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C.每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada
D.每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子
解析 大肠杆菌成功表达出腺苷酸脱氨酶,说明这些大肠杆菌都至少含有一个重组质粒,A项正确;
作为载体的条件为至少含有一个或多个酶切位点,所以作为载体的质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别位点,B项正确;
作为基因表达载体应包括目的基因、启动子、终止子、标记基因四部分,但并不是每个酶切位点都至少插入一个ada,C项错误;
由于这些目的基因成功表达,所以每个ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子,D项正确。
3.下面是5种限制性核酸内切酶对DNA分子的识别序列和剪切位点图(↓表示剪切点,切出的断面为黏性末端):
限制酶1:
—↓GATC—
限制酶2:
—CATG↓—
限制酶3:
—G↓GATCC—
限制酶4:
—CCGC↓GG—
限制酶5:
—↓CCAGG—
请指出下列哪项表达正确( )
A.限制酶2和4识别的序列都包含4个碱基对
B.限制酶3和5识别的序列都包含5个碱基对
C.限制酶1和3剪出的黏性末端相同
D.限制酶1和2剪出的黏性末端相同
解析 本题考查基因工程的工具限制性核酸内切酶及学生的推理能力、综合运用知识分析解决问题的能力。
限制酶2、3、4、5所识别的碱基对分别是4个、6个、6个和5个,因此A、B表达错误;
限制酶1剪出的黏性末端是— GATC—
—CTAG —,限制酶2剪出的黏性末端是
,限制酶3剪出的黏性末端是
,其中限制酶1和3剪出的黏性末端相同,而限制酶1和2剪出的黏性末端不同,故C正确,D错误。
4.北极比目鱼中有抗冻基因,其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列,该序列重复次数越多,抗冻能力越强。
下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图,有关叙述正确的是( )
A.过程①获取的目的基因,可用于基因工程和比目鱼基因组测序
B.将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因,不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白
C.过程②构成的重组质粒缺乏标记基因,需要转入农杆菌才能进行筛选
D.应用DNA探针技术,可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达
解析 因为一种氨基酸可能对应多种密码子、真核生物体内的基因含有内含子等因素,导致逆转录合成的目的基因与原基因有较大的差异,所以人工合成的目的基因不能用于比目鱼基因组测序,A选项错误;
抗冻蛋白的11个氨基酸的重复序列重复次数越多,抗冻能力越强,并不是抗冻基因的编码区重复次数越多抗冻能力越强,抗冻基因编码区依次相连形成的新基因已不是原来的抗冻基因,因此不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白,B选项正确;
农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的最常用方法,不是为了筛选含有标记基因的质粒,C选项错误;
应用DNA探针技术,可以检测转基因植物中目的基因的存在,但不能完成对目的基因表达的检测,D选项错误。
答案 B
5.下列有关基因工程技术的正确叙述是( )
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.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快
D.只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达
解析 基因操作的工具酶有限制酶、连接酶,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列。
载体是基因工程的工具,而不是酶,目的基因进入受体细胞后,受体细胞表现出特定的性状,才说明目的基因完成了表达,基因工程的目的是让目的基因完成表达,生产出目的基因的产物,选择受体细胞的重要条件就是其能够快速繁殖,而细菌正好有此特点。
6.下图为DNA分子的某一片段,其中①②③分别表示某种酶的作用部位,则相应的酶依次是( )
A.DNA连接酶、限制酶、解旋酶
B.限制酶、解旋酶、DNA连接酶
C.解旋酶、限制酶、DNA连接酶
D.限制酶、DNA连接酶、解旋酶
解析 使碱基对内氢键断裂的是解旋酶;
限制酶将特定部位的相邻两脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断开;
连接DNA片段间磷酸二酯键的是DNA连接酶。
7.在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中,下列操作错误的是
A.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
B.用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C.将重组DNA分子导入烟草原生质体
D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
解析 限制性核酸内切酶用于提取目的基因和切割载体,烟草花叶病毒的遗传物质是RNA,不能用限制性核酸内切酶切割,A项错误;
DNA连接酶可以连接具有相同粘性末端的目的基因和载体,B项正确;
受体细胞可以是受精卵和体细胞,也可以是去除细胞壁的原生质体,C项正确;
目的基因为抗除草剂基因,所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力,筛选时应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞,D项正确。
答案 A
二、非选择题
8.回答下列有关基因工程的问题。
(1)基因工程中使用的限制酶,其特点是_________________________。
如图四种质粒含有E1和E2两种限制酶的识别位点,Apr表示抗青霉素的抗性基因,Tcr表示抗四环素的抗性基因。
(2)将两端用E1切开的Tcr基因与用E1切开的质粒X1混合连接,连接后获得的质粒类型有________。
(多选)
A.X1 B.X2 C.X3 D.X4
(3)若将上图所示X1、X2、X3、X4四种质粒导入大肠杆菌,然后分别涂布在含有青霉素或四环素的两种培养基上。
在这两种培养基上均不能生长的大肠杆菌细胞类型有________、________。
(4)如果X1用E1酶切,产生850对碱基和3550对碱基两种片断:
那么质粒(X2Tcr基因的长度为1200对碱基)用E2酶切后的片段长度为________对碱基。
(5)若将外源的Tcr基因两端用E2切开,再与用E2切开的X1混合连接,并导入大肠杆菌细胞,结果显示,含X4的细胞数与含X1的细胞数之比为1∶3,增大DNA连接酶用量能否提高上述比值?
