18.专题微练(十四) 基因工程及其应用(专题微练Word)-【赢在微点·考前顶层设计】2026年高考生物大二轮专题复习（多选）

专题微练(十四)　基因工程及其应用 一、单项选择题: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·顺义模拟)转基因抗虫棉的Bt蛋白在细胞质积累,可能与内源蛋白相互作用,产生非期望效应。C蛋白能结合纤维素,科研人员将C基因与Bt基因连接构建融合基因(如图)导入棉花细胞。下列相关叙述正确的是(C) A.使用DNA聚合酶催化C基因和Bt基因连接 B.选择引物2和4进行PCR以确定基因正确连接 C.可通过花粉管通道法将融合基因导入棉花细胞 D.融合基因表达可促进Bt蛋白在细胞膜定向积累 解析　DNA聚合酶的功能是催化DNA链的延伸(如PCR中),而连接两个基因需要的是DNA连接酶(如T4 DNA连接酶),因此使用DNA连接酶催化C基因和Bt基因连接,A项错误;PCR检测融合基因时,需选择位于两个基因外侧的引物(如C基因上游和Bt基因下游),确保仅当基因正确连接时才能扩增出目标片段,因此选择引物1和4进行PCR才可以确定基因正确连接,B项错误;花粉管通道法通过将外源DNA直接导入花粉管,利用受精过程将基因整合到胚胎细胞中,因此可通过花粉管通道法将融合基因导入棉花细胞,C项正确;C蛋白能结合纤维素(主要存在于细胞壁),融合基因表达后,Bt蛋白通过与C蛋白的结合被定向至细胞壁附近,减少细胞质中的积累,从而避免非期望效应,D项错误。 方法微点拨 设计两种引 物的原因 基因的两条链作为模板,其碱基序列不同,且DNA聚合酶只能从3'端延伸子链,用两种引物才能确保DNA的两条链同时被扩增 引物长度 用于PCR的引物长度通常为20~30个核苷酸。若引物过短,则引物与模板链结合的特异性较差 其他要求 (1)每种引物内部不能发生过多的局部碱基互补配对,否则会导致自身折叠; (2)两种引物之间不能在局部发生碱基互补配对,否则会导致引物二聚体产生 引物中设计限制酶的 酶切位点 为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接,可在引物的5'端加上限制酶的酶切位点,且常在两种引物上设计不同的酶切位点,主要目的是保证目的基因与载体的正向连接 2.化疗会造成癌症病人血小板减少。血小板生成素(TPO)可促进血小板产生。研究人员将含人TPO基因的表达载体导入中国仓鼠卵巢细胞中,获得有生物活性的TPO并应用于临床。下列叙述错误的是(B) A.用PCR技术可获取和扩增人TPO基因 B.构建表达载体需要解旋酶和DNA聚合酶 C.表达载体包括TPO基因、标记基因、启动子和终止子等 D.用抗原—抗体杂交技术可检测TPO基因的表达情况 解析　PCR技术是一种在体外快速扩增特定DNA片段的技术,所以可以利用PCR技术获取和扩增人TPO基因,A项正确;构建表达载体需要限制酶来切割目的基因和载体,以及DNA连接酶来连接切割后的片段,而解旋酶在DNA复制等过程中起作用,DNA聚合酶主要用于DNA复制过程中合成DNA子链,构建表达载体不需要解旋酶和DNA聚合酶,B项错误;基因表达载体通常包含目的基因(这里是TPO基因)、标记基因、启动子和终止子等,C项正确;抗原—抗体杂交技术的原理是抗原和抗体的特异性结合,若TPO基因表达产生了相应的蛋白质(TPO),则可以用相应的抗体进行抗原—抗体杂交来检测其表达情况,D项正确。 3.(2025·安康模拟)哺乳动物胃液中有凝乳酶,该酶能使牛奶中的蛋白质凝聚成乳酪,被广泛应用于奶酪和酸奶的制作。研究人员将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌或酵母菌的基因组中,通过工业发酵批量生产凝乳酶。下列有关叙述错误的是(D) A.用PCR扩增牛凝乳酶基因时,缓冲液中一般要添加能激活DNA聚合酶的Mg2+ B.构建的含牛凝乳酶基因的表达载体应包含启动子、标记基因、终止子等 C.将牛凝乳酶基因导入大肠杆菌时,常先用Ca2+处理大肠杆菌 D.用转基因酵母菌生产凝乳酶时,发酵结束后采用过滤或沉淀的方法即可获得产品 解析　PCR扩增时需要TaqDNA聚合酶的催化,缓冲液中一般要添加能激活DNA聚合酶的Mg2+,有利于扩增牛凝乳酶基因,A项正确;基因表达载体应该包含启动子和终止子,这是目的基因能成功表达的要素,标记基因有利于受体细胞的筛选,B项正确;将目的基因导入大肠杆菌时,为了使大肠杆菌更好地接纳重组质粒,通常用Ca2+处理大肠杆菌,使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,C项正确;用转基因酵母菌生产凝乳酶时,凝乳酶是酵母菌代谢产物,可根据产物的性质采取适当提取、分离、纯化措施来获得产品,若发酵产物是菌体本身,则一般采用过滤或沉淀的方法,D项错误。 4.科研人员培育含细菌G6基因的转基因矮牵牛,主要过程如图所示。下列叙述错误的是(A) A.Ti质粒上的T-DNA可将G6基因整合到矮牵牛细胞的线粒体DNA上 B.③过程可通过植物组织培养技术得到转基因矮牵牛植株 C.细菌G6基因能在矮牵牛细胞中表达,说明它们共用一套遗传密码 D.①过程为构建基因表达载体,是培育转基因矮牵牛的核心步骤 解析　Ti质粒上的T-DNA可将G6基因整合到矮牵牛细胞的染色体DNA上,A项错误;③过程表示由分化的矮牵牛细胞发育成转基因矮牵牛的过程,可通过植物组织培养技术实现,B项正确;细菌G6基因能在矮牵牛细胞中表达,说明细菌和矮牵牛共用一套遗传密码,C项正确;①过程为构建基因表达载体,是培育转基因矮牵牛的核心步骤,D项正确。 5.把某种植物中的一种易感病基因进行改造,然后通过农杆菌转化法重新导入植物,并抑制其表达。如图所示为T-DNA的酶切位点,L、R分别为T-DNA的左边界、右边界。已知限制酶A切割后为平末端,P和Q切割后露出的黏性末端碱基序列不同,据图分析,提取的易感病基因两端需添加的限制酶的识别序列分别为(B) 选项 A端添加的序列 B端添加的序列 A 限制酶A的识别序列 限制酶P的识别序列 B 限制酶P的识别序列 限制酶A的识别序列 C 限制酶P的识别序列 限制酶Q的识别序列 D 限制酶A的识别序列 限制酶A的识别序列 解析　由于质粒的启动子内有限制酶Q的切割位点,所以目的基因两端不能添加限制酶Q的识别序列,C项错误;若要抑制易感病基因的表达,该目的基因应反向插入T-DNA中,再结合目的基因的转录方向,可确定目的基因A端添加限制酶P的识别序列,B端添加限制酶A的识别序列,A项错误、B项正确;目的基因A端添加限制酶A的识别序列,B端添加限制酶A的识别序列,不能确保目的基因反向插入T-DNA中,D项错误。 方法微点拨　图解限制酶的选择依据 (1)根据目的基因两端的限制酶切割位点确定限制酶的种类。 ①应选择切割位点位于目的基因两端的限制酶,如图甲中可选择PstⅠ。 ②不能选择切割位点位于目的基因内部的限制酶,如图甲中不能选择SmaⅠ。 (2)根据质粒的特点确定限制酶的种类。 ①通常选择与切割目的基因相同的限制酶,以确保出现相同的黏性末端,如图乙中的PstⅠ。 ②在只有一种标记基因时,选择的限制酶不能破坏标记基因,如图乙中限制酶Sma Ⅰ会破坏标记基因。 6.(2025·安徽模拟)下列关于“DNA的粗提取与鉴定实验”的叙述,正确的是(C) A.丝状物的粗细表示一个DNA分子直径的大小 B.用不同浓度的NaCl溶液进行DNA粗提取,原因是DNA不溶于NaCl溶液 C.搅拌时用玻璃棒沿一个方向轻缓搅拌,以保证DNA分子完整 D.用二苯胺试剂进行鉴定,原因是DNA溶液中加入二苯胺试剂即呈蓝色 解析　丝状物是由多个DNA分子形成的,不能代表DNA分子直径的大小,A项错误;用不同浓度的NaCl溶液进行DNA粗提取,原因是DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,B项错误;搅拌时用玻璃棒沿一个方向轻缓搅拌,以避免DNA断裂,保证DNA分子完整,C项正确;二苯胺试剂与DNA在沸水浴条件下呈蓝色,D项错误。 二、多项选择题:本题共4小题,在每小题给出的四个选项中,有两个或两个以上选项符合题目要求 7.(2025·江苏卷,T19)图示人体正常基因A突变为致病基因a及HindⅢ切割位点。AluⅠ限制酶识别序列及切割位点为 ,下列相关叙述正确的是(BD) A.基因A突变为a是一种碱基增添的突变 B.用两种限制酶分别酶切A基因后,形成的末端类型不同 C.用两种限制酶分别酶切a基因后,产生的片段大小一致 D.产前诊断时,该致病基因可选用HindⅢ限制酶开展酶切鉴定 解析　对比A基因和a基因的序列,A基因中“AAGCTT”变为a基因中“AAGCTG”,是碱基替换(T→G),并非碱基增添,A项错误;HindⅢ切割产生黏性末端,AluⅠ切割后产生的是平末端,二者末端类型不相同,B项正确;a基因中有2个HindⅢ切割位点,切割后产生3个片段,有3个AluⅠ切割位点,切割后产生4个片段,用两种限制酶分别酶切a基因后,产生的片段大小不一致,C项错误;因为正常基因A和致病基因a的HindⅢ切割位点数量不同,所以产前诊断时,该致病基因可选用HindⅢ限制酶开展酶切鉴定,D项正确。 8.(2025·河北联考)某课题组为得到青蒿素产量高的新品系,使青蒿素合成过程中的某一关键酶基因fps在野生青蒿中过量表达,其过程如图所示。下列有关叙述正确的是(BC) 青蒿 A.也可用PCR技术直接扩增RNA来获取目的基因 B.酶1、酶2和酶3作用的化学键都是磷酸二酯键 C.该过程中,可以采用一种、两种甚至四种酶2 D.通过PCR技术可检测fps基因是否表达出蛋白质 解析　PCR技术不能直接扩增RNA来获取目的基因,A项错误;据题图可知,酶1表示逆转录酶,酶2表示限制酶,酶3表示DNA连接酶,酶1、酶2和酶3作用的化学键都是磷酸二酯键,B项正确;不同的限制酶切割可能产生相同的黏性末端,因此为了成功构建表达载体,可以采用一种、两种甚至四种酶切割含fps基因的DNA片段和质粒a,C项正确;进行抗原—抗体杂交可检测fps基因是否表达出蛋白质,D项错误。 9.(2025·承德模拟)目的基因的单链DNA片段(ss-DNA)可作为探针,在科研和医学检测等方面有重要应用。利用不对称PCR技术可制作大量的探针ss-DNA,其基本原理是采用数量或浓度不同的一对引物(引物①和引物②),经若干次循环后,低浓度的引物首先被消耗完毕,之后的循环只能产生高浓度引物的延伸产物,结果产生了大量的ss-DNA,下列有关叙述错误的是(ABC) A.制作探针ss-DNA的前提是需要检测目的基因的全部碱基排列顺序 B.若引物①与ss-DNA结合,则PCR仪中引物①的数量大于引物②的数量 C.在反应缓冲液中加入Mg2+的作用是激活引物与母链碱基互补配对 D.PCR扩增目的基因时,若复性的温度过高,可能得不到ss-DNA 解析　制作探针ss-DNA时,不需要知道目的基因的全部碱基排列顺序,只需要知道目的基因两端的碱基序列,以便合成两种引物,A项错误;若引物①与ss-DNA结合,则引物①延伸的单链与ss-DNA互补,数量应该较少,故PCR仪中引物①的数量要小于引物②,B项错误;在反应缓冲液中加入Mg2+的作用是激活耐高温的DNA聚合酶的活性,C项错误;PCR扩增目的基因时,若复性的温度过高,则引物与模板母链无法通过氢键形成碱基对,使后面的延伸无法进行,DNA分子无法复制,得不到任何ss-DNA,D项正确。 10.人干扰素(IFN)是机体免疫细胞产生的一类细胞因子。用白细胞生产干扰素时,每个细胞最多只能产生100~1 000个干扰素分子,而用基因工程技术改造的大肠杆菌发酵生产(原理如图),在1~2天内每个菌体能产生20万个干扰素分子。天然的干扰素在体外保存相当困难,如果将干扰素分子上的一个半胱氨酸变为丝氨酸,在一定条件下可以延长保存时间。下列说法正确的是(CD) A.基因工程核心步骤需要的工具酶有DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶,其作用部位都是磷酸二酯键 B.将重组质粒导入大肠杆菌常用显微注射技术 C.酵母菌或大肠杆菌都可作受体菌,二者生产的干扰素在结构上有一定差异 D.为延长保存时间,对干扰素进行改造,需通过改造干扰素基因来实现 解析　基因工程核心步骤是基因表达载体的构建,需要的工具酶是限制酶、DNA连接酶,不需要DNA聚合酶,A项错误;将重组质粒导入大肠杆菌时,要用Ca2+处理,使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,B项错误;酵母菌是真核生物,大肠杆菌是原核生物,干扰素是糖蛋白,蛋白质的糖链是在内质网和高尔基体上加工完成的,所以二者生产的干扰素在结构上会存在一定的差异,C项正确;为延长保存时间,对干扰素进行改造,可以利用基因工程生产干扰素,所以需通过改造干扰素基因来实现,D项正确。 三、非选择题 11.(2025·南阳模拟)水蛭素(Hirudin)可预防和治疗血栓。研究发现,用赖氨酸替换水蛭素第47位的天冬酰胺可提高其抗凝血活性。如图表示改造Hirudin基因及构建基因表达载体的过程。回答下列问题: (1)图中利用PCR引物在Hirudin基因内部引入碱基对的 替换 (填“增添”“缺失”或“替换”),需要在 引物2和引物3 (填引物)中设计特定的碱基,从而对Hirudin基因进行改造以获得改良的Hirudin蛋白,这种技术操作属于 蛋白质 工程。 (2)根据图中质粒pCLY11的限制酶识别序列和切割位点,为使质粒pCLY11与Hirudin改良基因高效连接,应选用 Xma Ⅰ和Bgl Ⅱ 对pCLY11进行酶切。质粒pCLY11中neor的作用是 作为标记基因,便于筛选含目的基因的受体细胞 。 (3)若将重组质粒导入大肠杆菌细胞内,一般先用 Ca2+(或CaCl2) 处理大肠杆菌细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。培养基中应加入新霉素,经过培养、筛选获得工程菌株,所选的工程菌菌落应呈 白色 。 (4)若利用乳腺生物反应器生产改良的Hirudin蛋白,请写出简要操作步骤: 将Hirudin改良基因与乳腺中特异表达基因的启动子等调控元件重组,通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中,培育出转基因动物,通过转基因动物分泌乳汁来生产Hirudin蛋白 。 解析　(1)从题图中可以看出,利用PCR引物在Hirudin基因内部引入碱基对,改变了基因的碱基序列,属于碱基对的替换,因为引物与模板链互补配对进行扩增,要在基因内部引入特定碱基对实现替换,需要在引物2和引物3中设计特定的碱基,这种通过对基因进行改造从而获得改良蛋白质的技术操作属于蛋白质工程。(2)Hirudin改良基因两端的黏性末端图中已经给出,观察各限制酶的识别序列可知,限制酶Xma Ⅰ和Bgl Ⅱ切割产生的黏性末端能与Hirudin改良基因的黏性末端碱基互补,要想把Hirudin改良基因与质粒pCLY11(运载体)拼接起来需要得到相同的黏性末端,因此质粒pCLY11(运载体)也需要限制酶Xma Ⅰ和Bgl Ⅱ切割,质粒pCLY11中neor是新霉素抗性基因,其作用是作为标记基因,便于筛选含目的基因的受体细胞,在含有新霉素的培养基中,只有含有重组质粒(含有neor)的细胞才能存活。(3)若将重组质粒导入大肠杆菌细胞内,一般先用Ca2+(或CaCl2)处理大肠杆菌细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。由于重组质粒构建时破坏了mlacZ基因(表达产物会使细胞呈蓝色,否则细胞呈白色),所以所选的工程菌菌落应呈白色。(4)利用乳腺生物反应器生产改良的Hirudin蛋白的简要操作步骤见答案。 12.(科学探究)(2025·安徽卷,T20)稻瘟病是一种真菌病害,水稻叶片某些内生放线菌对该致病菌有抑制作用。科研小组分离筛选出内生放线菌,并开展了相关研究。回答下列问题: (1)采集有病斑的水稻叶片,经表面消毒、研磨处理,制备研磨液。此后,采用 稀释涂布平板法 (填方法)将研磨液接种于不同的选择培养基,分别置于不同温度下培养,目的是 筛选出不同条件下的内生放线菌 。 (2)经筛选获得一株内生放线菌,该菌株高效合成铁载体小分子,能辅助内生放线菌吸收铁离子。R基因是合成铁载体的关键基因之一。科研小组构建R基因敲除株,探究铁载体的功能。主要步骤如下:首先克隆R基因的上游片段R-U和下游片段R-D;然后构建重组质粒;最后利用重组质粒和内生放线菌DNA片段中同源区段可发生交换的原理,对目标基因进行敲除。如图1所示。 注:用图1中的引物1和2进行PCR扩增。 采用PCR技术鉴定R基因的敲除结果。PCR通过变性、复性和延伸三步,反复循环,可实现基因片段的 扩增 。R基因敲除过程中,可发生多种形式的同源区段交换,PCR检测结果如图2所示,其中R基因敲除株为菌落 ② (填序号),出现菌落④的可能原因是 重组质粒和内生放线菌R基因组合在一起,形成了7 000 bp的DNA片段 。 (3)内生放线菌和稻瘟病致病菌的生长均需要铁元素。科研小组推测该内生放线菌通过对铁离子的竞争性利用,从而抑制稻瘟病致病菌生长。设计实验验证该推测,简要写出实验思路。 答案　实验分三组进行,甲组是稻瘟病致病菌+含Fe培养基;乙组是内生放线菌+稻瘟病致病菌+含Fe培养基;丙组是R基因敲除放线菌+稻瘟病致病菌+含Fe培养基,在相同且适宜条件下培养一段时间,观察致病菌的生长情况或检测致病菌体内的铁含量。 解析　(1)研磨液里含有内生放线菌,可用稀释涂布平板法将研磨液接种于不同的选择培养基上进行筛选。经过一段时间培养后,在适宜的温度下,可以形成内生放线菌的菌落,从而分离纯化出内生放线菌。(2)PCR的原理是体外DNA半保留复制,可实现基因片段的大量扩增。结合题图1和题图2可知,菌落①③PCR产物长度都是3 000 bp,正好是R基因的长度,说明R基因没有敲除成功。菌落②PCR产物长度是1 000 bp,说明敲除了R基因中间序列,保留了两端序列,R基因敲除成功。菌落④PCR产物长度是7 000 bp,正好是重组质粒(4 000 bp)和R基因(3 000 bp)的总和,说明重组质粒和内生放线菌R基因组合在一起,形成了7 000 bp的DNA片段。(3)科研小组推测该内生放线菌通过竞争性利用铁离子,从而抑制稻瘟病致病菌生长,欲设计实验进行验证,可以设置3组实验,一组是稻瘟病致病菌+含Fe培养基,再分别将野生型内生放线菌和R基因敲除株与稻瘟病致病菌混合接种于含铁培养基上,野生型内生放线菌能吸收利用铁离子,R基因敲除株不能吸收利用铁离子,观察稻瘟病致病菌生长情况。预期结果是接种野生型内生放线菌的稻瘟病致病菌生长被抑制,仅含稻瘟病致病菌、接种R基因敲除株的稻瘟病致病菌生长没有被抑制。 学科网（北京）股份有限公司 $