第3章 基因工程（满分培优卷）-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） 满分培优卷 1、 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．“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程是：裂解→过滤→分离→沉淀→鉴定。下列相关叙述错误的是（　　） A．以猪肝为提取材料时，将肝组织置于研磨液中，让细胞裂解释放内容物 B．过滤时，若用滤纸代替纱布，会因DNA吸附于滤纸而导致DNA的提取量减少 C．根据糖类、DNA和蛋白质在酒精中的溶解性不同，可去除混合物中的蛋白质和糖类等杂质 D．DNA分子的电泳鉴定实验中，决定DNA分子迁移速率的因素是DNA分子的大小和构象 【答案】D 【分析】DNA粗提取和鉴定的原理：1、DNA的溶解性：DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同；DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精；DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性。2、DNA的鉴定：在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。 【详解】A、以猪肝为提取材料时，将肝组织置于研磨液中，通过细胞吸水涨破，让细胞裂解释放内容物，A正确； B、由于DNA会吸附于滤纸，因此若用滤纸代替纱布，会导致导致DNA的提取量减少，B正确； C、DNA不溶于酒精，某些蛋白质、糖类溶于酒精，可利用这一原理初步去除蛋白质和糖类等杂质，C正确； D、DNA分子的电泳鉴定实验中，决定DNA分子迁移速率的因素有凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等，D错误。 故选D。 2．伯格首先在体外进行了DNA改造的研究，成功地构建了第一个体外重组DNA分子。下列相关叙述正确的是（    ） A．不同的DNA分子必须用同一种限制酶切割，才能产生相同的黏性末端 B．DNA连接酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶都能催化形成磷酸二酯键 C．当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是平末端 D．E·coliDNA连接酶能连接DNA片段的黏性末端和平末端，且连接平末端的效率较高 【答案】B 【分析】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）运载体：常用的运载体有质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒。 【详解】A、有些不同的限制酶切割后也可能会产生相同的黏性末端，A错误； B、DNA 连接酶可连接 DNA 片段形成磷酸二酯键，DNA 聚合酶在 DNA 复制时催化形成磷酸二酯键，RNA 聚合酶在转录时催化形成磷酸二酯键，逆转录酶在逆转录过程中催化形成磷酸二酯键，它们都能催化形成磷酸二酯键，B正确； C、当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将 DNA 的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而不是平末端，C错误； D、E・coli DNA 连接酶能连接 DNA 片段的黏性末端和平末端，但连接平末端的效率较低，D错误。 故选B。 3．如图所示三个DNA片段依次表示EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制酶的识别序列与切割位点。下列有关叙述错误的是（    ） A．三种限制酶切割产生的末端的长度大小相同 B．这三种限制酶切割后形成的都是黏性末端 C．BamHⅠ和Sau3AⅠ切割DNA片段形成的末端不能彼此连接 D．图中的DNA片段被EcoRⅠ切割后，会增加两个游离的磷酸基团 【答案】C 【分析】关于限制酶，可以从以下几方面把握： （1）来源：主要从原核生物中分离纯化出来； （2）特异性：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； （3）结果：形成黏性末端或平末端。 【详解】AB、根据题图并结合三种限制酶的切割位点可知，这三种限制酶切割后形成的都是黏性末端，且长度大小相同，A、B正确； C、用BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ切割DNA片段会形成相同的黏性末端，故BamH Ⅰ和Sau3A Ⅰ切割DNA片段形成的末端能按照碱基互补配对彼此连接，C错误； D、图中的DNA片段被EcoR Ⅰ切割后，会断裂两个磷酸二酯键，从而增加两个游离的磷酸基团，D正确。 故选C。 4．研究人员在培育转基因抗病植物的过程中需要用到DNA连接酶和限制性内切核酸酶。下列关于这两种酶的描述，错误的是（    ） A．两者均具有高效性 B．两者的活性均受pH影响 C．两者均作用于磷酸二酯键 D．两者均能识别和作用于RNA分子 【答案】D 【分析】基因工程有三种基本工具：限制酶：它能识别双链DNA分子特定核苷酸序列，并在特定部位切断两个核苷酸间的磷酸二酯键，像剪刀一样切割DNA ，可获取目的基因或切割载体。DNA连接酶：能把被限制酶切开的两个核苷酸间的磷酸二酯键“缝合”，将目的基因与载体连接起来，形成重组DNA分子。  载体：常用质粒，它是小型环状双链DNA分子。载体能携带目的基因进入受体细胞并自我复制，还需有标记基因，便于筛选含目的基因的细胞。 【详解】A、 酶都具有高效性，能显著降低化学反应的活化能，加快反应速率，DNA 连接酶和限制性内切核酸酶也不例外，A正确； B、pH 会影响酶的活性，过酸或过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，DNA 连接酶和限制性内切核酸酶的活性均受 pH 影响，B正确； C、限制性内切核酸酶能识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列，并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开；DNA 连接酶能将双链 DNA 片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键，两者均作用于磷酸二酯键，C正确； D、 DNA 连接酶和限制性内切核酸酶的作用对象都是 DNA 分子，不能识别和作用于 RNA 分子，D错误。 故选D。 5．PCR仪实际上是一个温控设备，能在每次循环的3个步骤间进行温度切换，主要过程如图所示，图中a、b、c表示过程。下列叙述正确的是（    ）    A．若设计的引物与模板不完全配对，可适当提高PCR复性的温度 B．耐高温的DNA聚合酶能与引物结合，并从引物的5＇端连接脱氧核苷酸 C．每次循环需要的引物Ⅰ的数量与引物Ⅱ的相同 D．PCR循环过程控制的温度高低关系为a>b>c 【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、若设计的引物与模板不完全配对，可适当降低PCR复性的温度，以便引物与模板链结合，A错误； B、耐高温的DNA聚合酶能与引物结合，并从引物的3＇端连接脱氧核苷酸，B错误； C、每次循环解旋后的两条单链分别与两种引物结合，故每次循环需要的引物Ⅰ的数量与引物Ⅱ的相同，C正确； D、PCR循环过程，a为解旋需90℃以上，b为复性，温度需下降至50℃左右，c为延伸，需上升到72℃左，因此PCR循环过程控制的温度高低关系为a>c>b，D错误。 故选C。 6．PCR是“聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction）”的英文简写，在基因工程的四个主要阶段中一般不会用到PCR技术的是（    ） A．目的基因的获取和扩增 B．检测基因表达载体构建是否成功 C．将含有目的基因的表达载体导入受体细胞 D．目的基因的检测与鉴定（是否导入及其表达情况） 【答案】C 【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、如果目的基因的一段序列已知，可以根据已知序列设计引物，通过PCR技术获取和扩增目的基因，A不符合题意； B、根据目的基因的序列设计引物，用构建的基因表达载体作模板，利用PCR技术扩增载体，如果有扩增产物，说明载体构建成功，B不符合题意； C、将含有目的基因的表达载体导入受体细胞通常是物理或化学方法，比如转化法将质粒导入细菌，或者用农杆菌转化法导入植物细胞等，这个过程不需要PCR技术，C符合题意； D、通过PCR技术可检测目的基因是否导入目的基因及其在受体细胞中是否转录出了mRNA，D不符合题意。 故选C。 7．下列关于“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验叙述错误的是（    ） A．PCR过程中模板DNA双螺旋结构未发生改变 B．PCR扩增时需通过离心将各组分集中在微量离心管的底部 C．制备琼脂糖凝胶时，需待凝胶溶液稍冷却后加入适量的核酸染料混匀 D．可通过在紫外灯下观察DNA条带的分布及粗细程度来评价扩增的结果 【答案】A 【分析】DNA分子具有可解离的基团，在一定的pH下，这些基因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，这个过程是电泳。 【详解】A、PCR过程中，模板DNA双螺旋的两条链并没有被破坏，通过高温解旋，分成单独的链，每一条旧链作为模板再合成一条新链，这样在新合成的两个DNA分子中，一条链是旧的而另外一条链是新的，A错误； B、PCR扩增时将各组分充分混合后进行短时离心，以使管壁上的液体全部离心至管底，B正确； C、琼脂糖凝胶制备中加入的核酸染料能与DNA分子结合，因此制备琼脂糖凝胶时，需待凝胶溶液却至常温后（不能完全冷却后加入，否则琼脂糖凝胶呈固体状态），后再加入适量的核酸染料搅拌混匀，C正确； D、凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300nm的紫外灯下被检测出来，可以在紫外灯下直接观察到DNA条带的分布及粗细程度来评价扩增的结果，D正确。 故选A。 8．我国科学家利用链霉菌的靛蓝合成酶基因（idgS）及其激活基因（sfp）构建基因表达载体（如图），通过农杆菌转化法导入白玫瑰细胞中，获得蓝玫瑰。下列叙述错误的是（　　） A．表达载体中sfp和idgS具有各自的启动子，表达相互独立 B．可利用DNA分子杂交技术从链霉菌的基因文库中获取sfp和idgS C．将sfp插入Ti质粒时不能同时使用限制酶PmeⅠ和BamHⅠ D．若受体白玫瑰不变蓝，则可说明sfp和idgS未成功导入 【答案】D 【分析】分析题图可知，靛蓝合成酶基因（idgS）及其激活基因（sfp）被插入到质粒的不同位置。 【详解】A、分析题图可知，表达载体中sfp的启动子为启动子1，idgS的启动子为启动子2，两者表达相互独立，A正确； B、获取目的基因的方法有利用DNA杂交技术从链霉菌的基因文库中获取sfp和idgS，B正确； C、分析题图可知，同时使用限制酶PmeⅠ和BamHⅠ时会将sfp的终止子切除，因此将sfp插入Ti质粒时只能使用限制酶BamHⅠ，C正确； D、若受体白玫瑰细胞不变蓝，可能sfp和idgS未成功导入或表达不成功，D错误。 故选D。 9．大米是我们国家居民最重要的主食之一，现在水稻已经成为我国广泛种植的重要作物，我们国家稻谷总产量位居世界第一，因此提高水分利用效率对于旱作水稻的生产有重要意义。科学家从拟南芥中获取功能基因HARDY（HRD），并将其转入水稻中过量表达，提高了水稻的水分利用效率。下列说法中错误的是（    ） A．提取拟南芥总RNA获得总cDNA的过程需要用到逆转录酶 B．利用PCR技术选择性地扩增HRD基因的cDNA要用到Taq酶 C．将HRD基因导入到水稻细胞中最常用的方法是基因枪法 D．HRD基因表达可能会增强水稻根的吸水能力或者降低叶片蒸腾作用的速率 【答案】C 【分析】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、由总RNA获得总cDNA的过程是逆转录，需要逆转录酶，A正确； B、PCR过程需要用到Taq酶，B正确； C、将目的基因导入到植物细胞最常用的方法是农杆菌转化法，C错误； D、HRD基因表达可提高水稻的水分利用效率，所以可能会增强水稻根的吸水能力或者降低叶片蒸腾作用速率，D正确。 故选C。 10．如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是（　　） A．①、②的操作中需要使用限制酶和DNA聚合酶参与 B．一般情况下⑤只要表现出抗虫性状，就表明植株发生了可遗传变异 C．③→④过程利用了膜的结构特性，重组Ti质粒整合到④的染色体上 D．④的染色体上若含有抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状 【答案】B 【分析】农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将 Ti质粒上的T-DNA（可转移的DNA）转移到 被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的染色 体DNA上。 【详解】A、①、②表示重组质粒的构建，重组质粒的构建需要内切酶和DNA连接酶参与，不需要DNA聚合酶，A错误； B、一般情况下，⑤只要表现出抗虫性状就表明抗虫基因表达了，即发生了可遗传变异（属于基因重组），B正确； C、③→④过程利用了农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA具有可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体的DNA上的特点，C错误； D、若受体细胞的染色体上含抗虫基因，并不代表该基因就一定成功表达，因此不能确定⑤是否表现出抗虫性状，D错误。 故选B。 11．基因工程应用广泛，成果丰硕。下列属于基因工程的是（    ） A．通过物理辐射培育能产生大量青霉素的青霉菌 B．利用体细胞杂交技术培育能同时结出多种水果的植物 C．利用能分解石油的细菌来构造能降解石油的“超级细菌” D．利用发酵技术培养大量能产生干扰素的工程菌 【答案】C 【分析】1、植物基因工程的应用：培育抗虫、抗病、抗逆的作物新品种，改良植物的品质，如抗虫棉、抗病毒烟草、抗盐碱和抗干旱的烟草、高赖氨酸玉米等。 2、动物基因工程的应用：培育快速生长的转基因动物，如转基因绵羊、转基因鲤鱼；改善畜产品品质的转基因动物 ，如乳汁中含乳糖较少的转基因牛；生产药物的转基因动物，如利用乳腺生物反应器生产药物；作器官移植供体的转基因动物，如无免疫排斥的转基因猪。 【详解】A、科学家通过诱变育种方式培育出高产青霉菌株，培养青霉菌并从中提取青霉素。该过程没有采用基因工程技术，不属于基因工程的应用，A不符合题意； B、利用体细胞杂交技术培育能同时结出多种水果的植物属于植物细胞工程，B不符合题意； C、野生型的假单胞杆菌只能分解石油中的一种烃类，科学家利用基因工程技术，制造出一种能分解石油中3种烃类的“超级细菌”，提高了石油的降解速率，这属于基因工程的应用，C符合题意； D、利用发酵技术培养大量能产生干扰素的工程菌属于发酵技术，D不符合题意。 故选C。 12．青霉素是产黄青霉菌在有氧条件下产生的一种非常重要的抗菌药物，生产青霉素的发酵工程流程如图所示。下列相关说法正确的是（    ） A．可通过自然界筛选、诱变育种、基因工程育种、多倍体育种等方式获得高产产黄青霉菌菌种 B．培养基和发酵设备都必须经过严格消毒才能进行发酵 C．可以利用基因工程的方法，将血红蛋白基因转入青霉素生产菌来提高菌体对氧的吸收和利用率 D．青霉素发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身 【答案】C 【分析】发酵工程是指利用微生物的特定功能，通过现代工程技术，规模化生产对人类有用的产品，主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身。发酵工程一般包括菌种的选育，扩大培养，培养基的配制、灭菌，接种，发酵、产品的分离、提纯等方面。发酵过程一般来说都是在常温常压下进行，条件温和、反应安全，原料简单、污染小，反应专一性强，因而可以得到较为专一的产物。发酵工程在医药、食品、农业、冶金、环境保护等许多领域都得到广泛应用。 【详解】A、产黄青霉菌不适用多倍体育种，可通过自然界筛选、诱变育种、基因工程育种等方式获得高产产黄青霉菌菌种，A错误； B、培养基和发酵设备都必须经过严格灭菌才能进行发酵，B错误； C、青霉素是产黄青霉菌在有氧条件下产生，为提高菌体对氧的吸收和利用率，可以利用基因工程的方法将血红蛋白基因转入产黄青霉菌以达到目的，C正确； D、发酵工程的产品主要包括为微生物的代谢物、酶及菌体本身，但此题中青霉素属于代谢物，D错误。 故选C。 13．“黑寡妇”蜘蛛吐出的丝强过钢丝，用其吐出的丝织成的布比制造防弹背心所用纤维的强度高很多。科学家把“黑寡妇”蜘蛛体内蜘蛛丝蛋白基因，导入到山羊细胞内，培育出转基因“蜘蛛羊”乳腺生物反应器，获得了坚韧程度极强的蜘蛛丝蛋白，取名为“生物钢”，操作过程如下。下列说法错误的是（　　）    A．丝蛋白基因会伴随受体细胞分裂而自我复制 B．可用PCR 等技术检测目的基因是否表达 C．“蜘蛛羊”乳腺生物反应器生产的“生物钢”不会造成环境污染 D．乳腺生物反应器具有产量高、成本低、产品质量好和易提取等优点 【答案】B 【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、丝蛋白基因已导入羊的受精卵中，所以丝蛋白基因会伴随受体细胞分裂而自我复制，A正确； B、可用丝蛋白基因探针与该羊口腔上皮细胞mRNA杂交，检测目的基因是否表达，B错误； C、“蜘蛛羊”乳腺生物反应器生产的“生物钢”，可以被生物降解，不会造成环境污染，C正确； D、乳腺生物反应器具有产量高、成本低、产品质量好和易提取等优点，D正确。 故选B。 14．糖化血红蛋白（HbA1c）含量是糖尿病诊断标准之一，其含量测定需要蛋白酶、果糖氨基酸氧化酶（FPOX）的参与，但FPOX会降低蛋白酶的催化效果，影响诊断结果。科学家利用蛋白质工程对FPOX进行改造，提升了诊断的准确性和效率。下列叙述正确的是（    ） A．改造后的FPOX在自然界中也存在 B．改造后的FPOX蛋白的合成过程不遵循中心法则 C．可通过基因修饰或合成基因来实现对FPOX的改造 D．根据改造后的FPOX氨基酸序列可得到一种脱氧核苷酸序列 【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，或者制造一种新的蛋白质，以满足人类生产生活的需求，它是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。 【详解】A、利用蛋白质工程生产的蛋白质是自然界中不存在的蛋白质，A错误； B、改造后的FPOX蛋白的合成过程仍遵循中心法则，B错误； C、改造蛋白质需要通过改造基因或合成基因来实现，C正确； D、密码子具有简并性，一种氨基酸序列可能对应多种脱氧核苷酸序列，D错误。 故选C。 15．AI 技术通过大数据分析、机器学习、深度学习等方法，为生物医药研究、药物开发、临床诊断和治疗等带来革命性的变化。下列关于 AI 技术在生物医药领域的应用，下列叙述错误的是（　　） A．AI 技术对大量的蛋白质数据进行分析，能够预测患者体内某些蛋白质的三维结构以便设计新药物，该过程属于蛋白质工程技术 B．AI 技术通过智能穿戴设备和移动应用程序可实时监测患者的生理参数，预测健康风险，并提供相应的诊断和治疗建议 C．AI 技术对大量的基因组数据进行处理和分析，可以识别疾病相关的基因突变，为精准医疗 提供支持 D．AI 技术设计的某种蛋白质的氨基酸序列推导出的对应基因序列不唯一，且基因序列中不包含启动子和终止子 【答案】A 【分析】蛋白质工程概念及基本原理（1）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）（2）蛋白质工程崛起的缘由：基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质。（3）蛋白质工程的基本原理：它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构，又称为第二代的基因工程。（4）基本途径：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因），最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成。 【详解】A、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，利用AI技术设计新药物，没有对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，不属于蛋白质工程技术，A错误； B、利用AI技术，通过智能穿戴设备和移动应用程序，能够实时监测患者的生理参数，预测健康风险，并提供相应的诊断和治疗建议，AI技术为临床诊断和治疗等方面带来了革命性的变化，B正确； C、AI技术在基因组数据处理和分析中的应用，通过识别疾病相关的基因突变，为精准医疗的实现提供了强大的技术支持，C正确； D、密码子具有简并性，故AI技术设计的某种蛋白质的氨基酸序列推导出的对应基因序列不唯一，启动子和终止子为非编码区，由氨基酸序列推理的基因序列中不包含启动子和终止子，D正确。 故选A。 16．蛛丝的强度和弹性比蚕丝高很多，它是已知的天然动物纤维丝中强度和弹性最高的一种蛋白纤维。蛛丝延伸度可以达到130%而不断裂，同时它还具有耐湿性和耐低温性能，蛛丝在-60~-50 ℃的低温下仍能保持高弹性和防菌防霉的特性。蛛丝已经是制造轻质防弹衣和航空陀螺仪悬线的最好材料。蛛丝的强度和柔韧度得益于蛛丝蛋白的特殊布局。有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构来推测出相应的基因结构，用以指导对蚕丝蛋白的修改，让蚕也吐出坚韧的丝。下列有关说法错误的是（　　） A．蚕合成像蛛丝蛋白一样坚韧的丝的过程遵循“中心法则” B．上述过程为蛋白质工程：蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质 C．可以利用核酸分子杂交技术检测是否有目标蛋白的合成 D．利用基因工程技术能改变基因上特定位点的核苷酸序列 【答案】C 【分析】蛋白质工程的目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。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。 【详解】A、蚕合成像蛛丝蛋白一样坚韧的丝的过程包括转录、翻译两个过程，遵循“中心法则”，A正确； B、蛋白质工程的基本思路是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→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，上述过程为蛋白质工程：蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质，B正确； C、核酸分子杂交技术不能检测蛋白质，可用抗原抗体杂交技术检测蛋白质，C错误； D、利用基因工程技术可以改变基因上特定位点的核苷酸序列，进而实现对蛋白质的改造，D正确。 故选C。 17．我国科学家刘海燕教授团队开辟了一条全新的蛋白质从头设计的路线（如图所示），实现了核心技术的原始创新，为工业酶、生物医学蛋白等功能蛋白的设计奠定基础。下列有关蛋白质叙述错误的是（    ） A．合成分泌蛋白旺盛的细胞中染色体数目较多 B．该技术设计的工业酶元素可含有C、H、O、N四种元素 C．设计蛋白质的结构时首先要设计蛋白质主链的氨基酸序列 D．蛋白质的合成需要核酸的参与，核酸的合成也需要蛋白质的参与 【答案】A 【分析】蛋白质工程指以蛋白质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，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。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】A、细胞中的染色体数目一般是一定的，合成分泌蛋白旺盛的细胞中的染色体数目不变，A错误； B、该技术设计的工业酶属于蛋白质，组成元素有C、H、O、N，B正确； C、蛋白质工程的基本途径是从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）以上是蛋白质工程特有的途径，C正确； D、蛋白质的合成需要核酸参与，需要以mRNA为模板；核酸的合成需要相应蛋白质的参与，如参与DNA合成的DNA聚合酶是蛋白质，D正确。 故选A。 18．某质粒中氨苄青霉素抗性基因（AmpR），四环素抗性基因（TetR）和多种限制酶的识别位点如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．基因工程的载体也可选用噬菌体和动植物病毒 B．质粒和目的基因用ScaI和HindⅢ切割，用四环素进行筛选 C．质粒和目的基因用SalⅠ和SphⅠ切割，用氨苄青霉素进行筛选 D．质粒和目的基因用ScaⅠ和PUuⅠ切割，用四环素进行筛选 【答案】B 【分析】质粒中的氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因是标记基因，标记基因的作用是便于重组DNA分子的筛选。 【详解】A、基因工程的载体有质粒、动植物病毒和噬菌体，A正确； B、质粒和目的基因用ScaI和HindⅢ切割，会破坏所有的标记基因，用四环素无法进行筛选，B错误； C、质粒和目的基因用SalⅠ和SphⅠ切割，会破坏四环素抗性基因，但不会破坏氨苄青霉素抗性基因，可以用氨苄青霉素进行筛选，C正确； D、质粒和目的基因用ScaⅠ和PUuⅠ切割，不会破坏四环素抗性基因，但会破坏氨苄青霉素抗性基因，可以用四环素进行筛选，D正确。 故选B。 19．热启动PCR主要借助一种酶的修饰物来抑制常温下DNA聚合酶的活性。这种修饰使得PCR反应体系在配制阶段不能形成产物。当反应体系配制好后，在反应初始加热步骤，酶修饰物在高温下被释放，使得DNA聚合酶被激活，直接在高温下（70℃以上）进行PCR扩增。下列相关叙述错误的是（　　） A．热启动PCR利用DNA热变性原理，通过调节DNA聚合酶活性控制进程 B．热启动PCR中高温能激活DNA聚合酶，该反应体系中无需加入Mg2+ C．与常规PCR相比，热启动PCR可减少反应起始阶段引物错配形成的产物 D．热启动PCR可防止低温条件下产物的非特异性扩增，能提高反应的特异性 【答案】B 【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、热启动PCR利用的原理是DNA的热变性，该技术通过调节DNA聚合酶活性来控制反应进程，A正确； B、Mg2+是DNA聚合酶的必需辅助因子，能够激活DNA聚合酶的活性，该反应体系中也要加入Mg2+，B错误； C、低温条件下启动PCR，易引起引物与模板中一些非靶位点的错配和引物之间形成二聚体，热启动PCR可减少反应起始时引物错配形成的产物，C正确； D、热启动PCR可减少错配提高反应的特异性，D正确。 故选B。 20．人参这种珍贵中药材的药效主要由人参皂苷发挥作用。科研人员将合成人参皂苷Rh2的关键酶基因（UGT和D12H）导入酿酒酵母，实现了多基因表达，从而实现人参皂苷Rh2工厂化生产。下图为相关操作流程图，①~④表示过程。下列叙述正确的是（　　） A．①需要先将RNA反转录出DNA，再利用PCR获取和扩增目的基因 B．②利用PCR在目的基因上添加酶切位点时，需在引物的3'端引入该位点 C．③是基因表达载体的构建，将目的基因1连接在启动子1的上游 D．启动子是一段有特殊序列的DNA片段，是DNA聚合酶识别和结合的部位 【答案】A 【分析】基因表达载体中应含有启动子和终止子，才能确保目的基因能顺利启动转录和终止转录。PCR时一般需要两种引物，才能将目的片段扩增出来，设计的引物中，同一引物自身和两种引物之间都不能有互补序列。 【详解】A、由于PCR的原理是DNA的半保留复制，因此①需要先将RNA反转录出DNA，再利用PCR获取和扩增目的基因，A正确； B、②利用PCR在目的基因上添加酶切位点时，需在引物的5'端引入该位点，若酶切序列添加在引物的3'端，则会导致引物不能继续延伸，B错误； C、③是基因表达载体的构建，据图可知，应将目的基因1连接在启动子1的下游，保证能将目的基因1正常转录，C错误； D、启动子是一段有特殊序列的DNA片段，是RNA聚合酶识别和结合的部位，D错误。 故选A。 2、 非选择题：本题共4个小题，共40分。 21．（12分）2024年2月19日“中国科学报”通过“会发光的基因工程植物首次进入美国市场”一文介绍了能持续发出淡淡绿色光芒的矮牵牛。该植物是将一组来自生物发光蘑菇的真菌荧光素酶(Luz)基因植入矮牵牛花中，使矮牵牛花能够产生Luz，这种酶可以将咖啡酸(咖啡酸存在于整个植物体，是植物体内常见的物质分子)转化为发光分子荧光素，然后再将其循环为咖啡酸，从而实现持续的生物发光。请回答下列相关问题： (1)培育转基因发光矮牵牛所用的Luz基因称为 ，目前一般采用农杆菌转化法把Luz基因导入到普通矮牵牛中，这是因为农杆菌 ，这样就保证了Luz基因可遗传给下一代。但是，最初培育过程中，科研人员发现，部分发光矮牵牛自交后代出现了较多不发光的子代，你认为可能的原因是 (答出1点即可)。 (2)培育转基因发光矮牵牛过程中，若Luz基因较少，则可用 技术扩增，该过程不需要添加解旋酶，但DNA也能解旋的原因是 。若在该操作后的产物中出现了部分非目标序列，可能的原因有 (答出两点即可)。 (3)植入矮牵牛的真菌荧光素酶(Luz)基因是否可以表达其遗传特性，需要检测 ，除上述分子水平检测外，还需个体生物学水平的鉴定，即： 。 【答案】 (1) 目的基因 含有Ti质粒，Ti质粒含有一段T-DNA，T-DNA能携带目的基因进入受体细胞，并将目的基因整合到受体细胞的染色体DNA上 外源基因插入矮牵牛基因组时为单位点插入（或外源基因丢失） (2) PCR 高温也可使氢键断裂，双链打开 引物设计不合理，退火温度过低等 (3) Luz基因是否转录出mRNA，是否翻译出蛋白质 观察矮牵牛是否发光 【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：分子水平上的检测和个体水平上的鉴定。 【详解】（1）培育转基因发光矮牵牛所用的Luz基因称为目的基因。农杆菌细胞内含有Ti质粒，当它侵染植物细胞后，能将Ti质粒上的T-DNA(可转移的DNA)转移到被侵染的细胞，并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。矮牵牛自交后代出现了较多不发光的矮牵牛，一种可能是外源基因插入矮牵牛基因组时为单位点插入，即类似于杂合子；也可能外源基因丢失等原因造成。 （2）PCR技术可以特异性扩增目的基因。培育转基因发光矮牵牛过程中，若Luz基因较少，则可用PCR技术扩增。PCR包括高温变性、低温复性和中温延伸等过程，其中高温可使DNA氢键断裂，双链打开，所以无需解旋酶作用。PCR若退火温度偏低、引物特异性差、循环次数过多，DNA聚合酶的质量不好等，可能导致PCR产物中出现部分非目标序列。 （3）基因的表达是指基因通过转录和翻译过程控制蛋白质的合成， 导入Luz基因的矮牵牛是否可以表达其遗传特性，即需要检测发光基因是否转录出mRNA，是否翻译出蛋白 质，还需进行个体生物学水平上的鉴定，即观察矮牵牛是否发光。 22．（10分）促红细胞生成素（简称EPO）是由肾脏合成的一种糖蛋白类激素。肾功能出现损害时EPO分泌受限，引发贫血。重组人促红素主要用于治疗肾功能不全所导致的贫血，科研人员利用大肠杆菌构建EPO工程菌，流程如图所示。请回答下列问题： (1)获取目的基因。从肾脏细胞中提取mRNA后，在 酶的作用下获得cDNA。 (2)构建重组质粒。为保证EPO基因能按照正确的方向与质粒连接，已知EPO基因序列内部和两端不含图中限制酶的识别序列，利用PCR扩增EPO基因时，在EPO基因的左右两端分别添加 、 限制酶的识别序列，且识别序列应添加在引物的 （填“3’”或“5’”）端。 (3)导入。将重组质粒导入大肠杆菌之前，一般先用 处理大肠杆菌，目的是 。 (4)筛选、扩大菌种。为筛选成功导入的大肠杆菌，可将菌液放在含 的固体培养基上培养。将工程菌接种至发酵罐内进行增殖。培养过程中可定期取样并使用细菌计数板对菌体进行直接计数、以评估增殖情况。 (5)研究发现，通过绵羊乳腺生物反应器获得的EPO蛋白A比通过工程菌获得的EPO蛋白B的空间结构更复杂，生物活性也更强，造成这种结果的原因可能是 。 【答案】 (1)逆转录 (2) HindⅢ EcoRI 5’ (3) Ca2+ 使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，完成转化过程 (4)卡那霉素 (5)原核细胞的大肠杆菌缺乏完善的蛋白质加工（如糖基化）修饰功能，绵羊乳腺细胞属于真核细胞，可通过完善蛋白质加工修饰，提升产物活性和结构复杂性 【分析】1、引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。引物能使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸。用于PCR的引物长度通常为20〜30个核苷酸。 2、启动子是一段有特殊序列结构的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。 【详解】（1）mRNA是单链分子，利用逆转录酶以mRNA为模板，可以合成与其互补的cDNA（互补DNA），因此需要在逆转录酶的作用下获得cDNA。 （2）要保证基因按照正确方向插入质粒，左右两端分别添加限制酶识别序列，选择图中的HindⅢ和EcoRI。限制酶识别序列需要附加在引物的5’端，以确保扩增后的产物能被正确切割。 （3）大肠杆菌是原核生物，需要Ca2+处理，使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，完成将基因表达载体导入受体细胞并在受体细胞内维持稳定和表达的过程，即转化过程。 （4）筛选成功导入的大肠杆菌时，可以利用质粒上的卡那霉素抗性基因，将菌液放在含卡那霉素的固体培养基上培养，只有成功导入质粒的菌才能生长。 （5）大肠杆菌属于原核生物，不具备真核细胞特有的复杂翻译后加工（如糖基化）。绵羊乳腺细胞属于真核细胞，可通过完善蛋白质加工修饰，提升产物活性和结构复杂性，原核细胞的大肠杆菌缺乏完善的蛋白质加工（如糖基化）修饰功能。 23．（9分）Ⅰ．某动物体内含有研究者感兴趣的目的基因，研究者欲将目的基因导入大肠杆菌中进行保存。现有质粒（如图甲）和含目的基因的DNA片段（如图乙）。AmpR是氨苄青霉素抗性基因；LacZ基因编码产生的B-半乳糖苷酶可以分解X-gal产生蓝色物质，使菌落呈现蓝色，否则菌落为白色；XmaⅠ、NheⅠ、EcoRⅠ、BclⅠ是4种限制酶，它们切割产生的黏性末端均不相同。    (1)获取质粒和含目的基因的DNA片段后，需要选 （限制酶）处理质粒和含目的基因的DNA片段，同时可以防止 ，提高连接的正确率。 (2)构建基因表达载体时，将构建后得到的质粒与用处理过的大肠杆菌混合，然后把大肠杆菌涂布到含 的培养基上培养，若该培养基中有存活菌落，则这些菌落 （填“一定”或“不一定”）成功导入重组质粒的大肠杆菌菌落。如何鉴定该菌落是成功导入重组质粒的大肠杆菌菌落，请说明理由 。 Ⅱ．科学家利用重叠延伸PCR技术进行定点突变，实现对β干扰素基因合理性改造，其过程如下图所示。    (3)科学家通过对β干扰素基因进行定点突变，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，提高了其储存的稳定性，该生物技术属于 。 (4)为扩增得到产物1和产物2，应分别选择______进行PCR进行扩增。 A．引物a引物d B．引物a和引物b C．引物c和引物b D．引物c和引物d 【答案】 (1) XmaⅠ和NheⅠ 目的基因与质粒自身环化与反向连接 (2) 氨苄青霉素和X-gal 不一定 根据颜色判断，成功导入重组质粒的大肠杆菌，目的基因插入了LacZ基因内部，破坏了LacZ基因，无法表达出B-半乳糖苷酶，从而无法分解X-gal产生蓝色物质，即该菌落应为白色。 (3)蛋白质工程 (4)BD 【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】（1）①含有目的基因的外源DNA分子和质粒上都含有XmaI、Nhel、EcoRI、BclI四种限制酶的切割位点，其中BclI的切割位点位于目的基因上，用该酶切割会破坏目的基因，因此不能用该酶切割；若选用Nhel和EcoRI，那么质粒中的标记基因均被破坏，因此为保证得到目的基因的同时，保留质粒上的标记基因，因此选用Xmal和Nhel最为合适。 ②用Xmal和Nhel处理的DNA片段形成的两侧黏性末端不相同，在构建基因表达载体时，能够有效防止目的基因与质粒自身环化与反向连接，从而提高连接的正确率。 （2）①选用Xmal和Nhel切割质粒后，得到的质粒上未被破坏的标记基因为AmpR，LacZ基因被破坏，无法分解X-gal产生蓝色物质，菌落为白色，因此可以把导入目的基因的大肠杆菌涂布到含有氨苄青霉素和X-gal的培养基上培养，从而达到检测目的基因是否成功导入大肠杆菌的效果； ②能够在含氨苄青霉素的培养基上存活的菌落，说明菌体内成功导入带有AmpR基因的质粒，但质粒上是否带有目的基因，还需要进一步确认，因此若该培养基中有存活菌落，则这些菌落不一定是成功导入重组质粒的大肠杆菌菌落； ③可以根据颜色判断，成功导入重组质粒的大肠杆菌，目的基因插入了LacZ基因内部，破坏了LacZ基因，无法表达出B-半乳糖苷酶，从而无法分解X-gal产生蓝色物质，即该菌落应为白色。 （3）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，科学家通过对β干扰素基因进行定点突变来改造干扰素从而提高其储存的稳定性，该生物技术操作蛋白质工程； （4）据图可知，以目的基因为模板，引物a和引物b组合进行PCR扩增可获得产物1，引物c和引物d组合进行PCR扩增可获得产物2，因此为扩增得到产物1和产物2，应分别选择BD进行PCR进行扩增。 24．（9分）启动子包括组成型启动子、组织特异性启动子、诱导型启动子等。其中35S启动子是一种组成型启动子，在驱动基因表达时无特异性。研究发现，小桐子的J20基因在低温条件下表达量明显升高。为研究其启动子J20p的特性，科研人员构建了如图所示的重组DNA，并鉴定其驱动GUS基因的表达情况。 回答下列问题。 (1)启动子的功能是 。 (2)构建重组载体时，可选用 两种限制酶切割J20p与载体Ⅰ。该方法与只用SalⅠ酶切相比，优点是 。 (3)GUS染色深浅与GUS基因的表达量呈正相关。将载体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别转入农杆菌，转化成功的农杆菌分别注射到三组烟草叶片的相应位置，然后将植株置于5℃或25℃下处理一段时间，再对叶片进行GUS染色，结果如下： 温度1 温度2 A B C 结果表明，J20p属于低温诱导型启动子。请推测将GUS基因导入A、B、C组时所利用的载体分别为 ，温度1、2依次是 。 (4)进化过程中，低温诱导型启动子对于植物的重要意义体现在 。 【答案】 (1)RNA聚合酶识别并结合的部位，驱动基因转录出mRNA (2) EcoRⅠ、HindⅢ 避免目的基因和载体自身环化或反向连接 (3) Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 25℃、5℃ (4)低温条件下，低温诱导型启动子驱动基因的表达，有利于生物适应低温环境非低温条件下，低温诱导型启动子作用减弱，从而避免物质和能量的浪费 【分析】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。 【详解】（1）启动子是一段位于基因首端的DNA序列，是RNA聚合酶识别并结合的部位，从而驱动基因转录出mRNA。 （2）从图中重组DNA构建过程可知，EcoR Ⅰ、Hind Ⅲ两种限制酶的酶切位点分别在J20p两端，可用于切割J20p与载体Ⅰ，只用Sal Ⅰ酶切时，目的基因和载体两端黏性末端相同，容易发生自身环化或反向连接，而用EcoR Ⅰ、Hind Ⅲ两种限制酶切割，产生的黏性末端不同，能避免这些问题，保证目的基因正确连接到载体上。 （3）载体Ⅱ含35S启动子（组成型启动子，无特异性），无论温度如何变化都会驱动GUS基因表达；载体Ⅲ含J20p启动子，在低温下启动GUS基因表达；载体Ⅰ无启动子，GUS基因不表达。根据染色结果可知，A组GUS基因在两个温度下都不表达，对应载体Ⅰ；B组和C组GUS基因在两个温度下都表达，且相比C组，B组GUS染色更深，故GUS基因导入B、C组时所利用的载体分别为Ⅱ、Ⅲ。因为J20p是低温诱导型启动子，在低温下GUS基因的表达量明显升高，且C组的染色结果表明，温度2下更小的叶片中GUS基因表达量和B组接近，说明温度1、2 依次是25℃、5℃。 （4）在低温环境中，低温诱导型启动子能启动相关基因表达，使植物产生适应低温的物质（如抗冻蛋白等），增强对低温的耐受性；而在非低温条件下，该启动子作用减弱，不启动或低水平启动基因表达，避免了植物合成不必要的物质，减少了物质和能量的消耗。 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） 满分培优卷 1、 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．“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程是：裂解→过滤→分离→沉淀→鉴定。下列相关叙述错误的是（　　） A．以猪肝为提取材料时，将肝组织置于研磨液中，让细胞裂解释放内容物 B．过滤时，若用滤纸代替纱布，会因DNA吸附于滤纸而导致DNA的提取量减少 C．根据糖类、DNA和蛋白质在酒精中的溶解性不同，可去除混合物中的蛋白质和糖类等杂质 D．DNA分子的电泳鉴定实验中，决定DNA分子迁移速率的因素是DNA分子的大小和构象 2．伯格首先在体外进行了DNA改造的研究，成功地构建了第一个体外重组DNA分子。下列相关叙述正确的是（    ） A．不同的DNA分子必须用同一种限制酶切割，才能产生相同的黏性末端 B．DNA连接酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶和逆转录酶都能催化形成磷酸二酯键 C．当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是平末端 D．E·coliDNA连接酶能连接DNA片段的黏性末端和平末端，且连接平末端的效率较高 3．如图所示三个DNA片段依次表示EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制酶的识别序列与切割位点。下列有关叙述错误的是（    ） A．三种限制酶切割产生的末端的长度大小相同 B．这三种限制酶切割后形成的都是黏性末端 C．BamHⅠ和Sau3AⅠ切割DNA片段形成的末端不能彼此连接 D．图中的DNA片段被EcoRⅠ切割后，会增加两个游离的磷酸基团 4．研究人员在培育转基因抗病植物的过程中需要用到DNA连接酶和限制性内切核酸酶。下列关于这两种酶的描述，错误的是（    ） A．两者均具有高效性 B．两者的活性均受pH影响 C．两者均作用于磷酸二酯键 D．两者均能识别和作用于RNA分子 5．PCR仪实际上是一个温控设备，能在每次循环的3个步骤间进行温度切换，主要过程如图所示，图中a、b、c表示过程。下列叙述正确的是（    ）    A．若设计的引物与模板不完全配对，可适当提高PCR复性的温度 B．耐高温的DNA聚合酶能与引物结合，并从引物的5＇端连接脱氧核苷酸 C．每次循环需要的引物Ⅰ的数量与引物Ⅱ的相同 D．PCR循环过程控制的温度高低关系为a>b>c 6．PCR是“聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction）”的英文简写，在基因工程的四个主要阶段中一般不会用到PCR技术的是（    ） A．目的基因的获取和扩增 B．检测基因表达载体构建是否成功 C．将含有目的基因的表达载体导入受体细胞 D．目的基因的检测与鉴定（是否导入及其表达情况） 7．下列关于“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验叙述错误的是（    ） A．PCR过程中模板DNA双螺旋结构未发生改变 B．PCR扩增时需通过离心将各组分集中在微量离心管的底部 C．制备琼脂糖凝胶时，需待凝胶溶液稍冷却后加入适量的核酸染料混匀 D．可通过在紫外灯下观察DNA条带的分布及粗细程度来评价扩增的结果 8．我国科学家利用链霉菌的靛蓝合成酶基因（idgS）及其激活基因（sfp）构建基因表达载体（如图），通过农杆菌转化法导入白玫瑰细胞中，获得蓝玫瑰。下列叙述错误的是（　　） A．表达载体中sfp和idgS具有各自的启动子，表达相互独立 B．可利用DNA分子杂交技术从链霉菌的基因文库中获取sfp和idgS C．将sfp插入Ti质粒时不能同时使用限制酶PmeⅠ和BamHⅠ D．若受体白玫瑰不变蓝，则可说明sfp和idgS未成功导入 9．大米是我们国家居民最重要的主食之一，现在水稻已经成为我国广泛种植的重要作物，我们国家稻谷总产量位居世界第一，因此提高水分利用效率对于旱作水稻的生产有重要意义。科学家从拟南芥中获取功能基因HARDY（HRD），并将其转入水稻中过量表达，提高了水稻的水分利用效率。下列说法中错误的是（    ） A．提取拟南芥总RNA获得总cDNA的过程需要用到逆转录酶 B．利用PCR技术选择性地扩增HRD基因的cDNA要用到Taq酶 C．将HRD基因导入到水稻细胞中最常用的方法是基因枪法 D．HRD基因表达可能会增强水稻根的吸水能力或者降低叶片蒸腾作用的速率 10．如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是（　　） A．①、②的操作中需要使用限制酶和DNA聚合酶参与 B．一般情况下⑤只要表现出抗虫性状，就表明植株发生了可遗传变异 C．③→④过程利用了膜的结构特性，重组Ti质粒整合到④的染色体上 D．④的染色体上若含有抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状 11．基因工程应用广泛，成果丰硕。下列属于基因工程的是（    ） A．通过物理辐射培育能产生大量青霉素的青霉菌 B．利用体细胞杂交技术培育能同时结出多种水果的植物 C．利用能分解石油的细菌来构造能降解石油的“超级细菌” D．利用发酵技术培养大量能产生干扰素的工程菌 12．青霉素是产黄青霉菌在有氧条件下产生的一种非常重要的抗菌药物，生产青霉素的发酵工程流程如图所示。下列相关说法正确的是（    ） A．可通过自然界筛选、诱变育种、基因工程育种、多倍体育种等方式获得高产产黄青霉菌菌种 B．培养基和发酵设备都必须经过严格消毒才能进行发酵 C．可以利用基因工程的方法，将血红蛋白基因转入青霉素生产菌来提高菌体对氧的吸收和利用率 D．青霉素发酵工程的产品主要包括微生物的代谢物、酶及菌体本身 13．“黑寡妇”蜘蛛吐出的丝强过钢丝，用其吐出的丝织成的布比制造防弹背心所用纤维的强度高很多。科学家把“黑寡妇”蜘蛛体内蜘蛛丝蛋白基因，导入到山羊细胞内，培育出转基因“蜘蛛羊”乳腺生物反应器，获得了坚韧程度极强的蜘蛛丝蛋白，取名为“生物钢”，操作过程如下。下列说法错误的是（　　）    A．丝蛋白基因会伴随受体细胞分裂而自我复制 B．可用PCR 等技术检测目的基因是否表达 C．“蜘蛛羊”乳腺生物反应器生产的“生物钢”不会造成环境污染 D．乳腺生物反应器具有产量高、成本低、产品质量好和易提取等优点 14．糖化血红蛋白（HbA1c）含量是糖尿病诊断标准之一，其含量测定需要蛋白酶、果糖氨基酸氧化酶（FPOX）的参与，但FPOX会降低蛋白酶的催化效果，影响诊断结果。科学家利用蛋白质工程对FPOX进行改造，提升了诊断的准确性和效率。下列叙述正确的是（    ） A．改造后的FPOX在自然界中也存在 B．改造后的FPOX蛋白的合成过程不遵循中心法则 C．可通过基因修饰或合成基因来实现对FPOX的改造 D．根据改造后的FPOX氨基酸序列可得到一种脱氧核苷酸序列 15．AI 技术通过大数据分析、机器学习、深度学习等方法，为生物医药研究、药物开发、临床诊断和治疗等带来革命性的变化。下列关于 AI 技术在生物医药领域的应用，下列叙述错误的是（　　） A．AI 技术对大量的蛋白质数据进行分析，能够预测患者体内某些蛋白质的三维结构以便设计新药物，该过程属于蛋白质工程技术 B．AI 技术通过智能穿戴设备和移动应用程序可实时监测患者的生理参数，预测健康风险，并提供相应的诊断和治疗建议 C．AI 技术对大量的基因组数据进行处理和分析，可以识别疾病相关的基因突变，为精准医疗 提供支持 D．AI 技术设计的某种蛋白质的氨基酸序列推导出的对应基因序列不唯一，且基因序列中不包含启动子和终止子 16．蛛丝的强度和弹性比蚕丝高很多，它是已知的天然动物纤维丝中强度和弹性最高的一种蛋白纤维。蛛丝延伸度可以达到130%而不断裂，同时它还具有耐湿性和耐低温性能，蛛丝在-60~-50 ℃的低温下仍能保持高弹性和防菌防霉的特性。蛛丝已经是制造轻质防弹衣和航空陀螺仪悬线的最好材料。蛛丝的强度和柔韧度得益于蛛丝蛋白的特殊布局。有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构来推测出相应的基因结构，用以指导对蚕丝蛋白的修改，让蚕也吐出坚韧的丝。下列有关说法错误的是（　　） A．蚕合成像蛛丝蛋白一样坚韧的丝的过程遵循“中心法则” B．上述过程为蛋白质工程：蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质 C．可以利用核酸分子杂交技术检测是否有目标蛋白的合成 D．利用基因工程技术能改变基因上特定位点的核苷酸序列 17．我国科学家刘海燕教授团队开辟了一条全新的蛋白质从头设计的路线（如图所示），实现了核心技术的原始创新，为工业酶、生物医学蛋白等功能蛋白的设计奠定基础。下列有关蛋白质叙述错误的是（    ） A．合成分泌蛋白旺盛的细胞中染色体数目较多 B．该技术设计的工业酶元素可含有C、H、O、N四种元素 C．设计蛋白质的结构时首先要设计蛋白质主链的氨基酸序列 D．蛋白质的合成需要核酸的参与，核酸的合成也需要蛋白质的参与 18．某质粒中氨苄青霉素抗性基因（AmpR），四环素抗性基因（TetR）和多种限制酶的识别位点如图所示。下列叙述错误的是（　　） A．基因工程的载体也可选用噬菌体和动植物病毒 B．质粒和目的基因用ScaI和HindⅢ切割，用四环素进行筛选 C．质粒和目的基因用SalⅠ和SphⅠ切割，用氨苄青霉素进行筛选 D．质粒和目的基因用ScaⅠ和PUuⅠ切割，用四环素进行筛选 19．热启动PCR主要借助一种酶的修饰物来抑制常温下DNA聚合酶的活性。这种修饰使得PCR反应体系在配制阶段不能形成产物。当反应体系配制好后，在反应初始加热步骤，酶修饰物在高温下被释放，使得DNA聚合酶被激活，直接在高温下（70℃以上）进行PCR扩增。下列相关叙述错误的是（　　） A．热启动PCR利用DNA热变性原理，通过调节DNA聚合酶活性控制进程 B．热启动PCR中高温能激活DNA聚合酶，该反应体系中无需加入Mg2+ C．与常规PCR相比，热启动PCR可减少反应起始阶段引物错配形成的产物 D．热启动PCR可防止低温条件下产物的非特异性扩增，能提高反应的特异性 20．人参这种珍贵中药材的药效主要由人参皂苷发挥作用。科研人员将合成人参皂苷Rh2的关键酶基因（UGT和D12H）导入酿酒酵母，实现了多基因表达，从而实现人参皂苷Rh2工厂化生产。下图为相关操作流程图，①~④表示过程。下列叙述正确的是（　　） A．①需要先将RNA反转录出DNA，再利用PCR获取和扩增目的基因 B．②利用PCR在目的基因上添加酶切位点时，需在引物的3'端引入该位点 C．③是基因表达载体的构建，将目的基因1连接在启动子1的上游 D．启动子是一段有特殊序列的DNA片段，是DNA聚合酶识别和结合的部位 2、 非选择题：本题共4个小题，共40分。 21．（12分）2024年2月19日“中国科学报”通过“会发光的基因工程植物首次进入美国市场”一文介绍了能持续发出淡淡绿色光芒的矮牵牛。该植物是将一组来自生物发光蘑菇的真菌荧光素酶(Luz)基因植入矮牵牛花中，使矮牵牛花能够产生Luz，这种酶可以将咖啡酸(咖啡酸存在于整个植物体，是植物体内常见的物质分子)转化为发光分子荧光素，然后再将其循环为咖啡酸，从而实现持续的生物发光。请回答下列相关问题： (1)培育转基因发光矮牵牛所用的Luz基因称为 ，目前一般采用农杆菌转化法把Luz基因导入到普通矮牵牛中，这是因为农杆菌 ，这样就保证了Luz基因可遗传给下一代。但是，最初培育过程中，科研人员发现，部分发光矮牵牛自交后代出现了较多不发光的子代，你认为可能的原因是 (答出1点即可)。 (2)培育转基因发光矮牵牛过程中，若Luz基因较少，则可用 技术扩增，该过程不需要添加解旋酶，但DNA也能解旋的原因是 。若在该操作后的产物中出现了部分非目标序列，可能的原因有 (答出两点即可)。 (3)植入矮牵牛的真菌荧光素酶(Luz)基因是否可以表达其遗传特性，需要检测 ，除上述分子水平检测外，还需个体生物学水平的鉴定，即： 。 22．（10分）促红细胞生成素（简称EPO）是由肾脏合成的一种糖蛋白类激素。肾功能出现损害时EPO分泌受限，引发贫血。重组人促红素主要用于治疗肾功能不全所导致的贫血，科研人员利用大肠杆菌构建EPO工程菌，流程如图所示。请回答下列问题： (1)获取目的基因。从肾脏细胞中提取mRNA后，在 酶的作用下获得cDNA。 (2)构建重组质粒。为保证EPO基因能按照正确的方向与质粒连接，已知EPO基因序列内部和两端不含图中限制酶的识别序列，利用PCR扩增EPO基因时，在EPO基因的左右两端分别添加 、 限制酶的识别序列，且识别序列应添加在引物的 （填“3’”或“5’”）端。 (3)导入。将重组质粒导入大肠杆菌之前，一般先用 处理大肠杆菌，目的是 。 (4)筛选、扩大菌种。为筛选成功导入的大肠杆菌，可将菌液放在含 的固体培养基上培养。将工程菌接种至发酵罐内进行增殖。培养过程中可定期取样并使用细菌计数板对菌体进行直接计数、以评估增殖情况。 (5)研究发现，通过绵羊乳腺生物反应器获得的EPO蛋白A比通过工程菌获得的EPO蛋白B的空间结构更复杂，生物活性也更强，造成这种结果的原因可能是 。 23．（9分）Ⅰ．某动物体内含有研究者感兴趣的目的基因，研究者欲将目的基因导入大肠杆菌中进行保存。现有质粒（如图甲）和含目的基因的DNA片段（如图乙）。AmpR是氨苄青霉素抗性基因；LacZ基因编码产生的B-半乳糖苷酶可以分解X-gal产生蓝色物质，使菌落呈现蓝色，否则菌落为白色；XmaⅠ、NheⅠ、EcoRⅠ、BclⅠ是4种限制酶，它们切割产生的黏性末端均不相同。    (1)获取质粒和含目的基因的DNA片段后，需要选 （限制酶）处理质粒和含目的基因的DNA片段，同时可以防止 ，提高连接的正确率。 (2)构建基因表达载体时，将构建后得到的质粒与用处理过的大肠杆菌混合，然后把大肠杆菌涂布到含 的培养基上培养，若该培养基中有存活菌落，则这些菌落 （填“一定”或“不一定”）成功导入重组质粒的大肠杆菌菌落。如何鉴定该菌落是成功导入重组质粒的大肠杆菌菌落，请说明理由 。 Ⅱ．科学家利用重叠延伸PCR技术进行定点突变，实现对β干扰素基因合理性改造，其过程如下图所示。    (3)科学家通过对β干扰素基因进行定点突变，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，提高了其储存的稳定性，该生物技术属于 。 (4)为扩增得到产物1和产物2，应分别选择______进行PCR进行扩增。 A．引物a引物d B．引物a和引物b C．引物c和引物b D．引物c和引物d 24．（9分）启动子包括组成型启动子、组织特异性启动子、诱导型启动子等。其中35S启动子是一种组成型启动子，在驱动基因表达时无特异性。研究发现，小桐子的J20基因在低温条件下表达量明显升高。为研究其启动子J20p的特性，科研人员构建了如图所示的重组DNA，并鉴定其驱动GUS基因的表达情况。 回答下列问题。 (1)启动子的功能是 。 (2)构建重组载体时，可选用 两种限制酶切割J20p与载体Ⅰ。该方法与只用SalⅠ酶切相比，优点是 。 (3)GUS染色深浅与GUS基因的表达量呈正相关。将载体Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别转入农杆菌，转化成功的农杆菌分别注射到三组烟草叶片的相应位置，然后将植株置于5℃或25℃下处理一段时间，再对叶片进行GUS染色，结果如下： 温度1 温度2 A B C 结果表明，J20p属于低温诱导型启动子。请推测将GUS基因导入A、B、C组时所利用的载体分别为 ，温度1、2依次是 。 (4)进化过程中，低温诱导型启动子对于植物的重要意义体现在 。 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 $$