第3章 基因工程 单元综合提升-【金版新学案】2025-2026学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程同步课堂高效讲义配套课件PPT（人教版，单选）

该高中生物学基因工程单元复习课件系统梳理了基因工程的操作流程、工具及应用，通过“基因工程操作流程”框架图将目的基因获取、表达载体构建等核心步骤串联，结合“题后总结”归纳限制酶、DNA连接酶等工具特点，帮助学生构建完整知识网络。 其亮点在于采用“教考衔接”模式，以2024江西卷等高考真题为例，通过信息处理、思维流程分析培养科学思维，设计“对点练+单元检测卷”分层练习，如从基础工具辨析到CRISPR技术应用，满足不同学生需求，助力教师精准复习，提升学生知识应用能力。

单元综合提升 　 第3章　基因工程 单元检测卷 3 体系构建 1 内容索引 教考衔接 2 体系构建 返回 限制性内切核酸酶 DNA连接酶 基因进入受体细胞的载体 从基因库中获取 目的基因的获取 基因表达载体的构建 农杆菌的转化法 目的基因的导入 目的基因检测 目的基因的检测与鉴定 提高农作物抗逆能力 生产基因工程药物 设计蛋白质结构 返回 教考衔接 返回 典例 1 一、综合考查基因工程的流程 (2024·江西卷)γ-氨基丁酸在医药等 领域有重要的应用价值。利用L-谷氨酸脱羧 酶(GadB)催化L-谷氨酸脱羧是高效生产γ-氨 基丁酸的重要途径之一。研究人员采用如下 图方法将酿酒酵母S的L-谷氨酸脱羧酶基因(gadB)①导入菌株E.coli A，构建了以L-谷氨酸钠为底物②高效生产γ-氨基丁酸的菌株E.coli B。下列叙述正确的是 A.图中表明，可以从酿酒酵母S中分离得到目的基因gadB① B.E.coli B发酵生产γ-氨基丁酸时，L-谷氨酸钠的作用是供能② C.E.coli A和E.coli B都能高效降解γ-氨基丁酸③ D.可以用其他酶④替代NcoⅠ和KpnⅠ构建重组质粒 √ 信息处理 关键信息 分析理解 ① 题干信息“将酿酒酵母S的L-谷氨酸脱羧酶基因(gadB)导入生产菌株E.coli A” ② 题干信息“以L-谷氨酸钠为底物高效生产γ-氨基丁酸的菌株E.coli B”，所以L-谷氨酸钠是底物，不供能 ③ E.coli B含有L-谷氨酸脱羧酶基因(gadB)，可以生产γ-氨基丁酸，E.coli B是由E.coli A和重组质粒构建的，所以E.coli A和E.coli B均不能高效降解γ-氨基丁酸 ④ 题干信息没有体现其他酶的作用 思维流程　分析题意，可以从酿酒酵母S中筛选、分离出目的基因gadB，然后利用PCR扩增目的基因，A正确；由题意知，L-谷氨酸钠是生产γ-氨基丁酸的底物，不能用来供能，B错误；将目的基因(gadB)导入菌株E.coli A构建高效生产γ-氨基丁酸的菌株E.coli B，E.coli A和E.coli B均不能高效降解γ-氨基丁酸，C错误；根据题干提供的信息，无法推断出是否有其他酶能够替代NcoⅠ和KpnⅠ，D错误。 题后总结 1.归纳基因工程的基本工具 提醒：若用不同的限制酶切割出不同的黏性末端，则能使目的基因和载体定向连接，避免自身环化和反向连接，提高连接的有效性。 2.理解掌握基因工程的操作步骤 (1)目的基因的筛选与获取 (2)基因表达载体的构建——重组质粒的构建 提醒：①启动子和终止子：启动子(DNA片段)≠起始密码子(位于mRNA上)；终止子(DNA片段)≠终止密码子(位于mRNA)上。②目的基因插入位置：启动子与终止子之间。③利用乳腺生物反应器生产药物时，应将目的基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起。 (3)将目的基因导入受体细胞 (4)目的基因的检测与鉴定 提醒：PCR技术不仅可用于获取和扩增目的基因，还能用于检测受体细胞中是否含有目的基因或检测受体细胞中的目的基因是否转录出mRNA。　 对点练1.(2023·全国乙卷)GFP是水母体内存在的能发绿色荧光的一种蛋白。科研人员以GFP基因为材料，利用基因工程技术获得了能发其他颜色荧光的蛋白。丰富了荧光蛋白的颜色种类。回答下列问题： (1)构建突变基因文库。科研人员将GFP基因的不同突变基因分别插入载体，并转入大肠杆菌制备出GFP基因的突变基因文库。通常，基因文库是指______________________________________________________________ _______________________________________。 将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因　 将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。 (2)构建目的基因表达载体。科研人员从构建的GFP突变基因文库中提取目的基因(均为突变基因)构建表达载体，其模式图如下所示(箭头为GFP突变基因的转录方向)。图中①为________；②为________，其作用是_______ _________________________________________；图中氨苄青霉素抗性基因是一种标记基因，其作用是______________________________________ _________________________________。 终止子 启动子 被RNA聚合酶识别并结合，驱动GFP突变基因的转录 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受体细胞筛选出来 一个基因表达载体的组成，除了目的基因外，还必须有启动子、终止子以及标记基因等。启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。标记基因的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受体细胞筛选出来。 (3)目的基因的表达。科研人员将构建好的表达载体导入大肠杆菌中进行表达，发现大肠杆菌有的发绿色荧光，有的发黄色荧光，有的不发荧光。请从密码子特点的角度分析，发绿色荧光的可能原因是__________________ ____________________________________(答出1点即可)。 密码子的简并，GFP基因突变后编码的蛋白质与突变前相同 结合题中信息可知，将构建好的表达载体导入大肠杆菌中进行表达，发现有的大肠杆菌发绿色荧光，即GFP蛋白的荧光颜色，推测发绿色荧光的可能原因是GFP基因突变后编码的蛋白质与突变前相同。 (4)新蛋白与突变基因的关联性分析。将上述发黄色荧光的大肠杆菌分离纯化后，对其所含的GFP突变基因进行测序，发现其碱基序列与GFP基因的不同，将该GFP突变基因命名为YFP基因(黄色荧光蛋白基因)。若要通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达，实验思路是______ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 选择合适的载体，利用合适的限制酶和DNA连接酶将YFP基因和载体连接起来，构建基因表达载体，之后将基因表达载体导入酵母菌，检测其是否会发黄色荧光 欲通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达，可通过基因工程的方法将目的基因导入酵母菌，之后检测酵母菌是否发黄色荧光，如果发黄色荧光，则可证明YFP基因能在真核细胞中表达，实验思路见答案。 对点练2.(2024·新课标卷，节选)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、片段甲替换区如下图所示，→表示引物5'→3'方向。回答下列问题： (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 保证N基因启动子、N基因、N基因终止子的完整性，确保N基因能够顺利表达 限制酶作用于DNA的磷酸二酯键。