________。
原因是____________。
解析
(1)基因工程中使用的限制酶,其特点是特异性地识别和切割DNA。
(2)用限制酶E1切开质粒X1后,质粒X1暴露出两个粘性末端,APr被切下。
两端用E1切开的Tcr基因含有与上述切割后的质粒X1,Apr含有相同的粘性末端,混合后可形成X1、X2和X3。
(3)含质粒X1的细胞可在含青霉素培养基上生长,含质粒X2的细胞可在含四环素培养基上生长;
含质粒X3的细胞不含抗性基因,不能在两种培养基上生长;
不含有质粒的细胞也不能在两种培养基上生长。
(4)X2的长度为1200+3550=4750,用E2酶切后质粒由环状变为链状。
(5)两段DNA粘性末端相同,DNA连接酶对DNA片段没有选择性,故增大DNA连接酶用量不能提高上述比例。
答案
(1)特异性地识别和切割DNA
(2)ABC
(3)无质粒的细胞 含X3的细胞
(4)4750
(5)不能 DNA连接酶对DNA片段没有选择性/两段DNA末端相同
9.科学家设法将人的生长激素基因导入其他生物体(细胞)内,从而获取大量的人的生长激素,应用于侏儒症的早期治疗,如下图所示。
请据图回答下列问题。
(1)过程①采用的方法是________,过程②之前需用________处理目的基因和质粒。
(2)过程③需事先对大肠杆菌用________________处理,使其处于感受态,接着________________,从而完成转化过程。
(3)过程④动物细胞培养中使用的工具酶是________,与植物组织培养的培养基相比,动物细胞培养液中通常需加入________。
(4)过程⑤一般先将生长激素基因导入奶牛的________,然后进行________,再进行胚胎移植,生下转基因牛犊。
解析 过程①是由mRNA到DNA的过程,为反转录法,过程②是将质粒和目的基因拼接在一起,在拼接前要用同一种限制酶对目的基因和质粒进行切割,以形成相同的粘性末端。
过程③是将重组质粒导入大肠杆菌细胞,需要事先用Ca2+处理,使之成为感受态细胞,接着将重组质粒与感受态细胞混合,在一定温度下促进感受态细胞吸收DNA分子。
过程④是将目的基因导入动物细胞,在对细胞进行培养中使用的工具酶是胰蛋白酶,在培养中要加入动物血清、血浆等物质,满足动物细胞的营养需求。
过程⑤将生长激素基因导入奶牛的受精卵中,然后进行早期胚胎培养,胚胎移植,就可以生下转基因牛犊了。
答案
(1)反(逆)转录 同一种限制酶
(2)Ca2+ 将重组表达载体溶于缓冲液与感受态细胞混合,在一定温度下促进感受态细胞吸收DNA分子 (3)胰蛋白酶 动物血清、血浆
(4)受精卵 早期胚胎培养
10.下图为利用生物技术获得生物新品种的过程示意图。
据图回答下列问题。
(1)随着科技发展,获取目的基因的方法也越来越多,若乙图中的“抗虫基因”是利用甲图中的方法获取的,该方法称为________________。
图中①过程与细胞中DNA复制过程相比,该过程不需要________酶。
③是在________________(填“酶的名称”)作用下进行延伸的。
(2)在培育转基因植物的研究中,卡那霉素抗性基因(kanr)常作为标记基因,只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。
乙图为获得抗虫棉技术的流程。
A过程需要的酶有________、________。
图中将目的基因导入植物受体细胞采用的方法是________。
C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外,还必须加入________。
(3)离体棉花叶片组织经C、D、E成功地培育出了转基因抗虫植株,此过程涉及的细胞工程技术是________,该技术的原理是________________。
(4)检测目的基因是否转录出mRNA的具体方法是使用________与提取出的________做分子杂交。
(5)科学家将植物细胞培养到________,包上人工种皮,制成了神奇的人工种子,以便更好地大面积推广培养。
解析
(1)图甲是目的基因的体外扩增过程,即利用了PCR技术扩增目的基因。
图甲中①过程利用高温使DNA双链解旋,因在高温环境下合成DNA,故所需的DNA聚合酶是热稳定性较高的Taq酶。
(2)图乙中A过程是获得重组质粒的过程,该过程需要用限制性核酸内切酶对质粒、目的基因进行切割,再在DNA连接酶的催化作用下形成重组质粒。
因土壤农杆菌易侵染植物细胞,故一般用土壤农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞。
