高中生物1基因工程单元素养评价含解析新人教版选修

单元素养评价（一）

（专题1）

（60分钟100分）

一、选择题（共8小题,每小题2分，共16分）

1.（2019•徐州高二检测）已知限制性内切酶XmaI和527al的识别序列分别为C*CCGGG和CCC

,GGG„有关这两种酶及应用的叙述，错误的是（）

A.这两种酶作用的底物都是双链DNA

B.DNA中出现这两种酶识别序列的几率不同

C.XmaI切割DNA形成的黏性末端是一GGCC

D.使用这两种酶时需注意控制反应温度、时间等

【解析】选Bo限制酶作用的底物是双链DNA分子;这两种限制酶作用的核甘酸序列相同,所以

这两种酶识别序列在DNA中出现的几率相同；根据碱基互补配对原则，CCCGGG的互补链是

GGGCCC,并根据XmaI的切割位点可知,切割后的黏性末端是一GGCC;温度能影响酶的活性,所

以使用酶时需要注意控制反应温度和时间等。

2.（2020•济南高二检测）基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒,便于重组和

筛选。已知限制酶I的识别序列和切点是一GtATCC—,限制酶n的识别序列和切点是一‘GATC

一。根据图示判断下列操作正确的是（）

注:Gcncl和GeneII表示两种标记基因,

O表示限制酶仅有的识别序列放大

A.目的基因和质粒均用限制酶n切割

B.目的基因和质粒均用限制酶I切割

C.质粒用限制酶I切割，目的基因用限制酶II切割

D.质粒用限制酶II切割，目的基因用限制酶I切割

【解析】选c。限制酶n也能将限制酶I识别序列切割,而限制酶I不能将限制酶n的识别序

列切割。获得目的基因需将目的基因两端切割，所以用限制酶II切割;切割质粒只能切出一个

切口，所以用限制酶I切割。

3.对如图所示黏性末端的说法错误的是（）

a

AATTCAATTG+.TTAAG

G|||C|||C|

甲乙丙

A.甲、乙、丙黏性末端是由不同的限制性核酸内切酶切割产生的

B.甲、乙具有相同的黏性末端，可形成重组DNA分子,但甲、丙之间不能

C.DNA连接酶和DNA聚合酶作用形成的化学键不同

D.切割甲的限制性核酸内切酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子

【解析】选C。甲、乙、丙黏性末端不完全相同，说明其是由不同的限制性核酸内切酶切割产

生的，选项A正确。甲、乙的黏性末端露出来的碱基是互补配对的，所以可形成重组DNA分子,

但甲、丙的黏性末端露出来的碱基不能配对，它们不能形成重组DNA分子，选项B正确。DNA连

接酶和DNA聚合酶都能催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成磷酸二酯键,选项C错误。甲的限制

性核酸内切酶识别的是GAATT碱基序列，在GA之间切割；乙的限制性核酸内切酶识别的是

CAATT碱基序列,在CA之间切害由甲、乙片段形成的重组DNA分子中没有切割甲的限制酶切

割位点，所以切割甲的限制性核酸内切酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子，选项D

正确。

【补偿训练】

图1为某种质粒简图，图2表示某外源DNA上的目的基因，小箭头所指分别为限制性核酸

内切酶£coRI、Banii\、力为dIII的酶切位点。下列有关叙述错误的是（）

EcoRIEc°RI

‘川川川川fW'-外源DNA

ft

BamHIHindID

图2

A.在基因工程中若只用一种限制酶完成对质粒和外源DNA的切害则可选EcoRI

B.如果将一个外源DNA分子和一个质粒分别用£coRI酶切后,再用DNA连接酶连接,形成一个

含有目的基因的重组DNA,此重组DNA中EcdRI酶切位点有1个

C.为了防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化,酶切时可使用BaniXI和HindIII两种

限制酶同时处理

D.图1所示的质粒分子经EcdRI切割后,含有2个游离的磷酸基团

【解析】选B。目的基因两端都含有EcdRI限制酶的切割位点,质粒上也含有EcdRI限制酶的

切割位点，因此在基因工程中若只用一种限制酶完成对质粒和外源DNA的切害%则可选比.RI,

选项A正确;若将一个外源DNA分子和一个质粒分别用£coRI酶切后再用DNA连接酶连接,则

形成的重组DNA中，目的基因两端应各含1个£coRI酶切位点，即重组DNA中BcoRI酶切位点

有2个，选项B错误;为了防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化，酶切时可使用

Ba/iHI和HindIII两种限制酶同时处理,选项C正确;图1所示的质粒上只有一个EccRI限制

酶切割位点，因此图1所示的质粒分子经反。RI切割后，含有2个游离的磷酸基团，选项D正确。

4.如图表示蛋白质工程的操作过程，相关说法不正确的是()

DNA合成分子设计

・预期功能

0^1|-----■S氨KW基酸序,列蛋白质

DNAF^ImRNA用多肽链三维结构，生物功能

折叠

A.蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作

B.蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术

C.a、b过程分别是转录、翻译

D.蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因

【解题关键】解答本题需关注以下两点：

⑴图示信息：从右向左的箭头所指流程表示蛋白质工程，从左向右的箭头所指流程表示中心

法则。

(2)关键信息：明确蛋白质工程与基因工程的区别和联系。

【解析】选B。蛋白质工程中了解蛋白质分子结构如蛋白质的空间结构、氨基酸的排列顺序等,

对于合成或改造基因至关重要,选项A正确;蛋白质工程的进行离不开基因工程,对蛋白质的改

造是通过对基因的改造来完成的,选项B错误;图中过程a表示由DNA合成mRNA的转录过程、

过程b表示由mRNA控制合成蛋白质的翻译过程,选项C正确;蛋白质工程中可根据已经明确的

蛋白质的氨基酸排列顺序构建出一种全新的基因,选项D正确。

【互动探究】

(1)过程a、b分别需要哪种原料？

提示:过程a需要的原料是核糖核甘酸;过程b需要的原料是氨基酸。

(2)由图示的氨基酸序列合成的DNA序列是否是唯一的?为什么？

提示:不唯一，可能有多种。原因是密码子具有简并性，即一种氨基酸可能有多个密码子。

5.质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体内。质粒上有标记基因(如图所示),

通过标记基因可以推知外源基因（目的基因）是否转移成功。外源基因插入的位置不同,细菌在

培养基上的生长情况也不同，下表是外源基因不同插入位置（插入点有a、b、c）时细菌的生长

情况，请根据表中结果推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是

（）

质粒

居3抗氨节青霉素基因

m抗四环素基因

细菌在含氨苇青霉素细菌在含四环素的

类别项目

的培养基上生长情况培养基上生长情况

①能生长能生长

②能生长不能生长

③不能生长能生长

A.①是c;②是b;③是a

B.①是a和b;②是a;③是b

C.①是a■和b;②是b;③是a

D.①是c;②是a;③是b

【解析】选A。外源基因在a点插入的细菌能在含四环素的培养基上生长,外源基因在b点插

入的细菌能在含氨苇青霉素的培养基上生长,外源基因在c点插入的细菌能在含四环素和氨不

青霉素的培养基上生长,故A项正确。

6.当前医学上,蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程药物,则基因工程药物与蛋白质工

程药物相比较，正确的是（）

A.都与天然产物完全相同

B.基因工程药物与天然产物相同,蛋白质工程药物常与天然产物不相同

C.都与天然产物不相同

D.基因工程药物与天然产物不相同,蛋白质工程药物常与天然产物相同

【解析】选B„基因工程是将外源基因导入另一生物体内，并使之表达，体现人类所需的性状,

或者获取所需的产品，因此，基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，所以基因工

程药物常与天然产物相同。蛋白质工程从分子水平对蛋白质进行改造设计,通过对相应的基因

进行修饰加工甚至人工进行基因合成,从而实现对现有蛋白质的改造,或制造一种新的蛋白质

以满足人类生产和生活需求,因此,蛋白质工程产物常与天然产物不相同,选项B正确。

【补偿训练】

下列关于蛋白质工程的说法不正确的是（）

A.蛋白质工程能将人抗体某些区段替代鼠抗体的区段,降低鼠抗体的抗原性

B.蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变

C.理论上通过对关键氨基酸的转换与增删是进行蛋白质工程的唯一方法

D.蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要

【解析】选C。蛋白质工程的类型主要有两种:一是基因合成，即完全按照人的意志设计合成新

的蛋白质；二是基因修饰，即在已有的蛋白质基础上，只进行局部的改造,通过造成一个或几个

碱基定位突变，以达到修饰蛋白质分子结构的目的。A、B两选项中的目标通过基因修饰即可实

现。

7.如图是利用基因工程技术培育转基因植物,生产可食用疫苗的部分过程示意图,其中PstI、

SmaI、EccRI、勿aI为四种限制性核酸内切酶。下列说法错误的是（）

PstISmaIEcoRI

素基因

A.图示过程是基因工程的核心步骤

B.表达载体构建时需要用到限制酶加I

C.抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来

D.除图示组成外,表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构

【解析】选B。图示过程为基因表达载体的构建,是基因工程的核心步骤。构建基因表达载体

时需要将目的基因完整切割下来，此时要用到限制酶PstI、EcdRIo抗卡那霉素基因是标

记基因，目的是便于鉴定和筛选含有目的基因的细胞。基因表达载体包括启动子、目的基因、

终止子和标记基因等。

8.（2020•福州高二检测）21世纪被认为是生物的世纪，目前基因芯片可以在很短的时间内观察

病变的细胞,并分析出数种由于基因突变而引起的疾病。下列与基因芯片有关的叙述中，不正

确的是（）

A.利用基因芯片可以进行基因鉴定

B.基因芯片可以用于遗传病的检测,而基因治疗可用于遗传病的治疗

C.基因芯片可以改造变异基因

D.基因芯片技术能识别碱基序列

【解析】选C。基因芯片可进行基因鉴定,A正确;根据题干信息“基因芯片可以在很短时间内

观察病变细胞，并分析出数种由于基因突变而引起的疾病”可知，基因芯片可以检测变异基

因,B正确;基因芯片可以检测变异基因，但不能改造变异基因,C错误;基因芯片技术能识别碱

基序列,D正确。

【补偿训练】

化学降解法是一种传统的测定DNA碱基序列的方法。特定化学试剂的处理能使DNA单链

在某种特定碱基处断开，且每条链只在一处断开;利用凝胶电泳可将不同长度的DNA片段彼此

分离，通过放射自显影可使带标记的DNA片段在X光底片上显现出相应谱带。如图为测定已标

记后的DNA片段中胞喀咤位置的过程示意图。下列叙述正确的是（）

放射性标记的末端

A.使用特定化学试剂的作用是破坏碱基之间的氢键

B.此过程需解旋酶、限制性核酸内切酶和DNA聚合酶的参与

C.测定此DNA片段中鸟喋吟位置时,X光底片上会显现2种不同长度的谱带

D.从理论上分析,按图中模式操作两次即可测定出DNA片段的全部碱基顺序

【解析】选C。DNA单链在某种特定碱基处断开，表示磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键断开,

而非氢键,选项A错误;此过程中在从DNA分子中获得单链时需用到解旋酶，使DNA单链在特定

碱基处断裂，需要的是限制性核酸内切酶,接下来放射自显影等，没有用到DNA聚合酶，选项B

错误;在此DNA单链片段上，鸟嘿吟只有两个位置,所以仅能形成4种不同长度的DNA片段,其

中带标记的仅有2种，因此在X光底片上显示的不同长度谱带为2种,选项C正确;DNA中含有

四种碱基，每次操作可测定一种碱基的位置，所以按图中模式需操作四次才可测定出DNA片段

全部的碱基顺序,选项D错误。

二、非选择题（共9小题，共84分）

9.（9分）乳腺炎和口蹄疫分别是由细菌和病毒引起的危害奶牛养殖业的两种严重疾病。研究者

利用生物技术培育出转乳铁蛋白肽（抗细菌）和人干扰素（抗病毒）基因的双转基因奶牛品种。

图1为基因表达载体，图2为培育流程。请据图回答问题：

启动子干扰素基因

【RES序列

新毒素抗

终止子性基因

牛乳铁蛋终止子

白肽基因

酪蛋白

启动子

0一0

基因表

达载体

分散

处理田装一

培养胚胎

牛胎儿成

纤维细胞

转基因奶牛

图2

干扰素基因

5'~ppq™-1~nnmcTTn—3，

3，_Binn11111D___

图3

⑴基因表达过程包括，图1中一般能同时表达的基因

是o新霉素抗性基因的作用是。

（2）图2中研究者可利用技术筛选出干扰素基因成功表达的胚胎进行移植。

（3）若利用PCR技术增加目的基因的数量，由图3可知,A、B、C、D四种单链DNA片段中应选取

作为引物（DNA复制子链的延伸方向5'-3'）。若该基因复制2次，则共需要这两种引物各

个;PCR程序中“适温延伸”中的适温是酶的最适温度。

【解析】（1）基因表达过程包括转录和翻译,据图可知,干扰素基因与新霉素抗性基因均位于相

同的启动子和终止子之间,可同时转录。新霉素抗性基因的作用是便于筛选出含有目的基因的

细胞。（2）图2可利用抗原一抗体杂交技术筛选干扰素基因成功表达的胚胎。（3）若利用PCR

技术增加目的基因的数量，由图3可知,DNA复制只能从5'到3’,因此利用PCR技术扩增干扰素

基因时,A、B、C、D四种单链DNA片段中应选取B和C作为引物。若该基因复制2次,则共需

要这两种引物各3个;PCR程序中“适温延伸”中的适温是全＜?(耐高温的DNA聚合)酶的最适

温度。

答案：(1)转录和翻译干扰素基因和新霉素抗性基因便于筛选出含有目的基因的细胞

(2)抗原一抗体杂交

(3)B和C3%1(耐高温的DNA聚合)

10.(9分)海洋石油污染正引起广泛关注。利用基因工程菌进行生物降解具有巨大的应用潜力。

P450是石油降解的关键酶，用SalI和用el联合酶切获得的P450基因，与甲图所示的质粒

PCom8重组,导入土著石油降解菌种Y9,获得了基因工程菌。甲图中73是黑色素合成基因，其

表达能使白色的菌落变成黑色,aacCl是庆大霉素(一种抗生素)抗性基因，限制酶Wei,

XhoI和SspI在原质粒上均只有一个酶切位点,数字表示酶切位点间的碱基对数，乙图表示几

种限制酶的识别序列和切割位点。

甲乙

(1)构建重组质粒时,需要使用限制酶和酶。乙图所示的几种限制酶中,切割目的基

因产生平末端的是o

(2)质粒pCom8需用限制酶作用后,才能与P450基因形成重组质粒。为了便于重组

质粒的导入,常使用处理Y9细胞，使其成为感受态细胞。若对重组质粒再次使用Sal

I和AWeI联合酶切割,可获得个DNA片段。

(3)经测定原质粒为7.6kb(lkb为1000个碱基对)，重组质粒经Ndel、SspI联合酶切后获得

了6.Okb和1.2kb的两个片段,则目的基因的长度为kb。

(4)由于重组质粒导入受体细胞的成功率很低，所以需要经过筛选才能获得工程菌。操作的大

致思路是：

第一步,配制培养基。除表中的成分外,还必须添加琼脂和o

NaClKC1MgCl

蛋白陈酵母浸膏2H2OpH

20g5.0g0.5go.2g1.0g1000mL7.0

第二步，将待检菌液接种在第一步配制的培养基上。

第三步,选择色菌落扩大培养即可获得所需的工程菌。

【解析】⑴构建重组质粒时,需要使用限制酶将质粒和目的基因切出相同的黏性末端并用DNA

连接酶将目的基因和质粒连接在一起。由图可知，乙图所示的几种限制酶中，切割目的基因产

生平末端的是SspIo⑵根据题干信息已知,切割P450基因的限制酶是SalI和毗I联合酶,

而甲图质粒上没有SalI酶的酶切位点,所以切割质粒时可用乙图中的肪。I酶代替,二者作用

后可形成相同的黏性末端。所以质粒pCom8需用限制酶阳el、肪oI作用后，再与目的基因在

DNA连接酶的作用下形成重组质粒。为了便于重组质粒的导入,常使用Ca。+处理Y9细胞,使其

成为感受态细胞。若对重组质粒再次使用SalI和除I联合酶切割，由于只有NdeI酶可识别

其切割位点,所以可获得1个线性DNA片段。⑶据图分析,用用eI、肪。I切割质粒后质粒的

长度部位7.6-1.8=5.8kb,而重组质粒长度=6.0+1.2=7.2kb,因此目的基因的长度

=7.2-5.8=1.4kb»（4）重组质粒导入受体细胞的成功率很低,大多数质粒是空白质粒,没有目的

基因，因此需要经过筛选才能获得工程菌:第一步，配制培养基，表格中的成分有碳源、氮源、

水和无机盐，由于重组质粒上含有标记基因，且选择培养基是固体培养基，因此培养基中还必

须添加琼脂和庆大霉素。

第二步，将待检菌液用稀释涂布平板法接种在第一步配制的培养基上。

第三步，甲图中/e/是黑色素合成基因,其表达能使白色的菌落变成黑色,而该基因已经被限制

酶切割和破坏了，因此应该选择白色菌落扩大培养即可获得所需的工程菌。

答案：（1）DNA连接SspI②Ndel、XholCa2+1（3）1.4⑷庆大霉素白

H.（9分）（2020•扬州高二检测）几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，自然界有些植物能产生

几丁质酶催化几丁质水解从而抵抗真菌感染。通过基因工程将几丁质酶基因转入没有抗性的

植物体内，可增强其抗真菌的能力。如图表示为获取几丁质酶基因而建立cDNA文库的过程。

组织分离r..............

翁施"

mRNAmRNA-cDNAcDNA

复合体|构建基因表达

载体、感染细

\菌、建立文库

获得_分离

cDNA文库相关菌落

探针筛选

⑴图示以mRNA为材料通过法获得cDNA,该方法依据的原理

是,通过这种方法获得的基因中缺乏

和结构,导致将其直接导入受体细胞中不能复制和表达。

⑵与选用老叶相比,选用嫩叶更易提取到mRNA,原因是,且提取RNA时,提取液中需

添加RNA酶抑制齐（其目的是0

（3）将从cDNA文库中获得的几丁质酶基因和质粒载体用酶和DNA连接酶

处理后连接起来,构建基因表达载体,DNA连接酶催化形成的化学键是0

【解析】（1）构建cDNA文库时，以mRNA通过反转录法依据碱基互补配对原理合成DNA,通过反

转录合成的基因中无启动子、终止子、复制原点等结构，导致将其直接导入受体细胞中不能复

制和表达。（2）嫩叶组织细胞易破碎,更易提取到mRNA,且提取RNA时,添加RNA酶抑制剂可以

防止RNA降解。（3）构建基因表达载体时,需要用限制酶和DNA连接酶进行处理,限制酶破坏磷

酸二酯键,DNA连接酶催化磷酸二酯键形成。

答案：（1）反转录碱基互补配对复制原点启动子（2）嫩叶组织细胞易破碎防止RNA降

解

⑶限制磷酸二酯键

12.（11分）现代基因编辑CRISPR/Cas9技术可以对生物的DNA序列进行定点切割。将编码Cas9

酶和sgRNA的基因作为外源基因构建基因表达载体后，导入受体细胞，可将细胞内某个基因定

向敲除，其作用机理如图所示。请回答问题。

==--=~水解

被剪下的DNA片段

敲除后的A基因

敲除前的A基因

（1）sgRNA与Cas9酶是一个功能复合体。如图所示,sgRNA有引导作用，与A基因中部分序列碱

基互补配对，Cas9酶在配对区域定点切割，导致A基因发生碱基

对，基因丧失功能。sgRNA与Cas9酶的联合作用类似于

酶的作用。如果要获得基因敲除动物个体，应以作为受体细胞,用法导

入CRISPR/Cas9基因表达载体。

（2）研究人员担心基因编辑发生“脱靶效应”，导致其他非目标基因发生突变，我国科学家对此

进行了检测。在小鼠受精卵分裂为两个细胞时，向其中一个细胞注入基因编辑工具，之后将此

胚胎移植入母鼠子宫,待其发育到14天时,将胚胎取出，把胚胎的细胞全部分散开,分成基因编

辑细胞后代和非基因编辑细胞后代两个细胞群，分别提取DNA,测序、比对。结果发现

CRISPR/Cas9技术的脱靶率很低,而另一类单碱基突变系统的基因编辑技术脱靶率极高。

①用同一受精卵分裂形成的两个细胞作为处理对象和对照,优点是o

②利用二细胞胚胎分裂产生的子细胞DNA作为测序对象，而不是将实验组细胞和对照组细胞

DNA进行PCR扩增后测序,原因是-

③为方便将基因编辑细胞后代和非基因编辑细胞后代分开，可在构建基因表达载体

时O

（3）基因编辑的“脱靶效应”可能对被编辑个体带来什么不良影响?。

【解析】（l）sgRNA与Cas9酶是一个功能复合体。如图所示,sgRNA有引导作用，与A基因中部

分序列碱基互补配对,Cas9酶在配对区域定点切割,导致A基因发生碱基对缺失,基因丧失功

能。sgRNA与Cas9酶的联合作用类似于限制酶的作用。如果要获得基因敲除动物个体,应以受

精卵作为受体细胞，用显微注射法导入CRISPR/Cas9基因表达载体。（2）①用同一受精卵分裂

形成的两个细胞作为处理对象和对照，优点是这两个细胞的基因序列相同,避免因实验组和对

照组细胞原有的基因序列差异掩盖“脱靶效应”。②利用二细胞胚胎分裂产生的子细胞DNA作

为测序对象,而不是将实验组细胞和对照组细胞DNA进行PCR扩增后测序,原因是PCR扩增会

产生较多的复制错误，掩盖“脱靶效应”。③为方便将基因编辑细胞后代和非基因编辑细胞后

代分开，可在构建基因表达载体时利用某种荧光蛋白基因作为标记基因。（3）基因编辑的“脱

靶效应”可能对被编辑个体带来的不良影响是如果脱靶效应发生在原癌基因,可能导致细胞癌

变。

答案：（1）缺失限制受精卵显微注射（2）①这两个细胞的基因序列相同，避免因实验

组和对照组细胞原有的基因序列差异掩盖“脱靶效应”②PCR扩增会产生较多的复制错误,

掩盖“脱靶效应”③利用某种荧光蛋白基因作为标记基因（3）如果脱靶效应发生在原癌

基因,可能导致细胞癌变

13.（10分）口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一种动物传染病，目前常用接种弱毒疫苗的方法预

防。疫苗的主要成分是该病毒的一种结构蛋白VP1。科学家尝试利用转基因番茄来生产口蹄疫

疫苗。请回答下列问题：

Za〃':卡那霉素

抗性基因

HO7dli18mMHIHindIII能产:四环素抗

性基因

VP1基因

⑴如图是VP1基因、农杆菌Ti质粒结构示意图,若用以构建具有VP1基因的基因表达载体,

还需要在质粒中插入,该结构的作用是o

(2)口蹄疫病毒的遗传物质为RNA,则获得可重组到质粒的VP1基因必须用到

酶。要获得大量VP1基因,可利用PCR技术进行扩增,扩增时需要设计种

引物。PCR技术中所用的DNA聚合酶与生物体内的DNA聚合酶有何区别。

⑶通常用BanRI、应“Mil两种限制酶切割VP1基因和Ti质粒的目的是

要筛选出含有该目的基因表达载体的农杆菌,首先需要在含的培养基上进行。

(4)VP1基因应插入农杆菌Ti质粒的T-DNA上，通过转化作用进入番茄细胞并插

入，使VP1基因能够稳定存在并发挥作用。

(5)获得表达VP1蛋白的番茄植株以后，要进行免疫效力的测定，具体方法是:将从转基因番茄

叶片中提取的VP1蛋白注射到一定数量的豚鼠体内，每半个月注射一次，三次注射后检测豚鼠

血液中产生的数量,为了使结果可信,应设置空白对照组,注射o

【解析】(1)构建具有VP1基因的基因表达载体还需要在质粒中插入启动子，启动子是RNA聚

合酶的识别、结合位点,能启动转录过程。(2)口蹄疫病毒的遗传物质为RNA,以RNA为模板反

转录获得VP1基因;PCR技术可在体外大量扩增目的基因,该过程中需要设计两种引物分别与模

板链结合,PCR扩增过程中需要耐高温的DNA聚合酶催化子链的延伸。(3)用6a加I、HinAIII

两种限制酶切割出的末端完全不同，这样可以防止目的基因、载体自身环化，也能防止目的基

因和载体反向连接，即可以保证目的基因和质粒的定向连接。由图可知，标记基因是卡那霉素

抗性基因，因此要筛选出含有该目的基因表达载体的番茄细胞,首先需要在含卡那霉素的培养

基上进行。(4)VP1基因应插入农杆菌Ti质粒的T-DNA上,通过转化作用进入番茄细胞并插入

染色体DNA,使VP1基因能够稳定维持并发挥作用。(5)获得表达VP1蛋白的番茄植株以后,要

进行免疫效力的测定，具体方法是:将从转基因番茄叶片中提取的VP1蛋白注射到一定数量的

豚鼠体内，每半个月注射一次,三次注射后检测豚鼠血液中产生的VP1蛋白的抗体数量,为了使

结果可信,应设置空白对照组,注射与VP1蛋白抗体等量的生理盐水。

答案：(1)启动子RNA聚合酶识别、结合的部位,驱动基因转录

(2)反转录两耐高温

⑶防止VP1基因、Ti质粒的自身环化(和任意连接)卡那霉素

(4)染色体DNA

(5)VP1蛋白的抗体等量生理盐水

14.(8分)人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从人血浆中制备。如图是以基因工程

技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。

(1)为获取HSA基因，首先需采集人的血液,提取合成总cDNA,然后以cDNA为模板，

采用PCR技术扩增HSA基因。如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。

=日

1___!HSA基因匚二！

(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rHSA的载体，需要选

择的启动子是(填写字母,单选)o

A.人血细胞启动子B.水稻胚乳细胞启动子

C.大肠杆菌启动子D.农杆菌启动子

(3)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—o

⑷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有活性。与途径n

相比,选择途径I获取rHSA的优势是0

⑸为证明rHSA具有医用价值,需确认rHSA与的生物学功能一致。

【解析】(1)合成总cDNA需提取细胞中所有的mRNA,然后通过反转录过程获得。采用PCR技术

扩增HSA时,母链的方向是3'到5',子链的延伸方向是5'到3',两条引物分别与模板链的5'

端互补配对结合,引导子链延伸,故两条引物延伸方向是相反的。(2)根据启动子通常具有物种

及组织特异性,在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA,需选择水稻胚乳细胞的启动子。(3)当植物受

到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物吸引农杆菌向受伤组织集中转化。研究证明,

这些酚类化合物主要在双子叶植物细胞中合成,通常不存在于单子叶植物中。水稻是单子叶植

物,不能产生上述的酚类化合物，故在农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需要添加酚类化合

物,吸引农杆菌移向水稻受体细胞。（4）水稻是真核生物,具有生物膜系统,能对初始rHSA多肽

进行加工才能形成正确的空间结构,获得的HSA才有活性,而大肠杆菌是原核生物,细胞中无具

膜结构的细胞器,无法对初始rHSA多肽进行加工。（5）为证明rHSA具有医用价值,需确认rHSA

与天然的HSA的生物学功能是否一致。

答案：（1）总RNA（或mRNA）

=D

=HSA基因.

（2）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

15.（10分）（2020•惠州高二检测）凡是具有抗原性、接种于机体可产生特异性免疫、可抵抗传

染病的发生和流行的物质均可称为疫苗。如图是三代乙肝疫苗的生产原理示意图，回答下列问

题：

一一|减毒或灭活卜第一代疫苗

乙国

肝

病

毒第三代疫苗

一.阿

|酵母菌I外衣壳蛋白A|第二代疫苗国

⑴目前临床使用的乙肝疫苗是第二代疫苗。图中外衣壳蛋白基因A的大量扩增可通过

技术,需要用到的一种重要酶是和种引物。构

建含基因A的重组质粒需要用到的工具酶是0

（2）据信息和所学知识分析:第一代疫苗基本被淘汰的原因是。

⑶结合图中第二代、第三代疫苗的化学本质，分析推测哪一代疫苗有利于运输及其原

因:。

（4）外源DNA进入机体后,如果整合到人体基因组中可能会引起和

发生突变而导致机体癌变,这也是第三代疫苗可能存在的安全隐患，目前正在研

究中。

【解析】（1）目的基因大量扩增可通过PCR技术,该过程需要热稳定DNA聚合酶。由于DNA的

结构特点是两条链反向平行,因此扩增过程需要两种引物。构建基因表达载体需要用到的工具

酶是限制酶和DNA连接酶。（2）第一代疫苗用的是减毒或灭活的病毒，病毒有可能恢复致病性

或引起血源性疾病。（3）从图中分析，第三代疫苗要比第二代疫苗更有利于运输,因为第三代疫

苗本质是DNA,第二代疫苗本质是蛋白质,DNA的稳定性比蛋白质高。（4）细胞癌变的原因是原

癌基因和抑癌基因发生突变。

答案：（l）PCR热稳定DNA聚合酶（或Taq酶）两限制酶与DNA连接酶（2）有引起血源性

疾病的嫌疑（或病毒有可能恢复致病性）（3）第三代疫苗更有利于运输，因为第三代疫苗的本

质是DNA,第二代疫苗的本质是蛋白质,DNA稳定性比蛋白质高

⑷原癌基因抑癌基因

16.（9分）科学家将拟南芥的抗寒基因（CBF1）转入香蕉，以获得抗寒的香蕉品种。如图是某质粒

载体上的SacI、XbaI>£coRI、必III四种限制酶的切割位点示意图。

Amp”氨芾青霉

素抗性基因〃塞“HindHI

\*-Xba\

'EcoRI

据图回答问题：

（1）在该实验中为构建基因表达载体,用SacI、Xba\切下CBF1基因后,对质粒载体进行切割

的限制酶是,理由是«

（2）连接CBF1基因到该质粒载体后，作为基因表达载体的组成还必须有o将重组质粒导

入香蕉细胞最常用的方法是0

（3）为了鉴别受体细胞中是否含有CBF1基因,可用含的培养基进行筛选。

（4）科学家将生长健壮、苗龄一致的转基因香蕉（实验组）与非转基因香蕉（对照组）进行

处理,鉴定两组香蕉之间的抗寒性差异，如果，则说

明获得了抗寒的香蕉优质品种。

【解析】（1）在基因工程中，用相同的限制酶切割来源不同的DNA后，可产生相同的末端，所以

和含目的基因的DNA一样,质粒也应使用SacI、肪aI进行切割。（2）基因表达载体的组成包

括启动子、终止子、标记基因、目的基因等。香蕉细胞是植物细胞，将目的基因导入植物细胞

常用农杆菌转化法。（3）据图分析,质粒上的标记基因是氨苇青霉素抗性基因,所以为了鉴别受

体细胞中是否含有CBF1基因,可用含氨革青霉素的培养基进行筛选。（4）根据题干信息已知目

的基因是抗寒基因,所以科学家将生长健壮、苗龄一致的转基因香蕉（实验组）与非转基因香蕉

（对照组）进行低温处理,鉴定两组香蕉之间的抗寒性差异，如果实验组香蕉的抗寒能力明显高

于对照组,则说明获得了抗寒的香蕉优质品种。

答案：（l）SacI、Xba\用相同的限制酶切割来源不同的DNA后，可产生相同的末端

（2）启动子和终止子农杆菌转化法

（3）氨芳青霉素

（4）低温实验组香蕉的抗寒能力明显高于对照组

17.（9分）（2020•长沙高二检测）如图是将某抗原基因导入大肠杆菌内制备“工程菌”的示意

图，图中止血H、£c°RI、物aI、必力加I分别代表相应的限制酶。回答下列问题：

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