专题04 基因工程（期中专题汇编）高二生物下学期人教版

专题04 基因工程 3大高频考点概览 考点01 基因工程的基本工具 考点02 基因工程的基本操作程序 考点03 蛋白质工程 地 城 考点01 基因工程的基本工具 一、单选题 1．(24-25高二下·河南焦作普通高中·期中)生物化学、分子生物学和微生物学等学科的理论基础和相关技术的发展催生了基因工程。下列关于基因工程的诞生和发展的叙述，错误的是（    ） A．肺炎链球菌的体外转化实验证明了DNA可以在同种生物个体之间转移 B．限制酶、DNA聚合酶和逆转录酶的发现为功能基因的获得创造了条件 C．利用PCR技术获取和扩增目的基因需要依赖解旋酶打开DNA双链 D．应用基因组编辑技术可以对特定基因进行定点插入、敲除或替换 【答案】C 【分析】基因工程是指按照人们的愿望，通过体外DNA重组和转基因等技术，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的技术。 【详解】A、肺炎链球菌的体外转化实验证明了DNA是遗传物质，也证明了DNA可以在同种生物个体（R型菌和S型菌）之间转移，A正确；   B、 限制酶能够识别特定的核苷酸序列并切割DNA，DNA聚合酶可用于DNA的合成，逆转录酶能以RNA为模板合成DNA，这些酶的发现为功能基因的获得创造了条件，B正确； C、利用PCR技术获取和扩增目的基因时，是通过高温使DNA双链解开，不需要依赖解旋酶，C错误；    D、应用基因组编辑技术（如CRISPR - Cas9系统等）可以对特定基因进行定点插入、敲除或替换，D正确。   故选C。 2．(24-25高二下·河南焦作普通高中·期中)基因工程中使用的载体按照来源和性质可以分为质粒载体、噬菌体载体、病毒载体等。下列有关叙述错误的是（    ） A．三种载体的来源不同，在大小、结构和复制方式上也有差别 B．质粒载体均来源于原核细胞，天然质粒常需进行人工改造 C．噬菌体载体具有严格的宿主选择性，常用细菌作为受体细胞 D．将目的基因导入动物细胞时不宜选择质粒载体，可选择病毒载体 【答案】B 【分析】基因工程的工具包含限制性核酸内切酶、DNA连接酶和载体。载体是运载着外源DNA进入宿主细胞的“车子”，即运载工具；除质粒外，基因工程的载体还有λ噬菌体的衍生物、植物病毒和动物病毒。限制性核酸内切酶是能够识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶。DNA连接酶的作用是将具有末端碱基互补的外源基因和载体DNA连接在一起，形成的DNA分子称为重组DNA分子。 【详解】A、质粒载体通常为环状DNA，噬菌体载体为病毒DNA、病毒载体可以是动物病毒或植物病毒，不同载体的大小、结构和复制方式上也有差别，A正确； B、质粒主要存在于原核生物中，但某些真核生物（如酵母菌）也含有质粒，B错误； C、噬菌体专一感染细菌，其载体需以细菌为宿主细胞进行复制和表达，C正确； D、质粒载体通常用于原核或植物细胞转化，动物细胞导入目的基因常用病毒载体，D正确。 故选B。 3．(24-25高二下·河南焦作普通高中·期中)下表列举了一些限制酶的识别序列和切割位点。下列有关叙述正确的是（    ） 限制酶 BamHⅠ EcoRⅠ SmaⅠ XmaⅠ 识别序列 5'-G↓GATCC-3' 5-G↓AATTC-3' 5'-CCC↓GGG-3' 5-C↓CCGGG-3 A．限制酶的识别序列都是由6个脱氧核苷酸组成的 B．若某DNA片段能被SmaⅠ切割，则其也能被XmaⅠ切割 C．BamHⅠ切割产生的DNA片段能与EcoRⅠ切割的片段连接 D．XmaⅠ切割产生的DNA片段的黏性末端是5'-GGCCC-3' 【答案】B 【分析】限制性核酸内切酶，主要是从细菌或真菌中提取的一类能识别和切割特定DNA序列的酶。 【详解】A、由表格可知，限制酶的识别序列不都是由6个脱氧核苷酸组成的，如XmaⅠ的识别序列是由7个脱氧核苷酸组成的，A错误；    B、SmaⅠ和XmaⅠ识别的序列一致，若某DNA片段能被SmaⅠ切割，则其也能被XmaⅠ切割，B正确；   C、BamHⅠ切割产生的DNA片段的黏性末端与EcoRⅠ切割产生的DNA片段的黏性末端不同，不遵循碱基互补配对原则，所以不能连接，C错误；   D、XmaⅠ识别序列为5'-C↓CCGGG-3'，其切割产生的DNA片段的黏性末端是5' - CCGG - 3'，D错误。    故选B。 4．(24-25高二下·山东日照五莲县山东五莲县第一中学·月考)用限制酶EcoRⅤ单独切割某普通质粒，可产生14kb（1kb即1000个碱基对）的长链，而同时用限制酶EcoRⅤ、MboⅠ联合切割该质粒，可得到三种长度的DNA片段，见下图（其中*表示EcoRⅤ限制酶切割后的一个黏性末端）。 若用MboⅠ限制酶单独切割该普通质粒，则产生的DNA片段的长度为（    ） A．2.5和11.5 B．14 C．5.5和8.5 D．6和8 【答案】D 【分析】用限制酶EcoRⅤ单独切割某普通质粒，可产生14kb(1kb即1000个碱基对)的长链，，说明质粒中含有1个EcoRⅤ切点；同时用限制酶EcoRⅤ、MboⅠ联合切割该质粒，可得到三种长度的DNA片段，说明质粒中含有2个MboⅠ切点。 【详解】用限制酶EcoRⅤ单独切割某普通质粒，可产生14kb(1kb即1000个碱基对)的长链，说明质粒中含有1个EcoRⅤ切点；同时用限制酶EcoRⅤ、MboⅠ联合切割该质粒，可得到三种长度的DNA片段，说明质粒中含有2个MboⅠ切点。质粒中含有1个EcoRⅤ切点，2个MboⅠ切点。若用MboⅠ限制酶单独切割该普通质粒，则产生的DNA片段为2种，总长度为14 kb，结合EcoRⅤ的酶切位点可知，ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 5．(24-25高二下·山东青岛·期中)Cre/loxP酶系统是由Cre酶和loxP序列两部分组成，该系统可以在DNA的特定位点上执行碱基序列的删除、插入以及重组等，从而实现基因的定点编辑。loxP位点是一段长为34bp的DNA序列，具有方向性，Cre酶能有效识别loxP序列并从特定位置切割，部分过程如图所示。下列说法错误的是（    ） A．Cre酶处理时具有限制酶和DNA连接酶的功能 B．为检测基因编辑是否成功，可用PCR扩增并进行电泳检测 C．两个loxP位点分别位于两条不同的染色体上时，Cre酶能引起染色体变异 D．Cre酶切割一个DNA分子上两个同向排列的loxP位点，保留片段1，实现基因编辑 【答案】D 【分析】限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。 【详解】A、据题意和题图信息可知，Cre酶能有效识别loxP序列并从特定位置切割，与限制酶的功能类似，同时能将切割后的一个片段连接成环状片段1，与DNA连接酶的功能类似，A正确； B、为检测基因编辑是否成功，可通过PCR扩增编辑区域的DNA并进行电泳分析，可验证片段是否被删除或重组，B正确； C、若两个loxP位点位于不同染色体，Cre酶介导的切割和重连会导致染色体易位（非同源染色体间片段交换），属于染色体结构变异，C正确； D、Cre酶切割一个DNA分子上两个同向排列的loxP位点，片段1自身环化且带有待敲除基因，因此保留片段2，从而实现基因编辑，D错误。 故选D。 6．(22-23高二·天津五区县重点校联考·期中)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验叙述，正确的是（    ） A．将猪的红细胞置于清水中，红细胞涨破后DNA会释放出来 B．在研磨液中加入等体积的预冷的酒精析出的丝状物即为粗提取的DNA C．将白色丝状物溶于2 mol/L的NaCl溶液中，离心后弃去上清液 D．