课时训练18 基因工程-（配套练习）【金版新学案】2026年高考生物大二轮专题复习与测试（多选）

课时训练18　基因工程 (时间：40分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (1－8题每小题3分，共24分) 保分点一　基因工程的基本工具和程序 1．(2025·山东青岛模拟)野生大豆的SAMS基因具有提高抗逆性的作用。水稻是一种盐敏感型作物，为提高水稻的抗盐碱胁迫能力，研究者将野生大豆的SAMS基因转入水稻细胞内，从而培养出转基因水稻株系，具体过程如图。下列说法错误的是(　　) A．图示过程中发生了两次转化 B．Ⅰ和Ⅲ都需使用固体培养基 C．Ⅰ中的筛选可使用PCR技术 D．获得的转基因水稻苗都具备抗盐碱能力 答案：D 解析：转化是指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，图示过程需要两次转化，一是将目的基因(SAMS基因)转化到质粒的T-DNA分子上，二是指被插入目的基因的T-DNA转化到受体细胞的染色体DNA分子上，A正确；Ⅰ和Ⅲ分别用于培养农杆菌和植物组织培养的再分化过程，均需要使用固体培养基，B正确；PCR技术可用于目的基因和基因表达载体的筛选，C正确；SAMS基因具有提高抗逆性的作用，但目的基因在受体细胞中不一定会稳定维持和表达其遗传特性，即获得的转基因水稻幼苗不一定都具有抗盐碱的能力，所以需要将转基因水稻置于盐碱的环境中，进行筛选与鉴定，D错误。 2．双向启动子可同时结合两个RNA聚合酶来驱动下游基因的表达，研究人员构建了图示表达载体，以检测双向启动子作用效果。下列分析不正确的是(　　) A．可用农杆菌转化法将构建好的表达载体导入植物细胞 B．为连入GUS基因，需用SalⅠ和SphⅠ酶切已整合了双向启动子及LUC基因的质粒 C．在培养基中添加壮观霉素可筛选出成功导入该表达载体的微生物受体细胞 D．可通过观察是否出现荧光和蓝色物质确认双向启动子的作用 答案：B 解析：将基因表达载体导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，A正确；如果用SphⅠ酶切已整合了双向启动子及LUC基因的质粒，会破坏LUC基因，B错误；如果成功导入含有壮观霉素抗性基因的基因表达载体，受体细胞就具有抗壮观霉素的能力，在含有壮观霉素的培养基上能生存，因此可以筛选出成功导入表达载体的微生物受体细胞，C正确；双向启动子如果正常表达，就会合成荧光素酶和β-葡萄糖苷酶，二者催化底物分别产生荧光或生成蓝色物质，从而确定双向启动子的作用，D正确。 3．(2025·河南郑州模拟)自然界中很少出现蓝色的花，天然蓝色花出现的主要原因是花瓣细胞液泡中的花青素在碱性条件下显蓝色。我国科学家利用链霉菌的靛蓝合成酶基因(idgS)及其激活基因(sfp)构建了基因表达载体(如图)，通过农杆菌转化法将上述基因导入白玫瑰，在细胞质基质中形成稳定显色的靛蓝。下列相关叙述正确的是(　　) A．不同限制酶的识别序列都是由6个脱氧核苷酸组成的 B．将idgS基因插入Ti质粒时使用的限制酶是SpeⅠ和BamHⅠ C．将sfp基因插入Ti质粒时使用的限制酶是PmeⅠ和SacⅠ D．启动子和终止子不表达出蛋白质，都属于基因的调控序列 答案：D 解析：大多数限制酶的识别序列由6个脱氧核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由4个、8个或其他数量的脱氧核苷酸组成，A错误。由图可以看出，idgS基因插入Ti质粒的SpeⅠ和SacⅠ两个限制酶识别位点之间，sfp基因插入Ti质粒的启动子1和终止子1之间；将sfp基因插入Ti质粒时，可使用限制酶BamHⅠ，将idgS基因插入Ti质粒时，可用SpeⅠ和SacⅠ进行双酶切割，B、C错误。启动子和终止子不表达出蛋白质，都属于基因的调控序列，D正确。 4．(2025·广东湛江模拟)研究人员将目的基因插入质粒，构建重组质粒的过程如图所示，再将该重组质粒导入大肠杆菌中。由β-半乳糖苷酶基因编码产生的β-半乳糖苷酶可分解X-gal产生蓝色物质，使菌落呈蓝色，否则菌落为白色。下列叙述错误的是(　　) A．将目的基因插入质粒中时，需要用到的酶有XhoⅠ、NheⅠ和DNA连接酶 B．需要用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．将按图示构建的重组质粒导入大肠杆菌后，大肠杆菌可正常表达该目的基因 D．在含X-gal的培养基上培养导入了重组质粒的大肠杆菌，可出现蓝色菌落 答案：C 解析：目的基因两侧含有限制酶XhoⅠ、NheⅠ的识别序列，将目的基因插入质粒中时，需要用到限制酶XhoⅠ、NheⅠ切割目的基因和质粒，再用DNA连接酶将目的基因和质粒连接在一起，A正确；将目的基因导入受体细胞时，需要用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，B正确；将按图示构建的重组质粒导入大肠杆菌后，由于目的基因的转录方向和启动子的方向相反，大肠杆菌不能正常表达该目的基因，C错误；在含X-gal的培养基上培养导入了重组质粒的大肠杆菌，β-半乳糖苷酶基因编码产生的β-半乳糖苷酶可分解X-gal产生蓝色物质，使菌落呈蓝色，D正确。 保分点二　PCR和电泳技术 5．(2025·湖北黄石模拟)如图显示了存在于4 kb(1 kb＝1 000个碱基对)长的环状DNA片段上的限制性内切核酸酶识别位点。为在分离凝胶上产生行进最远的条带，应一起使用的两种限制性内切核酸酶是(　　) A．NdeⅠ和PstⅠ B．NdeⅠ和EcoRⅠ C．SacⅠ和BamHⅠ D．EcoRⅠ和HindⅢ 答案：D 解析：据图分析可得，四个选项组合中用EcoRⅠ和HindⅢ处理环状DNA可产生长度约为0.3 kb、2.0 kb、1.0 kb和0.7 kb的DNA片段。越短的DNA片段在凝胶电泳中行进得越远，0.3 kb的片段是所有选项中能产生的最短片段，D符合题意，A、B、C不符合题意。 6．(2025·湖北黄冈模拟)热启动PCR主要借助一种酶的修饰物来抑制常温下DNA聚合酶的活性。这种修饰使得PCR反应体系在配制阶段不能形成产物。当反应体系配制好后，在反应初始加热步骤，酶修饰物在高温下被释放，使得DNA聚合酶被激活，直接在高温下(70 ℃以上)进行PCR扩增。下列相关叙述错误的是(　　) A．热启动PCR利用DNA热变性原理，通过调节DNA聚合酶活性控制进程 B．热启动PCR中高温能激活DNA聚合酶，该反应体系中无需加入Mg2＋ C．与常规PCR相比，热启动PCR可减少反应起始阶段引物错配形成的产物 D．热启动PCR可防止低温条件下产物的非特异性扩增，能提高反应的特异性 答案：B 解析：热启动PCR利用的原理是DNA的热变性，该技术通过调节DNA聚合酶活性来控制反应进程，A正确；Mg2＋是DNA聚合酶的必需辅助因子，能够激活DNA聚合酶的活性，该反应体系中也要加入Mg2＋，B错误；低温条件下启动PCR，易引起引物与模板中一些非靶位点的错配和引物之间形成二聚体，热启动PCR可减少反应起始时引物错配形成的产物，通过减少错配提高反应的特异性，C、D正确。 7．(2025·河北模拟)某研究小组利用转基因技术，将绿色荧光蛋白基因(GFP)整合到野生型小鼠Gata3基因一端，如图甲所示。实验得到能正常表达两种蛋白质的杂合子雌雄小鼠各1只，交配以期获得Gata3-GFP基因纯合子小鼠。为了鉴定交配获得的4只新生小鼠的基因型，设计了引物1和引物2用于PCR扩增，PCR产物电泳结果如图乙所示： 下列相关叙述正确的是(　　) A．Gata3基因为转基因操作中的目的基因 B．翻译起始位点在Gata3基因的上游启动子区域 C．2号条带的小鼠是Gata3-GFP基因纯合子，4号条带的小鼠是野生型 D．若用引物1和引物3进行PCR，能更好地鉴定新生小鼠的杂合子和纯合子情况 答案：C 解析：据题干信息可知，绿色荧光蛋白基因(GFP)为转基因操作中的目的基因，A错误；Gata3基因的上游启动子区域是转录起始位点，而不是翻译起始位点，B错误；整合GFP基因后，核酸片段变长，2号个体只有大片段，所以是Gata3-GFP基因纯合子，4号个体只有小片段，是野生型，C正确；若用引物1和引物3进行PCR，杂合子和Gata3-GFP基因纯合子都能扩增出相应的片段，电泳结果相同，不能区分杂合子和纯合子，D错误。 保分点三　基因编辑技术 8．(2025·山东青岛模拟)CRISPR/Cas9基因编辑技术，是对靶向基因进行特定DNA修饰的技术。利用CRISPR/Cas9技术可以使红眼基因B突变获得果蝇突变体，如图为技术原理图。下列相关叙述正确的是(　　) A．细胞内的Cas9酶在配对区域定点剪切，引起果蝇发生染色体结构变异 B．该过程中，sgRNA和Cas9酶共同剪切DNA的作用类似于限制酶的作用 C．敲除后需要DNA聚合酶对DNA上的切口进行修复 D．sgRNA与红眼基因B的部分序列配对，不会出现的碱基互补配对方式是A－T 答案：B 解析：细胞内的Cas9酶在配对区域定点剪切，引起果蝇发生基因突变，A错误；该过程中，sgRNA和Cas9酶共同剪切DNA，sgRNA和Cas9酶类似于限制酶的作用，B正确；敲除后需要DNA连接酶对DNA上的切口进行修复，C错误；sgRNA与红眼基因B的部分序列配对，碱基互补配对方式中A—T可能会出现，D错误。 (9－10题每小题5分，共10分) 9．(多选)(2025·江西南昌模拟)单细胞生物并没有免疫系统，但是科学家发现细菌中存在清除入侵病毒DNA的功能系统，并发明了CRISPR/Cas9基因编辑技术。该系统主要包含单链向导RNA和Cas9蛋白两个部分，能特异性识别并结合特定的DNA序列，从而引导Cas9蛋白到相应位置并剪切DNA，最终实现对靶基因序列的编辑。下列叙述错误的是(　　) A．Cas9蛋白通过切断磷酸二酯键对DNA进行剪切 B．CRISPR/Cas9基因编辑技术本质上是对靶基因进行编辑引发染色体结构变异 C．识别序列与β链存在的碱基互补配对方式为U—A、A—T、G—C、C—G D．向导RNA的序列越短，会导致脱靶率越低 答案：BD 解析：Cas9蛋白的作用对象是DNA，通过切断磷酸二酯键对DNA进行剪切，A正确；CRISPR/Cas9基因编辑技术本质上是对靶基因进行编辑引发基因突变，B错误；识别序列RNA与β链DNA存在的碱基互补配对方式为U—A、A—T、G—C、C—G，C正确；向导RNA的序列越短，结合的区域随机性越大，会导致脱靶率越高，D错误。 10．(多选)(2025·山东淄博模拟)科研人员利用花菜对DNA的粗提取实验进行改进。使用不同的研磨液过滤提取DNA、加酒精后用不同的去杂质方法纯化DNA，并进行相关检测，结果如下表。OD260/OD280的比值可检查DNA纯度，纯DNA的OD260/OD280为1.8，当存在蛋白质污染时，这一比值会明显降低。下列说法错误的是(　　) 研磨提取 研磨液的NaCl浓度/(mol/L) 0.14 2 沉淀质量/g 0.078 9 0.040 9 提取的DNA浓度/(ng/μL) 59.5 100.6 OD260/OD280 1.29 1.57 加酒精后去杂质 去杂质方式 离心 4 ℃冰箱静置 沉淀质量/g 0.068 0.102 8 纯化的DNA浓度/(ng/μL) 81.5 336.4 OD260/OD280 1.53 1.41 A．研磨液配置过程中，需用2 mol/L的HCl溶液将研磨液调至弱碱性 B．与0.14 mol/L相比，用2 mol/L的NaCl溶液研磨得到的沉淀物中的DNA浓度更高 C.去杂质时应用1 500 r/min离心转速将DNA沉淀下来，且离心法获得的纯度高 D．DNA分子在碱性溶液中加热降解后可与二苯胺反应生成蓝色络合物 答案：BCD 解析：研磨液配置过程中，需用2 mol/L的HCl溶液将研磨液的pH调节至8.0，呈弱碱性，A正确；表格显示，2 mol/L NaCl研磨液提取的DNA浓度更高(100.6 ng/μL>59.5 ng/μL)，但这是由于高盐浓度下DNA溶解度高，杂质沉淀更多，而非沉淀物中DNA浓度更高，实际上，高盐浓度下DNA溶解于上清液，沉淀物中的DNA更少，B错误；根据图表信息可知，离心法获得的OD260/OD280为1.53，高于静置法的1.41，说明离心法纯度更高，但是研磨液的NaCl浓度不同，所以无法得出离心法获得的纯度高，去杂质时，一般用10 000 r/min的转速沉淀DNA，C错误；二苯胺试剂需在酸性条件下与DNA反应生成蓝色络合物，而非碱性条件，题目中“碱性溶液中加热降解”的描述与实验原理不符，D错误。 11．(12分)(2025·河北石家庄质检)研究表明羊乳中的β-乳球蛋白(BLG)是人体主要过敏原，图1为研究人员利用基因编辑技术敲除山羊中BLG基因，同时导入人乳铁蛋白(hLF)基因并获得转基因山羊的操作过程。图1中sgBLG/Cas9复合物中，sgBLG为能准确识别图1中母羊甲DNA特定序列的RNA，并引导Cas9蛋白对DNA进行切割。回答下列问题： (1)上述操作过程中的目的基因是____________________。Cas9蛋白类似于基因工程中常用到的________________酶。 (2)图中③应用到的技术为____________________________________________。 (3)为获取更多母羊丙的卵母细胞，需对丙注射____________________，并将获取的细胞培养至________期后去核，去核的目的是__________________________ _________________________________________________________________。 早期胚胎移植之前，需对母羊丁进行________处理。 (4)研究人员利用人乳铁蛋白基因的mRNA进行逆转录得到了cDNA，已知mRNA的序列为5′-UUACUUCCUG…(中间序列)…CAAGUUUCAU-3′。在目的基因两端加上相应的限制酶识别序列后利用PCR技术扩增，将目的基因和图2中的质粒连接构建表达载体。请分别写出PCR扩增时所需两种DNA引物5′端到3′端方向的前12个碱基序列：_____________________和____________________。 (5)筛选后得到的早期胚胎细胞中不能检测到该药用蛋白，________(填“能”或“不能”)作为目的基因是否成功导入并表达的依据，理由是_____________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 答案：(1)人乳铁蛋白(hLF)基因　限制(性内切核酸)　(2)显微操作去核　(3)促性腺激素　MⅡ　确保重构胚的核(遗传物质)来自供体细胞(答出供体细胞核即可)　同期发情　(4)5′-GAATTCTTACTT-3′　5′-CTGCAGATGAAA-3′　(5)不能　人乳铁蛋白(目的)基因只能在转基因动物的乳腺细胞内表达 解析：(1)依据题意“……利用基因编辑技术敲除山羊中BLG基因，同时导入人乳铁蛋白(hLF)基因并获得转基因山羊……”可以推出题述操作过程中的目的基因是人乳铁蛋白基因。由题干中“引导Cas9蛋白对DNA进行切割”可推出，Cas9蛋白可以切割DNA分子，与限制性内切核酸酶作用类似。(3)可用促性腺激素处理母羊丙，以获得更多的卵母细胞。将获得的细胞培养至减数分裂Ⅱ中期(MⅡ期)进行去核处理。(4)mRNA的序列为5′-UUACUUCCUG...(中间序列)...CAAGUUUCAU-3′，则逆转录形成的cDNA序列为3′-AATGAAGGAC．..(中间序列)...GTTCAAAGTA-5′。由于目的基因和图2中的质粒连接构建表达载体，目的基因需要加上两种限制酶识别序列，根据引物只能引导子链从5′端→3′端延伸和碱基互补配对原则，用PCR扩增该cDNA时的两个引物对应的局部(12个碱基)序列为5′-GAATTCTTACTT-3′；5′-CTGCAGATGAAA-3′。(5)由于人乳铁蛋白(目的)基因只能在转基因动物的乳腺细胞内表达，因此若筛选后得到的早期胚胎细胞中没有检测到该药用蛋白，也不能作为目的基因是否成功导入并表达的依据。 12．(14分)(2025·河北卷)为治理水体中对生物有毒害的镉污染，研究者构建了分泌信号肽SP7、镉离子结合蛋白CADR、定位于细胞壁的蛋白GP1和黄色荧光蛋白YFP编码序列融合表达的载体，转入单细胞衣藻，实现CADR大量合成、分泌并定位于细胞壁，以吸附水体中的镉离子。回答下列问题： (1)在DNA聚合酶、引物、模板DNA和脱氧核苷酸中，随着PCR反应进行，分子数量逐渐减少的是________和________。模板与引物在PCR反应的________阶段开始结合。PCR中使用的DNA聚合酶需耐高温，其原因为_____________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 (2)载体中可用的酶切位点信息和拟构建载体的部分结构如图1所示。在将CADR、GP1和YFP基因逐个构建到载体时，为避免错误连接，需向以上三个基因的两端分别添加限制酶识别序列，其中GP1两端应添加__________________(填两种限制酶)的识别序列。用DNA连接酶连接时，可催化载体和目的基因之间形成__________键。 (3)若在荧光显微镜下观察到转基因衣藻表现为________________，初步表明融合蛋白表达成功。将转基因衣藻和野生型衣藻置于含镉离子的培养液中培养一段时间后，若转基因衣藻细胞壁比野生型衣藻细胞壁的镉离子含量__________，则表明融合蛋白能结合镉离子。 (4)将转基因衣藻和野生型衣藻在不同镉离子浓度的培养液中培养6天后，检测细胞密度，结果见图2。转基因衣藻在含有不同浓度镉离子的培养液中生长均优于野生型衣藻的原因可能是_________________________________________ ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 240 μmol·L－1镉离子浓度下，转基因衣藻和野生型衣藻生长均被明显抑制的原因可能是_______________________________________________________________ _________________________________________________________________。 注：镉离子对渗透压的影响忽略不计 (5)转基因衣藻可用于水体镉污染治理，与施加化学药物法相比，能体现出其环境治理优势的两个特性是________和________。(填标号) ①衣藻作为生物材料在水体中可自我繁殖　②衣藻生长速率受镉离子浓度影响　③衣藻可吸收水体中能引起富营养化的物质　④衣藻吸附的镉可沿食物链传递 答案：(1)引物　脱氧核苷酸　复性　PCR过程中变性和延伸需要的温度均较高，一般的DNA聚合酶在高温下会变性失活　(2)SmaⅠ、EcoRⅠ　磷酸二酯　(3)发出黄色荧光　高　(4)转基因衣藻细胞壁上的镉离子结合蛋白可以吸附培养液中的镉离子，减少镉离子对衣藻细胞的毒害　镉离子浓度过高，转基因衣藻细胞壁上的CADR数量和吸附能力有限，镉离子进入细胞对转基因衣藻和野生型衣藻均造成了较严重的毒害　(5)①　③ 解析：(1)PCR反应过程包括①变性：温度超过90 ℃时，双链DNA解聚为单链；②复性：温度下降到50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合；③延伸：温度上升到72 ℃左右时，溶液中的4种脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。PCR过程中变性和延伸需要的温度均较高，一般的DNA聚合酶在高温下会变性失活，只有耐高温的DNA聚合酶在这种温度条件下可以正常发挥作用。(2)分析图示中几种限制酶可知，NheⅠ与XbaⅠ酶切后产生的黏性末端相同，为了防止载体和目的基因出现自身环化和二者之间反向连接，不能同时在目的基因两端添加这两种酶的识别序列。根据题图中几种基因和限制酶的顺序可得出目的基因与对应酶切位点的位置关系，即GP1基因两端应分别添加SmaⅠ和EcoRⅠ的识别序列。DNA连接酶催化载体和目的基因之间形成磷酸二酯键，完成DNA片段的连接。(3)根据题干信息可知，该转基因衣藻中转入的融合表达载体中含有黄色荧光蛋白YFP的编码序列，若在荧光显微镜下观察到转基因衣藻发出黄色荧光，说明YFP基因表达成功，初步表明融合蛋白表达成功。构建成功的转基因衣藻中含有镉离子结合蛋白CADR、分泌信号肽SP7和定位于细胞壁的蛋白GP1的编码序列，可大量合成CADR，并定位于细胞壁；若转基因衣藻细胞壁的镉离子含量高于野生型衣藻，则说明融合蛋白可结合镉离子。(4)由图2可知，在含有不同镉离子浓度的培养液处理下，转基因衣藻的细胞密度相对值均大于野生型衣藻，原因可能是转基因衣藻细胞壁上的镉离子结合蛋白可以吸附培养液中的镉离子，减少镉离子对衣藻细胞的毒害。240 μmol·L－1镉离子浓度下，转基因衣藻和野生型衣藻生长均被明显抑制，原因可能是培养液中的镉离子浓度过高，转基因衣藻细胞壁上的CADR数量和吸附能力有限，镉离子对转基因衣藻和野生型衣藻均造成了较严重的毒害。(5)与施加化学药物相比，转基因衣藻在环境治理上的优势体现在衣藻作为生物材料在水体中可进行自我繁殖，而化学药物可能需要多次施加，成本高且操作麻烦；同时衣藻可吸收水体中的N、P等元素，能在一定程度上减轻水体的富营养化。 学科网（北京）股份有限公司 $