2024年高中生物新教材同步选择性必修第三册第3章 基因工程单元检测卷（三）含答案

2024年高中生物新教材同步选择性必修第三册第3章基因工程eq\a\vs4\al\co1(单元检测卷（三）)（时间：75分钟满分：100分）一、选择题（共20小题，每小题2.5分，共50分，每小题只有一个正确答案。）1.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、逆转录酶、TaqDNA聚合酶B.DNA聚合酶、DNA连接酶、DNA水解聚为单酶C.遗传信息的翻译、PCR中DNA解聚为单链D.转录、基因突变过程答案C解析RNA聚合酶、逆转录酶和TaqDNA聚合酶的作用都会导致磷酸二酯键的数目增加，A错误；DNA聚合酶和DNA连接酶的作用都会导致磷酸二酯键的数目增加，而DNA水解酶的作用会导致磷酸二酯键的数目减少，B错误；遗传信息的翻译会增加肽键的数目，PCR中DNA解聚为单链会减少氢键的数目，这两个过程都不会影响磷酸二酯键的数目，C正确；转录合成mRNA分子，这会导致磷酸二酯键的数目增多，基因突变是指基因中碱基的增添、缺失或替换，其中增添和缺失会导致磷酸二酯键的数目改变，D错误。2.科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，并以质粒为载体，采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金茶花新品种，下列有关说法正确的是（）A.质粒是基因工程中唯一的载体B.将抗枯萎基因连接到质粒上，用到的工具酶是DNA聚合酶C.基因的“剪刀”指的是限制酶，该酶作用于氢键D.通过该方法可以定向改造生物的性状，实现了基因重组答案D解析质粒是基因工程中常用的载体，基因工程的载体还可以是动植物病毒、噬菌体等，A错误；将抗枯萎基因连接到质粒上，用到的工具酶是DNA连接酶和限制酶，B错误；基因的“剪刀”指的是限制酶，该酶作用于磷酸二酯键，C错误；基因工程可以按照人们的意愿定向改造生物的遗传性状，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，实现基因重组，D正确。3.科研人员利用农杆菌转化法将抗病毒蛋白基因C导入番木瓜，培育出转基因抗病毒番木瓜，Ti质粒结构模式图如图所示。下列叙述正确的是（）A.农杆菌的TDNA与番木瓜基因发生重组B.构建重组质粒需要限制酶和DNA聚合酶C.含重组Ti质粒的农杆菌具有四环素抗性D.转基因抗病毒番木瓜不具有卡那霉素抗性答案A解析构建重组质粒需要限制酶和DNA连接酶，B错误；抗病毒蛋白基因C的插入位点位于四环素抗性基因内部，插入抗病毒蛋白基因C后，重组Ti质粒的四环素抗性基因被破坏，含重组Ti质粒的农杆菌不具有四环素抗性，C错误；转基因抗病毒番木瓜含有卡那霉素抗性基因，故转基因抗病毒番木瓜具有卡那霉素抗性，D错误。4.利用某目的基因（图甲）和P1噬菌体载体（图乙）构建重组DNA。限制性内切核酸酶BglⅡ、EcoRⅠ和HindⅢ的酶切位点分别如下图所示（已知这三种限制酶切割产生的黏性末端不同）。下列分析错误的是（）A.构建重组DNA时，可用BglⅡ和HindⅢ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体B.构建重组DNA时，可用EcoRⅠ和HindⅢ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体C.图乙中的P1噬菌体载体只用EcoRⅠ切割后，含有两个游离的磷酸基团D.用EcoRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体，再用DNA连接酶连接，只能产生一种重组DNA答案D解析构建重组DNA时，如果用BglⅡ和HindⅢ切割目的基因所在片段和P1噬菌体裁体，目的基因两端将形成不同的黏性末端，同样P1噬菌体载体也形成这两种黏性末端，因此它们可构成重组DNA，A正确；分析图甲，HindⅢ的酶切位点在第二个EcoRⅠ的酶切位点的左侧，因此用EcoRⅠ和HindⅢ切割目的基因所在片段，目的基因两端将形成不同的黏性末端，同样用EcoRⅠ和HindⅢ切割P1噬菌体载体也形成这两种黏性末端，因此它们可构成重组DNA，B正确；P1噬菌体载体为环状DNA，其上只含有一个EcoRⅠ的酶切位点，因此用EcoRⅠ切割后，该环状DNA分子变为链状DNA分子，因每条DNA单链各含有一个游离的磷酸基团，故切割后含有两个游离的磷酸基团，C正确；用EcoRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体后形成的黏性末端相同，可正向连接或反向连接，不止能产生一种重组DNA，D错误。5.基因工程为花卉育种提供了新的技术保障。如图为花卉育种的过程（字母代表相应的物质或结构，序号代表过程或方法）。下列说法正确的是（）A.①过程需要的酶有限制酶和DNA聚合酶B.②过程常用的方法是农杆菌转化法C.③、④过程为分化和再分化，该过程体现了植物细胞具有全能性D.转基因生物DNA上是否插入目的基因，可用抗原—抗体杂交技术检测答案B解析①过程是基因表达载体的构建，需要的酶有限制酶和DNA连接酶，A错误；由于受体细胞为植物细胞，所以②过程常用的方法是农杆菌转化法，B正确；由植物细胞培养为转基因植株的③、④过程分别为脱分化和再分化，该过程体现了植物细胞具有全能性，C错误；检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，应采用PCR等技术，不采用抗原—抗体杂交技术，D错误。6.科学家将含有人溶菌酶基因的基因表达载体注射到鸡胚中获得转基因鸡，目的基因在鸡输卵管细胞中特异性表达，并能在鸡蛋中收集溶菌酶。下列说法错误的是（）A.可从基因文库获取人溶菌酶基因B.RNA聚合酶识别鸡输卵管细胞中特异性表达的基因的启动子C.可通过农杆菌转化法将人溶菌酶基因导入鸡胚D.鸡输卵管细胞可将人溶菌酶分泌到细胞外答案C解析可从基因文库获取人溶菌酶基因，A正确；目的基因在输卵管细胞中特异性表达，说明RNA聚合酶识别鸡输卵管细胞中特异性表达的基因的启动子，B正确；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法，而农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞常用的方法，C错误；能在鸡蛋中收集溶菌酶，说明鸡输卵管细胞可将人溶菌酶分泌到细胞外，D正确。7.下列关于基因工程的叙述，正确的是（）A.因动植物间存在生殖隔离，故动物细胞的基因不可以用于改良植物的遗传性状B.目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或微生物C.若检测培育的抗虫棉花是否成功，可用相应的病菌侵染棉花植株进行个体水平的鉴定D.载体上的抗性基因有利于检测目的基因是否插入受体细胞的染色体上答案B解析动物细胞的基因可以用于改良植物的遗传性状，A错误；基因工程的目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或微生物，B正确；若检测培育的抗虫棉花是否成功，可用相应的害虫侵染棉花植株进行个体水平的鉴定，C错误；载体上的抗性基因有利于重组DNA分子的筛选，但不能检测目的基因是否插入受体细胞的染色体上，D错误。8.下列有关DNA连接酶的说法，正确的是（）A.DNA连接酶和限制酶的作用恰好相反，DNA连接酶可以将限制酶切开的双链DNA片段“缝合”起来B.DNA连接酶和DNA聚合酶一样能连接单链DNA片段C.E.coliDNA连接酶可以连接有平末端的DNA片段，也能连接有黏性末端的DNA片段D.T4DNA连接酶只能连接有平末端的DNA片段答案A解析DNA连接酶不能连接单链DNA片段，DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸加到已有的核苷酸片段上，B错误；E.coliDNA连接酶只能连接有黏性末端的DNA片段，C错误；T4DNA连接酶既可以连接有黏性末端的DNA片段，也可以连接有平末端的DNA片段，D错误。9.下列关于基因工程的应用的叙述，正确的是（）A.水稻细胞内检测到耐盐基因的表达产物，说明育种成功B.向植物体内转入Bt毒蛋白基因可培育转基因抗病植物C.转入胰岛素基因的大肠杆菌直接合成的胰岛素不具有生物活性D.乳腺生物反应器只有乳腺细胞中含有目的基因答案C解析水稻细胞内检测到耐盐基因的表达产物，并不能说明育种已成功，还要进一步检测该水稻在盐碱地中的生长状况，A错误；向植物体内转入Bt毒蛋白基因可培育转基因抗虫植物，B错误；具有正常生物活性的胰岛素需要内质网和高尔基体进行加工，而大肠杆菌（原核细胞）没有内质网和高尔基体，故转入胰岛素基因的大肠杆菌直接合成的胰岛素不具有生物活性，C正确；乳腺生物反应器各个细胞都含有目的基因，但目的基因只在乳腺细胞中选择性表达，D错误。10.某些膀胱上皮细胞可以产生一种称为尿血小板溶素的膜蛋白。科学家将人的生长激素基因插入小鼠基因组内制成膀胱生物反应器，使小鼠膀胱可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。下列说法正确的是（）A.利用膀胱生物反应器生产人的生长激素属于蛋白质工程的应用B.需要将尿血小板溶素基因与生长激素基因的启动子重组在一起C.转基因小鼠中，人的生长激素基因只存在于膀胱上皮细胞中D.只在小鼠细胞中检测到人的生长激素基因，不能说明该技术已获得成功答案D解析利用膀胱生物反应器生产人的生长激素属于基因工程的应用，A错误；需要将人的生长激素基因与尿血小板溶素基因的启动子重组在一起，B错误；转基因小鼠中，人的生长激素基因存在于所有细胞中，C错误；只在小鼠细胞中检测到人的生长激素基因，不能说明该技术已获得成功，还需要检测尿液中是否产生人的生长激素，D正确。11.金花茶是一种观赏品种，但易得枯萎病。科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，通过如图所示的方法培育出了抗枯萎病的金花茶新品种。下列相关叙述正确的是（）A.图中②③在基因工程中依次称为目的基因、标记基因B.图中①是载体，具有一个或多个限制酶识别位点C.检测到受体细胞含有目的基因就标志着基因工程操作成功D.抗枯萎病这一性状在后代中能稳定遗传答案B解析图中②③在基因工程中依次称为目的基因、基因表达载体，A错误；图中①是质粒，具有一个或多个限制酶识别位点，可作为载体，B正确；检测到金花茶新品种具有抗枯萎病的特点才能说明基因工程操作成功，C错误；通过基因工程获得的抗枯萎病新品种一般是杂合子，抗枯萎病这一性状在后代中不能稳定遗传，D错误。12.干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，可以用于治疗病毒的感染和癌症，但体外保存相当困难。如图是利用蛋白质工程设计生产干扰素的流程图，据图分析下列叙述错误的是（）A.图中构建新的干扰素模型的主要依据是新的干扰素的预期功能B.图中新的干扰素基因必须插入到质粒上的启动子和终止子之间才能表达C.图中改造干扰素结构的实质是改造干扰素基因的结构D.图中各过程并没有涉及基因工程技术答案D解析构建新的干扰素模型的主要依据是新的干扰素的预期功能，A正确；新的干扰素基因必须插入到质粒上的启动子和终止子之间才能表达，B正确；改造干扰素结构的实质是对干扰素基因的结构进行改造，C正确；题图中从“人工合成DNA”到“在受体细胞中表达”的过程运用了基因工程技术，D错误。13.如图表示某质粒上的氨苄青霉素抗性基因（Ampr）和四环素抗性基因（Tetr），P点为目的基因插入位点，则成功导入重组质粒的受体细胞（）A.既能在含氨苄青霉素培养基上生存，也能在含四环素培养基上生存B.能在含氨苄青霉素培养基上生存，不能在含四环素培养基上生存C.不能在含氨苄青霉素培养基上生存，能在含四环素培养基上生存D.既不能在含氨苄青霉素培养基上生存，也不能在含四环素培养基上生存答案B解析据图可知目的基因插入四环素抗性基因（Tetr）中，导致该基因被破坏，氨苄青霉素抗性基因（Ampr）保持完整结构，因此成功导入重组质粒的受体细胞，能在含氨苄青霉素培养基上生存，不能在含四环素培养基上生存。14.若要利用某目的基因（图甲）和P1噬菌体载体（图乙）构建重组DNA（图丙），限制性内切核酸酶的酶切位点分别是BglⅡ（A↓GATCT）、EcoRⅠ（G↓AATTC）和Sau3AⅠ（↓GATC）。下列分析合理的是（）A.用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体B.用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体C.用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体D.用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体答案D解析为防止自身环化，应选用目的基因两侧的两种不同的限制性内切核酸酶，另外也需注意切割后目的基因插入的方向，只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体，才能保证构建的重组DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移动方向与图丙相同。15.科学家设法将生长激素基因导入其他生物体（细胞）内，从而获取大量的生长激素，应用于侏儒症的早期治疗。部分过程如图所示，下列分析错误的是（）A.人的生长激素mRNA只能从人的垂体细胞中提取B.过程①需要逆转录酶的参与C.过程②之前可用同一种限制性内切核酸酶处理目的基因和质粒D.人的生长激素基因可以导入其他生物细胞内，说明生物之间共用一套遗传密码答案D解析人的生长激素基因可以在其他生物细胞内表达出人的生长激素，说明生物之间共用一套遗传密码，D错误。16.下列有关基因工程的叙述正确的是（）A.DNA连接酶的作用是使互补的黏性末端之间发生碱基A与T，C与G之间的连接B.基因工程中使用的载体最常见的是大肠杆菌C.载体上的起始密码子可促进目的基因的表达D.基因工程造成的变异，实质上相当于人为的基因重组，定向改造生物的性状答案D解析DNA连接酶连接的是磷酸二酯键，A项错误；基因工程中使用的载体最常见的是质粒，B项错误；起始密码子位于mRNA上，C项错误；基因工程能按照人们的意愿定向改造生物的性状，其原理是基因重组，D项正确。17.如图为利用生物技术获得生物新品种的过程，有关说法错误的是（）A.a→b过程中一般用4种脱氧核苷酸为原料，并加入两种引物B.b→c为转基因绵羊的培育过程，常选用的受体细胞是受精卵C.a→b过程利用了DNA半保留复制的原理，需要使用RNA聚合酶D.b→d为转基因植物的培育过程，其中④过程常用的方法是农杆菌转化法答案C解析a→b过程是聚合酶链式反应扩增DNA片段的过程，利用了DNA半保留复制原理，需要使用耐高温的DNA聚合酶，C错误。18.下列哪一种方法不能用于检测目的基因是否成功导入或表达（）A.在显微镜下直接观察受体细胞中是否含有目的基因B.通过PCR等技术检测受体细胞的DNA分子上是否含有目的基因C.提取受体细胞合成的相应蛋白质，利用抗原—抗体特异性反应进行检测D.抗虫基因导入植物细胞后，检测植物是否具有抗虫特性答案A解析检测目的基因是否成功导入或表达的方法有多种。①分子水平上的检测：通过PCR等技术检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因或检测目的基因是否转录出了mRNA；检测目的基因是否翻译成蛋白质用抗原—抗体杂交技术。②个体生物学水平的鉴定：检测是否具有抗性及抗性程度。在显微镜下无法观察到受体细胞中是否含有目的基因，故选A。19.如图所示为培育转基因抗植物病毒番茄的过程示意图。下列叙述正确的是（）A.过程A需要的启动子，位于基因的下游，有了它才能驱动基因转录出mRNAB.过程B需要用Ca2＋处理，以提高番茄细胞壁的通透性C.抗植物病毒基因一旦整合到番茄细胞的染色体上，就能正常表达D.转基因抗植物病毒番茄是否培育成功可通过抗病毒接种实验进行鉴定答案D解析题图中过程A为构建基因表达载体，启动子位于基因的上游，A错误；Ca2＋处理只是使农杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，B错误；抗植物病毒基因整合到番茄细胞的染色体上，不一定能正常表达，C错误。20.如图为某一重组质粒示意图，下列叙述错误的是（）A.用限制酶EcoRⅤ处理该质粒得到的片段共含有4个游离的磷酸基团B.同时用限制酶EoRⅤ和BamHⅠ处理该质粒可得到3个双链DNA片段C.在获得目的基因时应该使用的限制酶是BamHⅠD.将受体细胞培养于含有卡那霉素的培养基中，可筛选出含有目的基因的细胞答案C解析限制酶EcoRⅤ在该重组质粒中含有两个切割位点，用限制酶EcoRⅤ处理该质粒可得到2个双链DNA片段，每个双链DNA片段含有两个游离的磷酸基团，共含有4个游离的磷酸基团，A正确；限制酶EcoRⅤ和BamHⅠ在题图中共含有3个切割位点，同时用它们处理该质粒可得到3个双链DNA片段，B正确；目的基因上含有限制酶BamHⅠ的切割位点，所以若使用该限制酶，则会破坏目的基因，C项错误；重组质粒含有卡那霉素抗性基因，故可将受体细胞培养于含有卡那霉素的培养基中，从而可筛选出含有目的基因的细胞，D正确。二、非选择题（共4小题，共50分）21.（12分）经过基因工程改造的、能生产人胰岛素的大肠杆菌是一种特殊的“工程菌”。所用载体（普通质粒）结构如图1所示，目的基因如图2所示。（1）该过程中最重要的环节是基因表达载体的构建，方法是选用（填“X”或“Y”）限制酶同时处理质粒和目的基因，再用处理使之成为重组质粒。（2）基因工程的四个基本步骤是，，，。（3）将目的基因导入受体菌时，常出现三种情况未转化的细菌、含空载体（普通质粒）的细菌、含重组质粒的细菌。如图3是含人胰岛素基因的重组质粒的“工程菌”的筛选示意图：图3图3中的和（填图3中字母）菌落为含有目的基因的“工程菌”。答案（1）XDNA连接酶（2）目的基因的筛选与获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定（3）BD（两空顺序可颠倒）解析（1）基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤，该过程需要选用X限制酶同时处理质粒和目的基因，再用DNA连接酶处理质粒和目的基因，将其连接为重组质粒。（2）基因工程的四个基本步骤是目的基因的筛选与获取，基因表达载体的构建，将目的基因导入受体细胞，目的基因的检测与鉴定。（3）X限制酶的酶切位点位于抗青霉素基因内部，重组质粒含有抗四环素基因，抗青霉素基因被破坏，故含人胰岛素基因的重组质粒的“工程菌”可以在含有四环素的培养基上生长，不能在含青霉素的培养基上生长，B和D菌落为含有目的基因的“工程菌”。22.（13分）人乳铁蛋白（hLF）对细菌、真菌和病毒等有抑制作用。研究人员开展了如图所示的有关人乳铁蛋白基因的研究，图中AseⅠ、NheⅠ、SalⅠ、BamHⅠ代表相关限制酶的切割位点，neoR为新霉素抗性基因，BLG基因为Β-乳球蛋白基因，GFP基因为绿色荧光蛋白基因。请回答下列问题：（1）过程①中，不能从人肌肉细胞中提取RNA用于RT－PCR，是因为___________________________________________________________________。在RT－PCR过程中，加入的引物需在5′端添加两种限制酶的识别序列，以便于hLF基因插入pEB质粒中。（2）过程②中，hLF基因插入BLG基因之后的目的是。过程③中，使用人工膜制成的脂质体将重组质粒导入受体细胞，依据的主要原理是_________________________________________________________。（3）利用荧光显微镜观察山羊乳腺上皮细胞，以筛选出转化成功的细胞。（4）要获得转基因山羊，还需要将hLF基因成功表达的乳腺上皮细胞的细胞核移植到山羊细胞中，再借助技术培育出转基因山羊。答案（1）hLF基因在人肌肉细胞中不表达SalⅠ和BamHⅠ（2）使人乳铁蛋白基因在山羊的乳腺细胞中表达生物膜具有流动性（3）是否发绿色荧光（4）去核的卵母早期胚胎培养和胚胎移植解析（1）由于人乳铁蛋白基因只在乳腺上皮细胞中表达，因此只能从乳腺上皮细胞中提取RNA。分析题图可知，在RT－PCR过程中，加入的引物需在5′端添加SalⅠ和BamHⅠ的识别序列，便于hLF基因插入pEB质粒中。（2）因为BLG基因在乳腺上皮细胞中特异性表达，所以在过程②中，hLF基因插入BLG基因之后的目的是使人乳铁蛋白基因在山羊的乳腺细胞中表达。过程③中，使用人工膜制成的脂质体将重组质粒导入受体细胞，依据的主要原理是生物膜具有流动性。（3）由于绿色荧光蛋白基因与目的基因的转录由同一启动子启动，通常根据绿色荧光的有无和强度推测目的基因是否表达及表达水平。（4）要获得转基因山羊，可以将hLF基因成功表达的乳腺上皮细胞的细胞核移植到山羊去核的卵母细胞中，然后借助早期胚胎培养、胚胎移植等技术培育出转基因山羊。23.（12分）抗体分子含有两条短肽链和两条长肽链，科研人员将小鼠编码抗体（抗禽流感病毒抗原）可变区的基因片段与人编码抗体恒定区的基因片段整合，构建如图1所示的基因表达载体（HindⅢ等表示不同限制酶的切割位点），导入中国仓鼠卵巢细胞后，筛选能够稳定表达的细胞株，成功获得大量嵌合抗体，如图2所示。请根据资料回答下列问题：（1）为构建人—鼠嵌合抗体基因的表达载体，需要对编码抗体不同片段的基因进行重组，为此应该从分泌小鼠单克隆抗体的杂交瘤细胞中提取，经逆转录得到用于PCR扩增，并分别与人抗体的恒定区DNA序列拼接。（2）在PCR反应体系中需加入模板、4种脱氧核苷酸、、及缓冲液等。（3）构建人—鼠嵌合抗体基因的表达载体时，先将人抗体的短、长链基因部分序列分别与相应鼠抗体的可变区序列整合后插入到两个启动子的下游。这一过程需要将鼠抗体长链基因经双酶切，鼠抗体短链基因经双酶切。①是识别和结合的部位，它可以驱动相关基因转录。（4）将重组质粒导入中国仓鼠卵巢细胞后，可采用技术检验基因是否成功转录。通过基因工程技术成功表达并组装出有生物学活性的嵌合抗体，该嵌合抗体的优点是___________________________________________________。答案（1）鼠抗体mRNA（或mRNA、鼠抗体可变区mRNA）鼠抗体DNA（或DNA、鼠抗体可变区DNA）（2）TaqDNA聚合酶引物（两空顺序可颠倒）（3）HindⅢ、KpnⅠBamHⅠ、EcoRⅤRNA聚合酶（4）PCR可以减弱免疫反应解析（1）可以通过mRNA逆转录得到相应的DNA（目的基因）。从分泌小鼠单克隆抗体的杂交瘤细胞中提取鼠抗体mRNA（或mRNA、鼠抗体可变区mRNA），经逆转录得到鼠抗体DNA（或DNA、鼠抗体可变区DNA）用于PCR扩增。（2）PCR是体外进行DNA复制的过程，在PCR反应体系中需加入模板、4种脱氧核苷酸、TaqDNA聚合酶、引物及缓冲液等。（3）③为鼠抗体长链可变区基因，因此将鼠抗体长链基因经HindⅢ和KpnⅠ双酶切。⑤为鼠抗体短链可变区基因，因此将鼠抗体短链基因经BamHⅠ和EcoRV双酶切。①是启动子，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，可以驱动相关基因转录。（4）将重组质粒导入中国仓鼠卵巢细胞后，可采用PCR技术检验基因是否成功转录。小鼠单克隆抗体会使人产生免疫反应，通过基因工程技术成功表达并组装出有生物学活性的嵌合抗体，可以减弱免疫反应。24.（13分）角蛋白酶（KerA）能降解角蛋白，在饲料工业中具有广阔的应用前景。实验小组将KerA基因导入大肠杆菌中，获得了能高效表达KerA的工程菌，如图表示KerA基因重组质粒的构建和筛选过程，（注：TikⅢ、BamHⅠ、EcoRⅠ和PstⅠ表示限制酶，ampr表示氨苄青霉素抗性基因，neor表示新霉素抗性基因，大肠杆菌不含氨苄青霉素抗性基因和新霉素抗性基因）。请回答下列问题：（1）构建重组质粒时宜选用两种限制酶切割目的基因和质粒，而不选用另外两种限制酶的原因是__________________________________________。（2）将重组质粒导入大肠杆菌时要用处理大肠杆菌，目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________。大肠杆菌细胞作为原核细胞，常作为基因工程的受体细胞，其优点是_____________________________________________________________________（答出两点）。（3）影印接种就是用丝绒做成与平板大小相近的印章，然后把长有菌落的母平板倒置在丝绒印章上，轻轻印一下，再把此印章在新的培养基平板上轻轻印一下。经培养后，比较平板上长出的菌落与母平板上的菌落位置，推测可能导入了重组质粒的菌落。筛选重组质粒时，培养基甲应添加的抗生素是，培养基乙添加的抗生素是，根据图示结果，从培养基甲中应选择编号为的菌落进行培养，其他菌落导入的是。答案（1）EcoRⅠ和PstⅠTikⅢ会破坏质粒的复制原点，而BamHⅠ会破坏目的基因（2）Ca2＋使大肠杆菌处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态细胞结构简单、繁殖速度快、遗传物质相对较少（3）新霉素氨苄青霉素b、c不含目的基因的普通质粒解析（1）构建重组质粒时需要切割质粒和含目的基因的DNA片段，分析图示可知，应该用EcoRⅠ和PstⅠ两种限制酶同时进行切割，不使用其他两种酶切割的原因是TikⅢ会破坏质粒的复制原点，而BamHⅠ会破坏目的基因。（2）将外源DNA分子导入大肠杆菌前要用Ca2＋处理大肠杆菌，目的是使大肠杆菌处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。原核细胞作为基因工程的受体细胞的优点在于细胞结构简单、繁殖速度快、遗传物质相对较少。（3）PstⅠ进行切割时会破坏质粒上的氨苄青霉素抗性基因，根据图示可知，b和c菌落能在培养基甲中增殖，但不能在培养基乙中增殖。培养基甲添加的是新霉素，培养基乙添加的是氨苄青霉素。应选择b、c菌落进行培养，获得工程菌。第1节重组DNA技术的基本工具课程内容标准核心素养对接1.简述重组DNA技术所需的三种基本工具及其作用。2.认同基因工程的诞生和发展离不开理论研究和技术创新。3.进行DNA的粗提取与鉴定。1.科学思维——模拟重组DNA分子的操作过程，说出合成新DNA分子的基本原理。2.科学探究——结合实验室条件，对DNA进行粗提取和鉴定。知识点1基因工程及其诞生与发展1.基因工程的概念2.基因工程的诞生和发展(1)基因工程的诞生(2)基因工程的发展知识点2重组DNA技术的基本工具1.限制性内切核酸酶(简称限制酶)——“分子手术刀”是一类酶而不是一种酶对所连接的DNA片段两端的碱基序列没有专一性要求2.DNA连接酶——“分子缝合针”(1)作用：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。(2)种类3.基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”(1)常用载体——质粒①化学本质：质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子。②质粒作为载体所具备的条件及原因(2)其他载体：噬菌体、动植物病毒等。(3)功能①相当于一种运输工具，将外源基因送入受体细胞。②携带外源基因在受体细胞内大量复制。(1)基因工程是人工操作导致的染色体变异，变异是不定向的(×)(2)S型细菌的DNA进入R型细菌并使R型细菌转化为S型细菌，发生了基因重组(√)(3)DNA连接酶可以连接目的基因与载体的氢键，形成重组DNA(×)(4)E.coliDNA连接酶既能连接黏性末端，又能连接平末端(×)(5)限制性内切核酸酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶(×)(6)新冠病毒(RNA病毒)可以作为基因工程的载体(×)eq\x(教材P71图示拓展)1.已知限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ识别的碱基序列和酶切位点分别为和，分析回答下列问题：(1)在图中画出两种限制酶切割DNA后产生的末端。(2)写出产生的末端种类：①产生的是黏性末端；②产生的是平末端。(3)限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ识别的碱基序列不同，切割位点不同(填“相同”或“不同”)，说明限制酶具有专一性。(4)要将限制酶SmaⅠ切割后产生的末端连接起来，需要T4__DNA连接酶。eq\x(教材P72图示拓展)2.根据大肠杆菌及质粒结构模式图完成下列问题：(1)图中A、B分别代表的物质是拟核DNA、质粒。(2)①②两点具有限制酶切点的是①。(3)图中氨苄青霉素抗性基因可作为标记基因。探究点一重组DNA技术的工具酶1.图1和图2分别表示的是EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶的作用示意图。请据图回答：请说出EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶识别的碱基序列、切割位点以及EcoRⅠ限制酶和SmaⅠ限制酶作用的结果分别是什么？提示EcoRⅠ限制酶识别的碱基序列是GAATTC，切割位点在G和A之间；SmaⅠ限制酶识别的碱基序列是CCCGGG，切割位点在C和G之间。EcoRⅠ限制酶将DNA切割成黏性末端，SmaⅠ限制酶将DNA切割成平末端。2.BamHⅠ和BclⅠ是两种限制酶，其识别序列及切割位点如下表所示。限制酶BamHⅠBclⅠ识别序列及切割位点(1)限制酶不能(填“能”或“不能”)切割原核细胞自身的DNA，试推测其理由是原核细胞DNA中不存在限制酶的识别序列或能被识别的序列被修饰了。(2)若某链状DNA分子中含有两个BamHⅠ的识别序列，该DNA分子将被切成3个片段，共断裂4个磷酸二酯键。(3)请画出BclⅠ切割后产生的末端。提示eq\a\vs4\al(—TGATCA—,—ACTAGT—)(4)BamHⅠ和BclⅠ切割后产生的黏性末端能否被DNA连接酶连接？说明你的理由。提示能，二者切割后产生的黏性末端相同，可被DNA连接酶连接。(5)为什么不同生物的DNA分子能拼接起来？提示①DNA的基本组成单位都是四种脱氧核苷酸；②双链DNA分子的空间结构都是规则的双螺旋结构；③DNA分子都遵循碱基互补配对原则。(1)基因工程的理论基础(2)DNA连接酶与限制性内切核酸酶的关系①区别②两者的关系[例1]如图表示由不同的限制酶切割而成的DNA末端及相关的酶作用位点。下列叙述错误的是()A.甲、乙、丙都属于黏性末端B.甲、乙片段可形成重组DNA分子，但甲、丙不能C.DNA连接酶的作用位点在乙图中b处D.切割甲的限制酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子答案C解析由图可知，甲、乙、丙都属于黏性末端，A正确；甲、乙的黏性末端相同，因此可在DNA连接酶的作用下形成重组DNA分子，但甲、丙的黏性末端不同，它们之间不能形成重组DNA分子，B正确；DNA连接酶催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成磷酸二酯键，C错误；切割甲的限制酶的识别序列为GAATTC∥CTTAAG，而甲、乙片段形成的重组DNA分子序列为GAATTG∥CTTAAC，因此切割甲的限制酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子，D正确。[例2]下列关于DNA连接酶的叙述，正确的是()A.DNA连接酶连接的是两个DNA片段碱基对之间的氢键B.DNA连接酶连接的是DNA单链上的磷酸和脱氧核糖C.DNA连接酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端D.E.coliDNA连接酶能将双链DNA片段互补的平末端连接起来答案B解析DNA连接酶连接的是两个DNA片段之间的磷酸二酯键，A错误；DNA连接酶连接的是两个DNA双链片段之间的磷酸和脱氧核糖，使每一条链的两者之间形成磷酸二酯键，B正确、C错误；E.coliDNA连接酶只能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来，D错误。探究点二基因工程的载体分析质粒载体结构模式图，回答下列问题：(1)质粒上的××抗性基因在基因工程中的作用是作为标记基因，便于重组DNA分子的筛选。(2)将外源基因直接导入受体细胞可行吗？为什么？提示不可行；直接把外源基因导入受体细胞，外源基因在细胞内不能进行复制、转录和稳定保存。(3)为使外源基因插入质粒中，质粒需具备什么条件？提示质粒应有一个至多个限制性内切核酸酶的切割位点，供外源基因插入其中。1.载体上标记基因的标记原理载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞，原理如图所示：2.基因工程载体需具备的条件(1)能自我复制：能够在受体细胞中进行自我复制，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制。(2)有切割位点：有一个至多个限制酶切割位点，供外源基因插入其中。(3)具有标记基因：具有特殊的标记基因，便于重组DNA分子的筛选。(4)无毒害作用：对受体细胞无毒害作用，否则受体细胞将受到损伤甚至死亡。说明：一般来说，天然载体不能同时满足所有条件，要对其进行人工改造才可以使用。3.基因工程中的载体与细胞膜上的载体蛋白的区别[例3]作为基因的运输工具——载体必须具备的条件之一及理由是()A.能够在受体细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因B.具有多个限制酶切割位点，便于目的基因的表达C.具有某些标记基因，使目的基因能够与其结合D.对受体细胞无伤害，便于重组DNA的鉴定和选择答案A解析作为载体必须能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因，A正确；作为载体必须具有一个至多个限制酶切割位点，便于目的基因的插入，B错误；作为载体必须具有某些标记基因，以便于重组DNA分子的筛选，C错误；载体需对受体细胞无伤害，但其目的不是便于重组DNA的鉴定和选择，D错误。[例4]下列有关基因工程中载体的说法正确的是()A.被用作载体的质粒都是天然质粒B.所有的质粒都可以作为基因工程中的载体C.质粒是一种独立于细菌拟核外的链状DNA分子D.作为载体的质粒DNA分子上应有对重组DNA进行鉴定和选择的标记基因答案D解析基因工程操作中，被用作载体的质粒是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，A错误；作为基因工程的载体，必须具备一定的条件，而自然界中的质粒不一定具备相应的条件，因此不一定可以作为基因工程中的载体，B错误；质粒是一种独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外的环状双链DNA分子，C错误；作为载体的质粒DNA分子上应有标记基因，便于对重组DNA进行鉴定和选择，D正确。探究点三DNA的粗提取与鉴定1.实验原理(1)DNA不溶于酒精，某些蛋白质溶于酒精。(2)DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaCl溶液。(3)在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色。2.实验步骤★沸水浴下DNA与二苯胺试剂反应，溶液呈现蓝色思考(1)充分研磨的目的是裂解细胞，释放DNA。(2)在研磨液过滤获得的上清液中加入体积分数为95%的酒精溶液的目的是使DNA析出(填“溶解”或“析出”)，依据的原理是DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质溶于酒精。(3)用玻璃棒搅拌时沿一个方向搅拌的目的是防止DNA断裂。[例5]下表关于“DNA粗提取与鉴定”实验的表述，不正确的是()选项试剂操作作用A研磨液与生物材料混合提取溶解DNAB2(mol·L－1)NaCl溶液与提取出的DNA混合溶解DNAC预冷的酒精加入到离心后的上清液中溶解DNAD二苯胺试剂加入到溶解有DNA的NaCl溶液中鉴定DNA答案C解析DNA不溶于酒精，但是细胞中的某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理可以将蛋白质和DNA进一步分离，C错误。[例6]下列有关“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是()A.新鲜猪血、菜花等动植物材料均可用于DNA的粗提取B.植物材料需先研磨破碎细胞C.DNA只能溶于2mol/L的NaCl溶液D.溶有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺试剂后颜色呈紫色答案B解析猪是哺乳动物，其成熟红细胞内没有细胞核，所以猪血不能用于DNA的粗提取，A错误；植物细胞有细胞壁，因此选用植物细胞提取DNA时，需先研磨破碎细胞，B正确；DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，在2mol/L的NaCl溶液中溶解度高，C错误；溶有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺试剂，沸水浴加热后冷却，颜色应呈现蓝色，D错误。DNA的粗提取与鉴定实验成功关键点(1)本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核(无DNA)，可选用鸡血细胞作材料。(2)二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。(3)提取植物细胞的DNA，在研磨时加入NaCl的目的是溶解DNA。(4)在DNA进一步提纯时，选用预冷的体积分数为95%的酒精的作用是溶解杂质和析出DNA。思维导图晨读必背1.限制性内切核酸酶能够识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。2.E.coliDNA连接酶只能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来，而T4DNA连接酶既能连接黏性末端也能连接平末端。3.质粒作为基因工程的载体需具备的条件：能在宿主细胞进行自我复制，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制；具有一个至多个限制酶切割位点；具有标记基因。4.DNA粗提取与鉴定的原理：DNA溶于2mol/L的NaCl溶液，不溶于酒精，在沸水浴加热条件下遇二苯胺会呈现蓝色。随堂检测1.科学家经过多年的努力，创立了一种新兴的生物技术——基因工程。实施该工程的最终目的是()A.定向对DNA分子进行人工“剪切”B.在生物体外对DNA分子进行改造C.定向改造生物的遗传性状D.定向提取生物体的DNA分子答案C解析实施基因工程的最终目的是定向改造生物的遗传性状，C正确。2.如表为常用的限制酶及其识别序列和切割位点，据表分析以下说法正确的是()限制酶BamHⅠEcoRⅠHindⅡ识别序列和切割位点G↓GATCCG↓AATTCGTY↓RAC限制酶KpnⅠSau3AⅠSmaⅠ识别序列和切割位点GGTAC↓C↓GATCCCC↓GGG(注：Y表示C或T，R表示A或G)A.一种限制酶只能识别一种脱氧核苷酸序列B.限制酶的切割位点一定位于识别序列的内部C.不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端D.限制酶切割后形成的不一定都是黏性末端答案D解析由于Y表示C或T，R表示A或G，说明一种限制性内切核酸酶能识别一种或多种特定的脱氧核苷酸序列，A错误；限制酶的切割位点不一定在识别序列的内部，如Sau3AⅠ，B错误；不同限制酶切割后形成的黏性末端不一定相同，如EcoRⅠ、HindⅡ、KpnⅠ切割后形成的黏性末端各不相同，而BamHⅠ和Sau3AⅠ切割后形成的黏性末端相同，C错误。3.下图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是()A.DNA连接酶、限制酶、解旋酶B.限制酶、解旋酶、DNA连接酶C.解旋酶、限制酶、DNA连接酶D.限制酶、DNA连接酶、解旋酶答案C解析解旋酶破坏氢键，限制酶破坏磷酸二酯键，DNA连接酶形成磷酸二酯键。4.以下有关重组DNA技术的基本工具的说法中，正确的是()A.一种限制性内切核酸酶只能识别某种特定的脱氧核苷酸序列B.质粒是基因工程中唯一的载体C.载体必须具备的条件之一是具有多个限制性内切核酸酶切割位点，以便与外源基因连接D.DNA连接酶使黏性末端的碱基之间形成氢键答案A解析限制性内切核酸酶具有专一性，一种限制性内切核酸酶只能识别某种特定的脱氧核苷酸序列。质粒是最常用的载体，除质粒外，噬菌体、动植物病毒等也可作载体。载体必须具备的条件之一是具有一个至多个限制性内切核酸酶切割位点。而不是必须具备多个限制性内切核酸酶切割位点。DNA连接酶的作用是恢复被限制性内切核酸酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。eq\a\vs4\al\co1(课后·分层训练)(时间：30分钟)知识点1基因工程及其诞生与发展1.下列有关基因工程诞生的说法，错误的是()A.基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的B.工具酶和载体的发现使基因工程的实施成为可能C.遗传密码的破译为基因的分离和合成提供了理论依据D.基因工程必须在同物种间进行答案D解析1973年，科学家证明质粒可以作为基因工程的载体，打破了物种间的障碍，实现了物种间的基因交流，D错误。2.科学家把兔子血红蛋白基因导入大肠杆菌细胞中，在大肠杆菌细胞中合成了兔子的血红蛋白。下列关于这一先进技术的理论依据不正确的是()A.所有生物共用一套遗传密码B.基因能控制蛋白质的合成C.兔子血红蛋白基因与大肠杆菌的DNA都是由四种脱氧核苷酸构成，都遵循相同的碱基互补配对原则D.兔子与大肠杆菌有共同的原始祖先答案D解析题干表述的是目的基因导入受体细胞并得以表达的过程，目的基因在不同生物细胞中能够表达出相同的蛋白质，说明控制其合成的mRNA上的密码子是共用的，相同的密码子决定相同的氨基酸，A项正确；基因是通过转录获得mRNA，进而控制蛋白质的合成，B项正确；基因通常是有遗传效应的DNA片段，只要是双链DNA都遵循碱基互补配对原则，其组成原料都是四种脱氧核苷酸，C项正确；生物之间是否有共同的原始祖先与转基因技术之间没有必然关系，D项错误。知识点2重组DNA技术的工具酶3.下列关于限制酶的说法正确的是()A.限制酶主要是从真核生物中分离纯化出来的B.一种限制酶通常只能识别一种特定的核苷酸序列C.不同的限制酶切割DNA后都会形成黏性末端D.限制酶的作用部位是特定核苷酸形成的氢键答案B解析限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的，A错误；DNA分子经限制酶切割后形成黏性末端或平末端，C错误；限制酶的作用部位是双链DNA分子特定核苷酸之间的磷酸二酯键，D错误。4.下列关于基因工程中的DNA连接酶的叙述，不正确的是()A.DNA连接酶的化学本质是蛋白质B.DNA连接酶能够连接两个DNA片段之间的磷酸二酯键C.基因工程中可以用DNA聚合酶替代DNA连接酶D.根据来源不同，DNA连接酶可分为E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶两大类答案C解析DNA连接酶的化学本质是蛋白质，根据来源不同可分为E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶两大类，DNA连接酶连接的是两个DNA片段之间的磷酸二酯键，而DNA聚合酶连接的是DNA片段与游离的脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，因此在基因工程中不能用DNA聚合酶替代DNA连接酶，故选C。5.EcoRⅠ和SmaⅠ限制酶识别的序列均由6个核苷酸组成，但切割后产生的结果不同，其识别序列和切割位点(图中箭头处)分别如下图所示，据图分析下列叙述正确的是()A.所有限制酶的识别序列均由6个核苷酸序列组成B.SmaⅠ限制酶切割后产生的是黏性末端C.用连接酶连接平末端和黏性末端的连接效率一样D.细菌细胞内限制酶可以切割外源DNA，防止外源DNA入侵答案D解析不是所有限制酶的识别序列均由6个核苷酸组成，也有少数限制酶的识别序列由4个、8个或其他数量的核苷酸序列组成；据图可知，SmaⅠ限制酶在它识别序列的中心轴线处将DNA片段切开，产生的是平末端；以T4DNA连接酶为例，其连接平末端的效率相对较低；细菌细胞内的限制酶可以切割外源DNA，防止外源DNA入侵，是一套完善的防御体系。知识点3基因工程的载体6.下列关于质粒的叙述，正确的是()A.质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器B.质粒是独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外且能够自我复制的环状双链DNA分子C.细菌质粒和真核细胞DNA的基本组成单位不同D.细菌质粒的复制过程一定是在细胞外独立进行的答案B解析质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并具有自我复制能力的环状双链DNA分子，不是细胞器，A错误，B正确；细菌质粒是环状DNA分子，和真核细胞DNA的基本组成单位相同，均为脱氧核苷酸，C错误；质粒能在细胞中进行自我复制，或整合到受体DNA上，随受体DNA同步复制，D错误。知识点4DNA的粗提取与鉴定7.下列与DNA粗提取和鉴定过程有关的叙述，正确的是()A.将猪的成熟红细胞置于清水中，红细胞涨破后将DNA释放出来B.用2mol/L的NaCl溶液溶解提取物并离心后，须保留上清液C.在提取液中加入体积分数为75%的预冷的酒精后DNA会与蛋白质分离并析出D.将提取到的丝状物与二苯胺试剂充分混匀后溶液迅速变为蓝色答案B解析猪属于哺乳动物，哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核，不能用于DNA的粗提取，A错误；DNA在2mol/L的NaCl溶液中溶解度较大，故用2mol/L的NaCl溶液溶解提取物并离心后，须保留上清液，B正确；在提取液中加入体积分数为95%的预冷的酒精后DNA会与蛋白质分离并析出，C错误；将提取到的丝状物先溶解到2mol/L的NaCl溶液中，再加入二苯胺试剂，沸水浴加热后溶液变为蓝色，D错误。8.下列各种酶及其作用对应关系不正确的是()A.限制酶——识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开B.RNA聚合酶——与基因的特定位点结合，催化遗传信息的翻译C.DNA连接酶——将分开的DNA片段通过特定末端连接在一起D.DNA聚合酶——将单个脱氧核苷酸连接到已有的核苷酸链上答案B解析限制酶能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并使每一条链中