2025年高考生物一轮复习讲义（新人教版）-第十单元　课时练61　基因工程的基本工具和基本操作程序含答案及解析

一、选择题1．(2024·泉州高三质检)像BclⅠ(－T↓GATCA－)、BglⅡ(－A↓GATCT－)、MboⅠ(－↓GATC－)这样，识别序列不同，但能产生相同的黏性末端的一类限制酶被称为同尾酶。如图表示目的基因及质粒上的酶切位点。选用不同的限制酶对质粒和目的基因进行切割，并用DNA连接酶进行连接。下列分析错误的是()选项切割质粒切割目的基因结果分析ABclⅠ和BglⅡBclⅠ和BglⅡ形成的重组质粒的碱基排列顺序不一定相同BBclⅠ和BglⅡMboⅠ切割后的质粒不可自我环化，切割后的目的基因可以自我环化CMboⅠBclⅠ和BglⅡ形成的重组质粒可被MboⅠ再次切开，但可能无法被BclⅠ和BglⅡ再次切开DMboⅠMboⅠ切割后的质粒可以自我环化，切割后的目的基因也可以自我环化2.(2023·新课标，6)某同学拟用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA连接酶为工具，将目的基因(两端含相应限制酶的识别序列和切割位点)和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是()A．质粒和目的基因都用酶3切割，用E.coliDNA连接酶连接B．质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4DNA连接酶连接C．质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4DNA连接酶连接D．质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coliDNA连接酶连接3．(2023·重庆，12)某小组通过PCR(假设引物长度为8个碱基短于实际长度)获得了含有目的基因的DNA片段，并用限制酶进行酶切(下图)，再用所得片段成功构建了基因表达载体。下列叙述错误的是()A．其中一个引物序列为5′－TGCGCAGT－3′B．步骤①所用的酶是SpeⅠ和CfoⅠC．用步骤①的酶对载体进行酶切，至少获得了2个片段D．酶切片段和载体连接时，可使用E.coliDNA连接酶或T4DNA连接酶4．(2024·镇江高三二模)转基因植物中标记基因的剔除可有效防止基因污染，剔除常用分离剔除法和重组剔除法。分离剔除法是在转基因时将目的基因和标记基因分别构建在两个Ti质粒上，通过共转化得到转基因植物后让其自交得到不含标记基因的转基因个体；重组剔除法利用Cre/LoxP重组酶系统，Cre酶能有效剔除重组载体中含有标记基因的序列，只留下一个LoxP位点，具体原理如图。下列说法不正确的是()A．利用分离剔除法时，目的基因和标记基因都应插到Ti质粒的T－DNA序列内部B．分离剔除时目的基因和标记基因插到植物细胞的同源染色体或非同源染色体上均可成功C．上述重组载体中启动子1在农杆菌中可发挥作用，而在植物细胞中不能发挥作用D．经重组剔除后的标记基因，因没有启动子而无法启动基因的转录5．如图是培育抗除草剂玉米的技术路线图，含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确表达，其产物能催化无色物质K呈现蓝色。转化过程中愈伤组织表面常残留农杆菌，会导致未转化的愈伤组织可能在含除草剂的培养基中生长。下列相关叙述正确的是()A．过程①中除草剂抗性基因插入T－DNA中，导致T－DNA片段失活B．过程①用两种限制酶就可防止酶切产物自身环化C．过程②用Ca2＋处理，使农杆菌细胞壁通透性改变，使其处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态D．过程③应在培养基中加入除草剂和物质K6．(2024·西安高三一模)我国科学家利用XbaⅠ和SacⅠ两种限制酶，并运用农杆菌转化法，将富含赖氨酸的蛋白质编码基因(含678bp)导入某植物细胞，再经植物组织培养获得转基因植株，使赖氨酸的含量比对照组明显提高，如图表示相关培育过程(质粒的其他部位和目的基因内部均无XbaⅠ、SacⅠ、HindⅢ的识别位点)，下列说法不正确的是()A．一个内含目的基因的模板DNA经PCR扩增4次，共产生8个等长DNA分子B．农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的常用方法C．植物组织培养过程中，培养基需添加卡那霉素以便筛选转基因植株D．使用SacⅠ和HindⅢ切割重组质粒后能得到1500bp左右的片段7．自然界中很少出现蓝色的花，天然蓝色花产生的主要原因是花瓣细胞液泡中花青素在碱性条件下显蓝色。我国科学家利用链霉菌的靛蓝合成酶基因(idgS)及其激活基因(sfp)构建基因表达载体(如图)，通过农杆菌转化法导入白玫瑰中，在细胞质基质中形成稳定显色的靛蓝。下列相关叙述错误的是()A．上述获得蓝色玫瑰的方案中不需要转入能调控液泡pH的基因B．将sfp基因插入Ti质粒时使用的限制酶是PmeⅠ和BamHⅠC．同时使用SpeⅠ和SacⅠ能提高idgS基因和Ti质粒的重组效率D．sfp和idgS基因具有各自的启动子，表达是相互独立进行的8．(2024·莆田高三质检)如图表示利用基因工程生产黄金大米时所构建的基因表达载体，其中基因Ⅰ和基因Ⅱ是β－胡萝卜素合成所必需的基因，基因Ⅲ表达的蛋白质可使细菌在特殊培养基上生长。下列分析错误的是()A．A序列是该基因表达载体的复制原点B．基因Ⅲ的作用是便于筛选该重组质粒C．β－胡萝卜素是检测基因Ⅰ、基因Ⅱ表达的关键指标之一D．图中基因插入质粒时需要限制酶和DNA连接酶9．(2024·南京高三联考)某课题组为得到青蒿素产量高的新品系，使青蒿素合成过程中的某一关键酶基因fps在野生青蒿中过量表达，其过程如图所示。下列有关叙述错误的是()A．也可用PCR技术直接扩增RNA来获取目的基因B．酶1、酶2和酶3作用的化学键都是磷酸二酯键C．本过程中，可以采用一种、两种甚至四种酶2D．通过抗原—抗体杂交技术可检测fps基因是否表达出蛋白质10．(2024·徐州高三质检)图甲为培育转基因生物时选用的载体，图乙是含有目的基因的一段DNA序列，图中标注了相关限制酶的酶切位点。下列叙述错误的是()A．若通过PCR技术提取该目的基因，应该选用引物a和引物cB．构建表达载体时可选用BclⅠ和HindⅢ这两种限制酶C．若将基因表达载体导入大肠杆菌中，需用Ca2＋处理大肠杆菌D．只利用含四环素的培养基就可以直接筛选出成功导入表达载体的受体细胞二、非选择题11．(2021·全国乙，38)用重组DNA技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中要使用多种工具酶，其中4种限制性内切核酸酶的切割位点如图所示。回答下列问题：(1)常用的DNA连接酶有E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶，上图中____________酶切割后的DNA片段可以用E.coliDNA连接酶连接，上图中______________________切割后的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接。(2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是____________。(3)重组DNA技术中所用的质粒载体具有一些特征，如质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中______________；质粒DNA分子上有________________________，便于外源DNA的插入；质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因)，利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞，方法是_______________________________________________________________________。(4)表达载体含有启动子，启动子是指____________________________________________。12．(2021·福建，21)微生物吸附是重金属废水的处理方法之一。金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在于动植物中的金属结合蛋白，具有吸附重金属的作用。科研人员将枣树的MT基因导入大肠杆菌构建工程菌。回答下列问题：(1)根据枣树的MTcDNA的核苷酸序列设计了相应的引物(图1甲)，通过PCR扩增MT基因。已知A位点和B位点分别是起始密码子和终止密码子对应的基因位置。选用的引物组合应为______________。(2)本实验中，PCR所用的DNA聚合酶扩增出的MT基因的末端为平末端。由于载体E只有能产生黏性末端的酶切位点，需借助中间载体P将MT基因接入载体E。载体P和载体E的酶切位点及相应的酶切序列如图1乙所示。①选用______________酶将载体P切开，再用__________(填“T4DNA”或“E.coli81DNA”)连接酶将MT基因与载体P相连，构成重组载体P′。②载体P′不具有表达MT基因的____________和__________。选用______________酶组合对载体P′和载体E进行酶切，将切下的MT基因和载体E用DNA连接酶进行连接，将得到的混合物导入到用____离子处理的大肠杆菌，筛出MT工程菌。(3)MT基因在工程菌的表达量如图2所示。结果仍无法说明已经成功构建能较强吸附废水中重金属的MT工程菌，理由是___________________________________________________________________________________________________________________________________。13．科研人员通过转基因技术培育出超量表达P蛋白的转基因甜玉米。在超量表达P基因载体的构建中，含P基因的DNA片段以及Ti质粒的酶切位点如图所示，其中强启动子能驱动基因的持续转录。请回答下列问题：限制酶识别序列ClaⅠ5′AT↓CGAT3′BamHⅠ5′G↓GATCC3′HindⅢ5′A↓AGCTT3′EcoRⅠ5′G↓AATTC3′KpnⅠ5′GGTAC↓C3′SacⅠ5′GAGCT↓C3′(1)以RNA为模板，通过RT—PCR技术可获取P基因。进行RT—PCR时，一般要加入4种脱氧核糖核苷三磷酸(dNTP)而不是脱氧核苷酸，其原因是_____________________________，同时需加入的酶有________________________________。为了特异性扩增P基因序列，需根据______________________设计特异性引物。(2)在构建基因表达载体时，应优先选用的限制酶是__________和__________，这样操作不仅使P基因在玉米植株中超量表达，还可利用T－DNA的______________特性，最终使P基因__________________________________。(3)将农杆菌液浸泡过的玉米愈伤组织进行植物组织培养时，培养基中需加入______________，筛选出的愈伤组织经再分化过程形成丛芽，最终获得转基因玉米植株。(4)对转基因再生玉米植株进行鉴定时发现，有些植株虽有P基因，但几乎没有P蛋白，造成该现象的原因可能有_______________________________________________________________________________________________________________________________。

课时练61基因工程的基本工具和基本操作程序1．B2．C[酶3切割后得到的是平末端，应该用T4DNA连接酶连接，A不符合题意；质粒用酶3切割后得到平末端，目的基因用酶1切割后得到黏性末端，二者不能连接，B不符合题意；质粒和目的基因都用酶1和酶2切割后得到黏性末端，用T4DNA连接酶连接后，还能保证目的基因在质粒上的连接方向，此重组表达载体的构建方案最合理且高效，C符合题意；若用酶2和酶4切割质粒和目的基因，会破坏质粒上的抗生素抗性基因，连接形成的基因表达载体缺少标记基因，无法进行后续的筛选，D不符合题意。]3．B4．C[Ti质粒的T－DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体DNA上，所以利用分离剔除法时，目的基因和标记基因都应插到Ti质粒的T－DNA序列内部，进而成功整合到受体细胞染色体DNA上，A正确；分离剔除时目的基因和标记基因插到植物细胞的同源染色体或非同源染色体上最终均可获得不含标记基因的转基因个体，即均可成功，B正确；重组剔除时，Cre酶基因应该在植物细胞中表达，故上述重组载体中启动子1在农杆菌中不能发挥作用，而在植物细胞中能发挥作用，C错误；由图可知，经重组剔除后的标记基因没有启动子，无法启动基因的转录，D正确。]5．D6．C[一个内含目的基因的模板DNA经PCR扩增4次共产生等长的DNA分子数24－2×4＝8(个)，A正确；因为插入植物细胞染色体上的是质粒的T－DNA，而卡那霉素抗性基因不在此片段上，导入成功的植物细胞对卡那霉素无抗性，C错误；根据切割目的基因的限制酶在质粒上的切割位点，可知由于重组质粒上移除1900bp而补充了含678bp的目的基因，加上未移除的822bp，所以用SacⅠ和HindⅢ切割重组质粒后，可得到822＋678＝1500(bp)左右的新片段，D正确。]7．B[靛蓝能够稳定显色，不受pH的影响，故本题方案中不需要转入能调控液泡pH的基因，A正确；将sfp基因插入Ti质粒时若使用的限制酶是PmeⅠ和BamHⅠ，则会将终止子一同切除，故只能用BamHⅠ，B错误。]8．A[由题图可知，每个基因前都存在A序列，可推测该序列应为启动子序列，启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点，一个质粒一般只有一个复制原点，A错误。]9．A10．D[根据图甲可知，BamHⅠ会导致两种抗性基因都被破坏，所以不宜选用BamHⅠ，为防止目的基因自身环化，可选用BclⅠ和HindⅢ两种限制酶切割，B正确；由于选择BclⅠ和HindⅢ这两种限制酶，破坏了氨苄青霉素抗性基因，但没有破坏四环素抗性基因，因此应该先用含四环素的培养基筛选出含有基因表达载体和普通质粒的大肠杆菌，再用含氨苄青霉素的培养基筛选含重组质粒的大肠杆菌，D错误。]11．(1)EcoRⅠ、PstⅠEcoRⅠ、PstⅠ、SmaⅠ和EcoRⅤ(2)磷酸二酯键(3)自我复制一至多个限制酶切割位点用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞(4)位于基因上游的一段有特殊序列结构的DNA片段，是RNA聚合酶识别及结合的部位，能驱动转录过程12．(1)引物1和引物4(2)①EcoRⅤT4DNA②启动子终止子XhoⅠ和PstⅠ钙(3)尚未在个体生物学水平上对MT工程菌吸附重金属的能力进行鉴定解析(1)密码子位于mRNA上，是决定氨基酸的三个相邻碱基，起始密码子和终止密码子分别控制翻译的开始和结束，故为保证基因的正常表达，一对引物应分别位于位点A和位点B的两侧，故选择引物1和引物4。(2)①MT基因的末端为平末端，故需要用EcoRⅤ或SmaⅠ切割载体P，但后续需进一步将重组载体P′和载体E连接，故需将MT基因插入XhoⅠ和PstⅠ两个酶切位点之间，故选EcoRⅤ将载体P切开；由于E.coli81DNA连接酶只能连接黏性末端，而T4DNA连接酶可以连接平末端，MT基因的末端为平末端，故需要用T4DNA连接酶将MT基因与载体P相连，构成重组载体P′。②由图可知，载体P′不含有表达MT基因的启动子和终止子；为避免自身环化和反向连接，可选用两种酶切割两种载体，据图可知，载体P′和载体E均含有XhoⅠ和PstⅠ酶的识别序列，