高三生物二轮复习练习：基因工程的基本工具与操作程序

基因工程的基本工具与操作程序练习

一、选择题

1.如图表示由不同的限制酶切割而成的D\A末端及相关的酶作

用位点。下列叙述错误的是（）

AATTCAATTGTTAAG

CC

甲乙丙

A.甲、乙、丙都属于黏性末端

B.甲、乙片段可形成重组DNA分子，但甲、丙不能

C.DNA连接酶的作用位点在图乙中b处

D.切割甲的限制酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子

2.T4DNA连接酶可将任意2个具有相同黏性末端的DNA片段

连接在一起。该反应过程需消耗ATP,其水解产生的腺甘一磷酸

（AMP）通过共价键与酶相连，随后AMP转移至DYA片段，进而完成连

接反应。下列叙述正确的是（）

A.T4DNA连接醐的底物种类较多，故其无专一性

B.T4DNA连接酶催化反应后，其组成成分已改变

C.ATP在该反应过程中可能打开两个特殊的化学键

D.T4DNA连接酶需保存于最适温度和pH条件下

3.大肠杆菌的质粒-环状DNA是基因工程的常用载体结构，如

图所示。下列叙述正确的是（）

A.①②③共同组成核糖核甘酸

B.质粒中的碱基遵循碱基互补配对原则

C.DNA连接酶会使化学键④重新连接

D.若某种限制酶在质粒上只有一个酶切位点，则质粒被切为两

个片段

4.基因工程利用某目的基因（图甲）和P.噬菌体载体（图乙）

构建重组DNAo限制性内切核酸酶BglII>EcoRI和SM3AI的酶切

位点分别如图所示。下列分析错误的是（）

A.构建重组DNA时，可用的/H和3AI切割目的基因所在

片段和Pi噬菌体载体

B.构建重组DNA时，可用EcoRI和3AI切割目的基因所在

片段和匕噬菌体载体

C.图乙中的Pi噬菌体载体只用改加1切割后，含有两个游离

的磷酸基团

D.用反或I切割目的基因所在片段和R噬菌体载体，再用DNA

连接酶连接，只能产生一种重组DNA

5.构建基因表达载体时，可利用碱性磷酸单酯酶催化载体的

5'・P变成5,・0H,如图所示。将经过该酶处理的载体与外源DNA

连接时，由于5,・0H与3,-0H不能连接而形成切口（nick）。下列

说法错误的是（）

A.经碱性磷酸单酯酶处理的载体不会发生自身环化

B.外源DNA也必须用碱性磷酸单酯酶处理

C.T4DNA连接酶可连接黏性末端和平末端

D.重组DNA经过2次复制可得到不含nick的子代DNA

6.TALEN是一种靶向基因操作技术，该技术利用了TAL靶向识

别单元对靶向基因的识别作用和Fokl蛋白对靶向基因的切割作用，

实现了对特定靶向基因的敲除。TAL靶向识别单元为间隔32个氨基

酸的双连氨基酸（即两个相连的氨基酸）序列。不同的双连氨基酸

分别与靶向基因中的A、T、C、G有恒定的对应关系，根据靶向基因

的碱基序列可以设计出双连氨基酸序列。下列说法错误的是（）

A.该技术应该先推测出信使RNA序列，再推测出目的基因的核

甘酸序列

B.在构建的基因表达载体中，启动子应位于基因的上游，它是

RNA聚合酶识别和结合的部位

C.TALEN是一种靶向基因操作技术，其中Fokl蛋白实质上是

一种限制酶

D.双连氨基酸能够与含氮碱基A、T、C、G之间发生碱基互补

7.OsGLOi、EcCAT、EcGCL和TSR四个基因分别编码四种不同

的酶，研究人员将这些基因分别与叶绿体转运肽（引导合成的蛋白

质进入叶绿体）基因连接，构建多基因表达载体（载体中部分序列

如图所示），利用农杆菌转化法转化水稻，在水稻叶绿体内构建了一

条新代谢途径，提高了水稻的产量。下列叙述正确的是（）

—W

EcGCl^TSR

T-DNA

注：力启动子|终止于%叶绿体残运肽

