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1.2基因工程的基本操作程序1.下列获取目的基因的方法中需要模板的是( )①从基因文库中获取目的基因②利用PCR技术扩增目的基因③反转录法④通过DNA 合成仪利用化学方法直接人工合成DNAA.①②③④B.①②③C.②③④D.②③解析:PCR技术利用的是DNA双链复制原理。
即将DNA双链之间的氢键打开,变成单链DNA,需要以每条单链DNA作为模板。
反转录法是以目的基因转录成的信使RNA为模板,在逆转录酶的作用下,先反转录形成互补的单链DNA,再合成双链DNA。
①④则均不需要模板。
答案:D2.下列关于基因文库的说法,错误的是( )A.可分为基因组文库和部分基因文库B.cDNA文库属于部分基因文库C.基因组文库的基因在不同物种之间均可进行基因交流D.同种生物的cDNA文库基因数量较基因组文库基因数量少解析:基因组文库只有部分基因能够在不同物种之间进行交流。
答案:C3.聚合酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。
PCR过程一般经历下述30多次循环:90~95 ℃使模板DNA变性、解链→55~60 ℃复性(引物与DNA模板链结合)→70~75 ℃引物链延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。
下列有关PCR过程的叙述,不正确的是( )A.变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键,也可利用解旋酶实现B.复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的C.延伸过程中需要热稳定DNA聚合酶催化不同核糖核苷酸之间形成磷酸二酯键D.PCR与细胞内DNA复制相比所需酶的最适温度较高解析:延伸过程需要四种脱氧核苷酸为原料,因此会在脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键。
答案:C4.下列有关PCR技术的说法,不正确的是( )A.PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术B.PCR技术的原理与DNA复制的原理不同C.PCR技术的前提是有一段已知目的基因的核苷酸序列D.PCR技术除需特定的温度、原料、目的基因、热稳定DNA聚合酶等条件外,还需要根据已知核苷酸序列设计相应的引物解析:PCR体外扩增与细胞内DNA复制过程原理相同,都是DNA双链复制。
【优化设计】2018-2019 学年高中生物 1.3 基因工程的应用课后课时演练·促提升1.A.黑麦与六倍体普通小麦杂交,杂种通过秋水仙素或低温处理得到八倍体小黑麦B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌,获得能产生人干扰素的菌株C.用紫外线照射青霉菌,使其 DNA 发生改变,通过筛选获得青霉素高产菌株D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其 DNA 整合到细菌 DNA 上解析:A 选项八倍体小黑麦的培育利用的是染色体变异。
C 选项利用的原理是基因突变。
D 选项属于基因重组,但是发生在自然条件下,不符合基因工程“按照人们的愿望,进行严格的设计”的概念。
答案:B2.下列关于基因工程的说法中,正确的是( )A.基因工程的设计和施工是在细胞水平上进行的B.基因工程都是在生物体外完成的C.基因工程是对蛋白质进行的操作D.基因工程能打破物种间的界限,定向改造生物性状解析:基因工程是 DNA 分子水平上进行设计和施工的。
DNA 重组技术是在生物体外完成的,目的基因的表达是在细胞内完成的。
答案:D3.下列高科技成果中,根据基因重组原理进行的是( )①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻②我国科学家将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内,培育出抗虫棉③我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒A.①B.①②C.①②③D.②③解析:自然界的基因重组发生在减数分裂过程中,同源染色体的两条非姐妹染色单体间的互换和非同源染色体间的自由组合都可以发生基因重组;人工的基因重组就是基因工程。
在题目给出的选项中:①袁隆平利用杂交技术培育出的超级水稻,其原理是自然界的基因重组。
②将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内,培育出的抗虫棉,属于通过基因工程进行的基因重组,该方法将目的基因移植到某种生物,整合到该生物的 DNA 分子中,并使目的基因得以表达,其最大优点就是克服了远缘杂交不亲和的障碍。
③是利用宇宙射线,诱发种子发生基因突变,从而培育出太空椒。
基因工程 1.2 基因工程的基本操作程序将苏云金芽孢杆菌（图一）的毒蛋白基因提取出来导入普通棉花（图二）细胞可培育成转基因抗虫棉（图三），从毒蛋白基因的提取到成功培育成抗虫棉，基本的操作程序是怎样的？每一基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。
一、目的基因的获取1．目的基因主要是指编码蛋白质的基因。
2．获取目的基因的常用方法有以下几种：（1）从基因文库中获取目的基因。
将含有某种生物不同基因的许多DNA片段导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。
基因文库包括两种：基因组文库，即包含一种生物所有基因的文库；部分基因文库，即只包含一种生物一部分基因的文库，如cDNA文库。
（2）利用PCR技术扩增目的基因。
①PCR的含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
②目的：获取大量的目的基因。
③原理：DNA双链复制。
④过程：第一步，加热至90～95 ℃，DNA解链；第二步，冷却到55～60 ℃，引物结合到互补DNA链；第三步，加热至70～75 ℃，Taq酶从引物起始进行互补链的合成。
如此重复循环多次。
⑤特点：指数形式扩增。
（3）用化学方法人工合成。
如果基因比较小，核苷酸序列又已知，也可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。
轻松判断PCR属于DNA片段的复制技术，操作时也存在使DNA解旋的环节。
PCR的DNA 解旋和体内DNA复制的解旋有何区别？提示：PCR的DNA解旋依靠高温处理，不需要解旋酶；而体内DNA复制的解旋依靠解旋酶的催化作用，是在常温下进行的。
二、基因表达载体的构建1．构建目的：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，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。
2．基因表达载体的组成：目的基因、启动子、终止子、标记基因等。
3．由于受体细胞不同，以及目的基因导入受体细胞的方法不同，基因表达载体的构建也有所差别。
单元素养评价(一)(专题1)(60分钟100分)一、选择题(共8小题,每小题2分,共16分)1.(2019·徐州高二检测)已知限制性内切酶XmaⅠ和SmaⅠ的识别序列分别为C↓CCGGG和CCC ↓GGG。
有关这两种酶及应用的叙述,错误的是 ( )A.这两种酶作用的底物都是双链DNA中出现这两种酶识别序列的几率不同C.XmaⅠ切割DNA形成的黏性末端是—GGCCD.使用这两种酶时需注意控制反应温度、时间等【解析】选B。
限制酶作用的底物是双链DNA分子;这两种限制酶作用的核苷酸序列相同,所以这两种酶识别序列在DNA中出现的几率相同;根据碱基互补配对原则,CCCGGG的互补链是GGGCCC,并根据XmaⅠ的切割位点可知,切割后的黏性末端是—GGCC;温度能影响酶的活性,所以使用酶时需要注意控制反应温度和时间等。
2.(2020·济南高二检测)基因工程中,需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒,便于重组和筛选。
已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—,限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC —。
根据图示判断下列操作正确的是( )A.目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割B.目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割C.质粒用限制酶Ⅰ切割,目的基因用限制酶Ⅱ切割D.质粒用限制酶Ⅱ切割,目的基因用限制酶Ⅰ切割【解析】选C。
限制酶Ⅱ也能将限制酶Ⅰ识别序列切割,而限制酶Ⅰ不能将限制酶Ⅱ的识别序列切割。
获得目的基因需将目的基因两端切割,所以用限制酶Ⅱ切割;切割质粒只能切出一个切口,所以用限制酶Ⅰ切割。
3.对如图所示黏性末端的说法错误的是( )A.甲、乙、丙黏性末端是由不同的限制性核酸内切酶切割产生的B.甲、乙具有相同的黏性末端,可形成重组DNA分子,但甲、丙之间不能连接酶和DNA聚合酶作用形成的化学键不同D.切割甲的限制性核酸内切酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子【解析】选C。
甲、乙、丙黏性末端不完全相同,说明其是由不同的限制性核酸内切酶切割产生的,选项A正确。
阶段质量检测(一) 基因工程(A卷学业水平达标)(满分：100分时间：45分钟)一、选择题(每小题3分，共45分)1．下列有关基因工程技术的叙述，正确的是( )A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和载体B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C．只要是细菌中的质粒都可以直接作为基因工程中的载体D．载体必须具备的条件之一是有多个限制酶切割位点，以便与外源基因进行连接解析：选D 载体不属于酶。
不同的限制酶识别不同的核苷酸序列。
天然质粒大多不符合要求，要进行改造。
2．天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。
现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是( ) A．提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因BB．利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因BC．利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞D．将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞解析：选A 获得目的基因通常有两种办法：如果目的基因的序列是已知的，可以用化学方法合成目的基因，或者用聚合酶链式反应(PCR)扩增目的基因；如果目的基因的核苷酸序列是未知的，我们可以建立一个包括目的基因在内的基因文库，把DNA分子的所有基因都包括在这个基因文库中，从基因文库中找到我们想要研究的目的基因。
目的基因(基因B)与质粒连接应用DNA连接酶，而非DNA聚合酶。
不能将目的基因直接导入受体细胞，并且植物一般是用土壤农杆菌导入目的基因。
由于mRNA是通过转录获得的，DNA、RNA的碱基之间遵循碱基互补配对原则，所以在逆转录酶作用下，通过逆转录可以获得目的基因B，再通过扩增获得大量的基因B。
3．日本下村修、美国沙尔菲和钱永健因在发现绿色荧光蛋白(GFP)等研究方面作出突出贡献，获得2008年度诺贝尔化学奖。
GFP在紫外光的照射下会发出绿色荧光。
依据GFP的特性，你认为该蛋白在生物工程中的应用价值是( )A．作为标记基因，研究基因的表达B．作为标记蛋白，研究细胞的转移C．注入肌肉细胞，繁殖发光小白鼠D．标记噬菌体外壳，示踪DNA路径解析：选B 绿色荧光蛋白基因在基因工程中常作为标记基因，其产物可作为标记蛋白，用于研究细胞的转移。
4．下列有关质粒的叙述，正确的是( )A．质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器B．质粒是细菌细胞质中能自主复制的小型环状DNAC．质粒只有在侵入宿主细胞后，才能在宿主细胞内复制D．基因工程中常用的载体除了质粒外，还有核DNA、动植物病毒以及λ噬菌体的衍生物解析：选B 质粒是独立存在于细菌DNA之外的小型环状DNA分子，不是细胞器。
真核细胞的核内DNA或细菌拟核的DNA都不能作为基因工程的载体。
5．下列有关基因工程的叙述正确的是( )A．用同种限制性核酸内切酶切割载体与含目的基因的DNA片段可获得相同的黏性末端B．以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列相同C．检测到受体细胞中含有目的基因就标志着基因工程育种已经成功D．质粒上抗生素的抗性基因有利于质粒与外源基因连接解析：选A 用同种限制性核酸内切酶切割载体与含目的基因的DNA片段可获得相同的黏性末端，以便载体与目的基因连接。
由于一个氨基酸可能对应多个密码子，故以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列可能不同。
目的基因导入受体细胞后稳定维持和表达其遗传性状标志着基因工程育种已经成功。
质粒上的抗生素抗性基因作为标记基因，可用作重组DNA的鉴定和选择。
6．下列有关基因工程和蛋白质工程步骤的叙述错误的是( )A．将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用显微注射法B．设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列C．蛋白质工程是通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新蛋白质的技术D．蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质解析：选B 将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用显微注射法；所设计引物应能与表达载体两端的序列互补配对；蛋白质工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质的技术；通过蛋白质工程可合成自然界不存在的蛋白质。
7．利用细菌大量生产人的胰岛素，下列叙述错误的是( )A．用适当的酶对载体与人的胰岛素基因进行切割与黏合B．用适当的化学物质处理受体细菌表面，将重组DNA导入受体细菌C．通常通过检测目的基因产物来检测重组DNA是否已导入受体细菌D．重组DNA必须能在受体细菌内进行复制与转录，并合成人的胰岛素解析：选C 检测重组DNA是否已导入受体细菌，需要对载体的标记基因进行检测，检测目的基因的表达产物是检测目的基因是否表达的常用方法。
8．下列关于图中P、Q、R、S、G的描述，正确的是( )A．P代表的是质粒RNA，S代表的是外源DNAB．Q表示限制酶的作用，R表示RNA聚合酶的作用C．G是RNA与DNA形成的重组质粒D．G是转基因形成的重组质粒DNA解析：选D 质粒是小型环状DNA分子，因此P是质粒DNA，S是外源DNA，G是质粒和外源DNA通过DNA连接酶连接而成的重组质粒；质粒和外源DNA需经过同一种限制性核酸内切酶切割出相同的黏性末端。
9．下列关于目的基因的检测与鉴定的叙述，错误的是( )A．目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的关键是目的基因是否插入质DNA中B．检测受体细胞是否含有目的基因及其是否成功转录的方法都是分子杂交法C．目的基因的鉴定通常是在个体水平上进行的D．如在受体细胞内检测到目的基因表达的蛋白质，可确定目的基因首端含有启动子解析：选A 目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的关键是目的基因是否插入到核DNA 中；检测目的基因用的方法是DNA分子杂交法，检测mRNA用到的是DNA—RNA分子杂交法；基因能成功表达，说明其首端含有启动子。
10．科学家利用生物技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵的细胞核中，经培育获得一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中，在医学研究及相关疾病治疗方面都具有重要意义。
下列有关叙述错误的是( )A．选择受精卵作为外源基因的受体细胞是因为这种细胞具有全能性B．采用DNA分子杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达C．人的生长激素基因能在小鼠细胞表达，说明遗传密码在不同种生物中可以通用D．将转基因小鼠体细胞进行核移植(克隆)，可以获得多个具有外源基因的后代解析：选B 受精卵的全能性最高；采用DNA分子杂交技术可检测受体细胞是否含目的基因；人的生长激素基因能在小鼠细胞中表达，说明生物共用一套遗传密码；通过克隆产生的细胞核遗传物质相同。
11．某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程的方法，将基因a与载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。
下列有关这一过程的叙述错误的是( )A ．获取基因a 的限制酶的作用部位是图中的①B ．基因a 进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA 分子的复制而复制，传给子代细胞C ．连接基因a 与载体的DNA 连接酶的作用部位是图中的②D ．通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状解析：选C DNA 连接酶和限制酶的作用部位都是磷酸二酯键，即图中①部位。
12．某研究小组为了研制预防禽流感病毒的疫苗，开展了前期研究工作。
其简要的操作流程如下图。
下列有关叙述错误的是( ) 禽流感病毒――→提取 RNA ――→①DNA ――→选择性扩增Q 基因――→②携带Q 基因的重组质粒――→③导入大肠杆菌――→④表达Q 蛋白A ．步骤①所代表的过程是逆转录B ．步骤②需使用限制性核酸内切酶和DNA 连接酶C ．步骤③可用CaCl 2处理大肠杆菌，使其从感受态恢复到常态D ．检验Q 蛋白的免疫反应特性，可用Q 蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原—抗体特异性反应实验解析：选C 由图可知，步骤①所代表的过程是逆转录；步骤②需使用限制性核酸内切酶和DNA 连接酶；步骤③可用CaCl 2处理大肠杆菌，使其细胞从常态转化为感受态细胞；检验Q 蛋白的免疫反应特性，可用Q 蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原—抗体特异性反应实验。
13．下图是四种不同质粒的示意图，其中ori 为复制必需的序列，amp r为氨苄青霉素抗性基因，tet r 为四环素抗性基因，箭头表示同一种限制性核酸内切酶的酶切位点。
下列有关叙述正确的是( )A ．基因amp r 和tet r 是一对等位基因，常作为基因工程中的标记基因B ．质粒包括细菌细胞中能自我复制的小型环状的DNA 和病毒中的DNAC ．限制性核酸内切酶的作用部位是DNA 分子中特定的两个核苷酸之间的氢键D ．用质粒4将目的基因导入大肠杆菌，该菌不能在含四环素的培养基上生长解析：选D 质粒上不含等位基因；质粒是细胞拟核外能够自主复制的很小的环状DNA 分子；限制性核酸内切酶的作用部位是DNA 分子中特定的两个相邻核苷酸之间的磷酸二酯键，而不是氢键。
14．某线性DNA分子含有3 000个碱基对(bp)，先用限制酶a切割，再把得到的产物用限制酶b切割，得到的DNA片段大小如下表。
限制酶a和b的识别序列和切割位点如图所示。
下列有关说法正确的是( )A.在该DNAB．a酶与b酶切出的黏性末端不能相互连接C．a酶与b酶切断的化学键不同D．用这两种酶和DNA连接酶对该DNA分子进行反复切割、连接操作，若干循环后，—AGATCC—序列会明显增多—TCTAGG—解析：选D 由表中信息可知，a酶的识别序列有2个，b酶的识别序列是2个。
a酶与b酶切断的化学键相同。
a酶与b酶切出的黏性末端可以互补。
15．下表列举了部分限制酶及其识别的核苷酸序列和切点，有关叙述错误的是( )注：Y＝A或TA．ApaⅠ与Psp OMⅠ识别的核苷酸序列相同，但两者切割DNA形成的黏性末端不同B．不同限制酶可识别相同的核苷酸序列，同一种限制酶也可识别不同的核苷酸序列C．Bci T130Ⅰ将其识别的核苷酸序列切开后，形成的黏性末端都能连接在一起D．Eco72Ⅰ切割的化学键和RNA聚合酶、DNA聚合酶催化合成的化学键相同解析：选C ApaⅠ与Psp OMⅠ识别的序列都是，由于切点不同，形成的黏性末端也就不同；从表格第二栏中的信息可知，B正确；Bci T130Ⅰ可识别和序列，经切割后形成的黏性末端不能互连；Eco72Ⅰ切割的是磷酸二酯键，RNA聚合酶、DNA聚合酶催化合成的也是磷酸二酯键。
二、非选择题(共55分)16．(12分)下图表示两种限制性核酸内切酶识别DNA分子的特定序列，并在特定位点对DNA进行切割的示意图，请回答以下问题：甲：乙：(1)图中甲和乙代表__________________________________________________。
