第三章 基因工程题型梳理同步练-2023-2024学年高二下学期生物人教版选择性必修三

基因工程题型梳理 基础概念 1．下列有关基因工程的叙述，正确的是(　　) A．基因工程是细胞水平上的生物工程 B．基因工程的产物对人类都是有益的 C．基因工程育种的优点之一是目的性强 D．基因工程产生的变异属于人工诱变 2．在基因工程操作中限制性内切核酸酶是不可缺少的工具。下列关于限制性内切核酸酶的叙述，错误的是(　　) A．限制性内切核酸酶也可以识别和剪切RNA B．限制性内切核酸酶可以从某些原核生物中提取 C．限制性内切核酸酶的活性受温度和pH等因素的影响 D．一种限制性内切核酸酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列 3．下列关于载体的叙述中，错误的是(　　) A．载体与目的基因结合后，形成一个重组DNA分子 B．在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的 C．质粒DNA分子中每个磷酸基团都连接着两个脱氧核糖 D．天然质粒能够进行自我复制就可以作基因工程载体 4.下列关于基因工程的叙述，错误的是(　　) A．基因工程的原理是基因重组，能按照人们的意愿定向改造生物的性状 B．基因工程是在分子水平的设计施工，需要限制酶、DNA连接酶和运载体 C．限制酶可识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子 D．基因工程常用的运载体质粒中含有两个游离的磷酸基团 5．如图表示DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，下列选项中，表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用图解的正确顺序是（    ） A．①②③④ B．②①④③ C．①④②③ D．①④③② 6．下列有关基因工程中限制酶的描述，正确的是（    ） A．同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒，因此不具备专一性 B．限制酶只能识别和切割DNA，不能识别RNA C．限制酶与DNA连接酶的作用部位不相同 D．限制酶只能从原核生物中提取 实验 7．某生物社团利用洋葱进行实验。下列相关叙述正确的是（　　） A．洋葱鳞片叶内表皮可代替半透膜探究质膜的透性 B．洋葱匀浆中加入新配制的斐林试剂，溶液即呈砖红色 C．制作根尖有丝分裂装片时，解离、漂洗、按压盖玻片都能更好地将细胞分散开 D．粗提取的DNA溶于2mol/L NaCl溶液中，加入二苯胺试剂后显蓝色 8．“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程是：裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述错误的是（    ） A．裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质 B．分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等 C．沉淀：可反复多次以提高DNA的纯度 D．鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色 9．关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法错误的是（    ） A．过滤液沉淀过程在4℃冰箱中进行是为了防止DNA降解 B．离心研磨液是为了加速DNA的沉淀 C．在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色 D．粗提取的DNA中可能含有蛋白质 限制酶的选择 10．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. coli DNA连接酶连接 B．质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA连接酶连接 C．质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA连接酶连接 D．质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E. coli DNA连接酶连接 11．已知MseⅠ、PstⅠ、EcoRⅠ三种限制酶的识别序列及切割位点分别是、、，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。若要用图中质粒和外源DNA构建重组质粒，需要对质粒进行改造，构建新的限制酶酶切位点。该过程中需要使用的酶是(　 ) A．限制酶PstⅠ、DNA连接酶、DNA聚合酶 B．限制酶EcoRⅠ、DNA连接酶、DNA聚合酶 C．限制酶EcoRⅠ、限制酶PstⅠ、DNA聚合酶 D．限制酶PstⅠ、限制酶EcoRⅠ、DNA连接酶 12．已知限制酶Sau3AⅠ、EcoRⅠ、BamHⅠ的识别序列及切割位点分别为、、。含某目的基因的DNA片段如图所示，若利用质粒A(含限制酶Sau3AⅠ、EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点各1个)构建基因表达载体，为克服目的基因和质粒A的自身环化以及目的基因与质粒的任意连接等，应该选择(　 ) A．EcoRⅠ或BamHⅠ　 B．Sau3AⅠ和BamHⅠ C．Sau3AⅠ和EcoRⅠ D．EcoRⅠ和BamHⅠ 13．某病毒的检测可以采用实时荧光RT­PCR(逆转录聚合酶链式反应)的方法，RT­PCR的具体过程如图。下列有关叙述错误的是(　 ) A．过程①以mRNA为模板合成单链DNA B．过程②③拟对单链cDNA进行n次循环的扩增，理论上需要n个引物B C．该技术用于对某些微量RNA病毒的检测，可提高检测的灵敏度 D．游离的脱氧核苷酸只能从引物的3′端开始连接 14．实时荧光定量PCR简称qPCR，灵敏度高、特异性好，是检测微小残留病变的常用方法。将荧光标记的Taqman探针与待测样本DNA混合，当探针完整时，不产生荧光。在PCR过程中，与目的基因结合的探针被Taq DNA聚合酶水解，R与Q分离后，在特定光激发下R发出的荧光可被检测到(如图所示)，随着循环次数的增加，荧光信号强度增加，通过实时检测荧光信号强度，可得Ct值(该值与待测样本中目的基因的个数呈负相关)。下列相关叙述错误的是(　 ) A．每个模板DNA分子含有2个游离的磷酸基团 B．在反应过程中，无需ATP为新链的合成提供能量 C．做qPCR之前，需要先根据目的基因的核苷酸序列合成引物和Taqman探针 D．荧光信号达到设定的阈值时，经历的循环数越少，说明含有的病变的概率越小 推测与计算 15．在基因工程操作过程中，科研人员利用识别两种不同序列的限制酶(R1和R2)处理基因载体，进行聚丙烯酰胺凝胶电泳检测，结果如图所示。以下相关叙述，不正确的是(　 ) A．该载体最可能为环状DNA分子 B．两种限制酶在载体上各有一个酶切位点 C．限制酶R1与R2的切点最短相距约200 bp D．限制酶作用位点会导致氢键和肽键断裂 16．用XhoI和SalI两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段（限制酶在对应切点一定能切开），酶切位点及酶切产物分离结果如图。下列叙述错误的是（    ） A．图1中两种酶识别的核苷酸序列不同 B．图1中酶催化反应的化学键是氢键 C．图2中②可能是用XhoI处理得到的酶切产物 D．用XhoI和SalI同时处理该DNA，电泳后得到6种产物 基因工程大题 17．(2023·鄂州高三联考)多酚氧化酶(PPO)基因的大量表达是促使果实褐变的主要原因之一。科研人员将外源多酚氧化酶基因的同源片段(ASPPO)与载体结合，构建PPO基因的反义表达载体(重组质粒2)，并在农杆菌介导下实现了对鸭梨组培苗的转化，其操作流程如图1，图中限制酶SacⅠ的识别序列为GAGCT↓C，限制酶XbaⅠ的识别序列为T↓CTAGA，限制酶HindⅢ的识别序列为A↓AGCTT，KanR为卡那霉素抗性基因，aadA为链霉素抗性基因。请回答下列问题： (1)多酚氧化酶基因的同源片段(ASPPO)的获取：根据PPO基因3′端450 bp的片段两侧的碱基序列，设计引物进行过程①(以mRNA为模板进行的特殊PCR)。过程①中需要使用的酶有__________________________，为使扩增出的ASPPO基因能与质粒2构建反义表达载体，左、右侧引物__________(填“5′”或“3′”)端分别需要添加的序列是_______________。 (2)ASPPO片段的克隆：将ASPPO片段与质粒1连接形成的重组质粒1导入大肠杆菌，该过程需要预先用Ca2＋处理大肠杆菌细胞，其目的是________________________________。与体外扩增相比，将重组质粒1导入大肠杆菌中扩增的优点有________________________。 (3)PPO基因反义表达载体的构建：过程④中利用____________________将ASPPO片段与质粒2定向连接形成重组质粒2，导入农杆菌后进行筛选、测序鉴定，再使用________(物理状态)培养基扩大培养农杆菌。 (4)鸭梨的遗传转化：将预培养的鸭梨叶片愈伤组织置于上述农杆菌菌液中浸渍5 min后，再将愈伤组织转接到添加____________(抗生素)的选择培养基中培养。 (5)反义转基因鸭梨的检测：科研人员分别提取了非转基因鸭梨植株叶片及转基因鸭梨植株叶片的总RNA，以PPO基因编码区全长为探针进行杂交检测转基因鸭梨的内源PPO基因转录情况，结果如图2。该检测的原理是__________________，实验结果表明植株________(填“A”或“B”)可能是成功实现转化的转基因植株。为进一步验证获得的转基因植株是否是耐褐化新品种，还需进行的检测是__________________________________________。 18．（8分）科学家将人胰岛素基因导入大肠杆菌细胞中生产胰岛素，以满足临床用药之需。据图分析，回答下列问题： (1)若胰岛素基因的编码链首端到末端（其中一条链）的序列为5'-ATCTACGCGCTCATCCG…（省略3n个核苷酸序列）…CGCAGCAATGAGTAGCG-3'。某同学设计如下六种 PCR 引物,其中适合选用的一对引物是 。 (2)在构建重组质粒时，根据图示应选择 切割质粒和胰岛素基因，不选择 EcoRⅠ和MunⅠ的原因是 （答2点）。图示质粒中 PO的作用是 。 (3)已知β-半乳糖苷酶可以分解无色的X-gal产生蓝色物质使菌落呈现蓝色，否则菌落为白色。在筛选出产生胰岛素的工程菌时，具体的操作过程是将重组质粒通过 法导入大肠杆菌，再将大肠杆菌菌液涂布到 培养基中上培养，筛选出 即为生产胰岛素的工程菌。 (4)科学家利用蛋白质工程技术，研制出了赖脯胰岛素，与天然胰岛素相比，其皮下注射后易吸收、起效快。获得赖脯胰岛素基因的途径是：从预期的蛋白质功能出发→ 。 19．在未断奶的小牛胃中存在一种凝乳酶，被广泛应用于奶酪和酸奶的生产。科学家将编码牛凝乳酶的基因（长度1.5kb）导入大肠杆菌获得工程菌，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。 (1)提取小牛胃黏膜组织中的mRNA，经逆转录得到cDNA，选择合适的引物进行PCR扩增，PCR引物碱基数一般在20～30个之间，过短则导致 。 (2)如表为操作过程中可能用到的限制酶，图1为获得的目的基因及末端（除黏性末端序列外，其他碱基序列省略），图2为要使用的质粒，其中的Tetr、Ampr分别为四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因。对质粒进行切割时，选用的两种限制酶为 。目的基因和质粒能连接成重组质粒的原因是 ，导入的目的基因在受体细胞中能成功表达的理论基础是 。 限制酶 BamHⅠ BclⅠ SmaⅠ Sau3AⅠ 识别位点及切割位点 —G↓GATCC— —T↓GATCG— —CCC↓GGG— —↓GATC— (3)将转化后的大肠杆菌接种在含 的培养基上进行培养，随机挑取菌落（分别编号为1、2、3、4）培养并提取质粒，用（2）中选用的两种限制酶进行酶切，酶切产物经电泳分离，结果如下图， 号菌落的质粒很可能是含目的基因的重组质粒。 注：M为指示分子大小的标准参照物；小于0.2kb的DNA分子条带未出现在图中 (4)已知凝乳酶第20、24位氨基酸变成半胱氨酸，其活性可显著提高。科研人员希望运用蛋白质工程技术获得活性更强的凝乳酶，请选用合适的措施编号并排序： 。（用箭头表示） ①重组DNA分子导入大肠杆菌 ②随机改变凝乳酶基因的序列 ③分析突变蛋白功能，设计结构 ④改变凝乳酶基因的特定序列 ⑤培养细胞后提纯突变蛋白 ⑥将改变后的凝乳酶基因与质粒重组 蛋白质工程 20.已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中第158位的丝氨酸变成亮氨酸，第240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。下列叙述正确的是(　 ) A．从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的氨基酸序列(或结构)进行改造 B．直接对蛋白质的氨基酸序列(或结构)进行修饰改造，是蛋白质工程的范畴 C．改变后的蛋白质(P1)与蛋白质(P)的结构相同，功能不同 D．蛋白质工程已被广泛发展应用，极大地满足了人类生产生活的需要 PCR过程分析 21．大引物PCR定点突变常用来研究蛋白质结构改变导致的功能变化。单核苷酸的定点诱变仅需进行两轮PCR反应即可获得，第一轮加诱变引物和侧翼引物，第一轮产物作第二轮PCR扩增的大引物，过程如图所示。下列叙述不正确的是(　 ) A．第一轮PCR过程中复性所用的温度与第二轮PCR复性的温度不一样 B．PCR扩增的定点诱变产物通常需要连接到载体分子上才能表达出相应的性状，该定点诱变产物需具备启动子、终止子等结构才能进行转录和翻译 C．第二轮PCR所用的引物是第一轮PCR的产物DNA的两条链 D．将某功能蛋白的第17位Cys(UGU)改造成Ser(UCU)，属于蛋白质工程 基因工程与遗传结合 22．图1为某单基因遗传病患者的家族系谱图，将该病相关基因用某种限制酶切割，正常基因与致病基因会得到不同长度的DNA片段，对该家族中部分个体相关基因取样进行PCR扩增后、用限制酶处理并进行电泳，结果如图2所示（不考虑XY的同源片段）。下列叙述正确的是（　　） A．所取样本为PCR扩增的模板，PCR还需加入引物、原料和耐高温的DNA聚合酶等 B．若a、c分别为Ⅱ3和Ⅱ4的电泳结果，则Ⅲ3和Ⅲ4的电泳结果分别与b、d相同 C．若a、b分别为Ⅱ3和Ⅱ4的电泳结果，则Ⅲ3和Ⅲ4的电泳结果一定分别与d、c相同 D．若Ⅱ4和Ⅲ2均无该病致病基因，Ⅳ2是该致病基因携带者的概率为1/4 学科网（北京）股份有限公司 $$ 基因工程题型梳理 基础概念 1．下列有关基因工程的叙述，正确的是(　　) A．基因工程是细胞水平上的生物工程 B．基因工程的产物对人类都是有益的 C．基因工程育种的优点之一是目的性强 D．基因工程产生的变异属于人工诱变 【答案】C　 【详解】基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行有目的地改造，然后导入受体细胞内，使目的基因在受体细胞内成功表达，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，因而基因工程是分子水平上的生物工程；基因工程虽是按照人们的意愿改造生物，目的性强，但并不是所有的基因产物对人类都有益；基因工程产生的变异属于基因重组，而不属于人工诱变。 2．在基因工程操作中限制性内切核酸酶是不可缺少的工具。下列关于限制性内切核酸酶的叙述，错误的是(　　) A．限制性内切核酸酶也可以识别和剪切RNA B．限制性内切核酸酶可以从某些原核生物中提取 C．限制性内切核酸酶的活性受温度和pH等因素的影响 D．一种限制性内切核酸酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列 【答案】A　 【详解】 A.限制性内切核酸酶只能识别和切割DNA序列，A错误； B.限制性内切核酸酶主要从某些原核生物中提取，B正确； C.限制性内切核酸酶具有酶的特性，其活性受温度和pH等因素的影响，C正确； D.限制性内切核酸酶具有专一性，只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列，D正确。 3．下列关于载体的叙述中，错误的是(　　) A．载体与目的基因结合后，形成一个重组DNA分子 B．在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的 C．质粒DNA分子中每个磷酸基团都连接着两个脱氧核糖 D．天然质粒能够进行自我复制就可以作基因工程载体 【答案】D　 【详解】 A.用DNA连接酶将目的基因和载体DNA连接在一起，形成的DNA分子为一个重组DNA分子，A正确； B.常用的载体有质粒、噬菌体、动植物病毒等，其中在基因工程操作中，真正被常用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，B正确； C.质粒是环状DNA分子，每个磷酸基团上都连接着两个脱氧核糖，C正确； D.质粒之所以能作为基因工程的运载体，是因为其能够自我复制，能携带目的基因，而不是只具有自我复制功能就能够作为基因工程的运载体，D错误。 4.下列关于基因工程的叙述，错误的是(　　) A．基因工程的原理是基因重组，能按照人们的意愿定向改造生物的性状 B．基因工程是在分子水平的设计施工，需要限制酶、DNA连接酶和运载体 C．限制酶可识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子 D．基因工程常用的运载体质粒中含有两个游离的磷酸基团 【答案】D　 【详解】 A.基因工程是指按照人类的愿望，将不同生物的遗传物质在体外人工剪切并和载体重组后转入细胞内进行扩增，并表达产生所需蛋白质的技术。可定向改造生物的遗传性状，依据的原理是基因重组，A正确； B.基因工程是在分子水平上对DNA(或基因)进行设计施工的，需要限制酶、DNA连接酶和运载体，B正确； C.限制酶具有专一性，可识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子，C正确； D.质粒为环状的DNA分子，不含有游离的磷酸基团，D错误。 5．如图表示DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，下列选项中，表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用图解的正确顺序是（    ） A．①②③④ B．②①④③ C．①④②③ D．①④③② 【答案】C 【详解】 ①表示将一个DNA片段切割成两个，并且形成了黏性末端，需要用限制酶； ②表示将两个DNA片段连接起来，需要用DNA连接酶； ③表示解旋过程，需要用解旋酶； ④表示DNA复制过程，需要用DNA聚合酶。 C正确，ABD错误。 6.下列有关基因工程中限制酶的描述，正确的是（    ） A．同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒，因此不具备专一性 B．限制酶只能识别和切割DNA，不能识别RNA C．限制酶与DNA连接酶的作用部位不相同 D．限制酶只能从原核生物中提取 【答案】B 【详解】 A.一种限制酶能识别双链DNA分子中的特定核苷酸序列，并在特定位点上切割DNA分子，既可以切割目的基因又可以切割质粒，体现了酶的专一性，A错误； B.限制酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开，B正确； C.限制酶与DNA连接酶的作用部位相同，都是磷酸二酯键，C错误； D.限制酶主要从原核生物中提取，D错误。 实验 7．某生物社团利用洋葱进行实验。下列相关叙述正确的是（　　） A．洋葱鳞片叶内表皮可代替半透膜探究质膜的透性 B．洋葱匀浆中加入新配制的斐林试剂，溶液即呈砖红色 C．制作根尖有丝分裂装片时，解离、漂洗、按压盖玻片都能更好地将细胞分散开 D．粗提取的DNA溶于2mol/L NaCl溶液中，加入二苯胺试剂后显蓝色 【答案】A 【详解】 A.洋葱鳞片叶内表皮的原生质层具有选择透过性，可代替半透膜探究质膜的透性，A正确； B.洋葱匀浆中加入新配制的斐林试剂，需要水浴加热才可能出现砖红色沉淀，若出现砖红色，则可说明洋葱匀浆中含有还原糖，B错误； C.制作根尖有丝分裂装片时，解离、按压盖玻片得目的都是为了获得单层细胞，即这些操作均能更好地将细胞分散开，C错误； D.粗提取的DNA溶于2mol/L NaCl溶液中，加入二苯胺试剂后经过水浴加热可显蓝色，D错误。 8．“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程是：裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述错误的是（    ） A．裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质 B．分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等 C．沉淀：可反复多次以提高DNA的纯度 D．鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色 【答案】D 【详解】 A.裂解是加蒸馏水让细胞吸水涨破，释放出DNA等物质，A正确； B.DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，能溶于2mol/L的NaCl溶液， 将溶液过滤，即可将混合物中的多糖、蛋白质等与DNA分离，B正确； C.DNA不溶于酒精，而某些蛋白质溶于酒精，可以反复多次用酒精沉淀出DNA，提高DNA纯度，C正确； D.将DNA溶解于NaCl，加入二苯胺试剂，沸水浴五分钟，待冷却后，能呈现蓝色，D错误。 9．关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法错误的是（    ） A．过滤液沉淀过程在4℃冰箱中进行是为了防止DNA降解 B．离心研磨液是为了加速DNA的沉淀 C．在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色 D．粗提取的DNA中可能含有蛋白质 【答案】B 【详解】 A.低温时DNA酶的活性较低，过滤液沉淀过程在4℃冰箱中进行是为了防止DNA降解，A正确； B.离心研磨液是为了使细胞碎片沉淀，B错误； C.在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色，C正确； D.细胞中的某些蛋白质可以溶解于酒精，可能有蛋白质不溶于酒精，在95%的冷酒精中与DNA一块儿析出，故粗提取的DNA中可能含有蛋白质，D正确。 限制酶的选择 10．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. coli DNA连接酶连接 B．质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA连接酶连接 C．质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA连接酶连接 D．质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E. coli DNA连接酶连接 【答案】C 【详解】 A.酶3切割后得到的是平末端，应该用T4 DNA连接酶连接，A错误； B.质粒用酶3切割后得到平末端，目的基因用酶1切割后得到的是黏性末端，二者不能连接，B错误； C.质粒和目的基因都用酶1和酶2切割后得到黏性末端，用T4 DNA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正确； D.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错误。 11．已知MseⅠ、PstⅠ、EcoRⅠ三种限制酶的识别序列及切割位点分别是、、，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。若要用图中质粒和外源DNA构建重组质粒，需要对质粒进行改造，构建新的限制酶酶切位点。该过程中需要使用的酶是(　 ) A．限制酶PstⅠ、DNA连接酶、DNA聚合酶 B．限制酶EcoRⅠ、DNA连接酶、DNA聚合酶 C．限制酶EcoRⅠ、限制酶PstⅠ、DNA聚合酶 D．限制酶PstⅠ、限制酶EcoRⅠ、DNA连接酶 11．B　对质粒进行改造是让它增加一种限制酶的酶切位点，其他酶切位点又不能被破坏，故只能用EcoRⅠ切割质粒后增加一部分含有MseⅠ酶切位点的片段。因此，应先用限制酶EcoRⅠ切割，然后用DNA聚合酶合成MseⅠ酶的识别序列，最后利用DNA连接酶形成环状质粒，B正确。 12．已知限制酶Sau3AⅠ、EcoRⅠ、BamHⅠ的识别序列及切割位点分别为、、。含某目的基因的DNA片段如图所示，若利用质粒A(含限制酶Sau3AⅠ、EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点各1个)构建基因表达载体，为克服目的基因和质粒A的自身环化以及目的基因与质粒的任意连接等，应该选择(　 ) A．EcoRⅠ或BamHⅠ　 B．Sau3AⅠ和BamHⅠ C．Sau3AⅠ和EcoRⅠ D．EcoRⅠ和BamHⅠ 12．D　限制酶Sau3A Ⅰ 会破坏目的基因，质粒含有限制酶EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ 的酶切位点，获取目的基因也可以用限制酶EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ 切割，但为了防止目的基因或质粒自身环化，需要使用不同种限制酶进行切割，则应使用限制酶EcoR Ⅰ 和BamH Ⅰ 去切割质粒和目的基因，获得重组质粒会进行正常连接。 13．某病毒的检测可以采用实时荧光RT­PCR(逆转录聚合酶链式反应)的方法，RT­PCR的具体过程如图。下列有关叙述错误的是(　 ) A．过程①以mRNA为模板合成单链DNA B．过程②③拟对单链cDNA进行n次循环的扩增，理论上需要n个引物B C．该技术用于对某些微量RNA病毒的检测，可提高检测的灵敏度 D．游离的脱氧核苷酸只能从引物的3′端开始连接 13．B　过程①是由mRNA形成单链DNA的过程，表示逆转录，A正确；过程②③拟对单链cDNA进行n次循环的扩增，根据DNA分子半保留复制特点可知，该过程理论上至少需要2n－1个引物B，B错误；利用实时荧光RT­PCR技术对某些微量RNA病毒进行检测时可提高检测的灵敏度，是因为增加了待测RNA逆转录产生的DNA的数量(或浓度)，便于检测，C正确；游离的脱氧核苷酸只能从引物的3′端开始连接，D正确。 14．实时荧光定量PCR简称qPCR，灵敏度高、特异性好，是检测微小残留病变的常用方法。将荧光标记的Taqman探针与待测样本DNA混合，当探针完整时，不产生荧光。在PCR过程中，与目的基因结合的探针被Taq DNA聚合酶水解，R与Q分离后，在特定光激发下R发出的荧光可被检测到(如图所示)，随着循环次数的增加，荧光信号强度增加，通过实时检测荧光信号强度，可得Ct值(该值与待测样本中目的基因的个数呈负相关)。下列相关叙述错误的是(　 ) A．每个模板DNA分子含有2个游离的磷酸基团 B．在反应过程中，无需ATP为新链的合成提供能量 C．做qPCR之前，需要先根据目的基因的核苷酸序列合成引物和Taqman探针 D．荧光信号达到设定的阈值时，经历的循环数越少，说明含有的病变的概率越小 14．D　DNA分子为反向平行的两条链，每条链都含有1个游离的磷酸基团，则一个DNA分子含有2个游离的磷酸基团，A正确；在反应过程中，dNTP为新链的合成提供能量，无需ATP，B正确；做qPCR之前，需要先根据目的基因的核苷酸序列合成1对引物和1种Taqman探针，C正确；若荧光信号达到设定的阈值时，经历的循环数越少，说明扩增次数少，说明更多的荧光探针与目的基因进行了碱基互补配对，可推测获得的核酸产物中含有病变的概率越大，D错误。 推测与计算 15．在基因工程操作过程中，科研人员利用识别两种不同序列的限制酶(R1和R2)处理基因载体，进行聚丙烯酰胺凝胶电泳检测，结果如图所示。以下相关叙述，不正确的是(　 ) A．该载体最可能为环状DNA分子 B．两种限制酶在载体上各有一个酶切位点 C．限制酶R1与R2的切点最短相距约200 bp D．限制酶作用位点会导致氢键和肽键断裂 15．D　当仅用一种限制酶切割载体时，仅产生一种长度的DNA片段，因此该载体最有可能为环状DNA分子，A正确；当仅用一种限制酶切割载体时，两种限制酶分别切割产生的DNA片段等长，而两种限制酶同时切割时则产生两种长度的DNA片段，所以两种限制酶在载体上各有一个酶切位点，B正确；两种限制酶同时切割时则产生600 bp和200 bp两种长度的DNA片段，所以两种限制酶的酶切位点至少相距200 bp，C正确；限制酶切割DNA分子，破坏的是作用位点上两个脱氧核糖核苷酸之间的磷酸二酯键，D错误。 16．用XhoI和SalI两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段（限制酶在对应切点一定能切开），酶切位点及酶切产物分离结果如图。下列叙述错误的是（    ） A．图1中两种酶识别的核苷酸序列不同 B．图1中酶催化反应的化学键是氢键 C．图2中②可能是用XhoI处理得到的酶切产物 D．用XhoI和SalI同时处理该DNA，电泳后得到6种产物 16【答案】B 【详解】 A.酶具有专一性，不同的限制酶识别并切割不同的核苷酸序列，A正确； B.图1中酶用来切割DNA，DNA单链是脱氧核苷酸通过磷酸二酯键相连，因此酶催化反应的化学键是磷酸二酯键， B错误； C.分析图1，限制酶XhoI有2处切割位点，切割后产生3个DNA片段，泳道②中是用XhoI处理得到的酶切产物，C正确； D.分析图1，限制酶XhoI和SalI有5处切割位点，切割后产生6个DNA片段，即用XhoI和SalI同时处理该DNA电泳后得到6种产物，D正确。 基因工程大题 17．(2023·鄂州高三联考)多酚氧化酶(PPO)基因的大量表达是促使果实褐变的主要原因之一。科研人员将外源多酚氧化酶基因的同源片段(ASPPO)与载体结合，构建PPO基因的反义表达载体(重组质粒2)，并在农杆菌介导下实现了对鸭梨组培苗的转化，其操作流程如图1，图中限制酶SacⅠ的识别序列为GAGCT↓C，限制酶XbaⅠ的识别序列为T↓CTAGA，限制酶HindⅢ的识别序列为A↓AGCTT，KanR为卡那霉素抗性基因，aadA为链霉素抗性基因。请回答下列问题： (1)多酚氧化酶基因的同源片段(ASPPO)的获取：根据PPO基因3′端450 bp的片段两侧的碱基序列，设计引物进行过程①(以mRNA为模板进行的特殊PCR)。过程①中需要使用的酶有__________________________，为使扩增出的ASPPO基因能与质粒2构建反义表达载体，左、右侧引物__________(填“5′”或“3′”)端分别需要添加的序列是_______________。 (2)ASPPO片段的克隆：将ASPPO片段与质粒1连接形成的重组质粒1导入大肠杆菌，该过程需要预先用Ca2＋处理大肠杆菌细胞，其目的是________________________________。与体外扩增相比，将重组质粒1导入大肠杆菌中扩增的优点有________________________。 (3)PPO基因反义表达载体的构建：过程④中利用____________________将ASPPO片段与质粒2定向连接形成重组质粒2，导入农杆菌后进行筛选、测序鉴定，再使用________(物理状态)培养基扩大培养农杆菌。 (4)鸭梨的遗传转化：将预培养的鸭梨叶片愈伤组织置于上述农杆菌菌液中浸渍5 min后，再将愈伤组织转接到添加____________(抗生素)的选择培养基中培养。 (5)反义转基因鸭梨的检测：科研人员分别提取了非转基因鸭梨植株叶片及转基因鸭梨植株叶片的总RNA，以PPO基因编码区全长为探针进行杂交检测转基因鸭梨的内源PPO基因转录情况，结果如图2。该检测的原理是__________________，实验结果表明植株________(填“A”或“B”)可能是成功实现转化的转基因植株。为进一步验证获得的转基因植株是否是耐褐化新品种，还需进行的检测是__________________________________________。 17答案　(1)逆转录酶和TaqDNA聚合酶　5′　GAGCTC、TCTAGA　(2)使大肠杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态　能准确复制、方便取用、稳定保存等　(3)(SacⅠ、XbaⅠ)限制酶和DNA连接酶　液体　(4)卡那霉素 (5)碱基互补配对　A　待植株开花结果后，观察果实是否褐变 解析　(1)过程①是RT－PCR，需要使用的酶有逆转录酶和TaqDNA聚合酶。为使扩增出的ASPPO基因能与质粒2构建反义表达载体，左、右侧引物5′端分别需要添加的序列是SacⅠ和XbaⅠ的识别序列GAGCTC、TCTAGA。(4)将预培养的鸭梨叶片愈伤组织置于农杆菌菌液中浸渍5 min，因为只有T－DNA进入愈伤组织细胞，因此用含卡那霉素的选择培养基进行筛选。(5)探针杂交检测的原理是碱基互补配对，图中实验结果表明植株A的转录水平较低，可能原因是反义RNA与PPO基因转录形成的RNA结合，从而更容易被RNA酶水解，使最终表达量下降，所以A是成功实现转化的转基因植株。为进一步验证获得的转基因植株是否是耐褐化新品种，还需待植株开花结果后，观察果实是否褐变。 18．（8分）科学家将人胰岛素基因导入大肠杆菌细胞中生产胰岛素，以满足临床用药之需。据图分析，回答下列问题： (1)若胰岛素基因的编码链首端到末端（其中一条链）的序列为5'-ATCTACGCGCTCATCCG…（省略3n个核苷酸序列）…CGCAGCAATGAGTAGCG-3'。某同学设计如下六种 PCR 引物,其中适合选用的一对引物是 。 (2)在构建重组质粒时，根据图示应选择 切割质粒和胰岛素基因，不选择 EcoRⅠ和MunⅠ的原因是 （答2点）。图示质粒中 PO的作用是 。 (3)已知β-半乳糖苷酶可以分解无色的X-gal产生蓝色物质使菌落呈现蓝色，否则菌落为白色。在筛选出产生胰岛素的工程菌时，具体的操作过程是将重组质粒通过 法导入大肠杆菌，再将大肠杆菌菌液涂布到 培养基中上培养，筛选出 即为生产胰岛素的工程菌。 (4)科学家利用蛋白质工程技术，研制出了赖脯胰岛素，与天然胰岛素相比，其皮下注射后易吸收、起效快。获得赖脯胰岛素基因的途径是：从预期的蛋白质功能出发→ 。 【答案】 (1)②④（1分） (2)MunⅠ、XhoⅠ （1分） 若使用EcoRⅠ和MunⅠ，EcoRⅠ会破坏AmpR标记基因和启动子，切割的质粒形成相同的黏性末端，导致质粒与目的基因反向连接或自身环化（1分） 与RNA聚合酶识别和结合，驱动目的基因转录出mRNA（1分） (3)Ca2+转化（1分） 含氨苄青霉素和X-gal （1分） 白色菌落（1分） (4)设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因（1分） 【详解】 （1）DNA聚合酶只能从引物的3端延伸DNA链，引物与DNA模板链3'端部分序列能碱基互补配对，胰岛素基因编码链首端到末端（其中一条链）的序列为5'-ATCTACGCGCTCATCCG..（省略3n个核苷酸序列）..CGCAGCAATGAGTAGCG-3'，推测适合选用的一对引物是5'-ATCTACGCGCTCATCCG-3'、5-CGCTACTCATTGCTGCG-3'，即②④。 （2）分析图像，对于目的基因，SalI和NheI的作用位点在目的基因的中间，会破坏目的基因，则在引物设计时不能选用这两种限制酶，那么只能在Xho I和Mun I和EcoRI中选择；同时质粒上EcoRI的其中一个作用位点是在标记基因上，所以只能选择Xho I和Mun I两种限制酶，则需要在设计PCR引物时可添加限制酶Xho I和Mun I的识别序列。若使用EcoRⅠ和MunⅠ，EcoRⅠ会破坏AmpR标记基因和启动子，切割的质粒形成相同的黏性末端，导致质粒与目的基因反向连接或自身环化。启动子的作用是与RNA聚合酶识别和结合，驱动目的基因转录出mRNA。 （3）由于重组质粒中含有氨苄青霉素抗性基因，成功导入重组质粒的大肠杆菌可以在含有氨苄青霉素的培养基上存活下来，而未导入的则会死亡，将目的基因导入微生物细胞常用的方法是钙离子处理法，使其处于感受态；目的基因的插入的位置是在lacZ基因中，会破坏lacZ基因的结构，不能产生β-半乳糖苷酶，根据题干信息“β-半乳糖苷酶可以分解无色的X-gal产生蓝色物质”，故目的基因的插入破坏了lacZ基因的结构，使其不能正常表达产生β-半乳糖苷酶，底物X-gal不会被分解，所以筛选导入重组质粒的大肠杆菌时，在添加了氨苄青霉素和X-gal的培养基上应选择白色的菌落。 （4）蛋白质工程的途径：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。 19．在未断奶的小牛胃中存在一种凝乳酶，被广泛应用于奶酪和酸奶的生产。科学家将编码牛凝乳酶的基因（长度1.5kb）导入大肠杆菌获得工程菌，再通过工业发酵批量生产凝乳酶。 (1)提取小牛胃黏膜组织中的mRNA，经逆转录得到cDNA，选择合适的引物进行PCR扩增，PCR引物碱基数一般在20～30个之间，过短则导致 。 (2)如表为操作过程中可能用到的限制酶，图1为获得的目的基因及末端（除黏性末端序列外，其他碱基序列省略），图2为要使用的质粒，其中的Tetr、Ampr分别为四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因。对质粒进行切割时，选用的两种限制酶为 。目的基因和质粒能连接成重组质粒的原因是 ，导入的目的基因在受体细胞中能成功表达的理论基础是 。 限制酶 BamHⅠ BclⅠ SmaⅠ Sau3AⅠ 识别位点及切割位点 —G↓GATCC— —T↓GATCG— —CCC↓GGG— —↓GATC— (3)将转化后的大肠杆菌接种在含 的培养基上进行培养，随机挑取菌落（分别编号为1、2、3、4）培养并提取质粒，用（2）中选用的两种限制酶进行酶切，酶切产物经电泳分离，结果如下图， 号菌落的质粒很可能是含目的基因的重组质粒。 注：M为指示分子大小的标准参照物；小于0.2kb的DNA分子条带未出现在图中 (4)已知凝乳酶第20、24位氨基酸变成半胱氨酸，其活性可显著提高。科研人员希望运用蛋白质工程技术获得活性更强的凝乳酶，请选用合适的措施编号并排序： 。（用箭头表示） ①重组DNA分子导入大肠杆菌 ②随机改变凝乳酶基因的序列 ③分析突变蛋白功能，设计结构 ④改变凝乳酶基因的特定序列 ⑤培养细胞后提纯突变蛋白 ⑥将改变后的凝乳酶基因与质粒重组 【答案】 (1)特异性降低 (2)BclⅠ和SmaⅠ 有相同的黏性末端可发生碱基互补配对 遗传信息的传递都遵循中心法则或生物界共用一套遗传密码 (3)四环素 2 (4)③→④→⑥→①→⑤ 【详解】 （1）引物与模板之间遵循碱基互补配对原则，若引物太短则特异性降低。 （2）基因表达载体构建时，需要将目的基因和运载体切出相同的黏性末端，图示BamHⅠ会破坏目的基因，故对质粒进行切割时，选用的两种酶为BclⅠ和SmaⅠ。目的基因和质粒能连接成重组质粒的原因是有相同的黏性末端可发生碱基互补配对，导入的目的基因在受体细胞中能成功表达的理论基础是遗传信息的传递都遵循中心法则或生物界共用一套遗传密码。 （3）图中构建目的基因表达载体时，氨苄青霉素抗性基因被限制酶破坏，故将转化后的大肠杆菌接种在四环素的培养基上进行培养及筛选；如果用BclⅠ和SmaⅠ两种酶切割重组质粒，电泳后将获得分别含有质粒和目的基因的两条条带，2、3含有两条条带，2中其中一条条带为1.5kb，3中其中一条条带为1kb，由于牛凝乳酶的基因大小为1.5kb，所以对应电泳图是菌落2很可能是含目的基因的重组质粒。 （4）蛋白质工程的过程为：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因），其前提是基因工程，故运用蛋白质工程技术从大肠杆菌中获得活性更强的凝乳酶，具体过程为：③分析突变蛋白功能，设计结构→④改变凝乳酶基因的特定序列→⑥将改变后的凝乳酶基因与质粒重组→①重组DNA分子导入大肠杆菌→⑤培养细胞后提纯突变蛋白。 蛋白质工程 20.已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中第158位的丝氨酸变成亮氨酸，第240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。下列叙述正确的是(　 ) A．从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的氨基酸序列(或结构)进行改造 B．直接对蛋白质的氨基酸序列(或结构)进行修饰改造，是蛋白质工程的范畴 C．改变后的蛋白质(P1)与蛋白质(P)的结构相同，功能不同 D．蛋白质工程已被广泛发展应用，极大地满足了人类生产生活的需要 20. A　从题干资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的氨基酸序列(或结构)进行改造，A正确；蛋白质工程通过改造基因来完成对蛋白质的改造，而不是直接对蛋白质的氨基酸序列(或结构)进行修饰改造，B错误；改变后的蛋白质(P1)与蛋白质(P)的结构不相同，功能不同，C错误；蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要是因为蛋白质的结构往往十分复杂，因此蛋白质工程还没有被广泛发展应用，D错误。 PCR过程分析 21．大引物PCR定点突变常用来研究蛋白质结构改变导致的功能变化。单核苷酸的定点诱变仅需进行两轮PCR反应即可获得，第一轮加诱变引物和侧翼引物，第一轮产物作第二轮PCR扩增的大引物，过程如图所示。下列叙述不正确的是(　 ) A．第一轮PCR过程中复性所用的温度与第二轮PCR复性的温度不一样 B．PCR扩增的定点诱变产物通常需要连接到载体分子上才能表达出相应的性状，该定点诱变产物需具备启动子、终止子等结构才能进行转录和翻译 C．第二轮PCR所用的引物是第一轮PCR的产物DNA的两条链 D．将某功能蛋白的第17位Cys(UGU)改造成Ser(UCU)，属于蛋白质工程 21．C　为了使两轮PCR反应在同一支试管中进行，引物设计时应考虑不同的复性温度，第二轮PCR的复性温度应该比第一轮高，A正确；若要使得目的基因可以表达出蛋白质，则需要在PCR扩增的定点诱变产物上具备启动子和终止子，诱导基因转录和翻译，B正确；除第一轮产物作第二轮PCR扩增的大引物外，第二轮PCR仍需加入的引物是另一种侧翼引物，以便进行另一条链的延伸，C错误；欲将某功能蛋白的第17位Cys(UGU)改造成Ser(UCU)，应将诱变引物设计包含—AGA—或—TCT—序列，该过程属于蛋白质工程技术范畴，D正确。 基因工程与遗传结合 22．图1为某单基因遗传病患者的家族系谱图，将该病相关基因用某种限制酶切割，正常基因与致病基因会得到不同长度的DNA片段，对该家族中部分个体相关基因取样进行PCR扩增后、用限制酶处理并进行电泳，结果如图2所示（不考虑XY的同源片段）。下列叙述正确的是（　　） A．所取样本为PCR扩增的模板，PCR还需加入引物、原料和耐高温的DNA聚合酶等 B．若a、c分别为Ⅱ3和Ⅱ4的电泳结果，则Ⅲ3和Ⅲ4的电泳结果分别与b、d相同 C．若a、b分别为Ⅱ3和Ⅱ4的电泳结果，则Ⅲ3和Ⅲ4的电泳结果一定分别与d、c相同 D．若Ⅱ4和Ⅲ2均无该病致病基因，Ⅳ2是该致病基因携带者的概率为1/4 【答案】A 【详解】 A.所取样本为PCR扩增的模板，PCR还需加入引物、原料和耐高温的DNA聚合酶等，A正确； B.已知Ⅱ3和Ⅱ4均为正常，且正常基因与致病基因会得到不同长度的DNA片段。若a、c分别为Ⅱ3和Ⅱ4的电泳结果，说明条带1和条带2中一条对应正常基因，一条对应致病基因。若条带1对应致病基因，则Ⅲ3和Ⅲ4的电泳结果分别与b、d；若条带2对应致病基因，则Ⅲ3和Ⅲ4的电泳结果分别与d、b，B错误； C.已知Ⅱ3和Ⅱ4均为正常，且正常基因与致病基因会得到不同长度的DNA片段。若a、b分别为Ⅱ3和Ⅱ4的电泳结果，说明条带1对应正常基因，条带2对应致病基因，则Ⅲ3的电泳结果与d相同，但是Ⅲ4可以是致病基因携带者，也可全部为正常基因，因此Ⅲ4的电泳结果不一定与c相同，C错误； D.据图分析，Ⅱ3和Ⅱ4均正常，但其子代Ⅲ3患病，说明该病为隐性遗传病。若Ⅱ4和Ⅲ2均无该病致病基因，说明为伴X隐性遗传病，假设致病基因为a，则Ⅱ2的基因型为XAXa，Ⅲ1的基因型为1/2XAXa、1/2XAXA，因此若Ⅳ2是该致病基因携带者，则基因型为XAXa，其概率=1/2XAXa×XAY=1/2×1/4=1/8，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$