第3章 基因工程 感知高考-【新课程能力培养】2025-2026学年高中生物选择必修3 生物技术与工程练习手册（人教版）

第3章基因工程。 感知高考3 1.(2024山东卷)关于“DNA的粗提取与于扩增目的片段，如图甲所示。为选出正确 鉴定”实验，下列说法正确的是() 和有效的引物，以疟原虫基因组DNA为模 A.整个提取过程中可以不使用离心机 板进行PCR,产物的电泳结果如图乙所示。 B.研磨液在4℃冰箱中放置几分钟后， 76 F2 应充分摇匀再倒入烧杯 ATGAATAAAATTTT. 3 ·TACTTATTTTAAAA C.鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生 R2 赖氨酸 改变 5 ATGAATACAATTTT- TACTTATGTTAAAA D.仅设置一个对照组不能排除二苯胺加 苏氨酸 热后可能变蓝的干扰 甲 2.(2024辽宁卷)关于“采用琼脂糖凝胶电 F1-R1F1-R2F2-R1 1 2 3 泳鉴定PCR产物”的实验，下列叙述正 迁 确的是() 移 A.琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离 向 DNA片段的大小 乙 B.凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指 示DNA分子的具体位置 (1)下列关于引物F1、F2、R1和R2的叙 C.在同一电场作用下，DNA片段越长， 述，错误的是（) 向负极迁移的速率越快 A.F1-R1引物可用于特异性地扩增目 D.琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯 的片段 下被检测出来 B.F1-R2引物不能用于特异性地扩增目 3.(2024浙江卷)阅读下列材料，完成下面 的片段 (1)、(2)小题。 C.F2为无效引物，没有扩增功能，无 疟疾是一种严重危害人类健康的红细胞 法使用 寄生虫病，可用氯喹治疗。疟原虫pft基 D.R2引物可用于特异性地扩增目的片段 因编码的蛋白，在第76位发生了赖氨酸到(2)为了筛查疟原虫感染者，以及区分对氯 苏氨酸的改变，从而获得了对氯喹的抗性。 喹的敏感性，现有6份血样，处理后进 对患者进行抗性筛查，区分氯喹敏感患者和 行PCR。产物用限制酶APoI消化，酶 氯喹耐药患者，以利于分类治疗。 解产物的电泳结果如图所示。1~6号血 研究人员根据pCrt基因的序列，设计 样中，来自氯喹抗性患者的是() 了F1、F2、R1和R2共4种备选引物，用 练 45 高中生物学选择性必修3（人教版） 3 6 对引物扩增得到的PCR产物(A) 碱基对 400 5A点ATT3y 及其酶切片段(B)的电泳结果。结 300 3'TTTAAA 5' 果表明酶切片段长度之和大于PCR 100 Apol识别位点 产物长度，推断PCR产物由 注：泳道号对应血样号 组成。 A.1号和6号 B.2号和4号 ■保守序列 b4= b4 C.3号和5号 口非保守序列 示意不同的引物对 D.1号、2号、4号和6号 甲 4.(2024北京卷节选)灵敏的嗅觉对多数哺 kb MABM:标准DNA片段 2.30 kb:千碱基对 乳动物的生存非常重要，能识别多种气 1.35 0.87 味分子的嗅觉神经元位于哺乳动物的鼻 0.60 腔上皮。科学家以大鼠为材料，对气味 0.31 0.23 分子的识别机制进行了研究。 0.19 (1)嗅觉神经元的树突末梢作为感受器， 5.(2024·辽宁卷)将天然Ti质粒改造成含 在气味分子的刺激下产生 有Vir基因的辅助质粒（辅助T-DNA转 经嗅觉神经元轴突末端与下一个神 移)和不含有Vir基因、含有T-DNA的 经元形成的 将信息传递到 穿梭质粒，共同转入农杆菌，可提高转 嗅觉中枢，产生嗅觉。 化效率。细菌和棉花对密码子偏好不同， (2)初步研究表明，气味受体基因属于 为提高翻译效率，增强棉花抗病虫害能 一个大的基因家族。大鼠中该家族 力，进行如下操作。回答下列问题： 的各个基因含有一些共同序列（保 苏云金杆菌 守序列)，也含有一些有差异的序列 鸡 不金棉化植株 (非保守序列)。不同气味受体能特 组织培养 分高和扩增B:基因 棉化叶片 异性识别相应气味分子的关键在于 基与毒性有关 8与卷推无美50 酶切 农杆菌 共培养、转化 13621849 )辅助质粒 序列所编码的蛋白区段。 3540 ○⊙ RI应 R3 (3)为了分离鉴定嗅觉神经元中的气味 导入 1363-1848基因序列 人工合成 p355 人工合成序列 受体基因，科学家依据上述保守序 氨基酸 拼接 列不变) T-DNA-LB 穿梭质粒 天然序列 列设计了若干对引物（图甲），利用 Hyg 重组 T-DNA-RB PCR技术从大鼠鼻腔上皮组织 注：FI-F3,R1-R3表示引物；T-DNA-LB表 mRNA的逆转录产物中分别扩增基 示左边界；T-DNA-RB表示右边界；Ori表示 因片段，再用限制酶Hinf I对扩增 复制原点；KanR表示卡那霉素抗性基因； 产物进行充分酶切。图乙显示用某： HygBR表示潮霉素B抗性基因。 46)练 第3章基因工程。 (I)从苏云金杆菌提取DNA时，需加入 棉花愈伤组织。 蛋白酶，其作用是 (5)为检测棉花植株是否导入目的基因， 提取过程中加入体 提取棉花植株染色体DNA作模板， 积分数为95%的预冷酒精，其目的 进行PCR,应选用的引物是 是 和 (2)本操作中获取目的基因的方法是 (6)本研究采用的部分生物技术属于蛋 和 白质工程，理由是 (填字母)。 A.通过含有双质粒的农杆菌转化棉 (3)穿梭质粒中p35s为启动子，其作用 花细胞 是 驱动 B.将苏云金杆菌Bt基因导入棉花细 目的基因转录；插入两个p35s启动 胞中表达 子，其目的可能是 C.将1-1362基因序列改变为棉花细 胞偏好密码子的基因序列 (4)根据图中穿梭质粒上的KanR和HygB D.用1-1362合成基因序列和1363- 两个标记基因的位置，用 1848天然基因序列获得改造的抗 基因对应的抗生素初步筛选转化的 虫蛋白 练(47高中生物学选择性必修3（人教版） 都需要在分子水平对基因进行操作，正确；④蛋白质工 程是在深人了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上 进行的，它最终要达到的目的是改造现有蛋白质或制造 新的蛋白质，满足人类的需求，错误。B正确。 6.C【解析】蛋白质工程从属于基因工程，蛋白质 工程是第二代基因工程，A正确；蛋白质工程的过程为 预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的 氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因），实 施蛋白质工程的基本途径必须从预期蛋白质功能出发， B正确；蛋白质工程不是对蛋白质分子的直接改造，而 是通过修改基因或创造合成新基因来改变生物的遗传和 表达性状，合成新的蛋白质，C错误；蛋白质工程的实 质是定向改造或生产人类所需蛋白质，故蛋白质工程可 以获得满足人类生产和生活需求的蛋白质，D正确。 7.D【解析】④过程是根据蛋白质的结构推测相应 的氨基酸序列，进而通过⑤过程推测应有的基因序列， 进而合成相关的基因，即代表蛋白质工程操作思路的过 程是④⑤，A正确；图中①代表转录，②代表翻译，显 然，属于中心法则内容的是①②，B正确：根据蛋白质 的设计思路可知，图中①代表转录，②代表翻译，④代 表分子设计，⑤代表DNA合成，C正确；蛋白质工程 的目的是对蛋白质的结构进行分子设计，通过基因合成 或修饰实现，D错误。 8.A【解析】结合分析可知，为了提高该酶的热稳 定性，可以采用蛋白质工程技术通过改造控制该酶合成 的基因，来替换此酶中的少数氨基酸，以改善其功能， A符合题意。 提升练习 1.ABD【解析】S蛋白的抗体能与S蛋白RBD特 异性结合，而根据题干可知：LCB1可与S蛋白RBD紧 密结合，说明LCB1可能与S蛋白的抗体在结构上类 似，A正确；由于LCB1可与S蛋白RBD紧密结合， 故LCB1可依据S蛋白的RBD结构进行设计，B正确； 由题干信息分析可知，该病毒是通过其表面的S蛋白的 RBD与人体细胞表面的ACE2受体相互作用，而人工合 成的LCB1可识别并紧密结合S蛋白的RBD,阻止S蛋 白的RBD与ACE2受体结合，由此说明LCB1可能与 ACE2受体的某些区域结构类似，C错误；可用蛋白质 工程进行LCB1的设计和生产，而蛋白质工程是建立在 基因工程的基础之上的，因此生产LCB1用到了基因工 程的操作技术，D正确。 2.BC【解析】人体中的浆细胞不能识别抗原，A错 误；注射疫苗后，人体产生特异性免疫反应，并产生相 应记忆细胞，保持对抗原的记忆，B正确：基因的表达 产物是蛋白质，其他生物的蛋白质可成为人体的抗原， 54 C正确；基因疫苗的本质是DNA或RNA,不是蛋白质， D错误。 3.ACD【解析】图中①表示从预期的蛋白质功能出 发，设计预期的蛋白质结构，这是目前蛋白质工程难度 最大的环节，A正确；④是转录过程，⑤是翻译过程， 这两个过程的原料依次是核糖核苷酸和氨基酸，B错 误；若使③设计的基因能表达和发挥作用，必须在基因 的两端添加调控序列，如启动子和终止子，C正确；通 过蛋白质工程可以获得自然界不存在的蛋白质，D正确。 4.BCD【解析】蛋白质工程能通过基因修饰或基因 合成，定向对现有蛋白质分子的结构进行改造，使之更 加符合人类需要，A正确：蛋白质工程的实质是通过改 变基因的结构达到改变蛋白质功能的目的，B错误；当 前限制蛋白质工程发展的关键因素是对蛋白质的高级结 构了解不够，C错误；蛋白质工程技术中的操作对象是 控制蛋白质合成的基因，D错误。 5.(1)①预期蛋白质的功能②预期的蛋白质结构 ③应有的氨基酸序列④相应的脱氧核苷酸序列（基 因)或合成新基因(2)自然界已存在人类生产和 生活基因修饰基因合成改造(3)高级 【解析】(1)由蛋白质工程的基本途径可知图中的 ①为预期蛋白质的功能；②为设计预期的蛋白质结构； ③为推测应有的氨基酸序列：④为找到相应的脱氧核苷 酸序列（基因）或合成新基因。(2)基因工程和蛋白 质工程相比较，基因工程将一种生物已有的基因转移到 另一种生物中，在原则上只能生产自然界中存在的蛋白 质，且不一定符合人类生产生活需要。而蛋白质工程是 以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基 础，通过基因的修饰或基因合成，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 需要。蛋白质工程实质上也是对基因进行操作，因而蛋 白质工程又被称为“第二代基因工程”。(3)蛋白质工 程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的高级 结构，而且蛋白质的功能也具有多样性。 >"感知高考3 1.A【解析】在“DNA的粗提取与鉴定”实验中， 可将获得的研磨液用纱布过滤后，在4℃的冰箱中放置 几分钟，再取上清液，也可以直接将研磨液用离心机进 行离心后取上清液，A正确：研磨液在4℃冰箱中放置 几分钟后，DNA在上清液中，应取上清液倒人烧杯中， B错误；鉴定过程中用沸水浴加热，DNA双螺旋结构会 发生改变，C错误；加入二苯胺试剂后沸水浴处理的时 间要在5分钟以上，且要等到冷却后再观察结果，这样 才可以观察到较为明显的显色反应，仅设置一个对照组 可以排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰，D错误。故 选A。 2.A【解析】琼脂糖凝胶的浓度会影响DNA分子 在凝胶中的迁移率和分辨率，琼脂糖凝胶的浓度通常是 根据所需分离的DNA片段大小来选择的。对于较大的 DNA片段，比如基因组DNA或质粒DNA,通常选择 较低浓度的琼脂糖凝胶，因为它们需要更大的孔径来有 效迁移；而对于较小的DNA片段，比如PCR产物或酶 切片段，则需要选择较高浓度的琼脂糖凝胶，以提供更 好的分辨率和分离效果，A正确。凝胶载样缓冲液指示 剂通常是一种颜色较深的染料，可以作为电泳进度的指 示分子，当溴酚蓝迁移到凝胶23处时（可看蓝色条 带)，则停止电泳，B错误。在琼脂糖凝胶电泳中，当 电场作用时，DNA片段实际上是向正极迁移的，而不 是向负极迁移，同时，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，C错误。 琼脂糖凝胶中的DNA分子需染色后，才可在波长为 300nm的紫外灯下被检测出来，D错误。故选A。 3.(1)D【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：根据图乙信息可知，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；根据图乙信息可知，F1-R1能扩增目的1条带， F2-R1无法扩增目的条带，所以F2为无效引物，没有 扩增功能，无法使用，C正确；根据图乙显示可知， 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。故选D。 (2)B【解析】根据题干信息可知，疟原虫pt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。根据酶切位点可知，在 具有氯喹抗性的基因组没有AoI酶切位点，而敏感性 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ApoI消化，酶解产物的电泳出现 两条带则为敏感型，只有一条带的为抗性，所以16号 血样中，来自氯喹抗性患者的是2号和4号，B正确， A、C、D错误。故选B。 4.(1)兴奋（动作电位或神经冲动）突触(2) 非保守(3)长度相同但非保守序列不同的DNA片段 第4章生物技术日 基础练习 1.D【解析】转基因技术已被用来减少啤酒酵母双 乙酰的生成，缩短啤酒的发酵周期，属于转基因技术在 参考答案与解析⊙ 【解析】(1)气味分子刺激感受器产生兴奋。嗅觉 神经元轴突末端、神经元间隙与下一个神经元组成突 触，包括突触前膜、突触间隙和突触后膜。(2)不同 气味受体能特异性识别相应气味分子的关键在于蛋白质 中结构不同的部分，由非保守序列编码。(3)由图可 知，PCR产物含保守序列和非保守序列，若非保守序列 不同，酶切产物的长度可能不同，导致酶切片段长度之 和大于PCR产物长度，因此PCR产物由长度相同但非 保守序列不同的DNA片段组成。 5.(1)除去蛋白质杂质溶解蛋白质等物质，析出 不溶于酒精的DNA(2)PCR技术扩增人工合成 (3)RNA聚合酶识别并结合的部位增强目的基因的表 达(4)HgBR(5)FR2(6)D 【解析】从苏云金杆菌提取DNA时，需加入蛋白 酶，其作用是除去蛋白质杂质。研磨液中的SDS能使蛋 白质变性，因此无须担心DNA酶水解DNA。但即使有 蛋白质变性剂使蛋白质变性改变其理化性质，仍然有可 溶性、不溶性的蛋白质杂质通过沉淀、过滤等物理方式 难以去除，因此为了获得较纯的DNA,保证提取的 DNA作为PCR模板的品质，需要加入蛋白酶。提取过 程中加入体积分数为95%的预冷酒精，其目的是溶解蛋 白质等物质，析出不溶于酒精的DNA。(2)本操作中 获取目的基因的方法是人工合成和PCR技术扩增。 (3)穿梭质粒中p35s为启动子，其作用是RNA聚合酶 识别并结合的部位，驱动目的基因转录；插人两个p35s 启动子，其目的可能是增强目的基因的表达。(4)结 合基因表达载体的示意图，根据图中穿梭质粒上的KanR 和HygBR两个标记基因的位置，用ygB基因对应的抗 生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。(5)为检测棉花 植株是否导人目的基因，提取棉花植株染色体DNA作 模板，进行PCR,应选用的引物是F3和R2。(6)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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白 质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的 需求，本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程，理 由是用1-1362合成基因序列和1363-1848天然基因序 列获得改造的抗虫蛋白，将1-1362基因序列改变为棉 花细胞偏好密码子的基因序列，未产生新的蛋白质，不 属于蛋白质工程。A、B、C不符合题意。故选D。 的安全性与伦理问题 微生物领域的应用，A正确；转基因技术构建高产、优 质的基因工程菌来生产氨基酸，属于转基因技术在微生 物领域的应用，B正确；用基因工程菌来生产胰岛素等 55