专题15 基因工程-2025年高考生物【热点·重点·难点】专练（天津专用）

专题15 基因工程 目录 1.命题趋势：明考情知方向 2.重难诠释：知重难、掌技巧、攻薄弱 3.创新情境练：知情境练突破 4.限时提升练：（30min）综合能力提升 三年考情分析 2025命题预测 2024天津卷T5 基因表达载体的构建 蛋白质工程原理及操作流程 2024天津卷T11 将目的基因导入受体细胞 2024天津卷T16 基因工程的操作程序综合 电泳鉴定 2023天津卷T7 基因工程在农牧业、制药及环境等方面的应用 2023天津卷T16 PCR扩增的原理与过程 2023天津卷T17 基因工程综合 2022天津卷T15 PCR扩增的原理与过程 基因表达载体的构建 目的基因的检测与鉴定 基因工程的流程和应用是高考的必考点，且常考常新，预计2024年高考也不例外，依然会对其进行考查，有可能与新的科研实事结合，综合考查基因工程的流程和应用，比如新冠病毒疫苗的研发，还可能与细胞工程、胚胎工程等综合起来考查 基因工程与蛋白质工程(含PCR技术、DNA的粗提取与分离) 1.基因工程常考的3种基本工具 图17-1 2.基因工程的操作步骤 图17-2 3.PCR技术 原理是　DNA双链复制　,前提是　要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物　,其过程如下:  4.DNA的粗提取与鉴定 基本原理 方法 目的 　DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同,如下图所示: 　溶于NaCl溶液中并稀释 　①NaCl溶液浓度为　2 mol/L　时,DNA溶解,而部分蛋白质发生盐析生成沉淀,通过　过滤　可除去部分蛋白质及不溶于NaCl溶液的杂质  　②将NaCl溶液稀释至　0.14 mol/L　时,DNA析出,过滤可除去溶于NaCl溶液中的部分蛋白质和其他杂质  DNA不被蛋白酶所水解 加入嫩肉粉 　嫩肉粉中的　木瓜蛋白酶　可水解蛋白质  DNA不溶于酒精 　加入冷却的体积分数为95%的　酒精　  　DNA析出,除去溶于酒精的蛋白质 DNA可被二苯胺试剂染成　蓝色　  　加入　二苯胺试剂　,并进行　沸水浴　  鉴定DNA 5.蛋白质工程 图17-3 （建议用时：10分钟） 1．水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。蛋白质工程流程如图所示。下列关于蛋白质工程叙述正确的是（    ） A．蛋白质工程是在分子水平上对DNA分子直接进行操作，定向改变分子的结构 B．图中的b为mRNA a为蛋白质，b和a对应的单体序列都是唯一的 C．通过蛋白质工程改造的水蛭蛋白是自然界已有的蛋白质 D．蛋白质工程改造的水蛭蛋白过程中不涉及中心法则 2．天然的T4溶菌酶（A0）来源于T4噬菌体，在食品防腐、医药工业等方面有广泛应用，但热稳定性较差。为提高该酶的热稳定性，研究人员将T4溶菌酶（A0）第3位上的异亮氨酸替换为半胱氨酸，该处的半胱氨酸可与第97位半胱氨酸间形成二硫键，从而获得热稳定性高的T4溶菌酶（A1）。下列说法正确的是（    ） A．A1热稳定性较A0高的原因与氨基酸之间形成的化学键有关 B．根据A1的氨基酸序列，就能准确推出相应的脱氧核苷酸序列 C．工业化生产中A0的合成需经过基因的表达过程，A1则直接合成 D．将A0、A1分别与底物混合后，再置于相同的高温环境中以检测活性 3．草鱼是我国养殖产量最大的水产品种之一、近日武汉高泽霞教授团队找到并敲除控制草鱼肌间刺产生的关键基因B，成功培育出“无刺”草鱼，实验过程如下。下列说法错误的是（    ） A．可从鱼刺中提取mRNA进行逆转录获得cDNA，从中找到与鱼刺发育有关的基因 B．PCR扩增时反应体系中需加入模板、原料、引物、耐高温的DNA聚合酶、Mg2+等 C．利用基因编辑技术获得一条敲除基因B的杂合体少刺草鱼，通过一代杂交可获得遗传性状稳定的无刺鱼 D．养殖遗传性状稳定的无刺鱼时，应避免与野生鱼杂交，否则可能会造成生态威胁 4．为研究水稻D基因的功能，研究者将T-DNA插入D基因中，致使该基因失活，失活后基因记为d。为验证F植株基因型（DD、Dd、dd），研究者根据D基因T-DNA的序列设计了3种引物。随机选取F植株若干，提取各植株的总DNA分别用引物“I+Ⅲ”组合（A组）及“II+Ⅲ”组合（B组）进行PCR扩增，检测是否扩增（完整的T-DNA过大，不能完成PCR扩增）。下列叙述错误的是（    ） A．引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸 B．PCR扩增需要2种引物，确保特异地复制处于两个引物之间的DNA序列 C．若A组进行PCR可完成扩增，B组不能，则相应植株的基因型是DD D．若A、B组进行PCR均可完成扩增，则相应植株的基因型是Dd 5．实时荧光RT-PCR可用于新型冠状病毒的核酸检测，RT-PCR是将RNA逆转录（RT）和cDNA聚合酶链式扩增反应相结合的技术，其原理是：在PCR复性过程中探针和引物一起与模板结合，探针两侧分别带有荧光基团和抑制荧光发出的淬灭基团，新链延伸过程中，DNA聚合酶会破坏探针，导致荧光基团与淬灭基团分离而发出荧光。利用RT-PCR进行核酸检测的相关过程如下图所示。下列说法错误的是（    ）    A．做RT-PCR之前，需要先根据新冠病毒的cDNA核苷酸序列合成引物和探针 B．如果检测结果有强烈荧光信号发出，说明被检测者没有感染新型冠状病毒 C．RNA不能作为PCR扩增的模板，需将样本中的RNA反转录为DNA后再扩增 D．还可以检测病毒的外壳或病毒引发产生的抗体，其原理都是抗原—抗体杂交 （建议用时：30分钟） 一、单选题 1．据悉多基因编辑猪皮移植手术已获成功，下列叙述错误的是（    ） A．为防止免疫排斥反应，应该把患者的抗体基因进行删除 B．皮肤在人体的免疫中发挥重要作用，它属于人体免疫的第一道防线 C．器官移植中的免疫排斥反应既有细胞免疫也有体液免疫 D．更多的人加入到自愿捐献器官行列中，有助于缓解供体器官的短缺 2．某校学习小组进行PCR实验，甲、乙、丙三名同学分别以酵母菌为材料，进行PCR扩增，各取20ul产物进行凝胶电泳，得到的结果如右图。下列叙述错误的是（　　）    A．PCR技术可用于检测酵母菌是否含有某种基因 B．甲同学扩增得到的DNA量比乙同学多 C．丙同学所用的引物可能与甲乙同学的不一样 D．丙同学扩增得到的片段比甲乙同学的要大 3．将Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4基因通过逆转录病毒转入小鼠成纤维细胞后。置于培养胚胎干细胞（ES细胞）的培养基上培养。2~3周后，细胞会呈现出与ES细胞类似的形态和活跃分裂能力，这样的细胞称为诱导多能干细胞（iPS细胞）。下列说法错误的是（　　） A．逆转录病毒充当了将目的基因导入成纤维细胞的载体 B．从获取途径看，iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞 C．体细胞经诱导产生iPS细胞后，细胞的全能性下降 D．欲验证iPS细胞的产生是由于外源基因的作用，应设置不转入外源基因的对照组 4．PCR技术可用于遗传多样性的研究。下图是对两个跳虫（A和B）DNA分析的实验过程，有关叙述错误的是（    ） A．蛋白酶可以分解组织中的蛋白质，在提取DNA时加入蛋白酶有助于释放出DNA B．Taq酶能够耐高温，高温下不会变性，常在PCR中用于DNA链的合成 C．将已知长度的DNA片段装到凝胶上作参照，可用于估测样本DNA片段的大小 D．阴性对照是已知DNA模板及PCR扩增过程所需的物质，以监测试剂是否污染 5．“筛选”是生物技术与工程中常用的技术手段。下列叙述错误的是（    ） A．培育转基因抗虫棉时，需从分子水平及个体水平进行筛选 B．制备单克隆抗体时，需从分子水平筛选能产生所需抗体的杂交瘤细胞 C．胚胎移植前，需对通过体外受精或其他方式得到的胚胎进行质量筛选 D．单倍体育种时，需对的花药进行筛选后才可继续进行组织培养 6．外界因素或细胞自身因素均可引起DNA分子断裂。下图是断裂DNA的一种修复模式，其中DNA同源序列是指具有相同或相似核苷酸序列的片段。相关叙述错误的是（    ） A．酶a的作用是形成黏性末端，便于侵入同源序列 B．过程②中含同源序列的DNA会发生解旋 C．酶b是DNA聚合酶，以同源序列为模板、侵入单链为引物 D．修复DNA的核苷酸序列可能改变，这种变异属于基因重组 7．下列有关生物工程描述正确的有（　　） ①植物体细胞杂交技术可打破生殖隔离，培育出的新品种一定不是单倍体②利用普通植物茎尖进行植物组织培养可以培育出抗病毒植株③在植物体细胞杂交过程中可采用质壁分离实验检测制备的原生质体的活性④通过对引物的设计，运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变、在目的基因两端增加限制酶识别位点等目的⑤在试管牛培育过程中需用物理或化学法激活重构胚，使其完成分裂和发育⑥在“克隆羊”、“试管羊”和“转基因羊”的形成过程中，一般都有卵母细胞的参与⑦设计试管婴儿与试管婴儿的区别是前者在胚胎植入前需进行遗传学诊断⑧把目的基因导入蛙的受精卵，待培养成早期胚胎后再移植到雌蛙体内 A．四项 B．三项 C．两项 D．一项 8．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。有关叙述不正确的是（    ） A．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 B．在 PCR 反应体系中还需要加入 4 种游离核苷酸、耐高温的 DNA 聚合酶等 C．第 3 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 D．第 3 轮 PCR 结束后，含突变碱基对且两条链等长的 DNA 占 1/2 9．PCR引物的3'端为结合模板DNA的关键碱基，5'端无严格限制，可用于添加限制酶切点等序列。下列叙述正确的是（    ） A．PCR第4个循环，消耗了15对引物 B．脱氧核苷酸作为扩增的原料会依次连接到5'端 C．耐高温的DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上 D．用图中引物扩增至少四个循环后才能获得两端均添加限制酶切点的目的产物 10．胰岛素的研发走过了：动物提取—化学合成—重组胰岛素—生产胰岛素类似物生产等历程。有关叙述错误的是（    ） A．动物体内胰岛素由胰岛B细胞合成并胞吐出细胞 B．氨基酸是化学合成胰岛素的原料 C．用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素需相同的启动子 D．利用蛋白质工程可生产速效胰岛素等胰岛素类似物 11．下列关于PCR扩增DNA片段及电泳鉴定的叙述，正确的有（    ） A．PCR反应中，复性阶段需要DNA聚合酶连接磷酸二酯键 B．PCR反应中，延伸阶段需要反应体系中的ATP提供能量 C．电泳时，DNA分子在凝胶中的迁移速率与DNA的大小和构象等有关 D．电泳时，将PCR产物、核酸染料和电泳指示剂混合后注入凝胶加样孔 12．某研究小组构建了能表达ACTA1-GFP融合蛋白的重组质粒，该重组质粒的部分结构如下图所示。下列叙述错误的是（    ） 注：F1和F2表示上游引物，R1和R2表示下游引物 A．ACTA1基因转录的模板链是a链，引物F1与a链的部分序列相同 B．仅用F2和R1一对引物，即可确定ACTA1基因插入方向是否正确 C．RNA聚合酶与启动子结合，调控ACTA1基因和GFP基因的表达 D．若用引物F2和R2进行PCR，能更好地区分ACTA1-GFP基因纯合子和杂合子 13．研究发现，水稻蜡质基因（Wx）编码直链淀粉合成酶。若Wx基因中第226位碱基是正常的G，该位点所在的内含子能被正常剪接，胚乳中直链淀粉含量最高，基因型记做GG；若该位点突变成T，则不能被正常剪接，胚乳中直链淀粉的合成水平会降低，基因型记做TT。为检测Wx基因该位点碱基是G或T，研究人员以待测水稻叶片总DNA为材料，以Wx基因片段设计引物如图所示，对PCR扩增产物经AccⅠ酶切后电泳。已知引物1为5＇-GCTTCACTTCTCTGCTTGTG-3＇，两引物之间无另外的AccI酶的识别位点。下列叙述正确的是（　　） A．组成上述两种淀粉合成酶的氨基酸的种类不同，数目相同 B．GT杂合型水稻品种酶切电泳结果为2条条带 C．若酶切产物只能观察到大约460bp的DNA条带，则表明该水稻品种为TT型 D．该实验中需设计的引物2为5＇-TTCAACTCTCGTTAAATCAT-3＇ 阅读下列材料，回答下列小题。 在应用基因工程改变生物遗传特性，进而利用种间关系进行生物防治方面，中国科学家取得了许多重要进展。 资料一：人类使用化学农药防治害虫，致使环境不断恶化。王成树等从黄肥尾蝎中克隆出一种神经毒素基因AalT，将其导入能寄生在许多害虫体内的绿僵菌中，增强绿僵菌致死害虫的效应，可有效控制虫害大规模爆发。 资料二：小麦赤霉病是世界范围内极具毁灭性的农业真菌病害。王宏伟、孔令让等从长穗偃麦草中克隆出抗赤霉病主效基因Fhb7。将Fhb7导入小麦，其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染，从而避免小麦赤霉病大规模爆发。 资料三：疟疾由受疟原虫感染的雌按蚊通过叮咬在人群中传播。王四宝等从几种微生物中克隆出5种不同抗疟机制的基因，将它们导入按蚊的肠道共生菌AS1中。在按蚊肠道内，AS1工程菌分泌的基因表达产物可杀灭疟原虫。因AS1可在按蚊亲代和子代种群中扩散，所以在含AS1工程菌按蚊的群落中，疟疾传播一般可被阻断。 14．目的基因是基因工程的关键要素。关于上述资料中涉及的目的基因，下列分析正确的是（    ） A．来源：必须从动物、植物或微生物的基因组文库中直接获取 B．作用：上述基因表达产物一定影响防治对象的生长或存活 C．转化：均可采用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞 D．应用：只有将目的基因导入防治对象才能达到生物防治目的 15．在利用种间关系进行生物防治的措施中，下列分析错误的是（    ） A．施用绿僵菌工程菌减少虫害，不改变绿僵菌与害虫之间存在寄生关系 B．引入Fhb7增强小麦的抗菌性，目的是调节真菌对植物的寄生能力 C．AS1工程菌分泌的多种表达产物不改变AS1与按蚊之间存在共生关系 D．使AS1工程菌分泌多种表达产物杀灭疟原虫，目的是调节按蚊对人的寄生能力 大多数真核细胞的基因为不连续基因，除编码蛋白质的外显子外，还有不编码蛋白质的内含子；在转录时整个基因（包括外显子和内含子）都被转录，形成前体mRNA。前体mRNA有两种基本剪接方式：一是将内含子从前体mRNA中去除，然后规范地将外显子剪接成成熟的mRNA，这种剪接方式称为组成型剪接；另一种剪接方式是可调控的选择性剪接，真核生物中有些基因的mRNA前体有几种不同的剪接方式，外显子按照不同的方式剪接在一起。 人类的甲状腺和下丘脑中，都存在一种相同的基因，但由于转录后加工方式的不同，同种基因产生了两种不同的成熟mRNA。在甲状腺中，mRNA的翻译产物是降钙素，调节钙和磷的正常代谢，降低血液中的钙浓度。在下丘脑中，基因产物是降钙素基因相关多肽（CGRP），与血压的调节和痛觉有关。    阅读材料完成下列小题： 16．下列关于转录和RNA剪接的叙述，正确的是（    ） A．转录启动区域甲基化会干扰DNA聚合酶与启动子结合 B．图中②发生的剪接方式为组成型剪接 C．同一个基因指导合成的蛋白质一定相同 D．RNA剪接过程中有磷酸二酯键的断裂和重新形成 17．根据降钙素基因的表达过程，有关叙述正确的是（    ） A．基因结构改变导致转录出不同的mRNA B．根据某成熟mRNA的碱基排列顺序，就可确定基因碱基排列顺序 C．外显子不一定参与蛋白质的编码 D．降钙素和CGRP均可与二苯胺反应呈蓝色 二、非选择题 18．东北酸菜是白菜经腌制而成的传统食品。发酵过程中若霉菌等微生物大量繁殖会导致酸菜腐败发臭。研究人员从酸菜中分离出具有抑菌活性的乳酸菌，该类乳酸菌因能分泌新型细菌素（多肽）而具有抑菌活性。为获得细菌素表达量更高的工程菌用于生产，进行了相关研究。回答下列问题。 (1)乳酸菌产生的乳酸能溶解碳酸钙而产生溶钙圈。研究人员为从市售多个品牌的酸菜中分离纯化乳酸菌，配制含有碳酸钙的固体培养基，利用 法对该培养基进行灭菌，并采用 法将酸菜液接种到培养基中，选择有溶钙圈的菌落并继续进行纯培养，选择对霉菌抑菌率高的菌株进行后续操作。 (2)研究人员从上述乳酸菌中提取细菌素基因，将其导入受体菌，再对受体菌做进一步的检测与鉴定。下面是细菌素基因及构建的基因表达载体的示意图。    ①利用PCR技术扩增细菌素基因时，应选择的一对引物是 ，PCR过程中，经过4轮循环，消耗引物的个数是 。 ②若以细菌素基因甲链为转录的模板链，为构建基因表达载体，应在与甲链结合的引物的5′端加入 （填“BamHI”或“NdeI”）的识别序列。 ③转化操作后提取受体细胞中的DNA，并利用选择的引物进行扩增，再对扩增产物进行电泳检测，结果如下图。    设置4号的目的是 （答出1点即可），电泳结果表明 。 19．人体内的t-PA蛋白能高效降解血栓，是心梗和脑血栓的急救药。然而，为心梗患者注射大剂量的基因工程t-PA会诱发颅内出血。研究证实，将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，能显著降低出血副作用。据此，先对天然的t-PA基因进行序列改造，然后再采取传统的基因工程方法表达该突变基因，可制造出性能优异的t-PA突变蛋白。下图是通过重叠延伸PCR技术获取t-PA改良基因和利用质粒pCLY11构建含t-PA改良基因的重组质粒示意图（图中重叠延伸PCR过程中引物n、b用来扩增突变位点及其上游DNA序列，引物c、d用来扩增突变位点及其下游DNA序列）。请回答下列问题： (1)科学家将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，生产出性能优良的t-PA突变蛋白的生物技术手段属于 范畴。 (2)获得性能优良的t-PA突变蛋白的正确顺序是 （选择正确编号并排序）。 ①t-PA蛋白功能分析和结构设计 ②借助定点突变改造t-PA基因序列 ③检验t-PA蛋白的结构和功能 ④设计t-PA蛋白氨基酸序列和基因序列 ⑤利用工程菌发酵合成t-PA蛋白 (3)已知t-PA蛋白第84位是半胱氨酸，相应的基因模板链（图中t-PA基因的上链）上的碱基序列是ACA，丝氨酸的密码子是UCU。重叠延伸PCR示意图中的黑点便是突变部位的碱基，引物b中该突变位点的碱基是 。 (4)据图可知，重叠延伸后，进行PCR需要的引物是 ，引物的作用是 。 (5)若获得的t-PA突变基因如图所示，那么质粒pCLY11需用限制酶 切开，才能与t-PA突变基因高效连接。 20．毕赤酵母（能以甲醇为唯一碳源）可作为生产抗原蛋白的工程菌。研究人员以pPIC9K质粒为载体，构建含乙型肝炎病毒表面抗原蛋白基因HBsAg的重组质粒，酶切后导入毕赤酵母，经同源重组整合到其染色体DNA上并实现复制与表达，部分过程如下图。其中5'AOX1为AOX1基因启动子（一种甲醇诱导型启动子），3'AOX1（TT）为AOX1基因终止子，3'AOX1为AOX1基因的部分序列（同源重组的重要位点之一），Bg1Ⅱ、SacⅠ、SnaBⅠ和AyrⅡ为限制酶酶切位点，HBsAg基因中“→”表示基因转录方向。回答下列问题。 (1)过程①PCR除需要加入Taq酶、dNTP、缓冲液、Mg2+外，还需加入 和 。 (2)为了后续将目的基因定向插入质粒，在进行过程①时应在HBsAg基因两侧的A和B端分别添加的碱基序列是 、 。 (3)过程③需用一定浓度的 处理大肠杆菌使其成为感受态细胞，将重组质粒导入大肠杆菌的目的是 。 (4)若用限制酶SnaBⅠ、Bg1Ⅱ联合酶切pPIC9K质粒，获得的DNA片段的长度分别是38kb、27kb、67kb，用限制酶BgⅢ、AvrⅡ联合酶切pPIC9K质粒，得到的DNA片段的长度分别是38kb、40kb、54kb：已知HBsAg基因长度是55kb。则过程⑤应选用的限制酶是 ，获得的重组DNA的长度为 。 (5)转化的酵母菌需在培养基中加入甲醇，其目的是 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！12 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题15 基因工程 目录 1.命题趋势：明考情知方向 2.重难诠释：知重难、掌技巧、攻薄弱 3.创新情境练：知情境练突破 4.限时提升练：（30min）综合能力提升 三年考情分析 2025命题预测 2024天津卷T5 基因表达载体的构建 蛋白质工程原理及操作流程 2024天津卷T11 将目的基因导入受体细胞 2024天津卷T16 基因工程的操作程序综合 电泳鉴定 2023天津卷T7 基因工程在农牧业、制药及环境等方面的应用 2023天津卷T16 PCR扩增的原理与过程 2023天津卷T17 基因工程综合 2022天津卷T15 PCR扩增的原理与过程 基因表达载体的构建 目的基因的检测与鉴定 基因工程的流程和应用是高考的必考点，且常考常新，预计2024年高考也不例外，依然会对其进行考查，有可能与新的科研实事结合，综合考查基因工程的流程和应用，比如新冠病毒疫苗的研发，还可能与细胞工程、胚胎工程等综合起来考查 基因工程与蛋白质工程(含PCR技术、DNA的粗提取与分离) 1.基因工程常考的3种基本工具 图17-1 2.基因工程的操作步骤 图17-2 3.PCR技术 原理是　DNA双链复制　,前提是　要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物　,其过程如下:  4.DNA的粗提取与鉴定 基本原理 方法 目的 　DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同,如下图所示: 　溶于NaCl溶液中并稀释 　①NaCl溶液浓度为　2 mol/L　时,DNA溶解,而部分蛋白质发生盐析生成沉淀,通过　过滤　可除去部分蛋白质及不溶于NaCl溶液的杂质  　②将NaCl溶液稀释至　0.14 mol/L　时,DNA析出,过滤可除去溶于NaCl溶液中的部分蛋白质和其他杂质  DNA不被蛋白酶所水解 加入嫩肉粉 　嫩肉粉中的　木瓜蛋白酶　可水解蛋白质  DNA不溶于酒精 　加入冷却的体积分数为95%的　酒精　  　DNA析出,除去溶于酒精的蛋白质 DNA可被二苯胺试剂染成　蓝色　  　加入　二苯胺试剂　,并进行　沸水浴　  鉴定DNA 5.蛋白质工程 图17-3 （建议用时：10分钟） 1．水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。蛋白质工程流程如图所示。下列关于蛋白质工程叙述正确的是（    ） A．蛋白质工程是在分子水平上对DNA分子直接进行操作，定向改变分子的结构 B．图中的b为mRNA a为蛋白质，b和a对应的单体序列都是唯一的 C．通过蛋白质工程改造的水蛭蛋白是自然界已有的蛋白质 D．蛋白质工程改造的水蛭蛋白过程中不涉及中心法则 【答案】A 【分析】蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。也就是说，蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，是包含多学科的综合科技工程领域。 【详解】A、蛋白质工程直接的操作对象是水蛭素基因，是在分子水平上对DNA分子直接进行操作，定向改变分子的结构，A正确； B、据图可知，物质a是具有氨基酸序列的多肽链，物质b是mRNA。在生产过程中，物质b可能不同，原因是密码子的简并性，即一种氨基酸可能对应几个密码子，B错误； C、通过蛋白质工程改造的水蛭蛋白是自然界没有的蛋白质，C错误； D、根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列，涉及到了中心法则，D错误。 故选A。 2．天然的T4溶菌酶（A0）来源于T4噬菌体，在食品防腐、医药工业等方面有广泛应用，但热稳定性较差。为提高该酶的热稳定性，研究人员将T4溶菌酶（A0）第3位上的异亮氨酸替换为半胱氨酸，该处的半胱氨酸可与第97位半胱氨酸间形成二硫键，从而获得热稳定性高的T4溶菌酶（A1）。下列说法正确的是（    ） A．A1热稳定性较A0高的原因与氨基酸之间形成的化学键有关 B．根据A1的氨基酸序列，就能准确推出相应的脱氧核苷酸序列 C．工业化生产中A0的合成需经过基因的表达过程，A1则直接合成 D．将A0、A1分别与底物混合后，再置于相同的高温环境中以检测活性 【答案】A 【分析】蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。 【详解】A、研究人员将T4溶菌酶（A0）第3位上的异亮氨酸替换为半胱氨酸，使该处的半胱氨酸可与第97位半胱氨酸间形成二硫键，从而提高了热稳定性，所以A1热稳定性较A0高的原因与氨基酸之间形成的化学键（二硫键）有关，A正确； B、由于密码子的简并性，根据A1的氨基酸序列，不能准确推出相应的脱氧核苷酸序列，B错误； C、A0和A1都是蛋白质，在工业化生产中都需经过基因的表达过程合成，C错误； D、检测酶活性时，应先将酶和底物分别置于相同的高温环境中一段时间后再混合，若先混合再置于高温环境中，在升温过程中酶就可能已经发挥作用了，D错误。 故选A。 3．草鱼是我国养殖产量最大的水产品种之一、近日武汉高泽霞教授团队找到并敲除控制草鱼肌间刺产生的关键基因B，成功培育出“无刺”草鱼，实验过程如下。下列说法错误的是（    ） A．可从鱼刺中提取mRNA进行逆转录获得cDNA，从中找到与鱼刺发育有关的基因 B．PCR扩增时反应体系中需加入模板、原料、引物、耐高温的DNA聚合酶、Mg2+等 C．利用基因编辑技术获得一条敲除基因B的杂合体少刺草鱼，通过一代杂交可获得遗传性状稳定的无刺鱼 D．养殖遗传性状稳定的无刺鱼时，应避免与野生鱼杂交，否则可能会造成生态威胁 【答案】C 【分析】PCR技术：目的基因DNA受热变性后解为单链，引物与单链相应互补序列结合；然后以单链DNA为模板，在DNA聚合酶作用下进行延伸，即将4种脱氧核苷酸加到引物的3'端，如此重复循环多次。 【详解】A、根据中心法则，可从鱼刺中提取mRNA进行逆转录获得cDNA，从中找到与鱼刺发育有关的基因，A正确； B、PCR扩增时反应体系中需加入模板（DNA的两条链）、引物（一对）、Mg2+等，B正确； C、利用基因编辑技术获得一条敲除基因B的杂合体少刺草鱼，因此一代杂交不能获得遗传性状稳定的无刺鱼，C错误； D、养殖遗传性状稳定的无刺鱼时，若无刺鱼和野生鱼杂交，也可能将基因进行传递，可能会造成生态威胁，D正确。 故选C。 4．为研究水稻D基因的功能，研究者将T-DNA插入D基因中，致使该基因失活，失活后基因记为d。为验证F植株基因型（DD、Dd、dd），研究者根据D基因T-DNA的序列设计了3种引物。随机选取F植株若干，提取各植株的总DNA分别用引物“I+Ⅲ”组合（A组）及“II+Ⅲ”组合（B组）进行PCR扩增，检测是否扩增（完整的T-DNA过大，不能完成PCR扩增）。下列叙述错误的是（    ） A．引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸 B．PCR扩增需要2种引物，确保特异地复制处于两个引物之间的DNA序列 C．若A组进行PCR可完成扩增，B组不能，则相应植株的基因型是DD D．若A、B组进行PCR均可完成扩增，则相应植株的基因型是Dd 【答案】C 【分析】PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，利用的原理是DNA复制。 【详解】A、DNA聚合酶只能够从脱氧核苷酸链的3'端开始连接脱氧核苷酸，故需要加入引物，A正确； B、PCR扩增是以两条链为模板，两条链两端碱基序列不同，故需要2种引物，确保特异地复制处于两个引物之间的DNA序列，B正确； C、根据题干子链延伸的方向总是5′→3'，当使用引物“Ⅰ十Ⅲ”组合进行PCR时，碱基互补配对关系如下图所示由图可知，二者可扩增出从D基因的左端到T一DNA之间的部分序列（省略号代表大量碱基），表明该植株含有d基因。故若仅引物“Ⅰ+Ⅲ”（A组）组进行PCR能完成扩增，而“Ⅱ+Ⅲ”（B组）组不能完成扩增，则相应植株的基因型为dd，C错误； D、当使用引物“Ⅱ+Ⅲ”组合进行PCR时，碱基互补配对关系如下图所示。由图可知，当未插入T一DNA可扩增出从D基因左端的CCGTGT到右端的ATGCCT之间的序列，再结合C选项可知，若“Ⅰ+Ⅲ”（A组）、“Ⅱ+Ⅲ”（B组）进行PCR均可完成扩增，则相应植株的基因型是Dd，D正确。 故选C。 5．实时荧光RT-PCR可用于新型冠状病毒的核酸检测，RT-PCR是将RNA逆转录（RT）和cDNA聚合酶链式扩增反应相结合的技术，其原理是：在PCR复性过程中探针和引物一起与模板结合，探针两侧分别带有荧光基团和抑制荧光发出的淬灭基团，新链延伸过程中，DNA聚合酶会破坏探针，导致荧光基团与淬灭基团分离而发出荧光。利用RT-PCR进行核酸检测的相关过程如下图所示。下列说法错误的是（    ）    A．做RT-PCR之前，需要先根据新冠病毒的cDNA核苷酸序列合成引物和探针 B．如果检测结果有强烈荧光信号发出，说明被检测者没有感染新型冠状病毒 C．RNA不能作为PCR扩增的模板，需将样本中的RNA反转录为DNA后再扩增 D．还可以检测病毒的外壳或病毒引发产生的抗体，其原理都是抗原—抗体杂交 【答案】B 【分析】根据题意，通过病毒的RNA进行逆转录产生cDNA，cDNA在PCR过程中解旋后可以和引物一起与模板结合，探针两侧有荧光基团和抑制荧光发出的淬灭基团，延伸过程DNA聚合酶破坏了探针使淬灭基团分离后发出荧光而检测到是否有cDNA来判断是否有病毒。 【详解】A、PCR 需要根据cDNA的核苷酸序列合成引物，同时RT-PCR还需要探针与待测样本DNA混合，故需要根据cDNA的核苷酸序列合成探针，A正确； B、若检测结果有强烈荧光信号发出，说明被检测者极有可能感染了病毒，B错误； C、PCR扩增必须以 DNA为模板，RNA 不能作为 PCR 扩增的模板，所以需要将样本中的 RNA 反转录为 DNA后再进行扩增，C正确； D、RNA病毒的检测方法有：①RNA 检测，即检测病毒的遗传物质 RNA；②特异性抗原蛋白检测，即检测病毒表面的一种糖蛋白；③特异性抗体检测，即检测感染者体内通过免疫反应所产生的某种抗体。后两种方法的原理是抗原-抗体杂交，D正确。 故选B。 （建议用时：30分钟） 一、单选题 1．据悉多基因编辑猪皮移植手术已获成功，下列叙述错误的是（    ） A．为防止免疫排斥反应，应该把患者的抗体基因进行删除 B．皮肤在人体的免疫中发挥重要作用，它属于人体免疫的第一道防线 C．器官移植中的免疫排斥反应既有细胞免疫也有体液免疫 D．更多的人加入到自愿捐献器官行列中，有助于缓解供体器官的短缺 【答案】A 【来源】2024届天津市北辰区高三三模生物试题 【分析】免疫排斥是机体对移植物（异体细胞、组织或器官）通过特异性免疫应答使其破坏的过程。一般是指移植术后，受者可识别移植物抗原并产生应答，移植物中免疫细胞也可识别受者抗原组织并产生应答。 【详解】A、为防止免疫排斥反应，应该把猪器官上的抗原基因敲除，A错误； B、皮肤在人体的免疫中发挥重要作用，属于物理屏障，它属于人体免疫的第一道防线，B正确； C、器官移植中的免疫排斥反应既有细胞免疫也有体液免疫，其主要是细胞免疫，C正确； D、器官移植是将异体器官转移到受体中，更多的人加入到自愿捐献器官行列中，有助于缓解供体器官的短缺，D正确。 故选A。 2．某校学习小组进行PCR实验，甲、乙、丙三名同学分别以酵母菌为材料，进行PCR扩增，各取20ul产物进行凝胶电泳，得到的结果如右图。下列叙述错误的是（　　）    A．PCR技术可用于检测酵母菌是否含有某种基因 B．甲同学扩增得到的DNA量比乙同学多 C．丙同学所用的引物可能与甲乙同学的不一样 D．丙同学扩增得到的片段比甲乙同学的要大 【答案】D 【来源】2023届天津市九校高三联考模拟考试生物试题 【分析】利用PCR可以在体外进行DNA片段的扩增。PCR利用了DNA的热变性原理，通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合。DNA具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。 【详解】A、通过PCR技术获得目的基因，根据目的基因的长度进行电泳，可判断酵母菌是否含有某种基因，A正确； B、甲同学的电泳条带比乙同学条带宽，说明甲同学扩增的DNA产物多于乙同学，B正确； C、由图可知，丙同学扩增出来的产物与甲乙同学产物不同，其DNA不同，其碱基序列可能不同，故丙同学所用的引物可能与甲乙同学的不一样，C正确； D、丙同学扩增产物的电泳条带比甲乙条带位置距离点样孔更远，说明丙同学扩增的DNA分子小，速率快，D错误。 故选D。 3．将Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4基因通过逆转录病毒转入小鼠成纤维细胞后。置于培养胚胎干细胞（ES细胞）的培养基上培养。2~3周后，细胞会呈现出与ES细胞类似的形态和活跃分裂能力，这样的细胞称为诱导多能干细胞（iPS细胞）。下列说法错误的是（　　） A．逆转录病毒充当了将目的基因导入成纤维细胞的载体 B．从获取途径看，iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞 C．体细胞经诱导产生iPS细胞后，细胞的全能性下降 D．欲验证iPS细胞的产生是由于外源基因的作用，应设置不转入外源基因的对照组 【答案】C 【来源】2023届天津市和平区高三第三次教学质量调查生物试题 【分析】胚胎干细胞具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。 【详解】A、由题意可知，Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4基因能通过逆转录病毒转入小鼠成纤维细胞，说明逆转录病毒充当了将目的基因导入成纤维细胞的载体，A正确； B、由于iPS细胞具有活跃的分裂能力，故iPS细胞的应用前景优于胚胎干细胞，B正确； C、体细胞分化程度高，全能性低，体细胞被诱导为iPS细胞后，可重新分化为其他细胞，故体细胞经诱导产生iPS细胞后，细胞的全能性升高，C错误； D、欲验证iPS细胞的产生是由于外源基因的作用，自变量为是否含有外源基因，应设置不转入外源基因的对照组，D正确。 故选C。 4．PCR技术可用于遗传多样性的研究。下图是对两个跳虫（A和B）DNA分析的实验过程，有关叙述错误的是（    ） A．蛋白酶可以分解组织中的蛋白质，在提取DNA时加入蛋白酶有助于释放出DNA B．Taq酶能够耐高温，高温下不会变性，常在PCR中用于DNA链的合成 C．将已知长度的DNA片段装到凝胶上作参照，可用于估测样本DNA片段的大小 D．阴性对照是已知DNA模板及PCR扩增过程所需的物质，以监测试剂是否污染 【答案】D 【来源】2023届天津市南开区高三二模生物试题 【分析】PCR是利用DNA在体外摄氏95°高温时变性会变成单链，低温（经常是60°C左右）时引物与单链按碱基互补配对的原则结合，再调温度至DNA聚合酶最适反应温度（72°C左右），DNA聚合酶沿着磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互补链。PCR反应的最大特点是具有较大扩增能力与极高的灵敏性，但容易污染，因此要时刻注意污染的监测，阳性对照和阴性对照等。 【详解】A、蛋白酶是水解蛋白质肽键一类酶的总称，跳虫细胞中大量DNA和蛋白质构成染色体，所以在提取DNA时加入蛋白酶有助于释放出DNA，A正确； B、Taq酶是从水生栖热菌 Thermus Aquaticus （ Taq ）中分离出的具有热稳定性的DNA聚合酶，耐高温，B正确； C、双链DNA分子通过凝胶的速率与其分子量的常用对数成反比。据此用已知分子量的标准物质和待测分子量的DNA片段同时电泳，比较其电泳速率，即可求出待测片段的分子大小，C正确； D、PCR污染的监测方法中阳性对照:它是PCR反应是否成功、产物条带位置及大小是否合乎理论要求的一个重要的参考标志。阳性对照要选择扩增度中等、重复性好，经各种鉴定是该产物的标本，如以重组质粒为阳性对照，其含量宜低不宜高(100个拷贝以下)，但阳性对照尤其是重组质粒及高浓度阳性标本，其对检测或扩增样品污染的可能性很大；阴性对照:每次PCR实验务必做阴性对照。它包括①标本对照:被检的标本是血清就用鉴定后的正常血清作对照;被检的标本是组织细胞就用相应的组织细胞作对照。②试剂对照:在PCR试剂中不加模板DNA或RNA，进行PCR扩增，以监测试剂是否污染，D错误。 故选D。 5．“筛选”是生物技术与工程中常用的技术手段。下列叙述错误的是（    ） A．培育转基因抗虫棉时，需从分子水平及个体水平进行筛选 B．制备单克隆抗体时，需从分子水平筛选能产生所需抗体的杂交瘤细胞 C．胚胎移植前，需对通过体外受精或其他方式得到的胚胎进行质量筛选 D．单倍体育种时，需对的花药进行筛选后才可继续进行组织培养 【答案】D 【来源】2023届天津市南开区高三二模生物试题 【分析】1、培育转基因抗虫棉主要需要四个步骤：目的基因的筛选与获取、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。