒中的氯霉素抗性基因， 保留四环素抗性基因，所以导入了重组 DNA 的细菌能在含四环素的培养基上生长而不能在含氯霉素的培养基上生长，D 正确。 答案 C 12.(2020 浙江省杭州第二中学高二月考)下面几幅图与基因工程有关。 图 1 为限制酶 EcoR 的识别序列，图 2 表示目的基因及限制酶切点，图
14、 3 表示目的基因上的 DNA 片段，图 4 表示质粒。请回答下列问题： (1)获得图 2 中目的基因的方法除 PCR 技术外，还有_。 (2)采用 PCR 扩增目的基因的原理是_，图 2 中 A、B、C、D 4种单链 DNA 片段中，有_两种引物(DNA 复制方向由 53)。 (3)图 3 为目的基因中的某一片段，下列有关叙述错误的是_(填下列字母，不定项)。 a.该片段的基本骨架由脱氧核糖与磷酸交替连接而成 b.该片段含 AT 碱基对比较多，故其结构比较稳定 c.若利用 PCR 扩增该片段，则需解旋酶将氢键全部解开 d.若该目的基因复制 6 次，则需要碱基 A 的数量是 252 个 (4)
15、在构建目的基因表达载体时， 用 Pst 、 EcoR 两种酶同时切割目的基因和质粒，是为了防止一种酶切割时产生_，从图 2 切割下目的基因需要消耗_个水分子。 不选用限制酶 Pst 和 Hind 同时对质粒和目的基因进行切割的原因是_。 解析 (1)获得目的基因的方法有 PCR 技术、从基因文库中获取、人工合成。(2)采用 PCR 扩增目的基因的原理是 DNA 半保留复制， 由图 2 可知， DNA 复制只能从 5到 3，因此构建前利用 PCR 技术扩增基因时，A、B、C、D 四种单链 DNA片段中应选取 B 和 C 作为引物。(3)DNA 的基本骨架由脱氧核糖与磷酸交替连接而成，a 正确；其
16、结构中 GC 碱基对越多，分子结构越稳定，b 错误；PCR 技术利用高温解开氢键，不需要解旋酶，c 错误；由图 3 可知，目的基因碱基 A 有 2个，复制 6 次需要碱基 A 的数量为 2622126 个，d 错误。故选 b、c、d。(4)在构建目的基因表达载体时， 用 Pst、 EcoR两种酶同时切割目的基因和质粒，是为了防止一种酶切割时产生目的基因与运载体反向连接。限制酶破坏的是磷酸二酯键， 图中目的基因切割需要破坏 4 个磷酸二酯键， 因此需要消耗 4 个水分子。由图可知，不选用限制酶 Pst和 Hind 同时对质粒和目的基因进行切割的原因是会破坏标记基因。 答案 (1)从基因文库中获取
17、、 人工合成 (2)DNA 半保留复制 B、 C (3)bcd (4)目的基因与运载体反向连接 4 会破坏标记基因 13.(2020 江西高二月考)图 1 表示含有目的基因 D 的 DNA 片段长度(bp 即碱基对)和部分碱基序列， 图 2 表示一种质粒的结构和部分碱基序列。 现有 Msp、 BamH、Mbo、 Sma4 种限制性核酸内切酶切割的碱基序列和酶切位点分别为 CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。请回答下列问题： 图 1 图 2 (1) 若 用 限 制 酶 Sma 完 全 切 割 图 1 中 DNA 片 段 ， 其 产 物 长 度 为_。 (2)若图 1 中虚线方框内的碱
18、基对被 TA 碱基对替换， 那么基因 D 就突变为基因d。从隐性纯合子分离出图 1 及其对应的 DNA 片段，用限制酶 Sma完全切割，产物中共有_种不同 DNA 片段。 为了提高实验成功率， 需要通过_技 术 扩 增 目 的 基 因 ， 以 获 得 目 的 基 因 的 大 量 拷 贝 ， 该 技 术 原 理 为_。 (3)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接， 形成重组质粒，那么应选用的限制酶是_。在导入重组质粒后，为了筛选出含质粒的大肠杆菌，一般需要用添加_的培养基进行培养，想进一步筛选出含重组质粒的受体细胞，还需要接种到含_的培养基中培养。 (4)假设用 BamH切割
19、DNA 获取目的基因，用 Mbo切割质粒，然后形成重组质粒，若将插入在抗生素 B 抗性基因处的目的基因重新切割下来，能否再次用BamH_( 填 “ 可 以 ” 、 “ 不 可 以 ” 或 “ 不 一 定 ”) ， 原 因 是_。 解析 (1)Sma的识别序列和酶切位点是 CCCGGG， 可知其切割产生的末端是平末端，产物长度是 5343537 bp、79633790 bp、6583661 bp。(2)基因 D 会被 Sma切割形成三个片段(长度分别为 537 bp、790 bp、661 bp)；若图1 中虚线方框内的碱基对被 TA 碱基对替换，则基因 D 就突变为基因 d，且基因 d 只有一个
20、 Sma的酶切位点， 因而基因 d 会被 Sma切割形成两个片段(长度分别为 1 327 bp、661 bp)。为了提高实验成功率，可以通过 PCR 技术大量扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝，该技术模拟了体内 DNA 复制的过程，原理为 DNA 半保留复制。(3)由图可知，目的基因 D 两侧都是限制酶 BamH 的识别序列，因此应选用限制酶 BamH 切割图 1 中含有目的基因 D 的外源 DNA 分子和图 2 中的质粒。用 BamH 切割质粒后会破坏抗生素 A 抗性基因，但不会破坏抗生素 B 抗性基因，因此一般需要用添加抗生素 B 的培养基进行培养；若想进一步筛选出含重组质粒的受体细胞， 还需要接种到含抗生素 A 的培养基中培养筛选出含有重组质粒的大肠杆菌。(4)假设用 Bam H切割 DNA 获取目的基因，用Mbo切割质粒，然后形成重组质粒，若将插入在抗生素 B 抗性基因处的目的基因重新切割下来，再次用 BamH不一定能将其切割，因为目的基因和抗生素 B抗性基因的黏性末端随意连接，拼接处不一定出现 GGATCC。 答案 (1)537 bp、790 bp、661 bp (2)2 PCR DNA 半保留复制 (3)BamH 抗生素B 抗生素A (4)不一定 因为目的基因和抗生素 B抗性基因拼接处不一定出现 GGATCC
