2025版新高考新教材版选考总复习生物专题22基因工程

2025版新高考新教材版选考总复习生物专题22基因工程专题22基因工程五年高考考点1重组DNA技术的基本工具1.(2023重庆,12,3分)某小组通过PCR[假设引物长度为8个碱基(短于实际长度)]获得了含有目的基因的DNA片段,并用限制酶进行酶切(如图),再用所得片段成功构建了基因表达载体。下列叙述错误的是(B)A.其中一个引物序列为5'-TGCGCAGT-3'B.步骤①所用的酶是SpeⅠ和CfoⅠC.用步骤①的酶对载体进行酶切,至少获得了2个片段D.酶切片段和载体连接时,可使用E.coli连接酶或T4连接酶2.(2022福建,21节选,4分)美西螈具有很强的再生能力。研究表明,美西螈的巨噬细胞在断肢再生的早期起重要作用。为研究巨噬细胞的作用机制,科研人员制备了抗巨噬细胞表面标志蛋白CD14的单克隆抗体,具体方法如下。回答下列问题:(一)基因工程抗原的制备(1)根据美西螈CD14基因的核苷酸序列,合成引物,利用PCR扩增CD14片段。已知DNA聚合酶催化引物的3'-OH与加入的脱氧核苷酸的5'-P形成磷酸二酯键,则新合成链的延伸方向是5'→3'(填“5'→3'”或“3'→5'”)。

(2)载体和CD14片段的酶切位点及相应的酶切序列如图所示。用XhoⅠ和SalⅠ分别酶切CD14和载体后连接,CD14接入载体时会形成正向连接和反向连接的两种重组DNA。可进一步用这两种限制酶对CD14的连接方向进行鉴定,理由是正向连接的重组DNA有这两种酶切位点(限制酶的识别序列);而反向连接的重组DNA会形成新的序列,没有这两种酶的酶切位点(没有限制酶的识别序列)。

(3)培养能表达CD14蛋白的大肠杆菌,分离纯化目的蛋白。考点2基因工程的基本操作程序及应用考向1DNA的粗提取、PCR、电泳鉴定3.(2024黑、吉、辽,7,2分)关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物的实验,下列叙述正确的是(A)A.琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小B.凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置C.在同一电场作用下,DNA片段越长,向负极迁移速率越快D.琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来4.(2024山东,13,2分)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验,下列说法正确的是(A)A.整个提取过程中可以不使用离心机B.研磨液在4℃冰箱中放置几分钟后,应充分摇匀再倒入烧杯中C.鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变D.仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰5.(2024山东,5,2分)制备荧光标记的DNA探针时,需要模板、引物、DNA聚合酶等。在只含大肠杆菌DNA聚合酶、扩增缓冲液、H2O和4种脱氧核苷酸(dCTP、dTTP、dGTP和碱基被荧光标记的dATP)的反应管①~④中,分别加入如表所示的适量单链DNA。已知形成的双链DNA区遵循碱基互补配对原则,且在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区。能得到带有荧光标记的DNA探针的反应管有(D)A.①②B.②③C.①④D.③④6.(2023福建,4,2分)关于“DNA片段的扩增及电泳鉴定”(实验Ⅰ)和“DNA的粗提取与鉴定”(实验Ⅱ)的实验操作,下列相关叙述正确的是(C)A.实验Ⅰ中,PCR实验所需的移液器、枪头、蒸馏水等必须进行高压灭菌处理B.实验Ⅰ中,将扩增得到的PCR产物进行凝胶电泳,加样前应先接通电源C.实验Ⅱ中,取洋葱研磨液的上清液,加入等体积冷酒精后析出粗提取的DNAD.实验Ⅱ中,将白色丝状物直接加入二苯胺试剂中并进行沸水浴,用于鉴定DNA7.(2022辽宁,12,2分)抗虫和耐除草剂玉米双抗12-5是我国自主研发的转基因品种。为给监管转基因生物安全提供依据,采用PCR方法进行目的基因监测,反应程序如图所示。下列叙述正确的是(B)A.预变性过程可促进模板DNA边解旋边复制B.后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分C.延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制D.转基因品种经检测含有目的基因后即可上市8.(2021湖北,16,2分)某实验利用PCR技术获取目的基因,实验结果显示除目的基因条带(引物与模板完全配对)外,还有2条非特异条带(引物和模板不完全配对)。为了减少反应中非特异条带的产生,以下措施中有效的是(D)A.增加模板DNA的量B.延长热变性的时间C.延长延伸的时间D.提高复性的温度考向2基因工程的基本操作程序及应用9.(2024江西,12,2分)γ-氨基丁酸在医药等领域有重要的应用价值。利用L-谷氨酸脱羧酶(GadB)催化L-谷氨酸脱羧是高效生产γ-氨基丁酸的重要途径之一。研究人员采用如图方法将酿酒酵母S的L-谷氨酸脱羧酶基因(gadB)导入生产菌株E.coliA,构建了以L-谷氨酸钠为底物高效生产γ-氨基丁酸的菌株E.coliB。下列叙述正确的是(A)A.图中表明,可以从酿酒酵母S中分离得到目的基因gadBB.E.coliB发酵生产γ-氨基丁酸时,L-谷氨酸钠的作用是供能C.E.coliA和E.coliB都能高效降解γ-氨基丁酸D.可以用其他酶替代NcoⅠ和KpnⅠ构建重组质粒10.(2023辽宁,8,2分)CD163蛋白是PRRSV(病毒)感染家畜的受体。为实时监控CD163蛋白的表达和转运过程,将红色荧光蛋白RFP基因与CD163基因拼接在一起(如图),使其表达成一条多肽。该拼接过程的关键步骤是除去(B)A.CD163基因中编码起始密码子的序列B.CD163基因中编码终止密码子的序列C.RFP基因中编码起始密码子的序列D.RFP基因中编码终止密码子的序列11.(2023湖北,4,2分)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酶切后的质粒,构建基因表达载体(重组质粒),并转化到受体菌中。下列叙述错误的是(D)A.若用HindⅢ酶切,目的基因转录的产物可能不同B.若用PvuⅠ酶切,在含Tet(四环素)培养基中的菌落,不一定含有目的基因C.若用SphⅠ酶切,可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否D.若用SphⅠ酶切,携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)和Tet的培养基中能形成菌落12.(2024贵州,21,12分)研究者用以蔗糖为唯一碳源的液体培养基,培养真菌A的野生型(含NV基因)、突变体(NV基因突变)和转基因菌株(转入NV基因),检测三种菌株NV酶的生成与培养液中的葡萄糖含量,结果如表所示(表中“+”表示有,“-”表示无)。检测用菌株蔗糖NV酶葡萄糖(培养液中)野生型+++野生型---突变体+--转基因菌株+++回答下列问题:(1)据表可推测蔗糖诱导了NV基因表达。NV酶的作用是催化蔗糖转化成葡萄糖。检测NV酶活性时,需测定的指标是单位时间单位体积的培养液中葡萄糖的增加量(或者蔗糖的减少量)(答出1点即可)。

(2)表中突变体由T-DNA随机插入野生型菌株基因组DNA筛选获得。从野生型与突变体中分别提取基因组DNA作为模板,用与NV基因(选填“T-DNA”或“NV基因”)配对的引物进行PCR扩增。若突变体扩增片段长度>(选填“>”“=”或“<”)野生型扩增片段长度,则表明突变体构建成功,从基因序列分析其原因是与野生型相比,突变体是由T-DNA插入NV基因中,使NV基因发生了碱基对的增添而引起的,因此突变体相应基因的序列更长。

(3)为进一步验证NV基因的功能,表中的转基因菌株是将NV基因导入突变体细胞获得的。在构建NV基因表达载体时,需要添加新的标记基因,原因是突变体的T-DNA上会存在相应的标记基因,干扰NV基因表达载体导入成功与否的检测。

13.(2024黑、吉、辽,25,12分)将天然Ti质粒改造成含有Vir基因的辅助质粒(辅助T-DNA转移)和不含有Vir基因、含有T-DNA的穿梭质粒,共同转入农杆菌,可提高转化效率。细菌和棉花对密码子偏好不同,为提高翻译效率,增强棉花抗病虫害能力,进行如下操作。回答下列问题。注:F1~F3,R1~R3表示引物;T-DNA-LB表示左边界;T-DNA-RB表示右边界;Ori表示复制原点;KanR表示卡那霉素抗性基因;HygBR表示潮霉素B抗性基因。(1)从苏云金杆菌提取DNA时,需加入蛋白酶,其作用是使蛋白质水解。提取过程中加入体积分数为95%的预冷酒精,其目的是使蛋白质等溶解在酒精中,DNA不溶于酒精而析出。

(2)本操作中获取目的基因的方法是PCR和人工合成。

(3)穿梭质粒中p35s为启动子,其作用是RNA聚合酶识别并结合的部位,驱动目的基因转录;插入两个p35s启动子,其目的可能是使目的基因在植物细胞中高效表达(保证目的基因的高水平表达)。

(4)根据图中穿梭质粒上的KanR和HygBR两个标记基因的位置,用潮霉素B抗性基因对应的抗生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。

(5)为检测棉花植株是否导入目的基因,提取棉花植株染色体DNA作模板,进行PCR,应选用的引物是F3和R2。

(6)本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程,理由是D(单选)。

A.通过含有双质粒的农杆菌转化棉花细胞B.将苏云金杆菌Bt基因导入棉花细胞中表达C.将1~1362基因序列改变为棉花细胞偏好密码子的基因序列D.用1~1362合成基因序列和1363~1848天然基因序列获得改造的抗虫蛋白14.(2024广东,21,13分)驹形杆菌可合成细菌纤维素(BC)并将其分泌到胞外组装成膜。作为一种性能优异的生物材料,BC膜应用广泛。研究者设计了酪氨酸酶(可催化酪氨酸形成黑色素)的光控表达载体,将其转入驹形杆菌后构建出一株能合成BC膜并可实现光控染色的工程菌株,为新型纺织原料的绿色制造及印染工艺升级提供了新思路(图1)。回答下列问题:(1)研究者优化了培养基的碳源、氮源(答两点)等营养条件,并控制环境条件,大规模培养工程菌株后可在气液界面处获得BC菌膜(菌体和BC膜的复合物)。

(2)研究者利用T7噬菌体来源的RNA聚合酶(T7RNAP)及蓝光光敏蛋白标签,构建了一种可被蓝光调控的基因表达载体(光控原理见图2,载体的部分结构见图3)。构建载体时,选用了通用型启动子PBAD(被工程菌RNA聚合酶识别)和特异型启动子PT7(仅被T7RNAP识别)。为实现蓝光控制染色,启动子①、②及③依次为PT7、PBAD、PBAD,理由是基因2、3可正常表达出无活性的T7RNAP,蓝光照射时再激活基因1(或酪氨酸酶基因或目的基因)的表达。

注:基因1编码酪氨酸酶,基因2编码T7RNAPN端-nMag,基因3编码pMag-T7RNAPC端。图3(3)光控表达载体携带大观霉素(抗生素)抗性基因。长时间培养时在培养液中加入大观霉素,其作用为选择含有重组质粒的驹形杆菌,杀死其他杂菌避免污染(答两点)。

(4)根据预设的图案用蓝光照射已长出的BC菌膜并继续培养一段时间,随后将其转至染色池处理,发现只有经蓝光照射的区域被染成黑色,其原因是蓝光照射诱导nMag和pMag结合,激活T7RNAP,从而与特异型启动子PT7结合表达酪氨酸酶,酪氨酸酶催化酪氨酸形成黑色素。

(5)有企业希望生产其他颜色图案的BC膜。按照上述菌株的构建模式提出一个简单思路将酪氨酸酶基因换成合成其他色素酶的基因,催化产生不同的色素。

15.(2024山东,25,12分)研究发现基因L能够通过脱落酸信号途径调控大豆的逆境响应。利用基因工程技术编辑基因L,可培育耐盐碱大豆品系。在载体上的限制酶BsaⅠ切点处插入大豆基因L的向导DNA序列,将载体导入大豆细胞后,其转录产物可引导核酸酶特异性结合基因组上的目标序列并发挥作用。载体信息、目标基因L部分序列及相关结果等如图所示。图甲:载体信息LB/RB:T-DNA的边界序列;Kanr:卡那霉素抗性基因;Ampr:氨苄青霉素抗性基因图乙:目标基因L部分序列图丙:限制酶识别序列、切割位点及电泳结果(1)用PCR技术从大豆基因组DNA中扩增目标基因L时,所用的引物越短,引物特异性越低(填“高”或“低”)。限制酶在切开DNA双链时,形成的单链突出末端为黏性末端,若用BsaⅠ酶切大豆基因组DNA,理论上可产生的黏性末端最多有44种。载体信息如图甲所示,经BsaⅠ酶切后,载体上保留的黏性末端序列应为5'-GTTT-3'和5'-CAAT-3'。

(2)重组载体通过农杆菌导入大豆细胞,使用抗生素卡那霉素筛选到具有该抗生素抗性的植株①~④。为了鉴定基因编辑是否成功,以上述抗性植株的DNA为模板,通过PCR扩增目标基因L,部分序列信息及可选用的酶切位点如图乙所示,PCR产物完全酶切后的电泳结果如图丙所示。据图可判断选用的限制酶是SacⅠ,其中纯合的突变植株是④(填序号)。

(3)实验中获得1株基因L成功突变的纯合植株,该植株具有抗生素抗性,检测发现其体细胞中只有1条染色体有T-DNA插入。用抗生素筛选这个植株的自交子代,其中突变位点纯合且对抗生素敏感的植株所占比例为1/4,筛选出的敏感植株可用于后续的品种选育。

16.(2023河北,22,15分)单细胞硅藻具有生产生物柴油的潜在价值。研究者将硅藻脂质合成相关的苹果酸酶(ME)基因构建到超表达载体,转入硅藻细胞,以期获得高产生物柴油的硅藻品系。回答下列问题:(1)根据DNA和蛋白质在特定浓度乙醇溶液中的溶解度差异获得硅藻粗提DNA,PCR扩增得到目的基因。

(2)超表达载体的基本组件包括复制原点、目的基因、标记基因、启动子和终止子(答案“启动子”和“终止子”不分顺序)等。本研究中目的基因为苹果酸酶基因(或“ME基因”)。

(3)PCR扩增时引物通过碱基互补配对原则与模板特异性结合。根据表达载体序列设计了图1所示的两条引物,对非转基因硅藻品系A和转ME基因硅藻候选品系B进行PCR检测,扩增产物电泳结果见图2。其中,样品1为本实验的对照组,样品2有特异性扩增产物,结果表明引物间的载体序列整合到硅藻细胞基因组中(或“ME基因序列整合到硅藻细胞基因组中”)。

(4)利用单细胞硅藻生产生物柴油的影响因素包括胞内脂质含量和繁殖速率等。图3为硅藻胞内脂质含量检测结果。据图分析,相对于品系A,品系B的胞内脂质含量平均水平明显增加。同时,还需测定细胞数量以比较在相同发酵条件下品系A与B的繁殖速率。

(5)胞内脂质合成需要大量ATP。ME催化苹果酸氧化脱羧反应产生NADH。研究表明,品系B线粒体中ME含量显著高于品系A。据此分析,ME基因超表达使线粒体中NADH水平升高,有氧呼吸生成的ATP增多,最终促进胞内脂质合成。

(6)相对于大豆和油菜等油料作物,利用海生硅藻进行生物柴油生产的优势之处为节约土地资源、不受季节和气候限制(或“节约粮食资源”或“节约淡水”或“能够通过发酵大量生产”)。(答出两点即可)

17.(2023海南,20,13分)基因递送是植物遗传改良的重要技术之一,我国多个实验室合作开发了一种新型基因递送系统(切—浸—生芽Cut-Dip-Budding,简称CDB法)。图1与图2分别是利用常规转化法和CDB法在某植物中递送基因的示意图。回答下列问题。(1)图1中,从外植体转变成愈伤组织的过程属于脱分化;从愈伤组织到幼苗的培养过程需要的激素有生长素和细胞分裂素,该过程还需要光照,其作用是诱导叶绿素的形成。

(2)图1中的愈伤组织,若不经过共培养环节,直接诱导培养得到的植株可以保持植株A的遗传特性。图1中,含有外源基因的转化植株A若用于生产种子,其包装需标注转基因种子。

(3)图1与图2中,农杆菌侵染植物细胞时,可将外源基因递送到植物细胞中的原因是农杆菌细胞内含有Ti质粒,当它侵染植物细胞后,能将Ti质粒上的T-DNA(可转移的DNA)转移到被侵染的细胞,并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。

(4)已知某酶(PDS)缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体(含有绿色荧光蛋白标记基因),利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B,长出毛状根,成功获得转化植株B。据此分析,从毛状根中获得阳性毛状根段的方法是选择发出绿色荧光的毛状根段,图2中,鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是观察幼苗是否白化(或根据PDS基因的碱基序列设计引物进行PCR扩增),依据是CRISPR/Cas9基因编辑载体的作用是敲除PDS基因,会导致PDS缺失,使植株白化(若导入幼苗的基因编辑载体成功发挥作用,则PDS基因被敲除,PCR无法扩增出条带等)。

(5)与常规转化法相比,采用CDB法进行基因递送的优点是无需无菌操作、无需组织培养、操作简单、成本低等(答出任意2点即可)(答出2点即可)。

热考点核酸序列的阅读及引物、限制酶的选择18.(2023浙江6月选考,19,2分)某研究小组利用转基因技术,将绿色荧光蛋白基因(GFP)整合到野生型小鼠Gata3基因一端,如图甲所示。实验得到能正常表达两种蛋白质的杂合子雌雄小鼠各1只,交配以期获得Gata3-GFP基因纯合子小鼠。为了鉴定交配获得的4只新生小鼠的基因型,设计了引物1和引物2用于PCR扩增,PCR产物电泳结果如图乙所示。甲乙下列叙述正确的是(B)A.Gata3基因的启动子无法控制GFP基因的表达B.翻译时先合成Gata3蛋白,再合成GFP蛋白C.2号条带的小鼠是野生型,4号条带的小鼠是Gata3-GFP基因纯合子D.若用引物1和引物3进行PCR,能更好地区分杂合子和纯合子19.(2024全国甲,38节选)某同学采用基因工程技术在大肠杆菌中表达蛋白E。回答下列问题。(1)该同学利用PCR扩增目的基因。PCR的每次循环包括变性、复性、延伸3个阶段,其中DNA双链打开成为单链的阶段是变性。

(2)质粒载体上有限制酶a、b、c的酶切位点,限制酶的切割位点如图所示。构建重组质粒时,与用酶a单酶切相比,用酶a和酶b双酶切的优点体现在避免质粒自身环化,防止目的基因反向连接到质粒上(答出2点即可);使用酶c单酶切构建重组质粒时宜选用的连接酶是T4DNA连接酶。

(3)将重组质粒转入大肠杆菌前,通常先将受体细胞处理成感受态,感受态细胞的特点是能吸收周围环境中的DNA分子。若要验证转化的大肠杆菌中含有重组质粒,简要的实验思路和预期结果是根据目的基因的序列设计特异性引物,提取大肠杆菌的DNA进行PCR,将扩增产物进行电泳,若出现特异性条带,说明含有重组质粒。

(4)蛋白E基因中的一段DNA编码序列(与模板链互补)是GGGCCCAAGCTGAGATGA,编码从GGG开始,部分密码子见表。若第一个核苷酸G缺失,则突变后相应肽链的序列是甘氨酸—脯氨酸—丝氨酸。

氨基酸密码子氨基酸密码子赖氨酸AAG亮氨酸CUG精氨酸AGA甘氨酸GGC丝氨酸AGCGGG脯氨酸CCA终止UGACCC20.(2023山东,25,10分)科研人员构建了可表达J-V5融合蛋白的重组质粒并进行了检测,该质粒的部分结构如图甲所示。其中V5编码序列表达标签短肽V5。(1)与图甲中启动子结合的酶是RNA聚合酶。除图甲中标出的结构外,作为载体,质粒还需具备的结构有标记基因、复制原点(或限制性酶切位点)(答出2个结构即可)。

(2)构建重组质粒后,为了确定J基因连接到质粒中且插入方向正确,需进行PCR检测,若仅用一对引物,应选择图甲中的引物F2和R1(或“F1和R2”)。已知J基因转录的模板链位于b链,由此可知引物F1与图甲中J基因的a链(填“a链”或“b链”)相应部分的序列相同。

(3)重组质粒在受体细胞内正确表达后,用抗J蛋白抗体和抗V5抗体分别检测相应蛋白是否表达以及表达水平,结果如图乙所示。其中,出现条带1证明细胞内表达了J-V5融合蛋白,条带2所检出的蛋白不是(填“是”或“不是”)由重组质粒上的J基因表达的。

21.(2023江苏,22,12分)为了将某纳米抗体和绿色荧光蛋白基因融合表达,运用重组酶技术构建质粒,如图1所示。请回答下列问题:图1(1)分别进行PCR扩增片段F1与片段F2时,配制的两个反应体系中不同的有模板和引物,扩增程序中最主要的不同是复性温度。

(2)有关基因序列如图2。引物F2-F、F1-R应在下列选项中选用CD。

图2A.ATGGTG------CAACCAB.TGGTTG------CACCATC.GACGAG------CTGCAGD.CTGCAG------CTCGTC(3)将PCR产物片段与线性质粒载体混合后,在重组酶作用下可形成环化质粒,直接用于转化细菌。这一过程与传统重组质粒构建过程相比,无需使用的酶主要有限制性内切核酸酶、DNA连接酶。

(4)转化后的大肠杆菌需采用含有抗生素的培养基筛选,下列叙述错误的有ABC。

A.稀释涂布平板需控制每个平板30~300个菌落B.抗性平板上未长出菌落的原因一般是培养基温度太高C.抗性平板上常常会出现大量杂菌形成的菌落D.抗性平板上长出的单菌落无需进一步划线纯化(5)为了验证平板上菌落中的质粒是否符合设计,用不同菌落的质粒为模板,用引物F1-F和F2-R进行了PCR扩增,质粒P1~P4的扩增产物电泳结果如图3。根据图中结果判断,可以舍弃的质粒有P3、P4。

图3(6)对于PCR产物电泳结果符合预期的质粒,通常需进一步通过基因测序确认,原因是电泳条带仅能显示扩增片段的大致长度,不能呈现碱基序列。

22.(2021辽宁,24,10分)PHB2蛋白具有抑制细胞增殖的作用。为初步探究某动物PHB2蛋白抑制人宫颈癌细胞增殖的原因,研究者从基因数据库中获取了该蛋白的基因编码序列(简称phb2基因),大小为0.9kb(1kb=1000碱基对),利用大肠杆菌表达该蛋白。回答下列问题:(1)为获取phb2基因,提取该动物肝脏组织的总RNA,再经逆转录过程得到cDNA,将其作为PCR的模板,并设计一对特异性引物来扩增目的基因。

(2)图1为所用载体图谱示意图,图中限制酶的识别序列及切割位点见表。为使phb2基因(该基因序列不含图1中限制酶的识别序列)与载体正确连接,在扩增的phb2基因两端分别引入PvuⅡ和EcoRⅠ两种不同限制酶的识别序列。经过这两种酶酶切的phb2基因和载体进行连接时,可选用T4DNA连接酶(填“E.coliDNA连接酶”或“T4DNA连接酶”)。

图1相关限制酶的识别序列及切割位点名称识别序列及切割位点名称识别序列及切割位点HindⅢEcoRⅠPvuⅡPstⅠKpnⅠBamHⅠ注:箭头表示切割位点(3)转化前需用CaCl2处理大肠杆菌细胞,使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,以提高转化效率。

(4)将转化后的大肠杆菌接种在含氨苄青霉素的培养基上进行培养,随机挑取单菌落(分别编号为1、2、3、4)培养并提取质粒,用(2)中选用的两种限制酶进行酶切,酶切产物经电泳分离,结果如图2,3号菌落的质粒很可能是含目的基因的重组质粒。

注:M为指示分子大小的标准参照物;小于0.2kb的DNA分子条带未出现在图中(5)将纯化得到的PHB2蛋白以一定浓度添加到人宫颈癌细胞培养液中,培养24小时后,检测处于细胞周期(示意图见图3)不同时期的细胞数量,统计结果如图4。分析该蛋白抑制人宫颈癌细胞增殖可能的原因是将细胞阻滞在细胞周期的G2/M(填“G1”或“S”或“G2/M”)期。

考点3蛋白质工程23.(2021辽宁,14,2分)腈水合酶(N0)广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域,但不耐高温,利用蛋白质工程技术在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽,可获得热稳定的融合型腈水合酶(N1)。下列有关叙述错误的是(D)A.N1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一B.加入连接肽需要通过改造基因实现C.获得N1的过程需要进行转录和翻译D.检测N1的活性时先将N1与底物充分混合,再置于高温环境24.(2023辽宁,25,11分)天然β-淀粉酶大多耐热性差,不利于工业化应用。我国学者借助PCR改造β-淀粉酶基因,并将改造的基因与pLN23质粒重组后导入大肠杆菌,最终获得耐高温的β-淀粉酶。回答下列问题:(1)上述过程属于蛋白质工程。

(2)PCR中使用的聚合酶属于③(填写编号)。

①以DNA为模板的RNA聚合酶②以RNA为模板的RNA聚合酶③以DNA为模板的DNA聚合酶④以RNA为模板的DNA聚合酶(3)某天然β-淀粉酶由484个氨基酸构成,研究发现,将该酶第476位天冬氨酸替换为天冬酰胺,耐热性明显提升。在图1所示的β-淀粉酶基因改造方案中,含已替换碱基的引物是①或④(填写编号)。

(4)为了使上述改造后的基因能在大肠杆菌中高效表达,由图2所示的pLN23质粒构建得到基因表达载体。除图示信息外,基因表达载体中还应该有目的基因(即改造后的基因)和标记基因。

(5)目的基因(不含EcoRⅠ酶切位点)全长为1.5kb,将其插入BamHⅠ位点。用EcoRⅠ酶切来自不同大肠杆菌菌落的质粒DNA,经琼脂糖凝胶电泳确定DNA片段长度,这一操作的目的是通过电泳鉴定目的基因是否插入质粒中。正确连接的基因表达载体被EcoRⅠ酶切后长度为5.7kb。

(6)采用PCR还能在分子水平上确定目的基因是否转录,根据中心法则,可通过逆转录反应获得PCR的模板。

三年模拟综合基础练1.(2024九省联考贵州卷,5)我国科学家将外源生长激素基因导入鲤鱼的受精卵并整合到染色体DNA上,培育出转基因鲤鱼。与普通鲤鱼相比,转基因鲤鱼的生长速率加快。下列叙述正确的是(D)A.外源生长激素基因导入鲤鱼受精卵后没有定向改变性状B.转基因鲤鱼的外源生长激素基因的表达都在细胞核进行C.转基因鲤鱼的外源生长激素基因遗传时不遵循遗传定律D.外源生长激素基因的氢键断裂后利于该基因复制或转录2.(2024辽宁沈阳二模,10)基于AI(人工智能)的蛋白质设计方法可以利用现有蛋白质数据库以及机器深度“学习算法”来预测新型蛋白质的结构及功能。下列说法错误的是(B)A.AI可帮助人们更深入了解蛋白质的结构与功能关系B.AI预测新型蛋白质的结构和功能依据原理是中心法则C.可通过改造或合成基因来获得AI设计的蛋白质D.AI可帮助人们高效地设计出自然界没有的蛋白质3.(2024安徽合肥一模,1)某同学在家里进行了提取花椰菜DNA的实验。取绿色的花芽部分,充分研磨获得匀浆;再加入含有中性洗涤剂的浓度约为2mol/L的盐水,其作用是[甲],以释放细胞核和细胞器[乙]中的DNA;静置10min后过滤,然后将滤液轻轻倒入[丙]溶液中,出现白色絮状物。下列选项中甲、乙、丙对应的内容,正确的是(C)选项甲乙丙A破坏膜结构核糖体、内质网植物油B使膜蛋白变性线粒体、叶绿体清水C破坏膜结构、溶解DNA线粒体、叶绿体预冷的酒精D破坏细胞壁高尔基体、叶绿体预冷的酒精4.(2024九省联考江西卷,12)萤火虫的荧光素酶能催化ATP激活的荧光素氧化发光,这一现象在生物检测和成像方面有重要的应用价值。为了解决天然荧光素酶不能高效催化人工合成的荧光素DTZ发光的问题,研究人员采用蛋白质工程(又称为第二代基因工程)对它进行了改造。下列关于蛋白质工程改造天然荧光素酶的叙述,正确的是(D)A.通过化学诱变剂可定向改造天然荧光素酶的基因序列B.改造天然荧光素酶所用的基因表达载体不需要启动子和终止子C.可用PCR方法检测突变的荧光素酶基因是否翻译成蛋白质D.改造后的荧光素酶在一定条件下催化DTZ发光是将化学能转化为光能5.(2024广东广州二模,8)科学家将外源抗虫基因(Bt抗虫蛋白基因)转入某茄科植物细胞中,并整合到该植物的线粒体DNA上,获得了具有抗虫性状的转基因植物。下列叙述错误的是(C)A.Bt抗虫蛋白在线粒体中的成功合成与密码子的通用性有关B.叶肉细胞内有多个线粒体,这有利于增加该转基因植物的抗虫性C.将该转基因植物与同种非转基因植物进行正、反交,所得子代均有抗虫性D.该技术能有效避免或减少外源基因通过花粉向其他植物的转移6.(2024九省联考贵州卷,21)风肉一般以鲜肉为原料,用食盐腌制后,经风干和微生物后发酵而成。在后发酵期,风肉含有耐盐的微生物。某实验小组为研究耐盐微生物的耐盐基因,设计实验如下。回答下列问题。(1)实验小组为获得耐盐纯培养物A,使用的培养基应是选择培养基(选填“普通培养基”或“选择培养基”),使用的接种方法是稀释涂布平板法或平板划线法。

(2)为获得纯培养物A的耐盐基因X,实验小组用纯培养物提取了DNA。在一定温度下,用二苯胺试剂对DNA进行检测,二苯胺检测DNA的原理是一定温度下,DNA遇二苯胺试剂呈蓝色。获得PCR产物后,用琼脂糖凝胶电泳对PCR产物进行鉴定,影响DNA分子迁移速率的主要因素有琼脂糖溶液的浓度、DNA分子的大小和构象(答出两点即可)。

(3)构建成功的表达载体将运用农杆菌介导技术转入某农作物,可获得耐盐转基因植株。与同种非转基因植株的染色体DNA序列相比,转基因植株的染色体DNA含有耐盐基因。

(4)为验证已获得的耐盐转基因植株具有耐盐性,需设计实验。写出实验思路:用一定浓度的盐水浇灌。

7.(2024安徽合肥二模,20)环境DNA(eDNA)是指生物体经由体表、排泄物或细胞死亡裂解等释放到环境中的DNA片段。借助eDNA技术可以检测样品中是否存在目标生物,相关技术流程如图1所示。研究人员利用该技术对某地区不同水体的福寿螺分布情况进行了调查。回答下列问题:(1)采集到的水样经过滤后可获取eDNA,为防止污染,所用器材在使用前均需进行灭菌处理并分开存放,且每个样点需使用等体积的无菌水作为阴性对照。

(2)对提取到的eDNA进行PCR扩增,需根据福寿螺线粒体的特有基因设计引物。如要扩增图2所示的DNA片段,表中适合的引物是①⑧(填序号)。设置PCR仪的循环程序时,①62℃,30s;②72℃,60s;③95℃,10s三组参数,在每一轮循环中依次经历的顺序是③①②(填序号)。

序号引物1①5'-TAAACTTCAGGGT-3'②5'-ATTTGAAGTCCCA-3'③5'-TGGGACTTCAAAT-3'④5'-ACCCTGAAGTTTA-3'序号引物2⑤5'-TGATTTGTTGACC-3'⑥5'-ACTAAACAACTGG-3'⑦5'-CCAGTTGTTTAGT-3'⑧5'-GGTCAACAAATCA-3'(3)eDNA技术具有非入侵性、高灵敏度、不受环境条件限制等优点,应用前景广泛,除可用于入侵物种的监测外,还可以用作以下①②④(填序号)用途。

①物种多样性的分析②动物食性分析③种群年龄结构的建立④濒危物种的调查综合拔高练11.(2024山东青岛一模,15)“DNA粗提取与鉴定”的实验步骤:研磨→去杂质→析出→鉴定。某研究小组欲探究不同的去杂质方法对实验结果的影响,实验结果如表所示。下列说法错误的是(B)去杂质方式沉淀质量(g)DNA浓度(ng/μL)OD260/OD280二苯胺鉴定离心0.06881.51.53蓝色4℃冰箱静置0.1028336.41.41(注:OD260与OD280的比值可检查DNA纯度。纯DNA的OD260/OD280为1.8,当存在蛋白质污染时,这一比值会明显降低)A.猪肝和菜花均可作为提取DNA的材料B.对研磨液进行离心是为了加速DNA的沉淀C.离心法可以获得更高纯度的DNAD.DNA析出时的离心转速明显高于去杂质时2.(2024T8一联,13)荧光定量PCR技术是在常规PCR的基础上,加入与模板DNA某条链互补的荧光探针(一类两端经过特殊基团修饰的单链DNA片段),当子链延伸至探针处时DNA聚合酶会水解掉探针一端并生成荧光分子,使荧光监测系统接收到荧光信号,即DNA每扩增一次,就有一个荧光分子生成,原理如图所示。下列有关叙述正确的是(D)A.该项技术可用来直接检测样本中HIV核酸的含量B.1个双链DNA分子经过3轮循环一共会生成8个荧光分子C.1个双链DNA分子经过5轮循环一共需要消耗15对引物D.该PCR技术中DNA聚合酶既催化形成磷酸二酯键,又催化断裂磷酸二酯键3.(2024T8一联,18)幽门螺杆菌(Hp)感染会引发胃炎、消化性溃疡等多种疾病。研究人员将Hp的Ipp20基因作为目的基因,用限制酶XhoⅠ和XbaⅠ切割,通过基因工程制备相应的疫苗,质粒及操作步骤如图所示。下列相关叙述错误的是(C)A.Ipp20基因整合到大肠杆菌的DNA中属于基因重组B.基因表达载体导入之前,可用Ca2+处理大肠杆菌C.培养基A中添加了氯霉素,培养基B中添加了潮霉素D.能用来生产Hp疫苗的大肠杆菌在菌落3和5中4.(2024重庆八中一模,11)CRISPR/Cas9基因编辑技术根据靶基因序列设计向导sgRNA,精确引导核酸酶Cas9切割与sgRNA配对的DNA,相关酶在修复断裂DNA的过程中会改变连接部位的碱基序列。科研人员通过删除PD-1蛋白基因的2、3、4片段造成蛋白质的功能缺失,制作PD-1基因敲除鼠的流程如图1所示。将体外转录获得的Cas9mRNA和sgRNA导入小鼠的受精卵中,获得了12只基因编辑小鼠。利用PCR鉴定小鼠的基因型,电泳结果如图2所示。已知P1和P2是PCR的引物。下列相关分析正确的是(C)A.敲除2、3、4片段引起的变异属于染色体变异B.敲除前,根据敲除的位置需要设计3个sgRNAC.图2中,4和12个体杂交的子代均为敲除纯合子D.图2中,3、5、7个体的体内均能检测到PD-1蛋白基因5.(2024江西南昌一模,21)HNF1α基因突变可引发糖尿病等疾病。HNF1α的第249位丝氨酸(S249)是其重要功能位点,为进一步研究S249的重要性,研究人员将249位丝氨酸(S)突变为丙氨酸(A),成功构建了人源HNF1α-S249A转基因小鼠。如图为基因表达载体部分结构示意图,Myc为标记基因,引物F和R之间的序列长度为386bp(碱基对)。回答下列问题:(1)CMV位于HNF1αcDNA上游,据此推测CMV的功能为RNA聚合酶识别和结合位点,驱动HNF1αcDNA的转录。

(2)为保证HNF1αcDNA准确插入载体,可利用PCR技术在其两端添加限制酶识别序列HindⅢ和XbaⅠ,应将限制酶识别序列添加在引物的5'(填“5'”或“3'”)端。

(3)获得HNF1αcDNA后,可利用cDNA中间序列设计引物实现定点突变目的,从而制备HNF1α-S249AcDNA。已知HNF1α中248、249、250三个氨基酸对应的密码子序列为ACCUCUGUG,丙氨酸对应的密码子有GCU、GCC、GCG、GCA四种,为了保证引物与模板的结合效率及突变目的,请设计其中一个引物:5'-ACCGCTGTG-3'或3'-TGGCGACAC-5'。

(4)利用上述基因表达载体制备转基因小鼠,请用文字和箭头写出制备流程图基因表达载体→显微注射→受精卵→培养→早期胚胎→胚胎移植→代孕小鼠子宫→转基因小鼠。

(5)提取转基因小鼠DNA作为模板,利用引物F和R进行PCR扩增,经过琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物。若出现一条386bp的DNA条带结果,初步证明转基因小鼠模型构建成功。

综合拔高练21.(2024湖北十一校二模,10)为研究拟南芥植株E基因的功能,科研人员将T-DNA插入E基因中,导致其发生突变,突变后的基因