高三生物一轮复习微专题突破练10综合PCR的基因工程问题

一轮复习微专题突破练10综合PCR的基因工程问题一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。1．利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如图所示)。图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。下列叙述错误的是()A．用PCR方法扩增目的基因时不需知道基因的全部序列B．设计引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对而造成引物自连C．复性温度过高可能导致PCR反应得不到任何扩增产物D．第四轮循环产物中同时含有引物A和引物B的DNA片段所占的比例为15/162.PCR引物的3′端为结合模板DNA的关键碱基，5′端无严格限制，可用于添加限制酶切点等序列。下列叙述正确的是()A．PCR第5个循环，消耗了16对引物B．脱氧核苷酸作为扩增的原料，会依次连接到引物的5′端C．PCR反应体系中需要加入脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶、Ca2＋等D．用图中引物扩增至少4个循环后才能获得两端均添加限制酶切点的目的产物3．(2024·威海高三模拟)重叠延伸PCR可实现定点基因诱变，其操作过程如图所示(凸起处代表突变位点)。下列说法正确的是()A．过程①需要把两对引物同时加入一个扩增体系以提高扩增效率B．过程①需要2轮PCR才能得到图中所示PCR产物C．过程②的产物都可以完成延伸过程D．若过程④得到16个突变基因则需要消耗15个通用引物RP24．反向PCR是一种通过已知序列设计引物对未知序列(图中L、R)进行扩增的技术，其过程如图所示。下列相关叙述不正确的是()A．过程①用同一种限制酶对未知序列两端进行切割B．过程②需要使用DNA连接酶，形成磷酸二酯键C．过程③PCR体系需要添加耐高温的DNA聚合酶和解旋酶D．该技术可检测T－DNA整合到植物染色体DNA的位置5．(2024·泰州高三联考)IKK激酶参与动物体内免疫细胞的分化。临床上发现某重症联合免疫缺陷(SCID)患儿的IKKβ基因编码区第1183位碱基T突变为C。为研究该患儿发病机制，研究人员应用大引物PCR定点诱变技术获得突变基因，如图所示。下列说法错误的是()A．PCR1中使用的引物有引物A、引物CB．PCR2中使用的引物有引物B、大引物b链C．PCR1过程需要扩增3轮才能获得目标产物D．PCR2过程中，为减少错误DNA片段的产生可适当升高复性温度6.(2024·苏州高三调研)荧光定量PCR技术可定量检测样本中DNA含量，用于病毒检测。其原理是在PCR反应体系中加入引物的同时，加入与某条模板链互补的荧光探针。当耐高温的DNA聚合酶催化子链延伸至探针处会水解探针，使荧光监测系统接收到荧光信号，即每扩增一次，就有一个荧光分子生成(如图)。通过实时检测荧光信号强度，可得Ct值(荧光信号达到设定阈值时所经历的循环次数)。下列相关叙述错误的是()A．PCR每个循环包括变性、复性(引物和模板结合)、延伸3个阶段B．耐高温的DNA聚合酶在该反应中的作用是形成磷酸二酯键C．最终监测的荧光强度与起始时反应管内样本DNA的含量呈正相关D．Ct值越大表示被检测样本中病毒数目越多，患者危险性更高二、选择题：每小题给出的四个选项中有一个或多个符合题目要求。7．(2024·衡阳高三质检)研究人员用图1中质粒和图2中含目的基因的片段构建重组质粒(图中标注了相关限制酶切割位点)，将重组质粒导入大肠杆菌后进行筛选及PCR鉴定。下列叙述正确的是()A．构建重组质粒的过程应选用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶B．使用DNA连接酶将酶切后的质粒和目的基因片段进行重组C．能在添加四环素的培养基上生存一定是含有重组质粒的大肠杆菌D．利用PCR鉴定含目的基因的大肠杆菌时应选用引物甲和引物丙8．