由题述可知，该过程是将重组质粒特定位点，接入M1、M2，再利用限制酶切出新的片段甲替换区(M1＋启动子＋N基因＋终止子＋M2)，再接入B1基因组中，得到B2，因此在M1和M2之间，需要保证N基因完整性，同时需要保证N基因能够正常表达，因此需要把M1接入启动子之前，M2接入终止子之后。 (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_____________________。 C—G、U—A、A—T 根据所给信息，向导RNA需要与对应DNA进行结合，结合期间，RNA的碱基会和DNA的碱基进行互补配对，根据碱基互补配对原则，配对方式包括G—C、C—G、U—A、A—T。 (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____________。 菌株B2的基因组DNA 无扩增产物 由题中信息“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”可知，用引物P1和P2进行PCR验证片段甲插入了细菌B1基因组所用的模板为菌株 B2的基因组DNA。结合题图分析可知，P4是以细菌B1基因组DNA为模板设计的引物，故以菌株B2的基因组DNA为模板，以P3和P4为引物进行PCR，不能扩增出目的条带。 典例 2 二、综合考查基因工程相关酶的选择 (2023·新课标卷)某同学拟用限制 酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA连接酶为 工具，将目的基因(两端含相应限制酶的 识别序列和切割位点)和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是 A.质粒和目的基因都用酶3切割，用E.coli DNA连接酶连接① B.质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA连接酶连接② C.质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA连接酶连接 D.质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coli DNA连接酶连接 √ 信息处理 关键信息 分析理解 图像 因为质粒含有四个限制酶的切割位点，一个抗生素标记基因 信息① E.coli DNA连接酶能将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键，但E.coli DNA连接酶连接具有平末端的DNA片段的效率要远远低于T4 DNA连接酶 信息② T4 DNA连接酶能将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键 思维流程　酶3切割后得到的是平末端，应该用T4 DNA连接酶连接，A错误；质粒用酶3切割后得到平末端，目的基因用酶1切割后得到的是黏性末端，二者不能连接，B错误；质粒和目的基因都用酶1和酶2切割后得到黏性末端，用T4 DNA连接酶连接后，还能保证目的基因在质粒上的连接方向，此重组表达载体的构建方案最合理且高效，C正确；若用酶2和酶4切割质粒和目的基因，会破坏质粒上的抗生素抗性基因，连接形成的基因表达载体缺少标记基因，无法进行后续的筛选，D错误。 对点练3.(2023·湖北高考真题)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 A.若用HindⅢ酶切，目的基因转录的产物可能不同 B.若用PvuⅠ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SphⅠ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SphⅠ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 √ 若用HindⅢ酶切，目的基因可能正向插入，也可 能反向插入，转录的产物可能不同，A正确；若用 PvuⅠ酶切，重组质粒和质粒中都有四环素抗性基因 (TetR)，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；DNA凝胶电泳技术可以分离不同大小的DNA片段，重组质粒的大小与质粒不同，能够鉴定重组质粒构建成功与否，C正确；SphⅠ的酶切位点位于四环素抗性基因中，若用SphⅠ酶切，重组质粒中含氨苄青霉素抗性基因(AmpR)，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，在含Tet的培养基中不能形成菌落，D错误。 对点练4.(2023·重庆卷)某小组通过PCR(假设引物长度为8个碱基，短于实际长度)获得了含有目的基因的DNA片段，并用限制酶进行酶切(如下图)，再用所得片段成功构建了基因表达载体。下列叙述错误的是 A.其中一个引物序列为5'-TGCGCAGT-3' B.步骤①所用的酶是SpeⅠ和CfoⅠ C.用步骤①的酶对载体进行酶切，至少获得了2个片段 D.将酶切片段和载体连接时，可使用E.coli DNA连接酶或T4 DNA连接酶 √ 根据扩增所得DNA片段可知，实验所用的两种引物序列为5'-TGCGCAGT-3'和5'-AGCTAGCA-3'，A正确；根据酶切后得到的黏性末端判断，步骤①所用的酶是NheⅠ和CfoⅠ，B错误；步骤①用两种酶切割载体(质粒)，质粒上至少有两个切口，至少产生2个片段，C正确；目的基因片段和质粒经酶切后产生的均为黏性末端，可用E.coli DNA连接酶或T4 DNA连接酶连接，D正确。 返回 单元检测卷 返回 一、选择题(本题共20小题，每小题2分，共40分) 1.(2025·湖南一模)研究人员在培育转基因抗病植物的过程中需要用到DNA连接酶和限制性内切核酸酶。下列关于这两种酶的叙述，错误的是 A.两者均具有高效性 B.两者的活性均受pH影响 C.两者均作用于磷酸二酯键 D.两者均能识别和作用于RNA分子 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 酶都具有高效性，能显著降低化学反应的活化能，加快反应速率，DNA连接酶和限制性内切核酸酶也不例外，A正确。pH会影响酶的活性，过酸或过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活，DNA连接酶和限制性内切核酸酶的活性均受pH影响，B正确。限制性内切核酸酶能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开；DNA连接酶能将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键，两者均作用于磷酸二酯键，C正确。DNA连接酶和限制性内切核酸酶的作用对象都是DNA分子，不能识别和作用于RNA分子，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 用DNA连接酶将目的基因和载体DNA连接在一起，形成的DNA分子为重组DNA分子，A正确；标记基因的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，B错误；常用的载体有质粒、噬菌体、动植物病毒等，C正确；在基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，D正确。 2.(2025·浙江杭州阶段练习)下列关于载体的叙述中，错误的是 A.载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组DNA分子 B.载体具有某些标记基因，便于对其进行切割 C.目前常用的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等 D.在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 3.(2024·广西桂林二模)在基因工程操作中限制性内切核酸酶是不可缺少的工具。下列关于限制性内切核酸酶的叙述，错误的是 A.限制性内切核酸酶可以从某些原核生物中提取 B.限制性内切核酸酶也可以识别和剪切RNA C.限制性内切核酸酶的活性受温度和pH等因素的影响 D.不同限制性内切核酸酶可能切割出相同的黏性末端 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 切割DNA分子的工具是限制性内切核酸酶，简称限制酶，这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，A正确；限制酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，不能识别和剪切RNA，B错误；限制性内切核酸酶属于酶的一种，酶的活性受温度、pH等因素影响，C正确；如果两种不同的限制性内切核酸酶的识别序列是相同的，或者识别序列不同但切割后所留下的切口是一样的，那么这两种不同的限制性内切核酸酶所留下的黏性末端就是一样的，即不同限制性内切核酸酶可能切割出相同的黏性末端，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 4.(2025·青海一模)Sau3AⅠ和BamHⅠ的识别序列及切割位点如表所示。某DNA分子经Sau3AⅠ和BamHⅠ分别切割以后，可形成4个和2个大小不同的片段。下列有关叙述正确的是 A.两种限制酶切割后形成的黏性末端不相同 B.能被Sau3AⅠ识别的DNA序列均能被BamHⅠ识别 C.该DNA分子上有2个BamHⅠ不能识别但Sau3AⅠ能识别的酶切位点 D.该DNA分子经Sau3AⅠ和BamHⅠ共同切割后可形成6个片段 限制酶名称 识别序列和切割位点 BamHⅠ G↓GATCC Sau3AⅠ ↓GATC √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 BamHⅠ和Sau3AⅠ两种限制酶切割后形成的黏性末端均为GATC，A错误；分析表格可知，BamHⅠ的识别序列为GGATCC，Sau3AⅠ的识别序列为GATC，由此可知，能被Sau3AⅠ识别的序列中包含了被BamHⅠ识别的序列，所以能被BamHⅠ识别的序列也一定能被Sau3AⅠ识别，但能被Sau3AⅠ识别的DNA序列不一定能被BamHⅠ识别，B错误；分析题意，某DNA分子经Sau3AⅠ和BamHⅠ分别切割以后，可形成4个和2个大小不同的片段，由此可知，该DNA分子上有2个BamHⅠ不能识别但Sau3AⅠ能识别的酶切位点，C正确；Sau3AⅠ识别序列中包含BamHⅠ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，D错误。 限制酶名称 识别序列和切割位点 BamHⅠ G↓GATCC Sau3AⅠ ↓GATC 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 5.(2025·安徽卷)质粒K中含有β-半乳糖苷酶 基因，将该质粒导入大肠杆菌细胞后，其 编码的酶可分解X-gal，产生蓝色物质，进 而形成蓝色菌落，如图所示。科研小组以该 质粒作为载体，采用基因工程技术实现人源 干扰素基因在大肠杆菌中的高效表达。下列 叙述错误的是 A.使用氯化钙处理大肠杆菌以提高转化效率，可增加筛选平板上白色和蓝色菌落数 B.如果筛选平板中仅含卡那霉素，生长出的白色菌落不可判定为含目的基因的菌株 C.因质粒K中含两个标记基因，筛选平板中长出的白色菌落即为表达目标蛋白的菌株 D.若筛选平板中蓝色菌落偏多，原因可能是质粒K经酶切后自身环化并导入了大肠杆菌 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 使用氯化钙处理大肠杆菌，可使其处于感受 态，提高转化效率，即更多的大肠杆菌能吸 收质粒，无论吸收的是含目的基因的重组质 粒(可能形成白色菌落)还是未重组的质粒K (形成蓝色菌落)，都可增加筛选平板上白色 和蓝色菌落数，A正确；由于仅含卡那霉素， 未添加X-gal，无论导入的是重组质粒还是空 白质粒，因不含X-gal，无法产生蓝色物质，故生长出的菌落均为白色，B正确；筛选平板中长出的白色菌落，可能是导入了重组质粒(含目的基因)，但也可能是虽然导入了质粒但目的基因没有成功表达目标蛋白，不能仅仅因为是白色菌落就判定为表达目标蛋白的菌株，C错误；若筛选平板中蓝色菌落偏多，原因可能是质粒K经酶切后自身环化并导入了大肠杆菌，因为自身环化的质粒K中β-半乳糖苷酶基因完整，能表达活性β-半乳糖苷酶，分解X-gal形成蓝色菌落，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 6.(2024·四川成都二模)我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼的受精卵并整合到染色体DNA上，培育出转基因鲤鱼。与普通鲤鱼相比，转基因鲤鱼的生长速率加快。下列叙述正确的是 A.转基因鲤鱼的外源生长激素基因的表达都在细胞核进行 B.外源生长激素基因导入鲤鱼受精卵后没有定向改变性状 C.外源生长激素基因的氢键断裂后利于该基因复制或转录 D.转基因鲤鱼的外源生长激素基因遗传时不遵循遗传定律 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 基因的表达包括转录和翻译，由题干信息可知，外源生长激素基因整合到染色体DNA上，所以该基因的转录发生在细胞核中，翻译发生在细胞质基质中的核糖体上，A错误；将外源生长激素基因导入鲤鱼受精卵后，培育出转基因鲤鱼，与普通鲤鱼相比，转基因鲤鱼的生长速率加快，说明鲤鱼有定向改变性状，B错误；外源生长激素基因的复制或转录均需要解旋断开氢键，因此外源生长激素基因的氢键断裂后利于该基因复制或转录，C正确；由于转基因鲤鱼的外源生长激素基因整合到染色体DNA上，因此遵循遗传定律，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 7.(2025·云南昆明阶段练习)PCR反应需要分别与两条模板链结合的两种引物。引物的设计是影响PCR扩增反应效率和特异性的关键因素。下列叙述错误的是 A.引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸 B.PCR反应中的延伸阶段两种引物分别与模板链3'端结合 C.引物设计的前提是需要一段已知的目的基因的碱基序列 D.根据需要可以在引物的5'端添加限制酶识别的碱基序列 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，A正确；PCR反应中的复性阶段，两种引物通过碱基互补配对与两条模板DNA链结合，B错误；设计引物的前提是需要一段已知目的基因的碱基序列，C正确；根据需要可以在引物的5'端添加限制酶识别序列，方便切割操作，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 8.(2025·安徽阜阳阶段练习)蛛丝的强度和弹性比蚕丝高很多，它是已知的天然动物纤维丝中强度和弹性最高的一种蛋白纤维。蛛丝延伸度可以达到130％而不断裂，同时它还具有耐湿性和耐低温性能，蛛丝在－60～－50 ℃的低温下仍能保持高弹性和防菌防霉的特性。蛛丝已经是制造轻质防弹衣和航空陀螺仪悬线的最好材料。蛛丝的强度和柔韧度得益于蛛丝蛋白的特殊布局。有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构来推测出相应的基因结构，用以指导对蚕丝蛋白的修改，让蚕也吐出坚韧的丝。下列有关叙述错误的是 A.蚕合成像蛛丝蛋白一样坚韧的丝的过程遵循“中心法则” B.上述过程为蛋白质工程：蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质 C.可以利用核酸分子杂交技术检测是否有目标蛋白的合成 D.