第3章 基因工程（章末测试卷）-【帮课堂】2024-2025学年高二生物同步学与练（人教版2019选择性必修3）

第3章 基因工程 章末测试卷 （试卷满分100分；测试时间90分钟） 一、选择题（单选题，每题只有一个选项最符合要求，每题2分。共20个小题，共40分） 1．精子载体法是以精子作为外源基因载体携带外源基因进入卵细胞，下图表示用该方法制备转基因鼠的基本流程。下列叙述错误的是（    ） A．①过程中成熟精子相当于基因工程中的“分子运输车” B．②过程操作后，受精卵中的遗传物质来自于父母双方和外源基因 C．④过程操作前需对代孕母鼠注射促性腺激素进行超数排卵 D．精子载体法与显微注射法相比，对受精卵中核的影响更小 2．“工欲善其事，必先利其器”，基因工程需用到多种工具。下列关于基因工程的基本工具的说法，错误的是（　　） A．限制酶主要从原核生物中分离纯化 B．限制酶将DNA分子水解为脱氧核糖核苷酸 C．被用作载体的质粒都是在天然质粒的基础上进行人工改造的 D．动植物病毒、噬菌体也可以用作基因工程中的载体 3．科学家尝试了两种生产蛛丝蛋白的方法，具体如图所示。下列相关叙述不正确的是（　　） A．步骤②中需要使用的基因工程的工具酶是限制酶和DNA连接酶 B．重组蛛丝蛋白基因通过③导入受体细胞，通常用农杆菌转化法 C．将重组蛛丝蛋白基因通过⑥导入受体细胞最常用的方法是显微注射法 D．步骤⑦中需要运用到的技术有胚胎体外培养、胚胎移植 4．天然蛋白t-PA 是心梗和脑血栓的急救药，研究证实将t-PA 第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，能显著降低其诱发出血的副作用。下图为采取基因工程方法表达t-PA 改良基因，制造改良t-PA 蛋白的过程。下列叙述正确的是（    ） A．构建重组质粒时需要选用限制酶Xma I和Nhe I 切割质粒pCLY11 B．以上技术制造出性能优异的改良t-PA 过程被称为蛋白质工程 C．DNA 连接酶可以将t-PA 改良基因与质粒间的磷酸和核糖连接起来 D．导入重组质粒的受体细胞在含新霉素的培养基上能存活，且呈蓝色 4．有关基因工程和蛋白质工程的叙述，正确的是（    ） A．载体上的标记基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因表达 B．限制酶可以识别一小段特殊的核苷酸序列，并在特定位点处切开 C．以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因相同 D．蛋白质工程是指在分子水平上对蛋白质直接进行操作，定向改变分子的结构 5．下图是通过基因工程获取目的基因hCGβ表达产物人绒毛膜促性腺激素（hCGβ）的过程，hCGβ基因导入AOX1启动子与终止子之间。其中，AOX1为甲醇氧化酶基因的启动子，只能在以甲醇为唯一碳源的培养基中正常表达；甲序列指导合成的信号肽能引导后续合成的肽链进入内质网腔。下列说法错误的是（    ）   A．可以通过控制培养液中甲醇作为唯一碳源，来控制hCGβ基因表达 B．hCGβ基因与甲序列形成融合基因，有利于其控制合成的肽链的加工 C．阶段Ⅰ所需酶为限制酶、DNA聚合酶，阶段Ⅲ可通过PCR鉴定重组质粒 D．阶段Ⅳ导入重组质粒后，培养酵母菌所用培养基无须添加氨苄青霉素和组氨酸 6．胰岛素常用于治疗糖尿病，注射后易在皮下堆积，且较长时间才能进入血液，进入血液后又易被分解，因此治疗效果受到影响。下图是新型速效胰岛素的生产过程，叙述正确的是（    ） A．蛋白质工程需要改造或合成基因来改造现有的蛋白质，因此该工程是从新的胰岛素基因获取开始的 B．②过程产生的新胰岛素需要通过生化制备与重折叠才具备预期功能的原因是大肠杆菌没有内质网和高尔基体 C．若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有蛋白质工程、基因工程和发酵工程等技术 D．获得新型速效胰岛素不需要改变天然胰岛素分子的所有氨基酸序列 7．在基因工程操作中，科研人员利用识别两种不同序列的限制酶(R₁和R₂)处理基因表达载体，进行琼脂糖凝胶电泳检测，结果如下图所示。以下相关叙述错误的是（    ） A．电泳是带电粒子在电场作用下发生迁移的过程。本实验中，带电分子会向着电荷相反的电极移动 B．该载体最可能是环状DNA，两种限制酶在载体上各有一个酶切位点 C．限制酶R₁和R₂的酶切位点最短相距约200bp，最长相距约600bp D．需将扩增得到的PCR 产物与内含指示剂的电泳缓冲液混合后加样 8．下列关于基因工程应用的叙述，错误的是（    ） A．可利用来源于某些病毒、真菌等的抗病基因培育转基因抗病甜椒 B．将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用的方法是显微注射法 C．将必需氨基酸含量多的蛋白质基因导入农作物，可提高农产品品质 D．在转基因抗虫玉米周围种植非抗虫玉米可以降低抗虫基因的突变率 9．T4溶菌酶在温度较高时容易失去活性，科学家对影响T4溶菌酶耐热性的相关基因进行改造，使该酶的第3位异亮氨酸变为半胱氨酸，且与第97位的半胱氨酸之间形成二硫键，提高了该酶的耐热性。下列有关叙述错误的是（    ） A．T4溶菌酶在温度较高时失去活性是因为空间结构改变 B．该实例可利用基因定点突变技术，对相关基因进行改造 C．该酶的耐热性提高的根本原因是基因碱基序列发生改变 D．因涉及对基因进行操作，所以该实例属于基因工程的范畴 10．人类是乙肝病毒的唯一宿主，接种乙肝疫苗是预防乙肝病毒感染的最有效方法。下图为乙肝病毒基因工程疫苗的生产和使用流程，质粒中LacZ基因可使细菌能够利用加入培养基的物质X-gal，从而使菌落显现出蓝色，若无该基因，菌落则呈白色。下列有关叙述错误的是（    ） A．过程①最好的限制酶选择方案是选择限制酶BamHI和EcoRI B．过程②需要在培养基中加青霉素和X-gal进行双重筛选 C．含有重组质粒的大肠杆菌菌落呈蓝色 D．基因工程疫苗不会出现病毒的增殖和感染，安全性高 11．“工欲善其事，必先利其器”，进行基因工程操作需要依靠限制酶、DNA连接酶和载体三种分子工具，下列有关叙述错误的是（    ） A．这三种工具都来自原核生物，不能从其他生物中获取 B．载体质粒应具有标记基因，便于重组DNA分子的筛选 C．用限制酶切割DNA获得一个目的基因，断开4个磷酸二酯键 D．DNA连接酶发挥作用时不识别特定核苷酸序列，不需要模板 12．在基因工程的操作中，需要三种工具，分别是“分子手术刀”、“分子缝合针”和“分子运输车”，关于这三种工具的叙述，正确的是（　　） A．“分子手术刀”指的是限制性内切核酸酶，可以断开DNA和RNA的磷酸二酯键 B．“分子缝合针”指的是DNA聚合酶，可以催化生成断裂的磷酸二酯键 C．“分子运输车”指的是载体，常用的载体有质粒、动植物病毒和噬菌体 D．载体的化学本质一定是核酸 13．内共生理论认为光合蓝藻（蓝细菌）内共生于真核寄主细胞，形成叶绿体，最终进化出光合真核细胞。科研人员为了探索该理论，用药物诱导产生ATP供应不足的代谢缺陷型芽殖酵母M，再将基因工程改造的工程蓝藻S转入其中，获得嵌入蓝藻S的芽殖酵母N。下列说法正确的是（    ） A．光合蓝藻具有叶绿素和类胡萝卜素，使其能吸收和利用光能、制造有机物 B．代谢缺陷型芽殖酵母M和光合蓝藻产生ATP的场所和途径均相同 C．蓝藻光反应生成的ATP都通过NTT蛋白运出用于酵母N的生命活动 D．根据内共生理论推测，光合真核生物比需氧真核生物出现的晚 14．下列关于基因工程基本流程的叙述正确的是（　　） A．PCR和逆转录过程在模板链、原料、催化剂、产物类型等方面均存在差异 B．利用PCR获取目的基因前，必须借助序列数据库明确目的基因的全部序列 C．可利用核酸分子探针检测和鉴定目的基因在细胞中是否稳定存在并成功表达 D．由于细胞可以选择吸收dNTP，PCR仪中可直接投入酵母菌作为复制的模板 15．猪逐渐成为异种器官移植的主要供体，科学家利用基因工程方法对猪器官进行改造，欲培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官，提高异种器官移植的成功率，设计操作过程如图所示，下列叙述正确的是（    ） 注：Gal蛋白为免疫排斥反应的主要抗原；人体补体调节蛋白可有效降低免疫排斥 A．①过程利用胃蛋白酶进行酶解时，需控制酶解反应时间 B．Cas9酶可能有限制酶的功能，作用于磷酸二酯键以敲除基因 C．③过程利用DNA聚合酶使人体补体调节蛋白基因与核DNA连接 D．④过程需要去核的心肌细胞，可利用物理方法激活重组细胞 16．叶绿体遗传转化体系是近年发展起来的一种新的植物生物反应器。研究人员以HIV病毒包膜蛋白上的V3环和C4结构域序列的基因作为目的基因，与叶绿体特异性启动子、终止子等序列整合后，构建成基因表达载体，转入叶绿体成功表达出C4V3抗原。下列说法不正确的是（　　） A．植物生物反应器主要依赖基因工程和细胞工程等现代生物学技术 B．构建叶绿体遗传转化体系需要的工具酶有限制酶、DNA聚合酶 C．按上述方式构建的基因表达载体使得目的基因只能在叶绿体中表达 D．C4V3抗原表达成功与否，可以用凝胶电泳法进行分子水平的检测 17．人血清白蛋白（HSA）是血浆蛋白的主要成分，具有维持血浆渗透压和进行物质运输的功能。科学家利用转基因技术获得转HSA基因的大肠杆菌，通过发酵工程，实现HSA的大量生产。下图表示HSA基因，有关叙述正确的是（    ）    A．PCR过程每次循环分为3步，其中温度最低的一步是第三步 B．扩增出HSA基因并用于表达载体的构建，应选择引物Ⅱ和引物Ⅲ C．在PCR反应缓冲液中加入Ca²⁺的作用是激活耐高温的DNA聚合酶 D．基因工程的核心环节是目的基因导入受体细胞 18．基因工程技术也称为DNA重组技术，下列有关基因工程的说法错误的是（    ） A．基因工程的基本原理是基因重组 B．基因工程可以定向改造生物的性状 C．基因工程常用的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒 D．基因工程常用的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体 19．已知生物体内有一种转运蛋白Y，如果将蛋白Y 中某一个氨基酸替换，改变后的蛋白质 Y1不但保留了蛋白Y原有的功能，而且具备了酶的催化功能。下列叙述正确的是（    ） A．蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异 B．可以通过对 Y 蛋白基因改造或人工合成获得 Y1蛋白基因 C．蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是现有基因的脱氧核苷酸序列 D．蛋白质工程与中心法则的信息流动方向一致，即DNA→mRNA→蛋白质 20．基因工程自20世纪70年代兴起后，在农牧业、医药卫生和食品工业等方面得到了飞速的发展。下列关于基因工程应用的叙述正确的是（    ） A．通过X射线、紫外线综合处理，将青霉素产量低的菌种培育成产量高的菌株属于基因工程技术的应用 B．通过将肠乳糖酶导入到奶牛乳腺细胞中，以降低乳汁中乳糖含量，从而解决部分人群的乳糖不耐受问题 C．与人细胞分泌的天然生长激素相比，将人的生长激素基因导入大肠杆菌制备的工程菌无法对生长激素进行正常的加工和修饰 D．通过制备山羊膀胱生物反应器，使人乳铁蛋白基因只存在于膀胱细胞中，进而可以从尿液中分离纯化出所需要的人乳铁白蛋白，实现大量制备的目的 二、选择题（每题有2-3个选项符合要求，每题4分。共5个小题，共20分。选对但选不全的2分，有选错的得0分） 21．下列对于基因工程所需基本工具的叙述，正确的是（    ） A．用限制酶SpeⅠ（—A↓CTAGT—）切割产生的DNA片段和限制酶XbaⅠ（—T↓CTAGA—）切割产生的DNA片段不可以相连接 B．用限制酶EcoRV（—GAT↓ATC—）切割产生的DNA片段和限制酶SmaⅠ（—CCC↓GGG—）切割产生的DNA片段可以相连接 C．DNA连接酶和DNA聚合酶连接的是同一化学键，但它们催化底物不同 D．培育转基因抗虫水稻，可以选用质粒或者植物病毒作为运载体 22．人血清白蛋白（HSA）作为血浆容量扩充剂，广泛应用于出血性休克、烧伤等的治疗。如图表示利用基因工程生产人血清白蛋白的两条途径。下列说法正确的是（　　）   A．若HSA基因是从人细胞内提取mRNA经逆转录形成的，则该基因不含启动子 B．利用PCR技术专一性扩增HSA基因时，应选用图中A、D两种引物 C．途径a需选用性染色体组成为XX的受精卵作为受体细胞 D．途径b构建重组质粒时，需给HSA基因添加人血清白蛋白基因的启动子 23．萤火虫的荧光素酶能催化ATP激活的荧光素氧化发光，这一现象在生物检测和成像方面有重要的应用价值。为了解决天然荧光素酶不能高效催化人工合成的荧光素DTZ发光的问题，研究人员采用蛋白质工程（又称为第二代基因工程）对它进行了改造。下列关于蛋白质工程改造天然荧光素酶的叙述，错误的是（　　） A．通过化学诱变剂可定向改造天然荧光素酶的基因序列 B．改造天然荧光素酶所用的基因表达载体不需要启动子和终止子 C．可用PCR方法检测突变的荧光素酶基因是否翻译成蛋白质 D．改造后的荧光素酶在一定条件下催化DTZ发光是将化学能转化为光能 24．人的血清白蛋白（HSA）在临床上需求量很大，通常从人血中提取。但由于人类免疫缺陷病毒（HIV）等人类感染性病原体造成的威胁与日俱增，使人们对血液制品顾虑重重，图一是一种基因工程获取HSA的途径，其中报告基因表达的产物能催化无色物质K呈现蓝色。图二为HSA基因两侧的核苷酸序列。图三为相关限制酶的识别序列和切割位点。图四是可供选择的四组引物。下列说法正确的是（    ） A．基因工程的核心步骤是图一中① B．若采用PCR技术扩增HSA基因，根据图二分析，则需选择图四A中的一对引物序列 C．依据图一、图二和图三分析，切割含HSA基因的DNA片段选用的限制酶是酶B和酶A D．②过程中可以在含有抗生素的培养基上筛选出发生转化的植物细胞 25．基因表达载体的构建是基因工程的核心。图甲为限制酶EcoRI的识别序列，图乙表示目的基因及限制酶切点，A、B、C、D为四种引物。图丙表示目的基因上的DNA片段，图丁表示质粒。下列相关叙述正确的是（　　） A．选引物A、D进行该目的基因的扩增 B．不能同时用PstⅠ和HindⅢ切割目的基因和质粒 C．限制酶的作用部位是图丙中的② D．从图丁中可以看出，质粒是一种环状的DNA分子 三、非选择题（共5个小题，满分40分） 26．小麦白粉病是因MLO基因存在而易被布氏白粉菌感染引起的一种常见病，该病会导致小麦严重减产。gRNA和Cas9蛋白可以共同作用于DNA的特定序列，对其进行剪切和修复。其中gRNA识别和剪切DNA；Cas9蛋白修复切口。科研人员利用农杆菌转化法，将gRNA和Cas9蛋白的基因导入到小麦中，对MLO基因进行改造，使其无法发挥作用。 基因表达载体的构建如图1所示，其中LB、RB分别为农杆菌中T-DNA的左、右边界，在最终载体的T-DNA中启动子均为真核基因启动子，T-DNA以外区域的基因启动子均为原核基因启动子，图2为几种限制酶的切割位点。据此回答下列问题：      (1)gRNA和Cas9蛋白的作用分别类似基因工程中的 酶和 酶。 (2)将gRNA和Cas9蛋白的基因插入到Ti质粒的T-DNA中的原因是 。将载体1和载体2构建成最终载体所用的限制酶为 。在构建最终载体时，为避免因反向连接而造成gRNA基因位于启动子a、b之间，应选用图中 作引物进行PCR以判定其拼接位置。 (3)图中gRNA和Cas9蛋白基因转录时模板链为 （选填“DNA的同一条单链”或“DNA的两条不同单链”或“DNA的任意单链”）。 (4)导入最终载体后，对小麦细胞进行筛选，需要培养基中添加 。从个体水平上验证小麦的MLO基因改造成功的方法是 。 27．胰岛素可用于治疗糖尿病，如图是利用基因工程生产人胰岛素过程中使用的质粒及目的基因的部分结构。据图回答下列问题： (1)要使人胰岛素基因在奶牛乳腺中特异性表达，图中启动子应为 ，能与启动于结合的酶是 。 (2)为使目的基因与载体正向连接，在设计PCR引物时需添加限制酶识别序列，实际操作时还会在引物的5＇端添加保护序列GGG，可起到延长限制酶识别序列一端的碱基数，提高限制酶识别及切割效率的作用，根据以上信息，在上游引物的5＇端应添加的序列应为 、PCR过程中通过控制温度可使DNA复制在体外反复进行，其中将温度调设到72℃的目的是 。 (3)获得重组质粒后，可通过 法导入体外受精获得的奶牛受精卵中，移植前需取囊任中的 细胞进行性别鉴定，选择性别为雌性的囊胚进行移植，该过程需对代孕母本进行 处理，使之与供体的生理状况保持相同。 28．