2024 届高考生物学核心考点小题限时练：基因工程（含解析）

（15）基因工程
——2024 届高考生物学核心考点小题限时练
考试时间：25分钟
满分：40分
一、单项选择题：本题共12小题，每题2分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.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( )
A.在PCR反应体系中还需要加入4种游离的脱氧核苷酸、解旋酶Taq、DNA聚合酶等
B.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
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3轮PCR结束后，含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/2
2.下图1表示限制酶SpeⅠ、XbaⅠ的识别序列和切割位点，图2表示基因P（960bp）、基因Q（840bp）的限制酶SpeⅠ或XbaⅠ的酶切图谱和融合基因，图3表示几种基因经限制酶SpeⅠ或XbaⅠ处理后进行电泳（电泳条带表示特定长度的DNA片段）得到的带谱图，下列相关分析错误的是( )
A.基因P经限制酶SpeⅠ处理后进行电泳的结果与图3中的Ⅰ相同
B.基因Q经限制酶XbaⅠ处理后进行电泳的结果与图3中的Ⅱ相同
C.融合基因经限制酶SpeⅠ处理后进行电泳的结果与图3中的Ⅲ相同
D.融合基因经限制酶XbaⅠ处理后进行电泳的结果与图3中的Ⅳ相同
3.研究人员利用农杆菌侵染水稻叶片，经组培、筛选，最终获得了一株水稻突变体，利用不同的限制酶处理突变体的总DNA、电泳，得到如图所示的放射性检测结果(注：T-DNA上没有所用限制酶的酶切位点)。对该实验的分析错误的是( )
A.检测结果时使用了放射性标记的T-DNA片段作探针
B.该突变体产生的根本原因是T-DNA插入水稻核DNA中
C.不同酶切显示的杂交带位置不同，说明T-DNA有不同的插入位置
D.若野生型也出现杂交带，则实验样本可能被污染，检测结果不准确
4.下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是( )
A.表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA逆转录获得
B.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均起始于复制起点
C.借助标记基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来
D.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用
5.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
6.如图是利用基因工程培有抗虫植物的示意图。下列相关叙述不正确的是( )
A.①→②利用两种不同限制酶处理，能避免含抗虫基因的DNA片段自身环化
B.②→③可用氯化钙处理农杆菌，有助于促进重组Ti质粒转入农杆菌细胞中
C.③→④用农杆菌侵染植物细胞，重组Ti质粒整合到植物细胞的染色体上
D.④→⑤利用植物组织培养技术，原理是植物细跑的全能性
7.如图表示基因工程中获取水稻某目的基因的不同方法。下列相关叙述正确的是( )
A.这三种方法都用到了酶，都是在体外进行的
B.①②③碱基对的排列顺序均相同
C.图示a、b三种方法均属人工合成法
D.方法a不遵循中心法则
8.如图表示基因程中目的基因的获取示意图，下列叙述不正确的是( )
A.③表示PCR技术，用来扩增目的基因
B.若获取的目的基因相同，则图中基因组文库小于cDNA文库
C.要从基因文库中得到所需的目的基因，可以根据目的基因的相关信息来获取
D.若基因比较小，核苷酸序列又已知，可以通过化学方法直接人工合成
9.科学家将葡萄糖异构酶的第138位甘氨酸用脯氨酸替代，结果它的最适温度提高了10~12℃。据分析，脯氨酸替代甘氨酸后，由于引入了一个吡咯环侧链，刚好填充了第138位甘氨酸附近的空洞，使蛋白质空间结构更具刚性，从而提高了酶的热稳定性。下列说法正确的是( )
A.蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异
B.对葡萄糖异构酶的改造需要以基因工程为基础
C.蛋白质工程操作过程中，不需要酶和载体作为工具
D.经改造后的葡萄糖异构酶热稳定性提高这一性状不可遗传
10.已知生物体内有一种X蛋白，如果将X蛋白的某一个氨基酸替换，改变后的蛋白质（X1蛋白）不但保留X蛋白的功能，而且具有了酶的催化活性。下列说法正确的是( )
A.蛋白质工程和基因工程的根本区别是操作对象的差异
B.可以通过对X蛋白基因进行改造或人工合成获得X1蛋白基因
C.蛋白质工程操作过程中，不需要酶和载体作为工具
D.细胞内合成X1蛋白与X蛋白的过程中，遗传信息的流向是相反的
11.T4溶菌酶来源于T4噬菌体，是重要的工业用酶科学家通过一定技术使T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变为半胱氨酸（异亮氨酸的密码子是AUU、AUC、AUA,半胱氨酸的密码子是UGUJJGC）,于是在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成一个二硫键，从而使T4溶菌酶的耐热性得到了提高。下列叙述错误的是( )
A.对T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程的范畴
B.上述改造通过至少替换T4溶菌酶DNA上的2个碱基对实现
C.参与新的T4溶菌酶合成的tRNA种类会发生改变
D.改造后的T4溶菌酶中的二硫键的作用类似于DNA中的氢键
12.研究者从某微生物提取出抗旱基因，将其与载体DNA重组，再借助农杆菌导入玉米中增加玉米的抗旱性，如图表示该转基因玉米的培育过程，其中字母a、b表示具体的结构，数字①~④表示具体的过程，下列叙述正确的是( )
A.从微生物细胞中获取的基因需要加工后才能作为目的基因导入玉米细胞中
B.基因表达载体构建的过程需要DNA聚合酶、DNA连接酶、限制酶
C.图中b是愈伤组织，③与④过程中所需植物激素的含量、比例相同
D.用抗原—抗体杂交的方法检测没有杂交带出现，说明目的基因导入不成功
二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，有不止一个选项是符合题目要求的。全部选对得4分，选对但选不全得2分，有选错得0分。
13.图1表示某种DNA分子上的多种限制酶切割位点，图2表示EcoRⅠ、BamHⅠ、Sau3AⅠ三种限制酶的识别序列和切割位点，下列相关叙述错误的是( )
A.在使用限制酶切割DNA分子的同时，还必须用解旋酶解开DNA双链
B.获取该目的基因可采用EcoRⅠ和BamHⅠ进行酶切
C.Sau3AⅠ和BamHⅠ酶切该DNA分子会产生相同的黏性末端
D.能被Sau3AⅠ切割的序列也能被BamHⅠ切割
14.菊花是一种双子叶植物，易感桃蚜。桃蚜不但直接影响植物生长，还是多种植物病毒的传播媒介。雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效抑制桃蚜生长。某科研团队运用农杆菌转化法获得了转GNA基因菊花。下列有关叙述正确的是( )
A.受体细胞可以选择菊花叶片细胞或桃蚜细胞
B.将目的基因GNA插入到Ti质粒的T-DNA上构建表达载体
C.菊花外植体产生的酚类化合物能吸引农杆菌移向受体细胞
D.应用抗虫接种实验，检测转基因菊花对桃蚜的抗性及抗性的程度
15.相比利用大肠杆菌作受体细胞生产重组人胰岛素，用酵母菌生产的优点是：酵母菌表达得到的胰岛素原中二硫键的结构与位置是正确的，不需要加工处理。下列说法正确的是( )
A.利用酵母菌生产重组人胰岛素时，质粒、噬菌体、动植物病毒均可作载体
B.构建基因表达载体时，应选用在人体胰岛B细胞中特异性表达的基因的启动子
C.酵母菌作受体细胞，其表达物的后期加工更容易，可能与其含有内质网、高尔基体有关
D.利用大肠杆菌和酵母菌来生产重组人胰岛素时都用到了发酵工程
16.人参是一种名贵药材，具有良好的滋补作用，干扰素在慢性乙肝、丙肝及部分肿瘤的治疗中有一定疗效。如图为科研人员制备能合成干扰素的人参愈伤组织细胞的流程。①~④表示相关的操作，EcoRⅠ、BamHⅠ为限制酶，它们的识别序列及切割位点如表所示。下列说法正确的是( )
A.过程①依据的原理是DNA半保留复制
B.在过程③中T-DNA整合到受体细胞的染色体DNA上
C.为方便后续的剪切和连接，可在两种引物的一端分别加上GAATTC和GGATCC序列
D.过程④中，科研人员最终未能检测出干扰素基因，其原因可能是干扰素基因未能导入人参愈伤组织细胞
答案以及解析
1.答案：C
解析：在PCR反应体系中还需要加入4种游离的脱氧核苷酸、TaqDNA聚合酶等，不需要加入解旋酶，A错误；由图可知，②是第二轮PCR形成的，在第3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，B错误;引物中设计两种限制酶识别位点，经限制酶切割后可以产生两种不同的黏性末端，帮助目的基因定向定点插入载体，避免发生自身环化和反向连接，C正确；在第3轮PCR结束后，共产生8个DNA分子，含突变碱基对且两条链等长的DNA有2个，所以占比为1/4，D错误。
2.答案：C
解析：根据图2所示，基因P上有限制酶SPeⅠ的一个酶切位点，基因P的总长度960bp，所以经酶切后可以得到两个小于960的片段，符合图3中的Ⅰ，A正确。根据图2所示，基因0上有限制酶XbaⅠ的一个酶切位点，基因P的总长度为840bP，所以经酶切后可以得到两个小于840的片段，符合图3中的ⅡB正确。融合基因中没有限制酶SPeⅠ和限制酶XbaⅠ的酶切位点，所以用这两种端处理都不会断开，因此处理之后只有一个片段，符合图3中的Ⅳ,C错误，D正确。
3.答案：C
解析：题图所示结果中突变体出现放射性，说明使用了放射性标记的T-DNA片段作探针进行检测，A正确；该突变体产生的根本原因是T-DNA携带目的基因插入水稻的核DNA中，B正确；不同酶切显示的杂交带位置不同，说明不同酶切后带有T-DNA的片段长度不同（即不同的酶切位点距离T-DNA的远近不同），C错误；由题图所示的放射性检测结果可知，野生型无杂交带，若野生型也出现杂交带，则实验样本可能被污染，检测结果不准确，D正确。
4.答案：C
解析：由于基因的选择性表达，在人的肝细胞中没有胰岛素基因转录形成的mRNA，所以表达载体中的胰岛素基因不能通过人肝细胞mRNA逆转录获得，A错误；表达载体的复制起始于复制起点，胰岛素基因的表达起始于启动子，B错误；标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，C正确；启动子在基因的转录过程中起作用，终止密码子在基因的翻译过程中起作用，D错误。
5.答案：C
解析：只用一种限制酶切割质粒和目的基因，会使质粒和目的基因发生自身环化或者使目的基因在质粒中反向连接，A错误；用酶1切割目的基因，产生的是黏性末端，用酶3切割质粒，产生的是平末端，无法连接，B错误；质粒和目的基因都用酶1和酶2切割后，可使用T4 DNA连接酶连接，使目的基因定向插到质粒中，C正确；酶2和酶4切割后产生的黏性末端相同，易导致目的基因和质粒自身环化或者使目的基因在质粒中反向连接，并且用酶4切割会破坏标记基因，D错误。
6.答案：C
解析：①→②利用两种不同限制酶处理，能避免含抗虫基因的DNA片段自身环化，A正确;②→③可用氯化钙处理农杆菌，使之处于易吸收周围环境中DNA分子的生理状态，这样有助于促进重组质粒转入农杆菌细胞中， B正确：③→④用农杆菌侵染植物细胞，重组Ti质粒上的T-DNA片段整合到植物细胞的染色体DNA上，C错误;④→⑤利用植物组织培养技术，原理是植物细胞的全能性，D正确。
7.答案：A
解析：这三种方法都是在体外进行的，且都用到了酶，方法a需要逆转录酶和DNA聚合酶，方法b需要限制酶，方法c需要DNA聚合酶，A正确；方法a得到的目的基因中不含有内含子、启动子、终止子等调控序列，因此①②③碱基对的排列顺序不都相同，B错误;图示方法a和c属于人工合成法，而方法b是从供体细胞的DNA中直接分离出目的基因，C错误：逆转录过程也遵循中心法则，因此，方法a遵循中心法则，D错误。
8.答案：B
解析： PCR技术是体外进行DNA复制的技术，可用来扩增目的基因，A正确；基因组文库包含了一种生物所有的基因，CDNA文库只包含了一种生物的部分基因，故基因组文库大于cDNA文库，B错误；可以根据目的基因的核苷酸序列、功能等信息从基因文库中获取所需的目的基因，C正确；如果基因比较小，且核苷酸序列已知，可以通过化学方法直接人工合成，D正确。
9.答案：B
解析：蛋白质工程和基因工程都要对基因进行操作，其操作对象相同，A错误；对葡萄糖异构酶的改造属于蛋白质工程，需要以基因工程为基础，B正确；蛋白质工程要通过基因工程实施，需要酶和载体作为工具，C错误；蛋白质工程由于是对基因进行改造，遗传物质发生改变，属于可遗传的变异，D错误。
10.答案：B
解析：蛋白质工程和基因工程的操作对象都是基因，A错误；蛋白质工程的操作对象是基因，需要酶和载体作为工具，C错误；细胞内合成X1蛋白与X蛋白的过程中，遗传信息的流向是相同的，均为DNA→RNA→蛋白质，D错误。
11.答案：C
解析：对蛋白质分子的设计和改造是通过蛋白质工程来实现的，故对T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程的范畴，A正确；根据题意，要将T4溶菌酶的异亮氨酸变为半胱氨酸，只改变一个氨基酸，发生的是碱基的替换，两种氨基酸最接近的密码子是AUU和UGU，或AUC和UGC，仍然相差两个碱基，由于DNA是双链结构，故对应的DNA上的碱基至少要替换2个碱基对，B正确；改造前组成T4溶菌酶的氨基酸中就含有半胱氨酸，改造后组成T4溶菌酶的氨基酸中也可能仍含有异亮氨酸，因此参与其合成的tRNA种类可能不变，C错误；改造后的T4溶菌酶多了一个二硫键，二硫键使T4溶菌酶的耐热性提高，DNA分子中氢键越多，热稳定性越强，二者作用类似，D正确。
12.答案：A
解析：从微生物细胞中获取基因后，一般需要将目的基因与载体的启动子等调控组件结合在一起后，再导入玉米细胞，A正确；基因表达载体构建的过程需要DNA连接酶、限制酶，不需要DNA聚合酶，B错误；③④分别表示脱分化、再分化过程，这两个过程中都需要生长素和细胞分裂素，但二者的含量、比例不相同，C错误；用抗原—抗体杂交的方法检测没有出现杂交带，可能是导入的目的基因没有表达，也可能是目的基因导入不成功，D错误。
13.答案：AD
解析：在使用限制酶切割DNA分子时，不需要用解旋酶解开DNA双链，A错误；EcoRⅠ和BamHⅠ的酶切位点位于目的基因的两侧，获取该目的基因可采用EcoRⅠ和BamHⅠ进行酶切，B正确；Sau3AⅠ和BamHⅠ识别的碱基序列不同，但Sau3AⅠ和BamHⅠ酶切后产生的黏性末端相同，C正确；Sau3AⅠ和BamHⅠ识别的序列不同，BamHⅠ识别的序列能被Sau3AⅠ识别，但Sa3AI识别的序列不一定能被BamHⅠ识别，所以能被Sau3AⅠ切割的序列不一定能被BamHⅠ切割，D错误。
14.答案：BCD
解析：由题意可知，某科研团队运用农杆菌转化法获得了转GNA基因菊花，故受体细胞可以选择菊花叶片细胞，但不能选择桃蚜细胞，A错误；T-DNA是可转移的DNA，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，因此需将目的基因GNA插入Ti质粒的T- DNA上构建表达载体，B正确；外植体上有切口，切口附近的细胞受到伤害，会分泌酚类化合物吸引农杆菌移向这些细胞，C正确；对转基因生物做抗虫或抗病的接种实验，可确定转基因生物是否具有抗性以及抗性的程度，D正确。
15.答案：CD
解析：基因工程常用的载体是质粒、噬菌体、动植物病毒，但噬菌体、动植物病毒具有专一性，不能作为酵母菌的载体，A错误；启动子是RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列，不能特异性表达，B错误；酵母菌是真核细胞，含有各种细胞器，用酵母菌作受体细胞，其含有内质网、高尔基体，更容易对目的基因表达物后期加工，C正确；利用大肠杆菌和酵母菌来生产重组人胰岛素时都用到了发酵工程，D正确。
16.答案：ACD
解析：分析题图可知，图中过程①表示利用PCR技术扩增目的基因，过程②表示基因表达载体的构建，过程③表示将重组质粒导入根瘤农杆菌，过程④表示目的基因的检测和鉴定。过程①中，PCR技术依据的原理是DNA半保留复制，A正确；过程③表示将重组质粒导入根瘤农杆菌，而根瘤农杆菌在侵染人参愈伤组织细胞时，T-DNA才整合到受体细胞染色体DNA上，B错误；利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是干扰素基因两端的部分核苷酸序列，由于获得目的基因时需要用到EcoRⅠ、BamHⅠ两种限制酶，因此可在两种引物的一端分别加上GAATTC和GGATCC序列，以便于后续的剪切和连接，C正确；科研人员最终未能检测出干扰素基因，其原因可能是干扰素基因未能导入人参愈伤组织细胞，D正确。