提取到的丝状物直接加入二苯胺试剂中，沸水浴加热后变蓝 【答案】B 【分析】1、DNA的溶解性：（1）DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同（0.14mol／L溶解度最低），利用这一特点，选择适当的盐浓度就能使DNA充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离目的；（2）DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精。利用这一原理，可以将DNA与蛋白质进一步的分离。 2、DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性：蛋白酶能水解蛋白质，但是对DNA没有影响。大多数蛋白质不能忍受60-80℃的高温，而DNA在80℃以上才会变性。洗涤剂能够瓦解细胞膜，但对DNA没有影响。 3、DNA的鉴定：在沸水浴条件下 DNA遇一DNA的鉴定:在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色，因此二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。 【详解】A、猪是哺乳动物，其成熟的红细胞里没有细胞核，无法提取DNA，A错误; B、DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精，利用这一原理，在提取液中加入95%的冷冻酒精后蛋白质会与DNA分离并析出，B正确； C、DNA在不同浓度的NaCI溶液中溶解度不同，氯化钠溶液为2mol/L时，DNA溶解度最大，所以用2mol/L的氯化钠溶液溶解提取物并离心后，须保留上清液，C错误； D、将提取的丝状物加入2mol/L的 NaCI溶液中溶解，再加入二苯胺试剂，混匀后将试管置于沸水中水浴加热5min，指示剂将变蓝，D错误。 故选B。 7．(24-25高二下·山东菏泽·期中)利用下图质粒和目的基因构建基因表达载体，为高效连接和筛选，结合表格中质粒上限制酶识别位点，推测目的基因上游和下游含有的限制酶识别位点组合可以为（　　） 限制酶 识别序列和切割位点 限制酶 识别序列和切割位点 XbaI 5'-T↓TCGAG-3' SacI 5'-C↓TCGAG-3' SmaI 5'-CCC↓GGG-3' HindIII 5'-A↓AGCTT-3' EcoRI 5'-A↓AATTT-3' BclI 5'-G↓AATTC-3' ①XbaI和SacI  ②SacI和EcoRI  ③XbaI和HindIII  ④SmaI和SacI  ⑤HindIII和EcoRI  ⑥XbaI和BclI A．③⑤ B．①③⑤ C．②③⑤⑥ D．①②③⑤⑥ 【答案】C 【分析】限制酶是可以识别附着核酸链上的特定核苷酸序列,并对每条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键进行切割的-类酶，又称限制性核酸内切酶，化学本质为蛋白质。 【详解】①XbaI 和 SacI，这两种酶切割产生的黏性末端相同，会导致目的基因和质粒自身环化以及目的基因与质粒反向连接，①错误； ②SacI 和 EcoRI，位于启动子和终止子之间，且不破坏标记基因和复制原点，用这两种酶切割，便于连接和筛选，②正确； ③XbaI 和 HindIII，这两种酶切割产生的黏性末端不同，可避免质粒自身环化，切割位点合适，能保证目的基因正确插入和表达，且只破坏卡那霉素抗性基因，便于筛选，③正确； ④ SmaI 限制酶会破坏复制原点，不利于目的基因稳定存在，④错误； ⑤HindIII 和 EcoRI，这两种酶切割产生的黏性末端不同，能避免质粒自身环化，切割位点在合适区域，能保证目的基因正确插入和表达，且只破坏卡那霉素抗性基因，便于筛选，⑤正确； ⑥ XbaI 和 BclI，BclI 的识别序列和切割位点与 EcoRI 切割后产生的黏性末端相同（都有 -AATT- ），所以目的基因用XbaI 和 BclI切割，质粒用XbaI 和EcoRI 切割，采用了双酶切，能保证目的基因正确连接，也便于后续筛选，⑥正确。 故选C。 二、非选择题 8．(24-25高二下·山东菏泽·期中)研究人员通过PCR扩增质粒pDNR-LIB中的sacB基因（蔗糖敏感基因，其表达产物会在含有蔗糖的平板上抑制细菌的生长），并将其插入质粒pAH162中，构建重组质粒pAH162-sacB。该质粒导入大肠杆菌后，需验证其双重选择作用。限制酶位点及质粒结构如图所示。 (1)基因工程操作中用到的工具有________，其中限制酶可以使双链DNA分子每一条链中特定部位的______键断开。由构建的pAH162-sacB可推测，sacB基因上下游分别含有限制酶________、_______的识别序列。 (2)sacB基因在筛选重组质粒中的作用是______。 (3)若需在分子水平上检测sacB基因是否成功导入受体细胞，可采用_______等技术；若需检测CAR蛋白是否表达，可采用___________技术。 (4)若要通过设计引物在sacB基因两侧添加限制酶的识别序列，应该添加在引物的________（填“3′端”或“5′端”）。 【答案】(1) 限制酶（限制性内切核酸酶）、DNA连接酶、载体 磷酸二酯 BamH I EcoR I (2)在蔗糖存在时抑制菌落生长，用于筛选成功插入外源基因的重组质粒 (3) PCR技术 抗原-抗体杂交 (4)5'端 【分析】基因工程技术的基本步骤： 1、目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。 2、基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。 3、将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。 4、目的基因的检测与鉴定：（1）分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。（2）个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。 【详解】（1）基因工程操作中用到的工具有限制酶（限制性内切核酸酶）、DNA连接酶、载体，其中限制酶可以使双链DNA分子每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。由构建的pAH162-sacB可推测，sacB基因上下游分别含有限制酶BamH I和EcoR I。 （2）sacB基因是蔗糖敏感基因，其表达产物会在含有蔗糖的平板上抑制细菌的生长，故sacB基因在筛选重组质粒中的作用是在蔗糖存在时抑制菌落生长，用于筛选成功插入外源基因的重组质粒。 （3）若需在分子水平上检测sacB基因是否成功导入受体细胞，可采用PCR技术等技术；若需检测CAR蛋白是否表达，可采用抗原-抗体杂交技术。 （4）若要通过设计引物在sacB基因两侧添加限制酶的识别序列，应该添加在引物的5'端。 地 城 考点02 基因工程的基本操作程序 一、单选题 1．(24-25高二下·山东菏泽·期中)1997年，我国政府首次批准商业化种植转基因抗虫棉，下列关于用Bt基因培育转基因抗虫棉四个主要步骤的说法，正确的是（　　） A．这四个步骤中均可用到碱基互补配对的原则 B．基因表达载体中的终止密码子能够使基因停止转录 C．若利用PCR技术检测目的基因是否转录出mRNA，则不能根据目的基因的启动子和终止子序列设计引物 D．成功将两个Bt基因转入棉花的染色体DNA中，则自交后代一定具有抗虫特性 【答案】C 【分析】基因工程基本操作步骤主要包括四步：①目的基因的获取，②基因表达载体的构建，③将目的基因导入受体细胞，④目的基因的检测与鉴定。其中核心步骤为基因表达载体的构建，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用。 【详解】A、基因工程的四个步骤中不都用到碱基互补配对的原则，如将目的基因导入到受体细胞不会涉及碱基互补配对原则，A错误； B、基因表达载体中的终止子能够使基因停止转录，B错误； C、当使用PCR技术检测目的基因是否转录出mRNA时，通常是通过逆转录PCR进行的。需以mRNA为模板，通过逆转录酶合成cDNA，再以cDNA为模板进行PCR扩增，则引物的设计需要根据cDNA的两端设计，cDNA不包含目的基因的启动子和终止子序列，C正确； D、若两个基因插入同一条染色体上，则该转基因棉花相当于杂合子，其自交后代会出现分离，因而自交后代未必一定具有抗虫特性，D错误。 故选C。 2．(24-25高二下·辽宁七校协作体·期中)蛛丝有超强韧性，其主要成分蛛丝蛋白是一种特殊的纤维蛋白，具有独特的结构与性质。科学家将蛛丝蛋白基因转入羊的乳腺中以生产蛛丝蛋白，下图是蛛丝蛋白基因的DNA片段。在基因工程中可通过PCR技术和琼脂糖凝胶电泳技术检测目的基因是否导入受体细胞。下列说法错误的是（    ） A．用PCR技术扩增图中的蛛丝蛋白基因，可选择图中的引物①和④ B．科学家将蛛丝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 C．在凝胶中DNA分子的迁移速率不只与DNA分子的大小有关 D．检测蛛丝蛋白基因在受体细胞中是否转录出mRNA，可用PCR等技术 【答案】A 【详解】A、据题图分析可知，磷酸基团为DNA的5'端，羟基为DNA的3'端，由于DNA聚合酶只能从5'→3'延伸子链，所以在PCR扩增中引物与DNA模板链的3'端结合进行延伸，故选择图中引物②和引物③，A错误； B、要想让目的基因在乳腺中表达，需要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，B正确； C、在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关，C正确； D、检测蛛丝蛋白基因在受体细胞中是否转录出mRNA，可采用逆转录-PCR等技术，以mRNA为模板，在逆转录酶的作用下合成cDNA，然后以cDNA为模板进行PCR扩增，若能扩增出相应产物，则说明转录出了mRNA ，D正确。 故选A。 3．(24-25高二下·广西玉林七校·期中)利用转基因山羊乳腺生物反应器生产丁酰胆碱酯酶，可治疗有机磷中毒。下列叙述错误的是（　　） A．应该用山羊乳腺细胞中特异表达的基因的启动子构建基因表达载体 B．乳腺生物反应器的优点在于可以生产大量的丁酰胆碱酯酶 C．该过程中丁酰胆碱酯酶基因表达载体的受体细胞的性染色体组成只能是XX D．常通过显微注射法将丁酰胆碱酯酶基因导入山羊的乳腺细胞来获得转基因山羊 【答案】D 【分析】基因工程技术的基本步骤： （1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。 （2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。 （3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。 （4）目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。 【详解】A、基因表达载体需使用乳腺细胞特异表达的启动子（如乳蛋白基因启动子），以确保目的基因仅在乳腺细胞中表达，A正确； B、乳腺生物反应器通过乳汁分泌产物，产量高且易收集，B正确； C、由于只有雌性动物才分泌乳汁，所以受体细胞的性染色体组成只能是XX，C正确； D、显微注射法用于将基因导入受精卵，直接导入乳腺细胞无法发育为转基因个体，D错误； 故选D。 4．(24-25高二下·四川成都蓉城联考·期中)研究人员用图1中质粒和图2中含目的基因的片段构建重组质粒（图中标注了相关限制酶切割位点），将重组质粒导入大肠杆菌后进行筛选及PCR鉴定。下列叙述正确的是（　　）    A．构建重组质粒的过程应选用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶 B．使用DNA聚合酶将酶切后的质粒和目的基因片段进行重组 C．利用PCR鉴定含目的基因的大肠杆菌时应选用引物乙和引物丙 D．含有重组质粒的大肠杆菌不能在添加氨苄青霉素的培养基上生存 【答案】D 【分析】1、所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。2、质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如果所选酶的切点不止一个，则切割重组后可能丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。 【详解】A、选择的限制酶应在目的基因两端存在识别位点，但BamHⅠ可能使质粒中的两种标记基因都被破坏，因此只能选BclⅠ和HindⅢ两种限制酶切割，A错误； B、酶切后的质粒和目的基因片段要用DNA连接酶连接，构建重组载体，B错误； C、PCR技术要求两种引物分别和目的基因的两条单链结合，沿相反的方向合成子链，故所用的引物组成为图2中引物甲和引物丙，C错误； D、重组质粒的氨苄青霉素抗性基因被破坏，四环素抗性基因正常，因此含有重组质粒的大肠杆菌不能在添加氨苄青霉素的培养基上生存，可以在添加四环素的培养基上生存，D正确。 故选D。 5．(24-25高二下·山东菏泽·期中)双脱氧链终止法主要用于DNA基因分析，是应用最多的核酸测序技术。该方法是利用PCR技术在酶、模板、引物、四种脱氧核苷酸存在的情况下，在四管反应系统中按比例分别加入四种双脱氧核苷三磷酸（ddATP、ddCTP、ddGTP、ddTTP），则当双脱氧核苷三磷酸被加入到链末端时，这一链就会停止伸长，而单脱氧核苷三磷酸链末端的片段还可以继续延伸。在结束反应后，用四个泳道进行电泳，结果如下图所示，下列说法错误的是（　　） A．每管反应系统中均需加入2种引物 B．待测模板链的碱基序列为3'-GATGGACACTA-5' C．反应体系中加入的酶只有耐高温的DNA聚合酶 D．结束反应后需将产物进行变性再电泳 【答案】A 【分析】双脱氧测序法的原理：在DNA聚合酶、引物、四种单脱氧核苷酸（dNTP）存在的情况下，如果在四管反应系统中再分别加入四种双脱氧核苷三磷酸（ ddNTP），DNA链合成反应过程中 ddNTP与dNTP处于一种竞争状态，即新合成DNA链既可能掺入正常dNTP，也可能掺入ddNTP并使新合成链终止延伸。这样在每个反应系统中形成的产物是一系列长度不等的多核苷酸片段，这些片段具有相同的起点，即引物的5'端，但有不同的ddNTP终端。 在结束反应后，用四个泳道进行电泳，分别分离各组反应体系中不同长度的DNA 片段，检测DNA片段终止末端位置的碱基种类，从自显影图谱中直接读取到与模板相匹配的新的链序。 【详解】A、利用双脱氧测序法时，PCR反应体系中加入的模板是待测的单链DNA，故只需加入一种引物，A错误； B、依据题中双脱氧测序法的原理，可以确定每个泳道中的条带（DNA片段）的3'终端的碱基，如+ddATP的泳道中出现的条带（DNA片段）的3'终端碱基就是A。另外由于每个片段的起始点相同，但终止点不同，因此可以通过比较片段的长度来确定DNA序列中每个位置上的碱基；图示电泳方向为从上→下，即对应的DNA片段为长→短，则对应的DNA测序结果为3'→5'，如对照个体的电泳结果最短的条带为+ddCTP泳道组的条带，则说明该DNA片段5'端第一个碱基为C；因此对照个体的测序结果为5'-CTACCTGTGAT-3'，根据碱基互补配对原则可知，待测模板链的碱基序列为3'-GATGGACACTA-5'，B正确； C、反应体系中加入的酶只有耐高温的DNA聚合酶，该酶能催化游离的脱氧核苷酸依次连接到引物的3’端，C正确； D、结束反应后需将产物进行变性获得单链后再电泳，D正确。 故选A。 6．(24-25高二下·浙江温州十校·期中)某科研小组用PCR扩增酵母菌的rRNA基因。PCR包括多个循环，每个循环可以分为变性、退火、延伸3个步骤。下列叙述正确的是（　　） A．进行PCR扩增时需要解旋酶和DNA聚合酶 B．延伸时间取决于酵母菌基因组DNA的长度 C．引物浓度大小不会影响PCR扩增获得酵母菌rRNA基因的数量 D．变性所需温度较延伸温度要高 【答案】D 【分析】PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。过程为高温变性：DNA解旋过程（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）；低温复性：引物结合到互补链DNA上；中温延伸：合成子链。 【详解】A、PCR扩增不需要解旋酶，利用高温进行解旋，A错误； B、延伸时间取决于需要扩增部分的长度，不是基因组DNA长度，B错误； C、复制需要引物与模板结合，每条DNA链复制都需要消耗一个引物，故引物浓度大小会影响 PCR扩增获得酵母菌rRNA基因的数量，C错误； D、变性使氢键断裂，变性所需温度为90°C以上，延伸是合成子链，延伸所需温度为72°C左右，故变性所需温度较延伸温度要高，D正确。 故选D。 7．为降低寄生虫疫苗候选抗原蛋白异位表达毒性等副作用，研究者将增强绿色荧光蛋白（EGFP）基因与线虫肌动蛋白（Act-1）启动子核心片段重组，利用大肠杆菌表达荧光蛋白，来确定Act-1基因启动子核心片段的活性，其主要步骤如图所示。下列叙述正确的是（    ） 注：Ori表示复制原点；AmpR表示氨苄青霉素抗性基因。 A．利用PCR扩增Act-1基因启动子时，需用到SalⅠ酶和HindⅢ酶 B．在添加氨苄青霉素的培养基上，获得的菌落均能发出荧光 C．Ori可能富含G—C碱基对，有利于DNA从此处开始解旋 D．启动子与质粒重组前需添加XhoⅠ酶的识别序列 【答案】D 【分析】PCR是利用DNA在体外摄氏95°高温时变性会变成单链，低温（经常是60°C左右）时引物与单链按碱基互补配对的原则结合，再调温度至DNA聚合酶最适反应温度（72°C左右），DNA聚合酶沿着磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互补链。基于聚合酶制造的PCR仪实际就是一个温控设备，能在变性温度，复性温度，延伸温度之间很好地进行控制。 【详解】A、利用PCR扩增Act-1基因启动子时，无需加入SalⅠ酶和HindⅢ酶，而是在引物上引入这两种酶的识别序列，A错误； B、在添加氨苄青霉素的培养基上获得的菌落有两种：导入空白质粒的大肠杆菌和导入重组质粒的大肠杆菌，只有后者能发出荧光，B错误； C、Ori可能富含A—T碱基对，氢键数量少，DNA不稳定，有利于DNA从此处开始解旋，C错误； D、启动子的两边为SalⅠ酶和HindⅢ酶序列，重组质粒中酶识别序列为XhoⅠ酶和HindⅢ酶序列，因此启动子与质粒重组前需添加XhoⅠ酶的识别序列，以便质粒与基因重组，D正确。 故选D。 8．(24-25高三上·北京二中·期中)科研人员利用农杆菌转化法将抗病毒蛋白基因C导入番木瓜，培育出转基因抗病番木瓜，Ti质粒如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．农杆菌的拟核基因与番木瓜基因发生重组 B．构建重组质粒均需使用限制酶和DNA聚合酶 C．含重组Ti质粒的农杆菌具有四环素抗性 D．转基因抗病番木瓜不具有卡那霉素抗性 【答案】D 【分析】农杆菌转化法：农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有感染能力。当植物体受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞，这时农杆菌中的 Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。根据农杆菌的这种特点，如果将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞，并将其插入到植物细胞中染色体的DNA上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。 【详解】A、农杆菌的拟核DNA不会与番木瓜基因发生重组，和番木瓜基因发生重组的是其质粒上的基因，A错误； B、构建重组质粒需要限制酶和DNA连接酶，B错误； C、含重组Ti质粒的农杆菌具有卡那霉素抗性，而不具有四环素抗性，基因C插入破坏了四环素抗性基因，C错误； D、因为转入番木瓜的是重组Ti质粒的T-DNA，其中不含卡那霉素抗性基因，因此转基因抗病番木瓜不含有卡那霉素抗性基因，故不具有卡那霉素抗性，D正确。 故选D。 二、非选择题 9．(24-25高二下·广西玉林七校·期中)生长激素制剂是治疗垂体性侏儒症的特效药。图1是通过基因工程将人的生长激素基因A导入大肠杆菌中生产生长激素的过程，图2是基因工程中所用到的质粒，图3是通过PCR获取和扩增目的基因。请回答下列问题： (1)使用PCR技术获取和扩增A基因，PCR技术要在缓冲体系中添加模板、4种脱氧核苷酸、两种引物、__________、__________等。扩增目的基因时，需要从图3中选择的一对引物是__________。 (2)要使A基因能正确与图2中的质粒拼接在一起，需要在所选引物的__________端分别增加相应的限制酶的酶切位点。分析图2和图3，若使用“双酶切”法同时处理质粒和目的基因，需在目的基因的上、下游分别添加__________、__________（填限制酶名称）的识别序列。用“双酶切”法同时处理质粒和目的基因的优点有：__________。（答2点） (3)图3中的基因表达时，__________（填“a”或“b”）链作为转录的模板链。 【答案】(1) Mg2+ 耐高温的DNA聚合酶 引物2和引物3 (2) 5' AluI HindⅢ 防止目的基因和质粒的自身环化以及目的基因与质粒反向连接 (3)b 【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。（4）目的基因的检测与鉴定。 【详解】（1）PCR技术要在缓冲体系中添加Mg2+（能激活DNA聚合酶）、4种脱氧核苷酸（合成DNA的原料）、两种引物（使子链在引物的3'端开始延伸）、模板和耐高温的DNA聚合酶等。DNA分子中，游离的磷酸端是5'端，游离的羟基端是3'端，且引物与互补链方向相反，由于需要在引物的3'端延伸子链，因此选择引物2和引物3。 （2）由于子链沿着5'→3'的方向延伸，为保证准确复制，需要在所选引物的5′端分别增加相应的限制酶的酶切位点；转录方向是向右的，所以基因A在连接图2载体时，上游应靠近启动子，下游靠近终止子，而图2中不能选EcoRI酶切割质粒，会破坏复制原点，为了防止目的基因的反向连接，所以应该在目的基因上游添加Alu酶识别序列，下游添加HindIII酶识别序列。采用“双酶切”法同时处理质粒和目的基因的优点可防止目的基因和质粒的自身环化以及目的基因与质粒反向连接。 （3）转录过程中，mRNA的延伸方向为5′→3'，DNA中模板链的方向与之相反，因此图3中的基因表达时b链作为转录的模板链。 10．(24-25高二下·河南焦作普通高中·期中)0．为培育抗盐碱烟草品种，研究人员从抗盐碱水稻中提取OsCYP2基因，构建基因表达载体，如图1，图中bar表示抗草甘膦（一种除草剂）基因。回答下列问题：    (1)图中Ti质粒源于__________，可选用Ti质粒作为目的基因载体的原因是____________________。 (2)已知OsCYP2基因两端的碱基序列和转录方向如图2所示：    为使OsCYP2基因插入Ti质粒，研究人员利用PCR技术扩增目的基因时，应设计引物1的碱基序列为5'-__________-3'（写前10个碱基），OsCYP2基因应插入启动子__________（填“1”“2”或“1或2”）与终止子之间。bar的作用是____________________。 (3)研究人员在扩增OsCYP2基因时，每次PCR循环分为__________三步，若设置循环为n次，则m个OsCYP2基因经扩增可获得__________个OsCYP2基因，共需消耗__________个引物2。 【答案】(1) 农杆菌 Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上 (2) 5'-ATG TCT AACA -3' 2 作为标记基因，用于筛选含有重组质粒（含目的基因）的受体细胞 (3) 变性、复性（退火 ）、延伸 m×2n m×(2n- 1) 【分析】1、基因工程的基本操作步骤主要包括四步：①目的基因的获取，②基因表达载体的构建，③将目的基因导入受体细胞，④目的基因的检测与鉴定。 2、分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因：DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA：分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原-抗体杂交技术。 【详解】（1）图中Ti质粒源于农杆菌。农杆菌是一种在基因工程中常被研究和应用的细菌，其Ti质粒是基因工程常用的载体来源。 可选用Ti质粒作为目的基因载体的原因是Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上。这样能够使目的基因稳定地整合到受体细胞的基因组中，随受体细胞的分裂而遗传，有利于目的基因在受体细胞中稳定表达和发挥作用。 （2）PCR 扩增时，引物要与模板链互补配对，基因转录方向是从 5'到 3'，引物1应与基因 3'端的模板链互补，根据图2中基因3'端模板链（3'- TACAGATTGTGC…… ），前10个碱基配对后引物1的碱基序列为5'-ATG TCT AACA -3'（按互补配对原则，A - T、T - A、C - G、G - C ）。要使目的基因正常表达，应插入启动子2与终止子之间，因为启动子2在T-DNA区域，且基因转录方向与启动子2驱动方向契合，能保证目的基因转录。bar 基因是抗草甘膦基因，其作用是作为标记基因，用于筛选含有重组质粒（含目的基因）的受体细胞，在含草甘膦的培养基上，只有含bar基因的细胞能存活，从而筛选出成功导入重组载体的细胞。 （3）每次PCR循环分为变性、复性（退火 ）、延伸三步，变性使DNA双链解旋，复性让引物与模板链结合，延伸是 Taq 酶催化子链合成 。PCR扩增呈指数增长，1 个模板 DNA 经过n次循环得到 2n个，m个模板则得到m×2n 个 OsCYP2 基因。最初的m个模板链不需要引物2，从第一次循环后，每次循环都会产生新的单链需要引物2，第一次循环产生2m条新链，第二次循环产生22m条新链，以此类推，第n次循环产生2nm条新链，总共需要消耗m×(2n- 1)个引物2。 地 城 考点03 蛋白质工程 一、单选题 1．(24-25高三下·贵州铜仁·一模)水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血栓。研究人员发现用赖氨酸替换水蛭素第47位的天冬酰胺可以提高它的抗凝血活性。下列叙述正确的是（　　） A．该项替换研究中，目前可行的直接操作对象是蛋白质 B．该项替换研究中，改造前后水蛭素的空间结构未发生改变 C．该项替换研究的思路与按照中心法则合成蛋白质的思路一致 D．改造的水蛭素基因导入微生物后可利用发酵工程生产水蛭素 【答案】D 【分析】蛋白质工程指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要．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。 【详解】A、蛋白质工程的直接操作对象是基因而非蛋白质,通过修改基因序列来改变氨基酸组成，而非直接对蛋白质进行操作，A错误； B、根据题意信息可知，将天冬酰胺（极性氨基酸）替换为赖氨酸（带正电荷的碱性氨基酸），两者的理化性质差异显著，可能导致局部电荷分布和空间结构改变，从而影响蛋白质功能，B错误； C、中心法则是从DNA到RNA再到蛋白质的正向流程，而蛋白质工程的思路是逆向的：先设计所需蛋白质结构，再反向推导并修改基因序列。因此，两者的研究思路并不一致，C错误； D、改造后的水蛭素基因导入微生物（如大肠杆菌或酵母菌）后，可通过发酵工程大规模生产水蛭素，D正确。 故选D。 2．(24-25高二下·山东菏泽·期中)AI技术通过大数据分析等方法，为生物医药研究、临床诊断和治疗等带来革命性的变化。下列关于AI技术在生物医药领域应用的说法，错误的是（    ） A．AI技术能预测患者体内某些蛋白质的三维结构并设计新药物，属于蛋白质工程技术 B．AI筛选出与患者某疾病相关的基因并设计相应基因编辑方案，属于基因工程技术 C．蛋白质工程可通过分析蛋白质功能设计新基因，从而改造或制造新的蛋白质 D．AI根据目标蛋白质的氨基酸序列推导出的DNA序列不包含启动子和终止子 【答案】A 【分析】蛋白质工程的基本原理：它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构，又称为第二代的基因工程。其基本途径为：预期蛋白质功能→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），最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成。 【详解】A、蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，利用AI技术设计新药物，没有对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，不属于蛋白质工程技术，A错误； B、AI筛选出与患者某疾病相关的基因并设计相应基因编辑方案，属于基因工程技术中的基因编辑，B正确； C、蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，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的需求，C正确； D、启动子和终止子位于基因结构中的非编码区，基因的编码区通过转录和翻译形成具有一定氨基酸序列的蛋白质，因此由氨基酸序列推理的基因序列中不包含启动子和终止子，D正确。 故选A。 3．(24-25高二下·四川成都蓉城联考·期中)2024年诺贝尔化学奖授予以下三位科学家，以表彰其在蛋白质研究领域的突破性贡献：大卫·贝克开发了基于计算机算法的蛋白质设计技术，成功设计并合成自然界中不存在的全新功能性蛋白质，丹米斯·哈萨比斯和约翰·乔普开发了人工智能模型（如AlphaFold），解决了困扰科学界50年的“蛋白质折叠问题”，实现了仅通过氨基酸序列即可高精度预测蛋白质三维结构。他们的研究成果大幅加速了药物靶点发现、疾病机制解析等领域的研究进程，并推动了结构生物学的革新。下列说法错误的是（　　） A．基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，但结合大卫·贝克的研究成果可合成全新功能性蛋白质 B．在蛋白质工程中可根据蛋白质的氨基酸序列和密码子表设计目的基因，但目的基因的碱基序列并不唯一 C．蛋白质的高级结构非常复杂，往往与肽键以及肽链在特定区域形成氢键、二硫键等有关 D．