高中生物：2023届高考生物一轮复习基因工程 专练

基因工程

A高考原题

【2022全国乙卷，3811.新冠疫情出现后，病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发

挥了重要作用。回答下列问题。

（1）新冠病毒是一种RNA病毒，检测新冠病毒RNA（核酸检测）可以采取RT-PCR

法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成cDNA,这一过程需要的酶是

，再通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根据检测结果判断被检测者是否

感染新冠病毒。

（2）为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒

RNA中的来进行。PCR过程每次循环分为3步，其中温度最低的一步是

（3）某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测（检测体内是否有新冠病毒抗体），

若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明（答出1种情况即可）；

若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明o

（4）常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋

白S（具有抗原性）的编码序列（目的基因）。为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工程技术

获得大量蛋白So基因工程的基本操作流程是0

【2021全国乙卷，3812.用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符

合人类需要的生物产品，在此过程中需要使用多种工具酶，其中4种限制性核酸内切

酶的切割位点如图所示。

I：II

GAATTCCCCGGGCTGCAGGATATC

CTTAAGGGGCCCGACGTCCTATAG

1tl1

限制醉：以'oRlSma1Pst1EcoRV

回答下列问题：

（1）常用的DNA连接酶有E，co〃DNA连接酶和T4DNA连接酶。上图中酶切

割后的DNA片段可以用E•co〃DNA连接酶连接。上图中酶切割后的DNA片段

可以用T4DNA连接酶连接。

（2）DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是。

（3）DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征。如质粒DNA分子上有复制原

点，可以保证质粒在受体细胞中能:质粒DNA分子上有,便于外源DNA

插入；质粒DNA分子上有标记基因（如某种抗生素抗性基因），利用抗生素可筛选

出含质粒载体的宿主细胞，方法是。

（4）表达载体含有启动子，启动子是指。

（5）将目的基因导入植物细胞除花粉管通道法外还有法。

【2021全国甲卷，3813.PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染

了某种病原菌，医生进行了相关操作：①分析PCR扩增结果；②从病人组织样本中

提取DNA；③利用PCR扩增DNA片段；④采集病人组织样本。回答下列问题：

（1）若要得到正确的检测结果，正确的操作顺序应该是（用数字序号表

示）。

（2）操作③中使用的酶是。PCR反应中的每次循环可分为变性、复性、

_____三步，其中复性的结果是o

（3）为了做出正确的诊断，PCR反应所用的引物应该能与____特异性结合。

（4）PCR（多聚酶链式反应）技术是指____o该技术目前被广泛地应用于疾病诊

断等方面。

＞考情分析

本专题以填空题的形式出现，属于高频考点。本专题以基因工程实例为情境，考查基

因工程的工具与操作程序，涉及PCR技术的相关知识。

＞变式训练

4.已知生物体内有一种蛋白质（P）,该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组

成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，

改变后的蛋白质（Pi）不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问

题：

（1）利用PCR技术扩增目的基因时（填“必须”或“不必”）知道目的基因的

全部序列。在PCR体系中除了模板、原料外，还应加入o

（2）基因工程和蛋白质工程相比，基因工程在原则上只能生产的蛋白质，不一

定符合的需求。蛋白质工程是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，通过或，对现有蛋白质进行或制造一种新的蛋白质，以满足

人类生产和生活的需求。

（3）蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期的蛋白质功能出发,

通过_____和,进而确定相对应的脱氧核甘酸序列（基因），最终获得所需要的

蛋白质。

（4）经改造后的细胞，若想工业化大量制备蛋白质Pi,可利用和技术将

改造细胞转化为既可产生Pi又能无限增殖的细胞，最后从培养液中获得目的蛋白质。

（5）对天然蛋白质进行改造，是直接对蛋白质分子进行操作，还是对基因进行操作？

-原因是（答出1点即可）。

5.绞股蓝细胞中含有抗烟草花叶病毒（TMV）的基因，可以合成一种抗TMV蛋白，

使其叶片对TMV具有抗感染特性。烟草是具有重要经济价值的双子叶植物，TMV的

感染会导致烟草大幅度减产。研究人员利用转基因技术培育出了抗TMV的烟草，主

要流程如图所示。

重组Ti质粒

RNA-DNA目的基因构建

导人④

在含有卡那霉素

转基因--再生植株•的培养基上培养

抗TMV烟草⑥冉生植株⑤烟草体细胞

（1）科学家从绞股蓝细胞中提取抗TMV基因转录的RNA,然后合成目的基因。图中

①过程表示o

（2）④过程表示将重组Ti质粒导入烟草体细胞，其常用方法是o

（3）由图分析，在③过程构建的重组Ti质粒上应该含有的标记基因是____基因，它

的作用是-

（4）⑥过程还需要进行的基因工程操作步骤是,在个体水平上检验获得的烟草

能否抗TMV的方法是o

6.变异链球菌在牙面上的粘附、集聚是晶齿发生的先决条件。转基因防制疫苗是通过

基因工程技术，将变异链球菌中与龈齿发生密切相关的抗原基因（PAcA基因）转入

植物细胞中，利用植物生物反应器生产的基因工程疫苗。请回答下列相关问题：

（1）转基因植物的制备

单一使用PAcA基因，机体免疫应答不理想，霍乱毒素中有增强机体免疫应答的氨基

酸序列（CTB）,将CTB基因与PAcA基因连接成嵌合（PAcA-CTB）基因，作为

与Ti质粒的T-DNA拼接，构建表达载体，此过程需要的酶是

，用法导入离体的黄瓜叶肉细胞中，经植物组织培

养获得转基因植株。相关基因能否在黄瓜细胞中稳定遗传的关键是O此基

因工程疫苗起抗原作用的是（填“基因”或“蛋白质”）。

（2）转基因植株目的基因的PCR鉴定与检测

已知PAcA-CTB基因部分序列如下（左侧为基因的首端）：

5'……CCGTGT……ATGCCT.......3'

3'.........GGCACA........TACGGA……5'

12345678

根据上述序列，选择引物（填字母）进行PCR。

A.引物：5'—GGCACA-3'B.弓|物：5'—AGGCAT—3'

C.弓I物：5'—CCGUGU—3'D.引物：5'—CCGTGT—3'

反应结束后，电泳检测PCR产物，结果如图所示（1来自未转化植株，2是含PAcA-

CTB基因的质粒，3~8来自转基因植物），从结果可以看出，号植物中含有

PAcA-CTB基因。若获得的转基因植物没有产生相应的基因工程疫苗，根据中心法则

分析，其可能的原因是o

7.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：

（1）如图是VP1基因、农杆菌Ti质粒结构示意图，若用其构建具有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,则要获得可重组到质粒上的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聚合酶的区别是

（3）通常用BamHI、Hz力dill两种限制酶切割VP1基因和Ti质粒的目的是

o要筛选出含有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基因应插到农杆菌Ti质粒的T-DNA上，通过转化作用进入番茄细胞并整合

到_______上，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：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，

注射三次后检测豚鼠血液中数量，为了使结果可信，应设置空白对照组，注射

8.1型糖尿病是由于胰岛素及其前体等自身抗原物质被T细胞识别，产生自身免疫反应

导致胰岛受损，进而导致胰岛素分泌不足甚至不分泌而致病。我国科研人员已通过

“家蚕生物反应器”生产出CTR山sB（霍乱毒素B亚基-人胰岛素B链）融合蛋白，

这是一种能口服的治疗I型糖尿病的药物。回答相关问题：

（1）临床上，可通过血液中的抗胰岛素及其前体等自身抗原的作为检

测指标来确诊I型糖尿病，目前在餐（填"前”或“后”）注射胰岛

素仍是治疗I型糖尿病的最重要方法。

（2）研究人员从中获取i〃sB基因与基因。采用PCR技术可扩

增目的基因，PCR反应体系的主要成分应包含：扩增缓冲液（含Mg2+）、水、

、模板DNA、与CTRz欣B基因特异结合的DNA引物和

。PCR扩增胰岛素B链基因时，需要种引物。

（3）研究人员将这两种基因融合，再将CTbi/isB融合基因转入家蚕杆状病毒载体，

将重组杆状病毒植入家蚕蛹体内，所得表达产物生物活性与天然产物接近。为使CTR

山sB基因在反应体系中高效表达，需要把山sB基因正确插入表达载体（家蚕杆状

病毒）的和之间。

（4）若将CTB-沁B基因导入家蚕_____________,理论上有望培育出可生产CTB-

山sB的转基因家蚕。在培养家蚕细胞时，通常会将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应

器中。这一措施的作用原理是玻璃珠，多孔o

答案以及解析

1.（1）答案：逆转录酶（或反转录酶）

解析：以RNA为模板合成cDNA的过程需要逆转录酶起催化作用。

（2）答案：一段特有的核甘酸序列；复性

解析：在设计PCR引物时，为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，应依据新冠病毒

RNA中一段特有的核甘酸序列来进行。PCR过程每次循环分为3步，变性（温度为

90C以上）、复性（温度为50℃左右）、延伸（温度为72c左右）,故其中温度最低

的一步是复性。

（3）答案：该人近期可能感染过新冠病毒，经自身免疫系统的作用，体内病毒被消

灭，但体内产生的抗体尚未消失；该人感染了新冠病毒，且机体免疫系统产生了相应

抗体，但还未将病毒完全消灭

解析：在对某人同时进行核酸检测和抗体检测时，若核酸检测结果为阴性而抗体检测

结果为阳性，说明该人近期可能感染过新冠病毒，经自身免疫系统的作用，体内病毒

被消灭，但体内产生的抗体尚未消失。若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明该

人感染了新冠病毒，且机体免疫系统产生了相应抗体，但还未将病毒完全消灭。

（4）答案：目的基因的获取一基因表达载体的构建f将目的基因导入受体细胞f目的

基因的检测与鉴定

解析：基因工程的基本流程是：目的基因的获取一基因表达载体的构建f将目的基因

导入受体细胞一目的基因的检测与鉴定。

2.答案：（1）EcoRI、PsfI；EcoRI、SmaI、PsfI、EcoRV

（2）磷酸二酯键

（3）自我复制；限制酶切割位点；将待筛选的宿主细胞接种到含该抗生素的培养基

中，能够生长的是含有质粒载体的宿主细胞

（4）RNA聚合酶识别、结合并启动转录的DNA片段

（5）农杆菌转化法

解析：本题考查基因工程的相关知识。

（1）题图中EcoRI和PsrI切害U后得到的DNA片段属于黏性末端，SmaI和EcoR

V切割后得到的DNA片段属于平末端，E.co〃DNA连接酶只能连接两个黏性末端，T4

DNA连接酶可以连接两个黏性末端或平末端。

（2）DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间连接，形成磷酸二酯键。

（3）质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中能自我复制；质粒

DNA分子上有一个或多个限制酶切割位点，便于外源DNA片段插入；质粒DNA分子

上的抗生素抗性基因可使导入的宿主细胞抗某种抗生素，故用含该抗生素的培养基培

养宿主细胞，能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞。

（4）启动子是指位于基因首端的一段特殊DNA序列，是RNA聚合酶识别及结合的

部位，能驱动基因的转录出mRNA,最终获得所需要的蛋白质。

（5）将目的基因导入植物细胞有花粉管通道法、农杆菌转化法。

3.答案：（1）④②③①

（2）（耐高温的）DNA聚合酶；延伸；引物通过碱基互补配对与单链DNA结合

（3）病原菌DNA

（4）在生物体外大量快速扩增特定DNA片段的技术

解析：（1）本题考查PCR技术的相关知识。若要得到正确的检测结果，正确顺序是

④采集病人组织样本一②从病人组织样本中提取DNA-③利用PCR扩增DNA片段一

①分析PCR扩增结果。

（2）操作③中使用的酶是热稳定的DNA聚合酶（汽应酶），PCR反应中的每次循环

可分为变性、复性、延伸三步，其中复性就是利用碱基互补配对形成氢键，结果是两

种引物分别与2条单链DNA模板结合。

（3）为了做出正确的诊断，PCR反应所用的引物应该能与病原菌DNA特异性结合。

（4）PCR（多聚酶链式反应）技术是指在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技

术，可短期内大量扩增目的基因。

4.（1）答案：不必；引物和酶

解析：利用PCR技术扩增目的基因时，只需要根据一段已知目的基因的核甘酸序列合

成一对引物，不必知道目的基因的全部序列。PCR体系中需要加入的物质有模板（目

的基因或待扩增序列）、原料（4种脱氧核甘酸）、耐高温的DNA聚合酶（篁应酶）

和引物等。

（2）答案：自然界已存在；人类生产和生活；改造基因；合成基因；改造

解析：略。

（3）答案：设计预期的蛋白质结构；推测应有的氨基酸序列

解析：蛋白质工程的基本思路：从预期的蛋白质功能出发一设计预期的蛋白质结构一

推测应有的氨基酸序列f找到相对应的脱氧核甘酸序列（基因）或合成新的基因f获

得所需要的蛋白质。

（4）答案：动物细胞培养；动物细胞融合

解析：据题意，若想获得既可产生Pi又能无限增殖的细胞，可将改造后的细胞与骨髓

瘤细胞融合，此过程中需要利用动物细胞培养技术和动物细胞融合技术。

（5）答案：对基因进行操作；改造基因才会遗传，改造蛋白质不遗传（或改造基因比

改造蛋白质容易操作）

解析：蛋白质工程的直接操作对象是基因，通过对基因进行操作实现对天然蛋白质的

改造。①任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了

改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去；如果对蛋白质直接改

造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子也无法遗传。②对基因进行改造比对蛋白

质直接进行改造要容易操作，难度要小得多。

5.答案：（1）反（逆）转录

（2）农杆菌转化法

（3）卡那霉素抗性；鉴定和筛选成功导入目的基因的受体细胞

（4）目的基因的检测与鉴定；用TMV感染烟草，观察烟草是否出现患病症状

解析：（1）图中①过程表示由RNA合成DNA,即反（逆）转录过程。

（2）④过程表示将重组Ti质粒导入烟草（植物）体细胞，其常用方法是农杆菌转化

法。

（3）由图可知，再生植株是在含有卡那霉素的培养基上选择的，所以在③过程构建的

重组Ti质粒上应该含有的标记基因是卡那霉素抗性基因，它的作用是鉴定和筛选成功

导入目的基因的受体细胞。

（4）⑥过程还需要进行的基因工程操作步骤是目的基因的检测与鉴定，在个体水平上

检验获得的烟草能否抗TMV的方法是用TMV感染烟草，观察烟草是否出现患病症

状。

6.答案：（1）目的基因；限制性内切核酸酶和DNA连接酶；农杆菌转化；相关基因

是否整合到黄瓜的DNA分子上；蛋白质

（2）BD；3、5、8；目的基因（PAcA-CTB基因）没有转录或转录的mRNA没有翻

译

解析：（1）由题意可知，单一使用PAcA基因，机体免疫应答不理想，霍乱毒素中有

增强机体免疫应答的氨基酸序列（CTB）,将CTB基因与PAcA基因连接成嵌合

（PAcA-CTB）基因，作为目的基因与Ti质粒的T-DNA拼接，构建表达载体，此过

程需要的酶是限制性内切核酸酶和DNA连接酶。将目的基因导入植物细胞中常用农

杆菌转化法。相关基因能否在黄瓜细胞中稳定遗传的关键是相关基因是否整合到黄瓜

的DNA分子上。此基因工程疫苗起抗原作用的是基因的表达产物一一蛋白质。

（2）由题目已知PAcA-CTB基因部分序列如下（左侧为基因的首端）：

5'CCGTGTATGCCT3'

3'GGCACATACGGA5'

在PCR过程中，子链的合成方向是从5,端到3,端，因此应该选择B、D选项的引物进

行PCR。从结果可以看出，3、5、8号植物中含有PAcA-CTB基因。若获得的转基因

植物没有产生相应的基因工程疫苗，可能的原因是目的基因（PAcA-CTB基因）没有

转录或转录的mRNA没有翻译。

7.答案：（1）启动子；RNA聚合酶识别、结合的部位，驱动基因转录

（2）逆转录；2；耐高温

（3）防止VP1基因、Ti质粒的自身环化和反向连接；卡那霉素

（4）染色体DNA

（5）VP1蛋白的抗体；等量生理盐水

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聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录过程。

（2）口蹄疫病毒的遗传物质为RNA,以RNA为模板逆转录获得可重组到质粒上的

VP1基因，此过程需要