热考主题•真题集训(十四)　常考常新的基因工程-【新高考方案】2026年高考生物Ⅰ一轮总复习

热考主题•真题集训(十四)　 常考常新的基因工程 命题分析:基因工程是现代生物技术的前沿,教材中相关内容主要包括基因工程的基本工具、操作程序及应用,该部分内容是高考命题的重点和热点。载体的构建、限制酶的选择、PCR引物的设计与选取同时也是高考的难点。高考对基因工程的考查具有情境新、综合性强的特点,需要学生在掌握基础知识的前提下提高综合思维和创新意识。 1 2 3 4 5 6 7 8 一、选择题 1.(2024·湖南高考)某同学将质粒DNA进行限制酶酶切时,发现DNA完全没有被酶切,分析可能的原因并提出解决方法。下列叙述错误的是(　　) A.限制酶失活,更换新的限制酶 B.酶切条件不合适,调整反应条件如温度和酶的用量等 C.质粒DNA突变导致酶识别位点缺失,更换正常质粒DNA D.酶切位点被甲基化修饰,换用对DNA甲基化不敏感的限制酶 √ 6 7 8 1 2 3 4 5 解析:限制酶失活会使DNA完全不被酶切,此时应更换新的限制酶,A正确;酶具有微量、高效、作用条件较温和等特性,酶切条件不合适(如高温下酶失活)可导致DNA完全不被酶切,但酶的用量不会,B错误;质粒DNA突变会导致限制酶识别位点缺失,进而造成限制酶无法进行切割,此时应更换正常质粒DNA,C正确;质粒DNA上酶切位点被甲基化修饰,会导致对DNA甲基化敏感的限制酶无法进行酶切,此时应换用对DNA甲基化不敏感的限制酶,D正确。 1 5 6 7 8 2 3 4 2.(2024·河北高考)下列相关实验操作正确的是 (　　) A.配制PCR反应体系时,加入等量的4种核糖核苷酸溶液作为扩增原料 B.利用添加核酸染料的凝胶对PCR产物进行电泳后,在紫外灯下观察结果 C.将配制的酵母培养基煮沸并冷却后,在酒精灯火焰旁倒平板 D.将接种环烧红,迅速蘸取酵母菌液在培养基上划线培养,获得单菌落 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 解析:配制PCR反应体系时,加入4种脱氧核苷酸的等量混合液作为扩增原料,A错误;对PCR产物进行电泳时,在凝胶中添加核酸染料,凝胶中的DNA分子通过染色可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来,B正确;酵母培养基应该用湿热灭菌法进行灭菌处理,而不是煮沸消毒,C错误;为了避免高温杀死菌种,接种环烧红后需要冷却,才能蘸取酵母菌液在培养基上划线培养,获得单菌落,D错误。 1 5 6 7 8 2 3 4 3.(2024·山东高考)制备荧光标记的DNA探针时,需要模板、引物、DNA聚合酶等。在只含大肠杆菌DNA聚合酶、扩增缓冲液、H2O和4种脱氧核苷酸(dCTP、dTTP、dGTP和碱基被荧光标记的dATP)的反应管①~④中,分别加入如表所示的适量单链DNA。已知形成的双链DNA区遵循碱基互补配对原则,且在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区。能得到带有荧光标记的DNA探针的反应管有 (　　) 1 5 6 7 8 2 3 4 反应管 加入的单链DNA ① 5'-GCCGATCTTTATA-3' 3'-GACCGGCTAGAAA-5' ② 5'-AGAGCCAATTGGC-3' ③ 5'-ATTTCCCGATCCG-3' 3'-AGGGCTAGGCATA-5' ④ 5'-TTCACTGGCCAGT-3' A.①② B.②③ C.①④ D.③④ √ 1 5 6 7 8 2 3 4 解析:分析反应管①~④中分别加入的适量单链DNA可知,①中两条单链DNA分子之间具有互补的序列(10个连续碱基对),但双链DNA区之外的3'端无模板,因此无法进行DNA合成,不能得到带有荧光标记的DNA探针;②中单链DNA分子内具有互补的序列,由于在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区,故该条单链DNA分子不发生自身环化,但两条链可以形成双链DNA区,由于DNA合成的序列(5'-TCT-3')中不含碱基A,不能得到带有荧光标记的DNA探针; 1 5 6 7 8 2 3 4 ③中两条单链DNA分子之间具有互补的序列(10个连续碱基对),且双链DNA区之外的5'端有凸出的碱基(含碱基T),因此进行DNA合成能得到带有荧光标记的DNA探针;④中单链DNA分子内具有自身互补的序列,结合题中信息知该条单链DNA分子不发生自身环化,两条链可以形成双链DNA区,且双链DNA区之外的5'端有凸出的碱基(含碱基T),因此进行DNA合成能得到带有荧光标记的DNA探针。综上,能得到带有荧光标记的DNA探针的反应管有③④,故选D。 1 5 6 7 8 2 3 4 4.(2023·湖北高考)用氨苄青霉素抗性基因(AmpR)、四环素抗性基因(TetR)作为标记基因构建的质粒如图所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒,构建基因表达载体(重组质粒),并转化到受体菌中。下列叙述错误的是 (　　) 1 5 6 7 8 2 3 4 A.若用Hind Ⅲ酶切,目的基因转录的产物可能不同 B.若用Pvu Ⅰ酶切,在含Tet(四环素)培养基中的菌落,不一定含有目的基因 C.若用Sph Ⅰ酶切,可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否 D.若用Sph Ⅰ酶切,携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)和Tet的培养基中能形成菌落 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 解析:若用Hind Ⅲ酶切质粒和含有目的基因的DNA片段,用DNA连接酶将两者连接成重组质粒,目的基因和质粒有正向连接和反向连接两种连接形式,因此,目的基因转录的产物可能不同,A正确;若用PvuⅠ酶切,会破坏氨苄青霉素抗性基因,在含Tet(四环素)培养基中的菌落可能是含有目的基因的重组质粒,也可能是质粒自身连接的普通质粒,因此,在含Tet(四环素)培养基中的菌落,不一定含有目的基因,B正确; 1 5 6 7 8 2 3 4 DNA凝胶电泳技术可分离大小不同的DNA分子,若用SphⅠ酶切,由于重组质粒和普通质粒的碱基对数不同,因此可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否,C正确;若用SphⅠ酶切,会破坏四环素抗性基因,氨苄青霉素抗性基因不受影响,因此携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)的培养基中能形成菌落,不能在含Tet(四环素)的培养基中形成菌落,D错误。 1 5 6 7 8 2 3 4 　(2024·浙江6月选考)阅读下列材料,完成下面5~6题。 疟疾是一种严重危害人类健康的红细胞寄生虫病,可用氯喹治疗。疟原虫pfcrt基因编码的蛋白,在第76位发生了赖氨酸到苏氨酸的改变,从而获得了对氯喹的抗性。对患者进行抗性筛查,区分氯喹敏感患者和氯喹抗性患者,以利于分类治疗。 1 5 6 7 8 2 3 4 研究人员根据pfcrt基因的序列,设计了F1、F2、R1和R2等4种备选引物,用于扩增目的片段,如图甲所示。为选出正确和有效的引物,以疟原虫基因组DNA为模板进行PCR,产物的电泳结果如图乙所示。 1 5 6 7 8 2 3 4 5.下列关于引物F1、F2、R1和R2的叙述,错误的是 (　　) A.F1-R1引物可用于特异性地扩增目的片段 B.F1-R2引物不能用于特异性地扩增目的片段 C.F2为无效引物,没有扩增功能,无法使用 D.R2引物可用于特异性地扩增目的片段 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 解析:根据图乙结果可知,F1-R1引物只扩增出一条片段,说明能够用于特异性扩增目的片段,A正确;根据图乙可知,F1-R2引物扩增条带为三条,说明其不能用于特异性扩增目的片段,B正确;F1-R1能扩增出一条片段,而F2-R1无法扩增出目的条带,所以F2为无效引物,没有扩增功能,无法使用,C正确;F1-R1引物只扩增出一条片段,F1-R2引物扩增条带为三条,说明R2引物无法特异性地扩增目的条带,D错误。 1 5 6 7 8 2 3 4 6.为了筛查疟原虫感染者,以及区分对氯喹的敏感性。现有6份血样,处理后进行PCR。产物用限制酶ApoⅠ消化,酶解产物的电泳结果如图所示。1~6号血样中,来自氯喹抗性患者的是 (　　) A.1号和6号 B.2号和4号 C.3号和5号 D.1号、2号、4号和6号 √ 1 5 6 7 8 2 3 4 解析:根据ApoⅠ的识别位点及图甲可知,氯喹抗性患者的基因组中没有Apo Ⅰ 酶切位点,而氯喹敏感患者的基因组中具有该酶切位点,因此对6份血样处理后进行PCR,产物用限制酶Apo Ⅰ 消化,酶解产物的电泳出现两条带则为敏感型,只有一条带则具有氯喹抗性,所以1~6号血样中,来自氯喹抗性患者的是2号和4号,B正确。 1 5 6 7 8 2 3 4 二、非选择题(除特别注明外,每空2分) 7.(12分)(2024·新课标卷)某研究小组将纤维素酶基因(N)插入某种细菌(B1)的基因组中,构建高效降解纤维素的菌株(B2)。该小组在含有N基因的质粒中插入B1基因组的M1与M2片段;再经限制酶切割获得含N基因的片段甲,片段甲两端分别为M1与M2;利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术将片段甲插入B1的基因组,得到菌株B2。酶切位点(Ⅰ~Ⅳ)、引物(P1~P4)的结合位置、片段甲替换区如图所示,→表示引物5'→3'方向。回答下列问题。 1 5 6 7 8 2 3 4 (1)限制酶切割的化学键是_____________________。为保证N基因能在菌株B2中表达,在构建片段甲时,应将M1与M2片段分别插入质粒的Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ酶切位点之间,原因是_____________________ _________________________________________________________。  磷酸二酯键 可以防止N基因上游 的启动子和下游的终止子被破坏,保证N基因能在菌株B2中表达 1 5 6 7 8 2 3 4 解析:限制酶(限制性内切核酸酶)能识别双链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。N基因表达需要RNA聚合酶与启动子结合启动转录,还需要终止子终止转录,在题述对应位置插入M1与M2片段,可以防止N基因上游的启动子和下游的终止子在插入B1的基因组时被破坏,保证N基因能在菌株B2中表达。 1 5 6 7 8 2 3 4 (2)CRISPR/Cas9技术可以切割细菌B1基因组中与向导RNA结合的DNA。向导RNA与B1基因组DNA互补配对可以形成的碱基对有G—C和_________________________。  解析:向导RNA中存在碱基A、G、C、U,而B1基因组DNA中存在碱基A、G、C、T,RNA与DNA互补配对时也遵循碱基互补配对原则,可以形成的碱基对有G—C、C—G、A—T和U—A。 C—G、A—T、U—A 1 5 6 7 8 2 3 4 (3)用引物P1和P2进行PCR可验证片段甲插入了细菌B1基因组,所用的模板是_____________________________;若用该模板与引物P3和P4进行PCR,实验结果是_________________________。  解析:根据题意,为验证片段甲是否插入了细菌B1基因组中,应该以菌株B2的基因组DNA为模板进行PCR。该模板没有引物P4的结合位置,若用该模板与引物P3和P4进行PCR,实验结果是无法扩增出目的产物。 菌株B2基因组DNA 无法扩增出目的产物 1 5 6 7 8 2 3 4 (4)与秸秆焚烧相比,利用高效降解纤维素的细菌处理秸秆的优点是______________________________________ (答出2点即可)。  减少环境污染;实现废物利用(合理即可) 1 5 6 7 8 2 3 4 8.(15分)(2024·湖南高考)百合具有观赏、食用和药用等多种价值,科研人员对其进行了多种育种技术研究。回答下列问题: (1)体细胞杂交育种。进行不同种百合体细胞杂交前,先用________ ______________去除细胞壁获得原生质体,使原生质体融合,得到杂种细胞后,继续培养,常用_______________________ (填植物激素名称)诱导愈伤组织形成和分化,获得完整的杂种植株。  纤维素酶 和果胶酶　 生长素和细胞分裂素 1 5 6 7 8 2 3 4 解析:因植物细胞壁的成分主要是纤维素和果胶,因此获得原生质体的方法是用纤维素酶和果胶酶对植物细胞进行处理。得到原生质体后使原生质体融合,形成杂种细胞,再用生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织形成和分化,从而获得完整的杂种植株。 1 5 6 7 8 2 3 4 (2)单倍体育种。常用__________________的方法来获得单倍体植株,鉴定百合单倍体植株的方法是_____________________________ _________________________。  解析:获得单倍体植株的常用方法是花药(花粉)离体培养;鉴定百合单倍体植株的方法是利用显微镜观察根尖有丝分裂中期细胞中染色体的数目,如果染色体数目减少一半,则获得的植株为单倍体植株。 花药离体培养　 利用显微镜观察根尖有丝分裂 中期细胞中染色体的数目 1 5 6 7 8 2 3 4 (3)基因工程育种。研究人员从野生百合中获得一个抵抗尖孢镰刀菌侵染的基因L,该基因及其上游的启动子pL和下游的终止子结构如图a。图b是一种Ti质粒的结构示意图,其中基因gus编码GUS酶,GUS酶活性可反映启动子活性。 1 5 6 7 8 2 3 4 ①研究病原微生物对L的启动子pL活性的影响。从图a所示结构中获取pL,首先选用____________________酶切,将其与相同限制酶酶切的Ti质粒连接,再导入烟草。随机选取3组转基因成功的烟草(P1、P2和P3)进行病原微生物胁迫,结果如图c。由此可知:三种病原微生物都能诱导pL的活性增强,其中___________的诱导作用最强。  HindⅢ、BamHⅠ 交链格孢 1 5 6 7 8 2 3 4 解析:由图a和图b可知,若要获得pL并连接到质粒上,可选用限制酶HindⅢ、BamHⅠ进行酶切,以替换Ti质粒中的启动子,从而达到根据GUS酶活性反映启动子活性的目的。根据图c的结果可知,交链格孢处理的每一组转基因烟草中的GUS酶活性都最高,可确定其诱导作用最强。 1 5 6 7 8 2 3 4 ②现发现栽培种百合B中也有L,但其上游的启动子与野生百合不同,且抗病性弱。若要提高该百合中L的表达量,培育具有高抗病原微生物能力的百合新品种,简要写出实验思路:_______________________ ____________________________________________________ (3分)。  解析:欲培育具有高抗病原微生物能力的百合新品种,可利用转基因技术将百合B中L基因的启动子替换为野生百合中L基因的启动子pL。 利用转基因技术将百合B 中L基因的启动子替换为野生百合中L基因的启动子PL $$