(2024·南通高三调研)如图是被农杆菌侵染的水稻植株的DNA片段，研究者将其连接成环，并以此环为模板进行PCR，扩增出T－DNA插入位置两侧的未知序列，据此来确定T－DNA插入的具体位置。下列有关说法正确的是()A．农杆菌在自然条件下主要侵染单子叶植物和裸子植物，T－DNA存在于其Ti质粒上B．利用图中的引物②③组合可扩增出两侧的未知序列C．若扩增循环n次，需要2n＋1－2个引物D．将扩增出的未知序列与水稻基因组序列比对可确定T－DNA的插入位置9．实时荧光定量RT－PCR技术需要在常规PCR基础上添加荧光染料或荧光探针，荧光染料能特异性掺入DNA双链中，从而发出荧光信号。在流感流行季节，对怀疑流感病毒感染的患者，可以通过实时荧光定量RT－PCR技术进行核酸检测。下列相关叙述不正确的是()A．图中的探针可能是利用荧光分子标记的流感病毒独特的基因序列B．核酸检测是通过检测荧光信号来确定样本中是否有病毒核酸的C．PCR技术利用了DNA双链复制的原理，需要解旋酶和耐高温的DNA聚合酶的催化D．用荧光RT－PCR技术测定病毒的核酸具有特异性三、非选择题10．(2023·江苏，22节选)为了将某纳米抗体和绿色荧光蛋白基因融合表达，运用重组酶技术构建质粒，如图1所示。请回答下列问题：(1)分别进行PCR扩增片段F1与片段F2时，配制的两个反应体系中不同的有______________，扩增程序中最主要的不同是________________。(2)将PCR产物片段与线性质粒载体混合后，在重组酶作用下可形成环化质粒，直接用于转化细菌。这一过程与传统重组质粒构建过程相比，无需使用的酶主要有___________________。(3)转化后的大肠杆菌需采用含有抗生素的培养基筛选，下列叙述错误的有________。A．稀释涂布平板需控制每个平板30～300个菌落B．抗性平板上未长出菌落的原因一般是培养基温度太高C．抗性平板上常常会出现大量杂菌形成的菌落D．抗性平板上长出的单菌落无需进一步划线纯化(4)为了验证平板上菌落中的质粒是否符合设计，用不同菌落的质粒为模板、用引物F1－F和F2－R进行了PCR扩增，质粒P1～P4的扩增产物电泳结果如图2。根据图中结果判断，可以舍弃的质粒有________。(5)对于PCR产物电泳结果符合预期的质粒，通常需进一步通过基因测序确认，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。11．基因工程在农业方面的应用发展迅速，我国转基因作物的种植面积在世界有较高排名。请回答下列相关问题：(1)目的基因的筛选与获取是基因工程的第一步。为提高机会和可能，目的基因往往从相关的______________________的基因中进行筛选。(2)目的基因可以人工合成、从基因文库中获取，还可以利用PCR技术获取和扩增。如图1展示了PCR技术获取和扩增目的基因的原理，请分析回答下列问题：①PCR技术利用了DNA半保留复制原理和______________原理。PCR的一次循环包括变性、复性和延伸三个过程，复性的作用是____________________________。②将一个DNA分子进行扩增，理论上目的基因最早在第______次循环后获得；第5次循环后，可扩增得到______个目的基因。(3)反向PCR可用于扩增未知序列，其原理如图所示。图中链状DNA分子内侧是已知序列，外侧为未知序列。请回答相关问题：①EcoRⅠ酶切后得到的—AATT称为黏性末端，“黏性”的含义是_____________________，EcoRⅠ切割得到黏性末端的原因是________________________________________________。②不直接在图2中DNA分子的两端设计引物并进行扩增，原因是______________________。③图4中环状DNA进行PCR的过程中，沿引物A延伸子链的延伸方向是______(填“顺时针”或“逆时针”)，PCR产物______(填“含有”或“不含”)EcoRⅠ的酶切位点。12．乙烯受体是乙烯感受和转导信号的初始元件，广泛存在于各种植物中，并决定植物各种组织对乙烯反应的敏感性。通过对多种植物研究表明，钝化植物对外源乙烯的敏感性比抑制内源乙烯的生物合成更为有效地延长植物的采后寿命。科学家从草莓中提取乙烯受体Ers1基因，通过基因工程将Ers1基因反向连接在启动子后，筛选转入反义Ers1基因的草莓，达到延长储藏期的效果。回答下列问题：(1)草莓DNA的提取：取草莓植株叶片，置于预冷的研钵中，加入液氮研磨至粉碎后，加入400μLSDSDNA提取液继续研磨，提取液中含有__________________可防止DNA被水解。待充分研磨后收集至离心管中，离心后取①于另一干净离心管中，加入200μL异丙醇，离心10min之后弃去管中的②，加入80μL体积分数为70%的乙醇，离心5min之后取③保存。过程中的①②③分别是______________________(填“上清液”或“沉淀”)。(2)通过上述方法获得DNA后，需要通过PCR技术进行扩增Ers1基因(如图1)。为使目的基因与质粒连接，在设计PCR引物扩增Ers1基因时需添加限制酶XhoⅠ的识别序列(5′－CTCGAG－3′)。已知Ers1基因左端①处的碱基序列为－TTCCAATTTTAA－，则其中一种引物设计的序列是5′__________________________3′。在PCR体系中，加入的dNTP可提供______________。PCR产物通过电泳进行分离后，可割下________________回收扩增的Ers1基因。(3)经XhoⅠ酶切后的载体和Ers1基因进行连接(如图)，连接产物经筛选得到的载体主要有三种：单个载体自连、Ers1基因与载体正向连接、Ers1基因与载体反向连接。为鉴定这3种连接方式，选择HpaⅠ酶和BamHⅠ酶对筛选的载体进行双酶切，并对酶切后的DNA片段进行电泳分析，请在图2中画出电泳结果，需标明电泳片段DNA大致长度。(4)用________处理农杆菌，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，将筛选得到的反向连接质粒与处理后农杆菌混合，使重组质粒进入农杆菌，完成________实验。将农杆菌涂布接种于添加有卡那霉素的LB固体培养基上，目的是____________________________________________________________________________________________________。(5)用阳性农杆菌感染植物细胞，目的基因就会随____________整合到植物染色体DNA中，最后通过______________技术培育出完整的转基因植株。为获得转基因植株，农杆菌侵染的宿主一般要选用具有优良性状、较高的遗传稳定性、______________及易被农杆菌侵染等特点的植物材料。得到的转基因植株乙烯受体的合成受阻，其原因是______________________________________________________________________________________________________。参考答案1．D2．A[进行PCR时，扩增是从引物的3′端延伸，因此脱氧核苷酸作为扩增的原料会依次连接到引物的3′端，B错误；PCR反应体系中需要加入脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶和扩增缓冲液(含Mg2＋)等物质，不需要加Ca2＋，C错误；用图中引物扩增至少3个循环后才能获得两端均添加限制酶切点的目的产物，D错误。]3．D[两种突变引物能互补配对，因此过程①必须分两个反应系统进行，A错误；过程①至少需要3轮PCR才能得到图中所示PCR产物，B错误；过程②获得的产物不都可以完成延伸过程，因为子链只能从引物的3′端开始延伸，C错误；若过程④得到16个突变基因，由于模板中不含有通用引物，则产生16个突变基因共需要消耗16×2－2＝30(个)通用引物，而需要通用引物RP2的数量为30÷2＝15(个)，D正确。]4．C5．C[在PCR1中，需要两种引物，将来在切取IKKβ基因时，在基因的左侧需要用限制酶HindⅢ来切割，在基因的右侧用限制酶SacⅠ切割，因此在PCR1中结合到基因右端的引物选择引物C，从题图中看，另一个引物应含有突变碱基C，所以选择引物A，A正确；在PCR2中，有一个引物结合到了基因的左端，应含有限制酶HindⅢ识别的序列，所以要用到引物B，而另外的一个引物就是大引物中的一条链，它应该结合到基因的右端，且从5′端到3′端的序列中开始部位应含有SacⅠ识别的序列，从图中看，它是大引物的b链，B正确；PCR1过程主要是为了获得大引物，则扩增2轮即可获得目标产物，C错误；由于大引物较长，含C与G的碱基较多，为减少非目的基因的获得，在PCR2复性过程中应适当提高温度，便于引物与模板链的结合，D正确。]6．D[Ct值越小，说明所需循环的次数越少，被检测样本中病毒数目越多，D错误。]7．BD[用限制酶BamHⅠ切割会使质粒中的两种标记基因都被破坏，宜选BclⅠ和HindⅢ两种限制酶切割，A错误；能在添加四环素的培养基上生存的也可能是含有普通质粒的大肠杆菌，C错误。]8．CD[农杆菌在自然条件下主要侵染双子叶植物和裸子植物，对大多数单子叶植物没有感染能力，A错误；耐高温的DNA聚合酶可在引物的3′端延伸子链，因此利用图中的引物①④组合可扩增出两侧的未知序列，B错误；扩增循环n次，得到2n个DNA分子，总单链数为2×2n即2n＋1条，只有最初的2条母链不需要引物，因此共需要2n＋1－2个引物，C正确；不同的DNA分子或DNA区段具有特异性，将扩增出的未知序列与水稻基因组序列比对可确定T－DNA的插入位置，D正确。]9．C[PCR技术利用了DNA双链复制的原理，不需要解旋酶，可通过高温使DNA双链解开，但需要耐高温的DNA聚合酶的催化，C错误。]10．(1)模板、引物引物的设计(2)限制酶、(T4)DNA连接酶(3)ABC(4)P3、P4(5)电泳只能检测DNA分子的大小(长度)，无法确定待检测DNA分子的碱基序列解析(1)PCR反应进行的条件：引物、酶、dNTP、模板和缓冲液(其中需要Mg2＋)。分别进行PCR扩增片段F1与片段F2时，配制的两个反应体系中不同的有模板(片段F1、片段F2)、引物。PCR过程需要两种引物，能分别与目的基因两条链的3′端通过碱基互补配对结合。引物设计是决定PCR反应成败的最主要因素。(2)传统重组质粒构建需要使用限制性内切核酸酶(限制酶)切割质粒，使其具有与目的基因相同的黏性末端，之后再用DNA连接酶将目的基因和质粒连接成重组质粒。将PCR产物片段与线性质粒载体混合后，在DNA连接酶的作用下可形成环化质粒，不需要使用限制性内切核酸酶(限制酶)。(3)用稀释涂布平板法培养计数时，为了使结果更准确，一般选择菌落数为30～300的平板，A错误；培养基冷却后才接种，故抗性平板上未长出菌落不是因为培养基温度太高，B错误；转化后的大肠杆菌需采用含有抗生素的培养基筛选，一般含有重组质粒的大肠杆菌才能发展为菌落，故不会出现大量杂菌形成的菌落，C错误；稀释涂布平板法和平板划线法均为分离纯化细菌的方法，用稀释涂布平板法接种后在抗性平板上长出的单菌落无需进一步划线纯化，D正确。(4)EGFP为720bp，AnB1为390bp，二者的总大小为720＋390＝1100(bp)，用引物F1－F和F2－R进行PCR扩增，其大小接近于P1、P2，根据图中结果判断，可以舍弃的质粒有P3、P4。(5)琼脂糖凝胶电泳技术仅能用于分析待检测DNA分子的大小，无法确定待检测DNA分子的碱基序列，因此对于PCR产物电泳结果符合预期的质粒，通常需进一步通过基因测序确认。11．(1)已知结构和功能清晰(2)①碱基互补配对使引物通过碱基互补配对与两条单链结合②322(3)①两个末端互补的碱基之间可以自发形成氢键切割位点在识别序列中心轴线两侧②DNA两端序列未知，无法设计引物③逆时针含有12．(1)DNA酶抑制剂上清液、上清液、沉淀(2)CTCGAGTTCCAATTTTAA原料和能量凝胶(3)如图(4)Ca2＋(或CaCl2)转化筛选含有重组质粒的农杆菌(5)T－DNA植物组织培养再生能力强反义Ers1基因的转录产物与Ers1基因的转录产物碱基互补配对结合，使翻译过程受阻解析(1)为防止DNA被水解，提取液中应加入DNA酶抑制剂。DNA在2mol/L的氯化钠溶液中溶解度高，不溶于乙醇和异丙醇，待充分研磨后收集至离心管中，离心后沉淀为残渣，DNA溶解于提取液中，故取上清液(①)于另一干净离心管中，加入200μL异丙醇，离心10min之后弃去管中的上清液(②)，加入80μL体积分数为70%的乙醇，离心5min之后取沉淀(③)保