第四章 章末检测(三) 基因工程、生物技术安全与伦理问题(1)-【优化探究】2025-2026学年新教材高中生物学选择性必修3同步导学案配套PPT课件（苏教版）

章末检测(三)　基因工程、生物技术安全与伦理问题(1) (满分100分) 一、单选题:本部分包括14题,每题2分,共计28分。每题只有一个选项最符合题意。 1.下列关于基因工程各种工具的叙述,错误的是 (　　) A.E.coli DNA连接酶只能“缝合”黏性末端 B.限制酶主要来自原核生物,限制酶一般不切割自身DNA C.载体上必须有2个以上限制性内切核酸酶的切割位点 D.限制酶断开磷酸二酯键,T4 DNA连接酶能恢复磷酸二酯键 C 解析:E.coli DNA连接酶只能“缝合”黏性末端,T4 DNA连接酶能“缝合”平末端和黏性末端,A正确;限制酶主要从原核生物中分离纯化出来,细胞内含有的限制酶一般不对自身DNA进行剪切,只切割外源DNA,这是在长期的进化过程中形成的一种保护,B正确;载体上有一个至多个限制酶切割位点,供外源DNA片段(基因)插入其中,C错误;限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂;DNA连接酶连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键,D正确。 2.实验室常用PCR技术对DNA进行体外扩增,下列相关叙述正确的是 (　　) A.需要解旋酶和热稳定的DNA聚合酶 B.用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列 C.95 ℃时DNA的磷酸二酯键断开 D.分别与模板DNA单链结合的一对引物,其引物间碱基序列应互补配对 B 解析:需要热稳定的DNA聚合酶,但不需要解旋酶,A错误;用PCR方法扩增目的基因时,只要知道目的基因前后的序列用于设计引物即可,不必知道基因的全部序列,B正确;95 ℃时DNA的氢键断开,两条链解开螺旋,C错误;两引物分别与DNA的两条互补单链结合,是子链延伸的起点,其引物间碱基序列不能互补配对,否则会形成引物二聚体,不能有效扩增目的基因,D错误。 3.下列有关目的基因导入受体细胞和检测的叙述,正确的是 (　　) A.将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是花粉管通道法 B.将某种药用蛋白基因导入动物乳腺细胞中可获得乳腺生物反应器 C.对目的基因进行扩增时,通过荧光标记技术实时定量测定产物的量 D.验证转基因抗虫棉是否成功时,通过RNA分子标记检测目的基因是否表达 C 解析:将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法,A错误;将某种药用蛋白基因导入动物受精卵中可获得乳腺生物反应器,B错误;对目的基因进行扩增时,可通过荧光标记技术,利用荧光基团和淬灭基团制成探针,实时定量测定产物的量,C正确;验证转基因抗虫棉是否成功时,应该通过接种实验验证,即为转基因抗虫棉接种相应抗的害虫,检测抗虫棉是否表现出抗虫特性,D错误。 A 4.生物学实验经常需要控制温度才能呈现应有的实验结果。下列叙述错误的是 (　　) A.PCR时,需将反应体系的温度控制在72~74 ℃以使DNA解旋 B.利用二苯胺试剂鉴定溶解于NaCl溶液的DNA时,需要沸水浴加热 C.电泳所需的缓冲液和酶应分装成小份,在-20 ℃的低温下储存 D.PCR时,需将温度下降到50 ℃左右,让引物与单链相应互补序列结合 解析:PCR时需将反应体系先加热至90 ℃以上,此操作的目的是使作为模板的双链DNA解旋为两条单链,A错误;DNA在沸水浴条件下,与二苯胺反应呈蓝色,因此利用二苯胺溶液鉴定DNA时需要沸水浴加热,B正确;进行DNA片段的扩增及电泳鉴定实验所需的缓冲液和酶应分装成小份,并在-20 ℃的低温下储存,以防止酶变性失活,C正确;在退火过程中,PCR反应体系中的温度会被降低至50 ℃左右,使得引物能够与DNA单链结合,D正确。 5.下列有关限制性内切核酸酶的叙述,正确的是 (　　) A.用限制性内切核酸酶切割一个DNA分子中部,获得一个目的基因时,被水解的磷酸二酯键有2个 B.限制性内切核酸酶识别序列越短,则该序列在DNA中出现的概率就越大 C.-CAT和-ATCC-序列被限制性内切核酸酶切出的黏性末端可用DNA连接酶连接 D.只有用相同的限制性内切核酸酶处理含目的基因的片段和质粒,才能形成重组质粒 B 解析:用限制性内切核酸酶切割一个DNA分子中部,获得一个目的基因时,需要切割目的基因的两侧,又因DNA为双链结构,因此要断裂4个磷酸二酯键,即被水解的磷酸二酯键有4个,A错误;限制酶具有专一性,限制性内切核酸酶识别序列越短,则该序列在DNA中出现的概率就越大,B正确; -CAT和-ATCC-序列被限制性内切核酸酶切出的黏性末端不同,分别为-CATG和GATC-,因此不能用DNA连接酶连接,C错误;用不同的限制性内切核酸酶处理含目的基因的DNA片段和质粒,若产生的黏性末端相同,则也能形成重组质粒,D错误。 6.关于DNA的粗提取与鉴定实验,下列叙述正确的是 (　　) A.动植物细胞DNA提取必须在无菌条件下进行 B.用同样方法从等体积兔血和鸡血中提取到的DNA量相近 C.使用洋葱提取DNA时,先在切碎的洋葱中加入适量洗涤剂和食盐,充分研磨后过滤并弃去滤液 D.将DNA粗提物溶解在2 mol/L NaCl溶液中,加入二苯胺试剂,沸水浴后液体由无色变成蓝色 D 解析:动、植物细胞DNA的提取都不需要在无菌条件下进行,A错误;哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核,故不能用兔血作实验材料提取DNA,B错误;提取DNA时,在切碎的洋葱中加入适量洗涤剂和食盐,充分研磨,过滤并保留滤液,C错误;将DNA粗提物溶解在2 mol/L NaCl溶液中,加入二苯胺试剂,沸水浴后液体由无色变成蓝色,D正确。 7.下列有关叙述错误的是 (　　) A.利用干细胞治疗阿尔茨海默病不涉及生物技术安全性与伦理问题 B.对转基因产品进行标识管理并标注其危害,让消费者有知情权和选择权 C.大力发展生物技术,提升应对未知病原体的能力 D.任何情况下,都不发展、不生产、不储存生物武器 B 解析:利用干细胞治疗阿尔茨海默病不涉及生物技术安全性与伦理问题,A正确;允许生产的转基因产品是未发现危害的,不应标注危害,B错误;目前国际社会尚不具备在数月内生产针对新型病原体的新疫苗与药物的能力,应大力发展生物技术,提升应对未知病原体的能力,C正确;生物武器是指有意识地利用微生物、毒素、昆虫侵袭敌人的军队、人口、农作物或者牲畜等目标,以达到战争目的一类武器,为了维护世界和平,中国在《禁止生物武器公约》中重申在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器,D正确。 8.下列关于基因工程及其应用的叙述,正确的是 (　　) A.农杆菌转化法中农杆菌可以直接将目的基因转移到植物染色体的任意位置 B.用DNA分子技术检测转基因棉花Bt基因的表达情况来判断转基因抗虫棉培育是否成功 C.建构乳腺生物反应器时将特定基因导入到乳腺细胞中 D.通过基因工程获得工程菌,可用于生产人胰岛素 D 解析:农杆菌转化法中先将目的基因转到T-DNA上,再通过农杆菌的转化作用将目的基因转移到植物染色体的特定位置,A错误;用DNA分子技术检测转基因棉花Bt基因的表达情况来判断目的基因是否转入受体细胞并成功表达,但判断是否培育成功还需个体水平鉴定,B错误;建构乳腺生物反应器时将特定基因导入到受精卵中,C错误;将人类的胰岛素基因转入微生物细胞中,获得工程菌,可用于生产人胰岛素,D正确。 9.转基因产品是指利用基因工程技术获得的生物制品,其安全性问题一直是大众关注和争论的热点。下列叙述错误的是 (　　) A.通过基因工程育种可增加或消除原有生物品种的某些性状 B.转基因食品风险评估时需考虑标记基因的安全性问题 C.转基因作物的长期、大规模种植不利于侵染力更强的害虫的出现 D.严格选择种植区域可减少转基因作物发生外源基因扩散的可能性 C 解析:基因工程是指按照人们的愿望,通过转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,创造出更符合人们需要的新的生物类型和产品;转基因产品是指利用基因工程技术而获得的生物制品,故通过转基因育种,按照人们的需要,可增加或消除原有生物品种的某些性状,A正确;在基因表达载体上,除了有目的基因、启动子、终止子等外,还需要标记基因,故转基因食品风险评估时还需考虑标记基因的安全性问题,B正确;转基因作物的长期、大规模种植,可能将具有抗性的害虫选择出来,可能使目标害虫或非目标害虫在群体水平上产生抗性,有可能产生侵染力更强的“超级害虫”,造成更大的危害,C错误;转基因作物所携带的外源基因在使得作物高产的同时,也可能会向自然界扩散,从而打破自然界原有的物种平衡,严格选择种植区域可减少转基因作物发生外源基因扩散的可能性,D正确。 10.下列关于生物技术安全与伦理问题的叙述,正确的是 (　　) A.如果有证据表明某种转基因食品有害,就应该禁止转基因技术的应用 B.利用转基因技术制造的新型致病菌具有极大的危害性,是因为人体不会对它们产生免疫反应 C.试管婴儿技术已经成熟,移植前可对胚胎进行遗传学诊断和基因改造 D.科学家将α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中,可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性,从而防止转基因花粉传播造成基因污染 D 解析:转基因技术本身是中性的,如果确实有证据表明某种转基因食品有害,就应该禁止该产品的使用,不应该禁止转基因技术的应用,A错误;转基因技术制造的新型致病菌,致病能力和传染能力以及抗药能力等大幅度增加,因而具有极大的危害性,人体仍会对它们产生免疫反应,B错误;试管婴儿技术已经成熟,移植前可对胚胎进行遗传学诊断,不涉及基因改造,C错误;科学家将α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中,可以阻断淀粉储藏使花粉失去活性,从而防止转基因花粉传播造成基因污染,D正确。 11.下列有关设计试管婴儿的说法,错误的是 (　　) A.设计试管婴儿是为了治疗疾病,也可能出现负面影响 B.设计试管婴儿利用了体外受精技术、胚胎移植技术和植入前胚胎遗传学诊断技术 C.设计试管婴儿必须得到政府的审批而试管婴儿则不需要,这是因为前者技术复杂且有一定的危险性,而后者技术上已经很成熟 D.设计试管婴儿技术可用于设计婴儿性别也是该技术引发争议的原因之一 C 解析:设计试管婴儿如专门用来设计婴儿性别是不符合伦理道德的,可能会存在负面影响,A正确;设计试管婴儿是指体外受精形成的胚胎在植入母体孕育前,根据需要进行某些基因检测,再将选择后的胚胎植入子宫继续发育,设计试管婴儿利用了体外受精技术、胚胎移植技术和植入前胚胎遗传学诊断技术,B正确;设计试管婴儿技术必须获得政府部门的相关批准,以防该技术滥用,试管婴儿技术为许多不孕夫妇解决了不育问题,同样也需要得到政府的审批,C错误;将设计试管婴儿技术滥用于设计婴儿性别也是该技术引发争议的原因之一,D正确。 12.蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”,有着超强的抗张强度,可制成防弹背心、降落伞绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造肌腱。科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法——培育转基因羊作为乳腺生物反应器。下列有关乳腺生物反应器的说法,错误的是 (　　) A.从转基因羊乳汁中提取的丝蛋白在自然界中是可以找到的 B.将丝蛋白基因直接导入羊乳腺细胞中即可获得乳腺生物反应器 C.与乳腺生物反应器相比,膀胱生物反应器不受性别等限制,受体来源更广泛 D.人们可以利用乳腺生物反应器生产所需要的药物 B 解析:根据题干信息“蜘蛛丝(丝蛋白)被称为'生物钢'”可以推测,丝蛋白在自然界中是可以找到的,A正确;丝蛋白基因和载体构建基因表达载体后需导入羊受精卵中获得乳腺生物反应器,B错误;乳腺生物反应器必须是雌性个体,膀胱生物反应器不受性别限制,故来源更广泛,C正确;在转基因动物进入泌乳期后,可以通过分泌乳汁来生产所需的药物,这称为乳腺生物反应器,D正确。 13.萤火虫的萤光素酶能催化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。为了解决天然萤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萤光素酶的叙述,正确的是 (　　) A.通过化学诱变剂可定向改造天然萤光素酶的基因序列 B.改造天然萤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DNA分子杂交方法检测突变的萤光素酶基因是否翻译成蛋白质 D.改造后的萤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 解析:通过化学诱变剂可以让天然萤光素酶的基因序列发生突变,但化学诱变通常是不定向的,A错误;改造天然萤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;DNA分子杂交方法主要用于检测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;改造后的萤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。 14.科研人员将酿酒酵母质粒上的丙酮酸脱氢酶基因(PD)替换为植物乳杆菌中的乳酸脱氢酶基因(L⁃PG),可获得乳酸乙酯(白酒香味的主要来源)高产菌株,过程如图。下列分析不合理的是 (　　) A.转入的L⁃PG基因表达产物不能影响酿酒酵母的活性 B.L⁃PG基因替换质粒上的PD基因是通过同源重组实现的 C.标记基因AmpR可检测是否成功构建乳酸乙酯高产菌株 D.可以利用DNA分子杂交技术筛选含有L⁃PG基因的受体细胞 C 解析:目的基因表达产物不能影响受体细胞的生存和活性,因此转入的L-PG基因表达产物不能影响酿酒酵母活性,A正确;由图可知,酵母菌质粒经酶切后,PD基因被替换为L-PG基因,发生了同源重组,B正确;标记基因AmpR可筛选含有目的基因的受体细胞,但不能检测是否成功构建乳酸乙酯高产菌株,C错误;可以用DNA分子杂交技术筛选含有L-PG基因的受体细胞,D正确。 二、多选题:本部分包括4题,每题3分,共计12分。每题有不止一个选项符合题意。每题全选对者得3分,选对但不全的得1分,错选或不答的得0分。 15.基因工程广泛应用于生产实践,取得了巨大的经济效益和生态效益,硕果累累的转基因成果在带给人们喜悦的同时,也促使人们关注转基因生物的安全性问题。下列有关转基因作物安全性的叙述,正确的是 (　　) A.转入抗性基因的植物可能会成为“入侵物种”,影响生态系统的稳定性 B.抗性基因可能会随花粉传播到田间近缘野生植物体内,造成基因污染 C.大面积种植抗虫棉,有可能会使棉铃虫群体中相关抗性基因频率增大 D.若目的基因来自自然界,则培育出的转基因植物不存在安全性问题 ABC 解析:转入抗性基因的植物具有某些特殊性质,它们在某地区的竞争能力较强,可能成为“入侵物种”,威胁生态系统中其他生物的存在,从而影响生态系统的稳定性,A正确;转基因作物的抗性基因可能会随花粉传播到田间近缘野生植物体内,该近缘物种可通过授粉造成基因进一步扩散和污染,B正确;大面积种植转基因抗虫棉,有可能会导致棉铃虫群体中相关抗性基因频率增大,C正确;即使目的基因来自自然界,培育出的转基因植物仍然可能会有潜在的安全性问题,D错误。 16.CRISPR/Cas9基因编辑系统是由Cas9蛋白与一条gRNA构成,工作机理如图所示。下列相关叙述正确的是(　　) A.gRNA具有向导作用,能识别外源DNA 的间隔序列和PAM B.CRISPR/Cas9可以定点切割双链、对 基因进行敲除和修饰 C.利用CRISPR/Cas9从DNA分子上获取目的基因时需设计好一条gRNA D.因RNA序列的特异性,用CRISPR/Cas9对DNA切割不会发生脱靶现象 AB 解析:由题意可知,CRISPR/Cas9体系是由gRNA和Cas9蛋白构成的复合体。向导RNA在基因组中负责寻找靶基因并与其结合,因此gRNA具有向导作用,能识别外源DNA的间隔序列和PAM,A正确;CRISPR/Cas9在gRNA的引导下定向切割双链,进而对基因进行敲除和修饰,B正确;利用CRISPR/Cas9从DNA分子上获取目的基因时不需要设计好一条gRNA,C错误;由于其他DNA序列也含有与gRNA互补配对的序列,造成gRNA错误结合,进而导致Cas9蛋白错误切割,造成脱靶,D错误。 17.大肠杆菌经溶菌酶和洗涤剂处理后,拟核DNA会缠绕在细胞壁碎片上,质粒分布在上清液中,利用上述原理可初步获得质粒DNA。分别用三种限制酶处理提取的产物,电泳结果如图所示。下列关于质粒粗提取和鉴定的叙述,正确的是 (　　) A.溶菌酶能溶解大肠杆菌的细胞壁,洗涤剂能瓦解 其细胞质膜 B.为排除RNA对实验结果干扰,需用RNA水解酶处 理上清液 C.电泳鉴定时,被染色的质粒还需要在紫外灯下才能看到结果 D.根据电泳结果,质粒上一定各有一个限制酶Ⅰ和Ⅱ的切割位点 AC 解析:溶菌酶能溶解大肠杆菌的细胞壁,洗涤剂能瓦解其细胞质膜,但对DNA没有影响,A正确;细胞内有RNA水解酶,不需要加入RNA水解酶处理上清液,B错误;电泳鉴定时,被染色的质粒在紫外灯下会发出荧光,在特定的仪器下能看到结果,C正确;质粒的化学本质是环状的DNA,且由图可知,限制酶Ⅰ和Ⅱ处理后电泳只有1个条带,可能是该质粒上有一个切割位点,也可能没有切割位点,即质粒上不一定含有限制酶Ⅰ和Ⅱ的切割位点,但限制酶Ⅲ切割后有2个条带,故一定有限制酶Ⅲ的切割位点,D错误。 18.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(能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),利用农杆菌转化法将其导入棉花细胞,在棉花叶绿体内构建了一条新的代谢途径,提高了棉花的产量。下列相关叙述错误的是 (　　) A.使用Ca2+处理农杆菌,有利于多基因 表达载体的导入 B.应选用含卡那霉素的培养基筛选被农杆菌转化的棉花细胞 C.OsGLO1、EcCAT基因转录时以DNA的同一条单链为模板 D.四个基因都在棉花叶绿体内进行转录、翻译 BCD 解析:用Ca2+处理农杆菌使其处于感受态,有利于多基因表达载体的导入,A正确;卡那霉素抗性基因不在T-DNA上,没有转移到宿主细胞的染色体DNA上,因此应用含潮霉素的培养基筛选被农杆菌转化的棉花细胞,B错误;启动子位于基因的首端,是RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转录出mRNA,图中OsGLO1、EcCAT基因启动子的位置和方向不同,且RNA链的延伸方向是由RNA的5'→3',因而OsGLO1、EcCAT基因转录时以DNA的不同单链为模板,C错误;四个基因在叶绿体外合成蛋白质,由叶绿体转运肽引导进入叶绿体,即这四个基因的转录和翻译过程都在叶绿体外完成,D错误。 三、非选择题:本部分包括5题,共计60分。 19.(12分)阅读下列材料,回答问题。 材料一　美国科学家宣布,他们首次成功克隆了人类胚胎。但是这些科学家同时声称,他们这样做的目的,不是克隆人,而是制造胚胎干细胞治疗多种疾病。克隆就是将一个体细胞的细胞核移入一个已经被去掉细胞核的卵子中,然后用电或者化学方法刺激这个改造后的卵子,使它开始分裂并成为一个胚胎,这个胚胎的基因与体细胞提供者的基因绝大部分是相同的。 材料二　我国首例“胎儿上皮细胞”克隆牛“康康”在山东莱阳农学院诞生。现场公证人员公证,这是我国唯一健康存活的体细胞克隆牛。上皮细胞是高度分化的体细胞,分化程度越高克隆越难,把它作为供核细胞尚属首例。 (1)“改造后的卵子”的分裂是　 　分裂。  (2)“胚胎的基因与体细胞提供者的基因绝大部分是相同的”,那么“不相同的基因”控制的性状遗传方式属　　　　　遗传。  (3)请列举出与材料二有关的生物技术:_______________________________ ____________ (至少写出2种)。  (4)克隆牛的过程是否遵循孟德尔的遗传分离规律?　　　。为什么?______ _________________________________________________________________ ________________________。  否 有丝 细胞质 细胞核移植、动物细胞培养、胚胎移植等 克隆为无性繁殖过程,而孟德尔的遗传分离规律仅适用于有性生殖生物进行减数分裂产生配子的过程中 解析:(1)由题中材料一可知“改造后的卵子”实际上是经过核移植的重组细胞,其分裂方式是有丝分裂。 (2)“相同基因”是指核内基因,“不相同的基因”是来自于卵母细胞的细胞质中的基因,该部分基因控制的生物性状的遗传属于细胞质遗传。 (3)材料二中克隆牛来源于体细胞克隆,用到的核心技术是细胞核移植,除此之外还用到动物细胞培养、胚胎移植等技术。 (4)克隆牛过程属于无性繁殖,该过程不遵循孟德尔的遗传分离规律,因为该规律只适用于有性生殖生物产生配子的过程中。 20.(13分)虾青素(ASTA)因具有抗氧化、着色和提高免疫力等功能,被广泛应用在化妆品、饲料添加剂和医药等行业中,科学家通过基因工程改造并获得虾青素高表达红法夫酵母。请回答下列问题。 (1)科研人员发现,黄叶菌中crtS基因编码的双功能酶P450可以催化β-胡萝卜素转化为虾青素,图1为构建crtS基因表达载体过程示意图,据此分析: ①图1中的质粒还缺少的必备元件是 　　 　,其上的AmpR基因(氨苄青 霉素抗性基因)的作用是___________ ________________________________ _________________________________ _______________________________。 复制原点 用来鉴别受 体细胞中是否含有目的基因,从而 将含有目的基因的细胞筛选出来(便于重组DNA分子的筛选) ②为方便构建重组质粒,在引物中需要增加　 　　限制酶的识别序列。请在下列选项中选择合适的引物序列　　　。(填字母)  A.5'GAGCTCAGCCTAACGTACAAGTTCGT B.5'AGCCTAACGTACAAGTTCGTCTCGAG C.5'GGATCCGAATCGAACGATTAGCAACT D.5'GGATCCAGCCTAACGTACAAGTTCGT 　 BamHⅠ和SacⅠ AC (2)进一步研究发现,crtR基因编码的细胞色素还原酶可促进双功能酶P450的活性。来自病毒的2A基因控制合成的2A短肽,可以将其自身尾端甘氨酸和脯氨酸之间的肽键断开,形成两个独立蛋白。图2表示科研人员利用重叠延伸PCR技术实现了crtS基因和crtR基因在酵母细胞内的共同表达,大大提高了虾青素的含量。据此分析: ①在重叠延伸PCR的反应体系中,除模板外还需添加缓冲液和_______ _____________________________________________等组分。缓冲液中添加Mg2+的作用是　　　　　　　 。  ②PCR1和PCR2需要分开单独进行,原因是______________________ __________________________________________________________ __________________________________________________________。与PCR1和PCR2相比,PCR3最主要的特点是 。  引物、dNTP(原料或脱氧核苷酸)和热稳定的DNA聚合酶 激活DNA聚合酶 利用重叠延伸PCR连接crtS基因和crtR基因过程中引物甲和引物丁的部分序列是互补配对 的,若置于同一反应体系,会发生结合而失去作用,不能扩增目的基因 PCR3不需要引物 ③融合基因表达的双功能酶P450的分子量较正常双功能酶P450大,依据该融合基因的结构和表达原理推测,原因可能是_______________ __________________________________________________________ __________________________________________________________ _______________。  同一对启动子和终止子之间,crtS基因后面连接了2A序列,使crtS蛋白后面连接了2A肽的部分片段,使融合基因表达的双功能酶P450的分子量较正常双功能酶P450大 解析:(1)①基因表达载体由启动子、终止子、标记基因、复制原点和目的基因构成,图1中含有启动子、终止子、标记基因,因此图中未标注出的元件还有复制原点。其上的AmpR基因作为标记基因,用来鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来(便于重组DNA分子的筛选)。 　 ②图1质粒中有四种限制酶酶切位点,若要将crtS基因(目的基因)连接在启动子和终止子之间,且保留完整的标记基因,不能选择HindⅢ进行切割,否则会破坏标记基因,又因为crtS基因(目的基因)和启动子中含有XbaⅠ的酶切位点,故不能选择XbaⅠ进行切割,否则会破坏crtS基因(目的基因)和启动子。选择BamHⅠ和SacⅠ两种酶切位点添加在目的基因两端,为保证目的基因的正向连接,BamHⅠ应添加在crtS基因左边,SacⅠ添加在crtS基因右边,设计引物时,左边的引物包含BamHⅠ限制酶识别序列且与下方模板链互补,选C;右边的引物包含SacⅠ限制酶识别序列且与上方模板链互补,选A,故选A、C。 (2)①重叠延伸PCR的实验材料同普通PCR相似,即含Mg2+的缓冲液、引物、dNTP(原料或脱氧核苷酸)和热稳定的DNA聚合酶,缓冲液中添加Mg2+的作用是激活DNA聚合酶。 ②利用重叠延伸PCR连接crtS基因和crtR基因过程中引物甲和引物丁的部分序列是互补配对的,若置于同一反应体系,两者会发生结合而失去作用,不能扩增目的基因,因此PCR1体系与PCR2体系应分别独立进行;由图可知,与PCR1和PCR2相比,PCR3最主要的特点是不需要引物。 ③由图可知,同一对启动子和终止子之间,crtS基因后面连接了2A序列,使crtS蛋白后面连接了2A肽的部分片段,因此该技术表达的酶P450的分子量较正常酶P450的分子量大。 21.(12分)放线菌主要存在于土壤、空气和水中,还有部分存在于健康植物的各种组织和器官内部,称为植物内生放线菌。请回答下列问题。 (1)放线菌能抑制病原菌的生长。研究人员利用两种不同类型的放线菌获得新型工程菌,过程如图所示。收集两种菌丝体,加入　　 　(填“纤维素酶”或“溶菌酶”)处理,获得原生质体,将两种原生质体悬液等量混合,加入适量促融剂处理一段时间。终止反应并洗涤后,取一定量混合液接种于　　 　(填“固体”或“液体”)培养基中培养。根据菌落特征,选出性状稳定的融合菌株。  溶菌酶 固体 (2)某真菌的W基因可编码一种高效降解纤维素的酶,已知乙链为W基因转录的模板链,为使放线菌产生该酶,以图中质粒为载体,进行转基因。 限制酶 识别序列和切割位点 BamHⅠ ATTC EcoRⅠ ATTC MfeⅠ ATTG KpnⅠ GGTA HindⅢ GCTT ①为了将W基因与质粒重组且避免质粒和W基因自身环化,最好选择用限制酶　　 　处理质粒、　 　处理W基因。  MfeⅠ、HindⅢ EcoRⅠ、HindⅢ ②研究人员欲对W基因的mRNA进行RT-PCR,已知其mRNA的序列为5'-UGAACGCUA…(中间序列)…GUCGACUCG-3'。为了便于将扩增后的基因和载体成功构建成重组质粒,用于PCR扩增的引物应为　　　。(填字母)  A.5' -TGAACGCTA… B.5' -GAATTCTGA… C.5' -CGAGTCGAC… D.5' -AAGCTTCGA… BD ③除引物外,PCR反应体系中还应加入含Mg2+的缓冲液、__________ _____________。扩增过程中预变性的目的为　 　　,子链的延伸方向为　　 。  ④除引物外,启动子通常具有物种特异性,在质粒中插入W基因,其上游启动子应选择　　 　(填“植物”“真菌”或“放线菌”)启动子。为确定导入重组质粒的放线菌是否具有降解纤维素的能力,研究人员将导入了重组质粒的放线菌接种在含有纤维素和　 　　的固体鉴别培养基上,若出现以菌落为中心的透明圈,则证明W基因成功表达。  热稳定的DNA聚合酶　 5'→3' 使解旋更充分 放线菌 刚果红 解析:(1)放线菌的细胞壁主要成分为肽聚糖,能被溶菌酶水解。筛选是通过菌落特征进行的,所以接种于固体培养基上才能形成菌落。 (2)①根据题图信息,“已知乙链为W基因转录的模板链”,可知图中W基因转录方向是从左往右、质粒启动子到终止子方向为顺时针,故重组质粒的启动子应在W基因左侧,终止子应在W基因右侧,W基因右侧只能用HindⅢ切割,质粒中EcoRⅠ会将质粒切成两段,BamHⅠ会破坏质粒的启动子,KpnⅠ会导致W基因出现反向连接,故应使用限制酶MfeⅠ、HindⅢ切割图中质粒,依据各种限制酶的识别序列可知,EcoRⅠ和MfeⅠ可以产生相同的黏性末端,故使用限制酶EcoRⅠ、HindⅢ切割图中含W基因的DNA片段,以获得能正确表达W基因的重组质粒。 ②已知mRNA的序列为5'-UGAACGCUA …(中间序列) … GUCGACUCG-3',逆转录得到cDNA序列为5'-CGAGTCGAC …(中间序列) … TAGCGTTCA-3',利用PCR技术对cDNA进行扩增,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,并加入EcoRⅠ、HindⅢ识别序列,故PCR扩增时所需引物的前12个碱基序列5'-GAATTCTGAACG-3', 5'-AAGCTTCGAGTC-3',B、D正确,A、C错误。故选B、D。 ③除引物外,PCR反应体系中还应加入含Mg2+的缓冲液、热稳定的DNA聚合酶。扩增过程中预变性的目的是使解旋更充分,子链的延伸方向是5'→3'。 ④根据题干信息“启动子通常具有物种特异性”,目标是使放线菌产生高效降解纤维素的酶,故应选择放线菌的质粒,在质粒中插入W基因,其上游启动子应选择放线菌启动子。纤维素与刚果红结合会出现红色复合物,为确定导入重组质粒的放线菌是否具有降解纤维素的能力,可将导入了重组质粒的放线菌接种在含有纤维素和刚果红的固体鉴别培养基上,若出现以菌落为中心的透明圈,则证明W基因成功表达,产生了高效降解纤维素的酶。 22.(10分)为培育抗除草剂水稻新品种,科研人员将人工合成的草铵膦抗性基因(RePAT*)转入水稻植株,流程如 图所示。请回答下列问题。 (1)获取目的基因。人工合成添加了限制酶识别序列的目的基因RePAT*,并用适当的限制酶切割,则图中RePAT*两侧的序列为①　 、 ②　 　 　(写出单链碱基序列并标出5'端和3'端)。  (2)构建基因表达载体。作为表达载体,除图中结构外,未标注的结构为　　　,潮霉素抗性基因的作用是　　　　　　　　　　　　　。  (3)将目的基因导入受体细胞。取某品种水稻的幼胚,经消毒处理后接种到培养基,诱导形成愈伤组织,进而形成植物个体,该过程利用的原理是________ ____________。用农杆菌侵染愈伤组织,Ti质粒上的　 　 　区段可转移到水稻细胞的基因组DNA中。  3'-TCGAG-5' 3'-GTACG-5' 启动子 便于重组DNA分子的筛选 植物细胞 的全能性 T-DNA (4)目的基因的检测与鉴定。可采用PCR技术检测目的基因RePAT*是否成功导入水稻细胞,在该反应体系中,应加入 　　　、RePAT*的特异性引物对、　 　 　、dNTP、缓冲液等,第　　　次循环后将出现等长的目的基因片段。已知目的基因一条链的部分序列为5 ' -TACAGGT…GGTTCAC-3',则RePAT*的特异性引物对应选择　　　。(只展示引物部分序列)  A.5'⁃TACAGGT⁃3' B.5'⁃GGTTCAC⁃3' C.5'⁃ATGTCCA⁃3' D.5'⁃GTGAACC⁃3' 热稳定的DNA聚合酶 模板DNA(或含有目的基因RePAT*的DNA) 3 AD (5)将扩增得到的DNA片段进行电泳,结果如图2,据图未成功导入目的基因的是　　　(填数字)。除了要进行分子水平的检测外,还要进行个体水平的鉴定,即对植株进行　 　　实验。  2和7 喷洒草铵膦农药 解析:(1)据图分析可知,Ti质粒的复制原点不能用限制酶BamHⅠ切割,为防止目的基因自连及质粒的环化,可用SphⅠ和SacⅠ两种不同的限制酶对质粒和目的基因进行切割,根据目的基因的转录方向和Ti质粒已标注的位点,目的基因的①端用SacⅠ限制酶进行切割得到的序列为3'-TCGAG-5',目的基因的②端用SphⅠ限制酶进行切割得到的序列为3'-GTACG-5'。 (2)据图分析可知,构建的基因表达载体中已标注有复制原点、标记基因、终止子、目的基因,未标记的结构有启动子,潮霉素抗性基因作为标记基因,其作用为便于重组DNA分子的筛选。 (3)取某品种水稻的幼胚,经消毒处理后接种到培养基,诱导形成愈伤组织,进而形成植物个体,该过程利用的原理是植物细胞的全能性。用农杆菌侵染愈伤组织,Ti质粒上的T-DNA区段可转移到水稻细胞的基因组DNA中。 (4)利用PCR技术检测目的基因RePAT*时,在反应体系中应加入热稳定的DNA聚合酶、RePAT*的特异性引物对、基因RePAT*模板、dNTP、缓冲液等,第2次循环才会出现目的基因RePAT*片段,故经过3次循环后将出现等长的目的基因片段。已知目的基因一条链的部分序列为5'-TACAGGT … GGTTCAC-3',则RePAT*的特异性引物对应为5'-GTGAACC-3',而互补链序列为 3'-ATGTCCA … CCAAGTG-5',则RePAT*的特异性引物对应为5'-TACAGGT-3',故选A、D。 (5)据图2分析可知,M为Maker,P为阳性对照,在1~10组电泳中只有2和7未出现与阳性对照组相同的电泳结果,其他都与阳性对照电泳相同,故未成功导入目的基因的是2和7,对目的基因的检测与鉴定,除了要进行分子水平的检测外,还要进行个体水平的鉴定,即对植株进行一定浓度的草铵膦农药喷洒处理,在适宜环境条件下培养一段时间后,观测水稻的生长情况。 23.(13分)亮氨酸脱氢酶是一类氧化还原酶,在临床生化诊断上有重要作用。有研究表明,在亮氨酸脱氢酶基因原有启动子(PHpaⅡ)之后加上信号肽(引导新合成的蛋白质向分泌通路转移的一段肽链)序 列,可提高亮氨酸脱氢酶产量。科研人员进 一步研究双启动子(PHpaⅡ、PamyQ)及双启动子 后再分别添加3种信号肽序列对亮氨酸脱氢酶 产量的影响,主要实验流程如图。请回答下列 问题。 (1)启动子的功能是　　　 　　　。组成信号肽的基本单位是　 。  (2)过程①中,PCR反应体系中添加的dNTP的功能有　　 　　　　,添加的一对引物是　　　　。  P1: 5'-GGGAATCATATGGGCGGCGTTCTGTTTCTG-3' P2:5'-CCGATTAAGCTTGGCGGCGTTCTGCATCTG-3' P3: 5'-CGCGGATCCATAAGGCAGTAAAGAGGCTTTTG-3' P4: 5'-GCCGGATCCACAAGGCAGTATTTACTGCCTT-3' RNA聚合酶识别和结合的位点,驱动转录 氨基酸 作为原料、提供能量 P1和P3 (3)过程②中的DNA连接酶催化相邻核苷酸之间的3'端羟基与5'端磷酸间形成　　　　　 ,PCR循环中,Taq酶的作用是催化______________________ _______,进行扩增时,反应的温度和时间需根据具体情况进行设定,下列选项中　　　的设定与扩增片段的长度有关。(填序号)  ①变性温度　②退火温度　③延伸温度　④变性时间　⑤退火时间　⑥延伸时间 (4)过程②中,启动子PamyQ能与质粒1连接的分子基础是_______________ ___________________。将重组质粒1导入枯草杆菌前先用Ca2+处理枯草杆菌,其主要目的是　 　　 　　　。转化后的枯草杆菌一般要用稀释涂布平板法接种到添加　　　　　　的培养基上进行筛选。  磷酸二酯键 脱氧核苷酸之间形成磷酸 二酯键 ⑥ 都是由脱氧核苷 酸构成的双链结构　 使枯草杆菌处于感受态 卡那霉素 (5)科研人员将质粒1、重组质粒1和3种重组质粒2分别导入枯草杆菌得到甲~戊5种重组枯草杆菌,进行发酵后提取上清液中的亮氨酸脱氢酶,酶活力测定结果如表。 ①结果表明,　 　　最有利于提高亮氨酸脱氢酶的产量。  ②双启动子后添加信号肽序列影响酶的表达或分泌量的原因可能有____ (填序号) 。  a.信号肽序列影响了亮氨酸脱氢酶基因的表达 b.信号肽序列影响了启动子转录成相应的mRNA序列 c.信号肽序列表达产物使亮氨酸脱氢酶分泌路径发生改变 重组菌 甲 乙 丙 丁 戊 酶活力/(U·mL-1) 10.11 31.24 0.44 6.49 21.76 添加双启动子 ac 解析:(1)启动子是一段具有特殊序列结构的DNA片段,位于基因的上游,紧挨转录的起始位点,它是RNA聚合酶识别和结合的部位,有了它才能驱动基因转录出mRNA,最终表达出人类需要的蛋白质,是基因表达不可缺少的重要调控序列;信号肽是一种多肽,多肽的基本单位是氨基酸。 (2)PCR反应体系中添加的dNTP为4种脱氧核苷三磷酸,可水解释放能量并产生4种游离的脱氧核苷酸,加dNTP既提供了脱氧核苷酸作为原料,又提供了能量;该题中的过程①进行的是启动子的扩增,并非目的基因(亮氨酸脱氢酶基因)的扩增,故应根据该启动子的插入位置判断两侧序列,如题图可知应该选用NdeⅠ和BamHⅠ两种酶进行酶切,所以加入的引物分别含有碱基序列-CATATG-、 -GGATCC-,即P1和P3。P4中AAGGCA片段与TGCCTT片段会发生碱基互补配对。 (3)DNA连接酶催化形成的是磷酸二酯键;PCR循环中,Taq酶的作用是催化脱氧核苷酸之间形成磷酸二酯键,从而形成DNA子链;进行扩增时,延伸时间的设定与扩增片段的长度有关,故选⑥。 (4)过程②中,启动子PamyQ能与质粒1连接的分子基础是两者都是由脱氧核苷酸构成的双链结构。将重组质粒1导入枯草杆菌前先用Ca2+处理枯草杆菌,其主要目的是使枯草杆菌处于感受态;卡那霉素抗性基因是标记基因,故转化后的枯草杆菌要接种到添加卡那霉素的培养基上进行筛选。 (5)①分析实验结果,乙组酶活力最高,说明添加双启动子最有利于提高亮氨酸脱氢酶产量。 ②双启动子后添加信号肽序列影响酶的表达或分泌量的原因可能有信号肽序列影响了亮氨酸脱氢酶基因的表达,或信号肽序列表达产物使亮氨酸脱氢酶分泌路径发生改变。故选a、c。 $$