高考生物二轮复习小专题训练：14 基因工程（解析版）
文档属性
| 名称 | 高考生物二轮复习小专题训练：14 基因工程（解析版） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 838.5KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2024-02-10 02:57:37 | ||
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文档简介
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高考生物二轮复习小专题训练
14 基因工程
1.CRISPR/Cas9是一种基因编辑技术,Cas9蛋白能与人工设计的sgRNA形成复合体(如图)。利用该技术可以对DNA进行一系列的定向改造。下列相关叙述错误的是 ( D )
A.Cas9蛋白属于限制酶,能切割目的基因
B.sgRNA具有能与目的基因发生碱基互补配对的结构
C.基因编辑技术能够定点插入、删除或替换部分碱基对
D.通过基因编辑技术引起的变异属于基因重组
[解析] Cas9蛋白能与人工设计的sgRNA形成复合体,复合体中的sgRNA与目的基因按照碱基互补配对原则特异性结合,Cas9蛋白相当于限制酶,Cas9蛋白结合到相应位置并剪切DNA,最终实现对靶基因序列的编辑,A、B正确;复合体在sgRNA引导下结合目的基因,Cas9蛋白切割目的基因造成DNA双链断裂,在修复断裂的DNA时可插入、删除或替换部分碱基对,C正确;通过基因编辑技术引起的变异属于基因突变,D错误。
2.[2023·山东泰安模拟] 通过设计引物,运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变。如图为基因工程中获取突变基因的过程,其中引物1序列中含有一个碱基T不能与目的基因片段配对,但不影响引物与模板链的整体配对,反应体系中引物1和引物2的5'端分别设计增加限制酶a和限制酶b的识别位点。下列有关叙述正确的是 ( C )
A.在PCR反应体系中还需要加入4种游离核苷酸、解旋酶、Taq酶等
B.第3轮PCR结束后,含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/2
C.引物中设计两种限制酶识别位点有利于目的基因定向插入载体
D.第2轮PCR,引物1能与图中②结合并且形成两条链等长的突变基因
[解析] PCR反应体系通过高温使DNA解旋(变性),不需要加入解旋酶,A错误;第3轮PCR结束后,含突变碱基对且两条链等长的DNA有2个,而总DNA分子有8个,所以占1/4,B错误;引物中设计两种限制酶识别位点,可以使目的基因定向插入限制酶切割后的载体,C正确;第2轮PCR,引物1能与图中②结合并且形成两条链不等长的突变基因,D错误。
3.[2023·河北衡水三模] 基因工程中需使用特定的限制酶切割基因载体,以便其与目的基因连接形成基因表达载体。研究人员将相同的基因载体分组并进行相应酶切处理(如表所示),其中限制酶H1和H2识别序列不同。各组基因载体经酶切处理后,进行琼脂糖凝胶电泳检测,实验结果如图所示。下列说法错误的是( D )
分组 相应酶切处理
甲 限制酶H1
乙 限制酶H2
丙 限制酶H1+H2
A.该基因载体最有可能为环状DNA分子
B.限制酶H1与H2在该载体上都有识别和切割位点
C.限制酶H1与H2在该载体上的酶切位点最短相距0.2kb
D.限制酶作用于该载体时会直接导致氢键和磷酸二酯键的断裂
[解析] 由图可知,当仅用一种限制酶切割载体时,仅产生一种长度的DNA片段,因此该载体最有可能为环状DNA分子,A正确;当用一种限制酶切割载体时,产生的DNA片段等长,而用两种限制酶同时切割时,产生两种长度的DNA片段,所以两种限制酶在该载体上都有酶切位点,B正确;用两种限制酶同时切割载体时,产生0.6 kb和0.2 kb两种长度的DNA片段,所以两种限制酶的酶切位点最短相距0.2 kb,C正确;限制酶切割载体时直接破坏的是磷酸二酯键,D错误。
4.[2023·福建泉州模拟] 研究发现PP2C基因家族成员与植物体ABA(脱落酸)信号的调控有关,且成员之间存在功能类似的情况。为进一步探究PP2C基因家族的生理作用,研究人员构建了多基因沉默表达载体(图甲)并导入番茄,分析转基因番茄种子对ABA信号的敏感性,结果如图乙。下列叙述错误的有 ( C )
A.可利用农杆菌携带单个基因沉默表达载体进入番茄细胞,从而构建转基因番茄植株
B.为实现基因沉默,图甲表达载体中“ ”处的序列应为PP2C1和PP2C2的反向序列
C.据图乙分析可知,PP2C基因家族会降低番茄种子对ABA信号的敏感性
D.通过单基因敲除方式,也可以对存在功能类似现象的基因家族成员功能进行研究
[解析] 可利用农杆菌携带PP2C基因家族的单个沉默表达载体进入番茄细胞,从而构建转基因番茄植株,实现对不同基因功能的研究,A正确;为实现基因沉默,图甲表达载体中“ ”处的序列应为PP2C1和PP2C2的反向序列,这样可以阻止PP2C1和PP2C2转录出的mRNA指导的翻译过程,进而实现相关基因的沉默,B正确;据图乙分析可知,实现基因沉默即PP2C基因不表达后,种子萌发率上升,番茄种子对ABA信号的敏感性降低,说明PP2C基因会提高番茄种子对ABA信号的敏感性,C错误;通过单基因敲除方式,实现有、无该基因表达产物的对照,进而也可以对存在功能类似现象的基因家族成员功能进行研究,D正确。
5.[2023·山东烟台模拟] 图甲是一个家庭中某单基因遗传病的遗传系谱图。用特定限制酶切割Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3与该病相关的基因,产生了大小不同的几种片段。已知被检测的基因为142 bp(bp表示碱基对),结果如图乙所示。下列叙述错误的是 ( C )
A.由图甲可推断该病是由常染色体上的隐性基因控制的遗传病
B.该遗传病的致病基因比正常基因多1个特定限制酶的酶切位点
C.该遗传病形成的原因是正常基因中发生了碱基对的缺失
D.图甲中Ⅲ2与一个该致病基因携带者婚配,子代患该病的概率为0
[解析] 由图甲可知:Ⅱ1、Ⅱ2个体生出了患病的Ⅲ1个体,可推断该病是由常染色体上的隐性基因控制的遗传病,A正确;根据题意分析,已知被检测的Ⅲ1的基因(aa)为142 bp,限制酶切割后产生50 bp和42 bp两种长度的片段,说明50 bp的片段有2个,即切割后产生了三个片段,因此Ⅲ1的每个基因中均具有2个该特定限制酶的酶切位点,而正常基因A可产生100 bp和42 bp两种长度的片段,有1个酶切位点,故致病基因比正常基因多1个特定限制酶的酶切位点,B正确;被检测的基因都为142 bp,说明致病基因中发生了碱基对的替换,并没有缺失,C错误;据图乙可知,Ⅲ2的基因型为AA,与一个该致病基因携带者Aa婚配,子代患该病的概率为0,D正确。
6.[2023·广东广州模拟] 对某冠状病毒进行核酸检测其实就是对病毒的遗传物质RNA进行检测。目前主流方法为实时荧光RT-PCR(逆转录—聚合酶链式反应)法。为检测某人是否感染了该冠状病毒,需要进行以下相关操作:①分析PCR扩增结果;②从组织样本中提取RNA;③RT(逆转录)成cDNA;④采集样本(咽拭子或鼻拭子);⑤利用PCR扩增DNA片段。回答下列问题:
(1)若要得到正确的核酸检测结果,正确的操作顺序应该是 ④②③⑤① (用数字序号表示)。核酸检测样本多采集于咽、鼻,这些部位存在多种微生物,提取物中核酸种类可能有多种,但通过PCR技术可专一地对该冠状病毒的核酸序列进行扩增,原因是 引物是根据冠状病毒的核酸的一段已知序列设计合成的(或引物能与冠状病毒核酸的cDNA特异性结合) 。
(2)操作⑤中,需设计2种引物,需要提供引物的原因是 DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从3'端延伸DNA链 ;复性时温度的设定是该步操作成败的关键,而复性的作用是 使2个引物分别与各自互补的DNA单链结合,形成氢键 。
(3)PCR扩增时,在加入引物的同时还需加入一个特异性荧光探针,其两端分别标记一个报告基团和一个淬灭基团,如图所示:
探针完整时,报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收; 耐高温的DNA聚合酶 在催化子链延伸时,还具有外切酶活性,它可以沿着 5'→3' (填“5'→3'”或“3'→5'”)方向将探针酶切,使报告基团和淬灭基团分离,随着DNA扩增次数的增加,荧光的强度会逐渐增大,从而实现荧光信号的变化与 PCR产物 的形成完全同步。
(4)除了荧光检测法,还可以通过 琼脂糖凝胶电泳 法分析PCR扩增结果。
[解析] (1)RT-PCR法的主要操作步骤为采集样本(咽拭子或鼻拭子)→从组织样本中提取RNA→RT(逆转录)成cDNA→利用PCR扩增DNA片段→分析PCR扩增结果。进行PCR扩增时,需要加入设计好的2种引物。由于引物是根据该冠状病毒cDNA的一段已知序列设计合成的,故能够专一地扩增该冠状病毒的cDNA序列。(2)DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从3'端延伸DNA链,因此在体外扩增目的基因时,需要根据目的基因的核苷酸序列人工合成两种引物。PCR过程中复性的作用是使2个引物分别与各自互补的DNA单链结合,形成氢键。(3)根据题干信息可知,PCR反应中,耐高温的DNA聚合酶的作用是催化子链延伸,同时还具有外切酶活性,可以沿着5'→3'方向将探针酶切,报告基团分离出来后会显示荧光,随着DNA扩增次数的增加,探针中的报告基团分离增多,荧光的强度增加,荧光信号的变化与PCR产物的形成完全同步。(4)可利用琼脂糖凝胶电泳法检测PCR产物的大小,从而确定是否存在目的片段。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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14 基因工程
1.CRISPR/Cas9是一种基因编辑技术,Cas9蛋白能与人工设计的sgRNA形成复合体(如图)。利用该技术可以对DNA进行一系列的定向改造。下列相关叙述错误的是 ( D )
A.Cas9蛋白属于限制酶,能切割目的基因
B.sgRNA具有能与目的基因发生碱基互补配对的结构
C.基因编辑技术能够定点插入、删除或替换部分碱基对
D.通过基因编辑技术引起的变异属于基因重组
[解析] Cas9蛋白能与人工设计的sgRNA形成复合体,复合体中的sgRNA与目的基因按照碱基互补配对原则特异性结合,Cas9蛋白相当于限制酶,Cas9蛋白结合到相应位置并剪切DNA,最终实现对靶基因序列的编辑,A、B正确;复合体在sgRNA引导下结合目的基因,Cas9蛋白切割目的基因造成DNA双链断裂,在修复断裂的DNA时可插入、删除或替换部分碱基对,C正确;通过基因编辑技术引起的变异属于基因突变,D错误。
2.[2023·山东泰安模拟] 通过设计引物,运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变。如图为基因工程中获取突变基因的过程,其中引物1序列中含有一个碱基T不能与目的基因片段配对,但不影响引物与模板链的整体配对,反应体系中引物1和引物2的5'端分别设计增加限制酶a和限制酶b的识别位点。下列有关叙述正确的是 ( C )
A.在PCR反应体系中还需要加入4种游离核苷酸、解旋酶、Taq酶等
B.第3轮PCR结束后,含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/2
C.引物中设计两种限制酶识别位点有利于目的基因定向插入载体
D.第2轮PCR,引物1能与图中②结合并且形成两条链等长的突变基因
[解析] PCR反应体系通过高温使DNA解旋(变性),不需要加入解旋酶,A错误;第3轮PCR结束后,含突变碱基对且两条链等长的DNA有2个,而总DNA分子有8个,所以占1/4,B错误;引物中设计两种限制酶识别位点,可以使目的基因定向插入限制酶切割后的载体,C正确;第2轮PCR,引物1能与图中②结合并且形成两条链不等长的突变基因,D错误。
3.[2023·河北衡水三模] 基因工程中需使用特定的限制酶切割基因载体,以便其与目的基因连接形成基因表达载体。研究人员将相同的基因载体分组并进行相应酶切处理(如表所示),其中限制酶H1和H2识别序列不同。各组基因载体经酶切处理后,进行琼脂糖凝胶电泳检测,实验结果如图所示。下列说法错误的是( D )
分组 相应酶切处理
甲 限制酶H1
乙 限制酶H2
丙 限制酶H1+H2
A.该基因载体最有可能为环状DNA分子
B.限制酶H1与H2在该载体上都有识别和切割位点
C.限制酶H1与H2在该载体上的酶切位点最短相距0.2kb
D.限制酶作用于该载体时会直接导致氢键和磷酸二酯键的断裂
[解析] 由图可知,当仅用一种限制酶切割载体时,仅产生一种长度的DNA片段,因此该载体最有可能为环状DNA分子,A正确;当用一种限制酶切割载体时,产生的DNA片段等长,而用两种限制酶同时切割时,产生两种长度的DNA片段,所以两种限制酶在该载体上都有酶切位点,B正确;用两种限制酶同时切割载体时,产生0.6 kb和0.2 kb两种长度的DNA片段,所以两种限制酶的酶切位点最短相距0.2 kb,C正确;限制酶切割载体时直接破坏的是磷酸二酯键,D错误。
4.[2023·福建泉州模拟] 研究发现PP2C基因家族成员与植物体ABA(脱落酸)信号的调控有关,且成员之间存在功能类似的情况。为进一步探究PP2C基因家族的生理作用,研究人员构建了多基因沉默表达载体(图甲)并导入番茄,分析转基因番茄种子对ABA信号的敏感性,结果如图乙。下列叙述错误的有 ( C )
A.可利用农杆菌携带单个基因沉默表达载体进入番茄细胞,从而构建转基因番茄植株
B.为实现基因沉默,图甲表达载体中“ ”处的序列应为PP2C1和PP2C2的反向序列
C.据图乙分析可知,PP2C基因家族会降低番茄种子对ABA信号的敏感性
D.通过单基因敲除方式,也可以对存在功能类似现象的基因家族成员功能进行研究
[解析] 可利用农杆菌携带PP2C基因家族的单个沉默表达载体进入番茄细胞,从而构建转基因番茄植株,实现对不同基因功能的研究,A正确;为实现基因沉默,图甲表达载体中“ ”处的序列应为PP2C1和PP2C2的反向序列,这样可以阻止PP2C1和PP2C2转录出的mRNA指导的翻译过程,进而实现相关基因的沉默,B正确;据图乙分析可知,实现基因沉默即PP2C基因不表达后,种子萌发率上升,番茄种子对ABA信号的敏感性降低,说明PP2C基因会提高番茄种子对ABA信号的敏感性,C错误;通过单基因敲除方式,实现有、无该基因表达产物的对照,进而也可以对存在功能类似现象的基因家族成员功能进行研究,D正确。
5.[2023·山东烟台模拟] 图甲是一个家庭中某单基因遗传病的遗传系谱图。用特定限制酶切割Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3与该病相关的基因,产生了大小不同的几种片段。已知被检测的基因为142 bp(bp表示碱基对),结果如图乙所示。下列叙述错误的是 ( C )
A.由图甲可推断该病是由常染色体上的隐性基因控制的遗传病
B.该遗传病的致病基因比正常基因多1个特定限制酶的酶切位点
C.该遗传病形成的原因是正常基因中发生了碱基对的缺失
D.图甲中Ⅲ2与一个该致病基因携带者婚配,子代患该病的概率为0
[解析] 由图甲可知:Ⅱ1、Ⅱ2个体生出了患病的Ⅲ1个体,可推断该病是由常染色体上的隐性基因控制的遗传病,A正确;根据题意分析,已知被检测的Ⅲ1的基因(aa)为142 bp,限制酶切割后产生50 bp和42 bp两种长度的片段,说明50 bp的片段有2个,即切割后产生了三个片段,因此Ⅲ1的每个基因中均具有2个该特定限制酶的酶切位点,而正常基因A可产生100 bp和42 bp两种长度的片段,有1个酶切位点,故致病基因比正常基因多1个特定限制酶的酶切位点,B正确;被检测的基因都为142 bp,说明致病基因中发生了碱基对的替换,并没有缺失,C错误;据图乙可知,Ⅲ2的基因型为AA,与一个该致病基因携带者Aa婚配,子代患该病的概率为0,D正确。
6.[2023·广东广州模拟] 对某冠状病毒进行核酸检测其实就是对病毒的遗传物质RNA进行检测。目前主流方法为实时荧光RT-PCR(逆转录—聚合酶链式反应)法。为检测某人是否感染了该冠状病毒,需要进行以下相关操作:①分析PCR扩增结果;②从组织样本中提取RNA;③RT(逆转录)成cDNA;④采集样本(咽拭子或鼻拭子);⑤利用PCR扩增DNA片段。回答下列问题:
(1)若要得到正确的核酸检测结果,正确的操作顺序应该是 ④②③⑤① (用数字序号表示)。核酸检测样本多采集于咽、鼻,这些部位存在多种微生物,提取物中核酸种类可能有多种,但通过PCR技术可专一地对该冠状病毒的核酸序列进行扩增,原因是 引物是根据冠状病毒的核酸的一段已知序列设计合成的(或引物能与冠状病毒核酸的cDNA特异性结合) 。
(2)操作⑤中,需设计2种引物,需要提供引物的原因是 DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从3'端延伸DNA链 ;复性时温度的设定是该步操作成败的关键,而复性的作用是 使2个引物分别与各自互补的DNA单链结合,形成氢键 。
(3)PCR扩增时,在加入引物的同时还需加入一个特异性荧光探针,其两端分别标记一个报告基团和一个淬灭基团,如图所示:
探针完整时,报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收; 耐高温的DNA聚合酶 在催化子链延伸时,还具有外切酶活性,它可以沿着 5'→3' (填“5'→3'”或“3'→5'”)方向将探针酶切,使报告基团和淬灭基团分离,随着DNA扩增次数的增加,荧光的强度会逐渐增大,从而实现荧光信号的变化与 PCR产物 的形成完全同步。
(4)除了荧光检测法,还可以通过 琼脂糖凝胶电泳 法分析PCR扩增结果。
[解析] (1)RT-PCR法的主要操作步骤为采集样本(咽拭子或鼻拭子)→从组织样本中提取RNA→RT(逆转录)成cDNA→利用PCR扩增DNA片段→分析PCR扩增结果。进行PCR扩增时,需要加入设计好的2种引物。由于引物是根据该冠状病毒cDNA的一段已知序列设计合成的,故能够专一地扩增该冠状病毒的cDNA序列。(2)DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从3'端延伸DNA链,因此在体外扩增目的基因时,需要根据目的基因的核苷酸序列人工合成两种引物。PCR过程中复性的作用是使2个引物分别与各自互补的DNA单链结合,形成氢键。(3)根据题干信息可知,PCR反应中,耐高温的DNA聚合酶的作用是催化子链延伸,同时还具有外切酶活性,可以沿着5'→3'方向将探针酶切,报告基团分离出来后会显示荧光,随着DNA扩增次数的增加,探针中的报告基团分离增多,荧光的强度增加,荧光信号的变化与PCR产物的形成完全同步。(4)可利用琼脂糖凝胶电泳法检测PCR产物的大小,从而确定是否存在目的片段。
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