利用基因工程技术能改变基因上特定位点的核苷酸序列 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 蚕合成像蛛丝蛋白一样坚韧的丝的过程包括转录、翻译两个过程，遵循“中心法则”，A正确；蛋白质工程的基本思路是：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质，上述过程为蛋白质工程：蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质，B正确；核酸分子杂交技术不能检测蛋白质，可用抗原—抗体杂交技术检测蛋白质，C错误；利用基因工程技术可以改变基因上特定位点的核苷酸序列，进而实现对蛋白质的改造，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 9.(2025·山东滨州期末)启动子有以下三种类型：组成型启动子、诱导型启动子、组织特异性启动子。与诱导型和组织特异性启动子不同，组成型启动子在所有细胞中持续性发挥作用。下列叙述错误的是 A.基因表达载体中目的基因的上游必须含有启动子 B.乳腺生物反应器中应使用组织特异性启动子 C.mRNA逆转录获得的cDNA中含有启动子 D.诱导物作用于诱导型启动子可激活或抑制目的基因的表达 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，是RNA聚合酶识别和结合的部位，作用是驱动转录，在基因表达载体中目的基因的上游必须含有启动子，以驱动目的基因转录，最终表达出蛋白质，A正确；乳腺生物反应器中应将目的基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，该启动子属于组织特异性启动子，B正确；mRNA逆转录获得的cDNA中没有启动子，C错误；当诱导物作用于诱导型启动子时，可以激活或抑制目的基因的表达，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 10.(2025·贵州遵义高三上练习)控制合成凝血因子Ⅷ的基因主要在肝脏中表达，A型血友病是凝血因子Ⅷ基因发生突变，导致凝血因子Ⅷ含量降低或功能异常所致。研究人员发现，用丝氨酸替换凝血因子第309位的丙氨酸，可以增加凝血因子Ⅷ的含量，从而达到基因治疗的目的。下列叙述错误的是 A.对凝血因子Ⅷ的改造属于蛋白质工程，需要在分子水平对基因进行操作 B.基因工程和上述改造工程的相同点之一是均只能生产自然界存在的蛋白质 C.进行基因治疗时需要将改造后的凝血因子Ⅷ基因构建的基因表达载体导入患者肝细胞中 D.通过选择肝细胞特异性启动子，可以实现凝血因子Ⅷ基因只在肝细胞中特异性表达 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 分析题意，用丝氨酸替换凝血因子第309位的丙氨酸，可以增加凝血因子Ⅷ的含量，由此可知对凝血因子Ⅷ的改造属于蛋白质工程，需要在分子水平对基因进行操作，A正确；对凝血因子Ⅷ的改造属于蛋白质工程，该工程能生产自然界不存在的蛋白质，B错误；控制合成凝血因子Ⅷ的基因主要在肝脏中表达，由此可知进行基因治疗时需要将改造后的凝血因子Ⅷ基因构建的基因表达载体导入患者肝细胞中，C正确；选择肝细胞特异性的启动子，可使凝血因子Ⅷ基因表达严格限于肝细胞，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 11.(2025·广西来宾模拟)通过蛋白质工程可以改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需要。下列叙述正确的是 A.蛋白质工程只需要改造蛋白质，基因工程只需要改造基因 B.天然蛋白质的合成过程与蛋白质工程的过程完全相同 C.蛋白质工程要改造蛋白质所有的氨基酸序列 D.蛋白质工程可以通过改造蛋白质，改变酶的催化效率 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，所以需要对基因进行改造，A错误；天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的，蛋白质工程的过程与之相反，B错误；蛋白质工程不是对蛋白质分子的直接改造，而是通过改造基因来改造蛋白质，同时也不需要改造所有的氨基酸序列，C错误；蛋白质工程可以通过改造蛋白质，改变酶的催化效率，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 12.(2024·辽宁营口高三期末)为提高大豆对磷元素的吸收能力，研究人员利用农杆菌转化法将水稻的耐低磷基因OsPTF转移到大豆植株中，下图为重组Ti质粒上T-DNA的序列结构示意图。下列叙述不正确的是 A.以水稻RNA为模板通过逆转录及PCR扩增可获得大量OsPTF基因 B.RNA聚合酶与启动子1识别并结合后，启动抗除草剂基因的转录 C.可通过含除草剂的选择培养基筛选含有目的基因的大豆愈伤组织 D.用EcoRⅠ、BamHⅠ双酶切重组Ti质粒后，经电泳分离至少得到两条带 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 以水稻RNA为模板通过逆转录可以合成cDNA，然后再以cDNA为模板利用PCR扩增可获得大量OsPTF基因，A正确；抗除草剂基因位于启动子2的后面，因此RNA聚合酶与启动子2识别并结合后，启动抗除草剂基因的转录，B错误；由于图中T-DNA的序列中含有目的基因和抗除草剂基因，故可通过含除草剂的选择培养基筛选含有目的基因的大豆愈伤组织，C正确；用EcoRⅠ、BamHⅠ双酶切重组Ti质粒后，经电泳分离至少得到两条带，即含OsPTF基因的片段和含有除草剂基因的片段，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 13.(2025·湖北武汉期末)已知生物体内有一种转运蛋白Y，如果将蛋白Y中某一个氨基酸替换，改变后的蛋白质Y1不但保留了蛋白Y原有的功能，而且具备了酶的催化功能。下列叙述正确的是 A.蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异 B.可以通过对蛋白Y基因改造或人工合成获得蛋白质Y1基因 C.蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是现有基因的脱氧核苷酸序列 D.蛋白质工程与中心法则的信息流动方向一致，即DNA→mRNA→蛋白质 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 蛋白质工程和基因工程的根本区别是基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质，A错误；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，因此可以通过对蛋白Y基因改造或人工合成获得蛋白质Y1的基因，B正确；蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是人们对蛋白质功能的特定需求，C错误；蛋白质工程与中心法则的信息流动方向相反，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 14.(2025·云南昆明阶段练习)某DNA分子大小为4 kb，用限制酶Ⅰ和Ⅱ进行充分酶切，酶切结果如图所示。下列叙述错误的是 A.该DNA分子含有两个游离的磷酸基团 B.DNA分子上有1个酶Ⅰ的切割位点，3个酶Ⅱ的切割位点 C.限制酶切割的化学键是磷酸二酯键 D.酶Ⅰ和酶Ⅱ的识别序列一定不同，但可能产生相同的黏性末端 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 某DNA分子大小为4 kb，用限制酶Ⅰ充分酶切后， 只有4 kb的条带，说明该DNA分子是环状DNA， 不含游离的磷酸基团，A错误；从电泳图看，酶Ⅰ 单独切割得到一条4 kb条带，说明DNA分子上有1 个酶Ⅰ的切割位点，酶Ⅱ单独切割得到2 kb、1.5 kb、0.5 kb三条条带，说明DNA分子上有3个酶Ⅱ的切割位点，B正确；限制酶能够识别双链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，C正确；从电泳图看，限制酶Ⅰ和Ⅱ同时进行充分酶切，产生四条条带，说明酶Ⅰ和酶Ⅱ的识别序列一定不同，但有可能产生相同的黏性末端，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 15.(2024·山东聊城期中)赖氨酸是人类的必需氨基酸，玉米中的赖氨酸含量很低，且在加工过程中易被破坏而缺乏。为提高玉米中赖氨酸的含量，若将天冬氨酸激酶中第352位的苏氨酸变为异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺变为异亮氨酸，可以使玉米种子中游离赖氨酸含量提高2倍。下列叙述错误的是 A.蛋白质工程实质是通过改变基因的碱基排列顺序而改变蛋白质的结构 B.蛋白质工程是分子水平的操作，其过程无需构建基因表达载体 C.蛋白质工程理论上既能改造现有蛋白质，也能制造新的蛋白质 D.对基因的改造会经常用到基因的定点突变技术来进行碱基的替换、增添等 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 蛋白质工程是通过改造或合成基因，即通过改变基因的碱基排列顺序而改变蛋白质的结构，A正确；基因表达载体的构建是基因工程的核心，基因工程是蛋白质工程的基础，故蛋白质工程需要构建基因表达载体，B错误；蛋白质工程是通过改造或合成基因，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求，C正确；对蛋白质改造可通过基因工程中的定点诱变技术来进行相应基因中碱基的替换、增添等，有目的的改造蛋白质分子中某活性部位的1个或几个氨基酸残基，以改善蛋白质的性质和功能，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 16.(2025·安徽阶段练习)生物制药是生物技术的综合利用，从生物体、生物组织、细胞和体液中分离出有效成分，制备用于预防、治疗和诊断的产品。如今，细胞工程在生物制药工业发挥着不可替代的作用，下列关于细胞工程制药的叙述，错误的是 A.乳腺生物反应器是将药用蛋白基因的表达载体直接导入生物的乳腺细胞中，而后在转基因动物的乳汁中获得人类需要的药用蛋白 B.将能够分泌特异性抗体的B淋巴细胞与能够无限增殖的骨髓瘤细胞融合筛选，形成能产生特定抗体的杂交瘤细胞，从而获得单克隆抗体 C.利用植物细胞培养技术获得植物细胞次生代谢物，不会大量破坏植物资源，对于环境保护具有重要意义 D.利用转基因植物也能生产疫苗，以植物作为生物反应器，将携带抗原基因的载体导入受体细胞，在植物体内表达和修饰这类特定抗原，成为具有免疫活性的蛋白质 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 制备乳腺生物反应器时，需将目的基因(药用蛋白基因)与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，然后导入受精卵中，A错误；将能够分泌特异性抗体的B淋巴细胞与能够无限增殖的骨髓瘤细胞融合，进行多次筛选，获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞，从而获得单克隆抗体，B正确；植物细胞的次生代谢物含量很低，从植物组织提取会大量破坏植物资源，利用植物细胞培养技术实现次生代谢物的工厂化生产，可获得大量植物细胞次生代谢物，不会大量破坏植物资源，对于环境保护具有重要意义，C正确；以植物作为生物反应器，将携带抗原基因的载体导入植物的受体细胞，获得转基因植物，该植物能表达和修饰这类特定抗原，成为具有免疫活性的蛋白质，再制成疫苗，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 17.(2024·天津东港一模)miRNA是一类真核生物中广泛存在的单链非编码RNA分子。成熟的miRNA与AGO家族蛋白结合形成沉默复合体，该复合体可通过识别和结合靶基因转录出的mRNA并对其进行剪切或抑制其翻译过程，从而调控生物性状。下列叙述正确的是 A.miRNA基因的表达包括转录和翻译两个阶段 B.沉默复合体发挥作用的场所是细胞核 C.沉默复合体通过碱基互补配对的方式识别靶基因并抑制其表达 D.利用PCR技术可检测靶基因转录出的mRNA的相对含量 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 miRNA基因的表达过程只有转录阶段，不翻译成蛋白质，A错误；沉默复合体可通过识别和结合靶基因转录出mRNA并对其进行剪切或抑制翻译过程，因此其发挥作用的场所是细胞质，B错误；沉默复合体通过碱基互补配对的方式识别靶基因转录出的mRNA，不是识别靶基因，C错误；现将靶基因转录出的mRNA进行逆转录得到cDNA，再利用PCR技术可检测靶基因转录出的mRNA的相对含量，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 18.(2024·山东临沂阶段练习)家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力，将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可以提取干扰素用于制药，但是获得的干扰素在体外不易保存。下列叙述错误的是 A.可从免疫细胞中提取干扰素基因的mRNA，经逆转录获取目的基因 B.可用质粒和目的基因构建重组载体后导入家蚕的受精卵 C.检验干扰素基因是否已经导入家蚕细胞时，可使用PCR技术 D.利用蛋白质工程对干扰素进行改造时，应从干扰素的氨基酸序列出发 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 干扰素是由免疫细胞合成并分泌的一种糖蛋白，可从健康人体的外周静脉血中分离能合成干扰素的免疫细胞，从中提取mRNA，经逆转录获取目的基因，A正确；受精卵中具有表达全能性的物质，则可用质粒和目的基因构建重组载体后导入家蚕的受精卵，B正确；可使用PCR技术检验干扰素基因是否已经导入家蚕细胞，C正确；利用蛋白质工程对干扰素进行改造时，应从预期的蛋白质功能出发，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 19.(2024·广东河源开学考试)组织型纤溶酶原激活物(t-PA)能激活纤溶酶原转化为纤溶酶，将沉积在血管内外的纤维蛋白溶解，从而保持血管畅通。T-PA进入血浆后大部分与纤溶酶原激活剂抑制物形成复合物，并迅速失去活性。科学家对其进行改造，增加溶栓效能、减少药用剂量和降低副作用等。下列叙述错误的是 A.改造t-PA可通过改造或合成基因来实现 B.改造t-PA的过程不需要构建基因表达载体 C.需根据t-PA氨基酸序列合成出相应的基因 D.利用蛋白质工程生产的改造t-PA在自然界中不存在 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 改造蛋白质需要通过改造或合成基因来实现，A正确；通过蛋白质工程改造t-PA的过程是以基因工程为基础，仍需要构建基因表达载体，B错误；根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)，故推测出改造后的t-PA应有的氨基酸序列之后，需要根据其氨基酸序列合成相应DNA，C正确；利用蛋白质工程生产的蛋白质是自然界中不存在的蛋白质，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 20.(2024·广东深圳模拟预测)华中农业大学水产学院高泽霞教授团队从斑马鱼身上发现了对调控鱼刺生长起主要作用的主效基因。高泽霞团队和中科院水生所桂建芳院士团队已经通过实验获得了第一代杂合体(F0)的少刺鱼，它们生长良好，形态正常，习性和普通有刺鱼没有差异。培育“无刺鱼”的过程中，筛选控制“鱼刺”生长的候选基因，其流程为从成体鱼身上挑出每一根“鱼刺”→剔除结缔组织→提取mRNA→获得在鱼刺中表达的DNA片段→测出DNA片段的序列→数据库比对找到对应的基因。假设基因敲除的斑马鱼均能正常生长、发育、繁殖。下列有关叙述错误的是 A.筛选控制“鱼刺”生长的候选基因流程中要用到PCR技术 B.科研人员要想获得第一代杂合体(F0)的少刺鱼，需找到主效基因进行基因敲除 C.科研人员获得第一代杂合体(F0)的少刺鱼可以证明生物体的性状是由基因控制的 D.若研究中开始只得到了一条F0，要想通过杂交得到稳定遗传的无刺鱼，最快只需繁育一代 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 培育“无刺鱼”的过程中，需要筛选控制“鱼刺”生长的候选基因，其流程为从成体鱼身上挑出每一根“鱼刺”→剔除结缔组织→提取mRNA→经逆转录和PCR技术过程得到在鱼刺中表达的DNA片段→测出DNA片段的序列→数据库比对找到对应的基因，A正确；科研人员在筛选出“鱼刺”生长的候选基因后，通过比较和检测，找到主效基因进行基因敲除，B正确；敲除调控鱼刺的主效基因可以获得无刺鱼，说明了基因控制性状的表达，C正确；若研究中开始只得到了一条F0，要想通过杂交得到稳定遗传的无刺鱼，需要先将F0与正常的异性斑马鱼交配，再让子代雌雄鱼相互交配才能得到纯合的基因敲除无刺鱼，即至少需要繁育两代才能获得无刺鱼，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 二、非选择题(本题共5小题，共60分) 21.(14分)(2025·山东卷)种子休眠是抵御穗发芽的一种机制。通过对Ti质粒的改造，利用农杆菌转化法将Ti质粒上的T-DNA随机整合到小麦基因组中，筛选到2个种子休眠相关基因的插入失活纯合突变体。与野生型相比，突变体种子的萌发率降低。小麦基因组序列信息已知。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 (1)Ti质粒上与其在农杆菌中的复制能力相关的结构为__________。选用图甲中的SmaⅠ对抗除草剂基因X进行完全酶切，再选择SmaⅠ和________对Ti质粒进行完全酶切，将产生的黏性末端补平，补平时使用的酶是____________。利用DNA连接酶将酶切后的包含抗除草剂基因X的片段与酶切并补平的Ti质粒进行连接，构建重组载体，转化大肠杆菌；经卡那霉素筛选并提取质粒后再选用限制酶_____________进行完全酶切并电泳检测，若电泳结果呈现一长一短2条带，较短的条带长度近似为_____bp，则一定为正向重组质粒。 复制原点 XbaⅠ DNA聚合酶 SpeⅠ和SmaⅠ 550　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 DNA复制的起点是复制原点，因此Ti质粒上 与其在农杆菌中的复制能力相关的结构为复 制原点。根据SmaⅠ限制酶识别序列可知，酶 切形成的是平末端，若质粒仅用SmaⅠ酶切， 抗除草剂基因和质粒可以正向接入也可以反 向接入，且无法区分，为了确定是否是正向 重组质粒，因此在构建重组质粒时需要用到 另一种限制酶，抗除草剂基因需要插入到启 动子和终止子之间，因此不能选择BamHⅠ，因为该限制酶会破坏终止子，因此可选择XbaⅠ和SmaⅠ进行酶切，XbaⅠ酶切会形成黏性末端， 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 需要用DNA聚合酶聚合脱氧核糖核苷酸单体将 产生的黏性末端补平(PstⅠ酶切后产生的黏性末 端无法用DNA聚合酶补平，因为DNA聚合酶只 能从3'端延伸子链)。利用DNA连接酶将酶切后 的包含抗除草剂基因X的片段与酶切并补平的Ti 质粒进行连接，构建重组载体，转化大肠杆菌。 重组的T-DNA片段上含有一个SmaⅠ酶切位点和 一个SpeⅠ酶切位点，可以选择用SmaⅠ和SpeⅠ进 行酶切，转录的方向是从模板的3'端→5’端，和 质粒对应的方向相同，经过两种酶的酶切后并电泳呈现一长一短2条带，较短的条带长度近似为550 bp，若反向接，较短的条带长度近似为200 bp。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 (2)为证明这两个突变体是由T-DNA插入到小麦基因组中同一基因导致的，提取基因组DNA，经酶切后产生含有T-DNA的基因组片段(图乙)。在此酶切过程中，限于后续PCR难以扩增大片段DNA，最好使用识别序列为____(填“4”“6”或“8”)个碱基对的限制酶，且T-DNA中应不含该酶的酶切位点。需首先将图乙的片段_____，才能利用引物P1和P2成功扩增未知序列。PCR扩增出未知序列后，进行了一系列操作，其中可以判断出2条片段的未知序列是否属于同一个基因的操作为_______________(填“琼脂糖凝胶电泳”或“测序和序列比对”)。 4 环化 测序和序列比对 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 由于后续PCR难以扩增大片段DNA，所以最好选择识别序列为4个碱基的限制酶，原因是识别序列越短，酶切位点越多，切割产生的片段可能越小，更有利于后续的PCR扩增。由于引物是根据已知序列设计的，但此时需要扩增未知序列，因此可以将图乙的片段环化，这样就可以利用现有引物扩增出未知序列。为了确定未知序列是否属于同一基因，需要准确比对其上的碱基序列，因此对同一个基因的操作为测序和序列比对。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 (3)通过农杆菌转化法将构建的含有野生型基因的表达载体转入突变植株，如果检测到野生型基因，______(填“能”或“不能”)确定该植株的表型为野生型。 不能 突变植株成功导入野生型基因，但野生型基因未必可以正常表达，因此不能确定该植株的表型为野生型。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 22.(12分)(2025·浙江1月选考)3-磷酸甘油脱氢酶(GPD)是酵母细胞中甘油合成的关键酶。利用某假丝酵母菌株为材料，克隆具有高效催化效率的3-磷酸甘油脱氢酶的基因(Gpd)。采用的方案是：先通过第1次PCR扩增出该基因的中间部分，再通过第2次PCR分别扩增出该基因的两侧，经拼接获得完整基因的序列。PCR过程如图所示。回答下列问题： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 (1)分析不同物种的GPD蛋白序列，确定蛋白质上相同的氨基酸区段，依据这些氨基酸所对应的________________，确定DNA序列，进而设计1对引物。以该菌株基因组DNA为模板进行第1次PCR，利用_______凝胶电泳分离并纯化DNA片段，进一步测定PCR产物的序列。在制备PCR反应体系时，每次用微量移液器吸取不同试剂前，需要确认或调整刻度和量程，还需要____________________。 密码子/遗传密码 琼脂糖　 更换微量移液器的枪头 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 分析不同物种的GPD蛋白序列，确定蛋白质上相同的氨基酸区段，依据这些氨基酸所对应的密码子，根据碱基互补配对原则，确定DNA序列，进而设计1对引物。可通过琼脂糖凝胶电泳分离并纯化目标DNA片段。在制备PCR反应体系时，每次用微量移液器吸取不同试剂前，需要更换微量移液器的枪头，以避免交叉污染。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 (2)若在上述PCR扩增结果中，除获得一条阳性条带外，还出现了另外一条条带，不可能的原因是_____。 A.DNA模板被其他酵母细胞的基因组DNA污染 B.每个引物与DNA模板存在2个配对结合位点 C.在基因组中Gpd基因有2个拷贝 D.在基因组中存在1个与Gpd基因序列高度相似的其他基因 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 DNA模板被其他酵母细胞的基因组DNA污染，可能扩增出其他DNA，从而出现另外一条条带，A不符合题意；每个引物与DNA模板存在2个配对结合位点，从而扩增出不同的DNA片段，从而出现另外一条条带，B不符合题意；在基因组中Gpd基因有2个拷贝，扩增出的DNA是相同DNA，电泳时只会出现一个条带，C符合题意；在基因组中存在1个与Gpd基因序列高度相似的其他基因，可能将相似的基因扩增出来，从而出现另外一条条带，D不符合题意。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 (3)为获得完整的Gpd基因，分别用限制性内切核酸酶PstⅠ和SalⅠ单酶切基因组DNA后，各自用DNA连接酶连接形成环形DNA，再用苯酚—氯仿抽提除去杂质，最后加入____________________________沉淀环形DNA。根据第一次PCR产物测定获得的序列，重新设计一对引物，以环形DNA为模板进行第二次PCR，最后进行测序。用于第二次PCR的一对引物，其序列应是DNA链上的____(A.P1和P2　B.P3和P4　C.P1和P4　D.P2和P3)。根据测序结果拼接获得完整的Gpd基因序列，其中的启动子和终止子具有_____功能。 预冷的体积分数为95％的酒精 D 调控 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 DNA在预冷的体积分数为95％的乙醇中溶解度较低，可通过将酶切后的DNA经苯酚—氯仿抽提除去杂质，在加入预冷的体积分数为95％的乙醇中沉淀，得到环形DNA。因为引物P1与P2的序列从左向右为3'端→5'端，与图中上边的DNA链部分序列互补配对，引物P3与P4的序列从左向右为5'端→3'端，与图中下边的DNA链部分序列互补配对。 以环形DNA为模板进行第二次PCR时，应选择对已知序列反向，但对未知序列却是相向的引物，即P2和P3，从而得以扩增出未知序列。启动子可启动转录，终止子可终止转录，即启动子和终止子具有调控功能。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 (4)为确定克隆获得的Gpd基因的准确性，可将获得的基因序列与已建立的______________________进行比对。将Gpd基因的编码区与__________连接，构建重组质粒，再将重组质粒导入酿酒酵母细胞中，实现利用酿酒酵母高效合成甘油的目的。 基因数据库/序列数据库 表达载体 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 为确定克隆获得的Gpd基因的准确性，可将获得的基因序列与已建立的基因数据库进行对比，若二者相同，则说明克隆获得的Gpd基因准确。将Gpd基因的编码区与表达载体连接，构建重组质粒，再将重组质粒导入酿酒酵母细胞中，使之进行表达，实现利用酿酒酵母高效合成甘油的目的。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 23.(10分)(2025·陕晋青宁卷)马铃薯作为重要农作物，提高其冷耐受性可拓展优质马铃薯的种植区域。我国科研人员发现，野生马铃薯中S基因的表达与其冷耐受性调控有关，将该基因导入栽培马铃薯中可显著增强其抗寒能力。回答下列问题： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 (1)PCR扩增目的基因时，需要模板DNA、引物、_______________、含Mg2＋的缓冲液和耐高温的DNA聚合酶。DNA聚合酶在PCR的_______步骤中起作用。 延伸 4种脱氧核苷酸 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 PCR扩增目的基因时，需要模板DNA、引物、4种脱氧核苷酸、含Mg2＋的缓冲液和耐高温的DNA聚合酶。PCR一般分为变性、复性和延伸三步，其中DNA聚合酶在PCR的延伸步骤中起作用。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 (2)图中标识了载体和S基因中限制酶的切割位点。为将S基因正确插入载体，PCR扩增S基因时需在引物的______(填“5'端”或“3'端”)添加限制酶识别序列，结合上表分析，上游引物应添加的碱基序列是5'-__________-3'，切割载体时应选用的两种限制酶是______________，PCR扩增产物和载体分别被限制酶切割后，经纯化和连接，获得含S基因的表达载体并导入农杆菌。 5'端 AGATCT BamHⅠ、EcoRⅠ　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 为了使目的基因能够被限制酶切割，扩增目的基因时，需要在引物的5'端添加限制酶的识别序列。结合图表分析，在载体的启动子和终止子之间有BamHⅠ、EcoRⅠ和XbaⅠ的识别序列，而S基因内部含有XbaⅠ、NdeⅠ和BamHⅠ的识别序列，要用BamHⅠ、EcoRⅠ或XbaⅠ切割载体，又不能用XbaⅠ、NdeⅠ或BamHⅠ切割S基因，再根据各种限制酶的识别序列及切割位点，可知，需要用BamHⅠ、EcoRⅠ切割载体，用BamHⅠ的同尾酶BglⅡ和EcoRⅠ切割S基因，故PCR扩增S基因时需在上游引物添加的碱基序列是5'-AGATCT-3’。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 (3)用携带S基因的农杆菌侵染栽培马铃薯愈伤组织时，基因表达载体中T-DNA进入愈伤组织细胞，将S基因整合到_____________________________ __________，抗性基因_____可用于筛选成功转化的愈伤组织。该愈伤组织经_______形成芽、根，继续培育可获得抗寒能力显著增强的马铃薯植株。 栽培马铃薯愈伤组织细胞的染色 体DNA上 2 再分化 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 T-DNA属于可转移DNA，用携带S基因的农杆菌侵染栽培马铃薯愈伤组织时，基因表达载体中T-DNA进入愈伤组织细胞，将S基因整合到栽培马铃薯愈伤组织细胞的染色体DNA上，抗性基因1位于T-DNA外部，用于筛选含有重组载体的农杆菌，而抗性基因2位于T-DNA内部，可用于筛选成功转化的愈伤组织。该愈伤组织经再分化形成芽、根，继续培育可获得抗寒能力显著增强的马铃薯植株。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 25 24 24.(12分)(2025·河南卷)某二倍体植物松散株型与紧凑株型是一对相对性状，紧凑株型适合高密度种植，利于增产。研究人员获得了一个紧凑株型的植株，为研究控制该性状的基因，将其与纯合松散株型植株杂交，F1均为松散株型，F2中松散株型∶紧凑株型＝3∶1，控制该相对性状的基因为A/a。回答下列问题： (1)该紧凑株型性状由___(填“A”或“a”)基因控制。 a 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 根据题意可知，研究人员获得了一个紧凑株型的植株，为研究控制该性状的基因，将其与纯合松散株型植株杂交，F1均为松散株型，F2中松散株型∶紧凑株型＝3∶1，说明紧凑株型为隐性性状，由a基因控制。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 (2)在A基因编码蛋白质的区域中插入一段序列得到a基因(图1)，a基因表达的肽链比A基因表达的肽链短。造成此现象的原因是___________________ ______________________________________________________________。 插入序列后，a基因中编码终止密码子的序列提前，a基因转录产生的mRNA提前终止翻译　 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 在A基因编码蛋白质的区域中插入一段序列得到a基因(图1)，a基因表达的肽链比A基因表达的肽链短，说明终止密码子提前出现，因此推测可能是A基因内部插入一段序列后，使a基因中编码终止密码子的序列提前，a基因转录产生的mRNA提前终止翻译。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 (3)研究人员设计了3条引物(P1～P3)，位置如图1(→表示引物5'端→3'端方向)。以3个F2单株(甲、乙、丙)的DNA为模板，使用不同引物组合进行PCR扩增，琼脂糖凝胶电泳结果分别为图2-A和2-B(不考虑PCR结果异常)。 ①图2-A中使用的引物组合是__________；丙单株无扩增条带的原因是___ _____________________________________________________________________________。 P2和P3 丙的基因型为AA，无引物P3的结合序列，利用引物P2和P3扩增时，无法 得到扩增产物 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 子二代中的基因型为A_、aa，根据图示可知，A和a基因上均含有P1和P2引物互补的序列，而P3引物识别的序列只有a基因中才存在，若选择引物P1和P2进行扩增，则A基因和a基因均能扩增出相应产物，只是a基因扩增的产物长度要大于A基因扩增的产物，即AA的个体扩增产物的电泳条带与aa的个体扩增产物的电泳条带不同，且Aa的个体扩增产物的电泳条带应为两条，与图2-A不符， 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 若选择引物P3和P2进行扩增，则只有Aa和aa的个体中因含有a基因而能扩增出产物，且扩增出的产物电泳条带相同，而AA的个体由于不含与P3引物结合的序列，因此不能扩增出产物，没有对应的电泳条带。即图2-A中使用的引物组合是P2和P3，丙的基因型为AA，无引物P3的结合序列，利用引物P2和P3扩增时，无法得到扩增产物。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 ②结合图2-A的扩增结果，在图2-B中，参照甲的条带补充乙与丙的电泳条带(将正确条带涂黑)。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 图2-A是利用引物P3和P2扩增后电泳的结果，结合甲的电泳条带结果，可知图2-B是利用引物P1和P2扩增的产物电泳的结果，由于a基因扩增出来的产物长度大于A基因扩增的产物，因此AA(松散株型)、aa(紧凑株型)基因的个体扩增的产物电泳时均只有一个条带，且aa基因的个体扩增的产物电泳时形成的电泳条带距离点样孔近，而Aa(松散株型)的个体扩增的产物电泳时会出现两个电泳条带，故乙与丙的电泳条带为 。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 ③使用图2-A中的引物组合扩增F2全部样本，有扩增条带松散株型∶无扩增条带松散株型＝_______。 2∶1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 使用图2-A中的引物组合(P3和P2)扩增F2全部样本，由于只有含a基因的个体才能扩增出相应产物，且A_为松散株型，而子二代中Aa∶AA＝2∶1，所以使用图2-A中的引物组合扩增F2全部样本，有扩增条带松散株型(Aa)∶无扩增条带松散株型(AA)＝2∶1。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 25.(12分)(2025·黑龙江高三上练习)虾青素具有抗氧化和提高免疫力等特点，在医药和食品添加剂等领域都有广泛应用。可通过基因工程改造酵母，进行虾青素生物合成(如图)。回答下列问题： 注：URA3为酵母筛选标记基因，缺失该基因酵母无法合成尿嘧啶；AmpR为氨苄青霉素抗性基因；BglⅡ识别序列和酶切位点为A↓GATCT，EcoRⅠ识别序列和酶切位点为G↓AATTC；BamHⅠ识别序列和酶切位点为G↓GATCC，HindⅢ识别序列和酶切位点为A↓AGCTT。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 (1)天然虾青素的来源之一是雨生红球藻，但并非其基本生命活动必需的产物，在雨生红球藻体内属于_____________(填“初生代谢物”或“次生代谢物”)。 次生代谢物　 次生代谢物质是生物体产生的一大类并非生长发育所必需的小分子有机化合物，天然虾青素的来源之一是雨生红球藻，但并非其基本生命活动必需的产物，在雨生红球藻体内属于次生代谢物。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 (2)科学家欲将雨生红球藻合成虾青素过程中关键酶的基因crtZ通过质粒导入酿酒酵母中表达。为使基因crtZ片段能连接到图中质粒中，应选用限制酶________________来处理质粒。 EcoRⅠ和BamHⅠ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 目的基因的两端只有EcoRⅠ和BglⅡ识别序列，目 的基因应该用这两种酶切割，为使基因crtZ片段 能在受体细胞中表达，应将基因crtZ片段连在启 动子和终止子之间，它们之间有BglⅡ、EcoRⅠ、 BamHⅠ和HindⅢ识别序列，但BglⅡ有一个识别 位点在启动子左边，如果使用此酶，有可能会将 启动子切除，不能使用此酶，BglⅡ和BamHⅠ切割后产生的黏性末端相同，为保证目的基因和质粒能连接在一起，应该用EcoRⅠ和BamHⅠ切割质粒。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 (3)酵母的质粒载体也可以在大肠杆菌中扩增，被称为穿梭载体。一般扩增质粒时，将目的基因片段和质粒的连接产物转化到大肠杆菌DH5α(缺失限制酶)中，与其他大肠杆菌相比，选用该菌的优点是___________________ ______________________________。转化之前，使用CaCl2等处理大肠杆菌细胞，其目的是使细胞处于_______________________________的生理状态。 外源DNA不会被切除， 能够提高质粒DNA的产量和质量 一种能吸收周围环境中DNA分子 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 大肠杆菌DH5α缺失限制酶，不会降解外源DNA，与其他大肠杆菌相比，选用该菌优点是外源DNA不会被切除，能够提高质粒DNA的产量和质量。使用CaCl2等处理大肠杆菌细胞，其目的是使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 (4)从大肠杆菌中提取质粒导入酵母，若要筛选含有该质粒的酵母细胞，首先需要使用含有尿嘧啶的培养基培养尿嘧啶合成酶基因缺失型酵母；然后向缺失型酵母转入带有crtZ基因的质粒，涂布在_____(填选项)筛选。 A.含有氨苄青霉素的培养基 B.含有尿嘧啶的培养基 C.不含尿嘧啶的培养基 C 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 质粒上含有URA3，缺失该基因酵母菌无法合成 尿嘧啶，缺失型酵母在无尿嘧啶的培养基上无法 生长，导入重组质粒的酵母菌(含有尿嘧啶基因) 可以长成菌落，因此要想筛选含有该质粒的酵母 细胞，首先需要使用含有尿嘧啶的培养基培养尿 嘧啶合成酶基因缺失型酵母；然后向缺失型酵母转入带有crtZ基因的质粒，涂布在不含尿嘧啶的培养基上，能在此培养基上生存的酵母菌说明导入了质粒，因此C正确，A、B错误。 返回 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 谢 谢 观 看 第3章　基因工程 $