高考生物二轮复习限时集训：14（A）基因工程（含解析）

高考生物二轮复习限时集训
14（A）　基因工程
[时间:20min]
1.以菜花为材料提取DNA时,需将材料进行研磨,研磨液的成分常含有SDS(蛋白质变性剂)、EDTA(DNA酶抑制剂,稳定DNA活性)、Tris(缓冲剂)。下列有关叙述错误的是 (　)
A.若选择鸡血细胞为材料,则省去了研磨过程
B.SDS可以使蛋白质变性,便于DNA与蛋白质分离
C.EDTA可以防止DNA水解成核糖核苷酸
D.Tris可以调节溶液中的pH
2.人血清白蛋白(HSA)具有维持血浆渗透压、抑制血小板聚集和清除自由基等生理功能,在临床上需求量很大。科研工作者利用乳腺生物反应器从牛乳中提取HSA,下列有关叙述错误的是 (　)
A.需将HSA基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起
B.通过显微注射法将基因表达载体导入牛的乳腺细胞中
C.一般选择发育良好的桑葚胚或囊胚进行胚胎移植
D.受体母牛对移入的胚胎基本不发生免疫排斥反应
3.[2023·福建厦门模拟] 研究人员将编码甜菜红素合成酶的四个基因BvCYP、BvDOD、cDOPA和ADH与绿色荧光蛋白基因eGFP连接,搭载到农杆菌Ti质粒的T-DNA片段上构建多基因表达载体,利用农杆菌转化法使其在烟草细胞中表达,并能观察到甜菜红素的合成与绿色荧光。下列说法错误的是 (　)
A.构建多基因表达载体时需用到限制酶和DNA连接酶
B.可用PCR技术检测五个基因是否成功导入烟草细胞
C.图中五个基因转录时均以DNA的同一条单链为模板
D.应选用含潮霉素的培养基筛选转化成功的烟草细胞
4.研究者对绿色荧光蛋白进行改造,将其第203位苏氨酸替换为酪氨酸,使改造后的蛋白质在特定光激发后发射橙色光,称为橙色荧光蛋白。关于橙色荧光蛋白的构建,以下说法正确的是 (　)
A.用蛋白酶直接处理绿色荧光蛋白获得目标产物
B.设计定点突变PCR获得橙色荧光蛋白基因
C.PCR扩增获得的产物激发后可以发橙色荧光
D.绿色荧光蛋白基因发生的突变类型为碱基缺失
5.[2023·江苏盐城三模] 基因启动子中胞嘧啶甲基化与生物的表观遗传密切相关。甲基化特异性PCR(MSP)技术是测定基因是否甲基化的常用方法,其主要原理及过程如下图。下列有关叙述不正确的是 (　)
A.基因启动子中胞嘧啶甲基化造成基因碱基序列的改变
B.MSP过程中应根据亚硫酸钠处理前后的碱基序列设计两对引物
C.PCR过程中甲基化组的复性温度比非甲基化组的高
D.PCR完成后,可采用琼脂糖凝胶电泳对MSP产物进行鉴定分析
6.[2023·广东梅州三模] 玉米是一种重要的食品、饲料以及工业原料,在我国粮食生产安全中占有重要地位。高温胁迫会造成玉米果穗畸形生长,甚至出现空秆无穗,导致产量降低。研究人员获得了一个耐热相关基因ZmCIPKHT并转入玉米,培育出ZmCIPKHT基因过量表达的耐热玉米。请回答下列问题:
(1)扩增获得ZmCIPKHT基因,将Ti质粒与ZmCIPKHT基因用BamHⅠ和BclⅠ进行双酶切。
①采用PCR技术体外扩增ZmCIPKHT基因时,需先根据已知的一段ZmCIPKHT基因的碱基序列设计两种引物,对两种引物的设计要求之一是两种引物之间不能碱基互补配对,其原因是　　　　　　　　　。PCR每次循环一般可以分为　　　　　　　　　　　　　　　　三步。
②采用双酶切的优点是　　　　　　　　　　　　　　　　。
③将ZmCIPKHT基因插入Ti质粒的　　　　　中,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)构建重组质粒完成后,首先将重组质粒导入农杆菌,该过程中需要用Ca2+处理农杆菌,目的是　　　 。
(3)研究人员检测了野生型玉米(WT)和转ZmCIPKHT基因的玉米株系(OE-4、OE-6)中ZmCIPKHT基因的相对表达量,并对OE-4进行42 ℃高温胁迫处理,在处理0 h、0.5 h、3 h和6 h时分别取样检测ZmCIPKHT基因的表达量,结果如图所示。实验结果表明,ZmCIPKHT基因对高温胁迫具有响应,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
7.[2023·湖北武汉模拟] 湖北麻城老米酒具有悠久的历史,回答下列相关问题:
(1)老米酒是以糯米为原料,经糖化、酒化等过程发酵而来的。糯米需经糖化后才能被酿酒酵母转化成酒精,原因是　　　　　　。为监测发酵过程中酵母菌数量的变化,可定期取样,用　　　　　　　　　或血细胞计数板法计数。
(2)老米酒中的原儿茶酸(PCA)具有良好抗菌、抗氧化、抗炎症的作用。生成PCA的关键酶是烯酰辅酶A水合酶(ECH)。为进一步研究ECH的结构,研究人员拟将Ech基因载入原核高效表达载体,并将重组质粒转化到大肠杆菌细胞内进行表达,以获得大量的ECH蛋白。
①图1所示的引物1~4中,利用PCR获得Ech基因时应选择的两种引物是　　　　　　。
图1
图2
②Ech基因和表达载体的限制酶切割位点如图1、图2所示,相关限制酶的识别序列见下表。为使Ech基因与载体连接并正确表达,在设计PCR引物时需在①所选两种引物的5'端分别增加限制酶　　　　　　　　的酶切位点,据此分析,两种引物的碱基序列应分别为　　　　　　　　　　　　(按5'→3'方向)。
EcoRⅠ EcoRⅤ MboⅠ
↓ 5'—GAATTC—3' 3'—CTTAAG—5' 　　　 ↑ ↓ 5'—GATATC—3' 3'—CTATAG—5' ↑ ↓ 5'—GATC—3' 3'—CTAG—5' ↑
NotⅠ HindⅢ SacⅠ
↓ 5'—GCGGCCGC—3' 3'—CGCCGGCG—5' 　　　 ↑ ↓ 5'—AAGCTT—3' 3'—TTCGAA—5' ↑ ↓ 5'—GAGCTC—3' 3'—CTCGAG—5' ↑
③可将转化后的大肠杆菌接种到含　　　　　　　　　　　　　的固体培养基上进行筛选,能在该培养基上形成菌落的大肠杆菌是否一定含有Ech基因 请判断并说明理由:　　　　　　　　　　　　。除选择培养基外,可用于检测转基因是否成功的生物技术还有　　　　　　　　　　　　　　　　(答2种)。
限时集训(十四)A
1.C　[解析] 选鸡血细胞悬浮液作为实验材料,利用细胞吸水涨破的原理,省去了研磨过程,A正确;SDS是蛋白质变性剂,可使蛋白质结构变得松散,使染色体中DNA和蛋白质分离,B正确;DNA的基本单位是脱氧核苷酸,EDTA是DNA酶抑制剂,可以防止DNA水解成脱氧核苷酸,C错误;Tris是缓冲剂,可调节溶液中的pH,D正确。
2.B　[解析] 该实验中利用乳腺生物反应器从牛乳中提取HSA,因此需将HSA基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起,构建基因表达载体,A正确;将目的基因导入受体细胞时,根据受体细胞不同,导入的方法也不一样,培育转基因动物的受体细胞一般是受精卵,通过显微注射法将基因表达载体导入牛的受精卵中构建乳腺生物反应器,B错误;体外培养的胚胎一般需要培育到桑葚胚或囊胚阶段才能移植,C正确;胚胎移植时受体子宫对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应,这是胚胎移植的生理学基础之一,D正确。
3.C　[解析] 构建多基因表达载体时需用到多种限制酶和DNA连接酶,将多个基因与载体连接起来,A正确;检测目的基因是否成功导入受体细胞可以用PCR技术,B正确;BvCYP基因启动子启动转录的方向与其他的不同,所以五个基因转录时的模板不是同一条DNA单链,C错误;卡那霉素抗性基因不位于T-DNA中,而潮霉素抗性基因位于T-DNA中,应选用含潮霉素的培养基筛选被农杆菌转化的烟草细胞,D正确。
4.B　[解析] 用蛋白酶直接处理绿色荧光蛋白得到的是各种氨基酸,而不是第203位苏氨酸替换为酪氨酸的橙色荧光蛋白,A错误;要使绿色荧光蛋白第203位苏氨酸替换为酪氨酸,可以通过对其基因进行定点突变PCR实现,B正确;PCR扩增获得的产物是目的基因片段,不能发橙色荧光,只有该基因片段控制合成的蛋白质才会在激发后发橙色荧光,C错误;绿色荧光蛋白基因发生的突变类型为碱基替换,D错误。
5.A　[解析] 甲基化不会造成基因碱基序列的改变,A错误;MSP过程中根据亚硫酸钠处理前后的碱基序列设计甲基化引物和非甲基化引物,从而分别扩增甲基化片段和非甲基化片段,B正确;用亚硫酸钠处理后,未甲基化的胞嘧啶变成了尿嘧啶,而甲基化的胞嘧啶不变,则甲基化的基因MSP产物中氢键数目多,而未甲基化的基因MSP产物中氢键数目少,因此PCR过程中甲基化组的复性温度比非甲基化组的高,C正确;PCR完成后,由于两种MSP产物的碱基序列存在差异,可采用琼脂糖凝胶电泳对其进行鉴定分析,D正确。
6.(1)①防止引物之间结合形成双链,降低引物与DNA模板链结合的效率　变性、复性、延伸　②防止质粒、目的基因自连现象,防止目的基因和质粒的反向连接　③T-DNA　农杆菌侵染植物细胞后,能将Ti质粒上的T-DNA转移到被侵染的细胞,并且将其整合到该细胞的染色体DNA上
(2)使细胞处于一种能吸收周围环境DNA分子的生理状态
(3)转ZmCIPKHT基因植株OE-4经高温处理3 h内,ZmCIPKHT基因的相对表达水平明显升高
[解析] (1)PCR扩增DNA需要引物与模板链结合,若引物之间能进行碱基互补配对,则引物之间会结合形成双链,降低了引物与DNA模板链结合的效率;PCR每次循环一般可以分为变性、复性、延伸三步。将质粒与ZmCIPKHT基因进行双酶切的优点表现在能保证目的基因和质粒的正向连接,避免质粒和目的基因自连环化现象的发生。将ZmCIPKHT基因插入Ti质粒的T-DNA中,原因是农杆菌侵染植物细胞后,能将Ti质粒上的T-DNA转移到被侵染的细胞,并且将其整合到该细胞的染色体DNA上。(2)构建重组质粒完成后,首先将重组质粒导入农杆菌,该过程中需要用Ca2+处理农杆菌,使农杆菌处于感受态,即使农杆菌处于一种能吸收周围环境DNA分子的生理状态,可以提高重组质粒导入的成功率。(3)实验结果表明,在一定时间内,随着高温胁迫时间的延长,
ZmCIPKHT基因的表达水平上升,即转ZmCIPKHT基因植株OE-4经高温处理3 h内,ZmCIPKHT基因的相对表达水平明显升高,说明ZmCIPKHT基因对高温胁迫具有响应。
7.(1) 酵母菌不能直接利用淀粉作为碳源　稀释涂布平板法
(2)①引物2和引物3　②EcoRⅠ和HindⅢ　5'—GAATTCATG—3'和5'—AAGCTTTCA—3'　③氨苄青霉素、卡那霉素　不一定,含抗生素抗性基因的未重组载体也可转化大肠杆菌,使大肠杆菌在选择培养基上正常生存　PCR、抗原—抗体杂交、核酸分子杂交(任选2种)
[解析] (1)糖化是指将淀粉转化为葡萄糖,由于酵母菌不含有淀粉酶,不能直接以淀粉作为碳源,因此糯米需要糖化后才能被酿酒酵母转化成酒精。计数微生物的数量可采用稀释涂布平板法或血细胞计数板法。(2)①根据引物延伸方向是5'→3',欲扩增出Ech基因,应选择引物2和引物3。②基因表达载体上有五个限制酶切割位点,其中EcoRⅤ会破坏Ech基因,而SacⅠ在表达载体上有两个酶切位点,为了使Ech基因与载体连接并正确表达,则只能使用EcoRⅠ和HindⅢ两种限制酶去切割Ech基因和表达载体,目的基因上不含有这两种限制酶切割位点,则需要在引物上添加相应识别序列,根据启动子到终止子的方向,则引物3上添加EcoRⅠ限制酶的识别序列,序列为5'—GAATTCATG—3',引物2上添加HindⅢ限制酶的识别序列,序列为5'—AAGCTTTCA—3'。③根据表达载体上含有抗氨苄青霉素基因和抗卡那霉素基因这两种标记基因,则应在固体培养基上添加氨苄青霉素、卡那霉素进行筛选转化后的大肠杆菌,但筛选出的大肠杆菌不一定就含有Ech基因,因为含抗生素抗性基因的未重组载体也可转化大肠杆菌,使大肠杆菌在选择培养基上正常生存。检测目的基因是否成功导入受体细胞并成功表达,可采用PCR技术、抗原—抗体杂交技术和核酸分子杂交技术。