基因工程基础练习-2025-2026学年高二生物下学期人教版选择性必修3

**基本信息** 聚焦基因工程核心工具与操作流程，以题构建从基础识别到综合应用的知识逻辑链，强化科学思维与探究实践能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础工具识别|3题（如第1题）|概念匹配题，考查酶与载体功能|从“分子手术刀/缝合针/运输车”具象化工具功能，建立结构与功能观| |酶切与载体构建|6题（如第2、8题）|结合图示分析酶切位点与重组质粒|通过限制酶选择、黏性末端连接，推导基因表达载体构建的逻辑过程| |目的基因导入与筛选|4题（如第3、14题）|情境应用题，涉及农杆菌转化及标记基因筛选|从受体细胞选择到筛选鉴定，体现科学探究的完整流程| |综合实验分析|7题（如第17-20题）|实验设计题，涵盖PCR、胚胎移植等|整合工具、构建、导入、检测全流程，培养解决实际问题的探究实践能力|

基因工程基础练习 （共20题） 命题人：任博然 一、选择题（共15题） 下列对应关系，错误的是 A． 连接酶——“分子缝合针” B． 连接酶——“分子运输车” C．限制性内切核酸酶——“分子手术刀” D．基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 用 和 两种限制性核酸内切酶分别处理同一 片段，酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是 A．图 中两种酶识别的核苷酸序列不同 B．图 中酶切产物可用于构建重组 C．泳道①中是用 处理得到的酶切产物 D．图中被酶切的 片段是单链 利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，不正确的是 A．① ②利用两种不同限制酶处理，能避免含抗虫基因的 片段自身环化 B．② ③可用氯化钙处理农杆菌，有助于促进重组 质粒转化到农杆菌细胞中 C．③ ④用农杆菌侵染植物细胞，重组 质粒整合到植物细胞的染色体上 D．④ ⑥用植物组织培养技术培养，具有抗虫性状的植株产生了可遗传变异 如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤需用到的工具是 A． 连接酶和解旋酶 B． 聚合酶和限制性核酸内切酶 C．限制性核酸内切酶和 连接酶 D． 聚合酶和 聚合酶 为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因 ，拟将其与质粒重组，再借助农杄菌导入菊花中。 下列操作与实验目的相符的是 A．用限制性核酸内切酶 和连接酶构建重组质粒 B．用含 基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将 基因导入细胞 C．在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞 D． 分子杂交方法检测 基因是否成功表达 下图是将人的生长激素基因导入细菌 制造“工程菌”的示意图。已知细菌 细胞内不含质粒 ，也不含质粒 上的基因。判断下列说法正确的是 A．将重组质粒导入细菌 常用的方法是显微注射法 B．将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的只是导入了重组质粒的细菌 C．将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒 的细菌 D．目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含氨苄青霉素的培养基上生长 下图为某科研小组采用“基因靶向”技术，先将小鼠的棕褐毛色基因导入黑色纯种小鼠的胚胎干细胞（ 细胞）中，再将改造后的胚胎干细胞移植回囊胚继续发育成小鼠的过程。据图分析不正确的是 A．该过程使用的工具酶是 连接酶以及限制酶 B．完成第 步操作，得到由两个 片段连接成的产物，必定是载体与棕褐毛色基因形成的重组 分子 C．第 步操作完成后，还需筛选岀目的基因已成功导入的胚胎干细胞，并将该胚胎干细胞注射到囊胚中 D．改造后的胚胎干细胞移植回囊胚能继续发育成小鼠，其根本原因是细胞核中含有一整套的遗传物质 如图为某种质粒的简图，小箭头所指分别为限制性核酸内切酶 、 的酶切位点， 为转录的启动部位。已知目的基因的两端有 、 的酶切位点，受体细胞为无任何抗药性的原核细胞。下列有关叙述正确的是 A．将含有目的基因的 与质粒分别用 酶切，在 连接酶作用下，生成由两个 片段之间连接形成的产物有两种 B． 连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来形成一个重组质粒，该过程形成两个磷酸二酯键 C．为了防止目的基因反向粘连和质粒自身环化，酶切时可选用的酶是 和 D．能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞 如图是利用基因工程技术培育转基因植物生产可食用疫苗的部分过程示意图，其中 Ⅰ、 Ⅰ、 Ⅰ、 Ⅰ 为四种限制性核酸内切酶。下列说法错误的是 A．图示过程是基因工程的核心步骤 B．表达载体构建时需要用到限制酶 Ⅰ C．抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来 D．除图示组成外，表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构 如图甲、乙中的箭头表示三种限制酶的酶切位点， 表示氨苄青霉素抗性基因， 表示新霉素抗性基因。下列叙述正确的是 A．图甲中的质粒用 切割后，含有 个游离的磷酸基团 B．在构建重组质粒时，可用 和 切割质粒和外源 C．同时用 和 酶切，加入 连接酶后可得到两种重组质粒 D．导入目的基因的大肠杆菌可在含氨苄青霉素的培养基中生长 为使玉米获得抗除草剂性状，需进行下图所示的操作。报告基因的产物能催化无色物质 呈现蓝色。转化过程中，愈伤组织表面常残留农杆菌，导致未转化愈伤组织也可能在选择培养基上生长。下列叙述不正确的 A．筛选 需要用氨苄青霉素培养基筛选出成功导入表达载体的农杆菌 B．筛选 需要用无色物质 处理愈伤组织并筛选出呈现蓝色的组织 C．报告基因在玉米的愈伤组织和农杆菌细胞中均能正确表达 D．诱导幼胚脱分化形成愈伤组织的培养基需添加植物激素 如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，不正确的是 A．① ②利用两种不同限制酶处理，能避免含抗虫基因的 片段自身环化 B．② ③可用氯化钙处理农杆菌，有助于促进重组 质粒转化到农杆菌细胞中 C．③ ④用农杆菌侵染植物细胞，重组 质粒整合到植物细胞的染色体上 D．④ ⑤用植物组织培养技木培养，利用了植物细胞的全能性 、 、 三种限制酶的识别序列及切割位点分别是 ， 、 ，如图 、图 中箭头表示相关限制酶的酶切点。若要用如图质粒和外源 构建重组质粒，需要对质粒进行改造，构建新的限制酶切位点。在构建新的限制酶切位点的过程中需要使用的酶是 A．限制酶 、 聚合酶、 连接酶 B．限制酶 、 聚合酶、 连接酶 C．限制酶 、限制酶 、 聚合酶 D．限制酶 、限制酶 、 连接酶 研究人员用图 中质粒和图 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 鉴定。以下叙述不正确的是 A．构建重组质粒的过程应选用 和 两种限制酶 B．使用 连接酶将酶切后的质粒和目的基因片段进行重组 C．能在添加四环素的培养基上生存一定是含有重组质粒的大肠杆菌 D．利用 鉴定含目基因的大肠杆菌时应选用引物甲和引物丙 基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶 的识别序列和切点是 ，限制酶 的识别序列和切点是 。根据图示，判断下列操作正确的是 A．目的基因用限制酶 切割，质粒用限制酶 切割 B．目的基因用限制酶 切割，质粒用限制酶 切割 C．目的基因和质粒均用限制酶 切割 D．目的基因和质粒均用限制酶 切割 二、综合题（共5题） 研究发现，利用抗体抑制肿瘤细胞表面的 蛋白的活性，可促进巨噬细胞吞噬肿瘤细胞。为制备抗 抗体，研究人员先利用基因工程方式制备 蛋白，图为含 ，基因的外源 。质粒 的有关信息， 、 、 、 均为限制酶， 、 分别为卡那霉素抗性基因、四环素抗性基因。 (1) 为了形成合适的重组质粒，应该选用限制酶 切割外源 和质粒 。 A. 和 B. 和 C. 和 D. 和 (2) 重组质粒导入大肠杆菌的成功率很低，需经筛选才能获得导入成功的大肠杆菌，以下菌种为所需菌种的是 A.能在含卡那霉素的培养基上生长的菌种 B.能在含四环素的培养基上生长的菌种 C.能在含卡那霉素的培养基上生长、而不能在含四环素的培养基上生长的菌种 D.能在含四环素的培养基上生长、而不能在含卡那霉素的培养基上生长的菌种 人组织纤溶酶原激活物（）又称人组织型纤维蛋白溶酶原激活剂，天然物为糖蛋白单链分子，含 个氨基酸组成的，主要由血管内皮细胞合成、分泌、不断释放入血液，广泛存在于机体的各种组织内，其可以激活纤溶酶原成有活性的纤溶酶，主要用于治疗发病 以内的严重心肌梗死病人，科学家采用下图所示方法在母羊的羊乳中获得，流程如下： (1) 想要获取 基因（长度为 ），首先需采集人的 细胞，从中提取 合成总 ，然后以总 为模板，采用 技术扩增 基因，该技术通常需要 种引物，设计引物的前提条件是 。 (2) 启动子通常具有物种及组织特异性，构建在羊乳腺细胞内特异表达 的载体，需要选择的启动子是 。 (3) 检测 基因是否已插入受体细胞 ，应以 的 片段作为探针进行检测。 (4) 胚胎移植能否成功的生理学基础是： 。（答出两点） 人外周血单核细胞能合成白介素 ( )。该蛋白可增强机体免疫功能，但在体内易被降解。研究人员将 基因与人血清白蛋白( )基因拼接成一个融合基因，并在酵母菌中表达，获得具有 生理功能、且不易降解的 融合蛋白。其技术流程如图。请回答下列问题。 (1) 培养人外周血单核细胞的适宜温度为 ；图中②表示 过程。 (2) 表达载体 中的位点 ，应为限制酶 的识别位点，才能成功构建表达载体 。 (3) 表达载体 导入酵母菌后，融合基因转录出的 中，与 蛋白对应的碱基序列不能含有 (起始、终止）密码子，才能成功表达出 融合蛋白。 (4) 应用 杂交技术可检测酵母菌是否表达出 融合蛋白 下图 为某种质粒结构， 基因编码的酶能使无色的 变为蓝色， 为氨苄青霉素抗性基因。图 为目的基因的序列及其相关限制酶的识别序列和切点，回答下列问题： (1) 若要筛选成功导入目的基因的重组质粒，培养基中应加入的物质有 和 。构建重组质粒时需要的工具酶有 。 (2) 用 和 两种限制酶切割目的基因和质粒，构建重组质粒后导入大肠杆菌中，在筛选重组质粒的培养基上，若大肠杄菌菌落显蓝色，说明导入了 。 (3) 酶切的 未端与 酶切的 末端连接，连接部位的 个碱基对序列为 （要求写出双链）。如用 酶、 酶和 酶对于该重组质粒进行切割，能切开 个切口。 (4) 下图中 、 、 、 表示利用 扩增目的基因过程中可能用到的四种引物，回答下列相关问题： i 技术需要用到 酶。 ii 若需要扩增图中目的基因，由于 复制时，子链只能由 向 方向延伸，则利用 技术扩增该基因时需要选择 （ 、 、 、 ）的组合作为引物。 图甲为构建重组质粒过程中的三种备选质粒，其中 为氨苄青霉素抗性基因， 为四环素抗性基因。图乙为培育转 基因（抗冻基因）番茄的示意图，外源 和质粒上均标岀了酶切位点及相关抗性基因，请回答下列问题。 (1) 图甲中通常选用质粒 构建重组质粒，而不选用质粒 或质粒 的原因分别是 。 (2) 据图乙分析，若需使用插入失活法筛选井鉴定重组质粒，应优先选用限制酶 切割目的基因和质粒。 (3) 通过 技术获取目的基因时需设计 种引物；从 文库中获得的目的基因 （填“含有”或“不含有”）启动子和终止子。 (4) 在构建基因表达载体过程中常把两个启动子串联在一起形成双启动子，加在目的基因上游。双启动子的作用优势可能是 。 (5) 图乙农杆菌中的质粒应含有 ，其作用是 。若要获得抗冻能力更强的抗冻番茄，可以对 基因进行改造，最终得到相应的蛋白质，该技术过程属于 工程。 答案 一、选择题（共15题） 1. 【答案】B 【知识点】基因工程的工具 2. 【答案】D 【知识点】限制性内切酶 3. 【答案】C 【解析】① ②利用两种不同限制酶处理，能避免含控虫基因的 片段自身环化，A正确； ② ③可用氯化钙处理农杆菌，使之成为易于吸收周围环境中 分子的感受态，这样有助于促进重组 质粒转化到农杆菌细胞中，B正确； ③ ④用农杆菌侵染植物细胞，重组 质粒的 片段整合到植物细胞的染色体上，C错误； ④ ⑤用植物组织培养技术培养，具有抗虫性状的植株产生了可遗传变异，D正确。 【知识点】转基因植物 4. 【答案】C 【解析】目的基因和运载体结合需基因剪刀 限制性核酸内切酶和基因针线 连接酶。此过程不涉及 复制，不需要 聚合酶和解旋酶。 【知识点】基因表达载体的构建过程 5. 【答案】B 【知识点】植物作为受体细胞 6. 【答案】C 【知识点】工程菌 7. 【答案】B 【解析】基因工程的两种工具酶是 连接酶和限制酶；第 步操作为目的基因和载体的拼接过程，拼接后需要通过检测和筛选，才能得到重组 分子；第 步操作的目的是将重组质粒导入胚胎干细胞，导入后需要对胚胎干细胞进行检测，只有目的基因成功导入的胚胎干细胞才能被注射到囊胚中；胚胎干细胞具有发育的全能性。 故选B。 【知识点】转基因动物 8. 【答案】C 【解析】根据题意，目的基因的两端有 、 的酶切位点，将含有目的基因的 与用 酶切，会得到含目的基因的 片段和不含目的基因的 片段；根据质粒的简图可知，将质粒用 酶切，会得到与质粒周长等长的链状 ；因此将含有目的基因的 与质粒分别用 酶切，在 连接酶作用下，可生成含目的基因的原 片段两个之间进行连接、由含目的基因的 片段与质粒周长等长的链状 相互连接形成的链状 、二倍于原质粒周长的环状 三种类型，A错误； 连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来形成一个重组质粒，该过程形成四个磷酸二酯键，B错误； 和 的识别序列不同，获取目的基因和切割质粒时，同时选用 和 切割，目的基因两端形成的末端不同，切割开的质粒两端形成的末端不同，再用 连接酶连接，可以防止目的基因反向粘连和质粒自身环化，C正确；题图显示，在构建基因表达载体的过程中质粒中的青霉素抗性基因和四环素抗性基因都不会被破坏，因此能在含青霉素和四环素的培养基中生长的受体细胞不能表明目的基因已成功导入该细胞，D错误。 【知识点】限制性内切酶 9. 【答案】B 【解析】图示过程为基因表达载体的构建过程，是基因工程中的核心步骤。构建过程中需要将目的基因完整切割下来，此时要用到限制酶 Ⅰ、 Ⅰ。抗卡那霉素基因是标记基因，目的是便于鉴定和筛选含有目的基因的细胞。基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等。 【知识点】限制性内切酶 10. 【答案】C 【知识点】基因表达载体的构建过程 11. 【答案】C 【解析】报告基因含有内含子，农杆菌是细菌，细菌不能剪接转录得来的 前体（除去内含子，连接外显子）故不能产生正确的 ，不能正确表达报告基因，C错误，ABD正确。 【知识点】植物作为受体细胞 12. 【答案】C 【解析】利用农杆菌侵染植物细胞时，重组 质粒中的 转移到植物细胞的染色体上，而非整个重组质粒， 称为可转移的 ，C错误；故选C。 【知识点】转基因植物 13. 【答案】B 【解析】分析图 可知，含目的基因的外源 中含有限制酶 、 、 的切割位点，其中 酶的切割位点位于目的基因中。因此构建基因表达载体时。不能用 酶切割，应该用限制酶 、 进行切割；为了保证切割的质粒与目的基因露出的粘性末端相同，在对质粒进行改造时，应该将限制酶 的切割位点改造成限制酶 的切割位点；因此，首先需要用限制酶 切割，其次需要用 聚合酶将相应的脱氧核苷酸序列连接上去，最后再用 连接酶连接形成限制酶 的切割位点，故B正确。 故选B。 【知识点】限制性内切酶、DNA连接酶 14. 【答案】C 【知识点】根据标记基因的筛选 15. 【答案】A 【解析】根据题意和图示分析可知：由于限制酶 能识别限制酶 的识别序列，限制酶 不能识别限制酶 的识别序列。要将目的基因从该 链中提取出来，需要在目的基因左右切开，所以要用限制酶 或同时用限制酶 和限制酶 ；质粒不能用限制酶 ，如果用该酶的话，质粒就会有两个切口且会破坏 个标记基因； 限制酶 的识别序列和切点是 ，限制酶 的识别序列和切点是 ，可知限制酶 能够识别和切割限制酶 切割后的黏性末端。据题图可知，目的基因两端分别是限制酶 的识别序列和切点是 和限制酶 的识别序列和切点是 ，只有用限制酶 才能同时将目的基因切割下来。质粒有 和 表示两种标记基因，分别有限制酶 的识别序列和限制酶 的识别序列；如果用限制酶 切割，则 和 都被破坏，造成重组质粒无标记基因；用限制酶 切割，则破坏 ，保留 ，其黏性末端和切割目的基因所在 的黏性末端相同，可以连接形成重组 。故选A。 【知识点】基因表达载体的构建过程 二、综合题（共5题） 16. 【答案】 (1) B (2) C 【解析】 (1) 会切割外源基因，不能选用， 和 切割了卡那霉素抗性基因、四环素抗性基因，所以不能选用， 和 只切割了四环素抗性基因，且没有切割目的基因，B正确。 (2) 四环素抗性基因在切割时被破坏，卡那霉素抗性基因完整，选择能在含卡那霉素的培养基上生长、而不能在含四环素的培养基上生长的菌种。 【知识点】根据标记基因的筛选、限制性内切酶 17. 【答案】 (1) 血管内皮；总 或总 ；；已知 基因的一段碱基序列 (2) 羊乳腺蛋白基因启动子 (3) 放射性同位素标记或荧光标记的含 基因一段序列 (4) 同种动物的供，受体的生殖器官的生理变化是相同的；早期胚胎在一定时间内处于游离状态；受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应；供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系 【解析】 (1) 由题意可知， 主要由血管内皮细胞合成，所以要获得该基因首先要采集人的血管内皮细胞，从中提取总 或总 合成总 ，以总 为模板采用 技术扩增基因， 全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定的 片段的核酸合成技术，前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。 (2) 若要获得目的产物，需要控制该目的基因只在羊乳腺细胞内表达，又因为启动子具有特异性，所以在构建羊乳腺细胞内特异表达 的载体时，需要选择的启动子是羊乳腺蛋白基因启动子。 (3) 检测目的基因是否成功导入受体细胞可用放射性同位素标记或荧光标记目的基因（ 基因）的段序列，并用该序列作为探针进行检测。 (4) 胚胎移植成功的生理学基础是：①同种动物的供，受体的生殖器官的生理变化是相同的，为供体胚胎移入受体提供相同的生理环境。②早期胚胎在一定时间内处于游离状态，为胚胎的收集提供了可能。③受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体内的存活提供了可能。④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受任何影响。 【知识点】PCR引物、胚胎移植、转基因动物、DNA-DNA分子杂交、基因表达载体的组成 18. 【答案】 (1) 或 ；反（或逆）转录 (2) (3) 终止 (4) 抗原—抗体 【解析】 (1) 人体的体温是 左右，因此培养人体细胞的最适宜温度就是 。由 到 过程是逆转录过程。 (2) 根据图解可知目的基因的两端分别是由限制酶 、 切割的，一般用同一限制酶切割才能形成相同的黏性末端，表达载体 中的位点 具有 的识别位点，因此位点 应为限制酶 的识别位点，才能成功构建表达载体 。 (3) 中如果含有终止密码子，则会导致翻译终止，不能合成出目的蛋白。 (4) 抗原、抗体的结合具有特异性，抗原—抗体杂交技术可以迅速检测出酵母菌是否表达出 融合蛋白。 【知识点】工程菌、逆转录、抗原-抗体杂交、基因表达载体的构建过程、基因表达载体的组成 19. 【答案】 (1) ；氨苄青霉素；限制酶、 连接酶 (2) 没有目的基因的空质粒 (3) ； (4) i 聚合 ii 、 【知识点】DNA连接酶的作用部位、根据标记基因的筛选、目的基因的获取：PCR、PCR引物、限制性内切酶、DNA连接酶 20. 【答案】 (1) 质粒 中没有标记基因，质粒 的复制原点中含有 梅切位点 (2) 和 (3) ；不含有 (4) 保证目的基因的高效转录（高效表达） (5) 携带目的基因进入番茄细胞井整合到番茄细胞的染色体 ；蛋白质 【解析】 (1) 质粒 缺乏标记基因，质粒 的复制原点中含有限制酶切割位点，可能会破坏复制原点，质粒 含有多个标记基因和酶切位点，适宜作为基因工程的载体。 (2) 图乙中，选用的质粒 作为基因工程的载体，结合目的基因两端的酶切位点，目的基因和载体可以选择 和 同时切割，或者 和 同时切割，若需使用插入灭活法筛选并鉴定重组质粒，应优先选用限制酶 （会破坏 ）和 切割，可以根据是否对四环素有抗性来筛选。 (3) 利用 技术扩增目的基因时，由于 聚合酶只能从 端延伸 链，因此要用两种引物才能确保 两条链同时被扩增； 文库是用 逆转录得到的 ，只含有编辑对应蛋白质的信息，没有控制该基因表达的相关元件（启动子、终止子、增强子），也没有内含子，因此 文库的基因没有启动子和终止子。 (4) 启动子是 聚合酶结合的位点，是起始转录的位点，双启动子可能是为了高效转录。 (5) 杆菌转化法中的 质粒含有的 可以携带目的基因进入番茄细胞井整合到番茄细胞的染体 上，对 基因进行改造，进而达到改攻造获得抗冻能力更强的抗冻番茄，需要通过蛋白质工程实现。 【知识点】载体的条件、蛋白质工程的概念、转基因植物、植物作为受体细胞、限制性内切酶、基因表达载体的组成、目的基因的获取：基因文库、基因表达载体的构建过程、PCR引物 1 学科网（北京）股份有限公司 $