备考2025届高考生物一轮复习分层练习第十一章生物技术与工程课时6基因工程的基本工具与操作程序

课时6基因工程的基本工具与操作程序一、选择题1.[2024哈尔滨九中模拟]限制酶和DNA连接酶是基因工程的工具酶，以下说法正确的是（A）A.限制酶只能切割双链DNA片段，不能切割烟草花叶病毒的核酸B.DNA连接酶能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段上形成磷酸二酯键C.E.coliDNA连接酶既能连接黏性末端，也能连接平末端D.限制酶主要从原核生物中分别纯化而来，所以也能剪切自身的DNA解析限制酶只能切割DNA分子，烟草花叶病毒的核酸是RNA，不能切割，A正确；DNA连接酶连接的是两个DNA片段，B错误；E.coliDNA连接酶只能连接黏性末端，不能连接平末端，C错误；限制酶主要从原核生物中分别纯化而来，但是因为原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰，所以不能剪切自身的DNA，D错误。2.[2024重庆南开中学模拟]常见的启动子可分为三类：组成型启动子，驱动基因在全部细胞、组织和器官中持续表达；组织特异性启动子，调控基因只在某些特定的部位中表达；诱导型启动子，通常在光、盐等信号作用下，使目的基因的转录水平有所提高。下列叙述错误的是（B）A.启动子是一段有特别序列结构的DNA片段，位于基因的上游B.细胞分化与组织特异性启动子的调控有关，与组成型启动子无关C.乳腺生物反应器的构建须要将组织特异性启动子与目的基因连接D.盐诱导型启动子在高盐环境中被激活，可增加农作物的抗逆性解析启动子是一段有特别序列结构的DNA片段，位于基因上游，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能够启动转录，A正确；依据题干信息“组成型启动子，驱动基因在全部细胞、组织和器官中持续表达”可知，细胞分化与组成型启动子有关，B错误；组织特异性启动子，调控基因只在某些特定的部位中表达，据此推知，乳腺生物反应器的构建须要将组织特异性启动子与目的基因连接，保证目的基因在乳腺细胞中表达，C正确；依据题干信息“诱导型启动子，通常在光、盐等信号作用下，使目的基因的转录水平有所提高”可知，盐诱导型启动子在高盐环境中被激活，可增加农作物的抗逆性，D正确。3.[2024武汉武昌区质检]关于“DNA的粗提取与鉴定”试验，下列叙述正确的是（B）A.试验中用95％的酒精预冷后可以更好地溶解DNAB.将粗提物溶于NaCl后，加入二苯胺试剂，混合匀整后，沸水浴鉴定C.将研磨液加入切碎的洋葱，充分研磨后过滤，弃去上清液D.还可选用簇新菜花、香蕉或猪肝、猪血等作为本试验的材料解析DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可初步将DNA与蛋白质分别，A错误；鉴定DNA时，将粗提物溶于NaCl，并与二苯胺试剂混合后进行沸水浴，视察颜色变更，B正确；将研磨液加入切碎的洋葱，充分研磨后过滤，弃去沉淀物，收集上清液，C错误；哺乳动物成熟红细胞中没有细胞核和细胞器，因此猪血不行用于“DNA的粗提取与鉴定”试验，D错误。4.[2024福州一测]下列关于凝胶电泳试验操作，叙述错误的是（B）A.加样孔应靠近负极端，以便带负电的DNA分子向正极移动B.接通电源后电泳一段时间，离加样孔越近的DNA分子越小C.紫外灯照耀下，凝胶上条带的荧光强度与DNA含量呈正相关D.通过视察指示剂在凝胶中迁移的位置来推断何时停止电泳解析脱氧核苷酸是组成DNA分子的单体，其中的磷酸基团能解离出氢离子，使DNA分子带负电，加样孔靠近负极端，有利于DNA分子向正极移动，A正确。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关，DNA分子越小，其在凝胶中的迁移速率越快，电泳一段时间后，离加样孔越远，B错误。DNA含量越高，在紫外灯照耀下，凝胶上条带的荧光强度就越强，C正确。待指示剂前沿迁移接近凝胶边缘时，停止电泳，D正确。5.[2024北京东城区二模]下列关于PCR技术的叙述，正确的是（B）A.PCR反应体系中须要添加耐高温的解旋酶和DNA聚合酶B.PCR过程中在引物的3'端添加脱氧核苷酸实现子链延长C.利用PCR对目的基因进行扩增时须要基因序列全部已知D.在设计两种引物时，须要让引物和引物之间的碱基序列互补解析PCR反应体系中须要添加耐高温的DNA聚合酶，不须要添加解旋酶，A错误；合成子链时，引物先与模板链配对结合，然后在引物的3'端进行子链延长，B正确；利用PCR对目的基因进行扩增时，知道目的基因两端的一小段序列即可，C错误；在设计两种引物时，两种引物之间的碱基序列不能互补配对，D错误。6.[2024浙江大联考]用氨苄青霉素抗性基因（AmpR）、四环素抗性基因（TetR）作为标记基因构建的质粒如图所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶切割后的质粒，构建基因表达载体（重组质粒），并导入受体菌中。依据题目所供应的信息，下列叙述正确的是（A）A.质粒用限制酶HindⅢ切割后含有2个游离的磷酸基团B.若用限制酶HindⅢ和ScaⅠ切割，确定可防止目的基因与质粒的反向连接C.若用限制酶PvuⅠ切割，在含四环素培育基中形成的菌落，确定含有目的基因D.若用限制酶SphⅠ切割，筛选时应先将转化处理的菌液涂布到含四环素的培育基中，待长成菌落，再影印接种到含氨苄青霉素的培育基中解析题图质粒中限制酶HindⅢ的切割位点有1个，用该限制酶切割质粒，获得1个DNA片段，其含有2个游离的磷酸基团，A正确。由于题图质粒中限制酶ScaⅠ的切割位点有两个，若用限制酶HindⅢ和ScaⅠ进行切割，不愿定能防止目的基因和质粒的反向连接，B错误。由题图可知，氨苄青霉素抗性基因中含有限制酶PvuⅠ的切割位点，若用限制酶PvuⅠ切割质粒，则氨苄青霉素抗性基因会被破坏，而四环素抗性基因正常，在含有四环素的培育基中，导入重组质粒（含目的基因）或空质粒的受体菌均能形成菌落，C错误。由题图可知，四环素抗性基因中含有限制酶SphⅠ的切割位点，若用限制酶SphⅠ切割质粒，则会破坏四环素抗性基因，而氨苄青霉素抗性基因正常，进行筛选时，可先将转化处理的菌液涂布到含氨苄青霉素的培育基中，待长成菌落（导入重组质粒的受体菌和导入空质粒的受体菌都能在含氨苄青霉素的培育基中形成菌落），再影印接种到含四环素的培育基中，在含四环素的培育基中不能生长的受体菌即为导入重组质粒的受体菌，D错误。7.杨树被根瘤农杆菌感染后会长出瘤状物，称为冠瘿瘤。冠瘿瘤内的冠瘿碱是一种含氮有机物，这种有机物是根瘤农杆菌生存所需的碳源和氮源。冠瘿瘤的形成是由于根瘤农杆菌携带自然的Ti质粒，该质粒的结构如图所示。下列说法错误的是（C）A.Ti质粒上的生长素基因可在杨树生长发育过程中发挥作用B.Ti质粒上的T-DNA区域至少含有一个限制酶的切割位点C.冠瘿碱合成基因在根瘤农杆菌细胞中表达并分泌到细胞外D.根瘤农杆菌内Ti质粒的存在确定了其感染植物的范围解析Ti质粒上的生长素基因可随T-DNA整合到杨树细胞的染色体DNA上，并进行表达，故Ti质粒上的生长素基因可在杨树生长发育过程中发挥作用，A正确；Ti质粒上的T-DNA区域至少含有一个限制酶的切割位点，以便插入目的基因，B正确；冠瘿碱合成基因会随T-DNA整合到杨树细胞的染色体DNA上，并在杨树细胞中表达，C错误；根瘤农杆菌内Ti质粒的存在确定了其能感染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有感染实力，D正确。二、非选择题8.[写出试验思路/2024贵阳模拟，12分]探讨发觉作物M的品系甲有抗虫等多种优良性状，但甜度不高。为了改良品系甲，增加其甜度，育种工作者做了如下试验：从品系乙中提取与甜度有关的S基因，通过基因重组技术，以Ti质粒为载体，以品系甲的叶片细胞为受体细胞，培育出转S基因的新品系。回答下列问题。（1）利用PCR技术从品系乙的基因组中获得S基因时，须要在确定的缓冲液中进行，除需供应引物、原料外，还需供应的物质有耐高温的DNA聚合酶、DNA模板，用于获得S基因的引物需满意的条件是能与S基因母链的一段碱基序列互补配对、短单链核酸，在利用PCR技术获得目的基因的过程中，4种脱氧核苷酸加在引物的3'（填“3'”或“5'”）端。（2）如图是S基因和载体上的限制酶的酶切位点。为了胜利构建基因表达载体，确保目的基因插入载体的方向正确，最好选用限制酶XbaⅠ、HindⅢ切割S基因和载体；由图可知，构建基因表达载体时，S基因须插在T-DNA上，T-DNA的作用是将目的基因导入受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上。（3）若要通过试验检测S基因是否在转基因植株中表达出目的蛋白，请简要写出试验思路。从转基因植株相应细胞中提取蛋白质，运用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，检测是否表达出S蛋白。解析（1）利用PCR技术扩增S基因时，须要有引物、4种脱氧核苷酸（原料）、耐高温的DNA聚合酶（Taq酶）、DNA模板等。用于获得S基因的引物需满意的条件是能与S基因母链的一段碱基序列互补配对、短单链核酸。PCR扩增的原理是DNA双链复制，PCR过程中，4种脱氧核苷酸加在引物的3'端。（2）据图分析，S基因上含有限制酶BamHⅠ的酶切位点，而限制酶SalⅠ的酶切位点在T-DNA以外的区域，因此在构建基因表达载体时，以上两种限制酶均不能用。S基因上下游均有限制酶EcoRⅠ的酶切位点，若运用该限制酶切割S基因和载体，则易导致目的基因、载体自身环化以及目的基因反向连接，因此最好选用限制酶XbaⅠ、HindⅢ切割S基因和载体。构建基因表达载体时，S基因（目的基因）必需插在T-DNA上，因为T-DNA可将目的基因导入受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上。（3）若要通过试验检测S基因是否在转基因植株中表达出目的蛋白，可接受抗原—抗体杂交技术进行检测，试验思路：从转基因植株相应细胞中提取蛋白质，运用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，检测是否表达出S蛋白。9.[2024昆明质检，15分]如图为“乙肝基因工程疫苗”生产过程图解，质粒上箭头所指部位为相应的限制酶的切割位点。质粒中LacZ基因编码产生的酶可以分解培育基中的X-gal，产生蓝色物质，使菌落呈现蓝色；否则菌落为白色。回答下列问题。（1）过程①选用限制酶的最佳方案是B。A.EcoRⅤ和EcoRⅠ B.BamHⅠ和EcoRⅠC.EcoRⅤ和BamHⅠ D.只有BamHⅠ（2）构建基因表达载体时，一般将目的基因插在启动子和终止子之间。启动子的作用是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动目的基因转录出mRNA。（3）为了筛选含目的基因表达载体的大肠杆菌，可在培育大肠杆菌的通用培育基中额外加入青霉素和X-gal，培育一段时间后选择出白色（填“蓝色”或“白色”）的菌落进一步培育，从而获得大量目的菌。试验室中通过发酵工程可以对目的菌进行扩大培育，一般选用液体（填“液体”或“固体”）培育基，理由是大肠杆菌能与液体培育基中的养分物质和氧气充分接触，有利于其大量繁殖。（4）目的基因导入受体细胞后，常用抗原—抗体杂交技术检测目的基因是否翻译出乙肝病毒外壳蛋白。解析（1）若选择EcoRⅤ，会破坏青霉素抗性基因和目的基因，影响筛选，结合题图可知，构建重组质粒时选用限制酶的最佳方案是BamHⅠ和EcoRⅠ，故选B。（2）构建基因表达载体时，一般将目的基因插在启动子和终止子之间。启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动目的基因转录出mRNA。（3）转基因胜利的大肠杆菌内含有青霉素抗性基因，且LacZ基因被破坏，因此须要在培育基中加入青霉素和X-gal。LacZ基因被破坏，不能分解X-gal，则菌落呈白色，有青霉素抗性基因，则大肠杆菌在含青霉素的培育基中能存活，因此若出现白色菌落，则说明基因表达载体胜利转入大肠杆菌。试验室中通过发酵工程可以对目的菌进行扩大培育，一般选用液体培育基，这样大肠杆菌能与液体培育基中的养分物质和氧气充分接触，有利于其大量繁殖。（4）目的基因导入受体细胞后，检测目的基因是否翻译出蛋白质可用抗原—抗体杂交技术。一、选择题10.[2024武汉部分学校调研]如图是蛋白质工程中改造目的基因的一种技术路途。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'末端逐个水解核苷酸，产生不同长度的5'突出末端。下列叙述错误的是（B）A.步骤一需运用两种限制酶切割目的基因片段MB.步骤二、三分别运用了S1核酸酶、外切核酸酶ⅢC.步骤四宜选用T4DNA连接酶处理DNA片段D.质粒载体2中目的基因片段N的长度可有多种解析经步骤一处理后，得到的目的基因片段一端是平末端，一端是黏性末端，则步骤一需运用两种限制酶切割目的基因片段M，A正确。经步骤二处理（用酶a处理）后，又增加了一个新的黏性末端，经步骤三处理（用酶b处理）后，黏性末端全部消逝，又知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'末端逐个水解核苷酸，则酶a最可能为外切核酸酶Ⅲ，酶b最可能为S1核酸酶，B错误。T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，C正确。由于外切核酸酶Ⅲ只能从DNA双链的3'末端逐个水解单核苷酸，且水解后可以产生不同长度的5'突出末端，所以经过酶a、酶b处理后，可以得到多种目的基因片段，D正确。11.[2024玉林联考]白细胞介素-2（IL-2）是一种免疫调整因子，化学本质是糖蛋白。科研人员将含IL-2基因的DNA片段和质粒pPIC9K（部分结构如图所示）构建成重组质粒，并导入酵母菌GS115（组氨酸缺陷菌株）中，筛选得到了能分泌IL-2的工程菌株。下列有关叙述错误的是（B）A.组氨酸合成基因可作为标记基因筛选导入重组质粒的酵母菌细胞B.构建重组质粒时可选用AvrⅡ和NotⅠ切割目的基因和质粒pPIC9KC.RNA聚合酶识别并结合质粒上的启动子，驱动基因转录D.酵母菌细胞内的内质网和高尔基体能对蛋白质进行加工修饰解析酵母菌GS115是组氨酸缺陷菌株，不能合成组氨酸，导入组氨酸合成基因后就可以合成组氨酸，可以用不含组氨酸的培育基筛选导入重组质粒的酵母菌GS115，A正确；据图可知，为保证目的基因（AvrⅡ会破坏目的基因）和启动子（SacⅠ会破坏启动子）的完整性，可用EcoRⅠ和NotⅠ分别切割含有IL-2基因的DNA片段和质粒pPIC9K，B错误；质粒上的启动子可作为RNA聚合酶识别并结合的位点，驱动基因转录，C正确；酵母菌细胞是真核细胞，其含有的内质网和高尔基体能对蛋白质进行加工修饰，D正确。12.[2024大同检测]为了增加菊花花色类型，探讨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细胞中。下列操作与试验目的不符的是（C）A.用限制性内切核酸酶EcoRⅠ和DNA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.在培育基中添加卡那霉素，筛选被转化的农杆菌细胞D.用PCR技术检测C基因是否整合到菊花染色体上解析依据目的基因两侧的限制酶切割位点可知，用限制性内切核酸酶EcoRⅠ和DNA连接酶构建重组质粒，A不符合题意；将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法，即用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞，B不符合题意；图2中显示标记基因是潮霉素抗性基因，因此可在培育基中添加潮霉素，筛选被转化的农杆菌细胞，C符合题意；可接受PCR技术检测C基因是否整合到菊花染色体上，D不符合题意。13.[2024长春模拟]用XhoⅠ和SalⅠ两种限制酶分别处理同一DNA片段，酶切位点及酶切产物分别结果如图1和图2所示。以下叙述错误的是（C）A.图1中两种酶识别的核苷酸序列不同B.图2中泳道②的酶切产物说明该限制酶断开了4个磷酸二酯键C.若用两种限制酶同时切割该DNA，电泳后泳道中将出现7条条带D.图2泳道①中是用SalⅠ处理得到的酶切产物解析不同的限制酶识别并切割的核苷酸序列不同，图1中两种酶识别的核苷酸序列不同，A正确。分析图1和图2可知，泳道②是限制酶XhoⅠ的酶切产物分别结果，该DNA片段共有2个该限制酶酶切位点，所以断开了4个磷酸二酯键，B正确。由题图可知，若用两种限制酶同时切割该DNA，该DNA的每个酶切位点都会被切开，则将被切成6个片段，假如6个片段分子大小不同则在泳道中出现6条条带；假如其中有片段分子大小相同，则条带数目小于6条，C错误。依据图2分析泳道①中是用SalⅠ（其有3处切割位点，切割后产生4个DNA片段）处理得到的酶切产物分别结果，D正确。14.[2024南京六校调研]大引物PCR定点突变常用来探讨蛋白质结构变更导致的功能变更。单核苷酸的定点诱变仅需进行两轮PCR反应即可获得，第一轮加诱变引物和侧翼引物，第一轮产物用作其次轮PCR扩增的大引物，过程如图所示。下列有关叙述正确的是（D）A.两轮PCR过程中复性时的温度一样B.单核苷酸的定点诱变所属变异类型为基因重组C.其次轮PCR所用的引物都是第一轮PCR的产物——DNA的两条链D.利用该技术将某功能蛋白的结构变更属于蛋白质工程解析单核苷酸的定点诱变需进行两轮PCR反应，第一轮产物作其次轮PCR扩增的大引物，为了使引物与模板链精确配对，其次轮PCR的复性温度应比第一轮的高，A错误；单核苷酸的定点诱变所属变异类型为基因突变，B错误；由图可知，其次轮PCR需加入另一种侧翼引物，C错误；蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，利用该技术将某功能蛋白的结构变更属于蛋白质工程，D正确。15.[情境创新/2024南通检测，多选]CAR-T细胞疗法是通过设计CAR基因，导入癌症患者的T细胞中，使其转化为CAR-T细胞，CAR-T细胞膜上的CAR蛋白与癌细胞表面抗原特异结合后，激活CAR-T细胞使其增殖、分化，从而实现对癌细胞的特异性杀伤和记忆，主要过程如图。肿瘤浸润淋巴细胞是对肿瘤起识别、抗拒和攻击作用的细胞群体。下列说法正确的是（AD）A.胞外结合区DNA序列可来自患者自身的肿瘤浸润淋巴细胞B.CAR基因缺少启动子，无法在T细胞中复制，故过程②在导入T细胞前完成C.重组分子导入T细胞后，应当用PCR技术检验指导CAR合成的基因是否表达胜利D.CAR-T细胞经过程④形成的效应细胞能精确识别癌细胞并引发细胞凋亡解析由题意可知，CAR-T细胞膜上的CAR蛋白可与癌细胞表面抗原特异结合，因此CAR蛋白的胞外结合区DNA序列可来自患者自身的肿瘤浸润淋巴细胞，A正确；启动子能启动目的基因的转录，CAR基因缺少启动子，无法在T细胞中转录，故过程②在导入T细胞前完成，B错误；通过PCR技术可以检测目的基因是否胜利插入或转录出mRNA，不能检验指导CAR合成的基因是否表达胜利，C错误；CAR-T细胞经CAR蛋白的作用接受癌细胞的信息后，会增殖分化成效应细胞进而精确识别癌细胞并引发癌细胞凋亡，D正确。二、非选择题16.[2024广东七校第一次联考，12分]E蛋白是一种具有特定功能的人体蛋白质。某探讨小组拟利用乳腺生物反应器合成E蛋白，主要过程如图所示。结合基因工程和胚胎工程的相关学问，回答问题。（1）步骤①过程中须要将E基因和奶牛乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起，目的是使E基因能在乳腺细胞中特异性表达（或让E基因只在乳腺细胞中表达）。步骤②通常接受显微注射法将基因表达载体导入奶牛的受精卵。为了提高移植后胚胎的发育率，通常须要等胚胎发育到囊胚阶段才进行步骤④。（2）在进行步骤④之前，应当选取滋养层细胞进行性别鉴定，获得该细胞后，通过PCR反应扩增SRY基因（Y染色体上特有的性别确定基因）片段，然后对扩增产物进行检测，将检测反应呈阴性（填“阳性”或“阴性”）的胚胎进行胚胎移植。（3）若要在分子水平上推断E基因是否翻译出E蛋白，可从转基因动物的乳汁中提取蛋白质，接受抗原—抗体杂交技术进行鉴定。解析（1）将目的基因与奶牛乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起的目的是让目的基因在乳腺细胞中特异性表达。将目的基因导入受体（奶牛）的常用方法是显微注射法。欲让目的基因能够在奶牛中胜利表达，应当将重组载体导入奶牛的受精卵中。胚胎发育到囊胚阶段（注：由于本题中需对胚胎进行性别鉴定，胚胎需发育至囊胚阶段。）进行移植可提高移植后胚胎的发育率。（2）胚胎移植前，应选取滋养层细胞做性别鉴定。Y染色体是雄性个体中存在的染色体，而进行胚胎移植时应选择雌性的胚胎，因此获得滋养层细胞后，通过PCR反应扩增SRY基因片段，然后对扩增产物进行检测，须要选取反应呈阴性的胚胎进行移植。（3）可通过抗原—抗体杂交技术检测转基因动物的乳汁中是否含有E蛋白。17.[角度创新/2024福州一测，15分]甜菜碱是重要的渗透调整物质。马铃薯自身不能积累甜菜碱，利用基因工程技术，可以把与甜菜碱合成相关的关键酶