现代生物技术基因工程测试题

一、单项选择题（每题5分，共30分）1.下列关于限制性核酸内切酶（限制酶）的描述，正确的是（）A.能识别并切割RNA分子中的特定序列B.切割后产生的末端只有黏性末端一种类型C.不同限制酶识别的核苷酸序列一般不同D.其作用是将目的基因与载体进行连接解析：限制酶作用于双链DNA，识别特定核苷酸序列后切割，产物包括黏性末端或平末端；连接目的基因与载体的是DNA连接酶。不同限制酶的识别序列具有特异性，通常互不相同。答案为C。2.基因工程中常用的载体不包括（）A.质粒B.噬菌体C.动植物病毒D.大肠杆菌解析：载体需具备自我复制、标记基因、多克隆位点等特性，大肠杆菌是受体细胞（用于接收载体），而非载体。质粒、噬菌体、动植物病毒均可作为载体。答案为D。3.PCR技术（聚合酶链式反应）的原理与下列哪一过程相似（）A.DNA复制B.转录C.翻译D.逆转录解析：PCR通过“变性-退火-延伸”循环模拟DNA体内复制过程，以双链DNA为模板合成子链。转录以DNA为模板合成RNA，翻译以RNA为模板合成蛋白质，逆转录以RNA为模板合成DNA。答案为A。4.构建cDNA文库时，需要用到的酶是（）A.限制酶和DNA连接酶B.逆转录酶和DNA聚合酶C.限制酶和逆转录酶D.DNA连接酶和RNA聚合酶解析：cDNA文库由mRNA逆转录为cDNA构建：首先用逆转录酶将mRNA转化为cDNA第一链，再用DNA聚合酶合成第二链。限制酶用于切割DNA，RNA聚合酶用于转录，均不直接参与cDNA合成。答案为B。5.下列哪项不属于基因工程的基本操作步骤（）A.目的基因的获取B.基因表达载体的构建C.目的基因的检测与鉴定D.基因的定点诱变解析：基因工程核心步骤为“目的基因获取→载体构建→导入受体细胞→检测鉴定”。定点诱变属于蛋白质工程（或分子改造技术），用于改造基因序列以优化蛋白功能，不属于基因工程基本步骤。答案为D。6.农杆菌转化法常用来转化的植物细胞类型是（）A.单子叶植物细胞B.双子叶植物细胞C.裸子植物细胞D.所有植物细胞解析：农杆菌的Ti质粒含T-DNA，可转移至双子叶植物细胞并整合到染色体DNA中；单子叶植物对农杆菌敏感性较低，需结合基因枪等技术。答案为B。二、填空题（每空3分，共30分）1.基因工程的工具酶主要包括__________和__________，其中前者负责切割DNA，后者负责连接DNA片段。解析：限制酶（限制性核酸内切酶）识别特定序列切割DNA，DNA连接酶催化磷酸二酯键形成以连接片段。答案：限制性核酸内切酶（限制酶）；DNA连接酶2.基因表达载体的组成至少包括目的基因、__________、__________和终止子，有些还含有复制原点、增强子等元件。解析：启动子启动转录，标记基因用于筛选转化细胞，终止子终止转录。答案：启动子；标记基因3.将目的基因导入动物细胞最常用的方法是__________，导入植物细胞常用的方法有农杆菌转化法、__________和花粉管通道法。解析：动物细胞常用显微注射法（如转基因动物制备）；植物细胞除农杆菌转化法，还有基因枪法（粒子轰击法，适用于单子叶植物）。答案：显微注射法；基因枪法4.cDNA文库与基因组文库的区别在于，cDNA文库只包含某一时期细胞中__________的基因序列，而基因组文库包含该生物的__________基因序列。解析：cDNA由mRNA逆转录而来，反映表达（转录）的基因（编码蛋白的序列）；基因组文库包含生物全部（整个基因组）的DNA序列（含编码、非编码、重复序列等）。答案：表达（转录）；全部（整个基因组）三、简答题（每题10分，共20分）1.简述基因工程中“分子手术刀”“分子缝合针”“分子运输车”的作用及特点。解析：分子手术刀（限制酶）：识别双链DNA的特定核苷酸序列，在特定位点切割，产生黏性末端或平末端；特点是特异性强（一种酶通常识别一种序列），作用于磷酸二酯键。分子缝合针（DNA连接酶）：催化两个DNA片段的3’-OH和5’-P形成磷酸二酯键，连接黏性末端或平末端（T4DNA连接酶可连平末端）；特点是依赖末端结构（需互补黏性末端或平末端），能量需求因酶而异（如E·coli连接酶需NAD+，T4连接酶需ATP）。分子运输车（载体）：携带目的基因进入受体细胞并稳定存在、复制或表达；特点包括：①自我复制能力（含复制原点）；②多克隆位点（含多个限制酶切点）；③标记基因（便于筛选转化细胞）；④对受体细胞无害、大小合适（便于操作）。2.基因工程在农业、医学领域有哪些典型应用？请各举两例并说明原理。解析：农业应用：①抗虫棉：将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因导入棉花细胞，使棉花表达毒蛋白，特异性杀死棉铃虫等害虫；原理是基因重组，目的基因在植物细胞中表达抗虫蛋白。②抗除草剂作物：导入抗除草剂基因（如EPSPS基因），使作物耐受特定除草剂；原理是基因表达后，产物（酶）可分解/抵抗除草剂，便于田间除草。医学应用：①重组胰岛素生产：将人胰岛素基因导入大肠杆菌（或酵母菌），通过基因表达产生胰岛素；原理是原核/真核表达系统可高效合成外源蛋白，用于治疗糖尿病。②基因治疗（如SCID治疗）：将正常腺苷脱氨酶（ADA）基因导入患者T淋巴细胞，使其表达正常酶，治疗腺苷脱氨酶缺乏症（SCID）；原理是补充缺陷基因，恢复细胞正常功能。四、综合应用题（20分）请设计一个利用基因工程技术生产重组人干扰素（抗病毒蛋白）的实验方案，涵盖“目的基因获取→产品纯化”的主要步骤，并说明关键技术/注意事项。实验方案：1.目的基因获取方法：从人淋巴细胞中提取总RNA，通过RT-PCR（逆转录PCR）扩增干扰素基因（如IFN-α基因）。关键技术：RNA提取需防RNA酶污染（用无酶枪头、加RNA酶抑制剂）；RT-PCR需设计特异性引物（匹配干扰素基因序列），逆转录酶需高活性、保真性（如M-MLV逆转录酶）。2.基因表达载体构建载体选择：若用原核表达（如大肠杆菌），选pET系列质粒（含T7启动子、His-tag标签）；若用真核表达（如酵母菌），选pPICZα（含AOX1启动子、分泌信号肽）。酶切连接：用相同限制酶（如BamHI+EcoRI）切割目的基因和载体，产生互补末端；用T4DNA连接酶连接，形成重组质粒。注意事项：酶切位点需避开目的基因/载体的关键元件（如启动子、标记基因）；连接反应需优化温度（16℃过夜）、酶量（避免非特异性连接）。3.导入受体细胞原核表达（大肠杆菌）：用CaCl₂法制备感受态细胞，热激法（42℃，90s）转化；真核表达（酵母菌）：用电转化法（高电压短暂电击，提高细胞膜通透性）。关键技术：感受态细胞需保证活性（冰浴操作、新鲜制备）；转化条件（如电压、时间）需适配受体细胞（如酵母菌电转化电压约1.5kV）。4.重组细胞筛选与鉴定筛选：利用载体的标记基因（如氨苄青霉素抗性），在含抗生素的培养基上筛选转化子。鉴定：通过菌落PCR（扩增目的基因）、酶切鉴定（切出目的基因条带）或测序（验证序列正确性）。5.目的基因表达与产物纯化表达：诱导表达（如IPTG诱导原核表达，甲醇诱导酵母表达）；优化诱导温度（如37℃→25℃，减少包涵体）、时间（4-16h）、诱导剂浓度（如0.1-1mMIPTG）。纯化：原核表达（包涵体）：变性溶解（尿素/盐酸胍）→复性→镍柱亲和层析（His-tag标签）；真核表达（分泌蛋白）：离心取上清→离子交换层析（如Q-Sepharose）→凝胶过滤层析（Superdex75）。检测：SDS检测纯度，