3.2基因工程的基本操作程序（分层作业）生物人教版选择性必修3

3．2  基因工程的基本操作程序（分层作业） 基础巩固+能力提升+拓展培优 三维训练 （限时：20min） 1.B  2.D 3.D  4.B 5.C 6.B 7. C 8.C 9.C 10.B  11.A 12.A 13.D 14. C 15.C （限时：10min） 1.B 2.B 3.B  4.C 5.B 6.【答案】 (1)PCR技术 使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸 RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA 基因表达载体的构建 (2)农杆菌转化法 Tet R 整合到大豆细胞的染色体DNA上 (3)Xma Ⅰ和Nhe Ⅰ (4)BC 7.【答案】 (1) C (2) Taq DNA聚合酶     可以 DNA模板、引物、四种脱氧核苷酸、适当的温度 (3) 25% (4) （210-1）（a-m） (5) 基因突变 75% （限时：8min） 1.D 2.C 3.【答案】 (1)水稻启动子能被水稻的RNA聚合酶识别，驱动FTO基因在水稻细胞中特异性稳定表达 农杆菌Ti质粒上的T-DNA可转移并整合到受体细胞的染色体DNA上 植物细胞的全能性 (2) 筛选出成功导入目的基因（FTO基因）的愈伤组织 便于检测FTO基因是否成功表达，以及对FTO蛋白进行纯化 (3) 排除空载体（T-DNA插入本身）对实验结果的干扰，保证实验结果是由FTO基因表达引起的 丙组的有效穗数、每穗粒数、千粒重均显著高于甲组和乙组，甲组和乙组的相关指标无明显差异 4.【答案】 (1) XbaⅠ DNA聚合 400（bp） (2) 37/64 (3) 密码子具有简并性，一种氨基酸可对应多种密码子；基因存在非编码序列，通过氨基酸序列反向获得的DNA序列中不含有启动子、终止子以及终止密码子对应的DNA序列 (4)上升 将抗条锈病小麦与普通小麦混合种植（间作）【将不同抗病基因的小麦品种混合种植】 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 3．2  基因工程的基本操作程序（分层作业） 基础巩固+能力提升+拓展培优 三维训练 （限时：20min） 知识点1 目的基因的筛选与获取 1．下图表示基因工程中目的基因的获取示意图，下列叙述错误的是（    ） A．③表示PCR技术，用来获取和扩增目的基因 B．若获取的目的基因相同，则图中基因组文库小于cDNA文库 C．要从基因文库中得到所需的目的基因可以根据目的基因的相关信息来获取 D．若基因比较小，核苷酸序列又已知，则可以直接通过人工合成的方法获取 【答案】B  【解析】A 、③表示PCR技术，可以利用PCR技术，大量扩增目的基因，A正确； B、基因组文库包括一种生物所有的基因，cDNA文库只包含一种生物的部分基因，故基因组文库大于cDNA文库，B错误； C、可以根据目的基因的相关信息，如核苷酸序列、基因功能、基因在染色体位置等，从基因文库中要得到所需的目的基因，C正确； D、在基因比较小，且核苷酸序列又已知，则可以直接通过人工合成方法进行DNA合成，D正确。 故选B。 2．基因工程中，目的基因的获取方法有多种，如从基因文库中获取、PCR扩增、人工合成等。下列关于目的基因获取方法的叙述，错误的是（　　） A．从基因组文库中获取的目的基因可能含内含子，而cDNA文库中的目的基因不含内含子 B．PCR扩增目的基因时，需要已知目的基因的核苷酸序列来设计引物 C．人工合成目的基因适用于目的基因序列较短、已知核苷酸序列的情况 D．从cDNA文库中获取目的基因时，需先提取受体细胞的mRNA，再反转录合成cDNA【答案】D  【解析】A、基因组文库包含某生物全部基因（含内含子和外显子），而cDNA文库由mRNA反转录获得，仅含表达基因的外显子序列，不含内含子，A正确； B、PCR扩增需依据目的基因两端的已知核苷酸序列设计特异性引物，以引导DNA聚合酶进行扩增，B正确； C、人工合成法（如化学合成或基因拼接）适用于已知核苷酸序列且长度较短的目的基因。C正确； D、cDNA文库构建需提取供体细胞（提供目的基因的生物）的mRNA，经反转录合成cDNA，而非受体细胞（接受基因的宿主细胞），D错误。 故选D。 3．利用引物P1、P2对含有目的基因的DNA分子进行PCR扩增和电泳，下列叙述正确的是（    ） A．PCR反应中耐高温的DNA聚合酶沿着模板链的5′端向3′端聚合核苷酸 B．电泳时DNA片段由正极向负极移动，DNA片段越小移动速度越快 C．PCR过程包括变性、复性、延伸，温度分别为90℃、72℃、50℃ D．若用32P标记引物P1，某DNA分子经4轮PCR循环后，可获得8个含32P标记且两条链等长的DNA分子 【答案】D 【解析】A、PCR中耐高温的DNA聚合酶催化子链从5'端向3'端延伸，因此酶是沿着模板链的3′端向5′端移动聚合核苷酸，A错误； B、DNA的磷酸基团带负电，电泳时DNA片段由负极向正极移动，且DNA片段越小移动速度越快，B错误； C、PCR的变性、复性（退火）、延伸对应的温度分别为90℃左右、50℃左右、72℃左右，C错误； D、两条链等长的目的DNA分子均含有1个P1引物序列，4轮PCR共产生2⁴=16个DNA分子，其中两条链等长的DNA分子数为2⁴-2×4=8个，均含³²P标记的P1引物，D正确。 故选D。 4.利用PCR扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如图所示)。图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。以下相关叙述错误的是(　　) A．变性过程中断裂的是DNA分子内碱基对之间的氢键 B．复性时引物a必须与引物b碱基互补配对 C．由原来的母链为模板合成的两个新DNA分子中，只含有引物a或引物b D．延伸时需要耐高温的DNA聚合酶催化 【答案】B  【解析】A、在PCR变性过程中高温破坏的是DNA分子的双螺旋结构，使其碱基对间的氢键断裂，A正确； B、 复性时引物a、引物b需要与模板进行碱基互补配对，如果引物a和引物b发生碱基互补配对，则不能与相应模板链结合，无法完成子链的延伸，B错误； C、 由于DNA复制方式为半保留复制，而引物为单链DNA片段，所以由原来的母链为模板合成的两个新DNA分子中，只含有引物a或引物b，C正确； D、 延伸时的温度为72 ℃左右，所以要用耐高温的DNA聚合酶催化子链合成，D正确。 故选C。 5.下列有关聚合酶链式反应(PCR)扩增目的基因的叙述，错误的是(　　) A．为方便构建重组质粒，在引物中需要适当添加限制酶的切割位点 B．设计引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对，而造成引物自连 C．PCR扩增时，复性所需温度的设定与引物的长度和碱基组成无关 D．PCR扩增一般需要经历多个循环，每个循环分为变性、复性和延伸3步 【答案】C  【解析】A、为方便构建重组质粒，在引物中需要增加适当的限制酶的切割位点，A正确; B、 设计引物时需要避免引物之间的碱基互补配对，以防止造成引物自身连接，B正确； C、复性温度与时间取决于引物的长度、碱基组成及其比例，还有靶基因序列的长度，如果引物中GC含量高，需要设定更高的复性温度，C错误； D、PCR扩增一般需要经历多个循环，每个循环分为变性、复性和延伸3步，D正确。 故选C。 知识点2 基因表达载体的构建 6.下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是（　　） A．表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得 B．借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来 C．表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原（起）点 D．启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用 【答案】B 【解析】A、由于基因的选择性表达，在人的肝细胞中，没有胰岛素基因转录的mRNA，A错误； B、标记基因的作用是为了鉴定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正确； C、表达载体的复制启动于复制原（起）点，胰岛素基因的表达启动于启动子，C错误； D、启动子在胰岛素基因的转录中起作用，终止密码子在胰岛素基因的翻译中起作用，D错误。 故选B。 7．用限制酶XbaⅠ和SacⅠ(两种酶切出的黏性末端不同)切割某DNA，获得含目的基因的片段。若利用该片段构建基因表达载体，应选用如图中的Ti质粒是(　　) 注：图中箭头所指的位置是限制酶识别和切割的位点。 【答案】C  【解析】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，因此构建基因表达载体时，应该将目的基因插入T-DNA上，则限制酶XbaⅠ和SacⅠ的切割位点都应该在T-DNA上，C项符合题意。 故选C。 8.如图为基因表达载体的模式图，下列有关基因工程中载体的说法，错误的是(　　) A．基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建 B．不同基因表达载体的构建方法是不同的 C．图中启动子位于基因的上游，是DNA聚合酶识别和结合的部位 D．抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因 【答案】C 【解析】A、基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，A正确； B、不同基因表达载体的构建过程不一定相同，B正确; C、启动子位于基因编码区的上游，是RNA聚合酶识别和结合的部位，C错误； D、抗生素抗性基因作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因，D正确。 故选C。 知识点3 将目的基因导入受体细胞 9.在将目的基因导入受体细胞的相关操作中，叙述正确的是(　　) A．导入植物细胞时均采用农杆菌转化法 B．转基因动物的获得多数运用基因枪法 C．大肠杆菌作为受体细胞时通常需要使用Ca2＋处理 D．导入目的基因的动物受精卵在培养液中发育成转基因动物 【答案】C  【解析】将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法；显微注射法是将目的基因导入动物细胞中最为有效的方法；大肠杆菌作为受体细胞时通常需要使用Ca2＋处理，使其成为感受态细胞；导入目的基因的动物受精卵在培养液中发育成早期胚胎，再经胚胎移植进入母体子宫内，其在母体子宫内发育成转基因动物。 故选C。 10.某科研团队欲将抗虫基因（Bt基因）导入棉花细胞，培育抗虫棉。现有以下两种导入方案： ①用农杆菌转化法将Bt基因导入棉花细胞； ②在棉花授粉后，将含Bt基因的溶液注入花粉管通道。 下列叙述错误的是（    ） A．方案①普遍适用于双子叶植物和裸子植物，一般单子叶植物不宜使用 B．方案①将Bt基因随机插入Ti质粒后，要先将重组质粒转入农杆菌 C．方案①的最终目的是将Bt基因整合到棉花细胞的染色体DNA上 D．相比方案①，方案②的优势是无需进行植物组织培养即可得到抗虫棉 【答案】B 【解析】A、农杆菌转化法利用了Ti质粒中T-DNA的转移特性实现细胞转化，双子叶植物和裸子植物细胞可分泌酚类物质吸引农杆菌，促进T-DNA转移，单子叶植物缺乏此机制，A正确； B、农杆菌转化法操作时，需先将目的基因（Bt基因）插入Ti质粒的T-DNA区域形成重组质粒，再导入农杆菌，利用农杆菌的侵染特性实现转移，B错误； C、方案①中，农杆菌的T-DNA携带Bt基因转移至棉花细胞，随机整合到染色体DNA上，使目的基因稳定遗传和表达，C正确； D、方案②是花粉管通道法，Bt基因会被导入受精卵，受精卵可直接发育成种子，最终长成完整植株，不需要像农杆菌转化法一样对离体受体细胞进行植物组织培养，D正确。 故选B。 知识点4 目的基因的检测与鉴定 11.利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列各项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是（    ） A．番茄细胞中检测到鱼的抗冻蛋白 B．大肠杆菌中检测到人干扰素基因mRNA C．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列 D．酵母菌细胞中提取到人胰岛素基因 【答案】A  【解析】A、番茄细胞中检测到鱼的抗冻蛋白，说明目的基因已经成功导入受体细胞，并且目的基因在受体细胞中已经完成表达，A正确； B、大肠杆菌中检测到人的胰岛素基因转录出的mRNA，说明目的基因已经成功转录，但不能说明目的基因已经完成表达，B错误； C、山羊乳腺细胞中检测到人凝血酶DNA序列，说明目的基因已经导入受体细胞，但不能说明目的基因已经完成表达，C错误； D、酵母菌细胞中提取到人胰岛素基因，说明基因已经成功导入，但未必成功表达，D错误。 故选A。 12.下列关于目的基因的检测与鉴定的叙述，错误的是(　　) A．目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的关键是目的基因是否插入质粒DNA中 B．检测受体细胞是否含有目的基因及其是否成功转录可使用PCR等技术 C．目的基因表达的鉴定通常是在个体水平上进行的 D．如在受体细胞内检测到目的基因表达的蛋白质，可确定目的基因上游含有启动子 【答案】A  【解析】A、目的基因在真核细胞中稳定遗传的关键是目的基因是否插入转基因生物的染色体DNA上，A错误； B、通过抗原抗体杂交可以检测目的基因是否翻译成了蛋白质，检测受体细胞是否含有目的基因及其是否成功转录可使用PCR等技术，B正确； C、目的基因表达的鉴定通常是在个体水平上进行的，如抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等，C正确； D、如在受体细胞内检测到目的基因表达的蛋白质，可确定目的基因上游含有启动子，D正确。 故选A。 知识点5 DNA片段的扩增及电泳鉴定 13.PCR扩增的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定，下列相关叙述错误的是（    ） A．在PCR过程中可通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合 B．在凝胶中DNA分子的迁移速率与DNA分子的大小、构象等有关 C．真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2＋激活，因此PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2＋ D．PCR技术与人体细胞内DNA复制的特点相似，都是边解旋边复制 【答案】D 【解析】A、PCR是一种体外扩增DNA片段的技术，利用了DNA热变性原理，通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合，A正确； B、在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶浓度、DNA分子的大小和构象等有关，通常分子越小、构象越简单，迁移速率越快，B正确； C、DNA聚合酶的活性需要Mg²⁺激活，因此PCR反应的缓冲液中需要添加Mg²⁺来保证DNA聚合酶发挥作用，C正确； D、PCR技术是在较高温度条件下打开双链后进行扩增的，不是边解旋边复制，D错误。故选D。 14.下列有关“DNA片段的扩增及电泳鉴定”的说法正确的是（　　） A．在微量离心管中加入各组分后通常需要通过离心来混匀 B．PCR实验中的移液器、枪头、缓冲液等在使用前必须高压灭菌 C．凝胶电泳中，带电分子的迁移速率受净电荷、电荷性质及分子大小共同影响 D．琼脂糖凝胶电泳分离DNA和纸层析法分离色素的原理相同，使用的介质不同 【答案】C 【解析】A、在微量离心管中加入PCR各组分后，通常需短暂离心使液体沉降至管底，A错误； B、PCR实验要求无菌操作，缓冲液、枪头需灭菌，移液器消毒，B错误； C、凝胶电泳中，DNA片段迁移速率受其净电荷（负电荷）、电荷性质（均带负电）及分子大小（长度）共同影响，小分子迁移更快，C正确； D、琼脂糖凝胶电泳分离DNA基于电荷和分子筛效应，而纸层析分离色素基于溶解度差异（分配系数），原理不同，D错误。 故选C。 15. 产物琼脂糖凝胶电泳的结果。有关分析正确的是（　　）        A．凝胶加样孔应在A端，且A端应连接电源的正极 B．1号和2号泳道的PCR产物具有相同的碱基排列顺序 C．若两个PCR产物分子质量接近，可延长电泳时间以区分条带 D．琼脂糖熔化并稍冷却后，倒入模具让其完全凝固，再加入适量核酸染料 【答案】C  【解析】A、DNA分子带负电，电泳时DNA会从负极向正极迁移；DNA分子越小，移动速度越快，距离加样孔越远，可知A端为加样孔，连接电源负极，A错误； B、1号和2号PCR产物长度（碱基对数目）相同，但不代表碱基排列顺序相同，B错误； C、若两个产物分子质量（大小）接近，延长电泳时间可扩大二者迁移距离的差异，能更好区分条带，C正确； D、制备凝胶时，核酸染料需要在琼脂糖熔化冷却后、倒胶凝固前加入，混匀后再倒入模具凝固，D错误。 故选C。 （限时：10min） 一、选择题 1.为了降低人葡萄糖脑苷脂酶（hGC）缺乏症的治疗成本，研究人员构建了含有hGC基因的重组Ti质粒，并通过农杆菌转化法将hGC基因导入烟草中，并高效表达，其过程如下图所示。下列叙述错误的是（    ） A．在基因工程中，构建基因表达载体是基因工程的核心步骤 B．含重组Ti质粒的农杆菌表达的hGC蛋白可以直接用于疾病治疗 C．从愈伤组织中提取蛋白质作为抗原进行抗原-抗体杂交检测hGC基因是否翻译 D．将含有hGC基因的重组质粒导入受体细胞后，还需要利用植物组织培养技术 【答案】B 【解析】A、基因工程的核心步骤是构建基因表达载体（图中步骤①），该步骤需将目的基因（hGC基因）插入Ti质粒的T-DNA 区，保证目的基因在受体细胞中稳定存在、复制和表达，A正确； B、农杆菌属于原核生物，不含内质网和高尔基体等细胞器。而人葡萄糖脑苷脂酶（hGC）属于真核生物蛋白，通常需要适当的加工、修饰和正确折叠才能具有正常活性，因此农杆菌表达的hGC蛋白一般不能直接用于疾病治疗，B错误； C、检测目的基因是否翻译形成蛋白质，常用抗原-抗体杂交技术，因此，可从愈伤组织中提取蛋白质作为抗原，检测hGC基因是否已经翻译，C正确； D、目的基因导入植物细胞后，还需要通过植物组织培养技术，使其脱分化形成愈伤组织，D正确。 故选B。 2.从红豆杉树皮中提取出的紫杉醇是治疗某些癌症的特效药。研究人员构建了转紫杉醇合成关键酶（Bapt）基因的红豆杉细胞，通过悬浮培养获得了高纯度的紫杉醇，主要流程如下图。下列叙述错误的是（    ） 注：Apr表示氨苄青霉素抗性基因；GFP表示绿色荧光蛋白基因 A．利用PCR技术获取Bapt基因时，应选用引物2和引物3 B．构建基因表达载体时，宜选用EcoRⅠ和SacⅠ酶切 C．需先用Ca2+处理农杆菌细胞，再将基因表达载体导入 D．利用添加氨苄青霉素的培养基可初步筛选导入质粒的农杆菌 【答案】B  【解析】A、PCR扩增目的基因时，DNA聚合酶只能从引物的3' 端延伸子链，故利用PCR技术获取Bapt基因时，应选用引物2和引物3，A正确； B、构建基因表达载体时，若选用EcoRI和SacI酶切，会导致目的基因插入后GFP基因的表达受干扰或无法正常表达，无法作为后续筛选标记，因此不宜选用这两种酶，B错误； C、将重组质粒导入农杆菌时，需先用Ca2+处理农杆菌使其处于感受态，再将基因表达载体导入，C正确； D、Ti质粒上含氨苄青霉素抗性基因，该基因可作为标记基因，能初步筛选出导入了质粒（含重组质粒与空质粒）的农杆菌，未导入质粒的农杆菌无法存活，因此可完成初步筛选，D正确。 故选B。 3． 研究人员用X基因和pBR322质粒构建基因表达载体，图中X基因转录方向为从左向右。对受体细胞大肠杆菌（对四环素和氯霉素均没有抗性）进行转化和筛选，导入基因表达载体过程中，受体菌存在未导入质粒、导入空质粒（不含目的基因的pBR322质粒）或导入重组质粒的情况。下列叙述正确的是（    ） A．用BamHI和SalI同时切割后X基因不能正确插入pBR322质粒 B．培养基添加氯霉素可将未导入质粒和导入质粒的受体菌分离 C．该实验也可以使用没有复制原点的质粒与X基因构建基因表达载体 D．用X基因的引物进行PCR扩增可对转化后的大肠杆菌进行个体生物学水平鉴定 【答案】B 【解析】A、在构建表达载体时，使用双酶切割能使目的基因正确插入质粒中，故用BamHI和SalI同时切割有利于X基因正确插入pBR322质粒，A错误； B、未导入质粒的受体菌不能在含有氯霉素的培养基上生长，培养基添加氯霉素可筛选出导入质粒的受体菌，B正确； C、没有复制原点的质粒没有自我复制能力，无法在细胞内扩增，C错误； D、在鉴定导入重组质粒的受体菌时，重组质粒中含有X基因，因此可用X基因的引物来扩增，若扩增出目的产物，则说明受体菌含有重组质粒，这属于分子水平上的鉴定，D错误。 故选B。 4.光敏色素基因在调节作物生长发育中具有重要作用。为探讨玉米中光敏色素基因A（含大约256个碱基对）在棉花种质资源创制中的利用价值，研究人员将A基因转入到棉花中，对棉花受体细胞进行检测，并通过电泳技术分析结果。该过程所用质粒与含光敏色素基因的DNA上相关限制酶的酶切位点分别如图甲、乙所示，电泳检测结果如图丙。下列相关叙述正确的是（    ） A．为构建正确连接的表达载体，应选用BamHI和HindⅢ这两种限制酶 B．PCR扩增目的基因过程中每次循环都要经历一次升温和两次降温 C．表达载体导入受体细胞后，可用含四环素的选择培养基进行初步筛选 D．由图丙电泳结果可知，1、2、3、4号转基因棉花均培育成功 【答案】C 【解析】A、由图可知：构建基因表达载体时，应选用BclⅠ和HindⅢ这两种限制酶，若用BamHⅠ，则目的基会因为产生相同的末端而出现自身环化的现象，A错误； B、PCR反应过程中每次循环都要经历目的各不相同的两次升温（第一次使目的基因变性，第二次使目的基因延伸）和一次降温（使目的基因复性），B错误； C、在构建基因表达载体的过程中，卡那霉素抗性基因被破坏，而四环素抗性基因在目的基因表达载体中存在，因此，在表达载体导入受体细胞后，可用含四环素的选择培养基进行初步筛选，而后在通过含有卡那霉素的培养基进行再次筛选，筛选出含有目的基因的受体细胞，C正确； D、光敏色素基因A含大约256个碱基对，由图丙电泳结果可知，1、2、3、4号均导入光敏色素基因A成功，但转基因棉花是否培育成功还需要进行生物个体水平上的鉴定，D错误。 故选C。 5.为了获得抗白叶枯病的水稻品种，研究人员构建了含有抗病基因D的重组Ti质粒（如图），将重组Ti质粒导入水稻种子诱导的愈伤组织，最终获得抗病植株。下列叙述正确的是（　　） A．水稻愈伤组织细胞中RNA聚合酶无法识别U6启动子 B．在含重组Ti质粒的农杆菌中U6启动子不能驱动卡那霉素抗性基因表达 C．农杆菌侵染愈伤组织后所用的筛选培养基中需加入卡那霉素 D．愈伤组织经再分化获得的植株一定会表达抗病基因D 【答案】B 【解析】A、将T - DNA整合到水稻愈伤组织的染色体DNA后，若要使D基因表达并使水稻植株表现出抗病性状，那么D基因上游的U6启动子需被水稻愈伤组织细胞中RNA聚合酶识别， A错误； B、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，并能够驱动基因转录出mRNA，最终表达出蛋白质。由图得出，上述重组Ti质粒中的U6启动子并非位于卡那霉素抗性基因的上游，因而不能驱动卡那霉素抗性基因的表达， B正确； C、农杆菌侵染愈伤组织时，只有Ti质粒的T-DNA区域（左右边界之间的片段）会转移进入水稻细胞，卡那霉素抗性基因在T-DNA外，不会进入水稻细胞，潮霉素抗性基因在T-DNA内，因此筛选培养基中需要加入潮霉素，C错误； D、 目的基因D不一定成功整合到水稻染色体中，即使整合完成也不一定会成功表达，因此获得的植株不一定表达抗病基因D，还需要进行个体生物学水平的鉴定， D错误。 故选B。 二、非选择题 6.为使大豆获得抗除草剂性状，科研人员将抗除草剂基因导入大豆植株，获取转基因大豆。限制酶SmaⅠ、XmaⅠ、BglⅡ、NheⅠ的识别序列和切割位点分别为CCC↓GGG、C↓CCGGG、A↓GATCT、G↓CTAGC。请回答下列问题： (1)获取和扩增抗除草剂基因的常用技术是________，该技术需要用到引物，引物的作用是______________。启动子的作用是________。过程①称为________。 (2)将抗除草剂基因导入大豆细胞中的方法是________________。若抗除草剂基因成功转入植物细胞中，可检测到________（填“Tet R”“Amp R”或“Tet R和Amp R”）的表达产物。T—DNA的作用是将抗除草剂基因导入大豆细胞并____________。 (3)若获得的抗除草剂基因如图所示，质粒需要用限制酶________切开，才能与抗除草剂基因高效连接。 (4)为防止抗除草剂基因污染，从提高转基因植物安全性的角度分析，可将目的基因导入大豆细胞中的________（多选）。 A．细胞核 B．叶绿体 C．线粒体 D．核糖体 【答案】 (1)PCR技术 使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸 RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA 基因表达载体的构建 (2)农杆菌转化法 Tet R 整合到大豆细胞的染色体DNA上 (3)Xma Ⅰ和Nhe Ⅰ (4)BC 【详解】 （1）获取和扩增抗除草剂基因的常用技术是PCR技术。引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸。启动子的作用是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。过程①是将目的基因和载体连接形成重组质粒，称为构建基因表达载体。 （2）图中质粒带有T-DNA，符合农杆菌转化法的特点，则将抗除草剂基因导入大豆细胞的方法是农杆菌转化法。观察质粒结构可知，质粒会把TDNA转移到受体染色体DNA上，此时青霉素抗性基因不会转移，所以当抗除 草剂基因成功转入植物细胞中，可检测到Tet R的表达产物。T-DNA的作用是将抗除草剂基因导入大豆细胞并整合到大豆细胞的染色体DNA上，这样目的基因就能随着受体细胞的染色体DNA一起复制和表达。 （3）若获得的抗除草剂基因，要进行碱基的替换。目的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Xmal和Nhel切割产生的黏性末端能与目的基因的黏性末端碱基相同，要想把目的基因与质粒拼接起来，需要得到相同的黏性末端。因此质粒需要限制酶XmaⅠ和NheⅠ切割才能与抗除草剂基因高效连接。 （4）为防止抗除草剂基因污染，从提高转基因植物安全性的角度分析，可将目的基因导入大豆细胞中的叶绿体或线粒体（多选），因为叶绿体和线粒体的遗传物质不会随花粉传播，能避免基因污染。AD不符合题意，BC符合题意。 7.PCR（多聚酶链式反应）技术是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，如图表示合成过程。请据图分析回答下列问题： （1）A过程高温使DNA变性解旋，对该过程的原理叙述，正确的是：_______ 。 A．该过程用到耐高温的解旋酶破坏氢键 B．该过程用限制酶破坏磷酸二酯键 C．该过程不需要解旋酶的作用 D．该过程与人体细胞内的相关过程完全相同 （2）C过程要用到的酶是_______________。这种酶在高温下仍保持活性，因此在PCR扩增时_______________（填“可以”或“不可以”）一次性加入。PCR反应的进行除需提供酶外，还需要满足的基本条件有__________________。 （3）如果把模板DNA的两条链用15N标记，游离的脱氧核苷酸不做标记，控制“95℃～55℃～72℃”温度循环3次，则在形成的子代DNA中含有15N标记的DNA占_______________。 （4）如果模板DNA分子共有a个碱基对，其中含有胞嘧啶m个，则该DNA复制10次，需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸_______________个。 （5）PCR中由碱基错配引起的变异属于_______________。假设对一个DNA进行扩增，第一次循环时某一条子链上发生碱基错配，则扩增若干次后检测所有扩增片段，与原DNA相应片段相同的占_______________。 【答案】 (1) C (2) Taq DNA聚合酶     可以 DNA模板、引物、四种脱氧核苷酸、适当的温度 (3) 25% (4) （210-1）（a-m） (5) 基因突变 75% 【详解】 （1）A过程高温使DNA变性解旋，不需要用解旋酶，高温所起的作用类似于解旋酶，使双链DNA解旋成为单链，A、B错误，C正确；该过程与人体细胞内的相关过程不完全相同，人体细胞内的解旋是在解旋酶的作用下完成的，D错误。 （2）C过程为PCR技术的延伸阶段，当系统温度上升至72 ℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在Taq DNA聚合酶的作用下合成新的DNA链。Taq DNA聚合酶是耐热的，高温下不变性，所以一次性加入即可。PCR反应的进行除需提供酶外，还需要满足的基本条件有DNA模板、引物、四种脱氧核苷酸、适当的温度。 （3）PCR技术的原理是DNA双连复制，遵循DNA半保留复制的特点。经过三次循环，共产生23＝8个DNA分子，其中有2个DNA分子含有15N标记，因此在形成的子代DNA中含有15N标记的DNA占2÷8＝25%。 （4）依题意可知：在该模板DNA分子中共有A＋T＋G＋C＝2a个碱基，其中C＝m个碱基。依据碱基互补配对原则可推知，在该DNA分子中，C＝G＝m个，A＝T＝a-m个。若该DNA分子中复制10次，则需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸＝(210－1)（a-m）。 （5）基因中的碱基对改变属于基因突变。对一个DNA进行扩增，第一次循环时某一条子链上发生碱基错配，第二次以后按正常配对方式进行扩增，错配链作模板扩增的都是错误的DNA分子，原正常链作模板扩增得到的DNA分子都是正常的DNA分子，故若干次后检测所有DNA的扩增片段，与原DNA相应片段相同的占3/4。 （限时：8min） 1、 选择题 1.2025年某药企利用CHO细胞（中国仓鼠卵巢细胞）表达重组人源化抗PD-1抗体，为提高产量，对抗体基因进行密码子优化，将抗体轻重链基因的稀有密码子替换为CHO细胞偏好的密码子，同时在载体中加入强启动子。下列叙述正确的是（　　） A．重组载体导入CHO细胞并发育为转基因动物，从而获得PD-1抗体 B．强启动子能促进抗体基因在CHO细胞中完成转录过程，从而增加基因数量，进而增加抗体数量 C．该抗体的合成过程需要内质网与高尔基体参与，抗体合成分泌的过程体现了生物膜的直接联系 D．密码子优化可使抗体基因的密码子与CHO细胞的密码子偏好性相匹配，提高翻译效率 【答案】D 【解析】A、CHO细胞是中国仓鼠卵巢体细胞，动物体细胞的全能性受到严格限制，无法发育为完整个体，生产PD-1抗体是通过体外培养重组CHO细胞实现，A错误； B、启动子是RNA聚合酶识别结合的位点，功能是启动基因的转录过程，强启动子只能提高转录效率、增加抗体基因的mRNA数量，不会改变细胞内抗体基因的数量，B错误； C、抗体属于分泌蛋白，合成加工需要内质网、高尔基体参与，但分泌过程中内质网、高尔基体、细胞膜之间通过囊泡完成膜成分的转化，体现的是生物膜的间接联系，C错误； D、密码子具有简并性，不同物种对密码子的使用存在偏好性，将抗体基因的稀有密码子替换为CHO细胞偏好的密码子，可使翻译过程中氨基酸转运更顺畅，提高翻译效率，D正确。 故选D。 2． 质粒P含有2个EcoRI、1个SacI和1个BamHI的限制酶切割位点。已知BamHI位点位于2个EcoRI位点的正中间，用上述3种酶切割该质粒，酶切产物的凝胶电泳结果如图，其中泳道①条带是未酶切的质粒P，泳道②③④条带为3种单酶切产物，泳道⑤⑥⑦条带为双酶切产物。下列叙述正确的是（　　） A．DNA分子的迁移方向是从电源正极到负极 B．可确认泳道②③条带分别是SacI和EcoRI的单酶切产物 C．泳道⑤条带是SacI和EcoRI的双酶切产物 D．泳道①②说明质粒的碱基在酶切后部分丢失 【答案】C 【解析】A、因为DNA分子带负电，在凝胶中会向电源正极迁移，所以其迁移方向是从电源负极到正极，A错误； B、P质粒有两个EcoRI限制酶的切割位点，单酶切后的产物最小，电泳时迁移速度较快，可推知③条带可能是EcoRI的单酶切产物（单酶切产生2个片段大小相同），泳道②条带和泳道④条带位置一致，无法区分泳道②条带是SacI还是BamHI的单酶切产物，B错误； C、EcoRI有2个酶切位点，单酶切会产生2个片段，SacI有1个酶切位点，单酶切会产生1个线性片段。SacI和EcoRI双酶切，会产生3个片段，观察电泳图谱，泳道⑤有3个条带，可推测泳道⑤为SacI和EcoRI酶切产物，C正确； D、酶切只是将质粒的环状结构切开，变成线性等结构，碱基总数不会改变，D错误。 故选C。 2、 非选择题 3.为实现水稻产量提升，科研人员尝试将动物来源的肥胖基因FTO的cDNA导入水稻细胞，构建含FTO基因的T-DNA序列（结构如图所示）。科研人员以水稻愈伤组织为受体，采用农杆菌转化法将该T-DNA转入水稻细胞，经植物组织培养技术获得转基因水稻植株，进而探究FTO基因对水稻产量的影响。回答下列问题： (1)选择水稻启动子驱动FTO基因表达的优势是_______。农杆菌转化法中，农杆菌介导转化的原理是_______。水稻愈伤组织发育为完整转基因植株过程的理论基础是_______。 (2)对转化后的水稻愈伤组织进行培养时，需在培养基中添加潮霉素，该操作的目的是_______。Flag是一种常用于蛋白质纯化和检测的短肽标签，其与FTO基因串联后，会表达出“FTO蛋白+Flag标签”的融合蛋白，该设置的目的是_______。 (3)为验证FTO基因的表达能提升水稻产量，科研人员设置三组实验：甲组为非转基因野生型水稻，乙组为转入空载体（仅不含FTO基因）的水稻，丙组为转入上述重组载体的转基因水稻。将三组水稻置于相同且适宜的环境中培养，收获后统计有效穗数、每穗粒数、千粒重。 ①设置乙组实验的目的是_______； ②若实验结果为________，则可证明FTO基因的表达能提升水稻产量。 (4)若将该转基因水稻投入生产，还需进行田间多代种植实验，目的是_______，从生物安全角度分析，还需评估_______。 【答案】 （1）水稻启动子能被水稻的RNA聚合酶识别，驱动FTO基因在水稻细胞中特异性稳定表达 农杆菌Ti质粒上的T-DNA可转移并整合到受体细胞的染色体DNA上 植物细胞的全能性 （2）筛选出成功导入目的基因（FTO基因）的愈伤组织 便于检测FTO基因是否成功表达，以及对FTO蛋白进行纯化 （3）排除空载体（T-DNA插入本身）对实验结果的干扰，保证实验结果是由FTO基因表达引起的 丙组的有效穗数、每穗粒数、千粒重均显著高于甲组和乙组，甲组和乙组的相关指标无明显差异 （4）筛选出能稳定遗传的转基因水稻植株，确认其产量性状的遗传稳定性 转基因水稻的食用安全性和对生态环境的安全性（生物安全风险） 【详解】 （1）启动子是RNA聚合酶识别结合的位点，使用水稻自身的启动子，能被水稻的RNA聚合酶识别，驱动FTO基因在水稻细胞中特异性稳定表达；农杆菌转化法中，农杆菌Ti质粒上的T-DNA可转移并整合到受体细胞的染色体DNA上，使目的基因稳定遗传；植物组织培养获得完整植株的理论基础是植物细胞的全能性。 （2）潮霉素抗性基因是标记基因，培养基添加潮霉素可淘汰未导入FTO基因的愈伤组织，筛选出获得目的基因的愈伤组织；Flag标签用于蛋白质的纯化和检测，融合表达后可通过检测标签间接检测FTO，方便目的基因表达的检测和蛋白纯化。 （3）实验中设置转入空载体的乙组，是为了排除空载体（T-DNA插入本身）对实验结果的干扰，保证实验结果是由FTO基因表达引起的；若FTO表达提升产量，则结果为转入FTO的丙组的有效穗数、每穗粒数、千粒重均显著高于甲组和乙组，而未转入FTO基因的甲组、乙组产量无明显差异。 （4）转基因植株初始多为杂合子，多代种植可以筛选出能稳定遗传的转基因水稻植株，确认其产量性状的遗传稳定性；投入生产前，从生物安全角度，需要评估转基因水稻的食用安全性（对人体健康的影响）和生态安全性（对环境、生物多样性的潜在风险）。 4.小麦条锈病是由条形柄锈菌引起并主要危害小麦叶片的真菌病害。科研人员拟将广谱抗病Yr15基因（编码WTK1蛋白）和Ti质粒构建成重组质粒，再通过其他基因工程技术培育出抗条锈病的小麦新品种。Yr15基因和Ti质粒的部分结构以及限制酶的识别序列和酶切位点如图所示，回答下列问题： (1)据图分析，需选用SmaⅠ对目的基因进行完全酶切，再选择SmaⅠ和_______对Ti质粒进行完全酶切，该限制酶切割后会产生黏性末端，可以使用_______酶将黏性末端补平为平末端，最后利用DNA连接酶构建成重组质粒。经卡那霉素筛选并提取质粒后再选用SmaⅠ和SpeⅠ进行完全酶切并电泳检测出两条条带，若较短的电泳条带长度为_______bp，则是正向重组质粒。 (2)科研人员对某株抗条锈病小麦的核基因进行检测后发现，其Yr15基因存在多位点插入现象（如图2所示）。该株小麦自交后，能稳定遗传的抗条锈病子代的比例为______。注：图中仅展示含Yr15基因的染色体。（不考虑交叉互换、基因突变和染色体变异）。 (3)某实验小组欲通过WTK1蛋白的氨基酸序列推导获得Yr15基因的碱基序列，结果发现推导所得的碱基序列与Yr15基因的实际碱基序列存在差异，原因是_______（答出2点即可）。 (4)推广抗条锈病小麦可减少化学农药的使用，但若长期大面积种植抗条锈病小麦，条形柄锈菌种群对WTK1蛋白的抗性基因频率会_______。为避免或有效延缓该过程，在同一地块的同一生长季内，可采用的种植策略是________（答出1点即可）。 【答案】 (1) XbaⅠ DNA聚合 400（bp） (2) 37/64 (3) 密码子具有简并性，一种氨基酸可对应多种密码子；基因存在非编码序列，通过氨基酸序列反向获得的DNA序列中不含有启动子、终止子以及终止密码子对应的DNA序列 (4) 上升 将抗条锈病小麦与普通小麦混合种植（间作）【将不同抗病基因的小麦品种混合种植】 【分析】伴性遗传：性染色体上的基因在遗传时总是与性别相关联的现象。 【详解】 （1）要将目的基因插入Ti质粒的启动子和终止子之间，用SmaⅠ酶切目的基因后，需选择SmaⅠ和Ti质粒上SmaⅠ上游的黏性末端限制酶（XbaⅠ）双酶切Ti质粒；黏性末端补平为平末端需要DNA聚合酶填补单链缺口；若目的基因正向插入，SpeⅠ距离启动子侧的SmaⅠ位点为400bp，因此SmaⅠ和SpeⅠ酶切后，较短条带为400bp。 （2）图2所示3对同源染色体中每对只有一条有Yr15基因，稳定遗传的抗条锈病子代必须至少有一对同源染色体是Yr15基因纯合（其余的可以是杂合）。自交情况下，依据分离定律，每对同源染色体的子代Yr15基因纯合占比为1/4（能稳定遗传），其余为3/4（不能稳定遗传），所以子代不能稳定遗传的=3/4×3/4×3/4=27/64，则能稳定遗传的抗条锈病子代的比例=1-27/64=37/64。 （3）通过WTK1蛋白的氨基酸序列推导获得Yr15基因的碱基序列，结果发现推导所得的碱基序列与Yr15基因的实际碱基序列存在差异，可能的原因有：密码子具有简并性，同一种氨基酸对应多种密码子，因此根据氨基酸推导的碱基序列不唯一；通过氨基酸序列反向获得的DNA序列中不含有启动子、终止子以及终止密码子对应的DNA序列。 （4）长期大面积种植抗条锈病小麦，条形柄锈菌种群中对WTK1蛋白具有抗性的个体容易生存下来并繁殖后代，导致抗性基因频率会上升；为避免或有效延缓该过程，在同一地块的同一生长季内，可采用的种植策略是通过将抗条锈病小麦与普通小麦混合种植（将不同抗病基因的小麦品种混合种植)等策略，延缓抗性基因频率升高。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3．2  基因工程的基本操作程序（分层作业） 基础巩固+能力提升+拓展培优 三维训练 （限时：20min） 知识点1 目的基因的筛选与获取 1．下图表示基因工程中目的基因的获取示意图，下列叙述错误的是（    ） A．③表示PCR技术，用来获取和扩增目的基因 B．若获取的目的基因相同，则图中基因组文库小于cDNA文库 C．要从基因文库中得到所需的目的基因可以根据目的基因的相关信息来获取 D．若基因比较小，核苷酸序列又已知，则可以直接通过人工合成的方法获取 2．基因工程中，目的基因的获取方法有多种，如从基因文库中获取、PCR扩增、人工合成等。下列关于目的基因获取方法的叙述，错误的是（　　） A．从基因组文库中获取的目的基因可能含内含子，而cDNA文库中的目的基因不含内含子 B．PCR扩增目的基因时，需要已知目的基因的核苷酸序列来设计引物 C．人工合成目的基因适用于目的基因序列较短、已知核苷酸序列的情况 D．从cDNA文库中获取目的基因时，需先提取受体细胞的mRNA，再反转录合成cDNA 3．利用引物P1、P2对含有目的基因的DNA分子进行PCR扩增和电泳，下列叙述正确的是（    ） A．PCR反应中耐高温的DNA聚合酶沿着模板链的5′端向3′端聚合核苷酸 B．电泳时DNA片段由正极向负极移动，DNA片段越小移动速度越快 C．PCR过程包括变性、复性、延伸，温度分别为90℃、72℃、50℃ D．若用32P标记引物P1，某DNA分子经4轮PCR循环后，可获得8个含32P标记且两条链等长的DNA分子 4.利用PCR扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似(如图所示)。图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。以下相关叙述错误的是(　　) A．变性过程中断裂的是DNA分子内碱基对之间的氢键 B．复性时引物a必须与引物b碱基互补配对 C．由原来的母链为模板合成的两个新DNA分子中，只含有引物a或引物b D．延伸时需要耐高温的DNA聚合酶催化 5.下列有关聚合酶链式反应(PCR)扩增目的基因的叙述，错误的是(　　) A．为方便构建重组质粒，在引物中需要适当添加限制酶的切割位点 B．设计引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对，而造成引物自连 C．PCR扩增时，复性所需温度的设定与引物的长度和碱基组成无关 D．PCR扩增一般需要经历多个循环，每个循环分为变性、复性和延伸3步 知识点2 基因表达载体的构建 6.下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是（　　） A．表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得 B．借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来 C．表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原（起）点 D．启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用 7．用限制酶XbaⅠ和SacⅠ(两种酶切出的黏性末端不同)切割某DNA，获得含目的基因的片段。若利用该片段构建基因表达载体，应选用如图中的Ti质粒是(　　) 注：图中箭头所指的位置是限制酶识别和切割的位点。 8.如图为基因表达载体的模式图，下列有关基因工程中载体的说法，错误的是(　　) A．基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建 B．不同基因表达载体的构建方法是不同的 C．图中启动子位于基因的上游，是DNA聚合酶识别和结合的部位 D．抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因 知识点3 将目的基因导入受体细胞 9.在将目的基因导入受体细胞的相关操作中，叙述正确的是(　　) A．导入植物细胞时均采用农杆菌转化法 B．转基因动物的获得多数运用基因枪法 C．大肠杆菌作为受体细胞时通常需要使用Ca2＋处理 D．导入目的基因的动物受精卵在培养液中发育成转基因动物 10.某科研团队欲将抗虫基因（Bt基因）导入棉花细胞，培育抗虫棉。现有以下两种导入方案： ①用农杆菌转化法将Bt基因导入棉花细胞； ②在棉花授粉后，将含Bt基因的溶液注入花粉管通道。 下列叙述错误的是（    ） A．方案①普遍适用于双子叶植物和裸子植物，一般单子叶植物不宜使用 B．方案①将Bt基因随机插入Ti质粒后，要先将重组质粒转入农杆菌 C．方案①的最终目的是将Bt基因整合到棉花细胞的染色体DNA上 D．相比方案①，方案②的优势是无需进行植物组织培养即可得到抗虫棉 知识点4 目的基因的检测与鉴定 11.利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列各项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是（    ） A．番茄细胞中检测到鱼的抗冻蛋白 B．大肠杆菌中检测到人干扰素基因mRNA C．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列 D．酵母菌细胞中提取到人胰岛素基因 12.下列关于目的基因的检测与鉴定的叙述，错误的是(　　) A．目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的关键是目的基因是否插入质粒DNA中 B．检测受体细胞是否含有目的基因及其是否成功转录可使用PCR等技术 C．目的基因表达的鉴定通常是在个体水平上进行的 D．如在受体细胞内检测到目的基因表达的蛋白质，可确定目的基因上游含有启动子 知识点5 DNA片段的扩增及电泳鉴定 13.PCR扩增的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定，下列相关叙述错误的是（    ） A．在PCR过程中可通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合 B．在凝胶中DNA分子的迁移速率与DNA分子的大小、构象等有关 C．真核细胞和细菌的DNA聚合酶都需要Mg2＋激活，因此PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2＋ D．PCR技术与人体细胞内DNA复制的特点相似，都是边解旋边复制 14.下列有关“DNA片段的扩增及电泳鉴定”的说法正确的是（　　） A．在微量离心管中加入各组分后通常需要通过离心来混匀 B．PCR实验中的移液器、枪头、缓冲液等在使用前必须高压灭菌 C．凝胶电泳中，带电分子的迁移速率受净电荷、电荷性质及分子大小共同影响 D．琼脂糖凝胶电泳分离DNA和纸层析法分离色素的原理相同，使用的介质不同 15. 产物琼脂糖凝胶电泳的结果。有关分析正确的是（　　）        A．凝胶加样孔应在A端，且A端应连接电源的正极 B．1号和2号泳道的PCR产物具有相同的碱基排列顺序 C．若两个PCR产物分子质量接近，可延长电泳时间以区分条带 D．琼脂糖熔化并稍冷却后，倒入模具让其完全凝固，再加入适量核酸染料 （限时：10min） 一、选择题 1.为了降低人葡萄糖脑苷脂酶（hGC）缺乏症的治疗成本，研究人员构建了含有hGC基因的重组Ti质粒，并通过农杆菌转化法将hGC基因导入烟草中，并高效表达，其过程如下图所示。下列叙述错误的是（    ） A．在基因工程中，构建基因表达载体是基因工程的核心步骤 B．含重组Ti质粒的农杆菌表达的hGC蛋白可以直接用于疾病治疗 C．从愈伤组织中提取蛋白质作为抗原进行抗原-抗体杂交检测hGC基因是否翻译 D．将含有hGC基因的重组质粒导入受体细胞后，还需要利用植物组织培养技术 2.从红豆杉树皮中提取出的紫杉醇是治疗某些癌症的特效药。研究人员构建了转紫杉醇合成关键酶（Bapt）基因的红豆杉细胞，通过悬浮培养获得了高纯度的紫杉醇，主要流程如下图。下列叙述错误的是（    ） 注：Apr表示氨苄青霉素抗性基因；GFP表示绿色荧光蛋白基因 A．利用PCR技术获取Bapt基因时，应选用引物2和引物3 B．构建基因表达载体时，宜选用EcoRⅠ和SacⅠ酶切 C．需先用Ca2+处理农杆菌细胞，再将基因表达载体导入 D．利用添加氨苄青霉素的培养基可初步筛选导入质粒的农杆菌 3． 研究人员用X基因和pBR322质粒构建基因表达载体，图中X基因转录方向为从左向右。对受体细胞大肠杆菌（对四环素和氯霉素均没有抗性）进行转化和筛选，导入基因表达载体过程中，受体菌存在未导入质粒、导入空质粒（不含目的基因的pBR322质粒）或导入重组质粒的情况。下列叙述正确的是（    ） A．用BamHI和SalI同时切割后X基因不能正确插入pBR322质粒 B．培养基添加氯霉素可将未导入质粒和导入质粒的受体菌分离 C．该实验也可以使用没有复制原点的质粒与X基因构建基因表达载体 D．用X基因的引物进行PCR扩增可对转化后的大肠杆菌进行个体生物学水平鉴定 4.光敏色素基因在调节作物生长发育中具有重要作用。为探讨玉米中光敏色素基因A（含大约256个碱基对）在棉花种质资源创制中的利用价值，研究人员将A基因转入到棉花中，对棉花受体细胞进行检测，并通过电泳技术分析结果。该过程所用质粒与含光敏色素基因的DNA上相关限制酶的酶切位点分别如图甲、乙所示，电泳检测结果如图丙。下列相关叙述正确的是（    ） A．为构建正确连接的表达载体，应选用BamHI和HindⅢ这两种限制酶 B．PCR扩增目的基因过程中每次循环都要经历一次升温和两次降温 C．表达载体导入受体细胞后，可用含四环素的选择培养基进行初步筛选 D．由图丙电泳结果可知，1、2、3、4号转基因棉花均培育成功 5.为了获得抗白叶枯病的水稻品种，研究人员构建了含有抗病基因D的重组Ti质粒（如图），将重组Ti质粒导入水稻种子诱导的愈伤组织，最终获得抗病植株。下列叙述正确的是（　　） A．水稻愈伤组织细胞中RNA聚合酶无法识别U6启动子 B．在含重组Ti质粒的农杆菌中U6启动子不能驱动卡那霉素抗性基因表达 C．农杆菌侵染愈伤组织后所用的筛选培养基中需加入卡那霉素 D．愈伤组织经再分化获得的植株一定会表达抗病基因D 二、非选择题 6.为使大豆获得抗除草剂性状，科研人员将抗除草剂基因导入大豆植株，获取转基因大豆。限制酶SmaⅠ、XmaⅠ、BglⅡ、NheⅠ的识别序列和切割位点分别为CCC↓GGG、C↓CCGGG、A↓GATCT、G↓CTAGC。请回答下列问题： (1)获取和扩增抗除草剂基因的常用技术是________，该技术需要用到引物，引物的作用是______________。启动子的作用是________。过程①称为________。 (2)将抗除草剂基因导入大豆细胞中的方法是________________。若抗除草剂基因成功转入植物细胞中，可检测到________（填“Tet R”“Amp R”或“Tet R和Amp R”）的表达产物。T—DNA的作用是将抗除草剂基因导入大豆细胞并____________。 (3)若获得的抗除草剂基因如图所示，质粒需要用限制酶________切开，才能与抗除草剂基因高效连接。 (4)为防止抗除草剂基因污染，从提高转基因植物安全性的角度分析，可将目的基因导入大豆细胞中的________（多选）。 A．细胞核 B．叶绿体 C．线粒体 D．核糖体 7.PCR（多聚酶链式反应）技术是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，如图表示合成过程。请据图分析回答下列问题： （1）A过程高温使DNA变性解旋，对该过程的原理叙述，正确的是：_______ 。 A．该过程用到耐高温的解旋酶破坏氢键 B．该过程用限制酶破坏磷酸二酯键 C．该过程不需要解旋酶的作用 D．该过程与人体细胞内的相关过程完全相同 （2）C过程要用到的酶是_______________。这种酶在高温下仍保持活性，因此在PCR扩增时_______________（填“可以”或“不可以”）一次性加入。PCR反应的进行除需提供酶外，还需要满足的基本条件有__________________。 （3）如果把模板DNA的两条链用15N标记，游离的脱氧核苷酸不做标记，控制“95℃～55℃～72℃”温度循环3次，则在形成的子代DNA中含有15N标记的DNA占_______________。 （4）如果模板DNA分子共有a个碱基对，其中含有胞嘧啶m个，则该DNA复制10次，需要加入胸腺嘧啶脱氧核苷酸_______________个。 （5）PCR中由碱基错配引起的变异属于_______________。假设对一个DNA进行扩增，第一次循环时某一条子链上发生碱基错配，则扩增若干次后检测所有扩增片段，与原DNA相应片段相同的占_______________。 （限时：8min） 1、 选择题 1.2025年某药企利用CHO细胞（中国仓鼠卵巢细胞）表达重组人源化抗PD-1抗体，为提高产量，对抗体基因进行密码子优化，将抗体轻重链基因的稀有密码子替换为CHO细胞偏好的密码子，同时在载体中加入强启动子。下列叙述正确的是（　　） A．重组载体导入CHO细胞并发育为转基因动物，从而获得PD-1抗体 B．强启动子能促进抗体基因在CHO细胞中完成转录过程，从而增加基因数量，进而增加抗体数量 C．该抗体的合成过程需要内质网与高尔基体参与，抗体合成分泌的过程体现了生物膜的直接联系 D．密码子优化可使抗体基因的密码子与CHO细胞的密码子偏好性相匹配，提高翻译效率 2． 质粒P含有2个EcoRI、1个SacI和1个BamHI的限制酶切割位点。已知BamHI位点位于2个EcoRI位点的正中间，用上述3种酶切割该质粒，酶切产物的凝胶电泳结果如图，其中泳道①条带是未酶切的质粒P，泳道②③④条带为3种单酶切产物，泳道⑤⑥⑦条带为双酶切产物。下列叙述正确的是（　　） A．DNA分子的迁移方向是从电源正极到负极 B．可确认泳道②③条带分别是SacI和EcoRI的单酶切产物 C．泳道⑤条带是SacI和EcoRI的双酶切产物 D．泳道①②说明质粒的碱基在酶切后部分丢失 2、 非选择题 3.为实现水稻产量提升，科研人员尝试将动物来源的肥胖基因FTO的cDNA导入水稻细胞，构建含FTO基因的T-DNA序列（结构如图所示）。科研人员以水稻愈伤组织为受体，采用农杆菌转化法将该T-DNA转入水稻细胞，经植物组织培养技术获得转基因水稻植株，进而探究FTO基因对水稻产量的影响。回答下列问题： (1)选择水稻启动子驱动FTO基因表达的优势是_______。农杆菌转化法中，农杆菌介导转化的原理是_______。水稻愈伤组织发育为完整转基因植株过程的理论基础是_______。 (2)对转化后的水稻愈伤组织进行培养时，需在培养基中添加潮霉素，该操作的目的是_______。Flag是一种常用于蛋白质纯化和检测的短肽标签，其与FTO基因串联后，会表达出“FTO蛋白+Flag标签”的融合蛋白，该设置的目的是_______。 (3)为验证FTO基因的表达能提升水稻产量，科研人员设置三组实验：甲组为非转基因野生型水稻，乙组为转入空载体（仅不含FTO基因）的水稻，丙组为转入上述重组载体的转基因水稻。将三组水稻置于相同且适宜的环境中培养，收获后统计有效穗数、每穗粒数、千粒重。 ①设置乙组实验的目的是_______； ②若实验结果为________，则可证明FTO基因的表达能提升水稻产量。 (4)若将该转基因水稻投入生产，还需进行田间多代种植实验，目的是_______，从生物安全角度分析，还需评估_______。 4.小麦条锈病是由条形柄锈菌引起并主要危害小麦叶片的真菌病害。科研人员拟将广谱抗病Yr15基因（编码WTK1蛋白）和Ti质粒构建成重组质粒，再通过其他基因工程技术培育出抗条锈病的小麦新品种。Yr15基因和Ti质粒的部分结构以及限制酶的识别序列和酶切位点如图所示，回答下列问题： (1)据图分析，需选用SmaⅠ对目的基因进行完全酶切，再选择SmaⅠ和_______对Ti质粒进行完全酶切，该限制酶切割后会产生黏性末端，可以使用_______酶将黏性末端补平为平末端，最后利用DNA连接酶构建成重组质粒。经卡那霉素筛选并提取质粒后再选用SmaⅠ和SpeⅠ进行完全酶切并电泳检测出两条条带，若较短的电泳条带长度为_______bp，则是正向重组质粒。 (2)科研人员对某株抗条锈病小麦的核基因进行检测后发现，其Yr15基因存在多位点插入现象（如图2所示）。该株小麦自交后，能稳定遗传的抗条锈病子代的比例为______。注：图中仅展示含Yr15基因的染色体。（不考虑交叉互换、基因突变和染色体变异）。 (3)某实验小组欲通过WTK1蛋白的氨基酸序列推导获得Yr15基因的碱基序列，结果发现推导所得的碱基序列与Yr15基因的实际碱基序列存在差异，原因是_______（答出2点即可）。 (4)推广抗条锈病小麦可减少化学农药的使用，但若长期大面积种植抗条锈病小麦，条形柄锈菌种群对WTK1蛋白的抗性基因频率会_______。为避免或有效延缓该过程，在同一地块的同一生长季内，可采用的种植策略是________（答出1点即可）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $