3.1重组DNA技术的基本工具（情境专练）生物人教版选择性必修3

第三章 基因工程 第一节 DNA重组技术的基本工具情境化练习题 情境创新练（3大知识）+素养拓展练（教材深挖+情境速递） 知识点 1 基因工程概念及原理 1．B 2．B 3．D 知识点 2 DNA重组技术的基本工具 4．A 5．D 6．B 7．C 知识点3 DNA的粗提取及鉴定 8．D 9．A 10．D （一）教材知识链接 1.转基因 遗传 新的生物类型和生物产品 DNA分子 重组DNA技术 2.容易 长期的进化过程 防御性 当外源DNA入侵时，它会利用限制酶来切割外源DNA，使之失效，以保证自身的安全 3.细菌或霉菌 DNA上特定的碱基序列 磷酸二酯键 防御机制 降解 含有某种限制酶的细胞的DNA分子或者不具备这种限制酶的识别序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到了限制酶所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开 外源DNA入侵 4. 两者都是蛋白质，都是催化磷酸二酯键形成的酶 单个核苷酸加到已有的核酸片段3'末端的羟基上 两个DNA片段之间形成磷酸二酯键 单个核苷酸与DNA片段 一条DNA 与模板链互补的DNA链 具有互补黏性末端或平末端 模板 5. 载体 基因 一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子 一个至多个限制酶切割位点 自我复制 受体DNA 受体DNA 标记基因 5.重组DNA的鉴定和选择 6.在天然质粒的基础上进行过人工改造的 7.DNA的纯度、DNA的颜色、二苯胺试剂显色的深浅 （二）教材深挖拓展 1.DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸；DNA分子都遵循碱基互补配对原则；双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构 2.基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位；遗传信息的传递都遵循中心法则；生物界共用一套遗传密码 3.磷酸二酯键 不能 限制酶只能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，不能识别RNA分子中的核苷酸序列 两 2 2 两 4.GAATTC G和A CCCGGG G和C 它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开 黏性 它识别序列的中心轴线处将DNA的两条链分别切开 平 5.基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内，并利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关 6.拟核DNA 目的基因 标记基因 供重组DNA的鉴定和筛选 7.限制酶 DNA连接酶 不能 基因的长度一般在100个碱基对以上 不能配对 8.XbaⅠ XbaⅠ与SpeⅠ切割产生了相同的黏性末端 不同的限制酶切割能产生相同的黏性末端 识别DNA分子中不同核苷酸序列，但能切割产生相同黏性末端 使构建载体时，切割位点的选择范围扩大目的基因的核苷酸序列中恰好含有该限制酶的识别序列 合适的同尾酶 目的基因的核苷酸序列中不能有该同尾酶的识别序列 9.充分研磨 蒸馏水 直接吸水涨破 不能 哺乳动物成熟的红细胞无细胞核核、线粒体，所以几乎不含DNA，很难提取到DNA 10.沿一个方向 以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀 11.体积分数为95%的冷酒精提纯效果更佳 （三）新情景素材速递 1.(1)提示：转基因鱼合成了大量生长激素，生长激素能促进蛋白质合成。 (2)提示：转基因鱼与同种野生鱼杂交，使野生鱼也带有转基因，具有生长优势，从而使其捕食对象大量减少，并且与其他物种竞争，容易引起生态危机。 (3)提示：三倍体鱼不能繁殖，可以人工控制养殖数量和范围，避免发生杂交、竞争，引起生态危机。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 基因工程 第一节 DNA重组技术的基本工具情境化练习题 情境创新练（3大知识）+素养拓展练（教材深挖+情境速递） 知识点 1 基因工程概念及原理 1．（25-26高三上·湖北省直辖县级单位·期末）利用中国仓鼠卵巢细胞(CHO细胞)生产治疗性单克隆抗体是目前的主流技术，但传统CHO细胞抗体表达量有限，且部分细胞株存在贴壁依赖。为提高产量，研究人员通过基因工程手段改造CHO细胞，获得了一株既能高效表达抗体、又适应悬浮培养的工程细胞株CHO—EX8。下列叙述错误的是（　　） A．CHO—EX8悬浮培养有利于实现高密度大规模培养，从而提高抗体产量 B．细胞由贴壁生长转为悬浮生长是由于抗体基因转入所致 C．可采用过滤、层析等方法从培养上清液中分离纯化抗体 D．使用CHO细胞生产抗体还需经过严格检测，确保无外源病毒污染 【答案】B 【详解】A、悬浮培养可突破贴壁细胞的空间限制，实现生物反应器中的高密度培养，从而提高单位体积的抗体产量，A正确； B、细胞贴壁依赖性的改变通常与细胞表面黏附分子（如整合素）相关，而抗体基因仅编码抗体蛋白，不影响细胞生长方式，B错误； C、单克隆抗体为分泌蛋白，存在于培养上清液，过滤可去除细胞碎片，层析（如亲和层析）可特异性纯化抗体，属常规分离技术，C正确； D、生物制品生产需符合药品生产质量标准，严格检测外源病毒（如支原体、病毒）是保障产品安全性的必要步骤，D正确。 故选B。 2．（25-26高三上·河南信阳·月考）苏云金芽孢杆菌产生的毒蛋白能使螟虫死亡，研究人员将表达这种毒蛋白的一个抗螟虫基因转入非糯性水稻的核基因组中，培育出一批转基因抗螟水稻。抗螟和不抗螟基因分别用A和a表示，非糯性和糯性基因分别用B和b表示。从这批转基因抗螟水稻中选出一株抗螟非糯性水稻与不抗螟糯性水稻杂交得到F1，F1自交得到F2的表型及比例为抗螟非糯性∶抗螟糯性∶不抗螟非糯性∶不抗螟糯性=9∶3∶15∶5。下列叙述正确的是（    ） A．控制这两对相对性状的基因位于一对同源染色体上 B．选取的抗螟非糯性水稻的基因型是AaBB C．F1有两种基因型，二者均可产生AB、Ab、aB、ab四种配子 D．F2不抗螟水稻中纯合子占1/8 【答案】B 【详解】AB、根据题干信息，不抗螟糯性基因型为aabb，亲本抗螟非糯性基因型为A_B_；F1自交得到F2的表型及比例为抗螟非糯性：抗螟糯性：不抗螟非糯性：不抗螟糯性=9：3：15：5，可知抗螟：不抗螟=3：5，非糯性：糯性=3：1；只考虑非糯性与糯性，F1的基因型为Bb，亲本非糯性为BB；只考虑抗螟与不抗螟，F1的基因型应该为Aa：aa=1：1，可见亲本抗螟基因型为Aa，综上所述可知，亲本抗螟非糯性基因型为AaBb，控制这两对相对性状的基因位于两对同源染色体上，遵循自由组合定律，A错误，B正确； C、根据AB项分析可知，F1的基因型为AaBb：aaBb=1：1，只有AaBb可产生AB、Ab、aB、ab四种配子，C错误； D、F2不抗螟水稻基因型为aaBB：aaBb：aabb=1：2：1,F2不抗螟水稻中纯合子（aaBB+aabb)占1/2，D错误。 故选B。 3．（25-26高三上·河南信阳·月考）科学家推测，在分泌蛋白的合成过程中，游离核糖体最初合成的一段氨基酸序列作为信号肽，被位于细胞质基质中的信号识别颗粒（SRP）识别，肽链合成暂停，携带着肽链与核糖体的SRP与内质网膜上的SRP受体结合，核糖体附着于内质网上，继续合成肽链，这就是信号肽假说。为研究胰岛素的形成机制，科学家分离出胰岛B细胞中的各种物质或结构，进行了如表所示的实验（“+”表示有，“—”表示没有）。下列叙述错误的是（    ） 实验组别 核糖体 SRP 内质网 高尔基体 实验产物 氨基酸数目 肽链数目 1 + — — 109个（含信号肽） 1 2 + + — — 约70个（含信号肽） 1 3 + + + 86个（不含信号肽） 1 4 + + — + 约70个（含信号肽） 1 5 + + + + 51个（不含信号肽） 2 A．第3组没有高尔基体，不能对蛋白质进行进一步加工修饰 B．信号肽是在内质网中被切除的，由23个氨基酸组成 C．通过转基因的大肠杆菌不能产生具有调节功能的胰岛素 D．核糖体、内质网和高尔基体膜可以通过囊泡间接相连 【答案】D 【详解】A、第3组含核糖体、SRP、内质网，产物为86个氨基酸（不含信号肽），说明内质网可切除信号肽并初步加工，但无高尔基体（表格中该组高尔基体列为空），无法进行进一步修饰（如糖基化、折叠等），A正确； B、对比第1组（109个含信号肽）和第3组（86个不含信号肽），信号肽切除发生在内质网，长度为109-86=23个氨基酸，B正确； C、大肠杆菌为原核生物，无内质网、高尔基体等加工结构，无法切除信号肽及修饰，不能产生有生物活性的胰岛素，C正确； D、核糖体为无膜结构，不能通过囊泡与内质网、高尔基体相连；内质网与高尔基体间可通过囊泡运输，但核糖体直接附着于内质网膜而非囊泡连接，D错误。 故选D。 知识点 2 DNA重组技术的基本工具 4．（2026·山东济南·一模）使用限制酶MboI（识别4核苷酸序列GATC）切割基因组DNA，将外源DNA片段与载体连接后导入大肠杆菌，成功构建了基因组文库，可以从基因组文库中筛选获取目的基因，下列相关叙述正确的是（　　） A．使用限制酶MboI可以对基因组DNA有较高的切割频率 B．非互补的黏性末端经E．coliDNA连接酶处理后均可以转变为平末端 C．为获得有生物活性的目的蛋白，基因组文库的构建需要使用相应的动植物细胞作为受体 D．使用PCR技术筛选目的基因的前提是目的基因的全部序列是已知的 【答案】A 【详解】A、限制酶MboI识别4核苷酸序列GATC，识别序列越短，在基因组DNA中出现的频率越高，切割频率也越高，A正确； B、E.coli DNA连接酶只能连接互补的黏性末端，不能将非互补的黏性末端转变为平末端，该功能需依赖DNA聚合酶或核酸外切酶处理，B错误； C、从基因组文库中筛选出目的基因后，要获得有生物活性的蛋白，需要将其克隆到表达载体中，并在合适的宿主系统中进行表达，不一定需要使用动植物细胞作为受体，C错误； D、PCR技术需已知目的基因部分序列以设计引物，但筛选基因组文库中的目的基因通常采用核酸分子杂交（探针法），无需已知全部序列，D错误。 故选A。 5．（2026·湖北·二模）科学家利用基因工程技术将猪源细胞表面蛋白基因（GT）整合至新城疫病毒（NDV）基因组中，构建重组病毒NDV-GT。该病毒能靶向感染人体癌细胞并使其表达GT蛋白，进而激活机体免疫系统对癌细胞进行特异性清除，为肿瘤治疗提供了新策略。下列有关叙述错误的是（    ） A．构建重组病毒NDV-GT时，需用到限制酶、DNA连接酶等工具 B．NDV-GT靶向感染癌细胞后，癌细胞表面的GT蛋白可作为抗原引发免疫反应 C．机体清除被感染癌细胞的过程中，细胞毒性T细胞会与癌细胞密切接触使其裂解 D．经NDV-GT方法治愈的患者，体内不存在能识别GT蛋白的免疫细胞 【答案】D 【详解】A、构建重组病毒需将GT基因插入NDV基因组，该过程涉及目的基因（GT基因）与载体（NDV基因组）的切割与连接，需使用限制酶切割特定序列，DNA连接酶催化磷酸二酯键形成，A正确； B、GT蛋白在癌细胞表面表达后，作为外来物质可被免疫系统识别为抗原，引发特异性免疫反应，B正确； C、细胞免疫中，细胞毒性T细胞识别癌细胞表面的抗原（如GT蛋白），并与之结合，释放穿孔素等使其裂解死亡，C正确； D、免疫系统清除癌细胞后会产生记忆细胞，长期保留对GT蛋白的免疫记忆。治愈后体内仍存在能识别GT蛋白的记忆细胞，D错误。 故选D。 6．（2025·云南昭通·模拟预测）我国科研人员首次公布在空间站发现的一个微生物新物种，并将其命名为“天宫尼尔菌”。该菌是一类革兰氏阳性细菌，革兰氏阳性菌对青霉素更敏感。下列有关叙述错误的是（    ） A．该菌可通过细胞分裂进行增殖 B．培养基中可添加青霉素筛选出“天宫尼尔菌” C．利用基因工程改造“天宫尼尔菌”时，可以用特定的限制酶切割其拟核DNA D．若采用稀释涂布平板法计数时，需设置空白对照以检测培养基灭菌是否合格 【答案】B 【详解】A、细菌为原核生物，通过二分裂（细胞分裂）进行增殖，A正确； B、青霉素可抑制革兰氏阳性菌细胞壁合成，导致其死亡。若培养基中添加青霉素，会杀死“天宫尼尔菌”，无法筛选出目标菌株，B错误； C、基因工程中，限制酶可切割DNA分子。“天宫尼尔菌”为细菌，其拟核DNA为环状双链结构，可用特定限制酶切割，C正确； D、稀释涂布平板法计数时，设置空白对照（如未接种的平板）可验证培养基灭菌是否彻底，避免杂菌干扰实验结果，D正确。 故选B。 7．（25-26高三上·河南周口·期末）CRISPR/Cas9系统由向导RNA和Cas9蛋白组成，由向导RNA（gRNA）引导Cas9蛋白在特定的基因位点进行切割，从而完成基因的编辑过程，过程如图所示。现欲用CRISPR/Cas9编辑技术对轮状病毒（双链RNA病毒）进行编辑，下列相关叙述错误的是（　　） A．可以根据目标基因的碱基序列人工设计向导RNA B．Cas9类似于基因工程中的限制酶，其作用位点是磷酸二酯键 C．若向导RNA的序列为5'-UCACAUC-3'，则其识别的基因靶序列为3'-AGTGTAG-5' D．向导RNA的碱基序列越短，则其在基因上出现定位错误的概率越高 【答案】C 【详解】A、向导 RNA（gRNA）靠碱基互补配对识别目标基因，可以按目标序列人工设计，A正确； B、Cas9切割 DNA，断开 磷酸二酯键，功能和限制酶一样，定点切割核酸，B正确； C、用CRISPR/Cas9编辑技术对轮状病毒（双链RNA病毒）进行编辑，向导 RNA 是 RNA：含 U，识别的基因靶序列是RNA：正确配对应该是：5'-UCACAUC-3'与3'-AGUGTUAG-5'，C错误； D、序列越短，随机匹配上的概率越大，脱靶（定位错）率越高，D正确。 故选C。 知识点3 DNA的粗提取及鉴定 8．（山东名校联盟2026届高三下学期2月份核心素养评估考试生物试卷）某小组以香蕉为材料进行“DNA粗提取与鉴定”实验，其步骤为：研磨→过滤→析出→鉴定。下列说法错误的是（    ） A．研磨液中NaCl的作用是溶解DNA B．可选择将香蕉研磨液离心后获取上清液进行后续操作 C．在“析出”操作中使用未经过预冷的酒精溶液会导致DNA的粗提取量减少 D．在“鉴定”操作中观察到蓝色越深，说明DNA纯度越高 【答案】D 【详解】A、研磨液中加入NaCl可提供离子环境，使DNA溶解于溶液中（因DNA在盐溶液中溶解度较高），A正确； B、过滤后可取滤液进行后续操作，离心后取上清液（含DNA）同样符合实验流程，B正确； C、“析出”时需用预冷的酒精（低温降低DNA溶解度），未预冷的酒精溶解度下降不显著，导致DNA析出量减少，C正确； D、二苯胺试剂与DNA反应呈蓝色，但蓝色深浅仅反映DNA总量，无法直接说明纯度（纯度需通过杂质含量判断），D错误。 故选D。 9．（2025·安徽淮北·一模）某科研小组以自交不亲和的分蘖洋葱为实验材料，进行了一系列实验。下列相关叙述合理的是（　　） A．在提取的DNA溶液中加入二苯胺试剂，沸水浴后观察颜色以鉴定DNA B．用低倍镜观察分蘖洋葱鳞片叶表皮临时装片，可见细胞核位于细胞中央 C．用洋葱管状绿叶做光合色素分离实验时，需将滤液细线浸入层析液进行层析 D．用该分蘖洋葱做杂交实验时，作为母本的植株必须进行去雄处理 【答案】A 【详解】A、在提取的DNA溶液中加入二苯胺试剂，经沸水浴加热后呈现蓝色，是鉴定DNA的经典实验方法，符合实验原理，A正确； B、分蘖洋葱鳞片叶表皮细胞为成熟植物细胞，中央被大液泡占据，细胞核被挤至细胞边缘（如贴近细胞膜），而非位于中央，B错误； C、进行光合色素分离实验时，滤液细线需置于层析液上方，利用毛细现象使色素在滤纸条上扩散分离。若将细线浸入层析液，色素会直接溶解于层析液，导致实验失败，C错误； D、自交不亲和指同一植株的花粉不能使自身雌蕊受精，因此作为母本时无需去雄（因其天然排斥自花授粉），D错误。 故选A。 10．（25-26高三上·陕西咸阳·期末）科研团队探究不同预处理温度对洋葱DNA提取效果的影响。将洋葱分别置于4℃、25℃、-20℃处理24小时，按统一流程进行DNA粗提取（研磨→过滤→加2mol/LNaCl溶解→加冷酒精析出DNA）。实验结果：4℃组：滤液澄清，但DNA析出量少，丝状物稀疏；25℃组：研磨后呈糊状，过滤困难，滤液浑浊，DNA析出物含较多杂质；-20℃组：解冻后细胞易破碎，滤液量大，DNA析出量多且丝状物粗壮。下列对实验结果分析正确的是（　　） A．4℃组DNA析出量少是因低温提高了DNA在酒精中的溶解度 B．25℃组过滤困难是因高温导致DNA变性凝固堵塞滤网所致 C．三组实验均需在析出DNA时快速搅拌，以增加DNA的获取量 D．-20℃组效果最佳的原因是冷冻破坏了细胞结构且抑制DNA酶活性 【答案】D 【详解】A、分析题意可知，4℃组DNA析出量少可能是因低温导致细胞破碎不充分，DNA释放量少，A错误； B、25℃组过滤困难是因常温下细胞内容物（如果胶、多糖等）大量释放，使研磨液黏稠呈糊状，堵塞滤网，并非DNA变性凝固（DNA变性需高温），B错误； C、获取DNA时需要用玻璃棒轻缓搅拌，以保证DNA分子完整，C错误； D、-20℃冷冻使细胞中水分结晶，破坏细胞膜结构（解冻后细胞易破碎），同时低温显著抑制DNA酶活性，减少DNA降解，因此DNA析出量多且纯度高，D正确。 故选D。 （一）教材知识链接 1.基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。（P67“教材”） 2.限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，原核生物容易（容易、不容易）受到自然界外源DNA的入侵，所以它在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，限制酶就是它的一种防御性工具。其对原核生物的作用是：当外源DNA入侵时，它会利用限制酶来切割外源DNA，使之失效，以保证自身的安全。（P71“旁栏思考”） 3.迄今为止，在基因工程操作中使用的限制酶绝大部分都是从细菌或霉菌中提取出来的，它们可以识别DNA上特定的碱基序列并使特定部位的磷酸二酯键断开。微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，可以将外源入侵的DNA降解。细菌中限制酶之所以不切割自身的DNA，是因为含有某种限制酶的细胞的DNA分子或者不具备这种限制酶的识别序列，或者通过甲基化酶将甲基转移到了限制酶所识别序列的碱基上，使限制酶不能将其切开。这样，尽管细菌中含有某种限制酶，也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止外源DNA入侵。（P74“拓展应用T1”） 4.DNA连接酶和DNA聚合酶的相同点有两者都是蛋白质，都是催化磷酸二酯键形成的酶。区别有：①DNA聚合酶只能催化单个核苷酸加到已有的核酸片段3'末端的羟基上，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是催化两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，不是催化单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。②DNA聚合酶以一条DNA链为模板，催化形成与模板链互补的DNA链；而DNA连接酶催化具有互补黏性末端或平末端的DNA片段连接起来，它不需要模板。（P72“旁栏思考”） 5.基因工程中，通常是利用质粒作为载体，将基因送入细胞中。质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段（基因）插入其中。携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后，在细胞中进行自我复制，或整合到受体DNA上，随受体DNA进行同步复制。质粒DNA分子上有特殊的标记基因，如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。（P72“教材”） 6.质粒是基因工程中常用的载体，但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。（P72“教材”） 7.对DNA粗提取实验结果的分析与评价，可以从DNA的纯度、DNA的颜色、二苯胺试剂显色的深浅等方面进行。（P75“结果分析与评价T3”） （二）教材深挖拓展 1.基因工程也叫做DNA重组技术，不同种生物的基因能拼接的理论基础是：DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸；DNA分子都遵循碱基互补配对原则；双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构。（P67“教材”改编） 2.通过基因工程操作，可以赋予生物以新的遗传特性，这说明外源基因在受体细胞内能表达，其表达的理论基础是：基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位；遗传信息的传递都遵循中心法则；生物界共用一套遗传密码。（P67“教材”改编） 3.下图中X处的化学键是磷酸二酯键，限制酶不能（能、不能）切开RNA分子中的该化学键，因为限制酶只能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，不能识别RNA分子中的核苷酸序列。结合下图，推断限制酶切一次可断开两个磷酸二酯键，产生2个游离的磷酸基团，产生2个黏性末端；消耗两分子水。（P71“图3-2”改编） 4.下图中的图1和图2分别表示的是EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的作用示意图，从图示可以看出，EcoRⅠ限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切割位点在G和A之间；SmaⅠ限制酶识别的碱基序列是CCCGGG，切割位点在G和C之间。图1说明，EcoRⅠ发挥作用是在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开，所以产生的是黏性末端，图2说明SmaⅠ发挥作用是在它识别序列的中心轴线处将DNA的两条链分别切开，，所以产生的是平末端。（P71“图3-3”改编） 5.从化学本质及作用上来看，基因工程中的载体与细胞膜上载体的区别是：基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内，并利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。（P72“教材”改编） 6.下图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，图中的a表示拟核DNA，“插入位点”是指目的基因的插入位点，氨苄青霉素抗性基因在质粒上称为标记基因，其作用是供重组DNA的鉴定和筛选。（P72“图3-4”改编）。 7.用剪刀和透明胶条等工具模拟制作DNA重组模型时，所用的剪刀代表基因工程中的限制酶，透明胶条代表DNA连接酶。操作中模拟插入的DNA片段不能（能、不能）称得上一个基因，因为基因的长度一般在100个碱基对以上。如果在操作中剪切位点或连接位点选错，则会导致操作失误，碱基不能配对。（P73“思考•讨论”改编）。 8.有2个不同来源的DNA片段A和B，A片段用限制酶切speⅠ进行切割，B片段分别用限制酶HindⅢ,XbaⅠ、EcoRⅤ和XhoⅠ进行切割。各限制酶的识别序列和切割位点如下。由图可知，限制酶XbaⅠ切割B片段产生的DNA片段能与限制酶speⅠ切割A片段产生的DNA片段相连接，这是因为XbaⅠ与SpeⅠ切割产生了相同的黏性末端，这说明不同的限制酶切割能产生相同的黏性末端，像这样，识别DNA分子中不同核苷酸序列，但能切割产生相同黏性末端的限制酶被称为同尾酶。同尾酶在基因工程操作中的意义是使构建载体时，切割位点的选择范围扩大。例如，我们选择了用某种限制酶切割载体，如果目的基因的核苷酸序列中恰好含有该限制酶的识别序列，那么用该限制酶切割含有目的基因的DNA片段时，目的基因就很可能被切断；这时可以考虑用合适的同尾酶来获取目的基因，但需要注意的是目的基因的核苷酸序列中不能有该同尾酶的识别序列。（P74“拓展应用T2”改编）。 9.以新鲜洋葱为材料进行DNA粗提取实验，通过充分研磨达到破碎细胞的目的，若利用动物细胞提取DNA，则应加入一定量的蒸馏水，让细胞直接吸水涨破达到破碎细胞的目的。不能（能、不能）选用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核核、线粒体，所以几乎不含DNA，很难提取到DNA。（P74“教材”改编） 10.DNA粗提取实验中加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，搅拌时还要注意让玻璃棒沿一个方向搅拌，其目的是以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成絮状沉淀。（P74“教材”改编） 11.DNA粗提取实验中提纯DNA时，选用体积分数为95%的冷酒精的原因是：体积分数为95%的冷酒精提纯效果更佳。（P74“教材”改编） （三）新情景素材速递 1.1984年第一例转基因鱼在我国诞生以来，转基因鱼研究已取得了长足进步。如转入生长激素基因的鱼生长速度快、饵料转化率高，但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题值得研究。最近，我国科学家只将三倍体的转基因鱼投入自然系统。 试探究： (1)转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率，以致生长速度大于非转基因鱼，蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼。试分析可能的原因。(科学思维) 提示：转基因鱼合成了大量生长激素，生长激素能促进蛋白质合成。 (2)鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题值得研究，试分析其易引起生态安全性问题的原因。(社会责任) 提示：转基因鱼与同种野生鱼杂交，使野生鱼也带有转基因，具有生长优势，从而使其捕食对象大量减少，并且与其他物种竞争，容易引起生态危机。 (3)试从保障生态安全的角度分析只投放三倍体鱼的原因。(社会责任) 提示：三倍体鱼不能繁殖，可以人工控制养殖数量和范围，避免发生杂交、竞争，引起生态危机。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 基因工程 第一节 DNA重组技术的基本工具情境化练习题 情境创新练（3大知识）+素养拓展练（教材深挖+情境速递） 知识点 1 基因工程概念及原理 1．（25-26高三上·湖北省直辖县级单位·期末）利用中国仓鼠卵巢细胞(CHO细胞)生产治疗性单克隆抗体是目前的主流技术，但传统CHO细胞抗体表达量有限，且部分细胞株存在贴壁依赖。为提高产量，研究人员通过基因工程手段改造CHO细胞，获得了一株既能高效表达抗体、又适应悬浮培养的工程细胞株CHO—EX8。下列叙述错误的是（　　） A．CHO—EX8悬浮培养有利于实现高密度大规模培养，从而提高抗体产量 B．细胞由贴壁生长转为悬浮生长是由于抗体基因转入所致 C．可采用过滤、层析等方法从培养上清液中分离纯化抗体 2．（25-26高三上·河南信阳·月考）苏云金芽孢杆菌产生的毒蛋白能使螟虫死亡，研究人员将表达这种毒蛋白的一个抗螟虫基因转入非糯性水稻的核基因组中，培育出一批转基因抗螟水稻。抗螟和不抗螟基因分别用A和a表示，非糯性和糯性基因分别用B和b表示。从这批转基因抗螟水稻中选出一株抗螟非糯性水稻与不抗螟糯性水稻杂交得到F1，F1自交得到F2的表型及比例为抗螟非糯性∶抗螟糯性∶不抗螟非糯性∶不抗螟糯性=9∶3∶15∶5。下列叙述正确的是（    ） A．控制这两对相对性状的基因位于一对同源染色体上 B．选取的抗螟非糯性水稻的基因型是AaBB C．F1有两种基因型，二者均可产生AB、Ab、aB、ab四种配子 D．F2不抗螟水稻中纯合子占1/8 3．（25-26高三上·河南信阳·月考）科学家推测，在分泌蛋白的合成过程中，游离核糖体最初合成的一段氨基酸序列作为信号肽，被位于细胞质基质中的信号识别颗粒（SRP）识别，肽链合成暂停，携带着肽链与核糖体的SRP与内质网膜上的SRP受体结合，核糖体附着于内质网上，继续合成肽链，这就是信号肽假说。为研究胰岛素的形成机制，科学家分离出胰岛B细胞中的各种物质或结构，进行了如表所示的实验（“+”表示有，“—”表示没有）。下列叙述错误的是（    ） 实验组别 核糖体 SRP 内质网 高尔基体 实验产物 氨基酸数目 肽链数目 1 + — — 109个（含信号肽） 1 2 + + — — 约70个（含信号肽） 1 3 + + + 86个（不含信号肽） 1 4 + + — + 约70个（含信号肽） 1 5 + + + + 51个（不含信号肽） 2 A．第3组没有高尔基体，不能对蛋白质进行进一步加工修饰 B．信号肽是在内质网中被切除的，由23个氨基酸组成 C．通过转基因的大肠杆菌不能产生具有调节功能的胰岛素 D．核糖体、内质网和高尔基体膜可以通过囊泡间接相连 知识点 2 DNA重组技术的基本工具 4．（2026·山东济南·一模）使用限制酶MboI（识别4核苷酸序列GATC）切割基因组DNA，将外源DNA片段与载体连接后导入大肠杆菌，成功构建了基因组文库，可以从基因组文库中筛选获取目的基因，下列相关叙述正确的是（　　） A．使用限制酶MboI可以对基因组DNA有较高的切割频率 B．非互补的黏性末端经E．coliDNA连接酶处理后均可以转变为平末端 C．为获得有生物活性的目的蛋白，基因组文库的构建需要使用相应的动植物细胞作为受体 D．使用PCR技术筛选目的基因的前提是目的基因的全部序列是已知的 5．（2026·湖北·二模）科学家利用基因工程技术将猪源细胞表面蛋白基因（GT）整合至新城疫病毒（NDV）基因组中，构建重组病毒NDV-GT。该病毒能靶向感染人体癌细胞并使其表达GT蛋白，进而激活机体免疫系统对癌细胞进行特异性清除，为肿瘤治疗提供了新策略。下列有关叙述错误的是（    ） A．构建重组病毒NDV-GT时，需用到限制酶、DNA连接酶等工具 B．NDV-GT靶向感染癌细胞后，癌细胞表面的GT蛋白可作为抗原引发免疫反应 C．机体清除被感染癌细胞的过程中，细胞毒性T细胞会与癌细胞密切接触使其裂解 D．经NDV-GT方法治愈的患者，体内不存在能识别GT蛋白的免疫细胞 6．（2025·云南昭通·模拟预测）我国科研人员首次公布在空间站发现的一个微生物新物种，并将其命名为“天宫尼尔菌”。该菌是一类革兰氏阳性细菌，革兰氏阳性菌对青霉素更敏感。下列有关叙述错误的是（    ） A．该菌可通过细胞分裂进行增殖 B．培养基中可添加青霉素筛选出“天宫尼尔菌” C．利用基因工程改造“天宫尼尔菌”时，可以用特定的限制酶切割其拟核DNA D．若采用稀释涂布平板法计数时，需设置空白对照以检测培养基灭菌是否合格 7．（25-26高三上·河南周口·期末）CRISPR/Cas9系统由向导RNA和Cas9蛋白组成，由向导RNA（gRNA）引导Cas9蛋白在特定的基因位点进行切割，从而完成基因的编辑过程，过程如图所示。现欲用CRISPR/Cas9编辑技术对轮状病毒（双链RNA病毒）进行编辑，下列相关叙述错误的是（　　） A．可以根据目标基因的碱基序列人工设计向导RNA B．Cas9类似于基因工程中的限制酶，其作用位点是磷酸二酯键 C．若向导RNA的序列为5'-UCACAUC-3'，则其识别的基因靶序列为3'-AGTGTAG-5' D．向导RNA的碱基序列越短，则其在基因上出现定位错误的概率越高 知识点3 DNA的粗提取及鉴定 8．（山东名校联盟2026届高三下学期2月份核心素养评估考试生物试卷）某小组以香蕉为材料进行“DNA粗提取与鉴定”实验，其步骤为：研磨→过滤→析出→鉴定。下列说法错误的是（    ） A．研磨液中NaCl的作用是溶解DNA B．可选择将香蕉研磨液离心后获取上清液进行后续操作 C．在“析出”操作中使用未经过预冷的酒精溶液会导致DNA的粗提取量减少 D．在“鉴定”操作中观察到蓝色越深，说明DNA纯度越高 9．（2025·安徽淮北·一模）某科研小组以自交不亲和的分蘖洋葱为实验材料，进行了一系列实验。下列相关叙述合理的是（　　） A．在提取的DNA溶液中加入二苯胺试剂，沸水浴后观察颜色以鉴定DNA B．用低倍镜观察分蘖洋葱鳞片叶表皮临时装片，可见细胞核位于细胞中央 C．用洋葱管状绿叶做光合色素分离实验时，需将滤液细线浸入层析液进行层析 D．用该分蘖洋葱做杂交实验时，作为母本的植株必须进行去雄处理 10．（25-26高三上·陕西咸阳·期末）科研团队探究不同预处理温度对洋葱DNA提取效果的影响。将洋葱分别置于4℃、25℃、-20℃处理24小时，按统一流程进行DNA粗提取（研磨→过滤→加2mol/LNaCl溶解→加冷酒精析出DNA）。实验结果：4℃组：滤液澄清，但DNA析出量少，丝状物稀疏；25℃组：研磨后呈糊状，过滤困难，滤液浑浊，DNA析出物含较多杂质；-20℃组：解冻后细胞易破碎，滤液量大，DNA析出量多且丝状物粗壮。下列对实验结果分析正确的是（　　） A．4℃组DNA析出量少是因低温提高了DNA在酒精中的溶解度 B．25℃组过滤困难是因高温导致DNA变性凝固堵塞滤网所致 C．三组实验均需在析出DNA时快速搅拌，以增加DNA的获取量 D．-20℃组效果最佳的原因是冷冻破坏了细胞结构且抑制DNA酶活性 （一）教材知识链接 1.基因工程是指按照人们的愿望，通过 等技术，赋予生物新的 特性，创造出更符合人们需要的 。从技术操作层面看，由于基因工程是在 水平上进行设计和施工的，因此又叫作 。（P67“教材”） 2.限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，原核生物 （容易、不容易）受到自然界外源DNA的入侵，所以它在 中形成了一套完善的防御机制，限制酶就是它的一种 工具。其对原核生物的作用是： 。（P71“旁栏思考”） 3.迄今为止，在基因工程操作中使用的限制酶绝大部分都是从 中提取出来的，它们可以识别 并使特定部位的 断开。微生物在长期的进化过程中形成了一套完善的 ，可以将外源入侵的DNA 。细菌中限制酶之所以不切割自身的DNA，是因为 。这样，尽管细菌中含有某种限制酶，也不会使自身的DNA被切断，并且可以防止 。（P74“拓展应用T1”） 4.DNA连接酶和DNA聚合酶的相同点有 。区别有：①DNA聚合酶只能催化 ，形成磷酸二酯键；而DNA连接酶是催化 ，不是催化 之间形成磷酸二酯键。②DNA聚合酶以 链为模板，催化形成 ；而DNA连接酶催化 的DNA片段连接起来，它不需要 。（P72“旁栏思考”） 5.基因工程中，通常是利用质粒作为 ，将 送入细胞中。 质粒是 。质粒DNA分子上有 ，供外源DNA片段（基因）插入其中。携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后，在细胞中进行 ，或整合到 上，随 进行同步复制。质粒DNA分子上有特殊的 ，如四环素抗性基因、氨苄青霉素抗性基因等标记基因，供 。（P72“教材”） 6. 质粒是基因工程中常用的载体，但在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是___________ ________________________________________。（P72“教材”） 7.对DNA粗提取实验结果的分析与评价，可以从_________________________________________________等方面进行。（P75“结果分析与评价T3”） （二）教材深挖拓展 1.基因工程也叫做DNA重组技术，不同种生物的基因能拼接的理论基础是：________________________ ____________________________________________________________。（P67“教材”改编） 2.通过基因工程操作，可以赋予生物以新的遗传特性，这说明外源基因在受体细胞内能表达，其表达的理论基础是：________________________________________________________________________________ ____________________________________。（P67“教材”改编） 3.下图中X处的化学键是_________，限制酶_____（能、不能）切开RNA分子中的该化学键，因为_____ _______________________________________。结合下图，推断限制酶切一次可断开_____个磷酸二酯键，产生_____个游离的磷酸基团，产生_____个黏性末端；消耗_____分子水。（P71“图3-2”改编） 4.下图中的图1和图2分别表示的是EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的作用示意图，从图示可以看出，EcoRⅠ限制酶识别的碱基序列是__________，切割位点在__________之间；SmaⅠ限制酶识别的碱基序列是__________，切割位点在_____之间。图1说明，EcoRⅠ发挥作用是在_____________________________ _______________，所以产生的是_____末端，图2说明SmaⅠ发挥作用是在________________________ ____________________，，所以产生的是_____末端。（P71“图3-3”改编） 5.从化学本质及作用上来看，基因工程中的载体与细胞膜上载体的区别是：_________________________ __________________________________________________________________________________________ _____________________________________________。（P72“教材”改编） 6.下图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，图中的a表示__________，“插入位点”是指__________的插入位点，氨苄青霉素抗性基因在质粒上称为__________，其作用是_______________。（P72“图3-4”改编）。 7.用剪刀和透明胶条等工具模拟制作DNA重组模型时，所用的剪刀代表基因工程中的__________，透明胶条代表__________。操作中模拟插入的DNA片段_____（能、不能）称得上一个基因，因为__________ _______________。如果在操作中剪切位点或连接位点选错，则会导致操作失误，碱基__________。（P73“思考•讨论”改编）。 8.有2个不同来源的DNA片段A和B，A片段用限制酶切speⅠ进行切割，B片段分别用限制酶HindⅢ,XbaⅠ、EcoRⅤ和XhoⅠ进行切割。各限制酶的识别序列和切割位点如下。由图可知，限制酶_____切割B片段产生的DNA片段能与限制酶speⅠ切割A片段产生的DNA片段相连接，这是因为__________ _________________________，这说明___________________________________，像这样，______________ ________________________________________的限制酶被称为同尾酶。同尾酶在基因工程操作中的意义是______________________________。例如，我们选择了用某种限制酶切割载体，如果_______________ _________________________，那么用该限制酶切割含有目的基因的DNA片段时，目的基因就很可能被切断；这时可以考虑用__________来获取目的基因，但需要注意的是__________________________________ _________________________。（P74“拓展应用T2”改编）。 9.以新鲜洋葱为材料进行DNA粗提取实验，通过__________达到破碎细胞的目的，若利用动物细胞提取DNA，则应加入一定量的__________，让细胞_______________达到破碎细胞的目的。_____（能、不能）选用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，原因是________________________________________________ _________________________。（P74“教材”改编） 10.DNA粗提取实验中加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，搅拌时还要注意让玻璃棒__________搅拌，其目的是______________________________。（P74“教材”改编） 11.DNA粗提取实验中提纯DNA时，选用体积分数为95%的冷酒精的原因是：_________________________ ____________________。（P74“教材”改编） （三）新情景素材速递 1.1984年第一例转基因鱼在我国诞生以来，转基因鱼研究已取得了长足进步。如转入生长激素基因的鱼生长速度快、饵料转化率高，但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题值得研究。最近，我国科学家只将三倍体的转基因鱼投入自然系统。 试探究： (1)转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率，以致生长速度大于非转基因鱼，蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼。试分析可能的原因。(科学思维) (2)鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性问题值得研究，试分析其易引起生态安全性问题的原因。(社会责任) (3)试从保障生态安全的角度分析只投放三倍体鱼的原因。(社会责任) 学科网（北京）股份有限公司 $