蛋白质工程的难点在于难以正确确定蛋白质的高级结构，而人工智能模型AlphaFold为解决这一问题提供了帮助 【答案】C 【分析】蛋白质工程指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。 【详解】A、基因工程通过直接操作基因生产蛋白质，只能合成自然界已有的蛋白质；而大卫·贝克的研究属于蛋白质工程范畴，通过计算机设计全新蛋白质，因此结合后可合成新蛋白质。A正确； B、蛋白质工程中，根据氨基酸序列设计目的基因时，由于密码子的简并性（如一个氨基酸对应多个密码子），同一氨基酸序列可能对应多种碱基序列，因此目的基因的碱基序列不唯一。B正确； C、蛋白质的高级结构（如二级、三级结构）主要由氢键、二硫键、疏水作用等维持，而肽键仅参与一级结构的形成，与高级结构无直接关联。C错误； D、蛋白质工程的难点在于预测和确定蛋白质的高级结构，AlphaFold通过AI模型解决了这一难题，D正确。 故选C。 4．(24-25高二下·四川眉山眉山县级学校·期末)转基因技术诞生以来，发展迅速，广泛应用于农牧业增产、医药研发、物种保护和 食品生产等方面。下列有关基因工程的应用说法正确的是（　　） A．可通过诱变获得高产青霉素的转基因青霉菌，培育该菌株大量生产青霉素 B．药用蛋白基因导入哺乳动物基因组，其乳腺就是一个生物反应器，分泌的乳汁中 含有大量药用蛋白 C．工厂化生产的重组凝乳酶是基因工程和发酵工程结合的产物 D．将基因工程生产的肠乳糖酶添加在牛奶中可提高人分解乳糖的能力 【答案】C 【分析】动物乳腺生物反应器是基于转基因技术平台，使外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺，利用动物乳腺天然、高效合成并分泌蛋白的能力，在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物的总称。 【详解】A、通过诱变获得高产青霉素的菌株属于诱变得到的育株，不属于转基因青霉菌，A错误； B、乳腺生物反应器不是指转基因动物的乳腺，而是指转基因动物，B错误； C、工厂化生产的重组凝乳酶是将编码的凝乳酶基因导入大肠杆菌等工程菌的基因组，再通过工业发酵批量生产凝乳酶，故为基因工程和发酵工程结合的产物，C正确； D、我国约有1/3的成年人对乳糖不耐受，为了解决这一问题，科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低，而其他营养成分不受影响，D错误。 故选C。 5．(24-25高二下·河南信阳罗山县·期中)生物工程应用广泛，成果丰硕，下列对应工程技术应用正确的是（　　） A．利用乳腺反应器生产药物，属于动物细胞工程 B．制造一种能降解石油的“超级细菌”属于发酵工程 C．利用苏云金芽孢杆菌制成生物农药属于基因工程 D．人工生产牛胰岛素属于蛋白质工程 【答案】C 【分析】动物基因工程的应用：培育快速生长的转基因动物，如转基因绵羊、转基因鲤鱼；改善畜产品品质的转基因动物，如乳汁中含乳糖较少的转基因牛；生产药物的转基因动物，如利用乳腺生物反应器生产药物；作器官移植供体的转基因动物，如无免疫排斥的转基因猪。 【详解】A、科学家们将药用蛋白基因导入动物的受精卵中，培养出转基因动物，让药用蛋白基因只在乳腺细胞中表达，这属于基因工程的应用，A错误； B、野生型的假单胞杆菌只能分解石油中的一种烃类，科学家利用基因工程技术，制造出一种能分解石油中3种烃类的“超级细菌”，提高了石油的降解速率，这属于基因工程的应用，B错误； C、我国科学家将苏云金芽孢杆菌中能够产生杀虫毒素的基因转移到棉花体内，成功培育了一系列抗虫棉品种，该项生物技术属于基因工程，C正确； D、将人的基因导入大肠杆菌体内，使其产生大量胰岛素属于基因工程，D错误。 故选C。 6．(24-25高二下·山东菏泽·期中)生物技术就像一把“双刃剑”，既可造福人类也可能在使用不当时，给人类带来潜在风险。下列关于生物技术的安全性与伦理问题的说法，正确的是（　　） A．对植物的基因改造是基因工程中研究最广泛，取得成果最多的领域 B．采用雄性不育系培育转基因植物可有效避免基因污染 C．生殖性克隆与治疗性克隆相比，后者不会面临伦理问题 D．生物武器的杀伤力大于常规武器与其能自我复制、传染性强等有关 【答案】B 【分析】1、生物技术安全性问题包括食物安全、生物安全、环境安全三个方面。 2、伦理问题主要在克隆人的问题上出现争议。 【详解】A、基因工程中研究最广泛、成果最多的领域是微生物，而非植物，A错误； B、雄性不育系转基因植物无法产生可育花粉，可防止转基因通过花粉传播至野生近缘种，有效避免基因污染，B正确； C、治疗性克隆仍涉及胚胎操作，也存在伦理争议，C错误； D、生物武器虽能自我复制且传染性强，但其杀伤力受环境、防控措施制约，并非必然大于常规武器，D错误。 故选B。 二、非选择题 7．(24-25高二下·山东菏泽·期中)活性黑5是一种低毒性、难褪色的含氮染料，科研人员欲利用生物酶处理染料废水中的活性 (1)培养基I需要以_____为唯一氮源，除此之外，该培养基还需添加的成分是_____________（4种）。 (2)将微生物从培养基I通过_________法转移到培养基Ⅱ，目的是______。培养基I和Ⅱ须使用固体培养基的原因是________。 (3)从培养基Ⅱ挑取单菌落，进行浓度梯度驯化，其目的是_____。 (4)科研人员通过对BVU5蛋白基因进行定点突变，最终获得了活性更高的BVU5蛋白，该生物技术属于_________，该技术的基础是_________。 【答案】(1) 活性黑5 碳源、水、无机盐、琼脂 (2) 平板划线法 进一步分离纯化微生物 只有在固体培养基表面才能长出由单个微生物繁殖而形成的菌落 (3)获得具备强分解活性黑5能力的微生物，从而获得高表达的分解活性黑5的氧化还原酶BVU5蛋白 (4) 蛋白质工程 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 【分析】培养基是人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质；分为固体培养基和液体培养基，培养基中一般含有水、碳源、氮源和无机盐。 【详解】（1）活性黑5是一种低毒性、难褪色的含氮染料，科研人员欲利用生物酶处理染料废水中的活性，可知，培养基I需要以活性黑5为唯一氮源，除氮源之外，还需要加入碳源、水、无机盐、琼脂。 （2）培养基Ⅱ通过平板划线法等到单菌落，故将微生物从培养基I通过平板划线法转移到培养基Ⅱ，目的是进一步分离纯化微生物。只有在固体培养基表面才能长出由单个微生物繁殖而形成的菌落，故培养基I和Ⅱ须使用固体培养基。 （3）因为获得具备强分解活性黑5能力的微生物，从而获得高表达的分解活性黑5的氧化还原酶BVU5蛋白，所以从培养基Ⅱ挑取单菌落，进行浓度梯度驯化。 （4）对BVU5蛋白基因进行定点突变，最终获得了活性更高的BVU5蛋白，该生物技术属于蛋白质工程，蛋白质工程的基础是蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题04 基因工程 3大高频考点概览 考点01 基因工程的基本工具 考点02 基因工程的基本操作程序 考点03 蛋白质工程 地 城 考点01 基因工程的基本工具 一、单选题 1．(24-25高二下·河南焦作普通高中·期中)生物化学、分子生物学和微生物学等学科的理论基础和相关技术的发展催生了基因工程。下列关于基因工程的诞生和发展的叙述，错误的是（    ） A．肺炎链球菌的体外转化实验证明了DNA可以在同种生物个体之间转移 B．限制酶、DNA聚合酶和逆转录酶的发现为功能基因的获得创造了条件 C．利用PCR技术获取和扩增目的基因需要依赖解旋酶打开DNA双链 D．应用基因组编辑技术可以对特定基因进行定点插入、敲除或替换 2．(24-25高二下·河南焦作普通高中·期中)基因工程中使用的载体按照来源和性质可以分为质粒载体、噬菌体载体、病毒载体等。下列有关叙述错误的是（    ） A．三种载体的来源不同，在大小、结构和复制方式上也有差别 B．质粒载体均来源于原核细胞，天然质粒常需进行人工改造 C．噬菌体载体具有严格的宿主选择性，常用细菌作为受体细胞 D．将目的基因导入动物细胞时不宜选择质粒载体，可选择病毒载体 3．(24-25高二下·河南焦作普通高中·期中)下表列举了一些限制酶的识别序列和切割位点。下列有关叙述正确的是（    ） 限制酶 BamHⅠ EcoRⅠ SmaⅠ XmaⅠ 识别序列 5'-G↓GATCC-3' 5-G↓AATTC-3' 5'-CCC↓GGG-3' 5-C↓CCGGG-3 A．限制酶的识别序列都是由6个脱氧核苷酸组成的 B．若某DNA片段能被SmaⅠ切割，则其也能被XmaⅠ切割 C．BamHⅠ切割产生的DNA片段能与EcoRⅠ切割的片段连接 D．XmaⅠ切割产生的DNA片段的黏性末端是5'-GGCCC-3' 4．(24-25高二下·山东日照五莲县山东五莲县第一中学·月考)用限制酶EcoRⅤ单独切割某普通质粒，可产生14kb（1kb即1000个碱基对）的长链，而同时用限制酶EcoRⅤ、MboⅠ联合切割该质粒，可得到三种长度的DNA片段，见下图（其中*表示EcoRⅤ限制酶切割后的一个黏性末端）。 若用MboⅠ限制酶单独切割该普通质粒，则产生的DNA片段的长度为（    ） A．2.5和11.5 B．14 C．5.5和8.5 D．6和8 5．(24-25高二下·山东青岛·期中)Cre/loxP酶系统是由Cre酶和loxP序列两部分组成，该系统可以在DNA的特定位点上执行碱基序列的删除、插入以及重组等，从而实现基因的定点编辑。loxP位点是一段长为34bp的DNA序列，具有方向性，Cre酶能有效识别loxP序列并从特定位置切割，部分过程如图所示。下列说法错误的是（    ） A．Cre酶处理时具有限制酶和DNA连接酶的功能 B．为检测基因编辑是否成功，可用PCR扩增并进行电泳检测 C．两个loxP位点分别位于两条不同的染色体上时，Cre酶能引起染色体变异 D．Cre酶切割一个DNA分子上两个同向排列的loxP位点，保留片段1，实现基因编辑 6．(22-23高二·天津五区县重点校联考·期中)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验叙述，正确的是（    ） A．将猪的红细胞置于清水中，红细胞涨破后DNA会释放出来 B．在研磨液中加入等体积的预冷的酒精析出的丝状物即为粗提取的DNA C．将白色丝状物溶于2 mol/L的NaCl溶液中，离心后弃去上清液 D．提取到的丝状物直接加入二苯胺试剂中，沸水浴加热后变蓝 7．(24-25高二下·山东菏泽·期中)利用下图质粒和目的基因构建基因表达载体，为高效连接和筛选，结合表格中质粒上限制酶识别位点，推测目的基因上游和下游含有的限制酶识别位点组合可以为（　　） 限制酶 识别序列和切割位点 限制酶 识别序列和切割位点 XbaI 5'-T↓TCGAG-3' SacI 5'-C↓TCGAG-3' SmaI 5'-CCC↓GGG-3' HindIII 5'-A↓AGCTT-3' EcoRI 5'-A↓AATTT-3' BclI 5'-G↓AATTC-3' ①XbaI和SacI  ②SacI和EcoRI  ③XbaI和HindIII  ④SmaI和SacI  ⑤HindIII和EcoRI  ⑥XbaI和BclI A．③⑤ B．①③⑤ C．②③⑤⑥ D．①②③⑤⑥ 二、非选择题 8．(24-25高二下·山东菏泽·期中)研究人员通过PCR扩增质粒pDNR-LIB中的sacB基因（蔗糖敏感基因，其表达产物会在含有蔗糖的平板上抑制细菌的生长），并将其插入质粒pAH162中，构建重组质粒pAH162-sacB。该质粒导入大肠杆菌后，需验证其双重选择作用。限制酶位点及质粒结构如图所示。 (1)基因工程操作中用到的工具有________，其中限制酶可以使双链DNA分子每一条链中特定部位的______键断开。由构建的pAH162-sacB可推测，sacB基因上下游分别含有限制酶________、_______的识别序列。 (2)sacB基因在筛选重组质粒中的作用是______。 (3)若需在分子水平上检测sacB基因是否成功导入受体细胞，可采用_______等技术；若需检测CAR蛋白是否表达，可采用___________技术。 (4)若要通过设计引物在sacB基因两侧添加限制酶的识别序列，应该添加在引物的________（填“3′端”或“5′端”）。 地 城 考点02 基因工程的基本操作程序 一、单选题 1．(24-25高二下·山东菏泽·期中)1997年，我国政府首次批准商业化种植转基因抗虫棉，下列关于用Bt基因培育转基因抗虫棉四个主要步骤的说法，正确的是（　　） A．这四个步骤中均可用到碱基互补配对的原则 B．基因表达载体中的终止密码子能够使基因停止转录 C．若利用PCR技术检测目的基因是否转录出mRNA，则不能根据目的基因的启动子和终止子序列设计引物 D．成功将两个Bt基因转入棉花的染色体DNA中，则自交后代一定具有抗虫特性 2．(24-25高二下·辽宁七校协作体·期中)蛛丝有超强韧性，其主要成分蛛丝蛋白是一种特殊的纤维蛋白，具有独特的结构与性质。科学家将蛛丝蛋白基因转入羊的乳腺中以生产蛛丝蛋白，下图是蛛丝蛋白基因的DNA片段。在基因工程中可通过PCR技术和琼脂糖凝胶电泳技术检测目的基因是否导入受体细胞。下列说法错误的是（    ） A．用PCR技术扩增图中的蛛丝蛋白基因，可选择图中的引物①和④ B．科学家将蛛丝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 C．在凝胶中DNA分子的迁移速率不只与DNA分子的大小有关 D．检测蛛丝蛋白基因在受体细胞中是否转录出mRNA，可用PCR等技术 3．(24-25高二下·广西玉林七校·期中)利用转基因山羊乳腺生物反应器生产丁酰胆碱酯酶，可治疗有机磷中毒。下列叙述错误的是（　　） A．应该用山羊乳腺细胞中特异表达的基因的启动子构建基因表达载体 B．乳腺生物反应器的优点在于可以生产大量的丁酰胆碱酯酶 C．该过程中丁酰胆碱酯酶基因表达载体的受体细胞的性染色体组成只能是XX D．常通过显微注射法将丁酰胆碱酯酶基因导入山羊的乳腺细胞来获得转基因山羊 4．(24-25高二下·四川成都蓉城联考·期中)研究人员用图1中质粒和图2中含目的基因的片段构建重组质粒（图中标注了相关限制酶切割位点），将重组质粒导入大肠杆菌后进行筛选及PCR鉴定。下列叙述正确的是（　　）    A．构建重组质粒的过程应选用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶 B．使用DNA聚合酶将酶切后的质粒和目的基因片段进行重组 C．利用PCR鉴定含目的基因的大肠杆菌时应选用引物乙和引物丙 D．含有重组质粒的大肠杆菌不能在添加氨苄青霉素的培养基上生存 5．(24-25高二下·山东菏泽·期中)双脱氧链终止法主要用于DNA基因分析，是应用最多的核酸测序技术。该方法是利用PCR技术在酶、模板、引物、四种脱氧核苷酸存在的情况下，在四管反应系统中按比例分别加入四种双脱氧核苷三磷酸（ddATP、ddCTP、ddGTP、ddTTP），则当双脱氧核苷三磷酸被加入到链末端时，这一链就会停止伸长，而单脱氧核苷三磷酸链末端的片段还可以继续延伸。在结束反应后，用四个泳道进行电泳，结果如下图所示，下列说法错误的是（　　） A．每管反应系统中均需加入2种引物 B．待测模板链的碱基序列为3'-GATGGACACTA-5' C．反应体系中加入的酶只有耐高温的DNA聚合酶 D．结束反应后需将产物进行变性再电泳 6．(24-25高二下·浙江温州十校·期中)某科研小组用PCR扩增酵母菌的rRNA基因。PCR包括多个循环，每个循环可以分为变性、退火、延伸3个步骤。下列叙述正确的是（　　） A．进行PCR扩增时需要解旋酶和DNA聚合酶 B．延伸时间取决于酵母菌基因组DNA的长度 C．引物浓度大小不会影响PCR扩增获得酵母菌rRNA基因的数量 D．变性所需温度较延伸温度要高 7．为降低寄生虫疫苗候选抗原蛋白异位表达毒性等副作用，研究者将增强绿色荧光蛋白（EGFP）基因与线虫肌动蛋白（Act-1）启动子核心片段重组，利用大肠杆菌表达荧光蛋白，来确定Act-1基因启动子核心片段的活性，其主要步骤如图所示。下列叙述正确的是（    ） 注：Ori表示复制原点；AmpR表示氨苄青霉素抗性基因。 A．利用PCR扩增Act-1基因启动子时，需用到SalⅠ酶和HindⅢ酶 B．在添加氨苄青霉素的培养基上，获得的菌落均能发出荧光 C．Ori可能富含G—C碱基对，有利于DNA从此处开始解旋 D．启动子与质粒重组前需添加XhoⅠ酶的识别序列 8．(24-25高三上·北京二中·期中)科研人员利用农杆菌转化法将抗病毒蛋白基因C导入番木瓜，培育出转基因抗病番木瓜，Ti质粒如图所示。下列叙述正确的是（    ） A．农杆菌的拟核基因与番木瓜基因发生重组 B．构建重组质粒均需使用限制酶和DNA聚合酶 C．含重组Ti质粒的农杆菌具有四环素抗性 D．转基因抗病番木瓜不具有卡那霉素抗性 二、非选择题 9．(24-25高二下·广西玉林七校·期中)生长激素制剂是治疗垂体性侏儒症的特效药。图1是通过基因工程将人的生长激素基因A导入大肠杆菌中生产生长激素的过程，图2是基因工程中所用到的质粒，图3是通过PCR获取和扩增目的基因。请回答下列问题： (1)使用PCR技术获取和扩增A基因，PCR技术要在缓冲体系中添加模板、4种脱氧核苷酸、两种引物、__________、__________等。扩增目的基因时，需要从图3中选择的一对引物是__________。 (2)要使A基因能正确与图2中的质粒拼接在一起，需要在所选引物的__________端分别增加相应的限制酶的酶切位点。分析图2和图3，若使用“双酶切”法同时处理质粒和目的基因，需在目的基因的上、下游分别添加__________、__________（填限制酶名称）的识别序列。用“双酶切”法同时处理质粒和目的基因的优点有：__________。（答2点） (3)图3中的基因表达时，__________（填“a”或“b”）链作为转录的模板链。 10．(24-25高二下·河南焦作普通高中·期中)0．为培育抗盐碱烟草品种，研究人员从抗盐碱水稻中提取OsCYP2基因，构建基因表达载体，如图1，图中bar表示抗草甘膦（一种除草剂）基因。回答下列问题：    (1)图中Ti质粒源于__________，可选用Ti质粒作为目的基因载体的原因是____________________。 (2)已知OsCYP2基因两端的碱基序列和转录方向如图2所示：    为使OsCYP2基因插入Ti质粒，研究人员利用PCR技术扩增目的基因时，应设计引物1的碱基序列为5'-__________-3'（写前10个碱基），OsCYP2基因应插入启动子__________（填“1”“2”或“1或2”）与终止子之间。bar的作用是____________________。 (3)研究人员在扩增OsCYP2基因时，每次PCR循环分为__________三步，若设置循环为n次，则m个OsCYP2基因经扩增可获得__________个OsCYP2基因，共需消耗__________个引物2。 地 城 考点03 蛋白质工程 一、单选题 1．(24-25高三下·贵州铜仁·一模)水蛭素是一种蛋白质，可用于预防和治疗血栓。研究人员发现用赖氨酸替换水蛭素第47位的天冬酰胺可以提高它的抗凝血活性。下列叙述正确的是（　　） A．该项替换研究中，目前可行的直接操作对象是蛋白质 B．该项替换研究中，改造前后水蛭素的空间结构未发生改变 C．该项替换研究的思路与按照中心法则合成蛋白质的思路一致 D．改造的水蛭素基因导入微生物后可利用发酵工程生产水蛭素 2．(24-25高二下·山东菏泽·期中)AI技术通过大数据分析等方法，为生物医药研究、临床诊断和治疗等带来革命性的变化。下列关于AI技术在生物医药领域应用的说法，错误的是（    ） A．AI技术能预测患者体内某些蛋白质的三维结构并设计新药物，属于蛋白质工程技术 B．AI筛选出与患者某疾病相关的基因并设计相应基因编辑方案，属于基因工程技术 C．蛋白质工程可通过分析蛋白质功能设计新基因，从而改造或制造新的蛋白质 D．AI根据目标蛋白质的氨基酸序列推导出的DNA序列不包含启动子和终止子 3．(24-25高二下·四川成都蓉城联考·期中)2024年诺贝尔化学奖授予以下三位科学家，以表彰其在蛋白质研究领域的突破性贡献：大卫·贝克开发了基于计算机算法的蛋白质设计技术，成功设计并合成自然界中不存在的全新功能性蛋白质，丹米斯·哈萨比斯和约翰·乔普开发了人工智能模型（如AlphaFold），解决了困扰科学界50年的“蛋白质折叠问题”，实现了仅通过氨基酸序列即可高精度预测蛋白质三维结构。他们的研究成果大幅加速了药物靶点发现、疾病机制解析等领域的研究进程，并推动了结构生物学的革新。下列说法错误的是（　　） A．基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，但结合大卫·贝克的研究成果可合成全新功能性蛋白质 B．在蛋白质工程中可根据蛋白质的氨基酸序列和密码子表设计目的基因，但目的基因的碱基序列并不唯一 C．蛋白质的高级结构非常复杂，往往与肽键以及肽链在特定区域形成氢键、二硫键等有关 D．蛋白质工程的难点在于难以正确确定蛋白质的高级结构，而人工智能模型AlphaFold为解决这一问题提供了帮助 4．(24-25高二下·四川眉山眉山县级学校·期末)转基因技术诞生以来，发展迅速，广泛应用于农牧业增产、医药研发、物种保护和 食品生产等方面。下列有关基因工程的应用说法正确的是（　　） A．可通过诱变获得高产青霉素的转基因青霉菌，培育该菌株大量生产青霉素 B．药用蛋白基因导入哺乳动物基因组，其乳腺就是一个生物反应器，分泌的乳汁中 含有大量药用蛋白 C．工厂化生产的重组凝乳酶是基因工程和发酵工程结合的产物 D．将基因工程生产的肠乳糖酶添加在牛奶中可提高人分解乳糖的能力 5．(24-25高二下·河南信阳罗山县·期中)生物工程应用广泛，成果丰硕，下列对应工程技术应用正确的是（　　） A．利用乳腺反应器生产药物，属于动物细胞工程 B．制造一种能降解石油的“超级细菌”属于发酵工程 C．利用苏云金芽孢杆菌制成生物农药属于基因工程 D．人工生产牛胰岛素属于蛋白质工程 6．(24-25高二下·山东菏泽·期中)生物技术就像一把“双刃剑”，既可造福人类也可能在使用不当时，给人类带来潜在风险。下列关于生物技术的安全性与伦理问题的说法，正确的是（　　） A．对植物的基因改造是基因工程中研究最广泛，取得成果最多的领域 B．采用雄性不育系培育转基因植物可有效避免基因污染 C．生殖性克隆与治疗性克隆相比，后者不会面临伦理问题 D．生物武器的杀伤力大于常规武器与其能自我复制、传染性强等有关 二、非选择题 7．(24-25高二下·山东菏泽·期中)活性黑5是一种低毒性、难褪色的含氮染料，科研人员欲利用生物酶处理染料废水中的活性 (1)培养基I需要以_____为唯一氮源，除此之外，该培养基还需添加的成分是_____________（4种）。 (2)将微生物从培养基I通过_________法转移到培养基Ⅱ，目的是______。培养基I和Ⅱ须使用固体培养基的原因是________。 (3)从培养基Ⅱ挑取单菌落，进行浓度梯度驯化，其目的是_____。 (4)科研人员通过对BVU5蛋白基因进行定点突变，最终获得了活性更高的BVU5蛋白，该生物技术属于_________，该技术的基础是_________。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $