2027届高三生物人教版一轮复习基因工程习题

基因工程 专项练习 1．向大豆中转入高出油率基因可满足人们对大豆油的需求。培育转基因大豆的过程如图所示（AluⅠ、SmaⅠ、HindⅢ和PstⅠ为限制酶，AmpR为氨苄青霉素抗性基因），回答下列问题： (1)若用限制酶同时切割含高出油率基因的DNA和Ti质粒，为保证高出油率基因与质粒的正确连接，选用的限制酶为 切割后的目的基因和Ti质粒需用 连接。 (2)图中③过程通过农杆菌的 作用，使目的基因 。1号培养基中添加 对农杆菌进行筛选，能在其上生长的农杆菌为 的菌体，因此需要进一步的筛选。 (3)3号、4号培养基的成分不同主要体现在 ，由愈伤组织培养为转基因大豆植株， （填“能”或“不能”）体现植物细胞的全能性。 (4)在离体的植物器官、组织和细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，下列哪一项操作要求不是必需的______。 A．无菌操作 B．添加营养物质 C．给予适宜光照 D．添加植物激素 2．杆菌M2合成的短肽拉索西丁能有效杀死多种临床耐药细菌。拉索西丁能与细菌的核糖体结合，阻止携带氨基酸的tRNA进入核糖体位点2。有人将合成拉索西丁的相关基因（lrcA-lrcF）导入链霉菌，基因克隆流程及拉索西丁的作用机制如下图。回答下列问题。    注：①F1、F2、F3和F4为与相应位置的DNA配对的单链引物，“→”指引物5-3方向。②密码子对应的氨基酸：AAA-赖氨酸；AUG-甲硫氨酸（起始）；UUC-苯丙氨酸；ACA-苏氨酸：UCG-丝氨酸。 (1)用PCR技术从杆菌M2基因组中扩增lrcA-lrcF目的基因时，应选用 引物。本研究载体使用了链霉菌的复制原点，其目的是 。 (2)采用EcoRI和BamHI完全酶切构建的重组质粒，产物通过琼脂糖凝胶电泳检测应产生 条电泳条带，电泳检测酶切产物的目的是 。 (3)由图可知，拉索西丁与核糖体结合后，会阻止携带 （填氨基酸名称）的tRNA进入结合位点，导致翻译受阻，最终引起细菌死亡。 (4)重组链霉菌的目的基因产物经验证有杀菌活性，但重组菌在实验室多次培养后，提取的目的基因产物杀菌活性丧失，可能的原因是 。若运用发酵工程来生产拉索西丁工程药物，除产物活性外还需进一步研究的问题有 （答出1点即可）。 3．下图1为某种沉默子调控目的基因表达的示意图。为确定图2中S序列是否具有该种沉默子活性，科学家进行了相关研究。实验所用质粒和可能用到的限制酶如图3所示。 请分析回答： (1)在构建重组质粒时，需使用限制酶和 酶对图3中质粒进行处理。为保证S序列能准确插入质粒，切割质粒时应选择图3表中的 限制酶。 (2)为获得大量的S序列，需使用 酶对其进行PCR扩增。为实现S序列的精准插入，需要在下游引物的 （填“5′端”或“3′端”）添加限制酶识别序列，该序列是5′- -3′。 (3)为检验重组质粒是否构建成功，研究人员选取合适的限制酶对重组质粒进行酶切，其产物电泳结果如图。该结果显示重组质粒的构建 （填“成功”或“不成功”），依据是 。 (4)将重组质粒和图3质粒分别导入小鼠细胞后，在荧光显微镜下进行观察，若 ，则表明S序列具有图1沉默子活性。 4．绵羊的羊毛长度与毛囊细胞的增殖有关，毛囊细胞中表达的基因Z可能是调控羊毛长度的关键基因。某团队利用基因工程技术，探究了基因Z对绵羊毛囊细胞X增殖的影响。回答下列问题。 (1)质粒甲保存有目的基因Z，如图。质粒乙有4种限制酶的酶切位点，识别序列见表。现需将质粒甲中的基因Z插入质粒乙中，构建重组质粒乙用于研究，须用的限制酶是 和 。 (2)细胞X是一种贴壁细胞，可用 （填“固体”或“液体”）培养基培养。在进行传代培养时，需使用胰蛋白酶并置于37℃环境中处理，理由是 。 (3)将空质粒乙和重组质粒乙分别导入细胞X，导入后测定不同时间的细胞数量，结果如图。根据实验结果说明基因Z的表达对细胞增殖有 作用，且随导入时间推移，增殖速率 。 (4)siRNA是一种短的双链RNA，能引导内切核酸酶切割靶基因的mRNA。 ①人工合成靶向基因Z的siRNA，将其导入细胞X作为实验组，同时设置对照组，将 导入细胞X。一段时间后，发现实验组细胞数量少于对照组。该实验的目的是探究基因Z的 对细胞X增殖的影响。 ②为检测靶向基因Z的siRNA导入细胞X后能否发挥作用，简要写出在分子水平上检测的2种实验思路是： 。 5．马铃薯作为重要农作物，提高其冷耐受性可拓展优质马铃薯的种植区域。我国科研人员发现，野生马铃薯中S基因的表达与其冷耐受性调控有关，将该基因导入栽培马铃薯中可显著增强其抗寒能力。回答下列问题。 (1)PCR扩增目的基因时，需要模板DNA、引物、 、含Mg2+的缓冲液和耐高温的DNA聚合酶。DNA聚合酶在PCR的 步骤中起作用。 (2)图中标识了载体和S基因中限制酶的切割位点。为将S基因正确插入载体，PCR扩增S基因时需在引物的 （填“5'端”或“3'端”）添加限制酶识别序列，结合上表分析，上游引物应添加的碱基序列是5'- -3'，切割载体时应选用的两种限制酶是 ，PCR扩增产物和载体分别被限制酶切割后，经纯化和连接，获得含S基因的表达载体并导入农杆菌。 (3)用携带S基因的农杆菌侵染栽培马铃薯愈伤组织时，基因表达载体中T-DNA进入愈伤组织细胞，将S基因整合到 ，抗性基因 可用于筛选成功转化的愈伤组织。该愈伤组织经 形成芽、根，继续培育可获得抗寒能力显著增强的马铃薯植株。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 基因工程 专项练习 参考答案 1．(1) SmaⅠ和PstⅠ DNA连接酶 (2)转化 进入大豆细胞，并在大豆细胞内维持稳定和表达 氨苄青霉素 转入空质粒或重组质粒 (3) 生长素和细胞分裂素的比值不同 能 (4) C 【详解】（1）若用限制酶同时切割含高出油率基因的DNA和Ti质粒，为保证高出油率基因与质粒的正确连接，选用的限制酶为SmaⅠ和PstⅠ，由于限制酶AluⅠ会破坏高出油率基因，目的基因上没有限制酶HindⅢ的识别序列，因此不选用限制酶AluⅠ和HindⅢ。切割后的目的基因和Ti质粒需用DNA连接酶连接。（2）图中③过程通过农杆菌的转化作用，使目的基因进入大豆细胞，并在大豆细胞内维持稳定和表达。在1号培养基中添加氨苄青霉素对农杆菌进行筛选，能在其上生长的农杆菌为转入空质粒或重组质粒的菌体，因此需要进一步的筛选。（3）3号、4号培养基的成分不同主要体现在生长素和细胞分裂素的比值不同。由愈伤组织培养为转基因大豆植株，能体现植物细胞的全能性。（4）在离体的植物器官、组织和细胞脱分化形成愈伤组织的过程中，需要无菌操作、添加一定的营养物质、添加植物激素，不必需的是给予适宜光照，综上，C项符合题意。故选C。 2．(1) F2、F4 保证载体能在链霉菌细胞中能正常复制 (2) 2 验证重组质粒是否构建成功 (3) 苯丙氨酸或phe (4) 目的基因发生突变 发酵条件优化 【详解】（1）引物需要结合到模板的3'端，且与目的基因的部分碱基序列互补配对，子链延伸方向为5'端→3'端，因此用PCR技术从杆菌M2基因组中扩增lrcA-lrcF目的基因时，应选用F2、F4引物。载体使用链霉菌的复制原点，是为了保证载体能在链霉菌细胞中复制，也使目的基因能够在链霉菌中稳定存在并遗传给后代。（2）采用 EcoRI 和 BamHI 完全酶切构建的重组质粒，会得到载体片段和目的基因片段，共 2 条电泳条带。电泳检测酶切产物的目的是检测重组质粒是否构建成功，若能得到预期的载体片段和目的基因片段大小的条带，说明酶切成功，重组质粒构建可能成功，但是还需要进一步的鉴定。（3）观察拉索西丁的作用机制图，结合所给密码子信息，可知拉索西丁与核糖体结合后，会阻止携带苯丙氨酸的 tRNA 进入结合位点。因为位点 2 对应的密码子是 UUC，编码苯丙氨酸。拉索西丁阻止携带苯丙氨酸的 tRNA 进入结合位点，会导致翻译过程无法正常进行，进而使细菌无法合成蛋白质，最终引起细菌死亡。 （4）重组链霉菌在实验室多次培养后，提取的目的基因产物杀菌活性丧失，可能的原因是目的基因发生突变，导致其表达的产物结构改变，从而失去杀菌活性；也可能是目的基因的表达受到抑制等。若运用发酵工程来生产拉索西丁工程药物，除产物活性外还需进一步研究的问题有：优化发酵条件，如温度、pH、溶氧量等；如何提高发酵产物的产量；产物的分离和纯化方法等。 3．(1) DNA连接 EcoRⅠ和BamHⅠ (2) 耐高温的DNA聚合酶 5′端 AGATCT (3) 成功 样品出现长度为5000和680的两条条带，与质粒和S序列的长度相似 (4)导入重组质粒的细胞的荧光强度低于导入质粒的细胞的荧光强度 【详解】（1）在构建重组质粒时，需使用限制酶和DNA连接酶对图3中质粒进行处理。结合图1、图2和图3呈现的信息可知：构建重组质粒时，需要将S序列插入到质粒上的GFP（绿色荧光蛋白基因）和终止子之间，再结合图2所示的S序列的转录方向是从左向右可推知：构建重组质粒时，应选择图3表中的EcoRⅠ和BamHⅠ限制酶对质粒进行切割，以保证S序列的正确插入。（2）欲利用PCR技术对S序列进行扩增，需使用耐高温的DNA聚合酶。转录的方向是从mRNA的5'端到3'端，PCR扩增时引物是从子链的5′端往3′方向延伸。由图3可知：用BamHⅠ限制酶和BglⅡ限制酶切割产生的黏性末端相同；由图2可知：转录是从S序列的左侧向右侧进行，且S序列中存在BamHⅠ限制酶的识别序列。为实现扩增出的S序列的精准插入质粒中且S序列不被BamHⅠ限制酶破坏，需要在下游引物的5′端添加BglⅡ限制酶的识别序列，该序列是5′- AGATCT -3′。（3）由图2和图3可知：S序列的长度约为680bp，质粒的长度约为5000bp。选取合适的限制酶对重组质粒进行酶切并对酶切产物进行电泳，其结果显示：样品出现长度为5000和680的两条条带，与质粒和S序列的长度相似，说明成功构建了重组质粒。（4）沉默子是通过抑制启动子的功能来抑制目的基因的表达。若S序列具有图1沉默子活性，则将重组质粒（含S序列）和图3质粒（不含S序列）分别导入小鼠细胞后，导入重组质粒的细胞的荧光强度应低于导入质粒的细胞的荧光强度。 