第3章 基因工程（非选择题）
——高二下学期生物学人教版（2019）期末考前提分练
1.大豆富含蛋白质等营养物质，真菌性病害严重影响大豆产量和品质，科研人员将几丁质酶基因导入大豆细胞，培育抗病新品种。图1为所用载体及限制酶切位点示意图，图2为PCR扩增几丁质酶基因的某个环节，表为各限制酶的识别序列及切割位点。回答下列相关问题。
名称 识别序列及切割位点 名称 识别序列及切割位点
HindⅢ EcoRⅠ
BglⅡ PstⅠ
KpnⅠ BamHⅠ
（1）获得几丁质酶基因，可以从苏云金芽孢杆菌中提取RNA，通过_____酶得到DNA，再通过PCR技术扩增，PCR扩增的过程中，变性的目的是_____。若扩增过程中消耗了30个引物，则扩增了_____次。
（2）基因转录时，为保证几丁质酶基因能用B链充当转录模板，设计引物时应在图2引物I的5'端添加3'-_____-5'序列，经PCR扩增后，获得足量目的基因片段，再用______两种限制酶分别切割质粒和几丁质酶基因两端，选择两种限制酶切割的目的是______。
（3）将含几丁质酶基因的质粒导入农杆菌前，常用______处理农杆菌，一般不能利用未处理的农杆菌作为受体细胞的原因是______。
2.图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性内切核酸酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为、、、。
（1）限制性内切核酸酶切断的化学键所处的具体部位是______。
（2）若用限制酶SmaⅠ完全切割图1所示DNA片段，其产物长度分别为537bp、______bp和______bp。
（3）若图1中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1所对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有______种不同长度的DNA片段。
（4）若将图2中质粒和目的基因D通过同一种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是_____，理由是______。
3.19世纪末，巴斯德开创了第一次疫苗革命，其特点是接种灭活或减毒的病原微生物。20世纪70年代开始，现代生物技术的迅猛发展开创了第二次疫苗革命，使疫苗的研制进入分子水平。图1是通过基因工程制备乙型肝炎表面抗原（HbsAg）从而获得乙肝疫苗的过程。
在图1步骤①和③中，需要用合适的限制酶切割乙肝表面抗原基因和质粒。乙肝表面抗原基因及质粒的部分限制酶的识别序列及位置如表和图2所示。质粒中的启动子是质粒中相关基因得以正常表达所必需的部分。LacZ基因能够合成某种酶，该酶能将无色的X-gal分解产生蓝色产物，最终在含X-gal的培养基上含该基因的菌落呈现蓝色。
限制酶 EcoRⅠ BclⅠ BamHⅠ HindⅢ
识别序列及切割位点
（1）制备乙肝疫苗的基因可以从基因文库中获取，与基因组文库中的基因相比，cDNA文库中的基因在结构上的特点是____，构建cDNA文库第一步需要____酶。
（2）为了避免自身环化及便于筛选，切割质粒选用的限制酶是____，切割乙肝表面抗原基因选用的限制酶是____。
（3）为筛选含有乙肝表面抗原基因的大肠杆菌细胞，需要将导入操作之后的大肠杆菌接种到含______的固体牛肉膏蛋白胨培养基上，挑选______的菌落纯化培养。
（4）在图1步骤④中，使用的基因工程工具酶是______。在一个乙肝表面抗原基因与一个质粒重组的过程中（图1步骤④），游离的磷酸基团数目减少了______个。
4.DHA俗称“脑黄金”，是一种对人体非常重要的多不饱和脂肪酸，对婴儿智力和视力发育至关重要，获取DHA产品的主要途径是从海洋渔业资源中提取（如鱼油）。研究人员将pfaB基因引入裂殖壶菌（一种单细胞海洋真菌），使其DHA合成量提高了5倍。下图为裂殖壶菌基因改造以及工业化发酵生产DHA的过程示意图，SapⅠ、HindⅢ、XhoⅠ、SmaⅠ是四种不同的限制酶。
（1）图中Tp和Tt分别为质粒上的启动子和终止子，若在二者之间还存在着与核糖体结合的调控序列，推测Tp及与核糖体结合的调控序列的作用是______。
（2）研究人员将pfaB基因插入图中质粒的X区时，需在A、B两端引入上述______（限制酶）的识别序列，以使pfaB基因定向插Tp和Tt之间。
（3）发酵罐内发酵是发酵工程的中心环节，请结合微生物培养的相关知识推测，在发酵过程中需______（至少答出两点）等。
（4）据图判断，筛选用于工业化发酵生产所需的裂殖壶菌的指标有_____（多选）。
A.在含博来霉素培养基中的生长状况
B.pfaB基因的表达量
C.裂殖壶菌的DHA合成量
D.裂殖壶菌的生长速度
（5）若从生物安全角度出发，对于高等植物玉米来说，可将外源基因导入叶绿体中，原因是_____。
5.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。
（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___________________________________。
6.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（P1）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________。
（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苷酸序列（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P1，可利用________和________技术将改造细胞转化为既可产生P1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）。
答案以及解析
1.答案：（1）逆转录；将双链DNA解为单链；4
（2）CTTAAG；BglⅡ和EcoRⅠ；防止目的基因和质粒的自我环化或反向连接
（3）Ca2+；未处理的农杆菌吸收周围环境中DNA分子的能力弱
解析：（1）以mRNA为模板，在逆转录酶的作用下合成DNA。PCR扩增过程包括变性、复性和延伸，变性的目的是将双链DNA解为单链。PCR扩增n次，共消耗引物的数目为2n+1-2，若消耗30个引物，则n=4，因此扩增了4次。
（2）分析图1，几丁质酶基因应导入到T-DNA中，且前有启动子后有终止子，因此，限制酶应从BglⅡ、KpnⅠ和EcoRⅠ中选择，又因为质粒中有两个KpnⅠ的识别位点，且其中一个在T-DNA外，因此应选择BglⅡ和EcoRⅠ切割质粒。为了保证几丁质酶基因连入质粒时，以β链为模板转录，引物Ⅰ的5'端应增加限制酶EcoRⅠ的识别序列，引物Ⅱ5'端应增加限制酶BglⅡ的识别序列，因此需在引物Ⅰ的5'端方框位置添加3'-CTTAAG-5'序列。用两种引物分别切割质粒和目的基因是为了防止目的基因和质粒的自我环化或反向连接。
（3）用Ca2+处理农杆菌，可以使农杆菌处于易吸收周围环境DNA分子的状态，若不处理，农杆菌吸收周围环境中DNA分子的能力比较弱。
2.答案：（1）DNA一条链上相邻的核苷酸之间
（2）790；661
（3）4
（4）BamHⅠ；MspⅠ和SmaⅠ会敲坏目的基因，MboⅠ会将质粒上的两个标记基因全破坏，BamHⅠ在目的基因两端和质粒的抗生素A抗性基因上有识别序列，用它处理后既能形成重组质粒，又利于筛选
解析：（1）限制性内切核酸酶切断的化学键是磷酸二酯键，磷酸二酯键所处的具体部位是DNA一条链上相邻的两个核苷酸之间。
（2）若用限制酶SmaⅠ完全切割图1所示DNA片段，则产生长度为534+3=537（bp）、796-3-3=790（bp）、658+3=661（bp）的三种产物。
（3）由图1可知，目的基因D有2个SmaⅠ的酶切位点，图1所示DNA片段可以被切成3种不同长度的DNA片段；突变后的基因d只有1个SmaⅠ的酶切位点，图1所示DNA片段可以被切成2种不同的DNA片段，即1327bp和661bp，其中有1种（661bp）和基因D被切割后的1种产物相同，故共产生4种不同长度的DNA片段。
（4）在构建重组质粒时，目的基因D不能用限制酶MspⅠ和SmaⅠ切割，因为这两种限制酶切割的位点在目的基因的中间，目的基因D会被破坏：也不能用限制酶MboⅠ切割，因为两个标记基因都将被破坏，将无法进行重组质粒的筛选，故应选用限制酶BamHⅠ。BamHⅠ在目的基因两端和质粒抗生素A抗性基因上均有识别序列，用该酶切割后既能形成重组质粒，又能保留一种标记基因而利于筛选。
3.答案：（1）无内含子、启动子、终止子等序列；逆转录
（2）BamHⅠ和HindⅢ；BclⅠ和HindⅢ
（3）氨苄青霉素和X-gal；未呈现蓝色（或白色）
（4）DNA连接酶；4
解析：由图1可知，①是获取目的基因；②是获取质粒：③是切割质粒形成黏性末端；④是基因表达载体的构建；⑤是将目的基因导入受体细胞；⑥是目的基因随着受体细胞扩增；⑦是获得乙肝表面抗原。
（1）cDNA文库是从特定的组织或细胞中提取并纯化全部的mRNA逆转录获得的，与基因组文库中的基因相比，cDNA文库中的基因无内含子、启动子、终止子等序列；由于cDNA是经mRNA逆转录而成，故构建cDNA文库的第一步需要逆转录酶。
（2）据图2可知，目的基因中含有限制酶EcoRⅠ的切割位点，因此不能用该限制酶切割外源DNA分子；又因为用限制酶EcoRⅠ、BclⅠ切割质粒会分别破坏标记基因、启动子，因此切割质粒选用的限制酶是BamHⅠ和HindⅢ，切割乙肝表面抗原基因选用的限制酶是BclⅠ和HindⅢ（BclⅠ和BamHⅠ切割产生的黏性末端相同）。
（3）构建基因表达载体时使用了限制酶HindⅢ，导致LacZ基因被破坏（导入重组质粒的大肠杆菌不能合成某种酶，即不能使将X-gal水解产生蓝色产物），但没有破坏氨苄青霉素抗性基因，为筛选含有乙肝表面抗原基因的大肠杆菌细胞，需要将导入操作之后的大肠杆菌接种到含氨苄青霉素和X-gal的固体牛肉膏蛋白胨培养基上，挑选未呈现蓝色（或白色）的菌落进行纯化培养。
（4）图1步骤④是基因表达载体的构建，该过程需要DNA连接酶。一个乙肝表面抗原基因（含有2个游离的磷酸基团）与一个质粒（被切开的质粒含有2个游离的磷酸基团）重组的过程中（图1步骤④），游离的磷酸基团数目减少了4个。
4.答案：（1）调控pfaB基因的转录和翻译
（2）XhoⅠ和SapⅠ
（3）控制溶解氧、维持适宜的温度、调节pH、保证营养物质的供给
（4）ABC
（5）叶绿体基因组不会随花粉扩散，有效避免了基因污染
解析：（1）启动子是一段特殊的DNA序列，位于基因的上游，是RNA聚合酶识别并结合的位点，驱动转录过程；核糖体是合成多肽链的场所。据此可知，Tp和与核糖体结合的调控序列的作用是调控pfaB基因的转录和翻译。
（2）研究人员要将pfaB基因插入图中质粒的X区，由题图中质粒和pfaB基因上的限制酶识别序列可知，需在对pfaB基因的A、B两端引入上述XhoⅠ和SapⅠ的识别序列，因为用这两种限制酶切割pfaB基因，不会破坏pfaB基因本身的碱基序列，而且这两种酶均位于质粒X区，可以使pfaB基因定向插入Tp和Tt之间。
（3）在微生物培养时，需提供适合微生物生长的环境，以便更好地获得微生物的代谢物，故发酵过程中需要控制溶解氧、维持适宜的温度、调节pH、保证营养物质的供给等。
（4）根据题图可知，导入pfaB基因的裂殖壶菌含有博来霉素抗性基因，发酵生产所需的裂殖壶菌要能在含博来霉素的培养基中生长，并且pfaB基因表达量高，DHA的合成量高，这样才能获得更多的DHA，故选A、B、C。
（5）从生物安全角度出发，将外源基因导入叶绿体中能有效避免基因污染，因为叶绿体基因组不会随花粉扩散。
5.答案：（1）具有一定氨基酸序列的多肽链；mRNA；密码子的简并性
（2）从基因文库中获取目的基因；通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成
（3）种类；水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏
（4）取3支试管，分别加入等量的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；用酒精消毒，用注射器取同一种动物（如家兔）血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中，静置后，统计三支试管中血液凝固所需时间。
解析：（1）物质a是氨基酸序列多肽链，物质b是mRNA。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，原因是密码子的简并性，即一种氨基酸可能有几个密码子。
（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从基因文库中获取目的基因、通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成和利用 PCR 技术扩增。
（3）将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，据图可知，水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升，且差别不大；而水解产物中抗凝血活性有差异，经酶甲处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后相对稳定，经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后下降，且酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性，差异明显，据此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关，导致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏。
6.答案：（1）不必；引物和Taq酶
（2）自然界已存在；人类生产和生活；改造基因；合成基因；改造
（3）设计预期的蛋白质结构；推测应有的氨基酸序列
（4）动物细胞培养；动物细胞融合
（5）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：（1）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苷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种脱氧核苷酸）、耐高温的DNA聚合酶（Taq酶）和引物等。
（2）略。
（3）蛋白质工程的基本思路：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。
（4）据题意，若想获得既可产生P1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）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。
2第3章 基因工程（选择题）
——高二下学期生物学人教版（2019）期末考前提分练
一、单项选择题
1.几种限制酶的识别序列及其切割位点（箭头表示相关酶的切割位点）如表所示。限制酶切后产生的几种末端如图所示。根据表和图判断，下列说法正确的是（ ）
限制酶 AluⅠ BamHⅠ SmaⅠ Sau3AⅠ
识别序列及切割位点
A.BamHⅠ切割的是氢键，AluⅠ切割的是磷酸二酯键
B.Sau3AⅠ和BamHⅠ切割产生的片段能够相连，但连接后的片段两者都不能再切割
C.②④⑤对应的识别序列均能被Sau3AⅠ识别并切割
D.T4DNA连接酶只能连接①③，不能连接②⑤
2.某线性DNA分子含有5000个碱基对（bp），先用a酶切割，把得到的产物用b酶切割，得到的DNA片段大小如下表所示。a酶和b酶的识别序列和切割位点如下图所示。下列有关说法错误的是（ ）
a酶切割产物（bp） b酶再次切割产物（bp）
2100；1400；1000；500 1900；200；800；600；1000；300；200
A.在该DNA分子中，a酶与b酶的识别序列均为3个
B.a酶与b酶切出的黏性末端能相互连接
C.a酶与b酶切断的化学键相同
D.用a酶切割与线性DNA分子具有相同碱基序列的质粒，一定能得到4种切割产物
3.下表为常用的限制性内切核酸酶（限制酶）及其识别序列和切割位点，由此推断以下说法错误的是（ ）
限制酶 名称 识别序列和 切割位点 限制酶 名称 识别序列和 切割位点
BamHⅠ KpnⅠ
EcoRⅠ Sau3AⅠ
HindⅡ SmaⅠ
注：Y=T或C，R=A或G。
A.HincⅡ、SmaⅠ两种限制酶切割后形成平末端
B.Sau3AⅠ的切割位点在识别序列的外部
C.BamHⅠ和Sau3AⅠ两种限制酶切割后形成相同的黏性末端
D.一种限制酶一定只能识别一种核苷酸序列
4.动物乳腺生物反应器是一项利用转基因动物的乳腺代替传统的生物发酵，进行大规模生产可供治疗人类疾病或用于保健的活性蛋白质的现代生物技术。科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要的医药产品，大致过程如图所示。以下叙述错误的是（ ）
A.通过③形成的重组质粒具有人的药用蛋白基因、启动子、终止子和标记基因即可
B.④通常采用显微注射技术
C.只有在转基因母牛的乳腺细胞中人的药用蛋白基因才会表达，因此应从乳汁中提取药物
D.该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取
5.我国科学家利用基因定点突变技术，对枯草杆菌碱性蛋白酶BAPB92第188位、239位和262位氨基酸残基进行改造，构建了突变体BAPB92（A188P）、 BAPB92（Q239R）BAPB92（A188P/V262I）。相对于野生型，BAPB92（A188P）酶活力提高了2.6倍：BAPB92（Q239R）酶活力提高了2.5倍；BAPB92（A188P/V262I）酶活力提高了3.3倍。除此之外，突变体蛋白酶的热稳定性和耐碱能力均得到较大提高。下列相关叙述正确的是（ ）
A.碱性蛋白酶BAPB92的改造无需设计突变体蛋白酶的结构
B.水解替换BAPB92酶第188位的氨基酸可获得突变体BAPB92（A188P）
C.枯草杆菌碱性蛋白酶的改造工程遵循的原理是基因突变
D.三种突变体中BAPB92（A188P/V262I）降低反应活化能的效果最显著
6.番茄作为一种常见的蔬菜，在日常生活中的需求量较大；但是番茄在较低温度下运输或储存的过程中容易出现冻伤的现象，从而影响其口感和品质。科学家利用基因工程技术培育出抗冻的转基因番茄。如图为外源DNA片段和质粒上标出的酶切位点及相关基因，其中AFPs基因为抗冻基因。下列相关叙述错误的是（ ）
A.图中的外源DNA用BamHⅠ切割后，会破坏4个磷酸二酯键
B.获得的AFPs基因应插入质粒上的启动子与终止子之间
C.应用BamHⅠ和HindⅢ切割含AFPs基因的DNA片段和质粒，以避免目的基因自连或反接
D.能在含四环素的培养基上生长的受体细胞中一定都含有AFPs基因
7.甲型流感病毒的抗原性与感染性与其表面的R蛋白（血凝素蛋白）密切相关，现利用基因工程的方法生产相关疫苗。图甲为构建R蛋白基因表达载体的过程，图乙为重组质粒被相关酶切后的电泳结果。下列相关叙述错误的是（ ）
A.电泳技术可以用于人类亲子鉴定、生物间亲缘关系的鉴定
B.图甲过程中至少需要用到逆转录酶、DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶
C.通过PCR技术从1个cDNA分子中特异性扩增出R蛋白基因时，在第四轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的R蛋白基因
D.据图乙可推测重组质粒长度最短为200bp，BamHⅠ在重组质粒上最少有3个酶切位点
8.基因表达载体的构建（即目的基因与运载体结合）是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。其构建目的是使目的基因能在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。如图为含有某目的基因的DNA片段、质粒体的酶切位点及限制酶识别切割位点，则据图分析，下列叙述正确的是（ ）
A.质粒作为基因工程运载体，只需具备启动子、终止子、标记基因、复制原点即可
B.不能用BclⅠ和BglⅡ切割质粒和含有目的基因的DNA片段，因为二者黏性末端相同
C.限制酶切割部位与DNA连接酶作用的部位不完全相同
D.构建基因表达载体时，目的基因必须接在启动子和终止子之间，以确保转录的正常进行
9.为了获得抗蚜虫棉花新品种，研究人员将雪花莲凝集素基因（GNA）和尾穗苋凝集素基因（ACA）与载体（pBI121）结合，然后导入棉花细胞。下列操作与实验目的不符的是（ ）
A.用限制酶BsaBⅠ和DNA连接酶处理两种基因可获得GNA-ACA融合基因
B.与只用KpnⅠ相比，用KpnⅠ和XhoⅠ处理融合基因和载体可保证基因转录方向正确
C.将棉花细胞接种在含氨苄青霉素的培养基上可筛选出转基因细胞
D.用PCR技术可检测GNA和ACA基因是否导入棉花细胞中
10.干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染性疾病和癌症，但在体外保存相当困难。如图是利用蛋白质工程设计生产干扰素的流程图。据图分析，下列叙述错误的是（ ）
A.图中构建新的干扰素模型的主要依据是预期的蛋白质功能
B.图中新的干扰素基因必须加上启动子和终止子才能表达
C.图中改造干扰素结构的实质是改造干扰素基因的结构
D.图中各项技术并没有涉及基因工程技术
二、多项选择题
11.为了获得抗蚜虫棉花新品种，研究人员将雪花莲凝集素基因（GNA）和尾穗苋凝集素基因（ACA）与载体（pBI121）结合，然后导入棉花细胞（如图所示）。下列操作与实验目的相符的是（ ）
A.用限制酶BsaBⅠ和DNA连接酶处理两种基因可获得GNA-ACA融合基因
B.用KpnⅠ和XhoⅠ两种酶处理融合基因和载体可保证基因转录方向正确
C.将棉花细胞接种在含氨苄青霉素的培养基上可筛选出转基因细胞
D.用PCR技术可检测GNA和ACA基因是否导入棉花细胞中
12.下图是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图，质粒P0有四环AT4素抗性基因（TetR）和割节青霉素抗性基因（AmpR），EcoRV的酶切位点为。下列说法错误的是（ ）
A.EcoRV酶切出来的线性载体Pl两端为黏性末端
B.载体P1需要添加与目的基因片段两端互补的脱氧核苷酸序列才能与之连接
C.目的基因与P2可能反向连接而导致目的基因产物不能合成
D.只有成功导入P3的受体细胞才能在含有氨苄青霉素的培养基上增殖
13.某线性DNA分子含有5000个碱基对（bp），先用a酶切割，把得到的产物用b酶切割，得到的DNA片段大小如下表所示。a酶和b酶的识别序列和切割位点如下图所示。下列说法错误的是（ ）
a酶切割产物（bp） b酶再次切割产物（bp）
2100；1400；1000；500 1900；200；800；600；1000；300；200
A.在该DNA分子中，a酶与b酶的识别序列均为3个
B.a酶与b酶切出的黏性末端能相互连接
C.a酶与b酶切断的化学键不同
D.用a酶切割与线性DNA分子具有相同碱基序列的质粒，一定能得到4种切割产物
14.我国科学家利用了XbaⅠ和SacⅠ两种限制酶，并运用农杆菌转化法，将富含赖氨酸的蛋白质编码基因（含678pp）导入某植物细胞，再经植物组织培养获得转基因植株，使赖氨酸的含量比对照组明显提高，如图所示是相关培育过程（质粒的其他部位和目的基因内部均无XbaⅠ、SacⅠ、HindⅢ的识别位点），下列说法正确的是（ ）
A.一个内含目的基因的模板DNA经PCR扩增6次共产生52个等长片段
B.农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的常用方法
C.植物组织培养过程中，培养基需添加卡那霉素以便筛选转基因植株
D.使用SacⅠ和HindⅢ切割重组质粒后能得到1500bp左右的片段
15.干扰素是动物体内的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染性疾病和癌症，但在体外保存相当困难。如图是利用蛋白质工程设计生产干扰素的流程图。据图分析，下列叙述正确的是（ ）
A.图中构建新的干扰素模型的主要依据是预期的蛋白质功能
B.图中新的干扰素基因必须加上启动子和终止子才能表达
C.图中改造干扰素结构的实质是改造干扰素基因的结构
D.图中各项技术并没有涉及基因工程技术
答案以及解析
1.答案：C
解析：BamHⅠ与AluⅠ切割的均是磷酸二酯键，A错误；分析题表可知，BamHⅠ和Sau3AⅠ切割后产生的黏性末端是相同的，因此二者切割后产生的黏性末端能够相连接仍然存在序列，能被Sau3AⅠ切割，但是BamHⅠ不一定能切割，B错误；②④⑤对应的识别序列都存在，都能被Sau3AⅠ识别并切割，C正确；图中①③是平末端，②⑤是互补的黏性末端，T4DNA连接酶既可以连接互补的黏性末端也可以连接平末端，D错误。
2.答案：D
解析：a酶可以把线性DNA分子切成4段，说明该DNA分子上有3个a酶切割位点，即a酶的识别序列有3个；由题图可知，b酶与a酶的识别序列不同，由表可知b酶在a酶切割后，又把大小是2100的DNA切成大小分别为1900和200两个片段，再把大小是1400的DNA切成大小分别为800和600两个片段，再把500的DNA片段切成大小分别为300和200两个片段，说明该DNA分子上有3个b酶切割位点，即b酶的识别序列有3个，A正确。由题图可知，a酶与b酶切出的黏性末端相同，用DNA连接酶可以将它们连接起来，B正确。限制酶切割的化学键都是磷酸二酯键，故a酶与b酶切断的化学键相同，C正确。质粒为环状DNA分子，故用a酶切割与线性DNA相同碱基序列的质粒，可能得到3种切割产物，D错误。
3.答案：D
解析：HincⅡ、SmaⅠ两种限制酶沿着识别序列的中心轴线切开，切割后形成平末端，A正确；Sau3AⅠ的识别序列和切割位点为↓GATC，切割位点在识别序列的外部，B正确；BamHⅠ的识别序列和切割位点为G↓GATCC，Sau3AⅠ的识别序列和切割位点为↓GATC，二者切割后形成相同的黏性末端，C正确；分析题表可知，HincⅡ的识别序列中，Y可以是T或C，R可以是A或G，识别序列不唯一，D错误。
4.答案：A
解析：通过③过程形成的重组质粒具有人的药用蛋白基因、启动子、终止子、标记基因以及复制原点等，A错误；受体细胞为动物细胞时，将目的基因导入受体细胞的方法为显微注射技术，B正确；乳腺生物反应器生产药用蛋白时，目的基因只在乳腺细胞内表达，应从乳汁中提取药物，C正确；相对于传统方法，利用乳腺生物反应器生产药物的优点是产量高、质量好、易提取，D正确。
5.答案：D
解析：碱性蛋白酶BAPB92的改造属于蛋白质工程，需要设计突变体蛋白酶的结构，A错误；对蛋白酶BAPB92第188位的氨基酸进行改造获得突变体BAPB92（A188P），是通过改造相关基因实现，并非水解该部位的氨基酸，B错误；基因突变是不定向的，枯草杆菌碱性蛋白酶的改造工程遵循的原理是通过PCR等方法向目的DNA片段（可以是基因组，也可以是质粒）中引入所需变化（通常是表征有利方向的变化），属于基因重组，C错误；BAPB92（A188P/V262I）酶活力最高，降低反应活化能的效果最显著，D正确。
6.答案：D
解析：DNA为双链，图中的外源DNA片段中有两个BamHⅠ切割位点，因此图中的外源DNA用BamHⅠ切割后，会破坏4个磷酸二酯键，A正确；获得的AFPs基因应插入质粒上的启动子与终止子之间，以保证目的基因能够表达，B正确；为了防止目的基因自连或反接，应该选择两种限制酶进行切割，在目的基因两端、质粒上分别形成两种黏性末端，结合题图可知选用BamHⅠ和HindⅢ，C正确；导入了重组DNA的细胞具有四环素抗性，但仅导入了质粒的细胞也具有四环素抗性，故能在含四环素的培养基上生长的受体细胞中不一定含有AFPs基因，D错误。
7.答案：C
解析：将待测DNA用限制酶切割后进行电泳，可以用于人类亲子鉴定、生物间亲缘关系的鉴定，A正确；图甲获得重组质粒的过程，需要经过逆转录形成一条DNA链，再形成双链cDNA分子以及获取R蛋白基因及与质粒的重组过程，所以需要用到逆转录酶、DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶等，B正确；通过PCR技术从一个cDNA分子特异性扩增出完整的R蛋白基因的过程中，第一轮循环将产生2个两条链不等长的DNA片段，第二轮循环将产生4个两条链不等长的DNA片段，第三轮循环将产生8个DNA片段，其中有2个为两条核苷酸链等长的R蛋白基因，另外6个为两条链不等长的DNA片段，C错误；据图乙可知，重组质粒被HindⅢ切割后产生了1400bp、400bp和200bp三种长度的DNA片段，据此推测该质粒长度最短为1400+400+200=2000（bp），重组质粒被HindⅢ和BamH同时切割后，产生长度为560bp、420bp和200bp的三种DNA片段，说明在HindⅢ酶切后，BamHⅠ又将长度为I400bp的DNA片段切割成1个长度为560bp和2个长度为420bp的DNA片段，将长度为400bp的DNA片段切割成2个长度为200bp的DNA片段，故BamHⅠ在重组质粒上最少有3个酶切位点，D正确。
8.答案：D
解析：质粒作为基因工程的运载体需要有一个或多个限制酶的识别切割位点，A错误；由题图可知，限制酶BclⅠ和BglⅡ是同尾酶，同尾酶是指切割不同的DNA片段但产生相同的黏性末端的一类限制酶，二者切割后产生的黏性末端相同，所以可以用BclⅠ和BglⅡ切割质粒和含有目的基因的DNA片段，B错误；限制酶切割部位与DNA连接酶作用的部位完全相同，都是磷酸二酯键，C错误；构建基因表达载体时，目的基因必须接在启动子和终止子之间，以确保转录的正常进行，D正确。
9.答案：C
解析：雪花莲凝集素基因（GNA）和尾穗苋凝集素基因（ACA）均有BsaBⅠ酶切位点，所以用限制酶BsaBⅠ和DNA连接酶处理两种基因可获得GNA—ACA融合基因，A不符合题意；
图中质粒与GNA—ACA上都含有KpnⅠ和XhoⅠ的酶切位点，与只用KpnⅠ相比，用KpnⅠ和XhoⅠ处理融合基因和载体可保证基因转录方向正确，B不符合题意；
由于重组质粒含有卡那霉素抗性基因，故将棉花细胞接种在含卡那霉素的培养基上可筛选出转基因细胞，C符合题意；
根据GNA—ACA融合基因的两端序列设计合适的引物，可以利用PCR技术检测GNA和ACA基因是否导入棉花细胞中，D不符合题意。
10.答案：D
解析：由题干可知，构建新的干扰素模型要利用蛋白质工程，而蛋白质工程的主要依据就是预期的蛋白质功能，A正确；新的干扰素基因合成之后，要在受体细胞中表达，必须构建基因表达载体，基因表达载体的组成包括启动子和终止子等，B正确；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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，因此题图中改造干扰素结构的实质是改造干扰素基因的结构，C正确；题图中，合成新的干扰素基因后，要构建基因表达载体，并将其导入受体细胞中才能表达，这属于基因工程技术，D错误。
11.答案：AD
解析：两个基因中都有限制酶BsaBⅠ的一个识别位点，用该限制酶切割后再用DNA连接酶可拼接成GNA-ACA融合基因，A正确；GNA-ACA融合基因的两端有限制酶KpnⅠ和XhoⅠ的切割位点，而质粒上也有限制酶KpnⅠ和XhoⅠ的切割位点，但方向不一致，用两酶切割，正好是反向连接目的基因和运载体，B错误；运载体上带有卡那霉素的抗性基因，没有氨苄青霉素的抗性基因，转基因细胞在含有氨苄青霉素的培养基上不能存活，C错误；用PCR技术扩增GNA和ACA基因后，再通过分子杂交或电泳的方式，可检测是否导入棉花细胞中，D正确。
12.答案：AD
解析：EcoRV酶切位点为，可推知其酶切出来的线性载体P1两端为平末端，A错误；目的基因两侧是黏性末端，质粒P0经EcoRV酶切后获得的载体P1为平末端，因此载体P1需要添加与目的基因片段两端互补的脱氧核苷酸序列才能与其连接，B正确；目的基因若是用一种限制酶进行酶切，其两侧黏性末端相同，这会导致目的基因与P2可能反向连接，则目的基因产物不能合成，C正确；导入P3的受体细胞以及导入空白载体P2的受体细胞都含有氨苄青霉素抗性基因（AmpR），因此都能在含有氨苄青霉素的培养基上增殖，D错误。
13.答案：CD
解析： a酶可以把线性DNA分子切成4段，说明该DNA分子上有3个a酶切割位点，即a酶的识别序列有3个；由题图可知，b酶与a酶的识别序列不同，由表可知b酶在a酶切割后，又把大小是2100的DNA切成大小分别为1900和200两个片段，再把大小是1400的DNA切成大小分别为800和600两个片段，再把500的DNA片段切成大小分别为300和200两个片段，说明该DNA分子上有3个b酶切割位点，即b酶的识别序列有3个，A正确。由题图可知，a酶与b酶切出的黏性末端相同，用DNA连接酶可以将它们连接起来，B正确。限制酶切割的化学键都是磷酸二酯键，故a酶与b酶切断的化学键相同，C错误。质粒为环状DNA分子，故用a酶切割与线性DNA相同碱基序列的质粒，可能得到3种切割产物，D错误。
14.答案：ABD
解析：一个内含目的基因的模板DNA经PCR扩增6次共产生26-2×6=52个DNA，A正确。将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法、花粉管通道法，B正确。目的基因插入两个限制酶酶切位点之间，对卡那霉素抗性基因和新霉素抗性基因都无影响。之所以不能用卡那霉素筛选，是因为插入植物细胞染色体上的是质粒的T-DNA片段，而卡那霉素抗性基因不在此片段上，导入成功的植物细胞对卡那霉素无抗性，C错误。根据切割目的基因的限制酶在质粒上的切割位点，可知由于重组质粒上移除1900bp而补充了目的基因的678个碱基对，加上未移除的822bp，所以用SacⅠ和HindⅢ切割重组质粒后，可得到822+678-1500bp的新片段，D正确。
15.答案：ABC
解析：由题干可知，构建新的干扰素模型要利用蛋白质工程，而蛋白质工程的主要依据就是预期的蛋白质功能，A正确；新的干扰素基因合成之后，要在受体细胞中表达，必须构建基因表达载体，基因表达载体的组成包括启动子和终止子等，B正确；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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，因此题图中改造干扰素结构的实质是改造干扰素基因的结构，C正确；题图中，合成新的干扰素基因后，要构建基因表达载体，并将其导入受体细胞中才能表达，这属于基因工程技术，D错误。
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