A.可用抗原一抗体杂交技术检测四种酶在转基因水稻中的表达

量

B.四个基因转录时都以DNA的同一条单链为模板

C.应选用含卡那霉素的培养基筛选被农杆菌转化的水稻细胞

D.四个基因都在水稻叶绿体内进行转录翻译

8.一种双链DNA分子被两种不同的限制酶切割，切割产物通过

电泳分离，用大小已知的DNA片段的电泳结果作为分子量标记（如

图左边一列）。关于该双链DNA,下列说法错误的是（）

分子质量

大小标记EcoRINotINot1+EcoRI

8A

5A

4A

3.5►

1A

A.呈环状结构

B.分子质量大小为10kb

C.有一个柩”和两个AoRI切割位点

D.Not］切割位点与心流I切割位点的最短距离为2kb

9.B基因存在于水稻基因组中，其仅在体细胞（2〃）和精子（〃）

中正常表达，在卵细胞中不转录。为研究B基因表达对卵细胞的影

响，设计了如图实验（Luc基因表达的荧光素酶能催化荧光素产生

荧光，融合基因表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能）。下列

相关叙述错误的是（）

水稻H械内

编"'缕凭2炉列〃“然因T-DNA

后动尸史^|至愈篇织

般需淹辅__...碎盛

卜那库八也致JI转技内帧株嶷I水M幼词

抗性基色「^神

*可在水稻卵细胞中府动转录的比动f

A.由于DNA聚合酶不能合成导致B基因在水稻卵细胞中不能转

录

B.过程①中T-DNA以双链形式整合到受体细胞的染色体DNA上

C.过程②转化筛选水稻愈伤组织时，需在培养基中加入潮霉素

D.可通过检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光来鉴定B基

因是否表达

10.如图是“DNA的粗提取与鉴定”实验中的两个操作步骤示

意图。下列相关叙述借误的是（）

各加4mL二苯胺试剂

A.选用植物细胞提取D\A时需先研磨破碎细胞

B.图2所示实验操作中有一处明显错误，可能导致试管2中蓝

色变化不明显

C.图1所示操作的原理是DNA不溶于酒精，而某些蛋白质溶于

酒精

D.图2试管1的作用是证明2mol/L的NaCl溶液遇二苯胺试

剂出现蓝色

11.科学家将苏云金杆菌中的Bt抗虫蛋白基因（抗虫基因）导

入棉花的愈伤组织细胞，鉴定后，将含抗虫基因的受体细胞组织培

养获得棉花植株。经棉铃虫饲喂实验，发现棉花植株并无抗虫性状,

科学家提取棉花叶片细胞中的有关成分进行了如下操作，下列分析

不正确的是（）

A.提取细胞中的蛋白质，采用抗原一抗体杂交技术进行检测，

若能检测到Bt抗虫蛋白，则可能是抗虫基因表达效率低

B.若经A项检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白，可采用核酸分子

杂交技术检测细胞中的RNA,若测到Bt抗虫蛋白的mRNA,则可能是

抗虫基因能转录，但不能正常翻译

C.若经B项检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白的mRNA,可采用核

酸分子杂交技术检测纽胞中的DNA,若能检测到抗虫基因，则可能

是抗虫基因反向插入载体DNA分子中

I）.若经C项检测确定细胞中无抗虫基因，则可能只是载体DNA

分子导入受体细胞

12.为研究拟南芥的九67掰基因对烟草抗旱能力的影响，科研

人员将该基因转入烟草得到甲、乙、丙三个转基因品种，变量处理

后的第7天检测力〃7胸基因和抗干旱基因NtL氏的表达量，结果如

表所示。下列分析错误的是（）

基因NtL氏基因的表达量

烟草品种

相对表达量。天7天

甲5.311.011.81

乙5.521.051.83

丙7.051.263.08

T00.980.95

A.丁组与其他实验组在变量处理前都需耍提供适宜光照和进行

干旱处理

B.基因表达量的分析过程中存在U—A碱基配对

C.除了检测基因的表达量外，还需进行个体水平的检测

D.4。〃办基因的表达产物可能促进NtL而基因的表达，从而

提高植物对干旱的适应性

二、非选择题

13.枯草芽抱杆菌可分泌纤维素酶。研究者筛选到一株降解纤

维素能力较强的枯草芽抱杆菌菌株（B菌），从中扩增得到了一种纤

维素酶（G酶）基因。将获得的G酶基因与高效表达载体（HT质粒）

连接，再导入B菌，以期获得降解纤维素能力更强的工程菌。

酶切位点1幅切位点2

%

A链5，|J"/

阴

B链3im—s，如

田

|6

于

HT质粒SmaJ力”nil1启动T~1«2

京.

对.妫1对照组2I：程菌

图1图2

（DG酶基因可利用PCR技术进行扩增，扩增时需要根据

设计引物，引物的作用是_____________________________________

____________________________________________________________________G

（2）对扩增到的C酶基因测序，与数据库中的G酶基因编码序

列相比有两个碱基对不同，但两者编码出的蛋白质的氨基酸序列相

同，这是因为o

G酶基因在酶的作用下可与质粒进行体外连接，G酶

基因能与质粒重组并在受体细胞中表达的遗传学基础是

(3)G酶基因以B链为转录模板链，转录时mRNA自身的延伸方

向为5'-3,。为了使G酶基因按照正确的方向与已被酶切的HT

质粒连接，扩增G酶基因时在其两端添加了SmaA和Ba就I的酶切

位点。该基因内部没有这两种酶切位点。图1中酶切位点1和2所

对应的酶分别是__________________________________________

_____________________________________________________________________________O

(4)将纤维素含量为20%的培养基分为三组，一组接种工程菌，

对照组1不进行处理，对照组2接种o在

相同条件下培养96小时，结果如图2,说明工程菌降解纤维素的能

力最强。预期该工程菌在处理废弃物及保护环境方面可能的应用是

(举一例)。

14.基因X的表达产物可保护损伤的神经细胞。科学家构建了

含X的基因表达载体(图1),并导入到大鼠神经干细胞中，用于干

细胞基因治疗的研究。请据此回答下列问题。

BamHI

EcoR我体自连

启动了串今

EcoRI与BamHI正向连接

之间肛离为l（X）bp

HamWIHindmBanillI

反向连接

bp

基因X

注：帅表示碱基对：载体和基因片段上的

箭头表示相关限制爵的醐切位点

载体胸切电泳分析图谱

注：—表示电泳条带：I、2、3表示电泳泳道

图2

(I)构建含X的基因表达载体时，应选择图1中的限制

酶。

(2)酶切后的载体和基因X进行连接，可产生3种连接产物：单

个载体自连，基因X与载体正向连接、基因X与载体反向连接(如

图1所示)。为鉴定这3种产物，选择EcoRI酶和M〃dHI酶对筛选

得到的载体进行双酶切，并对酶切后的DNA片段进行电泳分析，结

果如图2所示。图2中1、2、3泳道分别对应的载体的连接方式

是、、O

(3)在培养大鼠神经干细胞的过程中，可使用酶将

细胞分散开。分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为o

(4)当培养的神经干细胞达到一定密度时，需进行培

养以得到更多数量的细胞，用于神经干细胞移植治疗实验。

15.普通番茄成熟后，细胞中的多聚半乳糖醛酸酶(简称PG)

能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐储存。科研人员将抗/笠基因导入

番茄细胞，成功培育出了转基因番茄，能有效避免以上情况发生。

如图表示抗PG基因的作用原理，请问答相关问题。

PC堪因----»mRNAl4k人

结合

抗.(；基因-mRNA2C/vvv^

⑴据图可知，抗阳基因转录形成的RNA阻止了过

程，使细胞不能合成产仇据此判断，抗尸G基因和所基因的序列

是。

(2)科研人员获取抗雨基因，可从成熟番茄果实中获取,

通过逆转录最终得到分基因。在%基因和Ti质粒构建抗尸6基因

表达载体时，利用的的是，拼接过程中要

注意的事项是o

(3)将构建好的基因表达载体导入农杆菌的过程，影响导入效率

的因素，除了温度、溶液pH等环境因素外，还有_、—、—°

(4)利用转化的农杆菌侵染的番茄细胞，经脱分化得

到，再分化形成胚状体，最终得到转基

因番茄。

答案：

1.C解析：由题图可知，甲、乙、丙都属于黏性末端，A正确：甲、

乙的黏性末端相同，因此可在DNA连接酶的作用下形成重组DNA分

子，甲、丙的黏性末端不同，它们之间不能形成重组DNA分子，B

正确；DNA连接酶将两个DNA片段连接为一个DNA分子，作用部位

是磷酸二酯键，即图乙中a处，C错误；切割甲的限制酶的识别序

列为GAATTC^CTTAAG,而甲、乙片段形成的重组DNA分子序列为

GAATTG/7CTTAAC,因此切割甲的限制酶不能识别由甲、乙片段形成

的重组DNA分子，D正确。

2.C解析：T4DNA连接酶有专一性，A错误；酶在催化反应前后

性质不变，故T4DNA连接酶催化反应后，其组成成分不变，B错误;

ATP水解产生AMP需要打开两个特殊的化学键，结合题干信息“该

反应过程需消耗ATP,其水解产生的腺昔一磷酸(AMP)通过共价键与

酶相连”可推测，ATP在该反应过程中可能打开两个特殊的化学键,

C正确；T4DNA连接酶需在低温和最适pH条件下保存，D错误。

3.B解析：①②③共同组成DNA的基本单位一一脱氧核甘酸，A错

误；质粒中的碱基遵循碱基互补配对原则，A与T配对，G与C配对,

B正确；DNA连接酶使DNA片段重新连接，形成磷酸二酯键，磷酸二

酯键是磷酸基团与3号碳原子相连的化学键，图中的④不属于磷酸

二幅键，C错误；限制酶识别特定序列并在特定位点切割，环状质

粒上若只有一个限制酶切位点，则质粒被切割为1个完整的DNA链

状片段，D错误。

4.D解析：由图甲可知，用灰。RI切割口的基因所在片段和匕噬

菌体后形成的黏性末端相同，可任意连接，不止产生一种重组DNA,

D错误。

5.B解析：将经过该酶处理的载体与外源DNA连接时，由于

5'-0H与3'-0H不能连接而形成切口(nick),因此经碱性磷酸单

酷酶处理的载体不会发生自身环化，A正确；外源DNA不能用碱性

磷酸单酯酶处理，如用碱性磷酸单酯酶处理，载体与外源DNA不能

连接形成重组DNA,B错误；T4DNA连接酶可连接黏性末端和平末

端，C正确；DNA是半保留复制，重组DNA经过2次复制，可得到2

个不含nick的子代DNA,D正确。

6.D解析：已知TAL靶向识别单元中双连氨基酸序列和Fokl蛋白

的氨基酸序列，可先推测出信使RNA序列，再推测出目的基因的核

甘酸序列，利用化学法以单个核昔酸为原料合成目的基因，再通过

PCR技术进行扩增，A正确；在构建的基因表达载体中，有启动子、

终止子、目的基因、标记基因等，其中后动子位于基因的上游，它

是RNA聚合酶识别和结合的部位，B正确；TALEN是一种靶向基因操

作技术，该技术利用了TAL靶向识别单元对靶向基因的识别作用和

Fokl蛋白对靶向基因的切割作用，实现了对特定靶向基因的敲除，

Fokl蛋白实质上是一种限制酶，C正确；只有含氮碱基之间能发生

碱基互补配对，而双连氨基酸不含有含氮碱基，D错误。

7.A解析：可用抗原一抗体杂交技术检测四种酶在转基因水稻中

的表达量，杂交带相对量越多，表明目的基因翻译成的蛋白质含量

越高，A正确；由题医可知，在同一个T-DNA中OsGLO\启动子启动

转录的方向与其他三个基因的不同，说明四个基因转录时并不都以

DNA的同一条单链为模板，B错误；卡那霉素抗性基因不在T-DNA中,

而潮霉素抗性基因在T-DNA中，应选用含潮霉素的培养基筛选被农

杆菌转化的水稻细胞，C错误；由题意可知，利用农杆菌转化法转

化水稻，可使目的基因插入水稻细胞中染色体的DNA上，所以与叶

绿体转运肽基因连接的四个基因，在水稻细胞核内进行转录，在核

糖体中进行翻译，D错误。

8.D解析：单用灰加I处理和利用EccRI和NotI双酶切时产生

的结果不同，说明DNA含有Not1酶切位点，因为用NotI处理只产

生了一个10kb的条带，说明该分子是环状的，且长度是10kb,A、

B正确；单用於oRI处理后产生了4kb和6kb两个条带，说明该

环状DNA上含有2个I切割位点，C正确；用比苏I处理后产

生的4kb的片段，进一步被Not1酶切为3kb和1kb,可知

NotI切割位点与G乐I切割位点的最短距离为1kb,最长距离为

3kb,D错误。

9.A解析：转录过程不需要DNA聚合酶，需要RNA聚合酶，A错误:

由题图可知，过程①中T-DNA以双链形式整合到受体细胞的染色体

DNA上，B正确；T・DNA上含有潮霉素抗性基因，因此过程②转化筛

选水稻愈伤组织时，需在培养基中加入潮霉素，C正确；由于B基

因与Luc基因连接形成B-Luc融合基因，因此可通过检测加入荧光

素的卵细胞中是否发出荧光来鉴定B基因是否表达，D正确。

10.D解析：选用植物细胞提取DNA时，需将所选材料切碎，然后

放入研钵中，充分研磨破碎细胞，A正确；图2所示实验的试管中

溶液的液面高于烧杯中的液面，可能导致加热不充分，试管2中蓝

色变化不明显，B正确；DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，

利用这一原理，可初步分离DNA与蛋白质，C正确；图2试管1起

对照作用，目的是证明沸水浴条件下DNA遇二苯胺试剂出现蓝色，

而2mol/L的NaCl溶液遇二苯胺试剂不会出现蓝色，D错误。

11.D解析：由题干信息“鉴定后，将含抗虫基因的受体细胞组织

培养获得棉花植株”可知，导入受体细胞的是重组DNA分子，D错

误。

12.A解析：丁组与其他实验组在变量处理前都需要提供适宜的光

照并浇水使其正常生长，变量处理时，实验组和对照组再停止浇水

即进行干旱处理，A错误；检测基因表达量时先提纯RNA,用逆转录

的方法得到DNA,定时定量分析特定基因的含量，用于反映转录的

情况，此过程中存在U-A碱基配对，B正确；除了检测基因的表达

量，实验还需比较转基因烟草植株与普通烟草植株的生长量，用于

检测转基因烟草的抗旱能力，C正确；由图中的数据可以看出，

液67/次基因的相对表达量与抗干旱基因NtL所的表达量存在正相关

关系，说明/比7朗基因的表达产物可能促进大”伤基因的表达，从

而提高植物的抗旱能力，D正确。

13.(1)G醐基因的脱氧核甘酸序列使DNA娶合酶能够从引物的3'

端开始连接脱氧核甘酸

⑵由于密码子的简并，碱基改变后仍然编码同一种氨基酸DNA连

接目的基因与质粒具有相同的组成单位和双螺旋结构，且不同生

物所用密码子相同(3)及加II、S〃福I(顺序不能调换)(4)等量

B菌或适量纤维素酶(C酶)降解秸秆，减少秸秆燃烧带来的空气

污染

解析：(D利用PCR技术进行扩增G酶基因需要根据G酶基因的脱

氧核甘酸序列设计引物，引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物3'

端开始连接脱氧核甘酸。

(2)由于密码子的简并