4．(1) EcoR Ⅰ Xho Ⅰ (2) 液体 使贴壁细胞分散为单个细胞，37℃是胰蛋白酶的最适温度 (3) 促进 增加 (4) 无靶向的siRNA 表达减少 a、提取实验组和对照组的mRNA，使用PCR技术进行扩增，对比检测Z基因的mRNA的含量，若实验组含量减少，则说明siRNA起作用； b、提取实验组和对照组的蛋白质，使用抗原-抗体杂交技术，对比检测Z基因表达蛋白质的含量，若实验组含量减少，则说明siRNA起作用） 【详解】（1）需选择质粒甲和质粒乙共有的限制酶切割，保证目的基因和质粒产生相同黏性末端。质粒甲的目的基因两端有EcoRⅠ和Xho Ⅰ的酶切位点（对应质粒乙的酶切位点），因此用EcoRⅠ和Xho Ⅰ。（2）动物细胞培养使用液体培养基； 胰蛋白酶在 37℃（人体 / 动物细胞适宜温度）下活性高，可分解细胞间的蛋白质，使贴壁细胞分散成单个细胞，便于传代培养。（3）与空质粒乙组（对照组）相比，重组质粒乙组（含基因 Z）的细胞数量更多，说明基因 Z 的表达对细胞增殖有促进作用；随导入时间推移，两组细胞数量的差距增大，说明增殖速率加快。（4）①对照组应导入无关序列的 siRNA（或空载体）（排除 siRNA 本身的影响）；该实验通过抑制基因 Z 的表达（siRNA 切割其 mRNA），目的是探究基因 Z 的表达缺失（或抑制表达）对细胞增殖的影响。 ②在分子水平检测基因的表达，可以从转录和翻译水平，可提取实验组和对照组的mRNA，使用PCR技术进行扩增，对比检测Z基因的mRNA的含量，若实验组含量减少，则说明siRNA起作用；也可提取实验组和对照组的蛋白质，使用抗原-抗体杂交技术，对比检测Z基因表达蛋白质的含量，若实验组含量减少，则说明siRNA起作用。 5．(1) 4种脱氧核苷酸 延伸 (2) 5'端 AGATCT BamHⅠ、EcoRⅠ (3) 栽培马铃薯愈伤组织细胞的染色体上 2 再分化 【详解】（1）PCR扩增目的基因时，需要模板DNA、引物、4种脱氧核苷酸、含Mg2+的缓冲液和耐高温的DNA聚合酶。PCR一般分为变性、复性和延伸三步，其中DNA聚合酶在PCR的延伸步骤中起作用。（2）为了使目的基因能够被限制酶切割，扩增目的基因时，需要在引物的5'端添加限制酶的识别序列。结合图表分析，在载体的启动子和终止子之间有BamH I、EcoR I和Xba I的识别序列，而S基因内部含有Xba I、Nde I和BamH I的识别序列，要用BamH I、EcoR I或Xba I切割载体，又不能用Xba I、Nde I或BamH I切割S基因，再根据各种限制酶的识别序列及切割位点，可知，需要用BamH I、EcoR I切割载体，用BamH I的同尾酶Bgl Ⅱ和EcoR I切割S基因，故PCR扩增S基因时需在上游引物添加的碱基序列是5'-AGATCT-3'。（3）T-DNA属于可转移DNA，用携带S基因的农杆菌侵染栽培马铃薯愈伤组织时，基因表达载体中T-DNA进入愈伤组织细胞，将S基因整合到栽培马铃薯愈伤组织细胞的染色体上，抗性基因1位于T-DNA外部，用于筛选含有重组载体的农杆菌，而抗性基因2位于T-DNA内部，可用于筛选成功转化的愈伤组织。该愈伤组织经再分化形成芽、根，继续培育可获得抗寒能力显著增强的马铃薯植株。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $