第3章 基因工程（基础突破卷）-2024-2025学年高二生物基础与培优高效突破测试卷（人教版2019选择性必修3）

学科网（北京）股份有限公司 第3章 基因工程 （考试时间：60分钟 试卷满分：100分） 基础突破卷 一、选择题：本题共20个小题，每小题3分，共60分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．将含目的基因的表达载体导入棉花细胞，我国科学家独创的方法是（    ） A．电融合法 B．花粉管通道法 C．农杆菌转化法 D．显微注射法 2．下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是（    ） A．若以新鲜洋葱为实验材料，则研磨液过滤后保留沉淀 B．实验过程中加入预冷酒精溶液的作用是纯化DNA C．提取的DNA可溶解在2mol/L的NaCl溶液中 D．二苯胺试剂鉴定DNA时需沸水浴加热冷却后再观察颜色变化 3．基因工程技术的实施必须具备的四个必要条件是（　　） A．目的基因、限制性内切酶、载体、受体细胞 B．工具酶、目的基因、载体、受体细胞 C．模板DNA、信使RNA、质粒、受体细胞 D．重组DNA、RNA聚合酶、限制性内切酶、DNA连接酶 4．科研人员构建致病模型动物有助于药物的研发。其主要步骤为：首先获取致病基因作为目的基因，构建基因表达载体并导入小鼠受精卵，经过胚胎工程技术获得多只模型鼠。最终在模型鼠身上开展新药的医学实验，以评估药物疗效与安全性。下列叙述中正确的是（    ） A．基因表达载体导入动物受精卵最常用的方法是农杆菌转化法 B．胚胎培养过程中，培养液成分是固定不变的，适用于所有阶段的胚胎 C．选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚进行胚胎分割可获得多只模型鼠 D．胚胎能在代孕鼠子宫中存活的生理学基础是早期胚胎细胞保持着细胞的全能性 5．扩增特定DNA片段可利用PCR技术，下列有关描述错误的是    （　　） A．利用PCR技术扩增目的基因时不需要解旋酶，但需要耐高温的DNA聚合酶 B．引物是子链合成和延伸的基础，子链沿着模板链的3'→5'方向延伸 C．利用PCR技术扩增目的基因时，需知道目的基因的全部核苷酸序列 D．复性温度过高，可能导致PCR得不到任何扩增产物 6．研究人员将一种海鱼的抗冻蛋白基因afp整合到土壤农杆菌的Ti质粒上，然后用它侵染番茄细胞，获得了抗冻的番茄品种。验证抗冻番茄是否培育成功，目的基因的检测与鉴定至关重要。下列相关叙述错误的是（    ） A．可通过PCR技术检测番茄染色体DNA上是否插入了afp B．可用抗原—抗体杂交法检测afp是否表达出抗冻蛋白 C．可将转化后的番茄放入低温环境中进行培养，观察其生长状况 D．抗冻番茄培育成功的标志是番茄染色体DNA上检测到插入的afp 7．我国科学家将苏云金芽孢杆菌Bt毒蛋白基因转入棉花，培育出抗虫棉。当棉铃虫等害虫食用抗虫棉后，Bt毒蛋白在害虫的肠道中会被特定蛋白酶水解成小的肽段，结合于肠细胞表面特异性受体后，破坏细胞，最终造成害虫死亡。该抗虫棉培育过程运用的变异原理是（    ） A．基因突变 B．基因重组 C．染色体畸变 D．表观遗传 8．基因工程应用广泛，成果丰硕。下列不属于基因工程应用的是（    ） A．屠呦呦采用乙醚浸提法提取青蒿素 B．利用乳腺生物反应器生产医药产品 C．制造降解多种污染物的“超级细菌” D．制造生产绿色清洁能源的基因工程菌 9．基因工程自20世纪70年代起得到迅猛的发展，在农牧业、医药卫生和食品工业等方面得到广泛的应用。下列叙述错误的是（    ） A．将来源于某些病毒、真菌的抗病基因导入植物中，可培育转基因抗病植物 B．目前利用基因工程技术可以生产细胞因子、抗体和疫苗等 C．利用基因工程技术通过乳腺分泌乳汁生产药物叫作乳腺生物反应器 D．将赖氨酸合成酶基因导入玉米中培育转基因玉米可提高玉米中赖氨酸含量 10．基因工程在农牧业、工业、环境、能源和医药卫生等领域得到广泛的应用。下列关于基因工程应用的叙述，正确的是（    ） A．将含有人凝血因子基因的表达载体导入羊乳腺细胞中，即可获得乳腺生物反应器 B．将赖氨酸合成酶基因导入玉米细胞，获得富含赖氨酸的转基因玉米 C．将乙烯合成相关基因导入番茄，获得的延熟番茄储存时间大大延长 D．我国科学家培育的Bt毒蛋白抗虫棉对棉铃虫具有较强的抗性 11．天然荧光素酶不能高效催化人工合成的荧光素（DTZ）发光。研究人员采用蛋白质工程解决该问题。下列相关叙述正确的是（　　） 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 C．蛋白质工程的实质是通过改变氨基酸的结构来改变荧光素酶的功能 D．可用PCR 方法检测突变的荧光素酶基因是否翻译成蛋白质 12．近年来，人工智能（AI）技术在蛋白质工程领域的应用取得了显著成果，不仅攻克了长期存在的蛋白质结构预测问题，还成功设计了多种新型功能蛋白，为多个领域带来了潜在的生物活性分子。下列说法正确的是（　　） A．蛋白质工程需要改造蛋白质分子的所有氨基酸序列 B．蛋白质工程的目标是改造现有蛋白质或创造新蛋白质 C．AI在蛋白质工程中的应用说明不再需要基因工程水平的操作 D．AI设计的蛋白质功能必然超过自然界中发现的任何蛋白质 13．枯草杆菌蛋白酶能催化蛋白质水解为氨基酸，在有机溶剂中也能催化多肽的合成，被广泛应用于洗涤剂、制革及丝绸工业。将枯草杆菌蛋白酶分子的第99位天冬氨酸和第156位谷氨酸改成赖氨酸，可使其在pH=6时的活力提高10倍。下列说法正确的是（    ） A．完成氨基酸的替换需要通过直接改造蛋白质实现 B．该成果体现了蛋白质工程在培育新物种方面具有独特的优势 C．经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶活性提高这一性状可遗传 D．蛋白质工程最终要达到的目的是获取编码蛋白质的基因序列信息 14．CRISPR-Cas9基因编辑技术机理如图所示，利用Cas9蛋白（一种核酸内切酶）在向导RNA（sgRNA）的引导下，切割特定DNA序列，以实现基因的定点编辑敲除、单碱基编辑和基因片段的精准替换。下列叙述正确的是（　　）    A．基因定点编辑前需要设计与靶基因全部序列完全配对的sgRNA B．sgRNA与目标DNA结合的碱基互补配对方式是A-U、U-A、G-C、C-G C．基因片段的精准替换属于染色体结构变异 D．Cas9蛋白断裂DNA分子中的磷酸二酯键 15．棉花产业在我国国民经济发展中占有举足轻重的地位，为了抵抗虫害，我国育成了拥有自主知识产权的转基因抗虫棉，棉田生态环境得到改善。在判断抗虫基因是否成功转入棉花基因组的方法中，不属于分子检测的是（    ） A．通过观察害虫吃棉叶是否死亡 B．通过PCR等技术检测棉花的染色体DNA上是否插入目的基因 C．通过PCR等技术检测目的基因是否转录形成了mRNA D．检测目的基因表达产物蛋白质能否与特定抗体形成杂交带 16．研究发现利用反义基因技术可以抑制乙烯生物合成酶基因的表达（原理如下图所示），从而使番茄具有耐储存、适合运输的特点。下列相关叙述错误的是（　　） A．反义基因技术具有特异性，只能使特定基因被选择性地“沉默” B．反义基因模板链和乙烯生物合成酶基因模板链能碱基互补配对 C．反义基因转录和翻译的产物，均能使细胞内乙烯的合成量减少 D．制备耐储存西红柿需要使用限制酶、DNA连接酶及适宜的载体 17．下图为培育转基因山羊生产人β-酪蛋白的流程图下列叙述正确的是（    ）    A．过程①所用的人β-酪蛋白基因不可以从人cDNA文库中获得 B．过程②可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移植 C．过程③可使用胚胎分割技术扩大转基因山羊群体 D．过程④人β-酪蛋白基因在细胞质内进行转录、翻译 18．用限制酶Spe Ⅰ和Hind Ⅲ切割质粒，用限制酶Hind Ⅲ和Xba Ⅰ切割目的基因，之后连接，构建基因表达载体。下列叙述不正确的是（　　） A．青霉素抗性基因可作为筛选标记 B．限制酶可使磷酸二酯键发生断裂 C．表中限制酶切割之后均会产生黏性末端 D．连接后的基因表达载体可被Spe I切开 19．下列关于PCR扩增DNA片段及电泳鉴定的叙述，错误的是（    ） A．在凝胶中DNA分子的迁移速率主要和DNA分子的大小、构象等有关 B．耐高温的DNA聚合酶只能从引物的5′端开始连接脱氧核苷酸 C．反应过程中的每一轮循环依次包括变性、复性、延伸三步 D．PCR扩增产物一般可通过琼脂糖凝胶电泳来进行鉴定 20．转化是指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。下列有关说法错误的是（    ） A．大肠杆菌转化实验中可使用Ca2+处理以提高转化效率 B．目的基因导入受体细胞前必须构建基因表达载体以便稳定存在 C．将DNA溶液滴加在授粉后的花柱切面上，可以使目的基因进入胚囊 D．农杆菌转化法中需要进行两次体外拼接和两次导入 2、 非选择题：本题共5个小题，共40分。 21．（7分）科研人员利用转基因技术制备能合成干扰素的人参愈伤组织细胞，流程如下图，①～④表示相关的操作，EcoRⅠ、BamHⅠ为限制酶，它们的识别序列及切割位点如表所示。请回答下列问题： (1)据流程图分析，应选用EcoRⅠ、BamHⅠ两种限制酶切割干扰素基因和农杆菌质粒，这样做的目的是 ，切割后的干扰素基因左侧的黏性末端为 。 (2)利用DNA连接酶构建基因表达载体过程中，DNA连接酶的作用是缝合 键。 (3)目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。上图中完成了 次转化。 (4)步骤④利用 法检测、筛选能够合成干扰素的人参愈伤组织细胞。 22．（9分）胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一，下图表示生产人成熟胰岛素A链的基本流程：在人胰岛素A链基因前端加入甲硫氨酸编码序列，置于β-半乳糖苷酶基因（不含终止编码序列）末端，再插入到质粒中，并将重组质粒导入大肠杆菌（缺失内源性β-半乳糖苷酶基因），经培养、切割和纯化等得到成熟胰岛素A链，回答下列问题：    (1)应使用限制酶 和 对质粒和插入DNA片段进行切割。 (2)在转化大肠杆菌前，一般先用 处理大肠杆菌细胞，使其处于容易吸收重组DNA分子的生理状态。 (3)重组DNA分子在大肠杆菌中开始转录时，RNA聚合酶首先结合的位点是 。 (4)将经过转化的大肠杆菌涂布在含氨苄青霉素和X-gal的培养基中培养，若观察到 色菌落，可以确定大肠杆菌成功表达胰岛素A链，原因是 。 (5)已知溴化氰可以在甲硫氨酸残基C端切割肽链，成熟的人胰岛素A链不含甲硫氨酸残基，β-半乳糖苷酶含有多个甲硫氨酸残基。由此可知，图中使用溴化氰切割的目的是 。 23．（6分）虾青素具有抗氧化和提高免疫力等特点，在医药和食品添加剂等领域都有广泛应用。可通过基因工程改造酵母，进行虾青素生物合成（如图）。回答下列问题。 注：URA3为酵母筛选标记基因，缺失该基因酵母无法合成尿嘧啶；Ampr为氨苄青霉素抗性基因；BglII识别和酶切位点为A↓GATCT，EcoRI识别和酶切位点为G↓AATTC；BamHI识别和酶切位点为G↓GATCC，HindIII识别和酶切位点为A↓AGCTT。 (1)天然虾青素的来源之一是雨生红球藻，但并非其基本生命活动必需的产物，在雨生红球藻体内属于 （填“初生代谢物”或“次生代谢物”）。 (2)科学家欲将雨生红球藻合成虾青素过程中关键酶的基因crtZ通过质粒导入酿酒酵母中表达。为使基因crtZ片段能连接到图中质粒中，应选用限制酶 来处理质粒。 (3)酵母的质粒载体也可以在大肠杆菌中扩增，被称为穿梭载体。一般扩增质粒时，将目的基因片段和质粒的连接产物转化到大肠杆菌DH5α（缺失限制酶）中，与其他大肠杆菌相比，选用该菌的优点是 。转化之前，使用CaCl2等处理大肠杆菌细胞，其目的是使细胞处于 的生理状态。 (4)从大肠杆菌中提取质粒导入酵母，若要筛选含有该质粒的酵母细胞，首先需要使用含有尿嘧啶的培养基培养尿嘧啶合成酶基因缺失型酵母；然后向缺失型酵母转入带有crtZ基因的质粒，涂布在___________（填选项）筛选。 A．含有氨苄青霉素的培养基 B．含有尿嘧啶的培养基 C．不含尿嘧啶的培养基 24．（9分）新冠病毒表面的刺突蛋白（S蛋白）具有很强的抗原性，利用S蛋白可制备疫苗和单克隆抗体等。下图为制备S蛋白的示意图，据图分析回答： (1)根据病毒的结构特点，常用 酶处理新冠病毒，以便获得病毒的RNA。在过程①中所需的原料是 。 (2)过程②中，通过PCR技术能在cDNA中专一性地扩增出图中S蛋白基因，在PCR仪中加入模板、原料、酶、缓冲液等物质外，还需加入 。 (3)过程③中，通常选择大肠杆菌等原核生物作为受体细胞，转化过程中一般先用 处理，使其成为 细胞。 (4)在过程④中，可以提取大肠杆菌的 ，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，以检测大肠杆菌是否成功表达出S蛋白。 (5)接种基因工程蛋白疫苗比接种灭活或减毒的病毒疫苗更安全，试从疫苗的结构特点解释原因： 。 25．（9分）重组DNA技术使实验上从基因到蛋白质和从蛋白质到基因都成为可能。从少量的纯化蛋白质可得到部分的氨基酸序列，这为获取目的基因提供了序列信息。一旦该基因被分离并测序，它的蛋白质编码序列就可用于设计一个DNA分子，然后在遗传工程化细胞中产生蛋白质产物。这样就可以在生化或者结构上研究该蛋白质了。该基因还可以经过操作后转入细胞或者生物体内研究其功能。据图回答下列问题： (1)由图可知，获取目的基因序列的方法可以是 。 (2)大肠杆菌作为受体细胞，一般用Ca2＋进行处理，使之变成 细胞。 (3)PCR扩增基因的前提是根据已知目的基因的序列合成 ，还需要在 的作用下进行延伸。 (4)合成的探针与转基因生物的基因组DNA杂交，如果显示出杂交带，则表明 。 (5)该技术使科学家可以设计一个新的DNA，进而产生大量蛋白质，研究其功能，这就是二代基因工程— ，它是以蛋白质分子的 及其与生物 的关系作为基础。 2 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 $$ 学科网（北京）股份有限公司 第3章 基因工程 （考试时间：60分钟 试卷满分：100分） 基础突破卷 一、选择题：本题共20个小题，每小题3分，共60分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．将含目的基因的表达载体导入棉花细胞，我国科学家独创的方法是（    ） A．电融合法 B．花粉管通道法 C．农杆菌转化法 D．显微注射法 【答案】B 【分析】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。 【详解】A、电融合法可用于将含目的基因的表达载体导入棉花细胞，但是不是我国独创的，A不符合题意； B、花粉管通道法是我国科学家独创的一种方法，是一种十分简便经济的方法，我国的转基因抗虫棉就是用此种方法获得的，B符合题意； C、农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞常用的方法，约80%的转基因植物都是用这种方法获得的，但是不是我国独创的，C不符合题意； D、显微注射技术是将目的基因导入动物细胞的常用方法，D不符合题意。 故选B。 2．下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是（    ） A．若以新鲜洋葱为实验材料，则研磨液过滤后保留沉淀 B．实验过程中加入预冷酒精溶液的作用是纯化DNA C．提取的DNA可溶解在2mol/L的NaCl溶液中 D．二苯胺试剂鉴定DNA时需沸水浴加热冷却后再观察颜色变化 【答案】A 【分析】DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2 mol/L的NaCl溶液。在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色，因此二苯胺试剂可以作为鉴定DNA的试剂。 【详解】A、以新鲜洋葱为实验材料，研磨液过滤后保留滤液，A错误； B、DNA不溶于酒精溶液，但某些蛋白质溶于酒精，实验过程中加入预冷酒精溶液的作用是纯化DNA，B正确； C、DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2 mol/L的NaCl溶液，C正确； D、DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后呈蓝色，因此二苯胺试剂鉴定DNA时需沸水浴加热冷却后再观察颜色变化，D正确。 故选A。 3．基因工程技术的实施必须具备的四个必要条件是（　　） A．目的基因、限制性内切酶、载体、受体细胞 B．工具酶、目的基因、载体、受体细胞 C．模板DNA、信使RNA、质粒、受体细胞 D．重组DNA、RNA聚合酶、限制性内切酶、DNA连接酶 【答案】B 【分析】1、基因工程的工具：（1）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；（2）DNA连接酶：连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键；（3）载体：常用的运载体：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒。 2、基因工程的实质是将一种生物的基因转移到另一种生物的细胞中，因此需要目的基因和受体细胞。 【详解】基因工程必须具备工具酶（限制酶、DNA连接酶）、目的基因、载体、受体细胞这四个条件，B正确。 故选B。 4．科研人员构建致病模型动物有助于药物的研发。其主要步骤为：首先获取致病基因作为目的基因，构建基因表达载体并导入小鼠受精卵，经过胚胎工程技术获得多只模型鼠。最终在模型鼠身上开展新药的医学实验，以评估药物疗效与安全性。下列叙述中正确的是（    ） A．基因表达载体导入动物受精卵最常用的方法是农杆菌转化法 B．胚胎培养过程中，培养液成分是固定不变的，适用于所有阶段的胚胎 C．选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚进行胚胎分割可获得多只模型鼠 D．胚胎能在代孕鼠子宫中存活的生理学基础是早期胚胎细胞保持着细胞的全能性 【答案】C 【分析】基因工程的操作步骤如下：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。 【详解】A、由于是动物细胞，基因表达载体导入动物受精卵最常用的方法是显微注射法，A错误； B、依据哺乳动物胚胎发育时期生理代谢的需求，应配制一系列含有不同成分的培养液，适用于早期胚胎不同发育时期的培养，B错误； C、进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚，对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，C正确； D、胚胎能在代孕母鼠子宫中存活的生理学基础是受体胚胎对移入的早期胚胎不会发生免疫排斥，D错误。 故选C。 5．扩增特定DNA片段可利用PCR技术，下列有关描述错误的是    （　　） A．利用PCR技术扩增目的基因时不需要解旋酶，但需要耐高温的DNA聚合酶 B．引物是子链合成和延伸的基础，子链沿着模板链的3'→5'方向延伸 C．利用PCR技术扩增目的基因时，需知道目的基因的全部核苷酸序列 D．复性温度过高，可能导致PCR得不到任何扩增产物 【答案】C 【分析】PCR原理：在高温作用下，打开DNA双链，每条DNA单链作为母链，以4种游离脱氧核苷酸为原料，合成子链，在引物作用下，DNA聚合酶从引物3'端开始延伸DNA链，即DNA的合成方向是从子链的5'端自3'端延伸的。实际上就是在体外模拟细胞内DNA的复制过程。DNA的复制需要引物，其主要原因是DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链。 【详解】A、利用PCR技术扩增目的基因时不需要解旋酶，该过程中氢键的断裂是通过高温完成的，而子链延伸过程需要耐高温的DNA聚合酶，A正确； B、耐高温的DNA聚合酶从引物的3'端开始延伸子链（子链的延伸方向是从5'→3'端），即子链沿着模板链的3'→5'方向延伸，B正确； C、利用PCR技术扩增目的基因时不需要知道目的基因的全部核苷酸序列，只需要知道目的基因两端的部分核苷酸序列即可，C错误； D、复性温度过高会导致引物无法与模板结合，从而导致无扩增产物形成，D正确。 故选C。 6．研究人员将一种海鱼的抗冻蛋白基因afp整合到土壤农杆菌的Ti质粒上，然后用它侵染番茄细胞，获得了抗冻的番茄品种。验证抗冻番茄是否培育成功，目的基因的检测与鉴定至关重要。下列相关叙述错误的是（    ） A．可通过PCR技术检测番茄染色体DNA上是否插入了afp B．可用抗原—抗体杂交法检测afp是否表达出抗冻蛋白 C．可将转化后的番茄放入低温环境中进行培养，观察其生长状况 D．抗冻番茄培育成功的标志是番茄染色体DNA上检测到插入的afp 【答案】D 【分析】检测转基因抗冻番茄是否培育成功的最简便方法是在个体水平上进行抗性鉴定，即观察其是否能在相对寒冷的环境中生长。 【详解】A、可通过PCR技术检测番茄染色体DNA上是否插入了目的基因afp，A正确； B、检测目的基因afp是否表达出抗冻蛋白用抗原—抗体杂交法，B正确； C、检测转基因抗冻番茄是否培育成功的最简便方法是在个体水平上进行抗性鉴定，即观察其是否能在相对寒冷的环境中生长，C正确； D、抗冻番茄培育成功的标志是afp是否在受体细胞中表达出相应的蛋白质，D错误。 故选D。 7．我国科学家将苏云金芽孢杆菌Bt毒蛋白基因转入棉花，培育出抗虫棉。当棉铃虫等害虫食用抗虫棉后，Bt毒蛋白在害虫的肠道中会被特定蛋白酶水解成小的肽段，结合于肠细胞表面特异性受体后，破坏细胞，最终造成害虫死亡。该抗虫棉培育过程运用的变异原理是（    ） A．基因突变 B．基因重组 C．染色体畸变 D．表观遗传 【答案】B 【分析】基因工程的步骤包括目的基因的获取，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，其中基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤。 【详解】抗虫棉培育过程利用了基因工程的手段培育出来的，通过基因工程的手段可以将目的基因转移到目标生物体内，进而实现了对目标生物的定向改造，生产出符合人类需要的目标生物，该过程中实现了基因的转移并在目标生物体内进行了正常的表达，该变异类型属于基因重组，即原有基因的重新组合，即B正确。 故选B。 8．基因工程应用广泛，成果丰硕。下列不属于基因工程应用的是（    ） A．屠呦呦采用乙醚浸提法提取青蒿素 B．利用乳腺生物反应器生产医药产品 C．制造降解多种污染物的“超级细菌” D．制造生产绿色清洁能源的基因工程菌 【答案】A 【分析】1、植物基因工程的应用：（1）抗虫转基因植物；（2）抗病转基因植物；（3）抗逆转基因植物；（4）转基因改良植物品质等； 2、动物基因工程的成果：（1）提高动物的生长速度：外源生长激素基因；（2）改善畜产品的品质；（3）转基因动物生产药物；（4）转基因动物作器官移植的供体等； 3、医药卫生方面的成果：主要是生产基因工程药物，如人胰岛素、细胞因子、抗体、疫苗、干扰素等； 4、环境保护方面：环境监测和对污染环境的净化等。 【详解】A、从青蒿中提取青蒿素，这没有采用基因工程技术，不属于基因工程的应用，A正确； B、利用乳腺生物反应器生产药物，是将药物的基因转到乳腺细胞中表达，这属于动物基因工程的应用，B错误； C、制造一种能降解多种污染物的“超级细菌”，是将相关污染物的水解酶基因转到同一个细菌中，这属于基因工程的应用，C错误； D、制造一种能产生绿色清洁能源的工程菌，需要将相关基因转到细菌中，得到基因工程菌，这属于基因工程的应用，D错误。 故选A。 9．基因工程自20世纪70年代起得到迅猛的发展，在农牧业、医药卫生和食品工业等方面得到广泛的应用。下列叙述错误的是（    ） A．将来源于某些病毒、真菌的抗病基因导入植物中，可培育转基因抗病植物 B．目前利用基因工程技术可以生产细胞因子、抗体和疫苗等 C．利用基因工程技术通过乳腺分泌乳汁生产药物叫作乳腺生物反应器 D．将赖氨酸合成酶基因导入玉米中培育转基因玉米可提高玉米中赖氨酸含量 【答案】D 【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。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。 【详解】A、将来源于某些病毒、真菌的抗病基因导入植物中，利用植物组织培养技术，可培育转基因抗病植物，A正确； B、利用基因工程技术可以将相关基因导入微生物，通过培养微生物来生产细胞因子、抗体和疫苗等，B正确； C、动物乳腺生物反应器是基于转基因技术平台，使外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺，利用动物乳腺天然、高效合成并分泌蛋白的能力，在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物的总称，C正确； D、我国科学家将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米，获得富含赖氨酸的转基因玉米，D错误。 故选D。 10．基因工程在农牧业、工业、环境、能源和医药卫生等领域得到广泛的应用。下列关于基因工程应用的叙述，正确的是（    ） A．将含有人凝血因子基因的表达载体导入羊乳腺细胞中，即可获得乳腺生物反应器 B．将赖氨酸合成酶基因导入玉米细胞，获得富含赖氨酸的转基因玉米 C．将乙烯合成相关基因导入番茄，获得的延熟番茄储存时间大大延长 D．我国科学家培育的Bt毒蛋白抗虫棉对棉铃虫具有较强的抗性 【答案】D 【分析】1、植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等）以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。 2、动物基因工程方面，将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物（哺乳动物才会泌乳）的受精卵中，然后将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物，该转基因动物进入泌乳期后，通过分泌的乳汁获得所需药品，称之为乳腺生物反应器。 3、医药卫生方面，基因治疗是治疗遗传病最有效的手段。 【详解】A、转基因动物中常用的受体细胞为受精卵，通过显微注射技术将含有人凝血因子基因的表达载体导入羊受精卵中，获得生产人凝血因子的乳腺生物反应器，A错误； B、我国科学家将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米，获得富含赖氨酸的转基因玉米，B错误； C、若将乙烯合成相关基因导入番茄，获得的转基因番茄能合成更多的乙烯，使得果实成熟加快，不利于储存，C错误； D、一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死，而此毒蛋白对人畜无害，据此科学家通过基因工程，将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因转入到普通棉株细胞内，并成功地实现了表达，从而培育出了能抗棉铃虫的抗虫棉，D正确。 故选D。 11．天然荧光素酶不能高效催化人工合成的荧光素（DTZ）发光。研究人员采用蛋白质工程解决该问题。下列相关叙述正确的是（　　） 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 C．蛋白质工程的实质是通过改变氨基酸的结构来改变荧光素酶的功能 D．可用PCR 方法检测突变的荧光素酶基因是否翻译成蛋白质 【答案】B 【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（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）。 【详解】A、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； B、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，B正确； C、蛋白质工程的实质是通过改造基因结构来改造或制造新的蛋白质，C错误； D、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，D错误。 故选B。 12．近年来，人工智能（AI）技术在蛋白质工程领域的应用取得了显著成果，不仅攻克了长期存在的蛋白质结构预测问题，还成功设计了多种新型功能蛋白，为多个领域带来了潜在的生物活性分子。下列说法正确的是（　　） A．蛋白质工程需要改造蛋白质分子的所有氨基酸序列 B．蛋白质工程的目标是改造现有蛋白质或创造新蛋白质 C．AI在蛋白质工程中的应用说明不再需要基因工程水平的操作 D．AI设计的蛋白质功能必然超过自然界中发现的任何蛋白质 【答案】B 【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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。 【详解】A、由于基因决定蛋白质，因此要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过改造或合成基因来完成，A错误； B、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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，B正确； C、人工智能（AI）技术在蛋白质工程领域的应用取得了显著成果，但蛋白质工程的操作最终还必须通过改造或合成基因来完成，仍然需要基因工程水平的操作，C错误； D、AI设计的蛋白质功能不一定超过自然界中发现的蛋白质，D错误。 故选B。 13．枯草杆菌蛋白酶能催化蛋白质水解为氨基酸，在有机溶剂中也能催化多肽的合成，被广泛应用于洗涤剂、制革及丝绸工业。将枯草杆菌蛋白酶分子的第99位天冬氨酸和第156位谷氨酸改成赖氨酸，可使其在pH=6时的活力提高10倍。下列说法正确的是（    ） A．完成氨基酸的替换需要通过直接改造蛋白质实现 B．该成果体现了蛋白质工程在培育新物种方面具有独特的优势 C．经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶活性提高这一性状可遗传 D．蛋白质工程最终要达到的目的是获取编码蛋白质的基因序列信息 【答案】C 【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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。蛋白质工程的过程：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→获得所需要的蛋白质。 【详解】A、氨基酸的排列顺序是由基因决定的，因此完成氨基酸的替换需要通过改造基因实现，A错误； B、蛋白质工程可以改造现有蛋白质或制造一种新的蛋白质，即培育新品种，但不能产生新物种，B错误； C、经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶的基因发生了改变，因此经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶活性提高这一性状可以遗传，C正确； D、蛋白质工程的最终目的是改造现有蛋白质或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求，获取基因序列是中间步骤，D错误。 故选C。 14．CRISPR-Cas9基因编辑技术机理如图所示，利用Cas9蛋白（一种核酸内切酶）在向导RNA（sgRNA）的引导下，切割特定DNA序列，以实现基因的定点编辑敲除、单碱基编辑和基因片段的精准替换。下列叙述正确的是（　　）    A．基因定点编辑前需要设计与靶基因全部序列完全配对的sgRNA B．sgRNA与目标DNA结合的碱基互补配对方式是A-U、U-A、G-C、C-G C．基因片段的精准替换属于染色体结构变异 D．Cas9蛋白断裂DNA分子中的磷酸二酯键 【答案】D 【分析】基因工程技术（重组DNA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、向导RNA（sgRNA）只需要与靶基因的部分序列配对结合，从而引导Cas9蛋白到一个特定的基因位点并剪切DNA，实现精准靶向编辑，A错误； B、sgRNA与目标DNA结合的碱基互补配对方式是A-T、U-A、G-C、C-G，B错误； C、基因片段的精准替换属于基因突变，C错误； D、通常通过CRISPR/Cas9技术会断开4个磷酸二酯键，D正确。 故选D。 15．棉花产业在我国国民经济发展中占有举足轻重的地位，为了抵抗虫害，我国育成了拥有自主知识产权的转基因抗虫棉，棉田生态环境得到改善。在判断抗虫基因是否成功转入棉花基因组的方法中，不属于分子检测的是（    ） A．通过观察害虫吃棉叶是否死亡 B．通过PCR等技术检测棉花的染色体DNA上是否插入目的基因 C．通过PCR等技术检测目的基因是否转录形成了mRNA D．检测目的基因表达产物蛋白质能否与特定抗体形成杂交带 【答案】A 【分析】基因表达的检测常采用分子水平检测和个体水平检测，分子水平常包含分子杂交、抗原-抗体杂交。 【详解】通过观察害虫吃棉叶是否死亡属于个体水平检测，PCR技术检测，抗原-抗体检测属于分子水平检测，A正确，BCD错误。 故选A。 16．研究发现利用反义基因技术可以抑制乙烯生物合成酶基因的表达（原理如下图所示），从而使番茄具有耐储存、适合运输的特点。下列相关叙述错误的是（　　） A．反义基因技术具有特异性，只能使特定基因被选择性地“沉默” B．反义基因模板链和乙烯生物合成酶基因模板链能碱基互补配对 C．反义基因转录和翻译的产物，均能使细胞内乙烯的合成量减少 D．制备耐储存西红柿需要使用限制酶、DNA连接酶及适宜的载体 【答案】C 【分析】反义基因能使番茄延长其储藏期的原理是：反义基因转录出的mRNA即反义mRNA，能与乙烯生物合成酶基因转录出来的有意义mRNA进行杂交形成双链，进而阻止乙烯生物合成酶基因的mRNA进行翻译。 【详解】A、该过程只针对乙烯生物合成酶基因，因此该技术具有特异性，A正确； B、反义基因转录出的mRNA即反义mRNA，能够与乙烯生物合成酶基因转录出来的有意义mRNA形成互补双链，按照碱基互补配对原则推测两个基因的模板链之间碱基序列也可互补，B正确； C、反义基因转录的反义mRNA能减少乙烯合成。但反义mRNA翻译后的蛋白质（具体功能不知）不一定具有阻止乙烯合成的功能，C错误； D、如图所示需要将反义基因插入植物的染色体上，这需要利用基因工程技术，需要使用限制酶、DNA连接酶及适宜的载体，D正确。 故选C。 17．下图为培育转基因山羊生产人β-酪蛋白的流程图下列叙述正确的是（    ）    A．过程①所用的人β-酪蛋白基因不可以从人cDNA文库中获得 B．过程②可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移植 C．过程③可使用胚胎分割技术扩大转基因山羊群体 D．过程④人β-酪蛋白基因在细胞质内进行转录、翻译 【答案】C 【分析】据题意和图示分析可知：①过程表示基因表达载体的构建，②表示胚胎移植，③表示胚胎分割移植，④表示人β-酪蛋白基因表达。 【详解】A、由图可知，①过程表示基因表达载体的构建，获取目的基因（人β-酪蛋白基因）的方法之一就是从人cDNA文库中获取，A错误； B、过程②为胚胎移植，山羊的胚胎移植应选用桑椹胚（桑葚胚）或囊胚期的胚胎进行移植，B错误； C、③表示胚胎分割移植，胚胎分割技术可以得到多个遗传性状相同的个体，在③过程中可以应用，C正确； D、④表示人β-酪蛋白基因表达，包括转录和翻译两个过程，对于真核生物而言，转录主要发生在细胞核中，翻译过程发生在细胞质中，D错误。 故选C。 18．用限制酶Spe Ⅰ和Hind Ⅲ切割质粒，用限制酶Hind Ⅲ和Xba Ⅰ切割目的基因，之后连接，构建基因表达载体。下列叙述不正确的是（　　） A．青霉素抗性基因可作为筛选标记 B．限制酶可使磷酸二酯键发生断裂 C．表中限制酶切割之后均会产生黏性末端 D．连接后的基因表达载体可被Spe I切开 【答案】D 【分析】1、将外源基因导入受体细胞通常用质粒作为载体。作为载体必须具备的条件：（1）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；（2）能够在受体细胞中进行自我复制或整合到受体DNA上，并随受体 DNA同步复制；（3）常带有特殊的标记基因,如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等，便于重组DNA分子的筛选。 2、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。 3、DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA分子的两条链分别切开时，产生的是黏性末端；当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端。 【详解】A、青霉素抗性基因是质粒中的标记基因，表达产物能抵抗青霉素，故青霉素抗性基因可作为筛选标记，A正确； 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、由表格可知，这3种限制酶都是在它识别序列的中心轴线两侧将DNA分子的两条链分别切开，产生黏性末端，C正确； D、题干中用限制酶Spe Ⅰ切割质粒产生的黏性末端和用限制酶Xba Ⅰ切割目的基因产生的黏性末端遵循碱基互补配对，在DNA连接酶的作用下拼接起来，拼接起来的部分碱基序列为ACTAGA，而限制酶Spe Ⅰ识别的碱基序列为ACTAGT，所以连接后的基因表达载体不能被Spe I切开，D错误。 故选D。 19．下列关于PCR扩增DNA片段及电泳鉴定的叙述，错误的是（    ） A．在凝胶中DNA分子的迁移速率主要和DNA分子的大小、构象等有关 B．耐高温的DNA聚合酶只能从引物的5′端开始连接脱氧核苷酸 C．反应过程中的每一轮循环依次包括变性、复性、延伸三步 D．PCR扩增产物一般可通过琼脂糖凝胶电泳来进行鉴定 【答案】B 【分析】PCR扩增：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，如此循环多次。 【详解】A、在凝胶中DNA分子的迁移速率主要和DNA分子的大小、构象等有关，一般DNA分子越大，迁移越慢，A正确； B、耐高温的DNA聚合酶只能从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸，B错误； C、反应过程中的每一轮循环依次包括变性（将双链DNA解聚为单链）、复性（引物与模板链结合）、延伸（合成新的DNA链）三步，C正确； D、PCR扩增产物一般可通过琼脂糖凝胶电泳来进行鉴定，根据不同DNA分子迁移的结果进行鉴别，D正确。 故选B。 20．转化是指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。下列有关说法错误的是（    ） A．大肠杆菌转化实验中可使用Ca2+处理以提高转化效率 B．目的基因导入受体细胞前必须构建基因表达载体以便稳定存在 C．将DNA溶液滴加在授粉后的花柱切面上，可以使目的基因进入胚囊 D．农杆菌转化法中需要进行两次体外拼接和两次导入 【答案】D 【分析】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。①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；②将目的基因导入动物细胞最有效的方法是：显微注射法；③将目的基因导入微生物绌胞的方法是感受态细胞法。 【详解】A、可以用Ca2+处理大肠杆菌细胞，使其能吸收周围环境中的DNA分子（使大肠杆菌处于感受态细胞状态），有利于重组的基因表达载体导入其中，提高转化效率，A正确； B、将目的基因导入受体细胞前必须构建基因表达载体，这是基因工程的核心步骤，B正确； C、花粉管通道法：可以用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注射到子房中，也可以在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管通道进入胚囊，C正确； D、农杆菌转化法总体上有两次的拼接过程，发生在Ti质粒与目的基因之间（体外拼接）、携带目的基因的T-DNA与植物细胞的染色体DNA之间（体内拼接）；两次的导入过程基因表达载体，即基因表达载体导入农杆菌、农杆菌导入植物细胞，D错误。 故选D。 2、 非选择题：本题共5个小题，共40分。 21．（7分）科研人员利用转基因技术制备能合成干扰素的人参愈伤组织细胞，流程如下图，①～④表示相关的操作，EcoRⅠ、BamHⅠ为限制酶，它们的识别序列及切割位点如表所示。请回答下列问题： (1)据流程图分析，应选用EcoRⅠ、BamHⅠ两种限制酶切割干扰素基因和农杆菌质粒，这样做的目的是 ，切割后的干扰素基因左侧的黏性末端为 。 (2)利用DNA连接酶构建基因表达载体过程中，DNA连接酶的作用是缝合 键。 (3)目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。上图中完成了 次转化。 (4)步骤④利用 法检测、筛选能够合成干扰素的人参愈伤组织细胞。 【答案】 (1) 防止目的基因和质粒自身环化，防止目的基因和质粒反向连接（或保证目的基因和质粒定向连接） （或） (2)磷酸二酯 (3)2/两 (4)抗原—抗体杂交 【分析】图中过程①表示利用PCR技术扩增目的基因，过程②表示基因表达载体的构建，过程③表示将重组质粒导入根瘤农杆菌，过程④表示目的基因的检测和鉴定。 【详解】（1）EcoRⅠ、BamHⅠ两种限制酶识别的碱基序列不同，切出的黏性末端也不相同，因此选用EcoRⅠ、BamHⅠ两种限制酶切割干扰素基因和农杆菌质粒，可防止目的基因和质粒自身环化，防止目的基因和质粒反向连接（或保证目的基因和质粒定向连接）。根据质粒上EcoRⅠ、BamHⅠ两种限制酶的分布位置以及干扰素基因插入的位置可知，干扰素基因的左端应含有EcoRⅠ的识别序列，故切割后的干扰素基因左侧的黏性末端为或  。 （2）DNA连接酶的作用是缝合两个DNA片段之间的磷酸二酯键。 （3）图示中先是通过③过程将基因表达载体导入根瘤农杆菌，然后又利用该根瘤农杆菌感染人参愈伤组织细胞，因此完成了两次转化。 （4）步骤④表示目的基因的检测和鉴定，若要筛选能够合成干扰素的人参愈伤组织细胞，需要用抗原—抗体杂交法。 22．（9分）胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一，下图表示生产人成熟胰岛素A链的基本流程：在人胰岛素A链基因前端加入甲硫氨酸编码序列，置于β-半乳糖苷酶基因（不含终止编码序列）末端，再插入到质粒中，并将重组质粒导入大肠杆菌（缺失内源性β-半乳糖苷酶基因），经培养、切割和纯化等得到成熟胰岛素A链，回答下列问题：    (1)应使用限制酶 和 对质粒和插入DNA片段进行切割。 (2)在转化大肠杆菌前，一般先用 处理大肠杆菌细胞，使其处于容易吸收重组DNA分子的生理状态。 (3)重组DNA分子在大肠杆菌中开始转录时，RNA聚合酶首先结合的位点是 。 (4)将经过转化的大肠杆菌涂布在含氨苄青霉素和X-gal的培养基中培养，若观察到 色菌落，可以确定大肠杆菌成功表达胰岛素A链，原因是 。 (5)已知溴化氰可以在甲硫氨酸残基C端切割肽链，成熟的人胰岛素A链不含甲硫氨酸残基，β-半乳糖苷酶含有多个甲硫氨酸残基。由此可知，图中使用溴化氰切割的目的是 。 【答案】 (1) HindIII BamHI (2)Ca2＋ (3)启动子 (4) 蓝 大肠杆菌缺失内源性β-半乳糖苷酶基因，导入成功的大肠杆菌含有的重组质粒中含有β-半乳糖苷酶基因，表达出的β-半乳糖苷酶分解X-gal产生蓝色 (5)切割β-半乳糖苷酶和胰岛素A链结合而成的融合蛋白，获得成熟的人的胰岛素 【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】（1）据图分析，EcoRI和EcoRV都会破坏目的基因，故不能选择，且SacI会破坏复制原点，也不能选择，则目的基因左侧只能选择BamHI，右侧应选择与质粒共同的酶，即HindIII，故使用限制酶BamHI和HindIII对质粒和插入DNA片段进行切割。 （2）在转化大肠杆菌前，一般先用Ca2＋处理大肠杆菌细胞，使其处于容易吸收重组DNA分子的生理状态。 （3）启动子是RNA聚合酶识别与结合的位点，可用于驱动基因的转录，故重组DNA分子在大肠杆菌中开始转录时，RNA聚合酶首先结合的位点是启动子。 （4）分析题意，大肠杆菌缺失内源性β-半乳糖苷酶基因，若导入成功，则重组质粒中含有β-半乳糖苷酶基因，表达出的β-半乳糖苷酶分解X-gal产生蓝色。 （5）在人胰岛素A链基因前端加入甲硫氨酸编码序列，置于β-半乳糖苷酶基因（不含终止编码序列）末端 ，溴化氰可以切割β-半乳糖苷酶和胰岛素A链结合而成的融合蛋白，获得成熟的人的胰岛素。 23．（6分）虾青素具有抗氧化和提高免疫力等特点，在医药和食品添加剂等领域都有广泛应用。可通过基因工程改造酵母，进行虾青素生物合成（如图）。回答下列问题。 注：URA3为酵母筛选标记基因，缺失该基因酵母无法合成尿嘧啶；Ampr为氨苄青霉素抗性基因；BglII识别和酶切位点为A↓GATCT，EcoRI识别和酶切位点为G↓AATTC；BamHI识别和酶切位点为G↓GATCC，HindIII识别和酶切位点为A↓AGCTT。 (1)天然虾青素的来源之一是雨生红球藻，但并非其基本生命活动必需的产物，在雨生红球藻体内属于 （填“初生代谢物”或“次生代谢物”）。 (2)科学家欲将雨生红球藻合成虾青素过程中关键酶的基因crtZ通过质粒导入酿酒酵母中表达。为使基因crtZ片段能连接到图中质粒中，应选用限制酶 来处理质粒。 (3)酵母的质粒载体也可以在大肠杆菌中扩增，被称为穿梭载体。一般扩增质粒时，将目的基因片段和质粒的连接产物转化到大肠杆菌DH5α（缺失限制酶）中，与其他大肠杆菌相比，选用该菌的优点是 。转化之前，使用CaCl2等处理大肠杆菌细胞，其目的是使细胞处于 的生理状态。 (4)从大肠杆菌中提取质粒导入酵母，若要筛选含有该质粒的酵母细胞，首先需要使用含有尿嘧啶的培养基培养尿嘧啶合成酶基因缺失型酵母；然后向缺失型酵母转入带有crtZ基因的质粒，涂布在___________（填选项）筛选。 A．含有氨苄青霉素的培养基 B．含有尿嘧啶的培养基 C．不含尿嘧啶的培养基 【答案】 (1)次生代谢物 (2)EcoR I和BamH I (3) 外源DNA不会被切除，能够提高质粒DNA的产量和质量 一种能吸收周围环境中DNA分子 (4)C 【分析】基因工程包括四个基本程序：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。 【详解】（1）次生代谢物质是生物体产生的一大类并非生长发育所必需的小分子有机化合物，天然虾青素的来源之一是雨生红球藻，但并非其基本生命活动必需的产物，在雨生红球藻体内属于次生代谢物。 （2）目的基因的两端只有EcoR Ⅰ和Bgl Ⅱ识别序列，目的基因应该用这两种酶切割，为使基因crtZ片段能在受体细胞中表达，应将基因crtZ片段连在启动子和终止子之间，他们之间有Bgl Ⅱ、EcoR I、BamH I和Hind Ⅲ识别序列，但Bgl Ⅱ有一个识别位点在启动子左边，如果使用此酶，有可能会将启动子切除，不能使用此酶，Bgl Ⅱ和BamH I切割后产生的黏性末端相同，为保证目的基因和质粒能连接在一起，应该用EcoR I和BamH I切割质粒。 （3）大肠杆菌DH5α缺失限制酶，不会降解外源DNA，与其他大肠杆菌相比，选用该菌优点是外源DNA不会被切除，能够提高质粒DNA的产量和质量。使用CaCl2等处理大肠杆菌细胞，其目的是使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。 （4）质粒上含有URA3，缺失该基因酵母菌无法合成尿嘧啶，缺失型酵母在无尿嘧啶的培养基上无法生长，导入重组质粒的酵母菌（含有尿嘧啶基因）可以长成菌落，因此要想筛选含有该质粒的酵母细胞，首先需要使用含有尿嘧啶的培养基培养尿嘧啶合成酶基因缺失型酵母；然后向缺失型酵母转入带有crtZ基因的质粒，涂布在不含尿嘧啶的培养基上，能在此培养基上生存的酵母菌说明导入了质粒，C正确，AB错误。 故选C。 24．（9分）新冠病毒表面的刺突蛋白（S蛋白）具有很强的抗原性，利用S蛋白可制备疫苗和单克隆抗体等。下图为制备S蛋白的示意图，据图分析回答： (1)根据病毒的结构特点，常用 酶处理新冠病毒，以便获得病毒的RNA。在过程①中所需的原料是 。 (2)过程②中，通过PCR技术能在cDNA中专一性地扩增出图中S蛋白基因，在PCR仪中加入模板、原料、酶、缓冲液等物质外，还需加入 。 (3)过程③中，通常选择大肠杆菌等原核生物作为受体细胞，转化过程中一般先用 处理，使其成为 细胞。 (4)在过程④中，可以提取大肠杆菌的 ，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，以检测大肠杆菌是否成功表达出S蛋白。 (5)接种基因工程蛋白疫苗比接种灭活或减毒的病毒疫苗更安全，试从疫苗的结构特点解释原因： 。 【答案】 (1) 蛋白 四种脱氧核苷酸 (2)能与cDNA中的S蛋白基因特异性结合的引物（或特异性引物） (3) Ca2+（CaCl2） 感受态 (4)蛋白质 (5)基因工程疫苗仅具有病毒外壳蛋白，不具有遗传物质，不会出现病毒增殖和感染 【分析】题图分析，图中①表示逆转录过程，②表示获取目的基因的过程，③表示将目的基因导入到受体细胞中，④表示目的基因在大肠杆菌内进行表达的过程，⑤表示从大肠杆菌的培养基中获取疫苗的过程。 【详解】（1）新冠病毒由蛋白质和RNA组成，为了获得新冠病毒的RNA，需要用蛋白酶进行处理，将RNA暴露出来。图中①是反转录的过程，其产物是DNA，因此该过程的原料是四种脱氧核苷酸。 （2） 过程②中，通过PCR技术能在cDNA中专一性地扩增出图中S蛋白基因，需要用到PCR扩增技术，该过程中需要加入模板、原料、酶、缓冲液等物质外，还需加入特异性引物，该引物能与cDNA中的S蛋白基因特异性结合的引物。 （3）过程③是将目的基因导入受体细胞的过程，通常选择大肠杆菌等原核生物作为受体细胞，原因在于微生物繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对较少等，转化过程中一般先用Ca2+（CaCl2）处理，使其成为感受态细胞，从而提高转化率。 （4）利用抗原-抗体杂交技术可以检测目的基因是否翻译成蛋白质。在过程④中，可以提取大肠杆菌的蛋白质，用相应的抗体进行抗原-抗体杂交，以检测大肠杆菌是否成功表达出S蛋白。 （5） S蛋白可用于制备预防新冠肺炎的疫苗，通常接种基因工程蛋白疫苗比接种灭活或减毒的病毒疫苗更安全，这是因为基因工程疫苗仅具有病毒外壳蛋白，不具有遗传物质，作为抗原引起特异性免疫反应，增强人体的抵抗力，而灭活或减毒的病毒疫苗不仅具有抗原特性，且还具有增殖和侵染特性，进而可能对人体健康造成影响。 25．（9分）重组DNA技术使实验上从基因到蛋白质和从蛋白质到基因都成为可能。从少量的纯化蛋白质可得到部分的氨基酸序列，这为获取目的基因提供了序列信息。一旦该基因被分离并测序，它的蛋白质编码序列就可用于设计一个DNA分子，然后在遗传工程化细胞中产生蛋白质产物。这样就可以在生化或者结构上研究该蛋白质了。该基因还可以经过操作后转入细胞或者生物体内研究其功能。据图回答下列问题： (1)由图可知，获取目的基因序列的方法可以是 。 (2)大肠杆菌作为受体细胞，一般用Ca2＋进行处理，使之变成 细胞。 (3)PCR扩增基因的前提是根据已知目的基因的序列合成 ，还需要在 的作用下进行延伸。 (4)合成的探针与转基因生物的基因组DNA杂交，如果显示出杂交带，则表明 。 (5)该技术使科学家可以设计一个新的DNA，进而产生大量蛋白质，研究其功能，这就是二代基因工程— ，它是以蛋白质分子的 及其与生物 的关系作为基础。 【答案】 (1)通过PCR或者cDNA文库、基因组文库获取 (2)感受态（或易于吸收外源DNA状态的） (3) 引物 Taq酶（或耐高温的DNA聚合酶） (4)目的基因已插入染色体DNA中（或受体细胞含有目的基因或目的基因已导入受体细胞） (5) 蛋白质工程 结构规律 功能 【分析】基因工程的操作步骤：获取目的基因（基因文库、PCR、人工合成）；构建基因表达载体（含标记基因、启动子、终止子、目的基因、复制原点等）；把目的基因导入受体细胞（显微注射法、农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法、钙离子处理法）；目的基因的检测和鉴定（分子水平和个体水平检测，前者包括DNA分子杂交、分子杂交和抗原抗体杂交；后者如抗虫抗病接种实验）。 【详解】（1）由图可知，可以通过PCR或者cDNA文库、基因组文库获取目的基因。 （2）大肠杆菌作为受体细胞，需要用Ca2+进行处理，使之变成感受态细胞（或易于吸收外源DNA状态的细胞），该状态易于吸收外源DNA。 （3）PCR扩增前，需要根据已知目的基因的序列合成引物，需要Taq酶（或耐高温的DNA聚合酶）催化子链延伸。 （4）探针根据目的基因合成，可以用DNA分子杂交法鉴定目的基因是否插入染色体DNA中，若出现杂交带，说明目的基因已经成功插入受体细胞（或受体细胞含有目的基因或目的基因已导入受体细胞）。 （5）二代基因工程即蛋白质工程，它是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，根据氨基酸序列推出相应的DNA中的脱氧核苷酸序列，合成具有特定功能的蛋白质。 2 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 $$