2024新教材生物高考专题复习--专题24基因工程（含答案）

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2024新教材生物高考专题复习
专题24　基因工程
五年高考
考点　基因工程
1.(2023新课标,6,6分)某同学拟用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA连接酶为工具,将目的基因(两端含相应限制酶的识别序列和切割位点)和质粒进行切割、连接,以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。
下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是(　　)
A.质粒和目的基因都用酶3切割,用E.coli DNA连接酶连接
B.质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割,用T4 DNA连接酶连接
C.质粒和目的基因都用酶1和酶2切割,用T4 DNA连接酶连接
D.质粒和目的基因都用酶2和酶4切割,用E.coli DNA连接酶连接
答案　C　
2.(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(　　)
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
答案　B　
3.(2022山东,13,2分)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验,下列说法错误的是(　　)
A.过滤液沉淀过程在4 ℃冰箱中进行是为了防止DNA降解
B.离心研磨液是为了加速DNA的沉淀
C.在一定温度下,DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色
D.粗提取的DNA中可能含有蛋白质
答案　B　
4.(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(　　)
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
答案　D　
5.(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(　　)
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
答案　D　
6.(2021江苏,13,2分)如图是剔除转基因植物中标记基因的一种策略,下列相关叙述错误的是(　　)
A.分别带有目的基因和标记基因的两个质粒,都带有T-DNA序列
B.该方法建立在高转化频率基础上,标记基因和目的基因须转到不同染色体上
C.若要获得剔除标记基因的植株,转化植株必须经过有性繁殖阶段遗传重组
D.获得的无筛选标记转基因植株发生了染色体结构变异
答案　D　
7.(2020北京,12,2分)为了对重金属污染的土壤进行生物修复,研究者将从杨树中克隆的重金属转运蛋白(HMA3)基因与外源高效启动子连接,导入杨树基因组中(如图)。
为检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因,同时避免内源HMA3基因的干扰,在进行PCR扩增时,应选择的引物组合是(　　)
A.①+③　B.①+②　C.③+②　D.③+④
答案　B　
8.(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　　　　;从愈伤组织到幼苗的培养过程需要的激素有生长素和　　　　　　,该过程还需要光照,其作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(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　　　　　　。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　　　　　　　。
(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　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(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　　　　　　　　　　　　　,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　　　　　　　　　　　,依据是　　　　　 　　　
　　　　　。
(5)与常规转化法相比,采用CDB法进行基因递送的优点是　　　　　　　　　　　　　　(答出2点即可)。