培养基中加入卡那霉素是为了筛选导入重组质粒的受体细胞。
(3)利用植物组织培养技术可以将带有目的基因的植物细胞培育成转基因植株,该技术利用了植物细胞全能性原理。
(4)因mRNA碱基可以与目的基因模板链碱基互补配对,故可用标记的目的基因作探针对细胞中的mRNA进行检测,以确定目的基因是否转录。
(5)将培养到分化出不定芽的胚状体包上人工种皮,可以获得人工种子。
答案
(1)利用PCR技术扩增目的基因 解旋 热稳定DNA聚合酶(Taq酶)
(2)限制性核酸内切酶 DNA连接酶 农杆菌转化法 卡那霉素 (3)植物组织培养 细胞全能性 (4)标记的目的基因 mRNA分子 (5)胚状体(或答“不定芽”、“顶芽”、“腋芽”也可)
11.通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。
运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质,下图表示了这一技术的基本过程,在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—,请回答下列问题。
(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是________,人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中需要的酶是________。
(2)请在下图中画出质粒被切割形成粘性末端的过程图。
―→
解析
(1)考查在基因工程中,科学家所用的“剪刀”、“针线”。
(2)按碱基互补配对原则,写出所给片段的互补部分,再按切割位点,将其分开,即。
答案
(1)限制性核酸内切酶 DNA连接酶
(2)
12.1979年,科学家将鼠体内的能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组,并且在大肠杆菌中发现了胰岛素(如图)。
请据图回答:
(1)图2、5、7表示获得________的过程。
若7的核苷酸序列是已知的,则可采用________方法或________方法获得;
若7的核苷酸序列是未知的,可采用________的方法获得。
(2)图中3代表________,在它的作用下将________和_______切成________末端。
(3)经9________的作用将7、6“缝合”形成8________。
8往往含有________基因,以便用来_______________________________________________。
(4)图中10表示将____________的过程,为使此过程顺利进行,一般须将11用________(物质名称)处理,以增大________________________。
(5)11表示8随大肠杆菌的繁殖而进行________________。
(6)如目的基因在大肠杆菌细胞内完成了表达的过程,则目的基因的表达过程可表示为____________________________________________________________。
解析
(1)由图可见,2、5、7是获得目的基因的过程,1、4、6是切割载体的过程,二者在连接酶的作用下共同构成基因表达载体8。
获得目的基因的方法有从基因文库中获得、从部分基因文库中获得、人工化学合成以及采用PCR技术进行目的基因的扩增。
因此,若7的核苷酸序列是已知的,则可采用化学合成法和PCR扩增法;
若7的核苷酸序列是未知的,可采用先建立基因文库,再从基因文库中获取,
(2)图中3代表限制酶,其作用是识别目的基因和载体(质粒)的碱基序列并在相应点切割,获得粘性末端。
(3)9是DNA连接酶,其作用是将目的基因与载体通过磷酸二酯键缝合,形成基因表达载体。
(4)图中10表示将重组基因导入受体细胞,若受体细胞为细菌,则通常用CaCl2溶液处理受体细胞,使细胞壁通透性增强,利于重组基因进入受体细胞。
(5)(6)过程11表示8重组基因随大肠杆菌的繁殖而进行复制,目的基因在大肠杆菌中进行基因表达,其过程是
答案
(1)目的基因 化学合成 PCR扩增 先建立基因文库,再从基因文库中获取
(2)限制性核酸内切酶 质粒 目的基因 可互补配对的粘性
(3)DNA连接酶 重组DNA 标记 筛选含有目的基因的受体细胞
(4)重组DNA导入受体细胞 CaCl2 细胞壁的通透性
(5)复制 (6)
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