2027届高考生物人教版一轮复习训练：基因工程的应用、蛋白质工程及实验

**基本信息** 聚焦基因工程与蛋白质工程实验及应用，以基础实验技术为起点，构建“原理-工具-工程-应用”递进式知识网络，强化科学思维与探究实践能力。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础巩固|7题|实验原理辨析（如DNA粗提取、PCR复性温度）、概念理解（限制酶特点、蛋白质工程流程）|从DNA提取与鉴定、PCR/电泳技术，到限制酶工具，夯实基因工程基础| |能力提升|3题|技术路线分析（定点突变、双酶切）、综合应用（生物反应器构建）|衔接蛋白质工程改造（如胰岛素修饰），延伸至生物反应器应用，体现工程技术逻辑|

2027届高考生物人教版一轮复习同步训练：基因工程的应用、蛋白质工程及实验 （满分：40分） 选择题1～9小题，每小题3分，共27分。 一、基础巩固 1．（2026·湖北黄石模拟）下列与“DNA的粗提取与鉴定”实验原理无关的是（　　） A．DNA分子在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同 B．DNA分子在温度超过90 ℃时，双链解聚为两条单链 C．DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精 D．在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色 2．（2025·河北衡水模拟）下列关于“DNA的粗提取与鉴定”“DNA片段的扩增与电泳鉴定”实验的叙述，错误的是（　　） A．选取细胞分裂旺盛的菜花表层花进行研磨是因为DNA含量高 B．研磨时需加入缓冲液，防止DNA在pH发生变化时降解或变性 C．在凝胶中，DNA分子的迁移速率与DNA分子的大小、构象等有关 D．PCR产物出现拖尾可能是非特异性扩增过多，可适当降低复性温度 3．（2026·江苏南通模拟）琼脂糖凝胶电泳是用来鉴定PCR产物的常用方法。下列叙述错误的是（　　） A．配制的琼脂糖溶液浓度较高时，大分子DNA片段不易分离 B．PCR扩增时，复性温度过低可导致电泳出现多条条带 C．指示剂（如溴酚蓝）通常存在于凝胶载样缓冲液中，可用于监测电泳进程 D．两条泳道中电泳条带的位置相同，则两个加样孔内加入的样品相同 4．（2026·重庆大渡口模拟）用XhoⅠ和SalⅠ两种限制性内切核酸酶分别处理同一DNA片段，酶切位点及酶切产物分离结果如图。下列叙述错误的是（　　） A．两种限制性内切核酸酶识别的核苷酸序列不同，限制酶的识别序列越短，则该DNA被该酶切割的概率越高 B．泳道②中是用XhoⅠ处理得到的酶切产物 C．若用XhoⅠ和SalⅠ两种酶同时处理该DNA片段后电泳，会同时得到泳道①②对应条带 D．电泳技术中最终能够肉眼看到多条电泳条带，离不开核酸染料对DNA的染色和紫外灯的照射 5．（2025·陕西西安期末）继乳腺生物反应器之后，科学家又培育出膀胱生物反应器：将人的生长激素基因导入小鼠受精卵，经培育获得膀胱上皮细胞可以合成并分泌人的生长激素的转基因小鼠。下列有关叙述错误的是（　　） A．将人的生长激素基因导入小鼠受精卵，是因为受精卵具有全能性 B．需要在人的生长激素基因首端加上小鼠膀胱上皮细胞特异性启动子 C．与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别等限制 D．用PCR技术可检测人的生长激素基因在小鼠细胞内是否转录和翻译 6．如图为蛋白质工程操作的基本思路，下列叙述错误的是（　　） A．代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤ B．代表中心法则内容的是①② C．①代表转录，②代表翻译，④代表从预期蛋白质结构推测应有的氨基酸序列，⑤代表DNA合成 D．蛋白质工程的目的是对基因的结构进行分子设计，通过基因合成或改造实现 7．天然胰岛素易形成二聚体，使得其疗效被延缓。科研人员通过蛋白质工程使胰岛素第28位的脯氨酸替换为天冬氨酸，从而抑制了胰岛素的聚合，由此研发出的速效胰岛素类似物产品已经在临床上广泛应用。以下叙述错误的是（　　） A．改造胰岛素的过程实际是改造胰岛素基因的过程 B．若要改变蛋白质的功能，可通过改进蛋白质的氨基酸序列实现 C．可将定点突变技术获得的新的胰岛素基因直接导入大肠杆菌用于发酵生产 D．