专题03 基因工程 （考题猜想，4大命题点）-2024-2025学年高二生物下学期期末考点大串讲（人教版2019）

专题03 基因工程 命题猜想 命题点01 基因工程的基本工具 命题点02 基因工程的操作程序 命题点03 基因工程的应用 命题点04 蛋白质工程 考题清单 命题点01 基因工程的基本工具 【例】1：（经典题）如表列举了几种限制酶的识别序列及其切割位点（箭头表示相关酶的切割位点）。如图是酶切后产生的几种末端。下列说法正确的是（    ） 限制酶 AluⅠ BamHⅠ SmaⅠ Sau3AⅠ 识别序列 切割位点 AG↓CT TC↑GA G↓GATCC CCTAG↑G CCC↓GGG GGG↑CCC ↓GATC CTAG↑ A．②④⑤对应的识别序列均能被Sau3AⅠ识别并切割 B．Sau3AⅠ和BamHⅠ切割产生的片段能够相连，但连接后的片段两者都不能再切割 C．BamHⅠ切割的是氢键，AluⅠ切割的是磷酸二酯键 D．T4DNA连接酶即能连接①③，也能连接②⑤，但后者连接效率低 【例】2：（改编题）2个来源不同的DNA片段A、B、A片段用限制酶SpeⅠ进行切割，B片段用限制酶XbaI进行切割，两种限制酶的识别序列和切割位点如图所示，产生的片段相连接形成重组DNA。若用限制酶SpeⅠ、限制酶XbaⅠ分别对重组DNA进行切割，结果是（　　） A．两种限制酶都能识别重组DNA并将其切割成片段 B．只有限制酶SpeI能识别重组DNA并将其切割成片段 C．只有限制酶XbaI能识别重组DNA并将其切割成片段 D．两种限制酶都不能识别重组DNA，故不能将其切割成片段 命题点02 基因工程的操作程序 【例】1．下列关于基因工程的说法正确的是（    ） A．基因表达载体中启动子是DNA聚合酶的结合部位，启动复制过程 B．基因表达载体一般包括目的基因、标记基因、启动子和终止密码子等结构 C．利用PCR技术获取目的基因依据的是DNA半保留复制的原理 D．将目的基因导入植物细胞和动物细胞分别采用花粉管通道法和农杆菌转化法 【例】2．（新考法）基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等多方面的应用发展迅速，如图表示利用基因工程技术生产人血清白蛋白的两条途径。下列叙述错误的是（　　） A．导入人血清白蛋白基因的绵羊受体细胞是乳腺细胞 B．利用农杆菌转化法可将含有目的基因的重组质粒整合到植物受体细胞的染色体DNA上 C．扩增目的基因时，利用耐高温的DNA聚合酶从引物a、b的3'－端进行子链合成 D．若某基因是从人的细胞内提取mRNA经逆转录形成的，则该基因中不含启动子序列 命题点03 基因工程的应用 【例】1．（新考法）研究人员利用E.coli DNA连接酶将药用蛋白基因与一系列调控元件、质粒等构建成重组质粒后，将其导入哺乳动物的受精卵中，由该受精卵发育成的转基因动物进入泌乳期后，可通过分泌乳汁来生产药用蛋白。利用上述乳腺生物反应器，科学家已获得了种类繁多的医药产品。下列说法正确的是（　　） A．质粒是一种只存在于原核细胞拟核DNA外、具有自我复制能力的环状DNA分子 B．E.coli DNA连接酶能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来 C．构建重组质粒时使用的启动子应能启动药用蛋白基因在任意细胞中表达 D．“将重组质粒导入哺乳动物的受精卵中”是乳腺生物反应器制作的核心工作 【例】2．基因工程自20世纪70年代兴起后，得到了飞速发展，在农牧业、医药卫生和食品工业等方面，展示出广阔的前景。下列关于基因工程的应用的说法，正确的是（　　） A．基因工程药物干扰素在临床上被广泛运用于治疗细菌性感染 B．将牛凝乳酶基因导入奶牛基因组，使其肠道表达凝乳酶，改善牛奶品质 C．可对猪的器官进行改造，促进抗原决定基因的表达，以增加移植器官的来源 D．抗虫基因作物的使用，使农作物产生毒性蛋白或过敏蛋白，可能对人类存在潜在风险 命题点04 蛋白质工程 【例】1．胰岛素在高浓度时以二聚体的形式存在，若将其B链第28位的脯氨酸改为赖氨酸，第29位的赖氨酸改为脯氨酸，通过对胰岛素结构的这种“小改”可以获得单体速效胰岛素。用蛋白质工程设计速效胰岛素的过程如图所示。下列叙述错误的是（　　）   A．蛋白质工程可生产出自然界从来没有过的蛋白质 B．构建新的胰岛素模型的主要依据是胰岛素的预期功能 C．可通过改变基因的局部碱基序列对胰岛素结构进行“小改” D．新的胰岛素基因直接导入大肠杆菌中即能表达出速效胰岛素 【例】2．蛋白质工程被用于改进酶的性能或开发新的工业用酶时，常用两种策略：合理设计，需了解蛋白质的结构及控制性状的基因序列，过程如下图；定向进化，在试管中模拟自然进化，利用人工诱变技术诱发大量突变，按照特定的需要给予选择压力，选择具有所需特征的蛋白质。下列叙述错误的是（    ）    A．对某种蛋白质进行合理设计可能得到多种基因序列 B．⑤过程的完成依赖于基因的改造或基因的合成 C．定向进化也需要事先了解蛋白质的空间结构情况 D．定向进化策略与自然选择实质基本相同，但速度不同 考题测试 限时：45分钟 一、选择题 1．下列关于基因工程工具酶的说法，正确的是（　　） A．E.coli DNA连接酶既能连接平末端，也可以连接黏性末端 B．限制酶、DNA连接酶和质粒是基因工程常用的工具酶 C．DNA连接酶连接的是碱基间的氢键 D．每种限制酶只能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并在特定位点进行切割，体现了酶的专一性 2．关于“DNA的粗提取与鉴定”和“DNA片段的扩增及电泳鉴定”的实验操作，下列说法错误的是（    ） A．可以用蒸馏水使鸡的血细胞涨破，来获取富含DNA的滤液 B．将提取的白色丝状物溶于2mol/L的NaCl溶液中，再加二苯胺试剂并进行沸水浴，用于鉴定DNA C．电泳鉴定实验中，将温热的琼脂糖溶液迅速倒入模具后再加入核酸染料 D．电泳时，接通电源后，待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时，停止电泳 3．下图为不同限制酶的识别序列及切割位点（↓表示切割位点），下列叙述错误的是（　　） A．用EcoRI切割DNA分子中部获得一个目的基因时，需断开的磷酸二酯键有2个 B．用BglII切出的目的基因与BamHI切割的质粒重组后，则不能再被这两种酶切开 C．酶切时需要控制好温度、酶浓度、PH等因素 D．图示4种限制酶均不能够识别和切割RNA分子内的核苷酸序列 4．图甲、图乙分别表示质粒和外源DNA，其中箭头表示相关限制酶的酶切位点，下列叙述正确的是（　　） A．用质粒和外源DNA构建重组质粒过程中，不能使用SmaⅠ切割 B．用EcoRⅠ、Hind Ⅲ和BamHⅠ中的任意一种酶切割质粒和外源基因都可以 C．为获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入DNA聚合酶 D．图甲所示的质粒分子在经SmaⅠ切割后含有4个游离的磷酸基团 5．PCR可看作是生物体外特殊的DNA复制过程。如图为利用PCR技术扩增特定DNA片段的部分示意图，图中引物为单链DNA片段，它是子链延伸的基础。下列叙述正确的是（    ） A．PCR扩增时在试管内加入模板DNA引物、四种核苷酸及适宜浓度的Mg2+即可 B．①为逆转录，核酸酶H可将杂交双链中的DNA水解，为双链DNA的合成提供原料 C．③为变性，使用90~95℃的高温处理是为了让引物能与两条单链DNA进行碱基配对 D．引物长度一般为18~30个碱基，1个该DNA片段经PCR循环5次，至少需引物31对 6．下图为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．农杆菌能在自然条件下侵染单子叶植物和裸子植物 B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上 C．④的染色体上若含抗虫基因，则③就表现出抗虫性状 D．基因工程造成的变异，相当于人为的基因重组，产生了定向变异 7．某研究小组利用转基因技术，将绿色荧光蛋白基因（GFP）整合到野生型小鼠Gta3基因一端，如图1所示。实验得到能正常表达两种蛋白质的杂合子雌雄小鼠各1只，交配以期获得Gata3-GFP基因纯合子小鼠。为了鉴定交配获得的4只新生小鼠的基因型，科研人员设计了引物用于PCR扩增，结果如图2所示。下列叙述不正确的是（　　） A．基因表达时图1中基因的启动子区不能转录 B．Gata3基因的启动子可同时控制GFP基因的表达 C．选择引物1和引物3能更好地鉴定新生小鼠的杂合子和纯合子情况 D．2号条带的小鼠是转入Gata3-GFP融合基因的纯合小鼠，4号条带的小鼠是野生型 8．科研人员利用PCR技术扩增人乳铁蛋白基因，并进行电泳鉴定。下列叙述正确的是（　　） A．目的基因扩增时，应添加的引物组合为引物Ⅰ、Ⅳ或引物Ⅱ、Ⅲ B．PCR循环6次可得到5种DNA分子，其中等长的DNA分子共52个 C．电泳所需缓冲液和酶应分装成小份在-20℃储存，使用前在室温下解冻 D．鉴定DNA时，应向提取的DNA中加入二苯胺试剂并置于沸水中加热 9．基因工程在农牧业、医药卫生领域、食品工业方面都有广泛的应用，以下叙述错误的是（　　） A．目前利用基因工程技术可以生产细胞因子、抗体和疫苗等 B．将药用蛋白基因导入奶牛乳腺细胞可构建乳腺生物反应器 C．用基因工程技术获得的工业用酶纯度高、生产成本显著降低 D．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 10．我国拥有自主知识产权的基因工程药物-重组人胰岛素已经研制成功并得到广泛应用。研究人员利用酵母菌表达、分泌该蛋白，通过分离纯化，制备胰岛素原料药。下列说法正确的是（　　） A．利用PCR技术从酵母菌基因组中获取目的基因 B．发酵过程中先通气再密闭可以提高胰岛素产量 C．酵母蛋白表达系统可以对胰岛素进行加工修饰 D．发酵结束后通过离心收集沉淀物来提纯胰岛素 11．基因工程应用广泛，下列不属于基因工程的应用的是（    ） A．利用膀胱生物反应器生产血清白蛋白 B．去除抗原决定基因，培育不会引起免疫排斥反应的克隆猪器官 C．利用真菌的抗病基因培育抗病烟草 D．利用诱变处理的青霉菌提高青霉素产量 12．蜘蛛丝具有较强的韧性，科学家推测，若将从蜘蛛中获取的蜘蛛丝蛋白基因植入山羊体内，使山羊奶中含有蜘蛛丝蛋白，再利用特殊的纺丝程序，将山羊奶中的蜘蛛丝蛋白纺成人造基因蜘蛛丝，可用于制造轻薄防弹衣。下列叙述正确的是（    ） A．蜘蛛丝蛋白基因需与山羊乳腺蛋白基因的启动子重组是因为天然蜘蛛丝蛋白基因无启动子序列 B．用显微注射法将含有蜘蛛丝蛋白基因的表达载体导入雌性山羊的乳腺细胞中可获得乳腺生物反应器 C．用该过程培育出的转基因山羊来纺成人造基因蜘蛛丝受山羊年龄和性别的限制 D．若成功导入目的基因的转基因山羊并没有产生相应的蜘蛛丝蛋白，说明目的基因没有转录 13．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，下面叙述不正确的是（　　）    A．图中构建新的胰岛素模型的主要依据是胰岛素的预期功能 B．该过程属于蛋白质工程，最终还要通过改造或合成基因来完成 C．大肠杆菌合成的新的胰岛素没有生物活性不能正常发挥作用 D．新的速效胰岛素生产过程中可以不必遵循中心法则 14．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。这些碱性蛋白酶具有重要的应用价值，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天冬氨酸(99)和谷氨酸(156)改成赖氨酸，可使其在一定条件下的活力提高。下列说法正确的是（    ） A．完成氨基酸的替换需要通过改造基因实现 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不可遗传 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 15．利用人工智能模型（AI）预测蛋白质的结构和功能，极大地加速了人类对蛋白质的了解。下列叙述错误的是（　　） A．AI可通过氨基酸序列预测蛋白质的空间结构 B．AI可基于大量数据构建结构与功能的匹配模型 C．AI分析氨基酸的差异可用于进化亲缘关系比较 D．人工合成AI设计的蛋白质通常在细胞外进行 二、综合题 16．CRISPR/Cas9基因编辑技术可以改变目的基因序列。使用该技术，需要向细胞中加入两种组分：向导RNA（用于和目的基因中待编辑的序列相结合）、核酸酶Cas9（用于识别并切割待编辑的序列，造成DNA双链断裂）。断裂后的DNA在细胞中发生修复，这就很容易造成目的基因序列发生改变，实现基因编辑。大薯D蛋白是大薯体内重要的贮藏蛋白，在人体内表现出抗氧化、抗炎等生物活性。我国科研工作者设计并构建了基因编辑载体（载体关键组分如下图所示），并利用此载体编辑大薯D蛋白基因以开展后续研究。请回答下列问题。    (1)构建基因编辑载体，需要将U启动子、向导RNA序列、T启动子、Cas9基因连接入农杆菌的 （填写具体位置），形成重组DNA分子。在设计上图所示载体时， 一定需要利用D蛋白基因序列信息。 (2)CRISPR/Cas9系统中，向导RNA序列长度一般为20个核苷酸左右，从其与模板结合的角度分析，向导RNA序列不可过短的原因是 。Cas9基因表达出的核酸酶Cas9作用于待编辑序列的 键。 (3)T启动子选用限制酶BclI切割、载体选用限制酶BglⅡ切割以后，在E．coliDNA连接酶的作用下，两者能顺利连接，原因最可能是 。 (4)采用单酶切后进行连接反应，T启动子容易出现正向连接（图中T启动子箭头向右，目的基因正常转录）和反向连接（图中T启动子箭头向左，目的基因无法转录）两种情况。选用引物 （填序号）进行扩增可以鉴定出T启动子是否正向连接，原因是 。 17．人血清白蛋白（简称 HSA）可以运输多种分子和离子，在临床上可用于补充因手术、大出血所致的血液丢失。科学家将 HSA 基因转移到牛的受精卵中，从而培育出乳汁中含人血清白蛋白的转基因牛，过程如图 1 所示。为了提高 HSA 基因的表达能力，科学家又将 HSA 基因与外源强启动子连接再导入牛受精卵中，如图 2 所示。请回答下列问题： (1)在进行过程①时，需先将 HSA 基因与某种载体结合，该载体的作用是 。 (2)图 1 所示的 HSA 基因片段并不是完整的基因，还缺少 。 (3)过程②称为 技术。过程④需对受体进行 处理。 (4)利用 PCR 对图 2 所示 DNA 片段进行扩增，可选择的引物组合是 （填引物编号），这些引物的作用是 。 18．聚合酶链式反应（PCR）是一种用于扩增特定DNA片段的分子生物学技术，它可看作生物体外的特殊DNA复制，PCR的最大特点是能使微量的DNA大幅增加。回答下列问题： (1)利用PCR扩增DNA时，子链DNA的延伸方向是 ；若一个基因在PCR中经过n轮循环，则需要 种引物，理论上共需要消耗 个引物。 (2)反向PCR是通过已知序列设计引物对未知序列进行扩增的技术，其过程如图1所示。据图1中的过程①②可知，碱基序列L左侧和R右侧的部分碱基序列应 ；其中已知序列如图2所示，请写出需要的引物序列： （写出6个碱基即可）。 (3)利用电泳鉴定PCR产物时，在凝胶中DNA分子的迁移速率与 （答出1点）等有关。电泳鉴定的结果如图3所示，请分析产生这个结果的可能原因： （答出2点）。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题03 基因工程 命题猜想 命题点01 基因工程的基本工具 命题点02 基因工程的操作程序 命题点03 基因工程的应用 命题点04 蛋白质工程 考题清单 命题点01 基因工程的基本工具 【例】1：（经典题）如表列举了几种限制酶的识别序列及其切割位点（箭头表示相关酶的切割位点）。如图是酶切后产生的几种末端。下列说法正确的是（    ） 限制酶 AluⅠ BamHⅠ SmaⅠ Sau3AⅠ 识别序列 切割位点 AG↓CT TC↑GA G↓GATCC CCTAG↑G CCC↓GGG GGG↑CCC ↓GATC CTAG↑ A．②④⑤对应的识别序列均能被Sau3AⅠ识别并切割 B．Sau3AⅠ和BamHⅠ切割产生的片段能够相连，但连接后的片段两者都不能再切割 C．BamHⅠ切割的是氢键，AluⅠ切割的是磷酸二酯键 D．T4DNA连接酶即能连接①③，也能连接②⑤，但后者连接效率低 【答案】A 【解析】②④⑤对应的识别序列都存在GATC，都能被Sau3AⅠ识别并切割，A正确；BamHⅠ切割G↓GATCC，Sau3AⅠ切割↓GATC，故二者切割后产生的黏性末端是相同的，因此二者切割后产生的黏性末端能够相连，连接后仍然存在GATC的序列，能被Sau3AⅠ切割，但是BamHⅠ不一定能切割，B错误；BamHⅠ与AluⅠ切割的均是磷酸二酯键，C错误；T4DNA连接酶既可以连接黏性末端也可以连接平末端，而图中①、③属于平末端，②⑤是黏性末端，T4DNA连接酶连接平末端时效率较低，D错误。 【例】2：（改编题）2个来源不同的DNA片段A、B、A片段用限制酶SpeⅠ进行切割，B片段用限制酶XbaI进行切割，两种限制酶的识别序列和切割位点如图所示，产生的片段相连接形成重组DNA。若用限制酶SpeⅠ、限制酶XbaⅠ分别对重组DNA进行切割，结果是（　　） A．两种限制酶都能识别重组DNA并将其切割成片段 B．只有限制酶SpeI能识别重组DNA并将其切割成片段 C．只有限制酶XbaI能识别重组DNA并将其切割成片段 D．两种限制酶都不能识别重组DNA，故不能将其切割成片段 【答案】D 【解析】限制酶的识别序列有4个、6个或8个核苷酸组成，大多数限制酶识别的序列是由6个，根据题意可知，A片段用限制酶SpeⅠ进行切割，B片段用限制酶XbaI进行切割，由图可知，经Spe I和Xba I切割出的DNA片段，具有相同的黏性末端，所以可形成重组DNA分子，重组后的DNA分子没有这两种酶的酶切识别位点，所以两种限制酶都不能识别重组DNA，故不能将其切割成片段，ABC错误，D正确。 命题点02 基因工程的操作程序 【例】1．下列关于基因工程的说法正确的是（    ） A．基因表达载体中启动子是DNA聚合酶的结合部位，启动复制过程 B．基因表达载体一般包括目的基因、标记基因、启动子和终止密码子等结构 C．利用PCR技术获取目的基因依据的是DNA半保留复制的原理 D．将目的基因导入植物细胞和动物细胞分别采用花粉管通道法和农杆菌转化法 【答案】C 【解析】基因表达载体中启动子是RNA聚合酶的结合部位，启动转录过程，A错误；基因表达载体一般包括目的基因、标记基因、启动子和终止子（而非终止密码子）等结构，密码子存在于mRNA上，B错误；PCR是一项体外扩增DNA的技术，利用PCR技术获取目的基因依据的是DNA半保留复制的原理，C正确；将目的基因导入植物细胞最常用的方法是农杆菌转化法，也可用花粉管通道法，导入动物细胞的方法是显微注射法，D错误。 【例】2．（新考法）基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等多方面的应用发展迅速，如图表示利用基因工程技术生产人血清白蛋白的两条途径。下列叙述错误的是（　　） A．导入人血清白蛋白基因的绵羊受体细胞是乳腺细胞 B．利用农杆菌转化法可将含有目的基因的重组质粒整合到植物受体细胞的染色体DNA上 C．扩增目的基因时，利用耐高温的DNA聚合酶从引物a、b的3'－端进行子链合成 D．若某基因是从人的细胞内提取mRNA经逆转录形成的，则该基因中不含启动子序列 【答案】A 【解析】导入人血清白蛋白基因的绵羊受体细胞不是乳腺细胞，而是受精卵或早期胚胎细胞，A错误；农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上，根据农杆菌的这一特点，将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以把目的基因的T-DNA整合到植物细胞中染色体的DNA上，B正确；引物的延伸方向为3'端，扩增目的基因时，利用耐高温的DNA聚合酶从引物a、b的3'－端进行子链合成，C正确；启动子是位于DNA上RNA聚合酶的结合部位，mRNA是由基因启动子后面的序列编码而来的，若某基因是从人的细胞内提取mRNA经逆转录形成的，则该基因中不含启动子序列，D正确。 命题点03 基因工程的应用 【例】1．（新考法）研究人员利用E.coli DNA连接酶将药用蛋白基因与一系列调控元件、质粒等构建成重组质粒后，将其导入哺乳动物的受精卵中，由该受精卵发育成的转基因动物进入泌乳期后，可通过分泌乳汁来生产药用蛋白。利用上述乳腺生物反应器，科学家已获得了种类繁多的医药产品。下列说法正确的是（　　） A．质粒是一种只存在于原核细胞拟核DNA外、具有自我复制能力的环状DNA分子 B．E.coli DNA连接酶能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来 C．构建重组质粒时使用的启动子应能启动药用蛋白基因在任意细胞中表达 D．“将重组质粒导入哺乳动物的受精卵中”是乳腺生物反应器制作的核心工作 【答案】B 【解析】质粒是一种独立于真核细胞(如酵母菌)的细胞核或原核细胞(如细菌)拟核之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子，A错误；E.coli DNA连接酶能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来，B正确；构建重组质粒时使用的启动子应能启动药用蛋白基因在乳腺细胞中表达，C错误；基因表达载体的构建是乳腺生物反应器制作的核心工作，D错误。 【例】2．基因工程自20世纪70年代兴起后，得到了飞速发展，在农牧业、医药卫生和食品工业等方面，展示出广阔的前景。下列关于基因工程的应用的说法，正确的是（　　） A．基因工程药物干扰素在临床上被广泛运用于治疗细菌性感染 B．将牛凝乳酶基因导入奶牛基因组，使其肠道表达凝乳酶，改善牛奶品质 C．可对猪的器官进行改造，促进抗原决定基因的表达，以增加移植器官的来源 D．抗虫基因作物的使用，使农作物产生毒性蛋白或过敏蛋白，可能对人类存在潜在风险 【答案】D 【解析】干扰素具有干扰病毒复制的作用，A错误；将牛凝乳酶基因导入微生物中，再经发酵大量生产凝乳酶，B错误；对猪的器官进行改造，需要抑制抗原决定基因的表达或去除抗原决定基因，从而避免免疫排斥作用，C错误。抗虫基因作物的使用，使农作物产生毒性蛋白或过敏蛋白，可能会对人类的健康形成潜在风险，D正确。 命题点04 蛋白质工程 【例】1．胰岛素在高浓度时以二聚体的形式存在，若将其B链第28位的脯氨酸改为赖氨酸，第29位的赖氨酸改为脯氨酸，通过对胰岛素结构的这种“小改”可以获得单体速效胰岛素。用蛋白质工程设计速效胰岛素的过程如图所示。下列叙述错误的是（　　）   A．蛋白质工程可生产出自然界从来没有过的蛋白质 B．构建新的胰岛素模型的主要依据是胰岛素的预期功能 C．可通过改变基因的局部碱基序列对胰岛素结构进行“小改” D．新的胰岛素基因直接导入大肠杆菌中即能表达出速效胰岛素 【答案】D 【解析】蛋白质工程是将控制蛋白质的基因进行修饰改造或合成新的基因，然后运用基因工程合成新的蛋白质，这些蛋白质是自然界从来没有过的蛋白质，A正确； 构建新的胰岛素模型的思路：从预期的胰岛素功能出发→设计预期的胰岛素结构→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→获得预期的胰岛素，B正确； 依题意，若将胰岛素B链第28位的脯氨酸改为赖氨酸，第29位的赖氨酸改为脯氨酸，可以获得单体速效胰岛素。据此可推断，可通过改变相应的基因的局部碱基序列对胰岛素结构进行“小改”，C正确；新的胰岛素基因与载体构建成基因表达载体，再导入大肠杆菌中表达，D错误。 【例】2．蛋白质工程被用于改进酶的性能或开发新的工业用酶时，常用两种策略：合理设计，需了解蛋白质的结构及控制性状的基因序列，过程如下图；定向进化，在试管中模拟自然进化，利用人工诱变技术诱发大量突变，按照特定的需要给予选择压力，选择具有所需特征的蛋白质。下列叙述错误的是（    ）    A．对某种蛋白质进行合理设计可能得到多种基因序列 B．⑤过程的完成依赖于基因的改造或基因的合成 C．定向进化也需要事先了解蛋白质的空间结构情况 D．定向进化策略与自然选择实质基本相同，但速度不同 【答案】C 【解析】由于密码子的简并性，某种蛋白质所对应的基因序列也可能并不是唯一的，即对应的基因序列不一定已知，所以对某种蛋白质进行合理设计可能得到多种基因序列，A正确； 图中①为转录过程，②为翻译过程，③表示蛋白质的折叠，④为分子设计，⑤表示DNA合成。⑤过程的完成依赖于基因的改造或基因的合成，B正确；根据题干信息可知，定向进化，在试管中模拟自然进化，利用人工诱变技术诱发大量突变，按照特定的需要给予选择压力，选择具有所需特征的蛋白质，所以不需要事先了解蛋白质的空间结构情况，C错误；定向进化策略仍为遗传变异和选择的综合作用，与自然选择实质基本相同，诱发突变增加了突变的概率，且通过该流程可以加快选择，从而加快基因频率的改变，即加快了进化速度，D正确。 考题测试 限时：45分钟 一、选择题 1．下列关于基因工程工具酶的说法，正确的是（　　） A．E.coli DNA连接酶既能连接平末端，也可以连接黏性末端 B．限制酶、DNA连接酶和质粒是基因工程常用的工具酶 C．DNA连接酶连接的是碱基间的氢键 D．每种限制酶只能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并在特定位点进行切割，体现了酶的专一性 【答案】D 【解析】E．coliDNA连接酶只能连接黏性末端，A错误；限制酶、DNA连接酶和质粒是基因工程常用的工具，其中限制酶和DNA连接酶是基因工程的工具酶，质粒是运载体，B错误； DNA连接酶可以连接DNA片段之间的磷酸二酯键，不能连接DNA分子中的氢键，C错误；酶具有专一性，每种限制酶只能识别双链 DNA 分子的特定核苷酸序列，并在特定位点进行切割，D正确。 2．关于“DNA的粗提取与鉴定”和“DNA片段的扩增及电泳鉴定”的实验操作，下列说法错误的是（    ） A．可以用蒸馏水使鸡的血细胞涨破，来获取富含DNA的滤液 B．将提取的白色丝状物溶于2mol/L的NaCl溶液中，再加二苯胺试剂并进行沸水浴，用于鉴定DNA C．电泳鉴定实验中，将温热的琼脂糖溶液迅速倒入模具后再加入核酸染料 D．电泳时，接通电源后，待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时，停止电泳 【答案】C 【解析】鸡血细胞含有DNA，可以用蒸馏水使鸡的血细胞涨破，来获取富含DNA的滤液，A正确；将提取的白色丝状物溶于2mol/L的NaCl溶液中，再加二苯胺试剂并进行沸水浴，与DNA反应呈蓝色，用于鉴定DNA，B正确；电泳鉴定实验中，应该在微波炉中融化琼脂糖，稍冷却后加入核酸染料混匀，然后再将温热的琼脂糖溶液迅速倒入模具，C错误；电泳时，接通电源后，待指示剂溴酚蓝前沿迁移接近凝胶边缘时，停止电泳，D正确。 3．下图为不同限制酶的识别序列及切割位点（↓表示切割位点），下列叙述错误的是（　　） A．用EcoRI切割DNA分子中部获得一个目的基因时，需断开的磷酸二酯键有2个 B．用BglII切出的目的基因与BamHI切割的质粒重组后，则不能再被这两种酶切开 C．酶切时需要控制好温度、酶浓度、PH等因素 D．图示4种限制酶均不能够识别和切割RNA分子内的核苷酸序列 【答案】A 【解析】用限制性核酸内切酶切割一个DNA分子中部，获得一个目的基因时，被水解的磷酸二酯键有4个，A错误；用酶BglⅡ切出的目的基因与酶BamHⅠ切割的质粒重组后，6个脱氧核苷酸对序列既不能被限制酶BglⅡ识别，也不能被BamHⅠ识别，所以不可能被这两种酶切开 ，B正确；酶的活性受温度、pH等因素影响，酶促反应需要适宜的条件，所以酶切时需要控制好温度、酶浓度、pH等因素，C正确；酶具有专一性，限制酶是专门切割DNA序列中一定部位的酶，所以图示4种限制性核酸内切酶均不能够识别和切割RNA分子内的核苷酸序列，D正确。 4．图甲、图乙分别表示质粒和外源DNA，其中箭头表示相关限制酶的酶切位点，下列叙述正确的是（　　） A．用质粒和外源DNA构建重组质粒过程中，不能使用SmaⅠ切割 B．用EcoRⅠ、Hind Ⅲ和BamHⅠ中的任意一种酶切割质粒和外源基因都可以 C．为获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入DNA聚合酶 D．图甲所示的质粒分子在经SmaⅠ切割后含有4个游离的磷酸基团 【答案】A 【解析】据图分析，质粒中，SmaI的切割位点位于标记基因（抗生素抗性基因）上，在外源DNA分子中，SmaⅠ的切割位点位于目的基因上，因此用质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用SmaⅠ切割，A正确；只使用EcoRⅠ，则质粒和目的基因两端的黏性末端相同，用连接酶连接时，会产生质粒和目的基因自身连接物，而利用BamHⅠ或HindⅢ剪切时，在目的基因上只有一个酶切位点，因此不能切割目的基因，B错误；为获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入DNA连接酶，C错误；图甲所示的质粒分子只有一个SmaⅠ切割位点，所以在经SmaⅠ酶切割后含有2个游离的磷酸基团，D错误。 5．PCR可看作是生物体外特殊的DNA复制过程。如图为利用PCR技术扩增特定DNA片段的部分示意图，图中引物为单链DNA片段，它是子链延伸的基础。下列叙述正确的是（    ） A．PCR扩增时在试管内加入模板DNA引物、四种核苷酸及适宜浓度的Mg2+即可 B．①为逆转录，核酸酶H可将杂交双链中的DNA水解，为双链DNA的合成提供原料 C．③为变性，使用90~95℃的高温处理是为了让引物能与两条单链DNA进行碱基配对 D．引物长度一般为18~30个碱基，1个该DNA片段经PCR循环5次，至少需引物31对 【答案】D 【解析】PCR扩增时需在试管内加入模板DNA、引物、四种核苷酸、适宜浓度的Mg2+以及耐高温的DNA聚合酶等，A错误；①为逆转录，利用核酸酶H可将杂交双链中的RNA充分水解，B错误；③过程为变性，变性过程使用90~95℃的高温处理是为了让双链DNA的氢键断裂，获得单链DNA，C错误；引物过长、过短都会降低PCR的特异性，1个DNA分子经PCR循环5轮，产生25个DNA分子，所需引物为2×25-2个，即31对引物，D正确。 6．下图为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．农杆菌能在自然条件下侵染单子叶植物和裸子植物 B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上 C．④的染色体上若含抗虫基因，则③就表现出抗虫性状 D．基因工程造成的变异，相当于人为的基因重组，产生了定向变异 【答案】D 【解析】农杆菌在自然条件下能侵染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有侵染力，A错误；③侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的T—DNA整合到④的染色体上，B错误； ④的染色体上若含抗虫基因，如果该抗虫基因不能成功转录或转录后不能进行翻译，则⑤就不会表现出抗虫性状，C错误；基因工程的原理是基因重组，基因工程能按照人们的意愿定向改造生物的性状，产生了定向变异，D正确。 7．某研究小组利用转基因技术，将绿色荧光蛋白基因（GFP）整合到野生型小鼠Gta3基因一端，如图1所示。实验得到能正常表达两种蛋白质的杂合子雌雄小鼠各1只，交配以期获得Gata3-GFP基因纯合子小鼠。为了鉴定交配获得的4只新生小鼠的基因型，科研人员设计了引物用于PCR扩增，结果如图2所示。下列叙述不正确的是（　　） A．基因表达时图1中基因的启动子区不能转录 B．Gata3基因的启动子可同时控制GFP基因的表达 C．选择引物1和引物3能更好地鉴定新生小鼠的杂合子和纯合子情况 D．2号条带的小鼠是转入Gata3-GFP融合基因的纯合小鼠，4号条带的小鼠是野生型 【答案】C 【解析】基因表达时图1中基因编码区能转录，启动子区不转录，A正确；分析图中可知，启动子在编码区的左侧，GFP基因在Gata3基因的右侧，启动子启动转录后，可以在Gata3基因转录后，使GFP基因转录，Gata3基因的启动子也能控制GFP基因的表达，B正确； 若用引物1和引物3进行PCR，杂合子和Gata3-GFP基因纯合子都能扩增出相应的片段则不能区分杂合子和纯合子，C错误；整合GFP基因后，核酸片段变长，2号个体只有大片段，所以是Gata3-GFP基因纯合子，4号个体只有小片段，是野生型，D正确。 8．科研人员利用PCR技术扩增人乳铁蛋白基因，并进行电泳鉴定。下列叙述正确的是（　　） A．目的基因扩增时，应添加的引物组合为引物Ⅰ、Ⅳ或引物Ⅱ、Ⅲ B．PCR循环6次可得到5种DNA分子，其中等长的DNA分子共52个 C．电泳所需缓冲液和酶应分装成小份在-20℃储存，使用前在室温下解冻 D．鉴定DNA时，应向提取的DNA中加入二苯胺试剂并置于沸水中加热 【答案】B 【解析】PCR技术扩增目的基因时，引物应与模板链的3'端互补配对，且两条引物分别结合在两条模板链上，这样才能使子链从5'端向3'端延伸。观察可知，应添加的引物组合为引物Ⅱ、Ⅲ，A错误；图示中的 PCR 循环 6 次，可以得到 2 种“长链/中链”DNA 分子，2 种“中链/短链”DNA 分子，1 种“短链/短链”DNA 分子，共 5 种；其中等长 DNA 分子共 26-2×6=52 个，B正确；电泳所需缓冲液应分装成小份，并在-20℃储存，使用前从冰箱拿出放在冰块上缓慢融化，C错误；鉴定 DNA 时，应先将提取的 DNA 部分溶于装有 NaCl 溶液的试管中，然后向试管内加入二苯胺试剂，再将试管置于沸水中加热，D错误。 9．基因工程在农牧业、医药卫生领域、食品工业方面都有广泛的应用，以下叙述错误的是（　　） A．目前利用基因工程技术可以生产细胞因子、抗体和疫苗等 B．将药用蛋白基因导入奶牛乳腺细胞可构建乳腺生物反应器 C．用基因工程技术获得的工业用酶纯度高、生产成本显著降低 D．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 【答案】B 【解析】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，A正确；通过显微注射的方法将基因表达载体导入哺乳动物的受精卵中，再将受精卵培育为转基因动物，构建乳腺生物反应器，B错误；相比从天然产物中提取的酶，用基因工程技术获得的工业用酶纯度更高，而且生产成本显著降低，生产效率较高，C正确； 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，D正确。 10．我国拥有自主知识产权的基因工程药物-重组人胰岛素已经研制成功并得到广泛应用。研究人员利用酵母菌表达、分泌该蛋白，通过分离纯化，制备胰岛素原料药。下列说法正确的是（　　） A．利用PCR技术从酵母菌基因组中获取目的基因 B．发酵过程中先通气再密闭可以提高胰岛素产量 C．酵母蛋白表达系统可以对胰岛素进行加工修饰 D．发酵结束后通过离心收集沉淀物来提纯胰岛素 【答案】C 【解析】胰岛素基因是人体细胞中的基因，并非酵母菌基因组中的基因，不能从酵母菌基因组中利用PCR技术获取目的基因，A错误；酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸大量繁殖，在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精，而利用酵母菌表达、分泌重组人胰岛素，需要酵母菌大量繁殖来提高产量，先通气有利于酵母菌有氧呼吸大量繁殖，后密闭不利于其大量繁殖，所以发酵过程中先通气再密闭不能提高胰岛素产量，B错误；酵母菌是真核生物，其蛋白表达系统（细胞内的内质网、高尔基体等）可以对胰岛素进行加工修饰，C正确；胰岛素是分泌蛋白，发酵结束后胰岛素存在于发酵液中，应通过离心收集上清液，然后进一步分离纯化来提纯胰岛素，而不是收集沉淀物，D错误。 11．基因工程应用广泛，下列不属于基因工程的应用的是（    ） A．利用膀胱生物反应器生产血清白蛋白 B．去除抗原决定基因，培育不会引起免疫排斥反应的克隆猪器官 C．利用真菌的抗病基因培育抗病烟草 D．利用诱变处理的青霉菌提高青霉素产量 【答案】D 【解析】采用转基因技术和克隆技术相结合的方法培育转基因克隆动物，以便通过膀胱生物反应器(膀胱上皮细胞可以合成所需蛋白质并分泌到尿液中)生产人的白蛋白，属于基因工程，A正确；利用基因工程方法对小型猪的器官进行改造的方法是将器官供体基因组导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达去除抗原决定基因，培育不会引起免疫排斥反应的克隆猪器官，B错误；利用真菌的抗病基因转入烟草培育抗病烟草属于基因工程，C正确；利用诱变处理的青霉菌提高青霉素产量，属于发酵工程，D错误。 12．蜘蛛丝具有较强的韧性，科学家推测，若将从蜘蛛中获取的蜘蛛丝蛋白基因植入山羊体内，使山羊奶中含有蜘蛛丝蛋白，再利用特殊的纺丝程序，将山羊奶中的蜘蛛丝蛋白纺成人造基因蜘蛛丝，可用于制造轻薄防弹衣。下列叙述正确的是（    ） A．蜘蛛丝蛋白基因需与山羊乳腺蛋白基因的启动子重组是因为天然蜘蛛丝蛋白基因无启动子序列 B．用显微注射法将含有蜘蛛丝蛋白基因的表达载体导入雌性山羊的乳腺细胞中可获得乳腺生物反应器 C．用该过程培育出的转基因山羊来纺成人造基因蜘蛛丝受山羊年龄和性别的限制 D．若成功导入目的基因的转基因山羊并没有产生相应的蜘蛛丝蛋白，说明目的基因没有转录 【答案】C 【解析】蜘蛛丝蛋白基因需与山羊乳腺蛋白基因的启动子重组是因为只有与乳腺蛋白基因的启动子重组才能启动蜘蛛丝蛋白基因在乳腺细胞中表达，天然蜘蛛丝蛋白基因有启动子序列，在构建基因表达载体的过程中可能被破坏了，A错误；通常使用显微注射法将含蜘蛛丝蛋白基因的表达载体导入山羊受精卵细胞内才能获得乳腺生物反应器，B错误；该过程培育出的转基因山羊需为雌性且生长到一定年龄才能产乳，受年龄和性别的限制，C正确；若成功导入目的基因的转基因山羊并没有产生相应的蜘蛛丝蛋白，可能是因为目的基因没有转录，也可能是目的基因转录形成的mRNA没有翻译，D错误。 13．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，下面叙述不正确的是（　　）    A．图中构建新的胰岛素模型的主要依据是胰岛素的预期功能 B．该过程属于蛋白质工程，最终还要通过改造或合成基因来完成 C．大肠杆菌合成的新的胰岛素没有生物活性不能正常发挥作用 D．新的速效胰岛素生产过程中可以不必遵循中心法则 【答案】D 【解析】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分子设计。所以图中构建新的胰岛素模型的主要依据是胰岛素的预期功能，A正确；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。该过程属于蛋白质工程，最终还要通过改造或合成基因来完成，因为基因决定蛋白质，B正确； 大肠杆菌是原核生物，没有内质网和高尔基体等细胞器，不能对蛋白质进行加工修饰，所以大肠杆菌合成的新的胰岛素没有生物活性，不能正常发挥作用，C正确；新型速效胰岛素的生产过程涉及基因的合成、表达等过程，而基因表达的过程遵循中心法则（DNA→RNA→蛋白质），所以新的速效胰岛素生产过程中必须遵循中心法则，D错误。 14．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。这些碱性蛋白酶具有重要的应用价值，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天冬氨酸(99)和谷氨酸(156)改成赖氨酸，可使其在一定条件下的活力提高。下列说法正确的是（    ） A．完成氨基酸的替换需要通过改造基因实现 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不可遗传 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】A 【解析】蛋白质是由基因编码合成的，要将枯草杆菌蛋白酶分子中的天冬氨酸和谷氨酸改成赖氨酸，需通过基因工程技术改造相应基因来实现 ，A正确；蛋白质工程是对现有蛋白质进行改造或制造新的蛋白质，并非培育新物种 ，B错误；经蛋白质工程改造后的枯草杆菌蛋白酶，由于其基因已被改造，所以活性提高这一性状是可遗传的 ，C错误；蛋白质工程最终目的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分子设计并生产出符合要求的蛋白质 ，而不是获取编码蛋白质的基因序列信息，D错误。 15．利用人工智能模型（AI）预测蛋白质的结构和功能，极大地加速了人类对蛋白质的了解。下列叙述错误的是（　　） A．AI可通过氨基酸序列预测蛋白质的空间结构 B．AI可基于大量数据构建结构与功能的匹配模型 C．AI分析氨基酸的差异可用于进化亲缘关系比较 D．人工合成AI设计的蛋白质通常在细胞外进行 【答案】D 【解析】蛋白质的氨基酸序列决定其空间结构，AI可以通过对氨基酸序列的分析来预测蛋白质的空间结构，A正确；基于大量已知蛋白质的结构和功能数据，AI能够构建结构与功能的匹配模型，从而对未知蛋白质进行预测，B正确；不同物种中具有相似功能的蛋白质，其氨基酸序列的差异程度可以反映物种之间进化亲缘关系的远近，AI可以分析这种氨基酸的差异来进行进化亲缘关系比较，C正确；人工合成蛋白质通常在体外（如利用化学合成方法）进行，但如果是利用细胞来合成AI设计的蛋白质，是在细胞内进行的，D错误。 二、综合题 16．CRISPR/Cas9基因编辑技术可以改变目的基因序列。使用该技术，需要向细胞中加入两种组分：向导RNA（用于和目的基因中待编辑的序列相结合）、核酸酶Cas9（用于识别并切割待编辑的序列，造成DNA双链断裂）。断裂后的DNA在细胞中发生修复，这就很容易造成目的基因序列发生改变，实现基因编辑。大薯D蛋白是大薯体内重要的贮藏蛋白，在人体内表现出抗氧化、抗炎等生物活性。我国科研工作者设计并构建了基因编辑载体（载体关键组分如下图所示），并利用此载体编辑大薯D蛋白基因以开展后续研究。请回答下列问题。    (1)构建基因编辑载体，需要将U启动子、向导RNA序列、T启动子、Cas9基因连接入农杆菌的 （填写具体位置），形成重组DNA分子。在设计上图所示载体时， 一定需要利用D蛋白基因序列信息。 (2)CRISPR/Cas9系统中，向导RNA序列长度一般为20个核苷酸左右，从其与模板结合的角度分析，向导RNA序列不可过短的原因是 。Cas9基因表达出的核酸酶Cas9作用于待编辑序列的 键。 (3)T启动子选用限制酶BclI切割、载体选用限制酶BglⅡ切割以后，在E．coliDNA连接酶的作用下，两者能顺利连接，原因最可能是 。 (4)采用单酶切后进行连接反应，T启动子容易出现正向连接（图中T启动子箭头向右，目的基因正常转录）和反向连接（图中T启动子箭头向左，目的基因无法转录）两种情况。选用引物 （填序号）进行扩增可以鉴定出T启动子是否正向连接，原因是 。 【答案】(1) T-DNA 向导RNA序列 (2) 过短会导致与模板结合的特异性降低，可能会结合到其他非目标区域 磷酸二酯 (3)两种酶切割形成的黏性末端相同 (4) ①和③（或②和④） 使用引物①、③或引物②、④进行 PCR，正向连接时可获得预期产物，反向连接时无法获得扩增产物 【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； （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：分子水平上的检测和个体水平上的鉴定。 【解析】（1）构建基因编辑载体时，需要将U启动子、向导RNA序列、T启动子、Cas9基因分别连接入农杆菌的T-DNA，形成重组DNA分子，因为农杆菌的T-DNA可以转移，携带目的基因进入受体细胞并在其中进行表达。向导RNA用于和目的基因（D蛋白基因）中待编辑的序列相结合，所以向导RNA的设计一定需要利用D蛋白基因序列信息。 （2）如果向导RNA序列过短，会导致其与模板结合的特异性降低，可能会结合到其他非目标区域,导致在DNA上出现多个切割位点，无法精准地对目标基因进行编辑。核酸酶Cas9可识别并切割待编辑的序列，造成DNA双链断裂，其断裂的是磷酸二酯键。 （3）不同的限制酶可能切割出相同的黏性末端，这样就可以使不同来源的DNA片段进行连接。限制酶Bcl Ⅰ切割T启动子，载体选用限制酶Bgl Ⅱ切割以后，两者能顺利连接，最可能的原因是这两种限制酶切割后产生的黏性末端相同。 （4）由图可知，在T启动子上含有引物②和引物③对应的结合序列，T启动子如果正向连接，目的基因正常转录，如果反向连接，目的基因无法转录，所以选用引物①和引物③（或引物②和引物④）进行扩增可以鉴定出正向连接的情况，原因是正向连接时使用引物①和引物③进行PCR可获得预期产物，反向连接无法获得扩增产物（或正向连接时使用引物②和引物④进行PCR可获得预期产物，反向连接无法获得扩增产物）。 17．人血清白蛋白（简称 HSA）可以运输多种分子和离子，在临床上可用于补充因手术、大出血所致的血液丢失。科学家将 HSA 基因转移到牛的受精卵中，从而培育出乳汁中含人血清白蛋白的转基因牛，过程如图 1 所示。为了提高 HSA 基因的表达能力，科学家又将 HSA 基因与外源强启动子连接再导入牛受精卵中，如图 2 所示。请回答下列问题： (1)在进行过程①时，需先将 HSA 基因与某种载体结合，该载体的作用是 。 (2)图 1 所示的 HSA 基因片段并不是完整的基因，还缺少 。 (3)过程②称为 技术。过程④需对受体进行 处理。 (4)利用 PCR 对图 2 所示 DNA 片段进行扩增，可选择的引物组合是 （填引物编号），这些引物的作用是 。 【答案】(1)将目的基因导入受体细胞，并在受体细胞中自我复制并表达 (2)启动子和终止子 (3) 体外受精 同期发情 (4) F1和R1 使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸 【分析】图1分析，①为将目的基因导入受体细胞；②为体外受精技术；③是胚胎体外培养，④为胚胎移植。 【解析】（1）①过程为将目的基因导入受体细胞，HSA基因在导入受体细胞前，需先与某种载体结合，该载体的作用是将目的基因导入受体细胞，并在受体细胞中自我复制并表达。 （2）真核生物的基因包括启动子、终止子，外显子和内含子，图示中仅有外显子和内含子，因此图1所示的HSA基因片段缺少启动子和终止子。 （3）过程②是精子与卵子结合，称为体外受精技术。过程④需对受体进行同期发情处理，使受体处于可接受胚胎的状态。 （4）利用PCR对图2所示DNA片段进行扩增，需将基因和强启动子都引导扩增，可选择的引物组合是F1和R1，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。 18．聚合酶链式反应（PCR）是一种用于扩增特定DNA片段的分子生物学技术，它可看作生物体外的特殊DNA复制，PCR的最大特点是能使微量的DNA大幅增加。回答下列问题： (1)利用PCR扩增DNA时，子链DNA的延伸方向是 ；若一个基因在PCR中经过n轮循环，则需要 种引物，理论上共需要消耗 个引物。 (2)反向PCR是通过已知序列设计引物对未知序列进行扩增的技术，其过程如图1所示。据图1中的过程①②可知，碱基序列L左侧和R右侧的部分碱基序列应 ；其中已知序列如图2所示，请写出需要的引物序列： （写出6个碱基即可）。 (3)利用电泳鉴定PCR产物时，在凝胶中DNA分子的迁移速率与 （答出1点）等有关。电泳鉴定的结果如图3所示，请分析产生这个结果的可能原因： （答出2点）。 【答案】(1) 5'→3' 2 2n+1-2 (2) 相同 5'-GCCTCT-3'，5'-ATAGTT-3'（顺序可颠倒） (3) 凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象（答出1点即可） 引物设计不合理，它们与非目的序列有同源性或容易聚合形成二聚体；复性温度过低；TaqDNA聚合酶的质量不好（答出2点且合理即可） 【分析】PCR技术： 1、概念： PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。 2、原理： DNA复制。 3、前提条件：要有一段已知目的基因的核苷酸序以便合成一对引物。 4、条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶( Taq酶) 。5,过程：①高温变性： DNA解旋过程；②低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。 PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开。 【解析】（1）PCR扩增时，应分别以DNA的两条链为模板合成新的子链DNA，DNA复制时子链的延伸方向为5'→3'。DNA有2条单链，所以需要2种引物，一个基因在PCR中经过n轮循环，一共得到2n个DNA，总共有2n+1条单链，除去2条模板链，每条新的单链都需要1个引物，故理论上共需要消耗（2n+1-2）个引物。 （2）根据图1可知，要将DNA片段L和R相连接，这两个片段被限制酶切割后需要有相同的黏性末端，所以L左侧和R右侧需要有相同的碱基序列。由于是反向PCR，所以引物的方向是已知基因序列由中间向两侧的5'→3'方向，模板为已知基因序列由中间向两侧的3'→5'方向片段，再根据碱基互补配对原则可写出引物，即5'-GCCTCT-3'，5'-ATAGTT-3'。 （3）利用电泳鉴定PCR产物时，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；根据电泳出的条带数量和长度可判断PCR的准确性，图3显示待测样品扩增结果不止一个条带，可能的原因有：引物设计不合理，它们与非目的序列有同源性或容易聚合形成二聚体；复性温度过低；TaqDNA聚合酶的质量不好等。 学科网（北京）股份有限公司 $$