北京版生物高考总复习专题25基因工程（试题练）教学讲练

1、高中生物总复习PAGE PAGE 21成功的大门为你而开。第十一单元现代生物科技专题专题25基因工程探考情悟真题【考情探究】考点考向5年考情预测热度高考示例素养要素难度1基因工程的工具与操作程序基因工程的工具2017北京理综,5,6分科学思维科学探究易基因工程的操作程序2019北京理综,4,6分中2PCR技术及基因工程的应用PCR技术2016北京理综,31,16分科学思维科学探究易基因工程的应用与蛋白质工程3电泳电泳2018北京理综,5,6分科学探究中分析解读“基因工程”不仅在现代生物专题中占有重要地位,在高考命题中也是一大热点,并且近年来也有考点加深的趋势。重点考查内容包括基因工程的工具和基

2、本步骤,以及PCR的相关知识。在基因工程中常常运用电泳技术来观察鉴定实验产物,所以电泳结果示意图的考查也经常在题目中出现,复习时应注意加强综合能力的训练。【真题探秘】破考点练考向考点一基因工程的工具与操作程序【考点集训】考向1基因工程的工具1.研究人员用图1中质粒和图2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PCR鉴定。以下叙述不正确的是()图1图2A.构建重组质粒的过程应选用Bcl和Hind 两种限制酶B.使用DNA连接酶将酶切后的质粒和目的基因片段进行重组C.含有重组质粒的大肠杆菌可以在添加氨苄青霉素的培养基上生存D.利用PCR鉴定

3、含目的基因的大肠杆菌时应选用引物甲和引物丙答案C2.科研人员通过PCR技术获得肝细胞特异性启动子白蛋白启动子,将该启动子与Cre重组酶基因结合构建表达载体,培育出在肝细胞特异性表达Cre重组酶的转基因小鼠。下列叙述正确的是()A.将该表达载体导入肝细胞以获得转基因小鼠B.PCR技术获得白蛋白启动子需设计特异性的引物C.构建该表达载体需要限制酶和DNA聚合酶D.通过核酸分子杂交技术检测目的基因是否完成表达答案B考向2基因工程的操作程序3.蚯蚓富含金属硫蛋白(MT)等重金属结合蛋白,能选择性吸收土壤中的镉。利用基因工程技术将蚯蚓MT基因转入烟草,流程如图所示,下列相关叙述不正确的是()A.过程需使

4、用逆转录酶B.过程需使用解旋酶和PCR技术获取目的基因C.过程使用的感受态细胞可用CaCl2溶液制备D.过程可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞答案B4.利用人胰岛B细胞构建cDNA文库,然后通过核酸分子杂交技术从中筛选目的基因,筛选过程如图所示。下列说法错误的是()A.cDNA文库的构建需要用到逆转录酶B.图中的菌落是通过稀释涂布平板法获得的C.核酸分子杂交的原理是碱基互补配对D.从该文库中可筛选到胰高血糖素基因答案D考点二PCR技术及基因工程的应用【考点集训】考向1PCR技术1.在体外进行DNA复制(PCR)过程中需要用到的酶是()A.解旋酶 B.DNA聚合酶C.RNA聚合酶

5、D.逆转录酶答案B2.在核酸分子杂交技术中,常常使用已知序列的单链核酸片段作为探针。为了获得B链作探针(如图),可应用PCR技术进行扩增,应选择的引物种类是()A.引物1与引物2B.引物3与引物4C.引物2与引物3D.引物1与引物4答案C3.实验室常用PCR技术对DNA进行体外扩增,下列相关叙述正确的是()A.需要解旋酶和耐高温的DNA聚合酶B.反应过程包括变性复性延伸C.95 时DNA的磷酸二酯键断开D.引物与模板结合后向5方向延伸答案B考向2基因工程的应用与蛋白质工程4.DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成。DNA复制时,一条子链是连续合成的,另一条子链是不连续合成的(即先形成短链片

6、段再相互连接),这种复制方式称为半不连续复制,如图1。(1)DNA复制时,子链延伸的方向为 (DNA单链中具有游离磷酸基团的一端称为5末端),这一过程需要 酶催化,该酶作用的机理是。(2)半不连续复制是1968年日本科学家冈崎提出的。为验证假说,他进行了如下实验:让T4噬菌体在20 时侵染大肠杆菌70 min后,将同位素3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中,在2秒、7秒、15秒、30秒、60秒、120秒后,分离T4噬菌体DNA并通过加热使DNA分子全部变性后,再进行密度梯度离心,以DNA单链片段分布位置确定片段大小(分子越小离试管口距离越近),并检测相应位置DNA单链片段的放射性,结果

7、如图2。在T4噬菌体DNA中能够检测到放射性,其原因是。研究表明,富含GC碱基对的DNA分子加热变性时需要的温度较高。推测其原因是。图2中,与60秒结果相比,120秒结果中短链片段的量,原因是。研究还发现提取的T4噬菌体DNA上紧密结合了一些小RNA,根据PCR反应所需条件推测,RNA的作用是。答案(1)53DNA聚合降低反应的活化能(2)3H标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收,为T4噬菌体DNA复制提供原料DNA分子中GC碱基的比例高,氢键较多,分子结构更加稳定减少短链片段连接成长链片段作为子链延伸的引物考点三电泳【考点集训】考向电泳1.用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时,得到以下

8、电泳图谱。其中1号为DNA标准样液(Marker),10号为蒸馏水,PCR时加入的模板DNA如图所示。据此作出的分析不合理的是()A.PCR产物的分子大小在250500 bp之间B.3号样品为不含目的基因的载体DNAC.9号样品对应植株不是所需的转基因植株D.10号确定反应体系等对结果没有干扰答案B2.(2015福建理综,33)GDNF是一种神经营养因子,对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。研究人员构建了含GDNF基因的表达载体(如图1所示),并导入到大鼠神经干细胞中,用于干细胞基因治疗的研究。请回答:图1图2(1)在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中,使用胰蛋白酶的目的是。(2)构建含GDNF

9、基因的表达载体时,需选择图1中的限制酶进行酶切。(3)经酶切后的载体和GDNF基因进行连接,连接产物经筛选得到的载体主要有3种:单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接(如图1所示)。为鉴定这3种连接方式,选择Hpa酶和BamH酶对筛选得到的载体进行双酶切,并对酶切后的DNA片段进行电泳分析,结果如图2所示。图中第泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。(4)将正向连接的表达载体导入神经干细胞后,为了检测GDNF基因是否成功表达,可用相应的与提取的蛋白质杂交。当培养的神经干细胞达到一定密度时,需进行培养以得到更多数量的细胞,用于神经干细胞移植治疗实验。答案(1)使细胞分散

10、开(2)Xho(3)(4)抗体传代炼技法提能力方法基础判断类比较法分析基因工程的相关概念【方法集训】1.据图所示,有关工具酶功能的叙述不正确的是()A.限制性核酸内切酶可以切断a处B.DNA聚合酶可以连接a处C.解旋酶可以使b处解开D.DNA连接酶可以连接c处答案D2.下列物质或过程不影响磷酸二酯键数目变化的是()A.RNA聚合酶、反转录酶、Taq酶B.DNA聚合酶、DNA连接酶、DNA酶C.遗传信息的翻译、PCR中DNA解链D.cDNA文库的构建、基因突变过程答案C3.某种线性DNA含有限制性核酸内切酶EcoR的1个酶切位点。该DNA样品(甲)经EcoR酶切后,在DNA连接酶催化下形成产物乙

11、。则反应液中产物乙共有()5GAATTC3 5G AATTC33CTTAAG53CTTAA + G5样品甲5GAATTC33CTTAAG5产物乙A.1种B.2种C.3种D.4种答案C【五年高考】A组自主命题北京卷题组考点一基因工程的工具与操作程序1.(2017北京理综,5,6分)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C(图1),拟将其与质粒(图2)重组,再借助农杆菌导入菊花中。下列操作与实验目的不符的是()A.用限制性核酸内切酶EcoR和连接酶构建重组质粒B.用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织,将C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.用分子杂交方法检

12、测C基因是否整合到菊花染色体上答案C考点二PCR技术及基因工程的应用2.(2016北京理综,31,16分)嫁接是我国古代劳动人民早已使用的一项农业生产技术,目前也用于植物体内物质转运的基础研究。研究者将具有正常叶形的番茄(X)作为接穗,嫁接到叶形呈鼠耳形的番茄(M)砧木上,结果见图1。图1图2(1)上述嫁接体能够成活,是因为嫁接部位的细胞在恢复分裂、形成组织后,经形成上下连通的输导组织。(2)研究者对X和M植株的相关基因进行了分析,结果见图2。由图可知,M植株的P基因发生了类似于染色体结构变异中的变异,部分P基因片段与L基因发生融合,形成P-L基因(P-L)。以P-L为模板可转录出,在上翻译出

13、蛋白质,M植株鼠耳叶形的出现可能与此有关。(3)嫁接体正常叶形的接穗上长出了鼠耳形的新叶。为探明其原因,研究者进行了相关检测,结果见下表。 实验材料检测对象 M植株的叶X植株的叶接穗新生叶P-L mRNA有无有P-L DNA有无无检测P-L mRNA需要先提取总RNA,再以mRNA为模板出cDNA,然后用PCR技术扩增目的片段。检测P-L DNA需要提取基因组DNA,然后用PCR技术对图2中(选填序号)位点之间的片段扩增。a. b.c.d.(4)综合上述实验,可以推测嫁接体中P-L基因的mRNA 。答案(1)愈伤细胞分化(2)重复mRNA核糖体(3)反转录c(4)从砧木被运输到接穗新生叶中,发

14、挥作用,影响新生叶的形态考点三电泳3.(2018北京理综,5,6分)用Xho和Sal两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段,酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是()图1酶切位点图图2电泳结果示意图A.图1中两种酶识别的核苷酸序列不同B.图2中酶切产物可用于构建重组DNAC.泳道中是用Sal处理得到的酶切产物D.图中被酶切的DNA片段是单链DNA答案DB组统一命题、省(区、市)卷题组考点一基因工程的工具与操作程序1.(2019江苏单科,33,8分)图1是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图,载体质粒P0具有四环素抗性基因(tetr)和氨苄青霉素抗性基因(ampr)。请回答下列问

15、题:图1(1)EcoR 酶切位点为GATATCCTATAG(2)用Taq DNA聚合酶进行PCR扩增获得的目的基因片段,其两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸。载体P1用酶处理,在两端各添加了一个碱基为的脱氧核苷酸,形成P2;P2和目的基因片段在酶作用下,形成重组质粒P3。(3)为筛选出含有重组质粒P3的菌落,采用含有不同抗生素的平板进行筛选,得到A、B、C三类菌落,其生长情况如下表(“+”代表生长,“-”代表不生长)。根据表中结果判断,应选择的菌落是(填表中字母)类,另外两类菌落质粒导入情况分别是、。菌落类型 平板类型ABC无抗生素+氨苄青霉素+-四环素+-氨苄青霉素+四环素+-(4)为鉴定筛选

16、出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒,拟设计引物进行PCR鉴定。图2所示为甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒中的相应位置,PCR鉴定时应选择的一对引物是。某学生尝试用图中另外一对引物从某一菌落的质粒中扩增出了400 bp片段,原因是。图2答案(1)平(2)胸腺嘧啶(T)DNA连接(3)BA类菌落含有P0C类菌落未转入质粒(4)乙丙目的基因反向连接2.(2018课标全国,38,15分)回答下列问题:(1)博耶(H. Boyer)和科恩(S. Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外,还证明了(答出两点即可)。(2)体外重

17、组的质粒可通过Ca2+参与的方法导入大肠杆菌细胞;而体外重组的噬菌体DNA通常需与组装成完整噬菌体后,才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞。在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中,可作为重组噬菌体宿主细胞的是。(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时,表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解,在实验中应选用的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯化的过程中应添加的抑制剂。答案(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞;真核生物基因可在原核细胞中表达(2)转化外壳蛋白(或答噬菌体蛋白)细菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶考点二PCR技术及基因工程的应用3.(2019江苏单科,16,2分)下列生

18、物技术操作对遗传物质的改造,不会遗传给子代的是()A.将胰岛素基因表达质粒转入大肠杆菌,筛选获得基因工程菌B.将花青素代谢基因导入植物体细胞,经组培获得花色变异植株C.将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵,培育出产低乳糖牛乳的奶牛D.将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者,进行基因治疗答案D4.(2019天津理综,9,12分)B基因存在于水稻基因组中,其仅在体细胞(2n)和精子中正常表达,但在卵细胞中不转录。为研究B基因表达对卵细胞的影响,设计了如下实验。据图回答:(1)B基因在水稻卵细胞中不转录,推测其可能的原因是卵细胞中(单选)。A.含B基因的染色体缺失B.DNA聚合酶失活C.B基因发生基因突变

19、D.B基因的启动子无法启动转录(2)从水稻体细胞或中提取总RNA,构建文库,进而获得B基因编码蛋白的序列。将该序列与Luc基因(表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光)连接成融合基因(表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能),然后构建重组表达载体。(3)在过程、转化筛选时,过程中T-DNA整合到受体细胞染色体DNA上,过程在培养基中应加入卡那霉素。(4)获得转基因植株过程中,以下鉴定筛选方式正确的是(多选)。A.将随机断裂的B基因片段制备成探针进行DNA分子杂交B.以Luc基因为模板设计探针进行DNA分子杂交C.以B基因编码蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的mRNA杂交D.检测加入荧光素的卵

20、细胞中是否发出荧光(5)从转基因植株未成熟种子中分离出胚,观察到细胞内仅含一个染色体组,判定该胚是由未受精的卵细胞发育形成的,而一般情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育,由此表明。答案(1)D(2)精子cDNA(3)(4)BCD(5)B基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚5.(2017天津理综,9,20分)玉米自交系(遗传稳定的育种材料)B具有高产、抗病等优良性状,但难以直接培育成转基因植株,为使其获得抗除草剂性状,需依次进行步骤、试验。.获得抗除草剂转基因玉米自交系A,技术路线如下图。(1)为防止酶切产物自身环化,构建表达载体需用2种限制酶,选择的原则是(单选)。Ti质粒内,每种限制酶只有

21、一个切割位点G基因编码蛋白质的序列中,每种限制酶只有一个切割位点酶切后,G基因形成的两个黏性末端序列不相同酶切后,Ti质粒形成的两个黏性末端序列相同A.B.C.D.(2)下表是4种玉米自交系幼胚组织培养不同阶段的结果。据表可知,细胞脱分化时使用的激素是,自交系的幼胚最适合培养成愈伤组织作为转化受体。激素 结果 自交系2,4-D(2.0 mg/L)6-BA(0.5 mg/L)IBA(2.0 mg/L)愈伤组织形成率(%)芽的分化率(%)根的诱导率(%)甲991390乙858087丙888312丁168583(3)农杆菌转化愈伤组织时,T-DNA携带插入其内的片段转移到受体细胞。筛选转化的愈伤组织

22、,需使用含的选择培养基。(4)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。含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确表达,其产物能催化无色物质K呈现蓝色。用K分别处理以下愈伤组织,出现蓝色的是(多选)。A.无农杆菌附着的未转化愈伤组织B.无农杆菌附着的转化愈伤组织C.农杆菌附着的未转化愈伤组织D.农杆菌附着的转化愈伤组织(5)组织培养获得的转基因植株(核DNA中仅插入一个G基因)进行自交,在子代含G基因的植株中,纯合子占。继续筛选,最终选育出抗除草剂纯合自交系A。答案(1)A(2)2,4-D乙(3)除草剂(4)BD(5)1/3【三年模拟】时间:30分钟分值:

23、55分一、选择题(每题5分,共40分)1.(2019北京海淀一模,4)从自然界中的生物体内分离得到的天然酶,在工业生产环境中催化效率往往较低。科研人员通过如图所示的流程改造天然酶,已改进酶的功能。对这一改造过程的分析,不合理的是()A.过程产生的基因突变是随机的B.过程中受体菌应处理为感受态C.过程筛选突变酶依赖于抗生素D.多次重复循环导致酶的定向进化答案C2.(2019北京东城二模,5)如图为农杆菌Ti质粒的T-DNA区段结构示意图。农杆菌附着植物细胞后, T-DNA首先在农杆菌中从右边界到左边界被剪切、复制,然后进入植物细胞并整合到其染色体上,继而诱发细胞异常生长和分裂,形成植物肿瘤。以下

24、有关叙述不正确的是()A.Ti质粒存在于农杆菌的拟核DNA之外B.植物肿瘤的形成与A、B两个基因的表达有关C.清除植物肿瘤组织中的农杆菌后肿瘤不再生长D.利用T-DNA进行转基因时需保留LB、RB序列答案C3.(2019北京西城二模,5)酵母菌细胞壁的主要成分是几丁质。酿酒酵母产酒精能力强,但没有合成淀粉酶的能力;糖化酵母能合成淀粉酶,但酒精发酵能力弱。科研人员通过两种途径改良酵母菌种,实现以淀粉为底物高效生产酒精的目的。下列叙述正确的是()A.途径需用纤维素酶处理酵母菌,再利用PEG诱导融合B.途径需要以淀粉酶基因作为目的基因构建表达载体C.途径和途径最终获得的目的酵母菌染色体数目相同D.以

25、淀粉转化为还原糖的效率作为最终鉴定目的菌的指标答案B4.(2019北京海淀二模,5)为提高大豆对磷元素的吸收能力,研究人员利用农杆菌转化法将水稻的耐低磷基因OsPTF转移到大豆植株中。如图为重组Ti质粒上T-DNA的序列结构示意图,下列相关叙述不正确的是()A.以水稻RNA为模板通过反转录及PCR扩增可获取大量OsPTF基因B.RNA聚合酶与启动子1识别并结合后,启动抗除草剂基因的转录C.可通过含除草剂的选择培养基筛选含有目的基因的大豆愈伤组织D.用EcoR、BamH双酶切重组Ti质粒后,经电泳分离至少得到两条带答案B5.(2019北京丰台二模,5)甲基对硫磷是常见的农药污染物。科研人员尝试改

26、造并分离得到能够降解甲基对硫磷的微生物。下列操作中不必要的是()A.构建含有甲基对硫磷分解酶基因的表达载体B.将甲基对硫磷分解酶基因表达载体导入受体菌C.用甲基对硫磷为唯一碳源的培养基选择所需工程菌D.提取工程菌的质粒并检测甲基对硫磷基因的含量答案D6.(2019北京海淀零模,5)为增加玉米抗旱性,研究者构建含有某微生物抗旱基因 E的重组质粒,采用农杆菌转化法转入玉米幼胚组织细胞中,用E蛋白的抗体进行抗原抗体杂交检测后,经进一步鉴定,筛选出抗旱的转基因玉米。下列相关叙述不正确的是()A.提取该微生物 mRNA 反转录为 cDNA,通过PCR扩增可获得大量目的基因B.将重组质粒置于经 CaCl2 处理的农杆菌悬液中,可获得转化的农杆菌C.用农杆菌转化法将E基因转入玉米幼胚组织细胞需要严格无菌操作D.用E蛋白的抗体进行抗原抗体杂交,可在个体水平检测转基因玉米的抗旱性状答案D7.(2019北京平谷一模,5)关于转基因鲤鱼培育过程的叙述,正确的是()A.构建表达载体需要限制酶和DNA连接酶B.以幼小鲤鱼的肝脏细胞为受体细胞C.可用农杆菌转化法导入生长激素基因D.可用二苯胺检测受体细胞是否含生长激素基因答案A8.(2018北京朝阳一模,3)荧光定量PCR技术可定量检测样本中某种DNA含量。其原理:在PCR反应体系中每加入一对引物的同时加