课时提升练(42) 基因工程的原理和技术（Word练习）-【优化指导】2026年高考生物学一轮复习高中总复习·第1轮（浙科版 浙江专版）

课时提升练(42)　基因工程的原理和技术 1．(2025·浙南名校联盟高三第一次联考)DNA在生活中有多方面的应用。下列关于DNA粗提取、扩增和电泳鉴定的叙述，正确的是(　　) A．利用DNA在酒精中溶解度较大的原理来提取DNA B．PCR体系中加入dNTP可为DNA扩增提供原料和能量 C．DNA电泳鉴定时，可加入二苯胺使DNA显色再观察条带 D．DNA的片段大小与在琼脂糖凝胶电泳中的迁移距离呈正相关 B　解析：DNA的粗提取与鉴定实验中利用DNA不溶于酒精、但某些蛋白质溶于酒精的原理，可以初步分离DNA与蛋白质，A错误；PCR扩增反应体系中的dNTP水解释放能量，产生脱氧核糖核苷酸，既可以为扩增即DNA复制提供原料，也可以为子链的合成提供能量，B正确；进行DNA片段凝胶电泳时，可使用亚甲基蓝对DNA染色，观察分析凝胶中DNA条带，C错误；在琼脂糖凝胶电泳中，DNA片段的迁移速率与其大小成反比，即DNA片段越长，迁移速率越慢，根据相同时间内DNA分子在凝胶中的迁移距离可以来判断其大小，D错误。 2．下列关于基因工程的叙述，正确的是(　　) A．同种限制性内切核酸酶切出的黏性末端一定相同，不同种限制性内切核酸酶切出的黏性末端一定不同 B．DNA连接酶能催化任意2个DNA片段之间形成磷酸二酯键 C．通常根据标记基因的产物特征进行筛选含目的基因的受体细胞，根据目的基因的产物特征判断基因工程是否取得成功 D．质粒、限制性内切核酸酶、DNA连接酶的化学本质都是DNA C　解析：同种限制性内切核酸酶切出的黏性末端相同，不同种限制性内切核酸酶切出的黏性末端也可能相同，A错误；DNA连接酶是将具有末端碱基互补的黏性末端或平末端的2个DNA片段连接在一起，B错误；限制性内切核酸酶、DNA连接酶的化学本质为蛋白质，D错误。 3．(2025·浙江丽水模)下列关于基因工程技术的叙述，错误的是(　　) A．构建重组质粒时用两种限制性内切核酸酶酶切，可以防止目的基因的反向连接和质粒的自身环化 B．为提高重组质粒的形成率，需考虑目的基因浓度、质粒浓度及DNA连接酶含量等因素 C．农杆菌中携带目的基因的Ti质粒转移到植物细胞，并将目的基因整合到宿主细胞染色体上 D.运用核酸分子杂交技术，可以确定目的基因是否导入受体细胞和目的基因是否表达 C　解析：农杆菌中携带目的基因的Ti质粒的T－DNA转移到植物细胞，并将目的基因整合到宿主细胞染色体上，C错误。 4．(2024·浙江县域联盟联考)用农杆菌转化法培育转基因植物，下列叙述错误的是(　　) A．目的基因插入Ti质粒的位点是某种限制性内切核酸酶的识别位点 B．若目的基因的序列未知，可以通过构建基因文库的方法从中获取 C．采用抗原－抗体杂交技术可检测目的基因在受体细胞中是否表达 D．植物受体细胞必须是受精卵细胞，因其全能性最高 D　解析：受体细胞可以是植物的受精卵，也可以是体细胞，D错误。 阅读下列材料，回答第5、6题。 材料一　1962年下村修在普林斯顿大学做研究的时候从某种发光水母中分离出绿色荧光蛋白(GFP)，GFP在蓝光或紫外光的激发下会发出绿色荧光。 材料二　1992年科学家克隆出了GFP基因，随后马丁·沙尔菲成功地让GFP基因在大肠杆菌和线虫中表达。之后，会发光的鼠、猪、猫、兔、蝌蚪、鱼也相继问世。下图是转基因绿色荧光鼠的培育过程。 5．若将GFP基因与目的基因连接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质可被激发出绿色荧光。下列叙述错误的是(　　) A．构建的“融合基因”无须与其他DNA片段相连，可直接导入受体细胞 B．基因表达载体的制备需利用限制性内切核酸酶和DNA连接酶 C．导入受体细胞内的“融合基因”可视为一个独立的遗传单位 D．利用该技术可以追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布 A　解析：构建的“融合基因”需与载体(一般为质粒DNA片段)一起构建表达载体后才可导入受体细胞，A错误；基因表达载体的制备需利用限制性内切核酸酶(产生相同的黏性末端或平末端)和DNA连接酶(将目的基因与载体的DNA片段连接起来)，B正确；导入受体细胞内的“融合基因”可视为一个独立的遗传单位，其有自己的启动子、终止子和标记基因等，C正确；利用该技术可以通过荧光显示位置，追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布，D正确。 6．下列关于转基因绿色荧光鼠培育过程的叙述，错误的是(　　) A．基因表达载体应具有复制能力和表达能力 B．受体细胞应具有良好的全能性表达能力 C．早期胚胎培养的培养液由于含有高温下易失活的有机成分，无须灭菌 D．代孕母鼠身体各系统的发育状况应健康，必要时还需对其作同期发情处理 C　解析：基因表达载体应具有复制能力和表达能力，以保证能够正常表达出荧光蛋白，A正确；受体细胞应具有良好的全能性表达能力，以保证目的基因能正常表达，B正确；早期胚胎培养的培养液需灭菌，以保证早期胚胎不被杂菌污染，C错误；代孕母鼠身体各系统的发育状况应健康，必要时还需对其作同期发情处理，以保证胚胎移植后能够正常发育，D正确。 7．(2025·浙江杭州模)玉米的阔叶和窄叶受一对等位基因控制，其中阔叶基因为显性，阔叶基因内部没有限制酶A的酶切位点，与阔叶基因相比，窄叶基因有一个碱基对发生了改变，从而出现一个限制酶A的酶切位点。为鉴定某阔叶玉米的基因型，提取其DNA进行了PCR和电泳，下列叙述错误的是(　　) A．需设计能与目的基因结合的单链DNA作为PCR引物 B．应在PCR扩增体系中添加Mg2＋，以激活DNA聚合酶 C．采用PCR技术对一个DNA进行扩增，第n次循环共需要引物2n个 D．PCR产物DNA用酶A充分作用后进行电泳，杂合子出现2条条带 D　解析：PCR引物一般是单链DNA，故需设计能与目的基因结合的单链DNA作为PCR引物，A正确；PCR过程中用到了缓冲液，缓冲液中一般要添加Mg2＋，用于激活DNA聚合酶，B正确；DNA分子进行第n次复制是以第n－1次复制为模板，第n－1次复制共产生2n－1个DNA分子，每个DNA分子的两条链做模板都需要一个引物，故需要引物2×2n－1＝2n个，C正确；阔叶基因没有限制酶A的酶切位点，用酶A作用后只得到1个片段，窄叶基因上有1个酶A的酶切位点，酶切后得到2个片段，所以杂合子出现3条条带，D错误。 8．(2024·浙江台州统考一模)反向PCR是一种通过已知序列设计引物对未知序列进行扩增的技术，其过程如下图所示。下列叙述正确的是(　　) A．应选择引物1和引物4进行PCR扩增 B．设计的引物中GC碱基含量越高，退火的温度越低 C．PCR产物是包含所有已知序列和未知序列的环状DNA分子 D．整个过程需用到限制酶、DNA连接酶、耐高温DNA聚合酶及逆转录酶 A　解析：DNA子链合成的方向为5端到3端，因此要通过已知序列设计引物对未知序列进行扩增应选择引物1和引物4，A正确；GC碱基含量越高，碱基对间氢键的含量越多，退火的温度越高，B错误；PCR产物是包含所有已知序列和未知序列的链状DNA分子，C错误；整个过程需用到限制酶、DNA连接酶和耐高温DNA聚合酶，不需要逆转录酶，D错误。 9．(2024·浙江绍兴高三统考)基因工程中需使用特定的限制酶切割基因载体，以便其与目的基因连接。研究人员将相同的基因载体分组并进行相应酶切处理(如表所示)，其中限制酶H1和H2识别序列不同。各组基因载体经充分酶切处理后，进行琼脂糖凝胶电泳检测，实验结果如图所示。下列说法错误的是(　　) 分组 相应酶切处理 甲 限制酶H1 乙 限制酶H2 丙 限制酶H1＋H2 A.该基因载体为0.8 kb的环状DNA分子 B．限制酶H1与H2在该载体上都有识别和切割位点 C．限制酶H1与H2在该载体上的酶切位点最短相距0.2 kb D．0.2 kb的核酸片段迁移速率大主要与其分子质量小有关 A　解析：由题图可知，当仅用一种限制酶切割载体时，仅产生一种长度的DNA片段，且长度为0.8 kb，因此该载体最有可能为0.8 kb或0.8 kb倍数的环状DNA分子，A错误；当用一种限制酶切割载体时，产生的DNA片段等长，而用两种限制酶同时切割时，产生两种长度的DNA片段，所以两种限制酶在该载体上都有酶切位点，B正确；用两种限制酶同时切割载体时，产生0.6 kb和0.2 kb两种长度的DNA片段，所以两种限制酶的酶切位点最短相距0.2 kb，C正确；凝胶电泳迁移率与所带的电荷多少以及分子大小都有关，电荷越多跑得越快，分子越小跑得越快，D正确。 10．(2025·浙江天域名校协作体联考)野生大豆是宝贵的野生植物资源，耐盐碱能力优异。研究人员将野生大豆中的耐盐碱基因GsGSTU13导入粳型常规水稻以提高水稻耐盐碱性。回答下列问题： (1)GsGSTU13植物表达载体的构建。根据基因数据库中野生大豆GsGSTU13基因的序列设计引物进行PCR扩增。设计引物时需要在引物的5端添加_______________________，以确保与表达载体正向连接且防止目的基因自身环化。酶切后的目的基因和表达载体在________________的催化下形成GsGSTU13植物表达载体(如图所示为表达载体局部)。 (2)水稻遗传转化。取粳型常规水稻成熟种子去颖壳，经________处理后将成熟胚平放于培养基上诱导出愈伤组织，并利用农杆菌转化法将目的基因导入水稻细胞。侵染结束后的水稻愈伤组织转移到新的培养基，主要通过调节培养基中的____________________________诱导出再生植株。 (3)转基因水稻幼苗的DNA提取和鉴定。采用____________________方式破碎细胞，加入DNA提取液提取转基因水稻幼苗的DNA。为鉴定目的基因是否导入受体细胞并准确连接，可选择________(A.引物①和④　B．引物①和③　C．引物②和③　D．引物②和④)作为引物进行PCR扩增。所用的引物序列越短，引物特异性越________(填“高”或“低”)，此时可改变扩增程序中的____________________保证PCR的结果。 (4)转基因纯合水稻的挑选及表型实验。以成功导入一个目的基因的转基因水稻株系作为第一代进行种植，选取30粒种子培养至三叶期，剪碎叶片浸泡于适宜浓度的________溶液中进行抗性筛选，选择抗性阳性率为________的株系来繁殖第二代。取第二代的种子继续抗性筛选，阳性率为100%的第二代单株为纯合株系，再进行表型实验。用适宜浓度的NaHCO3溶液处理长势一致的粳型常规水稻和纯合的转基因水稻幼苗，该过程模了____________。观察植株生长状态并统计存活率，结果显示转基因水稻的存活率显著高于常规水稻。 答案：(1)两种(或不同种)限制酶的识别序列　DNA连接酶 (2)消毒　植物激素的种类和配比 (3)(冷冻)研磨(或超声波破碎)　AC　低　退火温度 (4)潮霉素　75%　盐碱胁迫 解析：(1)设计引物时需要在引物的5端添加两种(或不同种)限制酶的识别序列，以确保与表达载体正向连接且阻止目的基因自身环化。酶切后的目的基因和表达载体在DNA连接酶的催化下形成GsGSTU13植物表达载体。(2)取粳型常规水稻成熟种子去壳，经消毒处理后将成熟胚平置于培养基上诱导出愈伤组织，并利用农杆菌转化法将目的基因导入水稻细胞。侵染结束后的水稻愈伤组织转移到新的培养基，主要通过调节培养基中的植物激素的种类和配比诱导出再生植株。(3)采用(冷冻)研磨(或超声波破碎)方式破碎细胞以提取DNA。为鉴定目的基因是否导入受体细胞并准确连接，可选择引物①和④、引物②和③作为引物进行PCR扩增。所用的引物序列越短，引物特异性越低，此时可改变扩增程序中的退火温度保证PCR的结果。(4)以成功导入一个目的基因的转基因水稻株系作为第一代进行种植，选取30粒种子培养至三叶期，剪碎叶片浸泡于适宜浓度的潮霉素溶液中进行抗性筛选，选择抗性阳性率为75%的株系来繁殖第二代。用适宜浓度的NaHCO3溶液处理长势一致的粳型常规水稻和纯合的转基因水稻幼苗，该过程模了盐碱胁迫。观察植株生长状态并统计存活率，结果显示转基因水稻的存活率显著高于常规水稻。 11．(2024·浙江学军中学高三校考)干燥综合征(SS)是一种自身免疫病，患者血清中存在多种抗体， 其中SSB抗体特异性最强。科研人员为生产SSB抗体的检测试剂，利用基因工程获得重组SSB蛋白，流程如下，请回答： (1)利用RNA通过①过程获得cDNA需要________酶，从而获得SSB基因，SSB基因通过PCR扩增，其延伸阶段需要__________酶的参与，而且在缓冲液中添加________以便激活该酶的活性。 目的基因片段扩增n代，共需要____________个引物。 (2)PCR循环之前，常要进行次预变性，预变性的目的是增加________________的概率，用PCR方法扩增目的基因时________(填“必须”或“不必”)知道基因的全部序列。 (3)为与PET41a质粒连接，获得的目的基因A两端要含有________________________(写出限制酶名称)酶切位点。DNA 连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是____________。为了提高获得重组DNA的效率，除了考虑适宜的外界条件，还需考虑________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(至少2点)。 (4)获得含SSB基因的重组质粒后，进行如下实验切割原质粒和重组质粒，获得片段大小见表格(1 kb＝1 000碱基对)，分析数据，计算可得SSB基因的长度为________。与人基因组文库中的SSB基因相比，通过①过程获得的SSB基因结构特点________(填“有”或“无”)启动子、终止子和内含子等非编码序列。 限制酶 EcoR Ⅰ BamH Ⅰ 和Xho Ⅰ 原质粒 8.1 kb 2.7 kb、5.4 kb 重组质粒 3.4 kb、5.0 kb 未做该处理 (5)②过程目的是将重组质粒转入用________处理过的大肠杆菌内，并接种于添加________的培养基上，收集菌落进行鉴定，将阳性菌落进一步纯化后再将菌体________处理，筛选得到重组SSB蛋白。 答案：(1)逆转录　耐高温的DNA聚合(Taq DNA聚合)　Mg2＋　2n＋1－2 (2)模板DNA彻底变性　不必 (3)BamH Ⅰ 和Xho Ⅰ 　磷酸二酯键　目的基因的浓度，质粒的浓度，DNA连接酶的浓度，质粒的纯度，DNA连接酶的活性，黏性末端的种类和长短等 (4)3 kb　无 (5)Ca2＋(CaCl2溶液)　卡那霉素　破碎 解析：(1)利用RNA通过①逆转录过程获得cDNA，逆转录过程需要逆转录酶；PCR技术中延伸阶段需要耐高温的DNA聚合酶或Taq DNA聚合酶参与，缓冲液中需要加入Mg2＋激活聚合酶的活性；如果扩增n代，共形成2n个DNA分子，有2n＋1条单链，只有开始的两条母链不需要引物，其他的都需要引物，所以共需要2n＋1－2个引物。(2)在循环之前，常要进行一次预变性，其目的是以便增加大分子模板DNA彻底变性的概率，PCR扩增目的基因需要知道一段DNA序列以便于设计引物，不必知道基因的全部序列。(3)据图可知，质粒中存在限制酶EcoR Ⅰ 、BamH Ⅰ 和Xho Ⅰ 识别序列，因为目的基因中存在限制酶EcoR Ⅰ 识别序列，因此不能用限制酶EcoR Ⅰ 切割，因此质粒只能用BamH Ⅰ 和Xho Ⅰ 切割，因此为与PET41a质粒连接，获得的目的基因A两端要含有BamH Ⅰ 和Xho Ⅰ 酶切位点。DNA连接酶将DNA片段进行连接，催化磷酸二酯键的形成。(4)根据表格数据分析，原质粒长 8.1 kb，两种限制酶切割后得到的片段为 2.7 kb、5.4 kb，重组质粒长＝3.4 kb＋5.0 kb＝8.4 kb，结合质粒上的限制酶切割位点分析可得目的基因的长度＝8.4 kb－5.4 kb＝3 kb。真核生物基因组在转录为RNA的时候，内含子转录的RNA部分会被加工处理掉，而非编码区的序列没有转录，所以就剩下外显子转录来的RNA，也就是成熟RNA，而cDNA是由RNA逆转录来的，也就是相当于没有启动子、终止子和内含子等非编码序列。(5)将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法，大肠杆菌属于微生物，需要用 Ca2＋处理；在构建基因表达载体时用BamH Ⅰ 和Xho Ⅰ 切割质粒，已破坏氯霉素抗性基因，因此构建的基因表达载体中只有卡那霉素抗性基因，因此可以将导入基因表达载体的大肠杆菌接种于添加卡那霉素的培养基上，收集菌落进行鉴定。破碎处理可以得到细胞内的蛋白质。 学科网（北京）股份有限公司 $$