2019高考生物大一轮复习现代生物科技专题第1讲基因工程真题演练新人教版选修3

1、第 1 讲基因工程真题演练1. (2017 年全国新课标 I卷)真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA 序列的机制。已知在人体中基因 A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白 A)。回答下列问题：(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因 A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A,其原因是_(2) 若用家蚕作为表达基因A 的载体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用_ 作为载体，其原因是_。(3) 若要高效地获得蛋白A,可选用大肠杆菌作为受体，因为与家蚕相比，大肠杆菌具有_(答出两点即可)等优点。(4) 若要检测基因 A 是否翻

2、译出蛋白 A,可用的检测物质是 _ (填“蛋白 A的基因”或“蛋白 A 的抗体”)。(5) 艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA 是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是_ 。【答案】(1)基因 A 有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出蛋白A(2) 噬菌体噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕(3) 繁殖快、容易培养蛋白 A 的抗体(5)DNA 可以从一种生物个体转移到另一种生物个体【解析】(1)人的基因 A 含有内含子，其转录出的RNA 需切除内含子对应的 RNA 序列

3、后才能翻译出蛋白 A,大肠杆菌是原核生物，其没有切除内含子对应的RNA 序列的机制，故将人的基因 A 导入大肠杆菌无法表达出蛋白Ao (2)噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒，无法寄生在家蚕中。(3)大肠杆菌繁殖快、 容易培养，因此常用作基因工程的受体。(4)在分子水平检测目的基因是否表达应用抗原一抗体杂交法，即用蛋白 A 与蛋白 A 的抗体进行杂交。(5)艾弗里的肺炎双球菌转化实验的原理是基因重组，通过重组使得S 型细菌的 DNA 在 R 型细菌中表达，这种思路为基因工程理论的建立提供了启示。2. (2017 年全国新课标 H卷)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几 丁质水解

4、。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题：(1) 在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA 常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料， 原因是_。提取 RNA 寸，提取液中需添加RNA 酶抑制剂，其目的是 _。(2) 以 mRNA 为材料可以获得 cDNA 其原理是 _。3若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是 _(答出两点即可)。当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA 连接酶催化形成的化学键是(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分

5、析，其可能的原因是 _。【答案】(1)嫩叶组织细胞易破碎防止 RNA 降解(2) 在逆转录酶的作用下，以mRNA 为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA(3) 目的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子磷酸二酯键(5)目的基因的转录或翻译异常【解析】(1)选取嫩叶为实验材料提取mRNA 的原因是嫩叶细胞的细胞壁易破碎。提取RNA 时加入 RNA 酶抑制剂的目的是防止 RNA 降解。(2)以 mRNA 为材料获得 cDNA 的过程为逆 转录，其原理是在逆转录酶的作用下，以mRNA 为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA (3)目的基因无复制原点，无表达所需的启动子、终止子等，其不能

6、在受体细胞内表 达，要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过含有这些结构的质粒载体将目的基因导入受体细胞。(4)当几丁质酶的基因和质粒载体连接时，DNA 连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。(5)如果目的基因已经整合到植物的基因组中，但植物未表现出相应性状，可能的原因是目的基因未转录，或是转录出的mRNAh 翻译出相应的几丁质酶。3.(2017 年江苏卷)金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白，某研究小组计划 通过多聚酶链式反应(PCR)扩增获得目的基因，构建转基因工程菌，用于重金属废水的净化 处理。PCR 扩增过程示意图如下，请回答下列问题:戡板D鯛也物1引物294 WJ72：护驟3(

7、1)_ 从高表达 MT 蛋白的生物组织中提取 mRNA 通过_获得_用 于PCR 扩增。设计一对与 MT 基因两端序列互补配对的引物(引物 1 和引物 2),为方便构建重组质粒，在引物中需要增加适当的 _ 位点。设计引物时需要避免引物之间形成_ ，而造成引物自连。(3) 图中步骤 1 代表_，步骤 2 代表退火，步骤 3 代表延伸，这三个步骤组成一轮循环。(4) PCR 扩增时，退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏 _ 的碱基配对。 退火温度的设定与引物长度、 碱基组成有关， 长度相同但 _的引物需要设定更高的退火温度。(5) 如果 PCR 反应得不到任何扩增产物，则可以采取的改进措

8、施有 _ (填序号：升高退火温度降低退火温度 重新设计引物 )。【答案】 (1) 逆转录 cDNA(2) 限制性核酸内切酶 碱基互补配对(3) 变性引物与模板GC 含量高(5) 【解析】本题主要考查基因工程中目的基因获取的相关知识。(1)根据 mRN 猷取目的基因的方法是先通过逆转录获得cDNA 然后通过 PCR 扩增。(2)构建重组质粒时，要用限制性核酸内切酶对质粒和含目的基因的DNA 进行酶切，所以为方便构建重组质粒， 在引物中需要增加适当的限制性核酸内切酶位点。 设计引物时需要避免引物的碱基互补配对， 防止引物之 间自连。(3)PCR 包括三个步骤：变性、复性 (退火)和延伸。图中步骤

9、1 代表变性。 (4) 退火 是引物和模板结合的过程，退火温度过高会破坏引物与模板的碱基配对。退火温度一般比 Tm值(把 DNA 双螺旋结构降解一半时的温度)低 5 C。DNA 中 G C 含量越高，Tm值越高。(5) 如果 PCR 反应得不到任何扩增产物，可能是退火温度太高，破坏了引物与模板的碱基配对， 也可能是引物设计错误，改进措施是降低退火温度和重新设计引物。4. (2016 年全国新课标 I 卷)某一质粒载体如图所示， 外源 DNA 插入到Amp或Tet中会 导致相应的基因失活(Amp表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BartH I 酶切后，与用B

10、anH I酶切获得的目的基因混合，加入DNA 连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。 被转化的大肠杆菌有三种， 分别是含有环状目的基因、 含有质粒载体、 含有插入了目的基因 的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：jn 动子（1）质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有 _（答出两点即可），而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。（2）如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是 _ ；并且_和_ 的细胞也是不能区分的，其原因是_。在上述筛

11、选的基础上， 若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落，还需使用含有 _的固体培养基。（3）基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA 复制所需的原料来自【答案】（1）能自我复制、具有标记基因（2）二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长含有质粒载体 含有插入了目的基因的重组质粒（或含有重组质粒）二者均含有氨芐青霉素抗性基因， 在该培养 基上均能生长 四环素（3）受体细胞【解析】（1）作为运载体必须具备如下特点：能自我复制，从而在受体细胞中稳定保存；含标记基因，以供重组 DNA 勺鉴定和选择；具一个或多个限制酶切割位点以便外源DNA 插入。（2）在含有氨苄青霉

12、素的培养基上，只有具有Amp的大肠杆菌才能生长。而Amp位于质粒上，故未被转化的和仅含环状目的基因的大肠杆菌细胞中无Amp故不能在培养基中生长，而仅含有质粒载体的和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌均具有Amp因而能在培养基中生长。目的基因的插入破坏了质粒载体的Tetr,故含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌不能在含有四环素的平板上生长，从而与仅含有质粒载体的大肠杆菌得以区分。（3）噬菌体是病毒，无细胞结构，无法自主合成DNA 需借助受体细胞完成 DNAM制。5. （2016 年全国新课标川卷）图 中的三个 DNA 片段上依次表示出了EccRI、BarHI 和SaU3AI三种限制性内切酶

13、的识别序列与切割位点，图（b）为某种表达载体的示意图（载体上的EcoRI、Sau3AI的切点是唯一的）。一-g-泊一- CTTAAC-CCTAGGCTAC：图图(b)根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1) 经BanHl 酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被 _ 酶切后的产物连接，理由是 _。(2) 若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、 乙、丙三种含有目的基因的重组子， 如图(c)所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有_，不能表达的原因是_图(c)DNA 连接酶是将两个 DNA 片段连接起来的酶，常见的有_和_ ，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是 _。【

14、答案】(1)SaU3AI两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端(2) 甲和丙 甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录(3)E - coliDNA 连接酶 T4DNA 连接酶T4DNA 连接酶【解析】 由题图可知，BarHI和Sai3AI两种限制性内切酶的共同识别序列是一 GATC-_GTAC ,二者切割可以形成相同的黏性末端，因此经BamHl 酶切得到的目的基因可以与图(b)所示表达载体被Sau3Al酶切后的产物连接。(2)在基因表达载体中，启动子应位于目 的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样目的基因才能顺利地转录，再完成翻译过程

15、。图中甲所示的目的基因插入在启动子的上游，丙所示目的基因插入在终止子的下游， 二者的目的基因均不能被转录，因此目的基因不能表达。(3)常见的 DNA 连接酶有E- coliDNA 连接酶和 T4DNA 连接酶，其中 T4DNA 连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。6.(2016 年江苏卷)下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图 2 中标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题：fitmi11 嗣 1SflirJAIIUIHIJU识别舟列泾G GATC CT CATC A*CAT:.VACCT r切输恆点C CTAGnACTA(；AJTCTAG*TrrC

16、GAjiLA用图中质粒和目的基因构建重组质粒， 应选用 _两种限制酶切割，酶切后的载体和目的基因片段， 通过_ 酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒，需将其转入处于 _态的大肠杆菌。（2）为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加_，平板上长出的菌落，常用 PCR 鉴定，所用的引物组成为图 2 中_。（3）若BarHI酶切的 DNA 末端与BelI 酶切的 DNA 末端连接，连接部位的 6 个碱基对序列为_，对于该部位，这两种酶 _ （填“都能” “都不能”或“只有一种能”）切开。若用Sau3AI 切图 1 质粒最多可能获得_种大小不同的 DNA 片段。【答案】BelI 和

17、Hi nd 川 DNA 连接 感受（2）四环素引物甲和引物丙ACTAGQXTAGT都不能7【解析】（1）基因工程中选择合适的限制酶切割质粒和目的基因时，应保留目的基因和 至少一个标记基因结构的完整性，即遵循“目的基因切两侧， 标记基因留一个”的基本原则，最好选择切割产生不同末端的两种限制酶同时切割质粒和目的基因，以避免目的基因的反向插入带来的不正常表达，因此据图分析应选择的限制酶为BclI 和Hi nd 川，切割后质粒上保留的四环素抗性基因作为标记基因。酶切后的载体和目的基因通过DNA 连接酶的作用形成重组质粒，重组质粒需要导入CsT 处理后的处于感受态的大肠杆菌（处于感受态的大肠杆菌细胞膜的

18、通透性大大增加，便于重组质粒进入）。（2）由上述分析可知，为了筛选出导入重组 质粒的大肠杆菌，应先配制含四环素的选择培养基，平板上长出的菌落为导入普通质粒或重组质粒的大肠杆菌菌落，进一步鉴定出导入重组质粒的大肠杆菌，可利用PCR 扩增的方式,结合电泳技术来分析处理。DNA 的两条链是反向平行的，在 PCR程中，当引物与 DNA 母链通过碱基互补配对结合后， DNA 聚合酶只能从引物的 3端延伸 DNA 链，因此应选择引物甲 和引物丙。敢怦青益素抗性麻同四环素抗性慕囲图U的菇囲（3）因为BclI 和BamHI 酶切产生的黏性末端相同， 所以可以被 DNA 连接酶连接，A.人血细胞启动子B.水稻胚

19、乳细胞启动子C.大肠杆菌启动子D.农杆菌启动子利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是（4）人体合成的初始 HSA 多肽，需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才能有活性。与途径 H相比，选择途径 I获取rHSA 的优势是（5）为证明 rHSA 具有医用价值，须确认 rHSA 与的生物学功能一致。【答案】（1） 总 RNA （或 mRNA）. =HSA.二-HI.I daULIJilELI B （3）吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化（4）水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA 多肽进行高效加工 （5）HSA【解析】（1）总 cDNA 是由细胞内 mRN

20、A 经逆转录获得的。DNA 两条链是反向平行的，另一条引物扩增方向应向左。（2）据题意可知，启动子具有物种特异性，它应与受体细胞启动TGATCCGGATCA连接部位的 6 个碱基对序列为ACTAGCCCTAGT但是连接后形成的 DNA 中不再具有BclI 和Bam-II 的识别序列，连接部位不能被这两种酶切开。（4）由图可知，能被限制酶BclI 和BamHI切割的序列也能被SaU3AI 识别并切割，因此图中质粒上存在3 个SaU3AI 的切割位点,若将 3 个切割位点之间的 DNA 片段分别编号为 a、b 和 c,则完全酶切（3 个切割位点均被切割）会产生 3 种大小的 DNA 片段，即为 a

21、、b 和 c；考虑只切 1 个切割位点，有三种情况，都 产生一种大小的 DNA 片段，即大小均为 a+ b+ c;考虑切 2 个切割位点，则会产生 a + b、c、 a+ c、b、b+ c、a 几种不同大小的 DNA 片段。综上所述，若用Sau3AI 识别并切割图中质粒,最多可获得 7 种大小的 DNA 片段，即为 a + b+ c、a + b、a+ c、b + c、a、b、c。7.（2016 年天津卷）人血清白蛋白（HSA）具有重要的医用价值，只能从血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA（rHSA）的两条途径。（1）为获取 HSA 基因，首先需要采集人的血液，提取为模板，采用 PCF

22、 技术扩增 HSA 基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向, 请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。（2）启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达.合成总rHSA 的载体,需要选（填写字母，单选）。子一致，应选 B。 (3) 在农杆菌转化时，加入某物质，其目的应为“促进”或“有利于”转 化，推测酚类物质可吸引农杆菌侵染水稻受体细胞。 (4) 水稻是真核细胞，具有对分泌蛋白 加工的内质网和高尔基体。H途径受体为大肠杆菌，没有上述细胞器。(5)制备的 rHSA 应具有与 HSA 相同的生物学功能才具有医用价值。& (2016 年海南卷)基因工程又

23、称为 DNA 重组技术，回答相关问题：(1) 在基因工程中， 获取目的基因主要有两大途径，即_和从 _中分离。(2) 利用某植物的成熟叶片为材料，同时构建cDNA 文库和基因组文库，两个文库相比，cDNA 文库中含有的基因数目比基因组文库中的少，其原因是(3) 在基因表达载体中，启动子是 _ 聚合酶识别并结合的部位。若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，最常用的原核生物是 _ 。(4) 将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时，常用的携带目的基因的金属颗粒有_和_ 颗粒。【答案】 (1) 人工合成 生物材料(2) cDNA 文库中只含有叶细胞已转录 (或已表达 )的基因， 而基因组文库中含有该

24、植物的 全部基因(3) RNA 大肠杆菌 (或细菌 )(4) 金粉 钨粉【解析】 (1) 获取目的基因主要有两大途径， 即人工合成和从自然界已有的物种中分离。(2)植物的成熟叶片中基因选择性表达，因此由所有 RNA 逆转录形成的 cDNA 文库中只含有叶细胞已转录 (或已表达 )的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因。 (3) 在基因表达载 体中，启动子是 RNA 聚合酶识别并结合的部位。采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，由于易于培养， 最常选用大肠杆菌 (或细菌)。 (4)将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时， 常用的携带目的基因的金属颗粒有金粉和钨粉颗粒。9. (2015 年全国

25、新课标 H卷)已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋 白，由 305个氨基酸组成。如果将 P 分子中 158 位的丝氨酸变成亮氨酸，240 位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(Pi)不但保留 P 的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：(1) 从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的_ 进行改造。(2) 以 P 基因序列为基础，获得 Pi基因的途径有修饰 _ 基因或合成 _基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括_ 的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即:（3）蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能

26、出发，通过_ 和_ ，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物 _ 进行鉴定。【答案】（1）氨基酸序列（或结构）（2）P PiDNA 和 RNA 或遗传物质）DNARNA RNADNA RNA蛋白质（或转录、逆 转录、翻译）（3）设计蛋白质的结构推测氨基酸序列功能【解析】（1）蛋白质的功能与结构相关，若要改变蛋白质的功能，需要对其结构进行改造。（2）确定目的基因的碱基序列后，可通过对现有基因进行改造或者重新合成来获得目的基因。中心法则的内容包括遗传信息的复制、转录、逆转录和翻译。（3）蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发， 通过设计蛋白质的结构和推测氨基酸序列，进而确定相对应