高频考点强化练17 基因工程的工具和操作程序-（教师用书）【赢在微点·顶层设计】2027年高中生物学高考一轮总复习（不定项版）

高频考点强化练17　基因工程的工具和操作程序 　 一、选择题:本题共6小题,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.(2025·辽宁模拟)如图为3种限制性内切核酸酶对DNA分子的识别序列和剪切位点图(箭头表示切点,切出的断面为黏性末端)。下列叙述不正确的是(D) A.不同的限制酶有不同的识别序列和切割位点,体现了酶的专一性 B.限制酶2和3识别的序列都包含6个碱基对 C.限制性酶1和酶3剪出的黏性末端相同 D.能够识别和切割RNA分子内一小段核苷酸序列的酶只有限制酶2 解析　由题图可知,限制酶2和3识别的序列分别是CCGCGG和GGATCC,均为6个碱基对,B项正确;限制酶1和3剪出的黏性末端相同,均为GATC,C项正确;限制酶只能识别特定的DNA序列,且具有专一性,因此三种限制酶均不能识别和切割RNA中的核糖核苷酸序列,A项正确,D项错误。 2.(2025·唐山模拟)不同生物编码同种氨基酸时,对简并密码子的使用频率存在差异。为在棉花植株中准确高效表达苏云金杆菌的Bt抗虫蛋白,科研人员通过对Bt基因改造,将部分密码子改变为棉花偏爱的密码子。将改造后的Bt基因通过农杆菌转化法导入棉花叶圆片,以获得抗虫棉花植株。下列叙述错误的是(B) A.苏云金杆菌、农杆菌及棉花共用一套遗传密码 B.改造后的Bt基因编码的蛋白质中氨基酸序列发生改变 C.将基因导入棉花叶圆片后需经组织培养以获得转基因抗虫棉 D.通过采摘抗虫棉的叶片饲喂棉铃虫来检测棉花抗虫特性以及抗性的程度 解析　一种生物的基因能在另一种生物细胞中表达,是因为所有生物共用一套遗传密码,即苏云金杆菌、农杆菌及棉花共用一套遗传密码,A项正确;由题意可知,由于密码子的简并性,改造后的Bt基因编码的蛋白质中氨基酸序列没有发生改变,B项错误;将改造后的Bt基因通过农杆菌转化法导入棉花叶圆片,需通过植物组织培养技术才能培育出转基因抗虫棉,C项正确;用抗虫棉的叶片饲喂棉铃虫,根据棉铃虫的死亡情况来确定Bt基因是否赋予棉花抗虫特性以及抗性程度,D项正确。 3.(2020·北京卷,T12)为了对重金属污染的土壤进行生物修复,研究者将从杨树中克隆的重金属转运蛋白(HMA3)基因与外源高效启动子连接,导入杨树基因组中(如图)。为检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因,同时避免内源HMA3基因的干扰,在进行PCR扩增时,应选择的引物组合是(B) A.①+③ B.①+② C.③+② D.③+④ 解析　引物①扩增的片段含有启动子和HMA3基因,引物③扩增的片段不含启动子,引物②扩增的片段既含有启动子,又含有HMA3基因序列。题图中克隆的重金属转运蛋白基因与外源高效启动子连接,导入杨树基因组中,若要检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因和高效启动子,需要检测是否含有高效启动子序列和HMA3基因序列,选择的引物组合可以是①+②,B项正确。 4.(2025·青岛模拟)草鱼是我国养殖产量最大的水产品种之一,近日某科研团队找到并敲除控制草鱼肌间刺产生的关键基因B,成功培育出“无刺”草鱼,实验过程如图所示。下列说法错误的是(C) 获取鱼刺并寻找与鱼刺发育相关的基因→找到有效候选基因近50个并用PCR扩增→发现关键基因B并用基因编辑技术使之失效→通过杂交育种获取遗传性状稳定的无刺鱼 A.可从鱼刺中提取mRNA进行逆转录获得cDNA,从中找到与鱼刺发育有关的基因 B.PCR扩增时反应体系中需加入模板、原料、引物、耐高温的DNA聚合酶、Mg2+等 C.利用基因编辑技术获得一条敲除基因B的杂合体少刺草鱼,通过一代杂交可获得遗传性状稳定的无刺鱼 D.养殖遗传性状稳定的无刺鱼时,应避免与野生鱼杂交,否则可能会造成生态威胁 解析　根据中心法则,可从鱼刺中提取mRNA进行逆转录获得cDNA,从中找到与鱼刺发育有关的基因,A项正确;PCR扩增时反应体系中需加入模板(DNA的两条链)、引物(一对)、Mg2+等,B项正确;利用基因编辑技术获得一条敲除基因B的杂合体少刺草鱼,通过一代杂交不能获得遗传性状稳定的无刺鱼,C项错误;养殖遗传性状稳定的无刺鱼时,若无刺鱼和野生鱼杂交,也可能将基因进行传递,可能会造成生态威胁,D项正确。 5.(2025·昆明模拟)育种工作者将苏云金杆菌中的Bt抗虫蛋白基因导入植物细胞中培育出某种抗虫农作物,部分流程如图所示。下列有关说法错误的是(C) A.用PCR扩增目的基因时,可选择5'—CTACTG…—3'和5'—GCGGAT…—3'组合的引物 B.培养基A和培养基B分别添加的抗生素是潮霉素和氨苄青霉素 C.含有Bt抗虫蛋白基因的菌落是1、3和5 D.含有重组Ti质粒的农杆菌可将目的基因插入受体细胞的染色体DNA中 解析　分析题图可知,DNA上边那条链3'端的序列为3'—CGCCTA—5',则对应引物为5'—GCGGAT—3',下边那条链3'端序列为3'—GATGAC—5',则对应的引物为5'—CTACTG—3',所以用PCR扩增目的基因时,可选择5'—CTACTG…—3'和5'—GCGGAT…—3'组合的引物,A项正确;由题图可知,培养基A所有菌落均生长,说明存在抗该抗生素的基因,而在插入目的基因时会破坏氨苄青霉素抗性基因,只能生存在含潮霉素的培养基中,所以培养基A和培养基B分别添加的抗生素是潮霉素和氨苄青霉素,B项正确;由培养基B可知,2和4菌落死亡,说明其被插入了Bt抗虫蛋白基因,破坏了氨苄青霉素抗性基因,从而无法在含氨苄青霉素的培养基中生长,故含有Bt抗虫蛋白基因的菌落是2和4,C项错误;农杆菌中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,如果将目的基因插入到Ti质粒的T⁃DNA上,通过农杆菌的转化作用,就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上,D项正确。 6.(2025·哈尔滨模拟)水稻是重要的粮食作物,培育转基因水稻,对创制高产优质新品种意义重大。为检测转基因水稻中的抗除草剂基因d是否会扩散到其他物种导致基因污染,令该转基因水稻与杂草A、B一起种植。取各种植物细胞的DNA经酶切、PCR后进行电泳,结果如图所示,下列有关说法错误的是(C) [注]　A1、B1为对应植株的子一代。 A.由图可知,转基因水稻中的抗除草剂基因d通过基因交流转移到了杂草B1中 B.抗除草剂基因有可能通过花粉传播进入杂草,从而产生“超级杂草” C.电泳时,点样孔位于乙侧,电泳条带迁移的速度与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象有关 D.为避免培育过程中的基因污染,可将外源α⁃淀粉酶基因与目的基因一起转入水稻中 解析　结合题图可知,杂草A和B中不含有基因d,而B1细胞中出现基因d,所以基因d通过基因交流转移到了杂草B1中,A项正确;抗除草剂基因有可能通过花粉传播进入杂草,使杂草成为用除草剂除不掉的“超级杂草”,B项正确;小型的DNA移动速度要比大型DNA快,分析题图可知,小型的DNA距离电泳点样孔最远,因此点样孔位于甲侧,电泳条带迁移的速度与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象有关,C项错误;将α⁃淀粉酶基因与抗除草剂基因导入细胞核的同一DNA分子后,含有抗除草剂基因的花粉会同时含有α⁃淀粉酶基因,该类型的花粉会失去活性,从而避免基因污染,D项正确。 二、选择题:本题共3小题,在每小题给出的四个选项中,有一项或多项符合题目要求 7.TALEN是一种靶向基因操作技术,该技术利用了TAL靶向识别单元对靶向基因的识别作用和Fokl蛋白对靶向基因的切割作用,实现了对特定靶向基因的敲除。TAL靶向识别单元为间隔32个氨基酸的双连氨基酸(即两个相连的氨基酸)序列。不同的双连氨基酸分别与靶向基因中的A、T、C、G有恒定的对应关系,根据靶向基因的碱基序列可以设计出双连氨基酸序列。下列说法正确的是 (ABC) A.该技术应该先推测出信使RNA序列,再推测出目的基因的核苷酸序列 B.在构建的基因表达载体中,启动子应位于基因的上游,它是RNA聚合酶识别和结合的部位 C.TALEN是一种靶向基因操作技术,其中Fokl蛋白实质上是一种限制酶 D.双连氨基酸能够与含氮碱基A、T、C、G之间发生碱基互补配对 解析　已知TAL靶向识别单元中双连氨基酸序列和Fokl蛋白的氨基酸序列,可先推测出信使RNA序列,再推测出目的基因的核苷酸序列,利用化学法以单个核苷酸为原料合成目的基因,再通过PCR技术进行扩增,A项正确;在构建的基因表达载体中,有启动子、终止子、目的基因、标记基因等,其中启动子位于基因的上游,它是RNA聚合酶识别和结合的部位,B项正确;TALEN是一种靶向基因操作技术,该技术利用了TAL靶向识别单元对靶向基因的识别作用和Fokl蛋白对靶向基因的切割作用,实现了对特定靶向基因的敲除,Fokl蛋白实质上是一种限制酶,C项正确;只有含氮碱基之间能发生碱基互补配对,而双连氨基酸不含有含氮碱基,D项错误。 8.OsGLO1、EcCAT、EcGCL和TSR四个基因分别编码四种不同的酶,研究人员将这些基因分别与叶绿体转运肽(引导合成的蛋白质进入叶绿体)基因连接,构建多基因表达载体(载体中部分序列如图所示),利用农杆菌转化法转化水稻,在水稻叶绿体内构建了一条新代谢途径,提高了水稻的产量。下列叙述错误的是 (BCD) A.可用抗原—抗体杂交技术检测四种酶在转基因水稻中的表达量 B.四个基因转录时都以DNA的同一条单链为模板 C.应选用含卡那霉素的培养基筛选被农杆菌转化的水稻细胞 D.四个基因都在水稻叶绿体内进行转录、翻译 解析　可用抗原—抗体杂交技术检测四种酶在转基因水稻中的表达量,杂交带相对量越多,表明目的基因翻译成的蛋白质含量越高,A项正确;由题图可知,在同一个T⁃DNA中OsGLO1启动子启动转录的方向与其他三个基因的不同,四个基因转录时并不都以DNA的同一条单链为模板,B项错误;卡那霉素抗性基因不在T⁃DNA中,而潮霉素抗性基因在T⁃DNA中,应选用含潮霉素的培养基筛选被农杆菌转化的水稻细胞,C项错误;由题意知,利用农杆菌转化法转化水稻,可使目的基因插入到水稻细胞中染色体的DNA上,所以与叶绿体转运肽基因连接的四个基因,在水稻细胞核内进行转录,在核糖体中进行翻译,D项错误。 9.(2025·赤峰模拟)为研究拟南芥的AtCIPK基因对烟草抗旱能力的影响,科研人员将该基因转入烟草得到甲、乙、丙三个转基因品种,变量处理后的第7天检测AtCIPK基因和抗干旱基因NtLE5的表达量,结果如表所示。下列分析错误的是 (AB) 烟草 品种 AtCIPK基因 相对表达量 NtLE5基因的表达量 0天 7天 甲 5.31 1.01 1.81 乙 5.52 1.05 1.83 丙 7.05 1.26 3.08 丁 0 0.98 0.95 A.丁组与其他实验组在变量处理前都需要提供适宜光照和进行干旱处理 B.基因表达量的分析过程中不存在U—A碱基配对 C.除了检测基因的表达量外,还需进行个体水平的检测 D.AtCIPK基因的表达产物可能促进NtLE5基因的表达,从而提高植物对干旱的适应性 解析　丁组与其他实验组在变量处理前都需要提供适宜的光照并浇水使其正常生长,变量处理时,实验组和对照组再停止浇水即进行干旱处理,A项错误;检测基因表达量时先提纯RNA,用逆转录的方法得到DNA,定时定量分析特定基因的含量,用于反映转录的情况,此过程中存在U—A碱基配对,B项错误;除了检测基因的表达量,实验还需比较转基因烟草植株与普通烟草植株的生长量,用于检测转基因烟草的抗旱能力,C项正确;分析题图可知,AtCIPK基因的相对表达量与抗干旱基因NtLE5的表达量存在正相关关系,说明AtCIPK基因的表达产物可能促进NtLE5基因的表达,从而提高植物的抗旱能力,D项正确。 三、非选择题 10.(科学探究)(2021·河北卷,T24)采矿污染和不当使用化肥导致重金属镉(Cd)在土壤中过量积累。利用植物修复技术将土壤中的Cd富集到植物体内,进行后续处理(例如,收集植物组织器官异地妥善储存),可降低土壤中Cd的含量。为提高植物对Cd污染土壤的修复能力,研究者将酵母液泡Cd转运蛋白(YCF1)基因导入受试植物,并检测了相关指标。 回答下列问题: (1)为获取YCF1基因,将酵母细胞的全部DNA提取、切割后与载体连接,导入受体菌的群体中储存,这个群体称为基因文库。 (2)将DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时,所需要的两种酶是限制酶和DNA连接酶。构建的重组基因表达载体中必须含有标记基因,其作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。 (3)进行前期研究时,将含有YCF1基因的重组载体导入受试双子叶植物印度芥菜,采用最多的方法是农杆菌转化法。研究者进一步获得了转YCF1基因的不育杨树株系,采用不育株系作为实验材料的目的是防止YCF1基因随花粉扩散,给生态系统带来风险。 (4)将长势一致的野生型和转基因杨树苗移栽到Cd污染的土壤中,半年后测定植株干重(如图1)及不同器官中Cd含量(如图2)。据图1可知,与野生型比,转基因植株对Cd具有更强的耐性(填“耐性”或“富集能力”);据图2可知,对转基因植株的叶进行后续处理对于缓解土壤Cd污染最为方便有效。 图1　 图2 (5)已知YCF1特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上。据此分析,转基因杨树比野生型能更好地适应高Cd环境的原因是转基因杨树液泡膜上的Cd转运蛋白可将细胞质基质中的Cd转运至液泡贮存,降低Cd对细胞代谢的影响。相较于草本植物,采用杨树这种乔木作为Cd污染土壤修复植物的优势在于乔木比草本生物量大,与外界物质交换能力强(答出两点即可)。 解析　(1)将含有某种生物细胞不同基因的许多DNA片段与载体连接起来,导入受体菌的群体中并储存,每个受体菌分别含有这种生物的不同的基因,这个群体称为基因文库。(2)构建基因表达载体时需要用限制酶切割DNA分子和质粒,然后用DNA连接酶使获取的目的基因与质粒连接起来。标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因,以便筛选出含有目的基因的细胞。(3)将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、花粉管通道法等,其中农杆菌转化法是将目的基因导入双子叶植物最常用的方法;不育株系可以防止基因在繁殖过程通过花粉在生态系统中扩散。(4)据题图1可知,转基因植株的干重比野生型的大,表明转基因植株对Cd具有更强的耐性;据题图2可知,叶片对Cd的富集作用最强,所以对叶进行后续处理对缓解土壤Cd污染最为有效。(5)转基因杨树液泡膜上有Cd转运蛋白,可以将细胞质基质中的Cd运入液泡进行贮存,降低Cd对细胞代谢的影响,野生型不具有这个功能。与草本植物相比,乔木植株更大,生物量更多,与外界物质交换能力更强,可以富集更多的Cd。 学科网（北京）股份有限公司 $$