目的基因进入受体细胞后，是否稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测与鉴定才能知道，这也是检查转基因抗虫棉是否培育成功的一步。首先是分子水平的检测，包括通过PCR等技术检测棉花的染色体DNA上是否插人了Bt基因或检测Bt基因是否转录出了mRNA；从转基因棉花中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原-抗体杂交，检测Bt基因是否翻译成Bt抗虫蛋白等。其次，还需要进行个体生物学水平的鉴定。例如，通过采摘抗虫棉的叶片饲喂棉铃虫来确定Bt基因是否赋予了棉花抗虫特性以及抗性的程度。 2、单克隆抗体的制备：用特定的抗原对小鼠进行免疫，并从小鼠的脾中得到能产生特定抗体的B淋巴细胞；将获得的多种B淋巴细胞与骨髓瘤细胞诱导融合；用特定的选择培养基进行筛选：在该培养基上，未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长；对上述经选择培养的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞；将抗体检测呈阳性的杂交瘤细胞在体外条件下大规模培养，或注射到小鼠腹腔内增殖；从细胞培养液或小鼠腹水中获取大量的单克隆抗体。 3、胚胎移植：指将通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。其中提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体叫“受体”。通过任何一项技术（如转基因、核移植和体外受精等）获得的胚胎，都必须移植给受体才能获得后代。胚胎移植主要包括供体、受体的选择和处理，配种或人工授精，胚胎的收集，胚胎的检查、培养或保存，胚胎的移植，以及移植后的检查等步骤。 4、单倍体育种：原理是染色体变异，常用的方法是先采用花药离体培养（组织培养）来获得单倍体植株，然后经过人工诱导（如秋水仙素处理）使染色体数目加倍，重新恢复到正常植株的染色体数目。利用二倍体植株的花药进行单倍体育种，所得植株的基因型都是纯合的，从这些纯合二倍体中选择出来的优良品种，后代自交不会出现性状分离。与常规育种技术相比，其优点在于：育种时间短，可明显缩短育种年限，节省了大量的人力和物力。 【详解】A、培育转基因抗虫棉时，在将目的基因导入受体细胞后，需要从分子水平上鉴定目的基因（Bt基因）是否成功导入、稳定存在和表达，还需要通过采摘抗虫棉的叶片饲喂棉铃虫来从个体水平上确定Bt基因是否赋予了棉花抗虫特性和评估其抗性程度，从而筛选出有较好抗虫特性的转基因抗虫棉。所以，培育转基因抗虫棉时，需从分子水平及个体水平进行筛选，A正确； B、制备单克隆抗体时，在筛选出杂交瘤细胞后，需要进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。上述筛选过程中涉及的抗体检测属于分子水平的筛选，所以，制备单克隆抗体时，需从分子水平筛选能产生所需抗体的杂交瘤细胞，B正确； C、胚胎移植前，需对通过体外受精或其他方式得到的胚胎进行质量筛选，挑取质量好，活性强的胚胎进行培养或保存，可以提高胚胎移植成功的概率，C正确； D、单倍体育种时，在花药经过植物组织培养变成单倍体幼苗后，人工诱导其发生染色体加倍，培育成纯合二倍体植株，从这些纯合二倍体植株中筛选优良品种。而不是对 F1 的花药进行筛选，D错误。 故选D。 6．外界因素或细胞自身因素均可引起DNA分子断裂。下图是断裂DNA的一种修复模式，其中DNA同源序列是指具有相同或相似核苷酸序列的片段。相关叙述错误的是（    ） A．酶a的作用是形成黏性末端，便于侵入同源序列 B．过程②中含同源序列的DNA会发生解旋 C．酶b是DNA聚合酶，以同源序列为模板、侵入单链为引物 D．修复DNA的核苷酸序列可能改变，这种变异属于基因重组 【答案】D 【来源】2023届天津市南开区高三第一次模拟考试生物试题 【分析】DNA的复制：条件：a、模板：亲代DNA的两条母链；b、原料：四种脱氧核苷酸为；c、能量：（ATP）；d、一系列的酶。缺少其中任何一种，DNA复制都无法进行。过程：a、解旋：首先DNA分子利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，把两条扭成螺旋的双链解开，这个过程称为解旋；b、合成子链：然后，以解开的每段链（母链）为模板，以周围环境中的脱氧核苷酸为原料，在有关酶的作用下，按照碱基互补配对原则合成与母链互补的子链。 【详解】A、据图可知酶a的作用是将断裂后的平末端转化为黏性末端，便于侵入同源序列，A正确； B、从图中可以看出，过程②中含同源序列的DNA会发生解旋，为入侵单链的延伸做准备，B正确； C、酶b连接的是游离的脱氧核苷酸，为DNA聚合酶，以同源序列为模板、侵入单链为引物，催化DNA单链的延伸，C正确； D、DNA同源序列是指具有相同或相似核苷酸序列的片段，而修复DNA的过程是以同源序列的单链为模板实现的，因此修复部位的核苷酸序列可能改变，这种变异属于基因突变，D错误。 故选D。 7．下列有关生物工程描述正确的有（　　） ①植物体细胞杂交技术可打破生殖隔离，培育出的新品种一定不是单倍体②利用普通植物茎尖进行植物组织培养可以培育出抗病毒植株③在植物体细胞杂交过程中可采用质壁分离实验检测制备的原生质体的活性④通过对引物的设计，运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变、在目的基因两端增加限制酶识别位点等目的⑤在试管牛培育过程中需用物理或化学法激活重构胚，使其完成分裂和发育⑥在“克隆羊”、“试管羊”和“转基因羊”的形成过程中，一般都有卵母细胞的参与⑦设计试管婴儿与试管婴儿的区别是前者在胚胎植入前需进行遗传学诊断⑧把目的基因导入蛙的受精卵，待培养成早期胚胎后再移植到雌蛙体内 A．四项 B．三项 C．两项 D．一项 【答案】A 【来源】2022届天津市新华中学高三一模生物试题 【分析】1、植物体细胞杂交包括植物细胞融合和植物组织培养两个阶段，原理为细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。 2、PCR的原理是DNA双链复制，步骤包括高温变性、复性、延伸。该过程需要耐高温的DNA聚合酶催化，需要四种游离的脱氧核苷酸做原料。 3、试管牛是通过体外受精、胚胎移植形成的，胚胎移植过程包括：对供体和受体的选择和处理（同期发情处理，超数排卵处理）、配种或进行人工授精、对胚胎的收集检查培养或保存、进行胚胎移植 【详解】①植物体细胞杂交技术能打破生殖隔离，克服远缘杂交不亲和的障碍，由于其遗传物质来自两个细胞，故新品种一定不是单倍体，①正确； ②由于茎尖部位基本不含病毒或病毒很少，故采用茎尖组织培养技术可以培养脱毒植株，但不能抗病毒，②错误； ③原生质体无细胞壁 ，故不能对原生质体采用质壁分离实验检测制备的原生质体的活性，③错误； ④PCR是一项体外扩增DNA的技术，通过对引物的设计，运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变、在目的基因两端增加限制酶识别位点等目的，④正确； ⑤试管牛是体外受精、胚胎移植形成的，不需要用物理或化学方法激活重组细胞，⑤错误； ⑥“克隆羊”（将细胞核移植到去核卵细胞中）、“试管羊”（精子和卵细胞在体外受精）、“转基因羊”（将目的基因导入受精卵中，而受精卵由精子和卵细胞结合而成）在形成过程中一般都有卵（母）细胞的参与，⑥正确； ⑦设计试管婴儿与试管婴儿的区别是前者在胚胎植入前需进行遗传学诊断，⑦正确； ⑧蛙属于卵生动物，体内无子宫，因此无法完成胚胎移植，⑧错误。 故选A。 8．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。有关叙述不正确的是（    ） A．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 B．在 PCR 反应体系中还需要加入 4 种游离核苷酸、耐高温的 DNA 聚合酶等 C．第 3 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 D．第 3 轮 PCR 结束后，含突变碱基对且两条链等长的 DNA 占 1/2 【答案】D 【来源】2022届天津市实验中学高三一模生物试题 【分析】PCR的原理是DNA双链复制，步骤包括高温变性、复性、延伸。该过程需要耐高温的DNA聚合酶催化，需要四种游离的脱氧核苷酸做原料。根据图中可得，由于引物的一个碱基在不影响与模板链整体配对的前提下不与目的基因配对，再利用PCR技术实现了目的基因的定点诱变。其技术原理是碱基互补配对原则。 【详解】A、引物中设计两种限制酶识别位点，可以配合载体的限制酶识别位点，帮助目的基因定向定点插入运载体，避免发生自身环化，A正确； B、PCR反应体系中还需要加入4种游离的核苷酸、耐高温的 DNA 聚合酶，直接利用高温解旋，B正确； C、第3轮PCR中，物质②是引物2以引物1拓展得到的DNA链为模板进行复制得到的，故引物1能与图中②结合并且形成两条链等长的突变基因，C正确； D、第3轮PCR结束后，含突变碱基对且两条链等长的DNA有2个，而子代DNA有23=8个，故含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/4，D错误。 故选D。 9．PCR引物的3'端为结合模板DNA的关键碱基，5'端无严格限制，可用于添加限制酶切点等序列。下列叙述正确的是（    ） A．PCR第4个循环，消耗了15对引物 B．脱氧核苷酸作为扩增的原料会依次连接到5'端 C．耐高温的DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上 D．用图中引物扩增至少四个循环后才能获得两端均添加限制酶切点的目的产物 【答案】C 【来源】2022届天津市新华中学高三全校统练生物试题 【分析】PCR由变性-退火-延伸三个基本反应步骤构成： 1、模板DNA的变性：模板DNA经加热至93℃左右一定时间后，使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离，使之成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应作准备； 2、模板DNA与引物的退火（复性）：模板DNA经加热变性成单链后，温度降至55℃左右，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合； 3、延伸：DNA聚合酶由降温时结合上的引物开始沿着DNA链合成互补链。此阶段的温度依赖于DNA聚合酶。该步骤时间依赖于聚合酶以及需要合成的DNA片段长度。 【详解】A、该DNA是双链，第一次循环要1对引物，第二次要2对，第三次4对，第四次要8对，即PCR第4个循环，消耗了8对引物，A错误； B、进行PCR时，扩增是从引物的3'端延伸，因此脱氧核苷酸作为扩增的原料会依次连接到3'端，B错误； C、耐高温的DNA聚合酶要在双链DNA解链以后，结合到DNA上，以其中一条单链为模板，以一小段RNA为引物，然后将单个脱氧核苷酸连续加成，合成子链，C正确； D、 ，由图示可知，第一、二轮循环合成的子链长度均不同，根据半保留复制特点可知，前两轮循环产生的四个DNA分子的两条链均不等长，第三轮循环产生的DNA分子存在等长的两条核苷酸链，即用图中引物扩增至少3个循环后才能获得两端均添加限制酶切点的目的产物，D错误。 故选C。 10．胰岛素的研发走过了：动物提取—化学合成—重组胰岛素—生产胰岛素类似物生产等历程。有关叙述错误的是（    ） A．动物体内胰岛素由胰岛B细胞合成并胞吐出细胞 B．氨基酸是化学合成胰岛素的原料 C．用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素需相同的启动子 D．利用蛋白质工程可生产速效胰岛素等胰岛素类似物 【答案】C 【来源】2024年新课标天津高考生物真题试卷 【分析】胰岛素是由胰脏内的胰岛B细胞受内源性或外源性物质如葡萄糖、乳糖、核糖、精氨酸、胰高血糖素等的刺激而分泌的一种蛋白质激素。胰岛素是机体内唯一降低血糖的激素，同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成。外源性胰岛素主要用来治疗糖尿病。 【详解】A、胰岛素在动物体内由胰岛B细胞合成后，经过胞吐作用释放出细胞，A正确； B、胰岛素属于蛋白质激素，所以化学合成胰岛素的原料是氨基酸，B正确； C、用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素不需要使用相同的启动子，因为两者属于不同的表达系统，大肠杆菌是原核生物表达系统，而乳腺生物反应器属于真核生物表达系统，启动子要求不同，C错误； D、利用蛋白质工程技术可以对胰岛素进行改造，生成具有不同作用特性的胰岛素类似物，包括速效胰岛素，D正确。 故选C。 11．下列关于PCR扩增DNA片段及电泳鉴定的叙述，正确的有（    ） A．PCR反应中，复性阶段需要DNA聚合酶连接磷酸二酯键 B．PCR反应中，延伸阶段需要反应体系中的ATP提供能量 C．电泳时，DNA分子在凝胶中的迁移速率与DNA的大小和构象等有关 D．电泳时，将PCR产物、核酸染料和电泳指示剂混合后注入凝胶加样孔 【答案】C 【来源】天津市南开区2023-2024学年高三上学期阶段性质量检测（一）生物试题 【分析】（1）PCR是聚合酶链式反应的缩写。它是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。（2）DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下，这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这个过程就是电泳。PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。 【详解】A、PCR反应中，复性阶段需要耐高温的DNA聚合酶连接磷酸二酯键，A错误； B、PCR反应中需要以dATP、dTTP、dCTP、dGTP为原料合成新的DNA链，这些原料水解就会放出能量，B错误； C、PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关，C正确； D、核酸染料在制备凝胶时加入，将扩增得到的PCR产物与凝胶载样缓冲液（内含指示剂）混合，再用微量移液器将混合液缓慢注入凝胶的加样孔内。留一个加样孔加入分子大小的标准参照物，D错误。 故选C。 12．某研究小组构建了能表达ACTA1-GFP融合蛋白的重组质粒，该重组质粒的部分结构如下图所示。下列叙述错误的是（    ） 注：F1和F2表示上游引物，R1和R2表示下游引物 A．ACTA1基因转录的模板链是a链，引物F1与a链的部分序列相同 B．仅用F2和R1一对引物，即可确定ACTA1基因插入方向是否正确 C．RNA聚合酶与启动子结合，调控ACTA1基因和GFP基因的表达 D．若用引物F2和R2进行PCR，能更好地区分ACTA1-GFP基因纯合子和杂合子 【答案】A 【来源】天津市和平区天津市第一中学2024-2025学年高三上学期段考生物试卷（统练5） 【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。（4）目的基因的检测与鉴定。 【详解】A、转录时子链的延伸方向是5'→3'，据图可知，ACTA1基因转录的模板链是a链，引物F1与b链均可以和a链互补配对，二者部分序列相同，A错误； B、据图可知，引物F2和R1结合部位包含ACTA1基因的碱基序列，因此推测为了确定ACTA1基因连接到质粒中且插入方向正确，进行PCR检测时，若仅用一对引物，可选择图甲中的F2和R1，B正确； C、据图可知，ACTA1基因和GFP基因位于启动子和终止子之间，故RNA聚合酶与启动子结合，调控ACTA1基因和GFP基因的表达，C正确； D、若用引物F2和R2进行PCR，由于扩增的范围更广，故可根据电泳条带数目能更好地区分ACTA1-GFP基因纯合子和杂合子，D正确。 故选A。 13．研究发现，水稻蜡质基因（Wx）编码直链淀粉合成酶。若Wx基因中第226位碱基是正常的G，该位点所在的内含子能被正常剪接，胚乳中直链淀粉含量最高，基因型记做GG；若该位点突变成T，则不能被正常剪接，胚乳中直链淀粉的合成水平会降低，基因型记做TT。为检测Wx基因该位点碱基是G或T，研究人员以待测水稻叶片总DNA为材料，以Wx基因片段设计引物如图所示，对PCR扩增产物经AccⅠ酶切后电泳。已知引物1为5＇-GCTTCACTTCTCTGCTTGTG-3＇，两引物之间无另外的AccI酶的识别位点。下列叙述正确的是（　　） A．组成上述两种淀粉合成酶的氨基酸的种类不同，数目相同 B．GT杂合型水稻品种酶切电泳结果为2条条带 C．若酶切产物只能观察到大约460bp的DNA条带，则表明该水稻品种为TT型 D．该实验中需设计的引物2为5＇-TTCAACTCTCGTTAAATCAT-3＇ 【答案】C 【来源】天津市红桥区2023-2024学年高三下学期第一次模拟考试生物试题 【分析】用PCR扩增DNA片段的过程中，脱氧核苷酸只能加在引物3'端，子链延长方向是5'→3'，引物的碱基序列应与每条模板链3'端的一段核苷酸链的碱基序列互补。 【详解】A、由题意可知，若Wx基因中第226位碱基是正常的G，该位点所在的内含子能被正常剪接，若该位点突变成T，则不能被正常剪接，由于内含子不能被剪切后会导致用于翻译的mRNA比内含子被正常剪切后的mRNA变长，因此翻译形成的上述两种淀粉合成酶的氨基酸的数目不相同，A错误； B、若Wx基因中第226位碱基是正常的G，该位点所在的内含子能被正常剪接，胚乳中直链淀粉含最高，基因型记做GG；若该位点突变成T，则不能被正常剪接，胚乳中直链淀粉的合成水平会降低，基因型记做TT，故GT杂合型水稻品种的G能被酶切成两段，而T不能被酶切，故酶切电泳结果为3条条带，B错误； C、PCR产物从71bp开始，到530bp为止，共460bp。若PCR产物不被酶切，电泳后只有一条460bp左右的条带，则基因型为TT，C正确； D、分析题图可知，引物的延伸方向为5'→3'，故图示所给引物1设计区碱基序列所在的DNA链为非模板链，故引物1的碱基序列与非模板链的碱基序列相同，而引物2要以引物2设计区碱基序列所在的DNA链为模板，故引物2的碱基序列应与所给序列碱基互补配对，该实验中需设计的引物2为5'－ATGATTTAACGAGAGTTGAA－3'，D错误。 故选C。 阅读下列材料，回答下列小题。 在应用基因工程改变生物遗传特性，进而利用种间关系进行生物防治方面，中国科学家取得了许多重要进展。 资料一：人类使用化学农药防治害虫，致使环境不断恶化。王成树等从黄肥尾蝎中克隆出一种神经毒素基因AalT，将其导入能寄生在许多害虫体内的绿僵菌中，增强绿僵菌致死害虫的效应，可有效控制虫害大规模爆发。 资料二：小麦赤霉病是世界范围内极具毁灭性的农业真菌病害。王宏伟、孔令让等从长穗偃麦草中克隆出抗赤霉病主效基因Fhb7。将Fhb7导入小麦，其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染，从而避免小麦赤霉病大规模爆发。 资料三：疟疾由受疟原虫感染的雌按蚊通过叮咬在人群中传播。王四宝等从几种微生物中克隆出5种不同抗疟机制的基因，将它们导入按蚊的肠道共生菌AS1中。在按蚊肠道内，AS1工程菌分泌的基因表达产物可杀灭疟原虫。因AS1可在按蚊亲代和子代种群中扩散，所以在含AS1工程菌按蚊的群落中，疟疾传播一般可被阻断。 14．目的基因是基因工程的关键要素。关于上述资料中涉及的目的基因，下列分析正确的是（    ） A．来源：必须从动物、植物或微生物的基因组文库中直接获取 B．作用：上述基因表达产物一定影响防治对象的生长或存活 C．转化：均可采用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞 D．应用：只有将目的基因导入防治对象才能达到生物防治目的 15．在利用种间关系进行生物防治的措施中，下列分析错误的是（    ） A．施用绿僵菌工程菌减少虫害，不改变绿僵菌与害虫之间存在寄生关系 B．引入Fhb7增强小麦的抗菌性，目的是调节真菌对植物的寄生能力 C．AS1工程菌分泌的多种表达产物不改变AS1与按蚊之间存在共生关系 D．使AS1工程菌分泌多种表达产物杀灭疟原虫，目的是调节按蚊对人的寄生能力 【答案】14．B 15．D 【来源】2020年天津高考生物试卷 【分析】1、基因工程技术的基本步骤： （1）目的基因的获取：从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。 （2）基因表达载体的构建：基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。 （3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。 （4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因——DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA——分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质——抗原—抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。 2、生物的种间关系包括竞争、捕食、互利共生和寄生。互利共生是指两种生物共居一起，彼此创造有利的生活条件，较之单独生活时更为有利；相互依赖，相互依存，一旦分离，双方都不能正常地生活。寄生是指一种生物生活在另一种生物的体内或体表，并从后者摄取营养以维持生活的种间关系。前者称寄生物，后者称寄主。大都为一方受益，一方受害，甚至引起寄主患病或死亡。 14．A、目的基因可以从基因文库中获取、利用PCR技术扩增或是人工合成，A错误； B、资料一中神经毒素基因AalT导入绿僵菌中可以增强绿僵菌致死害虫的效应，资料二中Fhb7基因导入小麦，其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染，资料三，将5种不同抗疟机制的基因导入按蚊的肠道共生菌AS1中，AS1工程菌分泌的基因表达产物可杀灭疟原虫，因此上述基因表达产物一定影响防治对象的生长或存活，B正确； C、基因AalT导入绿僵菌中可用感受态细胞法，Fhb7基因导入小麦可用农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法，将5种不同抗疟机制的基因导入按蚊的肠道共生菌AS1中可用感受态细胞法，C错误； D、要想达到生物防治的目的不一定要将目的基因导入防治对象，如资料一，可将目的基因导入能寄生在多种害虫体内的绿僵菌中，如资料三，可将目的基因导入按蚊的肠道共生菌AS1中，这种方法同样可以达到生物防治的目的，D错误。 故选B。 15．A、导入AalT基因的绿僵菌只是增强了致死害虫的效应，没有改变绿僵菌与害虫之间存在的寄生关系，A正确； B、Fhb7基因导入小麦后，其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染，调节了真菌对植物的寄生能力，B正确； C、AS1工程菌分泌的基因表达产物可杀灭疟原虫，并不会改变AS1与按蚊之间存在的共生关系，C正确； D、使AS1工程菌分泌多种表达产物杀灭疟原虫，目的是阻断疟疾的传播，不会改变按蚊对人的寄生能力，D错误。 故选D。 大多数真核细胞的基因为不连续基因，除编码蛋白质的外显子外，还有不编码蛋白质的内含子；在转录时整个基因（包括外显子和内含子）都被转录，形成前体mRNA。前体mRNA有两种基本剪接方式：一是将内含子从前体mRNA中去除，然后规范地将外显子剪接成成熟的mRNA，这种剪接方式称为组成型剪接；另一种剪接方式是可调控的选择性剪接，真核生物中有些基因的mRNA前体有几种不同的剪接方式，外显子按照不同的方式剪接在一起。 人类的甲状腺和下丘脑中，都存在一种相同的基因，但由于转录后加工方式的不同，同种基因产生了两种不同的成熟mRNA。在甲状腺中，mRNA的翻译产物是降钙素，调节钙和磷的正常代谢，降低血液中的钙浓度。在下丘脑中，基因产物是降钙素基因相关多肽（CGRP），与血压的调节和痛觉有关。    阅读材料完成下列小题： 16．下列关于转录和RNA剪接的叙述，正确的是（    ） A．转录启动区域甲基化会干扰DNA聚合酶与启动子结合 B．图中②发生的剪接方式为组成型剪接 C．同一个基因指导合成的蛋白质一定相同 D．RNA剪接过程中有磷酸二酯键的断裂和重新形成 17．根据降钙素基因的表达过程，有关叙述正确的是（    ） A．基因结构改变导致转录出不同的mRNA B．根据某成熟mRNA的碱基排列顺序，就可确定基因碱基排列顺序 C．外显子不一定参与蛋白质的编码 D．降钙素和CGRP均可与二苯胺反应呈蓝色 【答案】16．D 17．C 【来源】2024届天津市北辰区高三三模生物试题 【分析】中心法则：（1）遗传信息可以从DNA流向DNA，即DNA的复制；（2）遗传信息可以从DNA流向RNA，进而流向蛋白质，即遗传信息的转录和翻译。 16．A、启动子是RNA聚合酶识别和结合的位置，因此转录启动区域甲基化会干扰RNA聚合酶与启动子结合，A错误； B、分析图②中信息可知外显子3丢失，因此图中②发生的剪接方式为可调控的选择性剪接，B错误； C、由题干信息可知，一种相同的基因，但由于转录后加工方式的不同，同种基因产生了两种不同的成熟mRNA合成的蛋白质不相同，C错误； D、RNA剪接过程中有RNA的断裂和重新连接，因此有磷酸二酯键的断裂和重新形成，D正确。 故选D。 17．A、转录出不同的mRNA不是因为基因结构改变而是由于转录后加工方式的不同，A错误； B、因为根据mRNA加工方式的不同，因此不能某成熟mRNA的碱基排列顺序，确定基因碱基排列顺序，B错误； C、分析图②中信息可知外显子3丢失，因此外显子不一定参与蛋白质的编码，C正确； D、降钙素为蛋白质和CGRP为多肽，都不是DNA，均不可与二苯胺反应呈蓝色，D错误。 故选C。 二、非选择题 18．东北酸菜是白菜经腌制而成的传统食品。发酵过程中若霉菌等微生物大量繁殖会导致酸菜腐败发臭。研究人员从酸菜中分离出具有抑菌活性的乳酸菌，该类乳酸菌因能分泌新型细菌素（多肽）而具有抑菌活性。为获得细菌素表达量更高的工程菌用于生产，进行了相关研究。回答下列问题。 (1)乳酸菌产生的乳酸能溶解碳酸钙而产生溶钙圈。研究人员为从市售多个品牌的酸菜中分离纯化乳酸菌，配制含有碳酸钙的固体培养基，利用 法对该培养基进行灭菌，并采用 法将酸菜液接种到培养基中，选择有溶钙圈的菌落并继续进行纯培养，选择对霉菌抑菌率高的菌株进行后续操作。 (2)研究人员从上述乳酸菌中提取细菌素基因，将其导入受体菌，再对受体菌做进一步的检测与鉴定。下面是细菌素基因及构建的基因表达载体的示意图。    ①利用PCR技术扩增细菌素基因时，应选择的一对引物是 ，PCR过程中，经过4轮循环，消耗引物的个数是 。 ②若以细菌素基因甲链为转录的模板链，为构建基因表达载体，应在与甲链结合的引物的5′端加入 （填“BamHI”或“NdeI”）的识别序列。 ③转化操作后提取受体细胞中的DNA，并利用选择的引物进行扩增，再对扩增产物进行电泳检测，结果如下图。    设置4号的目的是 （答出1点即可），电泳结果表明 。 【答案】(1) 高压蒸汽灭菌/湿热灭菌 平板划线法/稀释涂布平板法 (2) 引物2和引物3 30 BamHI 判断PCR反应体系是否受到污染 目的基因已成功导入受体细胞＃ 【来源】2024届天津市红桥区高三下学期二模考试生物试卷 【分析】1、筛选和分离微生物常用的接种方法有稀释涂布平板法和平板划线法。（1）平板划线法：将已经熔化的培养基倒入培养皿制成平板，接种，划线，在恒温箱里培养．在划线的开始部分，微生物往往连在一起生长，随着线的延伸，菌数逐渐减少，最后可能形成单个菌落。（2）稀释涂布平板法：将待分离的菌液经过大量稀释后，均匀涂布在培养皿表面，经培养后可形成单个菌落。2、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酸。用于PCR的引物长度通常为20〜30个核苷酸。引物使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸。PCR过程需要两种引物，能分别与目的基因两条链的3'端通过碱基互补配对结合。 【详解】（1） 常用高压蒸汽灭菌（湿热灭菌）对培养基进行灭菌。分离微生物常用的接种方法有稀释涂布平板法和平板划线法，即可采用稀释涂布平板法和平板划线法将酸菜液接种到培养基中，选择有溶钙圈的菌落并继续进行纯培养。 （2）①PCR过程需要两种引物，能分别与目的基因两条链的3'端通过碱基互补配对结合，因此利用PCR技术扩增细菌素基因时，应选择的一对引物是引物2和引物3。引物作用使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸PCR过程中，经过4轮循环，消耗引物的个数是2×24-2=30。②若以细菌素基因甲链为转录的模板链，图中细菌素基因转录方向为从右往左，即启动子位于右端，终止子位于左端，与甲链结合的引物为引物2，即在引物2的5＇端加入BamHI的识别序列。 19．人体内的t-PA蛋白能高效降解血栓，是心梗和脑血栓的急救药。然而，为心梗患者注射大剂量的基因工程t-PA会诱发颅内出血。研究证实，将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，能显著降低出血副作用。据此，先对天然的t-PA基因进行序列改造，然后再采取传统的基因工程方法表达该突变基因，可制造出性能优异的t-PA突变蛋白。下图是通过重叠延伸PCR技术获取t-PA改良基因和利用质粒pCLY11构建含t-PA改良基因的重组质粒示意图（图中重叠延伸PCR过程中引物n、b用来扩增突变位点及其上游DNA序列，引物c、d用来扩增突变位点及其下游DNA序列）。请回答下列问题： (1)科学家将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，生产出性能优良的t-PA突变蛋白的生物技术手段属于 范畴。 (2)获得性能优良的t-PA突变蛋白的正确顺序是 （选择正确编号并排序）。 ①t-PA蛋白功能分析和结构设计 ②借助定点突变改造t-PA基因序列 ③检验t-PA蛋白的结构和功能 ④设计t-PA蛋白氨基酸序列和基因序列 ⑤利用工程菌发酵合成t-PA蛋白 (3)已知t-PA蛋白第84位是半胱氨酸，相应的基因模板链（图中t-PA基因的上链）上的碱基序列是ACA，丝氨酸的密码子是UCU。重叠延伸PCR示意图中的黑点便是突变部位的碱基，引物b中该突变位点的碱基是 。 (4)据图可知，重叠延伸后，进行PCR需要的引物是 ，引物的作用是 。 (5)若获得的t-PA突变基因如图所示，那么质粒pCLY11需用限制酶 切开，才能与t-PA突变基因高效连接。 【答案】(1)蛋白质工程 (2)①④②⑤③ (3)G (4) 引物a和引物d 使 DNA聚合酶从引物的3'端开始迮接锐氧核苷酸 (5)XmaI、BglII 【来源】天津市河西区2023—2024学年高三下学期质量调查（三）生物试题 【分析】1、基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。（4）目的基因的检测与鉴定。 2、蛋白质工程的一般过程是：根据新蛋白质预期功能设计相关蛋白质结构→设计对应的氨基酸序列→合成可产生新蛋白质的相关脱氧核苷酸序列→利用基因工程技术合成新的蛋白质，蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。 【详解】（1）由题干信息可知，上述生产改良t-PA蛋白的技术是先对天然的t-PA基因进行序列改造，然后在大肠杆菌中表达改造后的基因，可得到性能优异的改良t-PA蛋白，因此属于蛋白质工程。 （2）蛋白质工程的一般过程是：根据新蛋白质预期功能设计相关蛋白质结构→设计对应的氨基酸序列→合成可产生新蛋白质的相关脱氧核苷酸序列→利用基因工程技术合成新的蛋白质，获得性能优良的t-PA突变蛋白的正确顺序是① t-PA蛋白功能分析和结构设计→④设计t-PA蛋白氨基酸序列和基因序列→②借助定点突变改造t-PA基因序列→⑤利用工程菌发酵合成t-PA蛋白→③检验t-PA蛋白的结构和功能。 （3）已知t-PA蛋白第84位是半胱氨酸，相应的基因模板链（图中t-PA基因的上链）上的碱基序列是ACA，则半胱氨酸的密码子为UGU，而丝氨酸的密码子是UCU，由此可知，若要将t-PA蛋白第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，则t-PA基因上链第84位发生碱基替换为ACA→AGA，图中显示引物b与t-PA基因的下链互补，故其中相应部位的碱基与上链相同，即该部位的碱基是G。 （4）由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3’端延伸DNA链，因此PCR中需要加入合适的引物来完成子链的延伸，引物需要与模板的3'端结合，故据图可知，重叠延伸时，需要的引物是引物a和引物b，而延伸后，为扩增完整的序列，需要引物a和d；DNA聚合酶不能从头合成DNA，只能从引物的3′端开始延伸DNA链，因此引物的作用是使DNA聚合酶从引物的 3 ′ 端开始连接脱氧核苷酸. （5）如图所示，目的基因的两端的黏性末端碱基序列分别是CCGG、CTAG，所以应用Xmal和BglI两种限制酶切割，以便于把目的基因连接到质粒pCLY11上。 20．毕赤酵母（能以甲醇为唯一碳源）可作为生产抗原蛋白的工程菌。研究人员以pPIC9K质粒为载体，构建含乙型肝炎病毒表面抗原蛋白基因HBsAg的重组质粒，酶切后导入毕赤酵母，经同源重组整合到其染色体DNA上并实现复制与表达，部分过程如下图。其中5'AOX1为AOX1基因启动子（一种甲醇诱导型启动子），3'AOX1（TT）为AOX1基因终止子，3'AOX1为AOX1基因的部分序列（同源重组的重要位点之一），Bg1Ⅱ、SacⅠ、SnaBⅠ和AyrⅡ为限制酶酶切位点，HBsAg基因中“→”表示基因转录方向。回答下列问题。 (1)过程①PCR除需要加入Taq酶、dNTP、缓冲液、Mg2+外，还需加入 和 。 (2)为了后续将目的基因定向插入质粒，在进行过程①时应在HBsAg基因两侧的A和B端分别添加的碱基序列是 、 。 (3)过程③需用一定浓度的 处理大肠杆菌使其成为感受态细胞，将重组质粒导入大肠杆菌的目的是 。 (4)若用限制酶SnaBⅠ、Bg1Ⅱ联合酶切pPIC9K质粒，获得的DNA片段的长度分别是38kb、27kb、67kb，用限制酶BgⅢ、AvrⅡ联合酶切pPIC9K质粒，得到的DNA片段的长度分别是38kb、40kb、54kb：已知HBsAg基因长度是55kb。则过程⑤应选用的限制酶是 ，获得的重组DNA的长度为 。 (5)转化的酵母菌需在培养基中加入甲醇，其目的是 。 【答案】(1) 模板 引物 (2) TACGTA CCTAGG (3) CaCl2（Ca2+溶液） 使重组质粒在大肠杆菌中复制得以扩增 (4) Bg1Ⅱ 136kb (5)诱导HBsAg基因表达，同时也为毕赤酵母提供能量 【来源】2024届天津市北辰区高三三模生物试题 【分析】据图分析：①为PCR扩增获得目的基因；②为重组DNA分子的构建；③将重组DNA分子导入受体细胞；④利用大肠杆菌扩增重组质粒；⑤酶切获得重组DNA分子。 【详解】（1）过程①PCR除需要加入Taq酶、dNTP、缓冲液、Mg2+外，还需加入模板和引物。 （2）题干信息“5'AOX1为AOX1基因启动子，3'AOX1（TT）为AOX1基因终止子，3'AOX1为AOX1基因的部分序列（同源重组的重要位点之一）”，分析可知HBsAg基因应该插入到5'AOX1和3'AOX1之间。结合质粒分析5'AOX1和3'AOX1之间存在SnaBI和AyrⅡ两种限制酶酶切位点，且HBsAg基因转录方向是由A到B，因此为了保证PCR扩增产物定向插入质粒，应选择在HBsAg基因两侧的A和B位置添加的碱基序列分别是TACGTA和CCTAGG。 （3）过程③是将重组质粒导入大肠杆菌，因此需要一定浓度的CaCl2（Ca2+溶液）处理大肠杆菌，增大其细胞膜的通透性，使其成为感受态细胞，有利于重组质粒的导入。据图分析，④大肠杆菌扩增后产生了大量的重组质粒，因此将重组质粒导入大肠杆菌的目的是使重组质粒在大肠杆菌中复制得以扩增。 （4）据图中的重组DNA分析（5'AOX1端是黑色标注，3'AOX1为斜线标注），3'AOX1即AOX1基因终止子是位于卡拉霉素抗性基因后，因此过程⑤应选用的限制酶是BglⅡ。结合题干信息和质粒上的酶切位点分析：以顺时针方向统计，BglⅡ和SnaBI之间的长度为27Kb，SnaBI和AyrⅡ之间的长度为13Kb，AyrⅡ和BglⅡ之间的长度为54Kb，BglⅡ和BglⅡ之间的长度为38Kb。已知HBsAg基因长度是55kb，因此获得的重组DNA的长度为27+54+55=136Kb。 （5）转化的酵母菌在培养基上培养一段时间后，需要向其中加入甲醇，其目的是诱导HBsAg基因表达，同时也为毕赤酵母提供能量。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$