答案　 (1)脱分化　细胞分裂素　诱导叶绿素的形成,使幼苗能够进行光合作用　(2)遗传特性　转基因种子　(3)农杆菌细胞内含Ti质粒,当它侵染植物细胞后,能将Ti质粒上的T-DNA转移并整合到受体细胞染色体DNA上　(4)检测毛状根段是否有绿色荧光　植物PDS中靶区域测序(或根据PDS基因的碱基序列设计引物进行PCR扩增)　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,靶区域的测序就会出现序列缺失,(或PCR无法扩增出条带)　(5)不需要无菌操作、不需要进行植物组织培养、操作简便
9.(2023湖南,21,13分)某些植物根际促生菌具有生物固氮、分解淀粉和抑制病原菌等作用。回答下列问题:
(1)若从植物根际土壤中筛选分解淀粉的固氮细菌,培养基的主要营养物质包括水和　　　　　　。
(2)现从植物根际土壤中筛选出一株解淀粉芽孢杆菌H,其产生的抗菌肽抑菌效果见表。据表推测该抗菌肽对
　　　　　　　　　　　　　　的抑制效果较好,若要确定其有抑菌效果的最低浓度,需在　　　　　　　
μg·mL-1浓度区间进一步实验。
测试菌 抗菌肽浓度(μg·mL-1)
55.20 27.60 13.80 6.90 3.45 1.73 0.86
金黄色葡萄球菌 - - - - - + +
枯草芽孢杆菌 - - - - - + +
禾谷镰孢菌 - + + + + + +
假丝酵母 - + + + + + +
注:“+”表示长菌,“-”表示未长菌
(3)研究人员利用解淀粉芽孢杆菌H的淀粉酶编码基因M构建高效表达质粒载体,转入大肠杆菌成功构建基因工程菌A。在利用A菌株发酵生产淀粉酶M过程中,传代多次后,生产条件未变,但某子代菌株不再产生淀粉酶M。分析可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　(答出两点即可)。
(4)研究人员通过肺上皮干细胞诱导生成肺类器官,可自组装或与成熟细胞组装成肺类装配体,如图所示。肺类装配体培养需要满足适宜的营养、温度、渗透压、pH以及　　　　　　　　　　　(答出两点)等基本条件。肺类装配体形成过程中是否运用了动物细胞融合技术 　　　(填“是”或“否”)。
(5)耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)是一种耐药菌,严重危害人类健康。科研人员拟用MRSA感染肺类装配体建立感染模型,来探究解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽是否对MRSA引起的肺炎有治疗潜力。以下实验材料中必备的是　　　　。
①金黄色葡萄球菌感染的肺类装配体
②MRSA感染的肺类装配体
③解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽
④生理盐水
⑤青霉素(抗金黄色葡萄球菌的药物)
⑥万古霉素(抗MRSA的药物)
答案　 (1)淀粉、无机盐　(2)金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌　1.73~3.45　(3)淀粉酶M基因发生突变或含有M基因的表达载体丢失　(4)适宜的气体和无菌、无毒的环境　否　(5)②③④⑥
10.(2022重庆,26节选,12分)改良水稻的株高和产量性状是实现袁隆平先生“禾下乘凉梦”的一种可能途径。研究人员克隆了可显著增高和增产的eui基因,并开展了相关探索。
步骤Ⅰ:
步骤Ⅱ:
(1)花药培养能缩短育种年限,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　。在步骤Ⅰ的花药培养过程中,可产生单倍体愈伤组织,将其培养于含　　
　　的培养基上,可促进产生二倍体愈伤组织。
(2)步骤Ⅱ中,在构建重组Ti质粒时使用的工具酶有　　　　　　　　　　。为筛选含重组Ti质粒的菌株,需在培养基中添加　　　　。获得的农杆菌菌株经鉴定后,应侵染Ⅰ中的　　　　,以获得转基因再生植株。再生植株是否含有eui基因的鉴定方法是　　　　　　　　,移栽后若发育为更高且丰产的稻株,则可望“禾下乘凉”。
答案　 (1)花药培养获得的单倍体经秋水仙素处理后所得植株均为纯合子,后代不会发生性状分离　秋水仙素　(2)限制酶和DNA连接酶　抗生素　愈伤组织　PCR
11.(2022河北,24节选,13分)蛋白酶抑制剂基因转化是作物抗虫育种的新途径。某研究团队将胰蛋白酶抑制剂(NaPI)和胰凝乳蛋白酶抑制剂(StPin1A)的基因单独或共同转化棉花,获得了转基因植株。
回答下列问题:
(1)蛋白酶抑制剂的抗虫机制是 。
(2)　　　　　　　　　是实施基因工程的核心。
(3)利用农杆菌转化法时,必须将目的基因插入质粒的　　　　　上。
(4)为检测目的基因在受体细胞基因组中的整合及其转录和翻译,可采用的检测技术有　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　(写出两点即可)。
(5)确认抗虫基因在受体细胞中稳定表达后,还需进一步做抗虫的　　　　　以鉴定其抗性程度。图为三种不同遗传操作产生的转基因棉花抗虫实验结果,据结果分析　　　　　(填“NaPI”或“StPin1A”或“NaPI+StPin1A”)转基因棉花的抗虫效果最佳,其原因是　 　　　
　　　　。
(6)基因突变可产生新的等位基因,在自然选择的作用下,昆虫种群的基因频率会发生　　　　　,导致昆虫朝着一定的方向不断进化。据此推测,被蛋白酶抑制剂转基因作物长期选择后,某些昆虫具有了抗蛋白酶抑制剂的能力,其分子机制可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　(写出两点即可)。
答案　(1)抑制害虫胰蛋白酶活性,使害虫不能正常消化食物而达到抗虫的目的　(2)基因表达载体的构建　(3)T-DNA　(4)PCR技术、抗原—抗体杂交技术　(5)接种试验　NaPI+StPin1A　NaPI+StPin1A的转基因棉花的虫体质量最低且每株棉铃数最多　(6)定向改变　昆虫在胰蛋白酶抑制剂的选择下,抗性基因频率逐渐提高,从而提升了其抗胰蛋白酶抑制剂的能力;昆虫的胰蛋白酶基因发生突变,原有的胰蛋白酶抑制剂不能发挥作用
12.(2022湖南,22,15分)水蛭是我国的传统中药材,主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一,具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构,提高其抗凝血活性。回答下列问题:
(1)蛋白质工程流程如图所示,物质a是　　　　　,物质b是　　　　　。在生产过程中,物质b可能不同,合成的蛋白质空间构象却相同,原因是　 　。
(2)蛋白质工程是基因工程的延伸,基因工程中获取目的基因的常用方法有　　　　　　　　　、　　　　　和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是　　　　　　　　　　。
(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后,分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性,结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的　　　(填“种类”或“含量”)有关,导致其活性不同的原因是　 　。
(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异,简要写出实验设计思路 　。
答案　(1)多肽链　mRNA　 mRNA上决定氨基酸的密码子具有简并性　(2)从基因文库中获取　人工合成　DNA半保留复制　(3)种类　酶处理后形成的肽中氨基酸的种类、数目和排列顺序不同　 (4)在相同条件下,将蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素分别进行抗凝血实验,比较三组血液凝固所需时间长短,所需时间越长说明其抗凝血活性越大
13.(2022湖北,24,18分)“端稳中国碗,装满中国粮”,为了育好中国种,科研人员在杂交育种与基因工程育种等领域开展了大量的研究。二倍体作物M的品系甲具有抗虫、高产等多种优良性状,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实验:
【实验一】遗传特性及杂交育种的研究
在种质资源库中选取乙、丙两个高甜度的品系,用三个纯合品系进行杂交实验,结果如表所示。
杂交组合 F1表现型 F2表现型
甲×乙 不甜 1/4甜,3/4不甜
甲×丙 甜 3/4甜,1/4不甜
乙×丙 甜 13/16甜,3/16不甜
【实验二】甜度相关基因的筛选
通过对甲、乙、丙三个品系转录的mRNA分析,发现基因S与作物M的甜度相关。
【实验三】转S基因新品系的培育
提取品系乙的mRNA,通过基因重组技术,以Ti质粒为表达载体,以品系甲的叶片外植体为受体,培育出转S基因的新品系。
根据研究组的实验研究,回答下列问题:
(1)假设不甜植株的基因型为AAbb和Aabb,则乙、丙杂交的F2中表现型为甜的植株基因型有　　种。品系乙基因型为　　　　。若用乙×丙中F2不甜的植株进行自交,F3中甜∶不甜比例为　　　　。
(2)图中,能解释(1)中杂交实验结果的代谢途径有　。
(3)如图1、2是载体的限制性核酸内切酶(限制性内切核酸酶)酶谱和S基因的cDNA。为了成功构建重组表达载体,确保目的基因插入载体中方向正确,最好选用　　　　　酶切割S基因的cDNA和载体。
图1
图2
(4)用农杆菌侵染品系甲叶片外植体,其目的是 　　　　。
(5)除了题中所示的杂交育种和基因工程育种外,能获得高甜度品系,同时保持甲的其他优良性状的育种方法还有　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出2点即可)。
答案　(1)7　aabb　1∶5　(2)①③　(3)XbaⅠ和HindⅢ　(4)通过农杆菌的转化作用,使目的基因进入植物细胞　(5)单倍体育种、诱变育种
14.(2022 山东,25,12分)某种类型的白血病由蛋白P引发,蛋白UBC可使P被蛋白酶识别并降解,药物A可通过影响这一过程对该病起到治疗作用。为探索药物A治疗该病的机理,需构建重组载体以获得融合蛋白FLAG-P和FLAG-PΔ。PΔ是缺失特定氨基酸序列的P,FLAG是一种短肽,连接在P或PΔ的氨基端,使融合蛋白能与含有FLAG抗体的介质结合,但不影响P或PΔ的功能。
(1)为构建重组载体,需先设计引物,通过PCR特异性扩增P基因。用于扩增P基因的引物需满足的条件是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。为使PCR产物能被限制酶切割,需在引物上添加相应的限制酶识别序列,该限制酶识别序列应添加在引物的　　　　(填“3'端”或“5'端”)。
(2)PCR扩增得到的P基因经酶切连接插入载体后,与编码FLAG的序列形成一个融合基因,如图甲所示,其中“ATGTGCA”为P基因编码链起始序列。将该重组载体导入细胞后,融合基因转录出的mRNA序列正确,翻译出的融合蛋白中FLAG的氨基酸序列正确,但P基因对应的氨基酸序列与P不同。据图甲分析,出现该问题的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。修改扩增P基因时使用的带有EcoRⅠ识别序列的引物来解决该问题,具体修改方案是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)融合蛋白表达成功后,将FLAG-P、FLAG-PΔ、药物A和UBC按照图乙中的组合方式分成5组。各组样品混匀后分别流经含FLAG抗体的介质,分离出与介质结合的物质并用UBC抗体检测,检测结果如图丙所示。已知FLAG-P和FLAG-PΔ不能降解UBC,由①②③组结果的差异推测,药物A的作用是 　;
由②④组或③⑤组的差异推测,PΔ中缺失的特定序列的作用是　　　　　　　　。
(4)根据以上结果推测,药物A治疗该病的机理是　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)能与P基因母链的一段碱基序列互补配对、短单链核酸　5'端　(2)P基因编码链的第一个碱基与EcoRⅠ识别序列的最后两个碱基编码一个氨基酸,导致mRNA的密码子被错位读取　在引物中的EcoRⅠ识别序列3'端添加1个碱基　(3)增强FLAG-P与UBC的结合　参与P与UBC的结合　(4)药物A通过增强P与UBC结合促进P降解
15.(2021河北,24节选,14分)采矿污染和不当使用化肥导致重金属镉(Cd)在土壤中过量积累。利用植物修复技术将土壤中的Cd富集到植物体内,进行后续处理(例如,收集植物组织器官异地妥善储存),可降低土壤中Cd的含量。为提高植物对Cd污染土壤的修复能力,研究者将酵母液泡Cd转运蛋白(YCF1)基因导入受试植物,并检测了相关指标。
回答下列问题:
(2)将DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时,所需要的两种酶是　　　　　　　　。构建的重组基因表达载体中必须含有标记基因,其作用是　 。
(3)进行前期研究时,将含有YCF1基因的重组载体导入受试双子叶植物印度芥菜,采用最多的方法是　　　　　　。研究者进一步获得了转YCF1基因的不育杨树株系,采用不育株系作为实验材料的目的是　　　　　　　　　　　　　　　 　 　。
(4)将长势一致的野生型和转基因杨树苗移栽到Cd污染的土壤中,半年后测定植株干重(图1)及不同器官中Cd含量(图2)。据图1可知,与野生型比,转基因植株对Cd具有更强的　　　　(填“耐性”或“富集能力”);据图2可知,对转基因植株的　　　　进行后续处理对于缓解土壤Cd污染最为方便有效。
图1 图2
(5)已知YCF1特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上。据此分析,转基因杨树比野生型能更好地适应高Cd环境的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 　。
相较于草本植物,采用杨树这种乔木作为Cd污染土壤修复植物的优势在于
　 (写出两点即可)。
答案　 (2)限制酶和DNA连接酶　便于重组DNA分子的筛选　(3)农杆菌转化法　防止YCF1基因随花粉扩散,给生态系统带来风险　(4)耐性　叶　(5)转基因杨树液泡膜上的Cd转运蛋白可将细胞质基质中的Cd转运至液泡贮存,降低Cd对细胞代谢的影响　乔木比草本生物量大,与外界物质交换能力强
16.(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0.9 kb(1 kb=1 000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　　　　过程得到cDNA,将其作为PCR反应的模板,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　　　　和　　　　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　　　　　　　(填“E.coli DNA连接酶”或“T4 DNA连接酶”)。
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
HindⅢ ↓　　　 AAGCTT TTCGAA 　　↑ EcoRⅠ ↓　　　 GAATTC CTTAAG 　　↑
PvuⅡ 　↓　 CAGCTG GTCGAC ↑ PstⅠ 　↓ CTGCAG GACGTC ↑　
KpnⅠ ↓　　　 GGTACC CCATGG 　　↑ BamHⅠ ↓　　　 GGATCC CCTAGG 　　↑
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　　　　　　　　　　　　　　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,　　　　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0.2 kb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　　　　(填“G1”或“S”或“G2/M”)期。
答案　(1)逆转录　(2)PvuⅡ　EcoRⅠ　T4 DNA连接酶　(3)一种能吸收周围环境中DNA分子　(4)3　(5)G2/M
17.(2021山东,25,12分)人类γ基因启动子上游的调控序列中含有BCL11A蛋白结合位点,该位点结合BCL11A蛋白后,γ基因的表达被抑制。通过改变该结合位点的序列,解除对γ基因表达的抑制,可对某种地中海贫血症进行基因治疗。科研人员扩增了γ基因上游不同长度的片段,将这些片段分别插入表达载体中进行转化和荧光检测,以确定BCL11A蛋白结合位点的具体位置。相关信息如图所示。
(1)为将扩增后的产物定向插入载体指导荧光蛋白基因表达,需在引物末端添加限制酶识别序列。据图可知,在F1~F7末端添加的序列所对应的限制酶是　　　　,在R末端添加的序列所对应的限制酶是　　　。本实验中,从产物扩增到载体构建完成的整个过程共需要　　　　种酶。
(2)将构建的载体导入除去BCL11A基因的受体细胞,成功转化后,含F1~F6与R扩增产物的载体表达荧光蛋白,受体细胞有荧光,含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光。含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。
(3)向培养液中添加适量的雌激素,含F1~F4与R扩增产物的受体细胞不再有荧光,而含F5~F6与R扩增产物的受体细胞仍有荧光。若γ基因上游调控序列上与引物序列所对应的位置不含有BCL11A蛋白的结合位点序列,据此结果可推测,BCL11A蛋白结合位点位于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,理由是　 　。
答案　(1)SalⅠ　EcoRⅠ　6　(2)F7与R扩增产物不含完整的启动子,荧光蛋白基因不表达　(3)引物F4与F5在调控序列上所对应序列之间的区段上　根据有无荧光情况判断,F1~F4与R扩增产物上均有结合位点,因此结合位点位于F4所对应调控序列的下游(右侧);F5~F6与R扩增产物上均无结合位点,可知结合位点位于F5所对应调控序列的上游(左侧),所以结合位点位于引物F4与F5在调控序列上所对应序列之间的区段上
18.(2020江苏,33,8分)如果已知一小段DNA的序列,可采用PCR的方法,简捷地分析出已知序列两侧的序列,具体流程如图(以EcoRⅠ酶切为例):
请据图回答问题:
(1)步骤Ⅰ用的EcoRⅠ是一种　　　　酶,它通过识别特定的　　　　　切割特定位点。
(2)步骤Ⅱ用的DNA连接酶催化相邻核苷酸之间的3'-羟基与5'-磷酸间形成　　　　　;PCR循环中,升温到95 ℃是为了获得　　　　　　;Taq DNA聚合酶的作用是催化　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)若如表所列为已知的DNA序列和设计的一些PCR引物,步骤Ⅲ选用的PCR引物必须是　　　(从引物①②③④中选择,填编号)。
DNA序列(虚线处省略了 部分核苷酸序列)
已知 序列
PCR 引物 ①5'-AACTATGCGCTCATGA-3' ②5'-GCAATGCGTAGCCTCT-3' ③5'-AGAGGCTACGCATTGC-3' ④5'-TCATGAGCGCATAGTT-3'
(4)对PCR产物测序,经分析得到了片段F的完整序列。下列DNA单链序列中(虚线处省略了部分核苷酸序列),结果正确的是　　。
A.5'-AACTATGCG…………AGCCCTT-3'
B.5'-AATTCCATG…………CTGAATT-3'
C.5'-GCAATGCGT…………TCGGGAA-3'
D.5'-TTGATACGC…………CGAGTAC-3'
答案　(1)限制性核酸内切(限制性内切核酸)(或限制)　核苷酸序列　(2)磷酸二酯键　DNA单链　以DNA为模板的DNA链的延伸　(3)②④　(4)B
三年模拟
一、单项选择题
1.(2023辽宁沈阳二中三模,13)下列对DNA相关实验的叙述,错误的是(　　)
A.可利用DNA不溶于酒精的特点来提取DNA
B.可利用洋葱研磨液离心后的沉淀物来提取DNA
C.PCR中通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合
D.琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物时,需将核酸染料加入琼脂糖溶液中
答案　B　
2.(2023辽宁沈阳一模,15)PCR又称聚合酶链式反应,在基因工程中常用它特异性地快速扩增目的基因。下列有关PCR的叙述错误的是(　　)
A.以DNA半保留复制为原理,反应需要在缓冲液中进行
B.耐高温的DNA聚合酶只能从引物的5'端开始连接脱氧核苷酸
C.反应过程中的每一轮循环依次包括变性、复性、延伸三步
D.常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物
答案　B　
3.(2023辽宁葫芦岛一模,13)DNA琼脂糖凝胶电泳的分子筛效应是指作为支持介质的琼脂糖,具有网络结构,使大分子物质在通过时受到较大阻力,借此分离不同大小的DNA片段。下列说法错误的是(　　)
A.琼脂糖凝胶电泳可用于分离、鉴定DNA分子的混合物
B.双链DNA分子片段长度越大,在琼脂糖中的移动速率越大
C.凝胶制备中加入的核酸染料能与DNA分子结合,用于分离后DNA的检测
D.凝胶中的DNA分子通过染色,可在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来
答案　B　
4.(2023湖北华中师大一附中二模,13)生物技术的进步在给人类带来福祉的同时,会引起人们对它安全性的关注,也会与伦理道德发生碰撞,带来新的伦理困惑与挑战,下列有关生物技术应用的做法正确的是(　　)
A.在我国,可通过生殖性克隆解决一些夫妇的不孕不育问题
B.利用基因工程技术改造HIV以获得安全、性能良好的载体
C.只要有证据表明转基因食品有害,就应全面禁止转基因技术在食品上的应用
D.将蛋白酶基因与目的基因一同转入受体细胞利于基因表达产物的提纯
答案　B　
5.(2023河北邯郸一模,10)科研人员以β-甘露葡萄糖酶为核心研究材料,在其N端找到了两个关键的氨基酸位点,将这两个位点的组氨酸和脯氨酸均替换为酪氨酸后,其热稳定性得到了显著提高。下列说法正确的是(　　)
A.细胞内合成改造后的高热稳定性蛋白质的过程不遵循中心法则
B.替换蛋白质中的氨基酸实际可通过改造基因中的碱基序列实现
C.在分子水平上,可利用PCR等技术检测细胞内是否合成新的目的蛋白质
D.制备过程中应先获得目标蛋白质的三维结构,再预期其生物学功能
答案　B　
6.(2023福建莆田二模,15)乙肝病毒表面主蛋白是由H基因控制合成的。如图是将H基因导入某酵母菌生产乙肝疫苗的过程。5'A和3'TT分别是该酵母菌中某基因的启动子和终止子,此启动子还能使外源基因在酵母菌中高效表达,3'A是该基因下游的序列。科学家将改造过的P质粒与H基因连接形成重组质粒,再在重组质粒特定部位酶切,形成的重组DNA片段可以整合到酵母菌染色体上,最终实现H基因的表达。下列叙述错误的是(　　)
A.构建重组质粒时,可在H基因两侧分别接上SnaBⅠ和AvrⅡ的识别序列
B.步骤1中,将重组质粒先导入大肠杆菌的目的是复制出大量重组质粒
C.步骤3中,用BglⅡ对重组质粒进行酶切可以获得图示的重组DNA片段
D.用含有氨苄青霉素的培养基可以筛选出含有H基因的酵母菌
答案　D　
7.(2023河北唐山一模,13)某一质粒如图所示,Ampr表示氨苄青霉素抗性基因,Tetr表示四环素抗性基因。有人将此质粒用BamHⅠ酶切后,与用BamHⅠ酶切获得的目的基因混合,加入DNA连接酶进行连接反应,用得到的混合物直接转化后得到多种大肠杆菌,并利用培养基乙和丙筛选出导入重组质粒的大肠杆菌。下列叙述错误的是(　　)
注:影印接种指用灭菌后的“印章”在培养基中轻按一下,将乙中菌落按相同位置接种到培养基丙
A.如图所示的质粒中还应含有复制原点和终止子等结构
B.将经转化处理后的大肠杆菌菌液接种至培养基乙使用的是稀释涂布平板法
C.配制培养基乙时应加入氨苄青霉素
D.培养基丙中生长的菌落即为导入重组质粒的大肠杆菌
答案　D　
8.(2023福建泉州一模,16)像BclⅠ(—T↓GATCA—)、Bgl Ⅱ(—A↓GATCT—)、MboⅠ(—↓GATC—)这样,识别序列不同,但能产生相同的黏性末端的一类限制酶被称为同尾酶。如图表示目的基因及质粒上的酶切位点。选用不同的限制酶对质粒和目的基因进行切割,并用DNA连接酶进行连接。下列分析错误的是(　　)
选项 切割质粒 切割目的基因 结果分析
A BclⅠ和BglⅡ BclⅠ和BglⅡ 形成的重组质粒的碱基排列顺序不一定相同
B BclⅠ和BglⅡ MboⅠ 切割后的质粒不可自我环化,切割后的目的基因可以自我环化
C MboⅠ BclⅠ和BglⅡ 形成的重组质粒可被MboⅠ再次切开,但可能无法被BclⅠ和BglⅡ再次切开
D MboⅠ MboⅠ 切割后的质粒可以自我环化,切割后的目的基因也可以自我环化
答案　B　
9.(2022湖北黄冈中学二模,19)大肠杆菌经溶菌酶和洗涤剂处理后,拟核DNA就会缠绕在细胞壁碎片上,静置一段时间,质粒分布在上清液中。利用上述原理可初步获得质粒DNA。下列关于质粒的粗提取和鉴定的分析正确的是　(　　)
A.提取DNA时可加入酒精,使不溶于酒精的蛋白质等物质析出
B.将提取的DNA溶于0.14 mol/L NaCl溶液后,可用二苯胺试剂在沸水浴条件进行鉴定
C.用限制酶Ⅰ和Ⅱ分别处理提取的产物,电泳出现如图结果,说明未提取到质粒
D.溶菌酶能溶解大肠杆菌细胞壁,洗涤剂能瓦解其细胞膜,但对DNA没有影响
答案　D　
10.(2022天津一模,12)20世纪70年代, Fred sanger发明了双脱氧终止法对DNA进行测序。其原理如图,在4个试管中分别加入4种脱氧核苷三磷酸(dNTP)和1种双脱氧核苷三磷酸(ddNTP);ddNTP可以与dNTP竞争核苷酸链延长位点,并终止DNA片段的延伸。在4个试管中DNA链将会分别在A、G、C及T位置中止,并形成不同长度的DNA片段。这些片段随后可被电泳分开并显示出来。下列说法中正确的是(　　)
A.这种测序方法需要引物和耐高温的DNA连接酶
B.电泳图谱中的箭头所指的DNA片段以鸟嘌呤结尾
C.测得未知DNA序列为5'- GATTCGAGCTGA-3'
D.ddNTP与dNTP竞争的延长位点是核苷酸链的5'末端
答案　B　
二、不定项或多项选择题
11.(2023辽宁葫芦岛一模,19)(不定项)基因工程在农牧业、医药卫生和食品工业等多方面的应用发展迅速,如图表示利用基因工程技术生产人血清白蛋白的两条途径的部分过程。下列叙述错误的是　(　　)
A.若某基因是从人的细胞内提取mRNA经逆转录形成的,则该基因中不含启动子序列
B.扩增目的基因时,利用耐高温的DNA聚合酶从引物a、b的3'端进行子链合成
C.导入人血清白蛋白基因的绵羊受体细胞是乳腺细胞
D.利用农杆菌转化法可将含有目的基因的重组质粒整合到植物受体细胞的染色体DNA上
答案　CD　
12.(2023河北邢台开学考,18)(多选)水蛭素是一种可用于预防和治疗血栓的蛋白质。若用赖氨酸(密码子为AAA、AAG)替换水蛭素第47位的天冬酰胺(密码子为AAC、AAU)后可以提高它的抗凝血活性。某科研团队运用重叠延伸PCR技术在水蛭素基因的特定位点引入特定突变后(原理见图),合成了大量抗凝血活性增强的水蛭素。下列相关叙述正确的是(　　)
A.若原基因拟突变位点的碱基对为A—T,则让其突变为T—A后即能达到目的
B.除图示物质外,过程②、③和⑤还需提供含Mg2+的缓冲液、耐高温的DNA聚合酶和4种脱氧核苷酸
C.过程②和③可在同一反应容器内同时进行,过程⑤的引物可使用引物1和引物4
D.突变后的水蛭素基因需要与载体结合,并将其导入受体细胞内进行表达,才能获得相应的蛋白质产品
答案　ABD　
三、非选择题
13.(2023河北唐山一模,23)叶盘转化法是Horsch等人于1985年发展起来的一种转化法,以培育转基因耐盐毛白杨为例,操作程序是先将毛白杨叶子表面进行消毒,再用消毒过的打孔器从叶子上取下圆形小片,即叶盘。然后进行下列操作,请回答:
(1)毛白杨叶盘与重组农杆菌共培养以进行遗传转化:农杆菌能够介导转化的原因是　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)脱分化和筛选培养:叶盘接种在含卡那霉素的培养基上,卡那霉素的作用是　　　　　　　　　　　　　,作为载体的Ti质粒应含有　　　　　　　　　基因,载体上的　　　是RNA聚合酶识别和结合的位点。
(3)获得抗性植株:叶盘周围长出愈伤组织后依次转移到诱导“生芽”和“生根”的培养基中,此过程培养基中加入的植物激素主要是　　　　　　　　　　　　　。
(4)耐盐基因的检测与鉴定。
①分子水平:可采用　　　　　　　　的方法来检测转基因毛白杨提取液中有无相应的耐盐蛋白。
②个体水平:请设计个体水平检测方案。　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)含有的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞的染色体DNA上　(2)筛选出被重组农杆菌感染的叶盘　卡那霉素抗性　启动子　(3)生长素和细胞分裂素　(4)抗原—抗体杂交　将转基因毛白杨种植在盐碱地中观察其生长状况
14.(2023河北石家庄一模,23)单宁酶可水解单宁酸为没食子酸,降低茶汤中单宁酸含量,解决茶饮料“冷后浑”问题和果汁类饮料除涩问题。我国科学家在土壤中筛选出分泌单宁酶的黑曲霉Lys117,利用基因工程对其进行改造,提取单宁酶基因与强表达组件(强表达启动子和信号肽)结合,最终实现单宁酶的高产。回答下列问题:
(1)黑曲霉Lys117的分离筛选:将土样稀释适量倍数后,采用涂布平板法接种于含有溴酚蓝(溴酚蓝在单宁酸环境中为蓝紫色,在没食子酸环境中为黄色)的选择培养基上。该选择培养基按物理性质分,属于　　　　培养基。根据选择培养基的　　　　　　　　　(填现象)作为挑取单宁酶产生菌的标志。
(2)单宁酶基因扩增及组装如图所示:P1左侧有RNA聚合酶识别和结合的位点,为实现单宁酶基因与强表达组件定向连接,PCR扩增设计引物时需对引物添加相应的限制酶识别序列。则PCR应选择的引物对为　　　　,在各引物前添加的识别序列对应的限制酶分别是　　　　　　。
(3)与强表达组件结合后的基因与Ti质粒重组;该过程为基因工程的核心步骤,即　　　　　　　　　　。利用农杆菌的Ti质粒作为载体的原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,与目的基因导入植物细胞类似。已知信号肽负责把蛋白质引导到不同的具膜细胞器内,本实验中信号肽存在的意义为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)重组Ti质粒导入目的菌并检测:将重组Ti质粒用特定方法导入黑曲霉Lys117,记为Lys117+,可依据　　　　　　　　　　　　　,最终鉴定出高产单宁酶的黑曲霉。
答案　(1)固体　黄色圈(变色圈)直径的大小　(2)P2与P3　EcoRⅠ、BglⅠ　(3)基因表达载体的构建　农杆菌的Ti质粒上的T-DNA(可转移的DNA)可转移至受体细胞,并整合到受体细胞的染色体DNA上　信号肽会引导肽链转移到内质网上继续合成与加工　(4)Lys117+中单宁酶表达量的高低
15.(2023山东济南一模,25)研究发现,TRIM59基因在肝癌细胞中存在异常表达,可用于原发性肝癌的早期诊断。TRIM59蛋白含有R、B、C和TM四个功能区,如图1所示;科研人员采用一定的技术手段,获得了TRIM59基因的cDNA,分别构建TRIM59基因过表达及TRIM59基因敲除质粒,分别转染肝癌细胞株后,过表达及敲减细胞株的增殖情况如图2所示。
(1)图2的实验结果表明 　。
(2)科研人员通过PCR扩增了图1中4种不同长度的蛋白质功能区组合片段所对应的TRIM59基因片段,并插入图3所示的带FLAG标签序列(27 bp)的载体中,与FLAG标签序列形成融合基因。FLAG是一种短肽,使融合蛋白能与含有FLAG抗体的介质结合,但不影响TRIM59蛋白功能区的功能。
PCR扩增4种不同长度TRIM59基因片段需要的引物有　　　　种;为了使目的基因正确插入,除ΔR对应的TRIM59基因片段以外,在目的基因上游引物的5'端应插入　　　　(“BamHⅠ”或“EcoRⅠ”)的识别序列,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;可利用PCR技术验证融合基因是否构建成功,其实验思路是　 　。
(3)体外实验发现TRIM59蛋白和PPM1B蛋白有结合现象。为了研究两蛋白在细胞内是否结合,科研人员分别将FLAG-TRIM59(FL)质粒、FLAG-TRIM59(R+B)质粒、FLAG-TRIM59(R)质粒、FLAG-TRIM59(ΔR)质粒与带有GFP标签的GFP-PPM1B质粒共同转染受体细胞,以单独转染GFP-PPM1B质粒的受体细胞作为对照。分别利用FLAG抗体和GFP抗体对①至⑤实验细胞裂解液中的蛋白质进行检测,结果如图4中胶片一、二所示。再利用GFP抗体对上述FLAG抗体免疫沉淀中的蛋白质进行检测,结果如胶片三所示。
图中实验结果说明　 。
(4)研究发现TRIM59蛋白的R功能区具有泛素化连接酶的活性,可介导泛素化途径降解PPM1B蛋白,PPM1B能够使某种蛋白去磷酸化进而抑制癌细胞的增殖和转移,据此可推测肝癌患者中TRIM59蛋白和PPM1B蛋白的量呈　　　相关。
答案　 (1)在肝癌细胞系中,敲除TRIM59可以有效抑制细胞的增殖能力,过表达TRIM59细胞的增殖能力显著增加　(2)5　BamHⅠ　使用EcoRⅠ会导致载体移码突变,翻译出的氨基酸序列改变　以插入目的基因的载体为模板,使用载体引物F和目的基因下游引物进行PCR扩增,电泳检测是否扩增出DNA条带及对应的大小　(3)两蛋白在细胞内相互结合,TRIM59蛋白通过R结构与PPM1B结合　(4)负
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