在通过蛋白质工程对胰岛素改造的过程中，对蛋白质分子结构的了解是非常关键的 二、能力提升 8．（2026·河北唐山模拟）如图是蛋白质工程中改造目的基因的一种技术路线。S1核酸酶可以去除双链DNA突出的单链区；外切核酸酶Ⅲ只能从DNA双链的3′末端逐个水解单核苷酸，可以产生不同长度的5′突出末端。下列叙述错误的是（　　） A．步骤一需使用两种限制酶切割目的基因片段 B．步骤二、三分别使用了S1核酸酶、外切核酸酶Ⅲ C．步骤四可以用T4 DNA连接酶处理DNA片段 D．质粒载体2中目的基因片段N的长度有多种 9．（2026·江苏淮安模拟）如图为利用定点突变技术改造基因的过程示意图，下列相关叙述正确的是（　　） A．上述技术流程属于蛋白质工程的范畴 B．通过电泳检测，可确认基因突变是否成功 C．上述过程需要人工设计核糖核苷酸片段作为引物 D．导入受体细胞后复制产生的子代DNA大多为突变型 10．（13分）（2025·广东潮州期末）水蛭唾液腺分泌的水蛭素（Hirudin）是一种优良的凝血酶抑制剂，在血栓治疗上有着重要的医学价值。但天然的水蛭素的临床活性较低，如果将水蛭素分子中第47位的天冬酰胺替换成赖氨酸，其分子活性会提高20倍。如图1表示改造Hirudin基因及构建基因表达载体的过程。回答下列问题： （1）获取目的基因：从水蛭唾液腺细胞中获取________逆转录得到cDNA后，利用PCR引物在Hirudin基因内部碱基进行替换，需要在________（填引物）中设计特定的碱基，从而对Hirudin基因进行改造以获得改良的Hirudin蛋白。 （2）根据图中质粒pCLY11的限制酶识别和切割位点，为使质粒pCLY11与Hirudin改良基因高效连接，应选用________对pCLY11进行酶切。与单酶切相比，采用双酶切的优点有______________________________________________________ ______________________________________________________________________（答两点）。 （3）将经蛋白质工程改造后得到的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图2所示。推测两种蛋白酶水解处理后，酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的________（填“种类”或“含量”）有关。 （4）得到控制高抗凝血活性的水蛭蛋白合成的基因后，利用基因工程可以制备乳腺生物反应器，让哺乳动物批量生产高抗凝血活性的水蛭蛋白，此时需要将______________________与____________________等调控元件重组在一起。某生物兴趣小组同学大胆推测，用类似方法制备膀胱生物反应器比乳腺生物反应器更有优势，因为它可以不受转基因动物的____________（写出两点）的限制。 2027届高考生物人教版一轮复习同步训练：基因工程的应用、蛋白质工程及实验 （满分：40分） 选择题1～9小题，每小题3分，共27分。 一、基础巩固 1．（2026·湖北黄石模拟）下列与“DNA的粗提取与鉴定”实验原理无关的是（　　） A．DNA分子在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同 B．DNA分子在温度超过90 ℃时，双链解聚为两条单链 C．DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精 D．在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色 解析：B　DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，是DNA粗提取的原理之一，A不符合题意；DNA分子温度超过90 ℃时，双螺旋解聚为两条单链，不是DNA粗提取的原理，B符合题意；DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质溶于酒精，因此可以将某些蛋白质与DNA分离，是DNA粗提取的原理之一，C不符合题意；在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色，是DNA鉴定的原理，D不符合题意。 2．（2025·河北衡水模拟）下列关于“DNA的粗提取与鉴定”“DNA片段的扩增与电泳鉴定”实验的叙述，错误的是（　　） A．选取细胞分裂旺盛的菜花表层花进行研磨是因为DNA含量高 B．研磨时需加入缓冲液，防止DNA在pH发生变化时降解或变性 C．在凝胶中，DNA分子的迁移速率与DNA分子的大小、构象等有关 D．PCR产物出现拖尾可能是非特异性扩增过多，可适当降低复性温度 解析：D　新鲜的菜花DNA含量丰富，易获取，选取细胞分裂旺盛的菜花表层花进行研磨是因为DNA含量高，A正确；研磨时需加入缓冲液，稳定溶液pH，防止DNA在pH发生变化时降解或变性，B正确；电泳鉴定DNA利用了DNA在电场的作用下，会向着与它所带电荷相反方向的电极移动，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，C正确；复性温度越低，引物和底物越容易结合，错配情况增多，造成PCR特异性降低，故PCR产物出现拖尾可能是非特异性扩增过多，可适当提高复性温度，D错误。 3．（2026·江苏南通模拟）琼脂糖凝胶电泳是用来鉴定PCR产物的常用方法。下列叙述错误的是（　　） A．配制的琼脂糖溶液浓度较高时，大分子DNA片段不易分离 B．PCR扩增时，复性温度过低可导致电泳出现多条条带 C．指示剂（如溴酚蓝）通常存在于凝胶载样缓冲液中，可用于监测电泳进程 D．两条泳道中电泳条带的位置相同，则两个加样孔内加入的样品相同 解析：D　琼脂糖溶液浓度较高时，凝胶孔径较小，大分子DNA片段迁移阻力大，难以有效分离，A正确；PCR复性的目的是使两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，若复性温度过低会导致引物与非特异性位点结合，从而产生非特异性扩增带，导致电泳结果中出现多条条带，B正确；溴酚蓝等指示剂加入凝胶载样缓冲液，可直观显示电泳进程，便于判断何时终止电泳，C正确；电泳条带位置仅反映DNA片段大小，不同DNA片段若大小相同，则条带位置一致，但无法确定样品是否相同，D错误。 4．（2026·重庆大渡口模拟）用XhoⅠ和SalⅠ两种限制性内切核酸酶分别处理同一DNA片段，酶切位点及酶切产物分离结果如图。下列叙述错误的是（　　） A．两种限制性内切核酸酶识别的核苷酸序列不同，限制酶的识别序列越短，则该DNA被该酶切割的概率越高 B．泳道②中是用XhoⅠ处理得到的酶切产物 C．若用XhoⅠ和SalⅠ两种酶同时处理该DNA片段后电泳，会同时得到泳道①②对应条带 D．电泳技术中最终能够肉眼看到多条电泳条带，离不开核酸染料对DNA的染色和紫外灯的照射 解析：C　酶具有专一性，不同的限制酶识别并切割不同的核苷酸序列，限制酶的识别序列越短，则该DNA被该酶切割的概率就越高，A正确；分析图1可知，限制酶XhoⅠ有两处切割位点，切割后产生3个DNA片段，泳道②中是用XhoⅠ处理得到的酶切产物，B正确；泳道①②是分别用SalⅠ和XhoⅠ切割DNA分子电泳得到的结果，若用XhoⅠ和SalⅠ两种酶同时处理该DNA片段后电泳，应该在一个泳道里最多会出现6种条带，C错误；电泳条带染色是通过化学或荧光染料与分离后的分子（如DNA、RNA、蛋白质）特异性结合，使其在凝胶中显现，以便观察、分析和记录的关键步骤，因此电泳技术中最终能够肉眼看到多条电泳条带，离不开核酸染料对DNA的染色和紫外灯的照射，D正确。 5．（2025·陕西西安期末）继乳腺生物反应器之后，科学家又培育出膀胱生物反应器：将人的生长激素基因导入小鼠受精卵，经培育获得膀胱上皮细胞可以合成并分泌人的生长激素的转基因小鼠。下列有关叙述错误的是（　　） A．将人的生长激素基因导入小鼠受精卵，是因为受精卵具有全能性 B．需要在人的生长激素基因首端加上小鼠膀胱上皮细胞特异性启动子 C．与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别等限制 D．用PCR技术可检测人的生长激素基因在小鼠细胞内是否转录和翻译 解析：D　受精卵的全能性最高，容易发育为完整个体，因此常作为转基因动物的受体细胞，A正确；启动子决定基因表达的组织特异性，需在目的基因前添加膀胱上皮细胞特异性启动子，确保其在该细胞中表达，B正确；乳腺生物反应器需雌性个体且哺乳期才能获取产物，而膀胱生物反应器可通过尿液收集产物，不受性别限制，C正确；PCR技术可检测人的生长激素基因在小鼠细胞内是否转录，但是无法检测是否翻译（需抗原—抗体杂交技术），D错误。 6．如图为蛋白质工程操作的基本思路，下列叙述错误的是（　　） A．代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤ B．代表中心法则内容的是①② C．①代表转录，②代表翻译，④代表从预期蛋白质结构推测应有的氨基酸序列，⑤代表DNA合成 D．蛋白质工程的目的是对基因的结构进行分子设计，通过基因合成或改造实现 解析：D　代表蛋白质工程操作思路的过程是④⑤，A正确；①代表转录，②代表翻译，④代表从预期蛋白质结构推测应有的氨基酸序列，⑤代表DNA合成，B、C正确；蛋白质工程的目的是对蛋白质的结构进行分子设计，通过基因合成或改造实现，D错误。 7．天然胰岛素易形成二聚体，使得其疗效被延缓。科研人员通过蛋白质工程使胰岛素第28位的脯氨酸替换为天冬氨酸，从而抑制了胰岛素的聚合，由此研发出的速效胰岛素类似物产品已经在临床上广泛应用。以下叙述错误的是（　　） A．改造胰岛素的过程实际是改造胰岛素基因的过程 B．若要改变蛋白质的功能，可通过改进蛋白质的氨基酸序列实现 C．可将定点突变技术获得的新的胰岛素基因直接导入大肠杆菌用于发酵生产 D．在通过蛋白质工程对胰岛素改造的过程中，对蛋白质分子结构的了解是非常关键的 解析：C　蛋白质工程最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成，即改造胰岛素的过程实际是改造胰岛素基因的过程，A正确；蛋白质结构多样性的直接原因是构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链形成的空间结构千差万别，结构决定功能，因此若要改变蛋白质的功能，可通过改进蛋白质的氨基酸序列实现，B正确；将改造后获得的新的胰岛素基因直接导入大肠杆菌，没有进行基因表达载体的构建，目的基因在受体细胞中可能无法复制、表达，C错误；蛋白质工程的基本途径是预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→获得所需要的蛋白质，因此在通过蛋白质工程对胰岛素改造的过程中，对蛋白质分子结构的了解是非常关键的，D正确。 二、能力提升 8．（2026·河北唐山模拟）如图是蛋白质工程中改造目的基因的一种技术路线。S1核酸酶可以去除双链DNA突出的单链区；外切核酸酶Ⅲ只能从DNA双链的3′末端逐个水解单核苷酸，可以产生不同长度的5′突出末端。下列叙述错误的是（　　） A．步骤一需使用两种限制酶切割目的基因片段 B．步骤二、三分别使用了S1核酸酶、外切核酸酶Ⅲ C．步骤四可以用T4 DNA连接酶处理DNA片段 D．质粒载体2中目的基因片段N的长度有多种 解析：B　由图可知，经步骤一酶切后的DNA片段一端是平末端，另一端是黏性末端，故步骤一需要使用两种限制酶切割目的基因片段，A正确；外切核酸酶Ⅲ只能从DNA双链的3′末端逐个水解单核苷酸，可以产生不同长度的5′突出末端，由图可知，步骤二使用的是外切核酸酶Ⅲ，步骤三使用的是S1核酸酶，B错误；T4 DNA连接酶可连接平末端，故步骤四可以用T4 DNA连接酶处理DNA片段，C正确；质粒载体2中目的基因片段N的长度有多种，因为外切核酸酶Ⅲ处理后可以获得不同长度的5′突出末端，D正确。 9．（2026·江苏淮安模拟）如图为利用定点突变技术改造基因的过程示意图，下列相关叙述正确的是（　　） A．上述技术流程属于蛋白质工程的范畴 B．通过电泳检测，可确认基因突变是否成功 C．上述过程需要人工设计核糖核苷酸片段作为引物 D．导入受体细胞后复制产生的子代DNA大多为突变型 解析：A　蛋白质工程是通过修改基因或创造合成新基因来改变生物的遗传和表型性状，改造现有蛋白质或合成新的蛋白质，上述技术流程属于蛋白质工程的范畴，A正确；电泳可用于检测PCR产物或质粒大小，但确认突变需结合测序或限制酶酶切分析，仅凭电泳无法直接确认突变，B错误；上述过程是通过人工设计脱氧核苷酸片段作为引物，C错误；定点突变通常通过PCR或质粒复制实现，但子代DNA是否为突变型取决于突变效率和筛选方式，若未特别筛选，据图示过程，野生型和突变型可能相等，D错误。 10．（13分）（2025·广东潮州期末）水蛭唾液腺分泌的水蛭素（Hirudin）是一种优良的凝血酶抑制剂，在血栓治疗上有着重要的医学价值。但天然的水蛭素的临床活性较低，如果将水蛭素分子中第47位的天冬酰胺替换成赖氨酸，其分子活性会提高20倍。如图1表示改造Hirudin基因及构建基因表达载体的过程。回答下列问题： （1）获取目的基因：从水蛭唾液腺细胞中获取________逆转录得到cDNA后，利用PCR引物在Hirudin基因内部碱基进行替换，需要在________（填引物）中设计特定的碱基，从而对Hirudin基因进行改造以获得改良的Hirudin蛋白。 （2）根据图中质粒pCLY11的限制酶识别和切割位点，为使质粒pCLY11与Hirudin改良基因高效连接，应选用________对pCLY11进行酶切。与单酶切相比，采用双酶切的优点有______________________________________________________ ______________________________________________________________________（答两点）。 （3）将经蛋白质工程改造后得到的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图2所示。推测两种蛋白酶水解处理后，酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的________（填“种类”或“含量”）有关。 （4）得到控制高抗凝血活性的水蛭蛋白合成的基因后，利用基因工程可以制备乳腺生物反应器，让哺乳动物批量生产高抗凝血活性的水蛭蛋白，此时需要将______________________与____________________等调控元件重组在一起。某生物兴趣小组同学大胆推测，用类似方法制备膀胱生物反应器比乳腺生物反应器更有优势，因为它可以不受转基因动物的____________（写出两点）的限制。 答案：（1）mRNA（信使RNA）　引物2和引物3　（2）XmaⅠ和BglⅡ　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）种类　（4）控制高抗凝血活性的水蛭蛋白合成的基因（药用蛋白基因）　乳腺中特异表达的基因的启动子　性别和生理状态 解析：（1）可以从水蛭唾液腺细胞中获取mRNA逆转录得到cDNA。因为引物与模板链互补配对进行扩增，要在基因内部引入特定碱基实现替换，需要在引物2和引物3中设计特定的碱基。（2）Hirudin改良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XmaⅠ和Bgl Ⅱ切割产生的黏性末端能与Hirudin改良基因的黏性末端碱基互补配对，要想把Hirudin改良基因与质粒pCLY11（载体）拼接起来需要得到相同的黏性末端，因此质粒pCLY11（载体）也需要限制酶XmaⅠ和BglⅡ切割。与单酶切相比，采用双酶切的优点有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）据图可知，水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，水解产物中的肽含量随着时间的延长均上升，且差别不大，而水解产物中抗凝血活性有差异，经酶甲处理后，随着酶解时间延长，抗凝血活性先上升后相对稳定，经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后下降，且酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终明显高于经酶乙处理的酶解产物的抗凝血活性；据此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关，导致其活性不同的原因可能是对水蛭蛋白进行酶解时所用酶的种类不同，导致水蛭蛋白水解产物的空间结构不同。 （4）得到控制高抗凝血活性的水蛭蛋白合成的基因后，利用基因工程可以制备乳腺生物反应器，让哺乳动物批量生产高抗凝血活性的水蛭蛋白，此时需要将控制高抗凝血活性的水蛭蛋白合成的基因（药用蛋白基因）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。与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器的优势在于不受转基因动物性别和生理状态的限制，因为尿液是无论雌雄、无论不同年龄都是要产生的。 2027届高考生物人教版一轮复习同步训练 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $