课下巩固精练卷(50) 基因工程的基本工具与基本操作程序(Word练习)-【正禾一本通】2025年高考生物高三一轮总复习高效讲义（人教版2019 单选版）

[课下巩固精练卷(五十)]__基因工程的基本工具与基本操作程序____ 知识点 较易题 中档题 较难题 重组DNA技术的基本工具 1、2、4 6 － 基因工程的基本操作程序 4 7、8 12、13(非选择题)、14(非选择题) DNA的粗提取与鉴定和DNA片段的扩增及电泳鉴定 3 5、9、 10、11 － 一、选择题：本题共12小题，每小题5分，共60分。每小题只有一个选项符合题目要求。 1.质粒是基因工程中常用的目的基因运载工具。下列有关叙述正确的是(　　) A.质粒上的抗性基因常作为标记基因供重组DNA的筛选 B.天然质粒均可以直接作为载体将目的基因送入受体细胞 C.质粒是只存在于细菌细胞质中能自我复制的小型环状双链DNA分子 D.携带目的基因的重组质粒只有整合到宿主细胞的染色体DNA上才会随后者的复制而复制 解析：选A。质粒上的抗性基因常作为标记基因供重组DNA的筛选，A正确。天然质粒往往不能直接作为载体，要根据不同的目的和需求进行人工改造后再使用，B错误。质粒是独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，具有自我复制能力的环状双链DNA分子，C错误。携带目的基因的重组质粒可以整合到宿主细胞的染色体DNA上，并随染色体DNA复制而复制；也可以不整合到染色体DNA上，进行自主复制，D错误。 2.(2023·广东广州模拟)基因编辑是指将外源DNA片段导入染色体DNA特定位点或删除基因内部片段，定点改造基因，获得预期的生物体基因序列发生遗传性状改变的技术。下图是对某生物B基因进行基因编辑的过程，该过程中用sgRNA指引内切核酸酶Cas9结合到特定的靶位点。下列分析正确的是(　　) A.sgRNA通过碱基互补配对原则识别目标DNA分子，Cas9蛋白的功能与DNA连接酶相似 B.图中sgRNA1的碱基序列和sgRNA2的碱基序列完全相同 C.通过比较处理前后生物体的功能变化，可推测B基因的功能 D.Cas9可识别特定的核苷酸序列从而使核苷酸间的氢键断裂 解析：选C。sgRNA能够与目标DNA的部分碱基序列配对，sgRNA可指引Cas9结合到特定的靶位点，Cas9在特定的靶位点进行切割，使相应部位的脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断裂，说明sgRNA能通过碱基互补配对原则识别目标DNA分子，Cas9蛋白的功能与限制酶相似，A、D错误；图中sgRNA1和sgRNA2识别的是B基因的不同部位，说明sgRNA1的碱基序列和sgRNA2的碱基序列不一定相同，B错误；编辑后的B基因较编辑前少了Ⅱ片段，通过比较处理前后生物体的功能变化，可推测B基因的功能，C正确。 3.下列关于DNA的提取和DNA片段的扩增及电泳鉴定的叙述，正确的是(　　) A.利用DNA和蛋白质在冷酒精中溶解性的差异可将DNA进一步纯化分离 B.在提取白色丝状物时双向搅拌比单向搅拌更有利于获得结构完整的DNA C.PCR实验中使用的微量离心管、枪头、蒸馏水和移液器等在使用前都必须进行高压蒸汽灭菌处理 D.PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定，电泳时电泳缓冲液不能没过凝胶 解析：选A。利用DNA不溶于冷酒精而蛋白质溶于冷酒精的特点，可将DNA和蛋白质分开，A正确；在提取白色丝状物时用玻璃棒轻轻单向搅拌更有利于获得结构完整的DNA，B错误；PCR实验中使用的微量离心管、枪头、蒸馏水在使用前都必须进行高压蒸汽灭菌处理，移液器不需要进行高压蒸汽灭菌处理，C错误；通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物时，电泳缓冲液没过凝胶1 mm为宜，D错误。 4.OsGLO1、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。下列叙述错误的是(　　) A.四个基因转录时不是都以DNA的同一条单链为模板 B.四个基因都在水稻叶绿体内进行转录和翻译 C.用含潮霉素的培养基可筛选被农杆菌转化的水稻细胞 D.可用抗原—抗体杂交技术检测四种酶在转基因水稻中的表达情况 解析：选B。基因的启动子方向不同，说明转录时不是都以DNA的同一条单链为模板，A正确；转录的场所是细胞核，翻译的场所是核糖体，B错误；卡那霉素抗性基因不在T­DNA上，应用含潮霉素的培养基筛选被农杆菌转化的水稻细胞，C正确；可用抗原—抗体杂交技术检测是否有相应的蛋白质产生，从而检测四种酶在转基因水稻中的表达情况，D正确。 5.(2024·北京海淀一模)镰状细胞贫血是一种单基因遗传病，由正常血红蛋白基因(HbA)突变为镰状细胞贫血基因(Hbs)引起，HbA和Hbs的某片段如图甲。对胎儿基因检测的主要原理是：MstⅡ限制酶处理扩增后的DNA；加热使酶切片段解旋，用荧光标记的CTGACTCCT序列与其杂交；凝胶电泳分离。图乙是凝胶电泳后荧光出现的三种可能性。下列叙述错误的是(　　) A.提取胎儿DNA样品后，扩增DNA需要添加特定的引物 B.用MstⅡ限制酶处理DNA不充分，可能把正常人误判为携带者 C.荧光标记序列越长，图乙的c中两个DNA条带间的距离越大 D.若某胎儿检测结果为图乙的b，则该胎儿为镰状细胞贫血症患者 解析：选C。引物的作用是作为DNA复制开始时DNA聚合酶的结合位点，在细胞外的条件下，只有通过引物，DNA才可以开始进行复制，因此提取胎儿DNA样品后，扩增DNA需要添加特定的引物，A正确。据图可知，正常血红蛋白基因(HbA)中含有MstⅡ限制酶的酶切位点，而镰状细胞贫血基因(Hbs)中没有，用MstⅡ限制酶处理DNA不充分，HbA可能没有被切割，结果可能与Hbs结果一样，因此可能把正常人误判为携带者，B正确。凝胶电泳中，DNA分子量越大跑得越慢，因此图乙的c中两个DNA条带间的距离与切割后DNA分子量的大小有关，与荧光标记序列长短无关，C错误。分析乙图可知，用荧光标记的CTGACTCCT序列与其杂交，a中的DNA条带较轻，并且只有一种类型的条带，因此可以确定为正常血红蛋白基因被切割形成的左侧片段，即只含有显性基因；b中的DNA条带较重，并且只有一种类型，因此可以确定为镰状细胞贫血症基因的一条链与荧光标记的序列进行了杂交，即只含致病基因；则c中同时具有正常基因和致病基因，为该致病基因的携带者，D正确。 6.研究人员通过RNA沉默技术，特异性降低苹果细胞内多酚氧化酶基因的表达水平，使苹果被切开后即使长时间暴露在空气中也不会被氧化褐变。如图是该过程原理的示意图，下列有关叙述错误的是(　　) A.构建基因表达载体需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶和RNA聚合酶 B.可采用农杆菌转化法将目的基因成功导入苹果细胞 C.目的基因与多酚氧化酶基因的表达序列互补，且同时在同一细胞内表达 D.“RNA沉默”的含义是mRNA不能翻译产生多酚氧化酶 解析：选A。构建基因表达载体需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶，不需要RNA聚合酶，A错误；苹果属于双子叶植物，可采用农杆菌转化法将目的基因成功导入苹果细胞，B正确；要使目的基因转录形成的mRNA和多酚氧化酶基因转录形成的mRNA互补配对，应使目的基因的表达序列与多酚氧化酶基因的表达序列互补，且要同时在同一细胞内表达，C正确；“RNA沉默”的含义是mRNA不能指导相关多肽链的合成，即不能翻译产生多酚氧化酶，D正确。 7.白细胞介素­2(IL­2)参与移植排斥反应，是免疫调节因子，对机体的免疫应答和抗病毒感染等有重要作用。科研人员将含IL­2基因的DNA片段和质粒pPIC9K(部分结构如图所示)构建成重组质粒，并导入酵母菌GS115(组氨酸缺陷菌株)中，筛选到了能分泌IL­2的工程菌株。下列叙述错误的是(　　) A.组氨酸合成基因可作为标记基因筛选导入重组质粒的酵母菌细胞 B.构建重组质粒时可选用AvrⅡ和NotⅠ切割目的基因和pPIC9K质粒 C.重组质粒导入酵母菌GS115前，需要先用Ca2＋处理酵母菌GS115细胞 D.抑制IL­2基因的表达可在一定程度上减轻器官移植后机体的免疫排斥反应 解析：选B。酵母菌GS115是组氨酸缺陷菌株，不能合成组氨酸，可以用不含组氨酸的培养基筛选导入了重组质粒的酵母菌GS115，A正确；据图可知，为保证目的基因(AvrⅡ会破坏目的基因)和启动子(SacⅠ会破坏启动子)的完整性，可用EcoRⅠ和NotⅠ切割含有IL­2基因的DNA片段和pPIC9K质粒，B错误；导入重组质粒前，需要先用Ca2＋处理酵母菌GS115细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，C正确；IL­2参与移植排斥反应，抑制IL­2基因的表达可在一定程度上减轻器官移植后机体的免疫排斥反应，D正确。 8.(2023·山东泰安模拟)通过设计引物，运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变。如图为基因工程中获取突变基因的过程，其中引物1序列中含有一个碱基T不能与目的基因片段配对，但不影响引物与模板链的整体配对，反应体系中引物1和引物2的5′端分别设计增加限制酶a和限制酶b的识别位点。下列有关叙述正确的是(　　) A.在PCR反应体系中还需要加入4种游离核苷酸、解旋酶、Taq DNA聚合酶等 B.第3轮PCR结束后，含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/2 C.引物中设计两种限制酶识别位点有利于目的基因定向插入载体 D.第2轮PCR，引物1能与图中②结合并且形成两条链等长的突变基因 解析：选C。PCR反应体系通过高温使DNA解旋(变性)，不需要加入解旋酶，A错误；第3轮PCR结束后，含突变碱基对且两条链等长的DNA有2个，而总DNA分子有8个，所以占1/4，B错误；引物中设计两种限制酶识别位点，可以使目的基因定向插入限制酶切割后的载体，C正确；第2轮PCR，引物1能与图中①结合并且形成两条链不等长的突变基因，其中②较长，D错误。 9.(2023·福建厦门一模)递减PCR是常规PCR技术的发展，如图表示递减PCR各阶段温度及时间控制。相关叙述错误的是(　　) A.PCR反应体系中应加入Taq DNA聚合酶、模板DNA、dNTP、引物、缓冲液等物质 B.第1阶段的目的是使模板DNA充分解旋，减少DNA复杂结构对扩增的影响 C.第2阶段中复性温度较高可减少引物与模板链的非特异性结合，为第3阶段提供更多正确的模板 D.第4阶段72 ℃下维持10 min，主要目的是使子链与互补模板链结合形成双螺旋 解析：选D。结合分析可知，PCR反应体系中应加入Taq DNA聚合酶(催化DNA子链的形成)、模板DNA、dNTP(原料)、引物、缓冲液等物质，A正确；据图可知，第1阶段是在96 ℃条件下处理4 min，该阶段的目的是使模板DNA在高温下充分解旋，得到单链DNA，以减少DNA复杂结构对扩增的影响，B正确；引物的碱基数量越少，变性时破开的氢键越少，则复性温度越低，但能与引物发生配对的片段就越多，目标DNA获得率越低，故第2阶段中复性温度较高可减少引物与模板链的非特异性结合，为第3阶段提供更多正确的模板，C正确；72 ℃下维持10 min，主要目的是使引物链延伸，以形成新的脱氧核苷酸链，D错误。 10.科研人员利用EcoRⅠ和SmaⅠ两种限制酶处理某DNA分子，得到如下电泳图谱。其中1号泳道是标准DNA样品，2号、3号、4号分别是EcoRⅠ单独处理、SmaⅠ单独处理、EcoRⅠ和SmaⅠ共同处理后的电泳结果。下列说法正确的是(　　) A.该DNA可能是含1 000 bp的环状DNA分子 B.电泳图谱中DNA片段越小，距离起点越近 C.EcoRⅠ和SmaⅠ能够催化DNA的氢键断裂 D.EcoRⅠ和SmaⅠ的切点最短相距约800 bp 解析：选A。据图可知，用EcoRⅠ单独处理(2号)或用SmaⅠ单独处理(3号)都只得到一种大小为1 000 bp的DNA片段，说明该DNA最可能是含1 000 bp的环状DNA分子，A正确；电泳图谱中DNA片段越小，距离起点越远，B错误；EcoRⅠ和SmaⅠ都是限制酶，限制酶切割DNA分子，破坏的是作用位点上两脱氧核糖核苷酸之间的磷酸二酯键，C错误；由题知，两种限制酶同时切割时产生800 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，D错误。 11.可用碱裂解法从转化后的菌体中提取质粒，再通过琼脂糖凝胶电泳筛选出重组质粒。碱裂解法的原理是：细胞在碱裂解液作用下裂解，同时细胞中的线性DNA、质粒DNA和蛋白质均变性，加入酸后，质粒DNA复性，线性DNA和蛋白质难以复性而析出，离心后的上清液去除杂质后得到较纯净的质粒DNA，如图1所示。将利用上述方法提取的两组样品进行琼脂糖凝胶电泳，结果如图2所示。下列说法错误的是(　　) A.Ⅰ过程不宜剧烈振荡，以防止线性DNA断裂混入上清液中 B.Ⅲ过程中冷酒精的作用是使线性DNA析出 C.2、3结果对应的样品分别为重组质粒、非重组质粒 D.1号出现条带的原因可能是移液器枪头受到DNA污染 解析：选C。线性DNA易受到外力的影响而断裂，故Ⅰ过程不宜剧烈振荡，以防止线性DNA断裂混入上清液中，A正确；DNA不溶于酒精，冷酒精的作用是使线性DNA析出，B正确；1为空白对照，2中质粒大小与1相同，因此2为非重组质粒，3为重组质粒，C错误；1为空白对照组，本应没有条带出现，故1号出现条带的原因可能是移液器枪头受到DNA污染，D正确。 12.下表为5种限制酶的识别序列及切割位点，下图为某种质粒和目的基因，箭头所指为限制酶酶切位点。现要将图中的目的基因定向插入到质粒中，以制备转基因植株。下列说法错误的是(　　) 限制酶 识别序列和切割位点 BamHⅠ G↓GATCC EcoRⅠ G↓AATTC HindⅢ A↓AGCTT NheⅠ G↓CTAGC MunⅠ C↓AATTG A.BamHⅠ和NheⅠ切割形成不同的黏性末端 B.用EcoRⅠ和HindⅢ切割质粒，有助于目的基因的定向插入 C.在目的基因和NheⅠ的识别位点之间添加EcoRⅠ识别位点，可改变其插入的方向 D.通过花粉管通道法可将重组基因导入胚囊 解析：选C。根据表格信息，BamHⅠ形成的黏性末端是GATC，NheⅠ切割形成的黏性末端是CTAG，两者形成的是不同的黏性末端，A正确；用EcoRⅠ和HindⅢ切割质粒，用MunⅠ和HindⅢ切割目的基因，能让目的基因定向插入质粒的启动子和终止子之间，B正确；在目的基因和NheⅠ的识别位点之间添加EcoRⅠ识别位点，EcoRⅠ会破坏目的基因，不能使用EcoRⅠ，C错误；花粉管萌发时，通过花粉管通道法可将重组基因导入胚囊，实现目的基因的导入，D正确。 二、非选择题：本题共2小题，共25分。 13.(10分)(2023·天津高考)基因工程：制备新型酵母菌。 (1)已知酵母菌不能吸收淀粉，若想使新型酵母菌可以直接利用淀粉发酵，则应导入多步分解淀粉所需的多种酶，推测这些酶生效的场所应该是____________(填“细胞内”或“细胞外”)。(1分) (2)同源切割是一种代替限制酶、DNA连接酶将目的基因导入基因表达载体的方法。当目的基因两侧的小段序列与基因表达载体上某序列相同时，就可以发生同源切割，将目的基因直接插入。研究人员运用同源切割的方式，在目的基因两端加上一组同源序列A.B，已知酵母菌体内DNA有许多A.B序列位点可以同源切割插入。构建完成的目的基因结构如图，则应选择图中的引物______对目的基因进行PCR。(2分) (3)已知酵母菌不能合成尿嘧啶，因此尿嘧啶合成基因(UGA)常用作标记基因，又知尿嘧啶可以使5­氟乳清酸转化为对酵母菌有毒的物质。 ①导入目的基因的酵母菌应在________________的培养基上筛选培养。由于需要导入多种酶基因，需要多次筛选，因此在导入一种目的基因后，要切除UGA基因，再重新导入。研究人员在UGA基因序列两端加上酵母菌DNA中不存在的同源C.C′序列，以便对UGA基因进行切除。C.C′的序列方向将影响切割时同源序列的配对方式，进而决定DNA片段在切割后是否可以顺利重连，如图，则应选择方式______进行连接。(3分) ②切去UGA基因的酵母菌应在______________的培养基上筛选培养。(2分) (4)综上，目的基因、标记基因和同源序列在导入酵母菌的基因表达载体上的排列方式应该如图____。(2分) 解析：(1)由于酵母菌不能吸收淀粉，所以导入分解淀粉的酶发挥作用的场所在细胞外。(2)根据题干信息“当目的基因两侧的小段序列与基因表达载体上某序列相同时，就可以发生同源切割，将目的基因直接插入”，要保证目的基因两侧的小段序列与基因表达载体上某序列相同，需要选择P1和P6这对引物进行PCR。(3)①尿嘧啶合成基因(UGA)常用作标记基因，则应该将酵母菌放在缺乏尿嘧啶的培养基上培养，如果导入成功，则形成菌落；如果没有导入，则缺乏尿嘧啶，不能生存。方式1中C和C′方向相反，如果切割，则末端在一条链上，不能连接，所以选择方式2，连接方向相同，切割后形成末端，便于连接。②由于尿嘧啶可以使5­氟乳清酸转化为对酵母菌有毒的物质，所以应该在含有5­氟乳清酸的培养基上筛选培养，如果切割成功，则不含尿嘧啶，形成菌落；如果切割不成功，则会产生有毒物质，不能形成菌落。(4)根据前面的分析，C和C′的中间插入UGA，A和B之间插入目的基因，所以图3正确。 答案：(1)细胞外　(2)P1和P6　(3)①缺乏尿嘧啶　2　②含有5­氟乳清酸　(4)3 14.(15分)(2022·山东高考)某种类型的白血病由蛋白P引发，蛋白UBC可使P被蛋白酶识别并降解，药物A可通过影响这一过程对该病起到治疗作用。为探索药物A治疗该病的机理，需构建重组载体以获得融合蛋白FLAG­P和FLAG­P△。P△是缺失特定氨基酸序列的P，FLAG是一种短肽，连接在P或P△的氨基端，使融合蛋白能与含有FLAG抗体的介质结合，但不影响P或P△的功能。 (1)为构建重组载体，需先设计引物，通过PCR特异性扩增P基因。用于扩增P基因的引物需满足的条件是____________________________________________________。 为使PCR产物能被限制酶切割，需在引物上添加相应的限制酶识别序列，该限制酶识别序列应添加在引物的______(填“3′端”或“5′端”)。(4分) (2)PCR扩增得到的P基因经酶切连接插入载体后，与编码FLAG的序列形成一个融合基因，如图甲所示，其中“ATGTGCA”为P基因编码链起始序列。将该重组载体导入细胞后，融合基因转录出的mRNA序列正确，翻译出的融合蛋白中FLAG的氨基酸序列正确，但P基因对应的氨基酸序列与P不同。据图甲分析，出现该问题的原因是________________________________________________________________________。修改扩增P基因时使用的带有EcoRⅠ识别序列的引物来解决该问题，具体修改方案是________________________________________________________________________。(5分) (3)融合蛋白表达成功后，将FLAG­P、FLAG­P△、药物A和UBC按照图乙中的组合方式分成5组。各组样品混匀后分别流经含FLAG抗体的介质，分离出与介质结合的物质并用UBC抗体检测，检测结果如图丙所示。已知FLAG­P和FLAG­P△不能降解UBC，由①②③组结果的差异推测，药物A的作用是______________________________________________； 由②④组或③⑤组的差异推测，P△中缺失的特定序列的作用是_______________________________________________。(4分) (4)根据以上结果推测，药物A治疗该病的机理是_______________________________。(2分) 解析：(1)引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核苷酸，因此设计扩增P基因的引物，需要两种引物分别与两条模板链3′端的碱基序列互补。DNA聚合酶延伸时，是将脱氧核苷酸加到引物的3′端，为了不破坏目的基因，该限制酶识别序列应添加在引物的5′端。(2)融合基因转录出的mRNA序列正确，翻译出的融合蛋白中FLAG的氨基酸序列正确，但P基因对应的氨基酸序列与P不同，说明P基因翻译时出错。由图可看出，在转录出的mRNA中，限制酶识别序列对应的最后两个碱基与P基因对应的第一个碱基构成一个密码子，导致读码框改变，翻译出的氨基酸序列改变，可通过在EcoRⅠ识别序列前后增加碱基，使其碱基数目加上FLAG的碱基数目为3的倍数，这样能保证P基因转录出的mRNA上的读码框不改变，能够正常翻译。(3)①组仅添加UBC，处理后，用UBC抗体检测，不出现杂交带；②组添加UBC和FLAG­P，出现杂交带；③组添加UBC、药物A和FLAG­P，杂交带更加明显，说明药物A的作用是促进UBC与FLAG­P的结合。由②④组或③⑤组的差异在于②③组使用FLAG­P，出现杂交带；④⑤组使用FLAG­P△，不出现杂交带，据此推测P△中缺失的特定序列的作用是参与P与UBC的结合。(4)根据(3)的分析推测，药物A促进UBC与FLAG­P的结合，从而促进蛋白P被蛋白酶识别并降解，达到治疗的目的。 答案：(1)两种引物分别与两条模板链3′端的碱基序列互补配对　5′端　(2)在转录出的mRNA中，限制酶识别序列对应的最后两个碱基与P基因对应的第一个碱基构成一个密码子，导致翻译时核糖体读取的密码子顺序改变，翻译出的氨基酸序列改变　在EcoRⅠ识别序列前后增加碱基，使其碱基数目加上FLAG的碱基数目为3的倍数　(3)促进UBC与FLAG­P的结合　参与P与UBC的结合　(4)药物A促进UBC与FLAG­P的结合，从而促进蛋白P被蛋白酶识别并降解，达到治疗的目的 学科网（北京）股份有限公司 $$