转录因子增强子结合蛋白-2α（TFAP2A）是转录因子AP-2家族的成员之一。AP-2家族通过与靶基因的启动子区域结合，调控参与细胞周期、细胞增殖、凋亡的众多基因的转录，在哺乳动物发育过程中起到重要作用，为深入研究TFAP2A在肿瘤发生、发展中的作用和机制，科学工作者构建了TFAP2A的真核表达载体并对其表达效率进行了检测，为后续研究奠定了实验基础，实验材料为菌株、含抗氨苄青霉素基因的CV702质粒、人乳腺癌细胞（MDA-MB-231细胞）、限制性内切酶BamHⅠ和HindⅢ、培养基、TFAP2A抗体。请完善以下有关基因工程的实验内容。 (1)实验方法： 步骤① ：通过PCR扩增制备TFAP2A的cDNA片段，根据cDNA片段一条链中的部分碱基序列5′-CAATT……GTGTG-3′设计出引物之一的序列为：TFAP2A-F：5′- -3′，扩增引物除含有目的基因端部分序列，还应包含 位点。PCR反应条件为98℃预变性5min，98℃变性10s，55℃ 10s，72℃延伸90s，共30个循环，最后72°延伸8min。 步骤②：基因表达载体的构建：采用限制性内切酶BamHⅠ和HindⅢ对含抗氨苄青霉素基因的CV702质粒的多克隆位点进行酶切，可将酶切产物通过 法分离，回收目的基因条带，将PCR扩增产物与载体进行连接。 步骤③：将目的基因导入受体细胞：将10uL反应产物加入100uL 态大肠杆菌细胞溶液中，放置92min。取适量菌液均匀涂布在含氨苄青霉素的平板上，在恒温培养箱中，将培养皿 培养12～16h。 步骤④：目的基因的检测与鉴定：将鉴定出的阳性菌落接种于适量含氨苄青霉素的液体培养基中，37℃培养12～16h，取适量菌液进行测序。对测序结果与目的基因序列进行比对分析。 (2)将MDA-MB-231细胞于37℃、5% 箱中培养，将等量的CV702载体和CV702-TFAP2A重组载体分别转染至MDA-MB-231细胞中。于转染后48h提取各组细胞总蛋白，进行SDS-PAGE电泳，回收目的蛋白质条带，加入稀释TFAP2A抗体进行检测，结果如下图，说明： 。 29．基因工程是重要的现代生物技术，其基本操作程序主要包括获取目的基因、构建基因表达载体、目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定等四个步骤。回答下列问题： Ⅰ．PCR技术是最常用的体外复制目的基因的方法。已知DNA复制时，子链形成的方向是固定的。DNA的两条链是反向平行的，故在复制叉附近解开的DNA链，一条是5'端到3'端方向，另一条是3'端到5'端方向。学者冈崎等人发现在DNA复制中，前导链的合成是连续的，滞后链的合成是先合成不连续、相对较短的DNA片段，即冈崎片段，而后再连成长链，如图1所示。 (1)子链形成的方向是 ，前导链和滞后链的碱基关系是 。 (2)冈崎片段形成所需的酶X是指 ，将冈崎片段连成长链还需要 酶。 Ⅱ．基因工程中最核心的步骤就是构建基因表达载体。已知LacZ基因是广泛用于基因表达调控研究中的一种基因，LacZ基因产生的半乳糖苷酶可以分解X—gal并产生蓝色物质，使菌落呈蓝色，否则呈白色。质粒是基因工程中的常用载体，大肠杆菌体内的pUC118质粒同时具有LacZ基因和氨苄青霉素抗性基因，该质粒中某限制酶的唯一切点位于LacZ基因中，而转入目的基因要利用该位点。图2是筛选符合实验要求的基因表达载体的操作示意图。 (3)构建基因表达载体过程中常用的工具酶是 。 (4)试管1形成的基因表达载体，导入到经Ca2+处理的大肠杆菌中，然后转到试管2中继续培养，试管2中除了加入大肠杆菌培养所需的营养物质及X—gal外，还需要加入 ，从功能上分，试管2中的培养基属于 培养基。 (5)从试管2中挑取大肠杆菌菌种接种在上述培养基中进行培养，可得 种菌落，原因是 。应该选择 菌落中的大肠杆菌转移到试管3进行扩大培养。 30．大豆是重要的粮油作物，提高大豆产量是我国农业领域的重要任务。我国研究人员发现，基因S在大豆品种DN（种子较大）中的表达量高于品种TL（种子较小），然后克隆了该基因（两品种中基因S序列无差异）及其上游的启动子序列，并开展相关研究。 (1)基因S启动子的基本组成单位是 。 (2)通过基因工程方法，将DN克隆的“启动子D+基因S”序列导入无基因S的优质大豆品种YZ。根据上图所示信息（不考虑未标明序列）判断构建重组表达载体时，为保证目标序列的完整性，不宜使用的限制酶是 ；此外，不宜同时选用酶SpeI和XbaI，原因是 。 (3)将重组表达载体转入农杆菌后，需利用 技术在分子水平上检测目的基因转入是否成功。 (4)用检测后的农杆菌转化品种YZ所得再生植株YZ-1的种子变大。同时将从TL克隆的“启动子T+基因S”序列成功导入YZ，所得再生植株YZ-2的种子也变大，但小于YZ-1。综合分析，大豆品种DN较TL种子大的原因是 。 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第3章 基因工程 章末测试卷 （试卷满分100分；测试时间90分钟） 一、选择题（单选题，每题只有一个选项最符合要求，每题2分。共20个小题，共40分） 1．精子载体法是以精子作为外源基因载体携带外源基因进入卵细胞，下图表示用该方法制备转基因鼠的基本流程。下列叙述错误的是（    ） A．①过程中成熟精子相当于基因工程中的“分子运输车” B．②过程操作后，受精卵中的遗传物质来自于父母双方和外源基因 C．④过程操作前需对代孕母鼠注射促性腺激素进行超数排卵 D．精子载体法与显微注射法相比，对受精卵中核的影响更小 【解析】C ①过程需将标记的外源基因导入成熟的精子，利用受精作用将外源基因导入受精卵，则成熟的精子相当于基因工程中的“分子运输车”，A正确；②采用体外受精技术，受精卵中的遗传物质来自于父母双方和被标记的外源基因，B正确；④胚胎移植时，需对供体和受体使用激素（通常是孕激素）进行同期发情处理，以保证胚胎移植时生理环境相同，促性腺激素的作用是促使供体（而不是代孕母鼠）超数排卵，C错误；精子载体法是以精子作为外源基因载体携带外源基因进入卵细胞，与显微注射法相比，精子载体法对受精卵中核的影响会更小，理由是不需要穿过核膜，雌雄原核自动融合（通过受精作用完成整合），D正确。 2．“工欲善其事，必先利其器”，基因工程需用到多种工具。下列关于基因工程的基本工具的说法，错误的是（　　） A．限制酶主要从原核生物中分离纯化 B．限制酶将DNA分子水解为脱氧核糖核苷酸 C．被用作载体的质粒都是在天然质粒的基础上进行人工改造的 D．动植物病毒、噬菌体也可以用作基因工程中的载体 【解析】B 限制酶主要从原核生物中分离纯化而来，能够识别双链DNA分子中的某种特定的核苷酸序列，A正确；限制酶是将DNA分子特定部位的磷酸二酯键断开，产生DNA片段，B错误；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正确；基因工程中使用的载体除质粒外，还有噬菌体、动植物病毒等，D正确。 3．科学家尝试了两种生产蛛丝蛋白的方法，具体如图所示。下列相关叙述不正确的是（　　） A．步骤②中需要使用的基因工程的工具酶是限制酶和DNA连接酶 B．重组蛛丝蛋白基因通过③导入受体细胞，通常用农杆菌转化法 C．将重组蛛丝蛋白基因通过⑥导入受体细胞最常用的方法是显微注射法 D．步骤⑦中需要运用到的技术有胚胎体外培养、胚胎移植 【解析】B 步骤②构建基因表达载体常用的工具酶有限制酶(基因“剪刀”)、DNA连接酶(缝合的“针线”)，A正确；将目的基因导入细菌细胞通常用Ca2+处理，用Ca2+处理大肠杆菌，其目的是使大肠杆菌处于感受态，有利于吸收周围环境中DNA分子，B错误；将目的基因导入动物细胞最常用的方法是显微注射法，C正确；受精卵需要用胚胎体外培养培养至桑葚胚或囊胚阶段然后进行胚胎移植，故步骤⑦中需要运用到的技术有胚胎体外培养、胚胎移植，D正确。 4．天然蛋白t-PA 是心梗和脑血栓的急救药，研究证实将t-PA 第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，能显著降低其诱发出血的副作用。下图为采取基因工程方法表达t-PA 改良基因，制造改良t-PA 蛋白的过程。下列叙述正确的是（    ） A．构建重组质粒时需要选用限制酶Xma I和Nhe I 切割质粒pCLY11 B．以上技术制造出性能优异的改良t-PA 过程被称为蛋白质工程 C．DNA 连接酶可以将t-PA 改良基因与质粒间的磷酸和核糖连接起来 D．导入重组质粒的受体细胞在含新霉素的培养基上能存活，且呈蓝色 【解析】B 根据碱基互补配对原则，t-PA基因的左端黏性末端为CCGG-，为XmaⅠ酶切得到，t-PA基因的右端黏性末端为GATC-，为BglⅡ酶切得到，质粒需要用相同的酶进行酶切以得到与目的基因相同的黏性末端，因此质粒需选用限制酶XmaⅠ和BglⅡ切割质粒pCLY11，A错误；该技术通过改造基因，从而产生出优异的改良t-PA蛋白，因此该技术为蛋白质工程，B正确；DNA 连接酶可以将t-PA 改良基因与质粒间的磷酸和脱氧核糖连接起来，C错误；t-PA能高效降解因血浆纤维蛋白凝聚而成的血栓，成功转入重组质粒的受体细胞在培养基上会出现具有抗性的白色菌落，D错误。 4．有关基因工程和蛋白质工程的叙述，正确的是（    ） A．载体上的标记基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因表达 B．限制酶可以识别一小段特殊的核苷酸序列，并在特定位点处切开 C．以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因相同 D．蛋白质工程是指在分子水平上对蛋白质直接进行操作，定向改变分子的结构 【解析】B 载体上的标记基因有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因表达，A错误；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；基因表达过程中，会对mRNA进行剪切和修饰等，所以以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因不相同，C错误；蛋白质工程通常涉及对编码蛋白质的基因进行改造，而不是在分子水平上对蛋白质直接进行操作，D错误。 5．下图是通过基因工程获取目的基因hCGβ表达产物人绒毛膜促性腺激素（hCGβ）的过程，hCGβ基因导入AOX1启动子与终止子之间。其中，AOX1为甲醇氧化酶基因的启动子，只能在以甲醇为唯一碳源的培养基中正常表达；甲序列指导合成的信号肽能引导后续合成的肽链进入内质网腔。下列说法错误的是（    ）   A．可以通过控制培养液中甲醇作为唯一碳源，来控制hCGβ基因表达 B．hCGβ基因与甲序列形成融合基因，有利于其控制合成的肽链的加工 C．阶段Ⅰ所需酶为限制酶、DNA聚合酶，阶段Ⅲ可通过PCR鉴定重组质粒 D．阶段Ⅳ导入重组质粒后，培养酵母菌所用培养基无须添加氨苄青霉素和组氨酸 【解析】C hCGβ基因导入AOX1启动子与终止子之间，AOX1启动子只能在以甲醇为唯一碳源的培养基中正常表达，因此可以通过控制培养液中甲醇作为唯一碳源，来控制hCGβ基因表达，A正确；甲序列指导合成的信号肽能引导后续合成的肽链进入内质网腔，hCGβ基因与甲序列形成融合基因，有利于其控制合成的肽链进入内质网进行加工，B正确；阶段Ⅰ所需酶为限制酶、DNA连接酶，C错误；由于环状质粒中含有组氨酸合成酶基因和氨苄青霉素抗性基因，且筛选重组质粒时大肠杆菌是在含有氨苄青霉素的培养基上培养的，因此为筛选导入重组质粒的酵母菌，培养基中不需要再加入氨苄青霉素，导入重组质粒的酵母菌自身可以合成组氨酸，培养基中不用添加组氨酸，D正确。 6．胰岛素常用于治疗糖尿病，注射后易在皮下堆积，且较长时间才能进入血液，进入血液后又易被分解，因此治疗效果受到影响。下图是新型速效胰岛素的生产过程，叙述正确的是（    ） A．蛋白质工程需要改造或合成基因来改造现有的蛋白质，因此该工程是从新的胰岛素基因获取开始的 B．②过程产生的新胰岛素需要通过生化制备与重折叠才具备预期功能的原因是大肠杆菌没有内质网和高尔基体 C．若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有蛋白质工程、基因工程和发酵工程等技术 D．获得新型速效胰岛素不需要改变天然胰岛素分子的所有氨基酸序列 【解析】A 蛋白质工程是从预期蛋白质功能出发的，A错误；真核细胞基因表达产生的原胰岛素需要通过内质网和高尔基体加工才具有生物活性，大场杆菌是原核细胞没有内质网和高尔基体，所以②过程产生的胰岛素需要通过生化制备与折叠才具备预期功能，B正确；利用大肠杆菌生产速效胰岛素，首先要利用蛋白质工程改造胰岛素，通过改造胰岛素基因实现，再将改造过的胰岛素基因导入大肠杆菌细胞内，利用发酵工程生产大量的新型胰岛素，C正确；获得新型速效胰岛素不需要改变天然胰岛素分子的所有氨基酸序列，而是需要改造和合成控制胰岛素合成的基因，D正确。 7．在基因工程操作中，科研人员利用识别两种不同序列的限制酶(R₁和R₂)处理基因表达载体，进行琼脂糖凝胶电泳检测，结果如下图所示。以下相关叙述错误的是（    ） A．电泳是带电粒子在电场作用下发生迁移的过程。本实验中，带电分子会向着电荷相反的电极移动 B．该载体最可能是环状DNA，两种限制酶在载体上各有一个酶切位点 C．限制酶R₁和R₂的酶切位点最短相距约200bp，最长相距约600bp D．需将扩增得到的PCR 产物与内含指示剂的电泳缓冲液混合后加样 【解析】D 电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程，由于同性相斥、异性相吸，带电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动，A正确；由题可知，当仅用一种限制酶切割载体时，这两种限制酶切割产生的DNA片段等长，只有1条片段，故该载体最可能是环状DNA，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；由题知，两种限制酶同时切割时则产生600bp和200bp两种长度的DNA片段，所以两种限制酶的酶切位点最短相距约200bp，最长相距约600bp，C正确；将扩增得到的PCR产物与内含指示剂的凝胶载样缓冲液混合，再用微量移液器将混合液缓慢注入加样孔，D错误。 8．下列关于基因工程应用的叙述，错误的是（    ） A．可利用来源于某些病毒、真菌等的抗病基因培育转基因抗病甜椒 B．将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用的方法是显微注射法 C．将必需氨基酸含量多的蛋白质基因导入农作物，可提高农产品品质 D．在转基因抗虫玉米周围种植非抗虫玉米可以降低抗虫基因的突变率 【解析】D 可利用来源于某些病毒、真菌等的抗病基因导入植物中，可培育出转基因抗病植物，A正确；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法，所以将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞，常用的方法是显微注射法，B正确；科学家通过将必需氨基酸含量多的蛋白质的相关基因导入农作物中，提高农产品的品质，C正确；基因突变频率与环境并没有直接关系，环境只是对基因突变的结果进行选择，因此在转基因抗虫玉米周围种植非抗虫玉米，不能降低抗虫基因的突变率，D错误。 9．T4溶菌酶在温度较高时容易失去活性，科学家对影响T4溶菌酶耐热性的相关基因进行改造，使该酶的第3位异亮氨酸变为半胱氨酸，且与第97位的半胱氨酸之间形成二硫键，提高了该酶的耐热性。下列有关叙述错误的是（    ） A．T4溶菌酶在温度较高时失去活性是因为空间结构改变 B．该实例可利用基因定点突变技术，对相关基因进行改造 C．该酶的耐热性提高的根本原因是基因碱基序列发生改变 D．因涉及对基因进行操作，所以该实例属于基因工程的范畴 【解析】D T4溶菌酶本质为蛋白质，蛋白质在高温的环境下空间结构被破坏，导致失去活性，A正确；该实例利用了基因定点突变技术，对相关基因的特定位点的碱基进行了替换，使该酶的第3位异亮氨酸变为半胱氨酸，B正确；引起T4溶菌酶空间结构改变的根本原因是对T4溶菌酶耐热性的相关基因进行了改造，基因碱基序列发生改变，C正确；该实例是从预期的蛋白质的功能开始的，属于蛋白质工程的范畴，蛋白质工程最终改造的是基因，涉及基因工程的相关操作，D错误。 10．人类是乙肝病毒的唯一宿主，接种乙肝疫苗是预防乙肝病毒感染的最有效方法。下图为乙肝病毒基因工程疫苗的生产和使用流程，质粒中LacZ基因可使细菌能够利用加入培养基的物质X-gal，从而使菌落显现出蓝色，若无该基因，菌落则呈白色。下列有关叙述错误的是（    ） A．过程①最好的限制酶选择方案是选择限制酶BamHI和EcoRI B．过程②需要在培养基中加青霉素和X-gal进行双重筛选 C．含有重组质粒的大肠杆菌菌落呈蓝色 D．基因工程疫苗不会出现病毒的增殖和感染，安全性高 【解析】C 过程①表示获取目的基因并构建重组质粒，最好用限制酶BamHI和EcoRI在目的基因两侧和质粒上切割出末端，即可切割出能相互结合的末端又可避免目的基因和质粒的自身环境和反向连接，A正确；过程②表示将重组质粒导入受体细胞，由于限制酶BamHⅠ和EcoRⅠ破坏了质粒中lacZ基因，却保留了青霉素抗性基因，培养基中加青霉素和X-gal，可以用于筛选含有重组质粒的大肠杆菌，且白色的大肠杆菌菌落即为所需菌落，B正确，C错误；基因工程疫苗由于只利用了乙肝病毒的外壳，不含其遗传物质，所以不能完成病毒的增殖和感染，D正确。 11．“工欲善其事，必先利其器”，进行基因工程操作需要依靠限制酶、DNA连接酶和载体三种分子工具，下列有关叙述错误的是（    ） A．这三种工具都来自原核生物，不能从其他生物中获取 B．载体质粒应具有标记基因，便于重组DNA分子的筛选 C．用限制酶切割DNA获得一个目的基因，断开4个磷酸二酯键 D．DNA连接酶发挥作用时不识别特定核苷酸序列，不需要模板 【解析】A 限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。DNA连接酶可以从大肠杆菌或T4噬菌体分离得到。载体除质粒外，还有噬菌体、动植物病毒等，A错误；质粒上常有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选，B正确；限制酶能识别双链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，目的基因两侧一起共断开4个磷酸二酯键，C正确；DNA连接酶能够将两个DNA片段连接起来，不识别特定核苷酸序列，也不需要模板，D正确。 12．在基因工程的操作中，需要三种工具，分别是“分子手术刀”、“分子缝合针”和“分子运输车”，关于这三种工具的叙述，正确的是（　　） A．“分子手术刀”指的是限制性内切核酸酶，可以断开DNA和RNA的磷酸二酯键 B．“分子缝合针”指的是DNA聚合酶，可以催化生成断裂的磷酸二酯键 C．“分子运输车”指的是载体，常用的载体有质粒、动植物病毒和噬菌体 D．载体的化学本质一定是核酸 【解析】C “分子手术刀”是限制性内切核酸酶（限制酶/限制性核酸内切酶），能识别双链DNA特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割使磷酸二酯键断裂，A错误；“分子缝合针”是DNA连接酶，能将具有相同末端的DNA片段连接起来，B错误；基因工程中的“运输车”即运载体有质粒、动植物病毒、噬菌体，其中质粒是基因工程中最常用的运载体，C正确；基因工程中的载体可以是质粒、动植物病毒和噬菌体，物质跨膜运输过程中需要的载体的本质是蛋白质，D错误。 13．内共生理论认为光合蓝藻（蓝细菌）内共生于真核寄主细胞，形成叶绿体，最终进化出光合真核细胞。科研人员为了探索该理论，用药物诱导产生ATP供应不足的代谢缺陷型芽殖酵母M，再将基因工程改造的工程蓝藻S转入其中，获得嵌入蓝藻S的芽殖酵母N。下列说法正确的是（    ） A．光合蓝藻具有叶绿素和类胡萝卜素，使其能吸收和利用光能、制造有机物 B．代谢缺陷型芽殖酵母M和光合蓝藻产生ATP的场所和途径均相同 C．蓝藻光反应生成的ATP都通过NTT蛋白运出用于酵母N的生命活动 D．根据内共生理论推测，光合真核生物比需氧真核生物出现的晚 【解析】D 光合蓝藻具有叶绿素和藻蓝素，使其能吸收和利用光能、制造有机物，A错误；分析题图可知代谢缺陷型芽殖酵母M是在细胞质基质中进行呼吸作用产生ATP的，而光合蓝藻可以通过光合作用和呼吸作用合成ATP，B错误；蓝藻光反应产生的ATP一方面作用于暗反应的C3的还原，另一方面通过NTT蛋白运出用于酵母N的生命活动，C错误；由示意图可知，需氧型真核生物通过吞噬光合蓝藻而产生能进行光合作用的真核生物，所以光合真核生物比需氧真核生物出现得晚，D正确。 14．下列关于基因工程基本流程的叙述正确的是（　　） A．PCR和逆转录过程在模板链、原料、催化剂、产物类型等方面均存在差异 B．利用PCR获取目的基因前，必须借助序列数据库明确目的基因的全部序列 C．可利用核酸分子探针检测和鉴定目的基因在细胞中是否稳定存在并成功表达 D．由于细胞可以选择吸收dNTP，PCR仪中可直接投入酵母菌作为复制的模板 【解析】C PCR使用双链DNA作为模板，而逆转录则使用mRNA作为模板；PCR和逆转录的原料是四种游离的脱氧核糖核苷酸；PCR用的是耐高温的DNA聚合酶（如Taq酶），而逆转录用的是逆转录酶；PCR和逆转录的产物都是DNA，A错误；进行PCR时，只需要知道目的基因两端的部分序列，以便设计特异性引物。并不需要知道目的基因的全部序列，B错误；核酸分子探针主要用于检测目的基因是否已经插入到受体细胞的染色体DNA中，即检测目的基因是否存在并成功表达，C正确；细胞并不能直接“选择吸收”dNTP，dNTP是DNA复制的原料，它通过细胞内的代谢途径被合成和利用。此外，PCR仪是用于体外扩增DNA的仪器，它不能直接将物质投入酵母菌中进行复制。酵母菌内的DNA复制是细胞内的生物化学反应，与PCR仪无关，D错误。 15．猪逐渐成为异种器官移植的主要供体，科学家利用基因工程方法对猪器官进行改造，欲培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官，提高异种器官移植的成功率，设计操作过程如图所示，下列叙述正确的是（    ） 注：Gal蛋白为免疫排斥反应的主要抗原；人体补体调节蛋白可有效降低免疫排斥 A．①过程利用胃蛋白酶进行酶解时，需控制酶解反应时间 B．Cas9酶可能有限制酶的功能，作用于磷酸二酯键以敲除基因 C．③过程利用DNA聚合酶使人体补体调节蛋白基因与核DNA连接 D．④过程需要去核的心肌细胞，可利用物理方法激活重组细胞 【解析】B 图中①过程是利用胶原蛋白进行酶解获得单细胞悬液的过程，该过程需控制酶解反应时间，A错误；Cas9酶可能有限制酶的功能，作用于磷酸二酯键以敲除基因，进而获得了不能表达抗原蛋白的细胞，B正确；③过程利用DNA连接酶使人体补体调节蛋白基因与核DNA连接，C错误；④过程需要去核的卵母细胞进而获得重组细胞，而后可利用物理方法或化学方法激活重组细胞，D错误。 16．叶绿体遗传转化体系是近年发展起来的一种新的植物生物反应器。研究人员以HIV病毒包膜蛋白上的V3环和C4结构域序列的基因作为目的基因，与叶绿体特异性启动子、终止子等序列整合后，构建成基因表达载体，转入叶绿体成功表达出C4V3抗原。下列说法不正确的是（　　） A．植物生物反应器主要依赖基因工程和细胞工程等现代生物学技术 B．构建叶绿体遗传转化体系需要的工具酶有限制酶、DNA聚合酶 C．按上述方式构建的基因表达载体使得目的基因只能在叶绿体中表达 D．C4V3抗原表达成功与否，可以用凝胶电泳法进行分子水平的检测 【解析】B 植物生物反应器首先需要用基因工程技术将目的基因导入植物细胞，其次需要采用植物细胞工程技术将转基因植物细胞培育成转基因植株或转基因植物组织或转基因植物悬浮细胞，因此涉及基因工程和细胞工程技术，A正确；构建叶绿体遗传转化体系需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶，不需要DNA聚合酶，B错误；据题意可知，该过程构建的基因表达载体中含有叶绿体特异性启动子，使得目的基因只能在叶绿体中表达，C正确；凝胶电泳法是一种分离和分析生物分子的技术，主要用于检测DNA、RNA或蛋白质分子的大小和纯度，C4V3抗原表达成功与否，可以用凝胶电泳法进行分子水平的检测，D正确。 17．人血清白蛋白（HSA）是血浆蛋白的主要成分，具有维持血浆渗透压和进行物质运输的功能。科学家利用转基因技术获得转HSA基因的大肠杆菌，通过发酵工程，实现HSA的大量生产。下图表示HSA基因，有关叙述正确的是（    ）    A．PCR过程每次循环分为3步，其中温度最低的一步是第三步 B．扩增出HSA基因并用于表达载体的构建，应选择引物Ⅱ和引物Ⅲ C．在PCR反应缓冲液中加入Ca²⁺的作用是激活耐高温的DNA聚合酶 D．基因工程的核心环节是目的基因导入受体细胞 【解析】B PCR过程每次循环一 般可以分为变性、复性和延伸三步，变性温度一般是90℃左右，复性温度一般是50℃左右，延伸温度一般是72℃左右，可见温度最低的一步是第二步：复性，A错误；引物结合在模板链的3'端，使子链从5'→3'延伸，扩增出HSA基因并用于表达载体的构建，应选择引物Ⅱ和引物Ⅲ，B正确；在PCR反应缓冲液中加入Mg2+的作用是激活耐高温的DNA聚合酶，催化脱氧核苷酸之间磷酸二酯键的形成，C错误；基因工程的核心环节是构建重组DNA，D错误。 18．基因工程技术也称为DNA重组技术，下列有关基因工程的说法错误的是（    ） A．基因工程的基本原理是基因重组 B．基因工程可以定向改造生物的性状 C．基因工程常用的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒 D．基因工程常用的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体 【解析】D 基因工程的基本原理是人为的基因重组，A正确；通俗地说，基因工程就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造后放到另一种生物的细胞里，定向改造生物的性状，B正确；基因工程常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒，C正确；基因工程常用的工具酶有限制酶、DNA连接酶，运载体不属于工具酶，D错误。 19．已知生物体内有一种转运蛋白Y，如果将蛋白Y 中某一个氨基酸替换，改变后的蛋白质 Y1不但保留了蛋白Y原有的功能，而且具备了酶的催化功能。下列叙述正确的是（    ） A．蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异 B．可以通过对 Y 蛋白基因改造或人工合成获得 Y1蛋白基因 C．蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是现有基因的脱氧核苷酸序列 D．蛋白质工程与中心法则的信息流动方向一致，即DNA→mRNA→蛋白质 【解析】B 蛋白质工程和基因工程的根本区别是蛋白质工程可制造出自然界没有的蛋白质，A错误；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，因此可以通过对Y蛋白基因改造或人工合成获得Y1蛋白基因，B正确；蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是人类的意愿，C错误；蛋白质工程与中心法则的信息流动方向相反，D错误。 20．基因工程自20世纪70年代兴起后，在农牧业、医药卫生和食品工业等方面得到了飞速的发展。下列关于基因工程应用的叙述正确的是（    ） A．通过X射线、紫外线综合处理，将青霉素产量低的菌种培育成产量高的菌株属于基因工程技术的应用 B．通过将肠乳糖酶导入到奶牛乳腺细胞中，以降低乳汁中乳糖含量，从而解决部分人群的乳糖不耐受问题 C．与人细胞分泌的天然生长激素相比，将人的生长激素基因导入大肠杆菌制备的工程菌无法对生长激素进行正常的加工和修饰 D．通过制备山羊膀胱生物反应器，使人乳铁蛋白基因只存在于膀胱细胞中，进而可以从尿液中分离纯化出所需要的人乳铁白蛋白，实现大量制备的目的 【解析】C 通过X射线、紫外线综合处理，将青霉素产量低的菌种培育成产量高的菌株属于诱变育种，A错误；乳糖酶可降解乳糖，可降低乳汁中乳糖含量，科学家是通过将肠乳糖酶基因导入到奶牛乳腺细胞中，而不是乳糖酶，B错误；由于大肠杆菌缺乏对蛋白质进行加工和分装的内质网和高尔基体，因此与人细胞分泌的天然生长激素相比，将人的生长激素基因导入大肠杆菌制备的工程菌无法对生长激素进行正常的加工和修饰，C正确；作为膀胱生物反应器的山羊体内所有细胞都含有目的基因，但是只有在于膀胱细胞中才能表达目的基因，D错误。 二、选择题（每题有2-3个选项符合要求，每题4分。共5个小题，共20分。选对但选不全的2分，有选错的得0分） 21．下列对于基因工程所需基本工具的叙述，正确的是（    ） A．用限制酶SpeⅠ（—A↓CTAGT—）切割产生的DNA片段和限制酶XbaⅠ（—T↓CTAGA—）切割产生的DNA片段不可以相连接 B．用限制酶EcoRV（—GAT↓ATC—）切割产生的DNA片段和限制酶SmaⅠ（—CCC↓GGG—）切割产生的DNA片段可以相连接 C．DNA连接酶和DNA聚合酶连接的是同一化学键，但它们催化底物不同 D．培育转基因抗虫水稻，可以选用质粒或者植物病毒作为运载体 【解析】BCD 用限制酶SpeⅠ和限制酶XbaⅠ处理后会获得相同的黏性末端（CTAG-），因此两者切割产生的DNA片段可以相连接，A错误；用限制酶EcoRⅤ（-GAT↓ATC-）切割产生的DNA片段和限制酶SmaⅠ（-CCC↓GGG-）切割产生的DNA片段都是平末端，可以相连接，B正确；DNA连接酶和DNA聚合酶连接的是同一化学键，即磷酸二酯键，但它们催化底物不同，DNA连接酶催化的底物是DNA片段，DNA聚合酶只能催化单个的脱氧核苷酸加到已有DNA片段，C正确；培育转基因抗虫水稻，可以选用质粒或者植物病毒作为运载体，也可以采用农杆菌转化法，D正确。 22．人血清白蛋白（HSA）作为血浆容量扩充剂，广泛应用于出血性休克、烧伤等的治疗。如图表示利用基因工程生产人血清白蛋白的两条途径。下列说法正确的是（　　）   A．若HSA基因是从人细胞内提取mRNA经逆转录形成的，则该基因不含启动子 B．利用PCR技术专一性扩增HSA基因时，应选用图中A、D两种引物 C．途径a需选用性染色体组成为XX的受精卵作为受体细胞 D．途径b构建重组质粒时，需给HSA基因添加人血清白蛋白基因的启动子 【解析】ABC 由mRNA经逆转录形成的基因HSA，则该基因不含启动子，A正确；结合延伸的方向，可知PCR扩增HSA基因时，应选用图中A、D两种引物，B正确；途径a是通过乳腺生物反应器来获得人血清白蛋白，需选用性染色体组成为XX的受精卵作为受体细胞，C正确；途径b构建重组质粒时，需给HSA基因添加在水稻胚乳细胞中特异性表达的启动子，D错误。 23．萤火虫的荧光素酶能催化ATP激活的荧光素氧化发光，这一现象在生物检测和成像方面有重要的应用价值。为了解决天然荧光素酶不能高效催化人工合成的荧光素DTZ发光的问题，研究人员采用蛋白质工程（又称为第二代基因工程）对它进行了改造。下列关于蛋白质工程改造天然荧光素酶的叙述，错误的是（　　） A．通过化学诱变剂可定向改造天然荧光素酶的基因序列 B．改造天然荧光素酶所用的基因表达载体不需要启动子和终止子 C．可用PCR方法检测突变的荧光素酶基因是否翻译成蛋白质 D．改造后的荧光素酶在一定条件下催化DTZ发光是将化学能转化为光能 【解析】ABC 通过化学诱变剂可以让天然荧光素酶的基因序列进行随机突变，但化学诱变通常是不定向的，A错误；改造天然荧光素酶所用的基因表达载体必须包含启动子和终止子，启动子是驱动基因转录的元件，而终止子是指示转录终止的位置，B错误；PCR 方法主要用于检测 DNA 的存在或者染色体 DNA 上是否插入目的基因，检测目的基因是否翻译为蛋白质的方法为抗原﹣抗体杂交，C错误；改造后的荧光素酶在一定条件下催化DTZ发光是将化学能转化为光能，D正确。 24．人的血清白蛋白（HSA）在临床上需求量很大，通常从人血中提取。但由于人类免疫缺陷病毒（HIV）等人类感染性病原体造成的威胁与日俱增，使人们对血液制品顾虑重重，图一是一种基因工程获取HSA的途径，其中报告基因表达的产物能催化无色物质K呈现蓝色。图二为HSA基因两侧的核苷酸序列。图三为相关限制酶的识别序列和切割位点。图四是可供选择的四组引物。下列说法正确的是（    ） A．基因工程的核心步骤是图一中① B．若采用PCR技术扩增HSA基因，根据图二分析，则需选择图四A中的一对引物序列 C．依据图一、图二和图三分析，切割含HSA基因的DNA片段选用的限制酶是酶B和酶A D．②过程中可以在含有抗生素的培养基上筛选出发生转化的植物细胞 【解析】AB 基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤，对应图一的①，A正确；PCR中需要一对特异性的引物，该引物能与目的基因需要碱基互补配对，子链延伸时是从引物的5′向3′端延伸，根据图2中目的基因HSA处于中间位置，所以符合条件的引物Ⅰ是5'-AATGGATCCTTC-3'，引物Ⅱ是3'- GTAAGTTAAGAG-5′，即需选择图四A中的一对引物序列，B正确；图二目的基因所在DNA中只有酶B和酶C的识别序列，可以用限制酶B和C进行切割，质粒的T-DNA在酶A和酶B之间，所以切割质粒时用酶A和酶B切割，C错误；分析题意，重组Ti质粒不含抗生素抗性基因，发生转化的植物细胞不具有抗生素抗性，由题意可知报告基因表达的产物能催化无色物质K呈现蓝色，故需要利用重组质粒上的报告基因表达产物能催化无色物质K呈蓝色的特性筛选出发生转化的植物细胞，D错误。 25．基因表达载体的构建是基因工程的核心。图甲为限制酶EcoRI的识别序列，图乙表示目的基因及限制酶切点，A、B、C、D为四种引物。图丙表示目的基因上的DNA片段，图丁表示质粒。下列相关叙述正确的是（　　） A．选引物A、D进行该目的基因的扩增 B．不能同时用PstⅠ和HindⅢ切割目的基因和质粒 C．限制酶的作用部位是图丙中的② D．从图丁中可以看出，质粒是一种环状的DNA分子 【解析】BCD DNA复制只能从5＇到3＇合成子链，PCR过程中，Taq酶是在引物的3＇向后延伸的，因此应选取B和C作为引物，A错误；不能同时用PstⅠ和Hindlll切割质粒，会导致质粒上无抗性基因，无法检测目的基因是否插入，B正确；限制酶的作用部位是图丙中的②磷酸二酯键，C正确；从图丁中可以看出，质粒是一种环状的DNA分子，D正确。 三、非选择题（共5个小题，满分40分） 26．小麦白粉病是因MLO基因存在而易被布氏白粉菌感染引起的一种常见病，该病会导致小麦严重减产。gRNA和Cas9蛋白可以共同作用于DNA的特定序列，对其进行剪切和修复。其中gRNA识别和剪切DNA；Cas9蛋白修复切口。科研人员利用农杆菌转化法，将gRNA和Cas9蛋白的基因导入到小麦中，对MLO基因进行改造，使其无法发挥作用。 基因表达载体的构建如图1所示，其中LB、RB分别为农杆菌中T-DNA的左、右边界，在最终载体的T-DNA中启动子均为真核基因启动子，T-DNA以外区域的基因启动子均为原核基因启动子，图2为几种限制酶的切割位点。据此回答下列问题：      (1)gRNA和Cas9蛋白的作用分别类似基因工程中的 酶和 酶。 (2)将gRNA和Cas9蛋白的基因插入到Ti质粒的T-DNA中的原因是 。将载体1和载体2构建成最终载体所用的限制酶为 。在构建最终载体时，为避免因反向连接而造成gRNA基因位于启动子a、b之间，应选用图中 作引物进行PCR以判定其拼接位置。 (3)图中gRNA和Cas9蛋白基因转录时模板链为 （选填“DNA的同一条单链”或“DNA的两条不同单链”或“DNA的任意单链”）。 (4)导入最终载体后，对小麦细胞进行筛选，需要培养基中添加 。从个体水平上验证小麦的MLO基因改造成功的方法是 。 【解析】（1）gRNA能够识别DNA特定序列进行剪切，作用类似基因工程中的限制性内切核酸酶（或限制酶）作用；Cas9蛋白识别特定DNA序列修复切口，作用类似基因工程中的DNA连接酶作用。 （2）T-DNA可转移到植物细胞中，并能整合到染色体DNA上，因此需将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA 中。拼接时，通过限制酶SpeⅠ和NheⅠ将载体1启动子a和gRNA基因剪切，该片段两端的黏性末端相同，因此再用SpeⅠ将载体2切开，通过DNA连接酶将该片段连接到载体2即可成为最终载体。因为两侧黏性末端相同，在构建最终载体时可能会反向连接，用F1、F4（或F2、F3）进行PCR能扩增出图中拼接产物而不能扩增出另一种拼接产物（反向连接产物）。因此选用图中F1、F4（或F2、F3）作引物进行PCR可以判定其拼接位置。 （3）图中gRNA和Cas9蛋白基因的启动子方向不同，因此转录时模板链为两条不同单链。 （4）对小麦细胞进行筛选，需要利用在真核细胞中表达的标记基因，所以培养基中添加潮霉素以确定T-DNA是否导入小麦细胞。 由于MLO基因存在而易被布氏白粉菌感染，造成减产，本实验目的是对MLO基因进行改造，使其无法发挥作用，所以从个体水平上验证小麦的MLO基因改造成功的方法是用布氏白粉菌感染基因改造的小麦和没有经过基因改造的小麦，如果二者产量相当，则说明改造成功。 【答案】(1)限制性内切核酸酶（或限制酶） DNA连接酶 (2)T-DNA可转移到植物细胞中，并能整合到染色体DNA上 SpeⅠ和NheⅠ F1、F4（或F2、F3） (3)DNA的两条不同单链 (4)潮霉素 用布氏白粉菌感染基因改造的小麦和没有经过基因改造的小麦，如果二者产量相当，则说明改造成功 27．胰岛素可用于治疗糖尿病，如图是利用基因工程生产人胰岛素过程中使用的质粒及目的基因的部分结构。据图回答下列问题： (1)要使人胰岛素基因在奶牛乳腺中特异性表达，图中启动子应为 ，能与启动于结合的酶是 。 (2)为使目的基因与载体正向连接，在设计PCR引物时需添加限制酶识别序列，实际操作时还会在引物的5＇端添加保护序列GGG，可起到延长限制酶识别序列一端的碱基数，提高限制酶识别及切割效率的作用，根据以上信息，在上游引物的5＇端应添加的序列应为 、PCR过程中通过控制温度可使DNA复制在体外反复进行，其中将温度调设到72℃的目的是 。 (3)获得重组质粒后，可通过 法导入体外受精获得的奶牛受精卵中，移植前需取囊任中的 细胞进行性别鉴定，选择性别为雌性的囊胚进行移植，该过程需对代孕母本进行 处理，使之与供体的生理状况保持相同。 【解析】（1）要使人胰岛素基因在奶牛乳腺中特异性表达，应选择能在奶牛乳腺中特异表达的基因的启动子添加在目的基因（胰岛素基因）上游。启动子是RNA聚合酶识别和结合的序列。 （2）PCR过程中，为保证目的基因与载体的正向连接，在设计PCR引物时，应在引物的5'端添加限制酶识别序列。根据目的基因转录的方向和质粒中限制酶的酶切位点可知，目的基因的上游应添加AhaI的识别序列，保护序列GGG应添加在引物的5’端，故在上游引物的5'端应添加的序列为5'-GGGCAATTG一3'。PCR过程中将温度调整到72℃的目的是使溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的 DNA链。 （3）获得重组质粒后，可通过显微注射法导入体外受精获得的奶牛受精卵中，移植前需取囊胚中的滋养层细胞进行性别鉴定，选择性别为雌性的囊胚进行移植。该过程需对代孕母牛进行同期发情处理，使之与供体的生理状况保持相同。 【答案】(1)奶牛乳腺中特异表达的基因的启动子 RNA聚合酶 (2)5'—GGGCAATTG—3' 使溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链 (3)显微注射 滋养层 同期发情 28．转录因子增强子结合蛋白-2α（TFAP2A）是转录因子AP-2家族的成员之一。AP-2家族通过与靶基因的启动子区域结合，调控参与细胞周期、细胞增殖、凋亡的众多基因的转录，在哺乳动物发育过程中起到重要作用，为深入研究TFAP2A在肿瘤发生、发展中的作用和机制，科学工作者构建了TFAP2A的真核表达载体并对其表达效率进行了检测，为后续研究奠定了实验基础，实验材料为菌株、含抗氨苄青霉素基因的CV702质粒、人乳腺癌细胞（MDA-MB-231细胞）、限制性内切酶BamHⅠ和HindⅢ、培养基、TFAP2A抗体。请完善以下有关基因工程的实验内容。 (1)实验方法： 步骤① ：通过PCR扩增制备TFAP2A的cDNA片段，根据cDNA片段一条链中的部分碱基序列5′-CAATT……GTGTG-3′设计出引物之一的序列为：TFAP2A-F：5′- -3′，扩增引物除含有目的基因端部分序列，还应包含 位点。PCR反应条件为98℃预变性5min，98℃变性10s，55℃ 10s，72℃延伸90s，共30个循环，最后72°延伸8min。 步骤②：基因表达载体的构建：采用限制性内切酶BamHⅠ和HindⅢ对含抗氨苄青霉素基因的CV702质粒的多克隆位点进行酶切，可将酶切产物通过 法分离，回收目的基因条带，将PCR扩增产物与载体进行连接。 步骤③：将目的基因导入受体细胞：将10uL反应产物加入100uL 态大肠杆菌细胞溶液中，放置92min。取适量菌液均匀涂布在含氨苄青霉素的平板上，在恒温培养箱中，将培养皿 培养12～16h。 步骤④：目的基因的检测与鉴定：将鉴定出的阳性菌落接种于适量含氨苄青霉素的液体培养基中，37℃培养12～16h，取适量菌液进行测序。对测序结果与目的基因序列进行比对分析。 (2)将MDA-MB-231细胞于37℃、5% 箱中培养，将等量的CV702载体和CV702-TFAP2A重组载体分别转染至MDA-MB-231细胞中。于转染后48h提取各组细胞总蛋白，进行SDS-PAGE电泳，回收目的蛋白质条带，加入稀释TFAP2A抗体进行检测，结果如下图，说明： 。 【解析】（1）基因工程的基本操作程序：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。可见实验步骤①为目的基因的筛选与获取；PCR扩增过程中，引物与模板碱基互补配对；根据cDNA片段一条链中的部分碱基序列5′-CAATT……GTGTG-3′设计出引物之一的序列为：TFAP2A-F：5′-CAATT……-3′或5′-CACAC……-3′，扩增引物除含有目的基因端部分序列，还应包含限制酶切位点。PCR过程中每次循环一般可以分为变性、复性和延伸三步，PCR反应条件为98℃预变性5min，98℃变性10s，55℃复性10s，72℃延伸90s，共30个循环，最后72°延伸8min。 PCR产物可利用电泳技术来鉴定，该技术是分离、鉴定、纯化核酸和蛋白质的常 用方法。步骤②：基因表达载体的构建：采用限制性内切酶BamHⅠ和HindⅢ对含抗氨苄青霉素基因的CV702质粒的多克隆位点进行酶切，可将酶切产物通过凝胶电泳法分离，回收目的基因条带，将PCR扩增产物与载体进行连接。研究人员一般先用Ca2+ 处理大肠杆菌细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA 分子的生理状态，然后再将重组的基因表达载体导入其中。 步骤③：将目的基因导入受体细胞：将10uL反应产物加入100uL感受态大肠杆菌细胞溶液中，放置92min。取适量菌液均匀涂布在含氨苄青霉素的平板上，在恒温培养箱中，将培养皿倒置培养12～16h。 （2）动物细胞培养一般置于含有95%空气和5%CO2的混合气体的 CO2培养箱中进行培养；将MDA-MB-231细胞于37℃、5%CO2培养箱中培养。分析题图可知，转录因子增强子结合蛋白-2α（TFAP2A）在MDA-MB-231细胞中表达量很高。 【答案】(1)目的基因的筛选与获取 CACAC……或CAATT…… 限制酶切割 复性 琼脂糖凝胶电泳 感受 倒置 (2)CO2/二氧化碳 转录因子增强子结合蛋白-2α（TFAP2A）在MDA-MB-231细胞中表达量很高 29．基因工程是重要的现代生物技术，其基本操作程序主要包括获取目的基因、构建基因表达载体、目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定等四个步骤。回答下列问题： Ⅰ．PCR技术是最常用的体外复制目的基因的方法。已知DNA复制时，子链形成的方向是固定的。DNA的两条链是反向平行的，故在复制叉附近解开的DNA链，一条是5'端到3'端方向，另一条是3'端到5'端方向。学者冈崎等人发现在DNA复制中，前导链的合成是连续的，滞后链的合成是先合成不连续、相对较短的DNA片段，即冈崎片段，而后再连成长链，如图1所示。 (1)子链形成的方向是 ，前导链和滞后链的碱基关系是 。 (2)冈崎片段形成所需的酶X是指 ，将冈崎片段连成长链还需要 酶。 Ⅱ．基因工程中最核心的步骤就是构建基因表达载体。已知LacZ基因是广泛用于基因表达调控研究中的一种基因，LacZ基因产生的半乳糖苷酶可以分解X—gal并产生蓝色物质，使菌落呈蓝色，否则呈白色。质粒是基因工程中的常用载体，大肠杆菌体内的pUC118质粒同时具有LacZ基因和氨苄青霉素抗性基因，该质粒中某限制酶的唯一切点位于LacZ基因中，而转入目的基因要利用该位点。图2是筛选符合实验要求的基因表达载体的操作示意图。 (3)构建基因表达载体过程中常用的工具酶是 。 (4)试管1形成的基因表达载体，导入到经Ca2+处理的大肠杆菌中，然后转到试管2中继续培养，试管2中除了加入大肠杆菌培养所需的营养物质及X—gal外，还需要加入 ，从功能上分，试管2中的培养基属于 培养基。 (5)从试管2中挑取大肠杆菌菌种接种在上述培养基中进行培养，可得 种菌落，原因是 。应该选择 菌落中的大肠杆菌转移到试管3进行扩大培养。 【解析】（1）PCR技术，在子链的形成过程中，子链的延伸方向是5'端→3'端，由于前导链和滞后链是以互补的两条链为模板进行合成的，所以，前导链和滞后链之间也是碱基互补配对的。 （2）冈崎片段的形成需要聚合脱氧核糖核苷酸单体，所以需要DNA聚合酶的参与，即酶X为DNA聚合酶，冈崎片段形成长链聚合的DNA片段，所以需要DNA连接酶。 （3）构建基因表达载体过程中常用的工具酶是限制酶和DNA连接酶。 （4）依据题干信息，试管1形成的基因表达载体，导入到经Ca2+处理的大肠杆菌中，然后转到试管2中继续培养，试管2中除了加入大肠杆菌培养所需的营养物质及X—gal外，还需要加入具有筛选作用的氨苄青霉素，所以从功能上分，试管2中的培养基属于选择培养基。 （5）由于含 单pUC118质粒和重组质粒的大肠杆菌都含有氨苄青霉素抗性基因，所以在试管2所在的选择培养基中，可得到2种菌落。由于LacZ基因产生的半乳糖苷酶可以分解X—gal并产生蓝色物质，使菌落呈蓝色，否则呈白色，重组质粒上的LacZ基因被破坏，不能产生β-半乳糖苷酶，不能分解X—gal使菌落呈现蓝色， 故应选择白色菌落中的大肠杆菌转移到试管3进行扩大培养。 【答案】(1)5'端→3'端 （碱基）互补 (2)DNA聚合酶 DNA连接 (3)限制（性内切核酸）酶、DNA连接酶 (4)氨苄青霉素 选择 (5)2/两/二 含单pUC118质粒和重组质粒的大肠杆菌都含有氨苄青霉素抗性基因，在含有氨苄青霉素的试管2中都可以生存 白色 30．大豆是重要的粮油作物，提高大豆产量是我国农业领域的重要任务。我国研究人员发现，基因S在大豆品种DN（种子较大）中的表达量高于品种TL（种子较小），然后克隆了该基因（两品种中基因S序列无差异）及其上游的启动子序列，并开展相关研究。 (1)基因S启动子的基本组成单位是 。 (2)通过基因工程方法，将DN克隆的“启动子D+基因S”序列导入无基因S的优质大豆品种YZ。根据上图所示信息（不考虑未标明序列）判断构建重组表达载体时，为保证目标序列的完整性，不宜使用的限制酶是 ；此外，不宜同时选用酶SpeI和XbaI，原因是 。 (3)将重组表达载体转入农杆菌后，需利用 技术在分子水平上检测目的基因转入是否成功。 (4)用检测后的农杆菌转化品种YZ所得再生植株YZ-1的种子变大。同时将从TL克隆的“启动子T+基因S”序列成功导入YZ，所得再生植株YZ-2的种子也变大，但小于YZ-1。综合分析，大豆品种DN较TL种子大的原因是 。 【解析】（1）启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，用于启动DNA的转录，是一段DNA片段，其基本组成单位是四种脱氧核糖核苷酸。 （2）根据图示信息可知，“启动子D＋基因S”的DNA序列上存在EcoR Ⅰ的识别序列，若使用限制酶EcoR Ⅰ，会使目的基因序列被破坏；根据图中限制酶的识别序列可知，酶Spe Ⅰ和Xba Ⅰ切割产生的黏性末端相同，若用这两种限制酶切割，形成的DNA片段在构建基因表达载体时，容易出现自我环化，以及无法保证目的基因片段与载体片段单向连接，影响目的基因在受体细胞中的表达。 （3） 在分子水平上检测目的基因是否转入成过可通过PCR等技术检测受体细胞的DNA上是否插入目的基因或目的基因是否转录出mRNA。 （4）题目信息可知，再生植株YZ-1导入的目的基因为取自品种DN的“启动子D＋基因S”序列，再生植株YZ-2导入的目的基因为取自品种TL的“启动子T＋基因S”序列，结合题干信息“两品种中基因S序列无差异”可推测：品种DN的基因S上游的启动子D的效应强于品种TL的启动子T，启动子D使基因S表达量更高，因而种子更大。 【答案】(1)脱氧核糖核苷酸（脱氧核苷酸） (2)EcoRⅠ 酶切后形成的片段黏性末端相同，易自我环化；不能保证目标片段与载体定向链接（反向链接） (3) PCR (4)品种DN的基因S上游启动子效应比TL强，使得基因S表达量更高，种子更大 1 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $$