训练(五十二) 基因工程的基本工具和基本操作程序（学生用书Word）-【高考领航】2026年高考生物大一轮复习学案

训练(五十二)　基因工程的基本工具和基本操作程序 (建议用时：50分钟　满分：50分) (选择题1～8题每题2分，9～10题每题3分，共22分) [基础巩固] 1．(2025·辽宁大连模拟)在基因工程的操作中，需要三种工具，分别是“分子手术刀”“分子缝合针”和“分子运输车”，关于这三种工具的叙述，正确的是(　　) A．“分子手术刀”指的是限制性内切核酸酶，可以断开DNA和RNA的磷酸二酯键 B．“分子缝合针”指的是DNA聚合酶，可以催化生成断裂的磷酸二酯键 C．“分子运输车”指的是载体，常用的载体有质粒、动植物病毒和噬菌体 D．质粒是具有自我复制能力的环状RNA分子 2．(2025·湖北十堰模拟)DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶。下列相关叙述正确的是(　　) A．所有的限制酶都具有专一性，不同限制酶切割产生的黏性末端都不同 B．限制酶和DNA连接酶分别能催化磷酸二酯键的断裂和形成 C．限制酶识别序列越短，则相应酶切位点在DNA中出现的概率越小 D．DNA连接酶可以将游离的单个脱氧核苷酸连接成双链结构 3．(2025·湖北武汉模拟)某细菌DNA分子上有4个Sau3AⅠ的酶切位点，经Sau3AⅠ处理后会形成4个大小不同的DNA片段。若是用BamHⅠ处理，则只会形成2个大小不同的DNA片段。Sau3AⅠ和BamHⅠ的识别序列及切割位点如下表所示。下列叙述错误的是(　　) A．若用两种酶共同处理，会形成6个大小不同的DNA片段 B．上述两种限制酶切割后可形成相同的黏性末端 C．该DNA分子上有2个BamHⅠ的酶切位点 D．该细菌DNA分子是环状的 4．(2025·湖北荆门模拟)研究人员将外源鲫鱼Mx基因(该基因产物能抵抗黏液病毒)与质粒相连接构建基因表达载体，利用显微注射的方法将其导入草鱼体内，获得转基因抗黏液病毒草鱼。下列叙述正确的是(　　) A．获得抗黏液病毒草鱼方法的原理是基因重组 B．重组载体的受体细胞一般是已分化的体细胞 C．转录Mx基因需要解旋酶和DNA连接酶 D．构建重组载体的质粒一般是天然质粒 5．(2025·福建南平模拟)研究表明，DNA连接酶能够封闭DNA双螺旋骨架上的切口(图1)，却无法封闭缺口(图2)，下列相关叙述正确的是(　　) 图1 　 图2 A．DNA连接酶的封闭是指催化核糖核苷酸之间磷酸二酯键的形成 B．DNA单链发生缺失，在DNA聚合酶作用下沿缺口3′→5′方向修复 C．DNA连接酶可以将来源不同的DNA片段拼接成新的DNA分子 D．DNA连接酶封闭切口时，需要识别DNA片段特定的核苷酸序列 6．(2025·江苏连云港模拟)我国科学家钱嘉韵发现并分离了耐高温的DNA聚合酶，将PCR变成了真正成熟的技术。下列关于PCR技术的叙述，正确的是(　　) A．两种引物在DNA聚合酶的作用下与两条单链DNA结合 B．除了耐高温的DNA聚合酶外，PCR还需要用到解旋酶 C．PCR技术是依据细胞内基因表达的原理进行研发的 D．在基因工程中，PCR技术可以用于目的基因的检测 7．(2025·山东聊城模拟)如图是培育抗除草剂玉米的技术路线图，含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确表达，其产物能催化无色物质K呈现蓝色。转化过程中愈伤组织表面常残留农杆菌，会导致未转化的愈伤组织可能在含除草剂的培养基中生长。下列相关叙述正确的是(　　) A．过程①中除草剂抗性基因插入T-DNA中，导致T-DNA片段失活 B．过程①用两种限制酶就可防止酶切产物自身环化 C．过程②用Ca2+处理，使农杆菌细胞壁通透性改变，使其处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态 D．过程③应在培养基中加入除草剂和物质K 8．(2025·河南开封模拟)干扰素是一类由单核细胞和淋巴细胞产生的细胞因子，具有广谱的抗病毒、淋巴细胞生长及分化、调节免疫等功能。如图是利用转基因技术生产干扰素的简化流程。下列相关叙述错误的是(　　) A．过程①一般使用两种限制酶切割干扰素基因和细菌质粒 B．过程②为构建基因表达载体，需用DNA连接酶连接磷酸二酯键 C．重组质粒A上的终止子位于干扰素基因的下游，可使转录停止 D．检测干扰素基因是否转录时，应用PCR直接对产生的mRNA进行扩增和检测 [能力提升] 9．(2025·安徽宿州模拟)脱氧核苷三磷酸(dNTP)和双脱氧核苷三磷酸(ddNTP、ddN—Pα～Pβ～Pγ)结构类似，两者的区别是ddNTP中脱氧核糖第3位碳原子上的羟基被氢原子取代。在DNA复制时，向4支试管中分别加入4种脱氧核苷三磷酸(dNTP)和1种双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)，ddNTP可以与dNTP竞争核苷酸链延长位点，将会使DNA链分别在A、G、C、T位置上终止，而形成不同长度的DNA片段，这些片段可被电泳分开并显示出来。下列说法中错误的是(　　) A．测得未知DNA的序列为　 5′—TCAGCTCGAATC—3′ B．ddNTP与dNTP竞争脱氧核苷酸链的3′末端和5′末端 C．电泳图谱中的箭头所指的DNA片段以含鸟嘌呤的核苷酸结尾 D．耐高温的DNA聚合酶需要Mg2+激活才能催化磷酸二酯键的形成 10．(2025·广东韶关模拟)通过PCR扩增可得到含有部分未知序列的DNA片段的扩增产物，具体操作步骤如图所示，图中白色为未知片段，黑色为已知片段，M、N为限制酶的识别序列，下列相关叙述错误的是(　　) A．已知片段中没有除了M之外的其他限制酶的识别序列 B．将最终的PCR产物进行测序即可知道未知片段的DNA序列 C．该PCR过程中所使用的引物应依据a、b的序列进行设计 D．第一步酶切时可更换限制酶，只要所用限制酶的识别序列在已知片段中不存在即可 11．(15分)(2025·湖南长沙模拟)猪大肠杆菌会引起仔猪发生肠炎、肠毒血症等疾病。LTB和ST1是猪源大肠杆菌肠毒素基因。研究人员通过重组PCR技术构建了LTB-ST1融合基因，其表达产物LTB-ST1融合蛋白可有效预防仔猪黄痢，该融合基因构建过程如图所示。请回答下列问题： 得分 (1)重组PCR技术依据的生物学原理是________________。 (2)PCR1和PCR2是在两个不同反应体系中进行的，两个反应体系中加入的物质中不同的是______________。PCR1和PCR2的目的是____________________________，从而有利于LTB基因和ST1基因融合。 (3)在②过程中，PCR1和PCR2产物的作用是作为__________。 (4)引物的作用是________________________________________。 (5)定点突变是指使基因特定位点发生碱基对的增添、缺失或者替换。重组PCR技术不仅可用于构建融合基因，还可用于基因定点突变。请结合题图，说明利用重组PCR技术进行基因内部定点突变的方法：_______________________。 12．(13分)(2025·河南洛阳模拟)科研团队通过转基因获得的大肠杆菌工程菌，成为监测残留在生物组织或环境中四环素水平的“报警器”，其监测原理如图1所示。天然大肠杆菌不具备图1中所示基因和四环素抗性基因。有关限制酶的识别序列及切割位点如图2所示。 得分 图1 图2 (1)根据图1、图2的信息，至少需要使用______种酶才能将DNA片段1、片段2正确拼接成一段完整的DNA分子，其中在拼接处的碱基序列为5′________________3′。 (2)图3是构建基因表达载体时所选用的质粒，请在图4中绘制出构建成功的重组质粒示意图，并标明基因。 图3　 图4 图4的重组质粒分别表达TetR蛋白、GFP蛋白时，所使用的模板链位于__________(填“同一条”或“不同”)DNA单链，判断依据是_________________________________。 (3)筛选充当“报警器”的大肠杆菌工程菌时，应将大肠杆菌培养在含有适宜浓度的四环素培养基上，当菌落出现____________现象时，表明重组质粒成功导入大肠杆菌。能在该培养基上形成菌落的大肠杆菌不一定含有重组质粒，理由是__________________________________________。 答案与精析 训练(五十二)　基因工程的基本工具和 基本操作程序 1．C　“分子手术刀”是限制性内切核酸酶(限制酶)，能识别双链DNA特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割使磷酸二酯键断裂，A错误；“分子缝合针”是DNA连接酶，能将具有相同末端的DNA片段连接起来，B错误；基因工程中的“运输车”即载体，有质粒、动植物病毒、噬菌体等，其中质粒是基因工程中最常用的载体，C正确；质粒是具有自我复制能力的环状双链DNA分子，D错误。 2．B　所有的限制酶都具有专一性，不同限制酶切割产生的黏性末端可能相同，A错误；限制酶能够识别特定的DNA序列并催化磷酸二酯键的断裂，而DNA连接酶能够催化磷酸二酯键的形成，将DNA片段连接起来，B正确；限制酶识别序列越短，则相应酶切位点在DNA中出现的概率越大，因为短序列在DNA中出现的频率较高，C错误；DNA连接酶的功能是将DNA片段连接起来，而不是将游离的单个脱氧核苷酸连接成双链结构，D错误。 3．A　分析题干信息可知，该DNA分子上有4个Sau3AⅠ的酶切位点，有2个BamHⅠ的酶切位点，但是BamHⅠ识别序列中包含Sau3AⅠ的识别序列，所以同时用两种酶共同处理，不会形成6个大小不同的DNA片段，A错误。 4．A　将外源鲫鱼Mx基因与质粒相连接构建基因表达载体，再导入草鱼体内，这属于基因工程，其原理是基因重组，A正确；重组载体的受体细胞一般是受精卵，因为受精卵具有全能性，更容易发育成完整的个体，而不是已分化的体细胞，B错误；转录Mx基因需要RNA聚合酶，解旋酶用于DNA复制，DNA连接酶用于连接DNA片段，C错误；构建重组载体的质粒一般不是天然质粒，而是经过人工改造的质粒，以满足基因工程的需求，D错误。 5．C　DNA连接酶的封闭是指催化脱氧核糖核苷酸之间磷酸二酯键的形成，A错误；DNA单链发生缺失，在DNA聚合酶作用下沿缺口5′→3′方向修复，B错误；DNA分子的空间结构都是相同的，所以DNA连接酶可以将来源不同的DNA片段拼接成新的DNA分子，形成重组DNA，C正确；DNA连接酶封闭切口时，不需要识别DNA片段特定的核苷酸序列，D错误。 6．D　两种引物与两条单链DNA结合依据碱基互补配对原则自动形成氢键，不需要DNA聚合酶的作用，A错误；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，B错误；PCR技术是依据细胞内DNA半保留复制的原理进行研发的，C错误；目的基因的检测与鉴定有分子水平上的检测与鉴定和个体水平上的鉴定，其中分子水平上的检测与鉴定可以利用PCR技术，D正确。 7．D　过程①中除草剂抗性基因插入T­DNA中，不会导致T­DNA片段失活，A错误；过程①使用两种限制酶，且这两种限制酶切割产生的黏性末端不同，才可以防止酶切产物自身环化，B错误；用Ca2+处理农杆菌可以使其细胞膜通透性改变，而不是改变农杆菌细胞壁的通透性，C错误；过程③应在培养基中加入除草剂和物质K，除草剂是用来检测目的基因是否正确表达，物质K是用来检测目的基因有没有导入植物细胞中，加入除草剂可保留转化的愈伤组织和附着农杆菌但未转化的愈伤组织，其中变蓝的为转化的愈伤组织，D正确。 8．D　过程③表示将目的基因导入受体细胞，检测干扰素基因是否转录，可使用PCR进行检测，即对mRNA逆转录产生的cDNA进行PCR扩增，而不是直接对mRNA进行PCR扩增，D错误。 9．B　DNA的延伸，是通过前一个dNTP的3位碳上的羟基与后一位dNTP的5位碳上的磷酸基团反应形成磷酸二酯键来实现的。而ddNTP的3位碳上没有羟基，也就不能形成磷酸二酯键，从而终止DNA的合成。ddNTP与dNTP竞争的延长位点是脱氧核苷酸链的3′末端，B错误。 10．D　第一步酶切时可更换限制酶，所用限制酶的识别序列在已知片段中不存在，还要能够产生相同的黏性末端，D错误。 11．(1)DNA的半保留复制　(2)模板、引物　扩增出末端部分碱基序列互补配对的LTB和ST1单链　(3)模板、引物　(4)使耐高温的DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸　(5)根据突变位点的碱基序列设计引物P2和引物P3，进行重组PCR 12．(1)3　TCTAGT或ACTAGA (2) 不同　重组质粒中TetR基因和GFP基因转录方向不同　(3)绿色荧光　含四环素抗性基因的未重组质粒也可导入大肠杆菌，使其在培养基上形成菌落 学科网（北京）股份有限公司 $