2025人教版高中生物学选择性必修3强化练习题--第3章 第4章综合练（含解析）

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2025人教版高中生物学选择性必修3
第3章　基因工程
第4章　生物技术的安全性与伦理问题
(课程标准选择性必修概念5、6)
一、选择题(本题共12小题,每小题2分,共24分。每小题只有一个选项符合题目要求。)
1.下列关于基因工程的叙述,正确的是(　　)
A.限制性内切核酸酶和DNA连接酶的作用部位都是氢键
B.质粒是基因工程中常用的载体,一般属于核基因的组成成分
C.制备转基因植物,可以选叶肉细胞作为基因工程的受体细胞
D.人胰岛素基因转入大肠杆菌后,其遗传信息的传递和表达不再遵循中心法则
2.下表为常用的限制酶及其识别序列和切割位点,由此推断的以下说法中,正确的是(　　)
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 G↓GATCC KpnⅠ GGTAC↓C
EcoRⅠ G↓AATTC Sau3AⅠ ↓GATC
HindⅡ GTY↓RAC SmaⅠ CCC↓GGG
注:Y=C或T,R=A或G。
A.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
B.若两种限制酶的识别序列相同,则形成的末端一定能通过DNA连接酶相互连接
C.不同的限制酶切割DNA分子后可以形成相同的黏性末端
D.限制酶EcoRⅠ进行一次切割,会切断2个磷酸二酯键,形成1个游离的5'末端
3.下列有关“DNA粗提取与鉴定”“PCR扩增”“琼脂糖凝胶电泳”实验的叙述中,正确的是(　　)
A.DNA的粗提取与鉴定实验中可利用DNA在酒精中溶解度较大的特点来提取DNA
B.将提取到的丝状物与二苯胺溶液充分混匀后,溶液即可变为蓝色
C.PCR反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶,该酶在延伸过程中起作用
D.凝胶载样缓冲液中加入的核酸染料能与DNA分子结合,便于在紫外灯下观察
4.生物技术是以现代生命科学理论为基础,在个体、细胞及分子水平上研究及制造产品或改造动物、植物、微生物等,并使其具有所期望的品质和特性。下列叙述错误的是(　　)
A.干细胞培养在临床医学等领域前景广泛,但也可能面临安全性问题
B.蛋白质工程是在基因操作水平上改造或创造新的蛋白质
C.治疗性克隆的研究与应用必须受到相应法律法规的规范限制
D.生物武器主要影响人畜健康,对植物的影响不大
5.下列生物技术操作对生物遗传物质的改造,不会遗传给子代的是(　　)
A.用经过修饰的腺病毒作载体,将治疗遗传性囊性纤维病的正常基因转入患者组织中
B.将治疗乙型肝炎的重组人干扰素基因转入大肠杆菌,筛选获得基因工程菌
C.将鱼的抗冻蛋白基因导入番茄,经组织培养获得耐寒的番茄植株
D.将外源生长激素基因导入鲤鱼受精卵,培育出快速生长的转基因鲤鱼
6.2020年诺贝尔化学奖颁给了开发基因组编辑方法的两位女科学家,CRISPR/Cas9基因编辑技术可对基因进行定点编辑,其原理是由一条单链向导RNA引导内切核酸酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割,示意图如下。下列叙述错误的是(　　)
A.向导RNA可识别、切割DNA上的目标位点
B.单链向导RNA与识别序列可碱基互补配对
C.引入供体DNA分子插入切割点,可以对基因进行定向改造
D.生物体自身存在的修复系统能将断裂上下游两端的序列连接起来,实现目标基因的敲除
7.下图表示应用基因工程技术生产干扰素的三条途径,下列相关叙述错误的是(　　)
A.途径甲中,过程Ⅰ应将干扰素基因和乳腺中特异表达的基因的启动子重组
B.途径乙中,过程Ⅱ一般所采用的方法是农杆菌转化法
C.途径丙中,过程Ⅱ可用C处理大肠杆菌,以制备感受态细胞
D.三条途径中,由于使用的目的基因相同,表达出的干扰素结构也完全相同
8.蛛丝蛋白是一种特殊纤维蛋白,具有强度高、韧性大等特点,在人工肌腱等医学领域有着诱人的前景。某研究小组提取一种丝绒蜘蛛中的蛛丝蛋白基因,将其导入大肠杆菌生产蛛丝蛋白。下列叙述正确的是(　　)
A.构建蛛丝蛋白基因表达载体需要限制酶和DNA聚合酶
B.可通过显微注射的方法将蛛丝蛋白基因导入大肠杆菌
C.基因表达载体上的复制原点可调控蛛丝蛋白基因的表达
D.可通过蛋白质工程设计与改造蛛丝蛋白的结构以增强其韧性
9.常规PCR只能扩增两引物间的DNA区段,要扩增已知DNA序列两侧的未知DNA序列,可用反向PCR技术。反向PCR技术扩增的原理如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.酶切阶段,L中不能含有酶切时所选限制酶的识别序列
B.PCR技术的操作步骤依次是高温变性、低温复性、中温延伸
C.图中引物,应选择引物1和引物4,且二者间不能互补配对
D.PCR扩增,每轮循环前应加入限制酶将环状DNA切割成线状
10.纤维素酶是一种复合酶,包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶,前两种酶能使纤维素分解成纤维二糖,第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。科研人员从某菌株中获得了C1酶基因,将其与HT质粒进行连接,构建基因表达载体生产高效C1酶。过程如图所示,已知C1酶基因以B链为转录模板链,下列说法错误的是(　　)
A.在含有纤维素的固体培养基中加入刚果红,能形成红色复合物,滴加适量C1酶和CX酶后周围会出现透明圈
B.酶切位点1加上SmaⅠ的识别序列,酶切位点2加上BamHⅠ的识别序列
C.启动子是一段有特殊序列的DNA片段,是RNA聚合酶识别和结合的位点
D.基因工程的载体除了质粒外,还可以是噬菌体或动植物病毒
11.自然界中很少出现蓝色的花,天然蓝色花产生的主要原因是花瓣细胞液泡中花青素在碱性条件下显蓝色。我国科学家利用链霉菌的靛蓝合成酶基因(idgS)及其激活基因(sfp)构建基因表达载体(如下图,PmeⅠ、BamHⅠ、SpeⅠ、SacⅠ为不同限制酶),通过农杆菌转化法导入白玫瑰中,在细胞质基质中形成稳定显色的靛蓝。下列说法正确的是(　　)
A.上述获得蓝色玫瑰的方案中需转入能调控液泡pH的基因
B.将sfp基因插入Ti质粒时使用的限制酶是PmeⅠ和BamHⅠ
C.sfp和idgS基因转录时的模板链在T-DNA中不是同一条
D.农杆菌可将Ti质粒上的T-DNA整合到白玫瑰细胞质基因组中防止基因扩散
12.第一代基因测序技术又叫双脱氧链终止法,它以DNA合成反应为基础,反应体系中需加入ddNTP(有ddATP、ddGTP、ddCTP、ddTTP4种)。下图是该技术的测序原理和某待测DNA序列的电泳图谱。下列说法正确的是(　　)
A.双脱氧核苷酸无法与模板链发生碱基互补配对,导致子链延伸终止
B.待分离DNA片段有可解离的基团,在电场中会带上正电荷或负电荷
C.人工合成DNA体系中必须要加入ATP以供能
D.待测DNA的碱基序列是3'-TGGCAGTC-5'
二、选择题(本题共4小题,每小题4分,共16分。每小题有一个或多个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得1分,有选错的得0分。)
13.用限制酶EcoRⅤ、MboⅠ单独或联合完全切割同一种质粒,得到的DNA片段长度如下图所示。下列相关分析正确的是(　　)
A.限制酶EcoRⅤ、MboⅠ识别的序列不同,体现了酶的专一性
B.该质粒上含有一个限制酶EcoRⅤ的识别序列
C.该质粒上含有两个限制酶MboⅠ的识别序列
D.联合酶切时需断裂3个磷酸二酯键
14.为了增加牡丹花花色种类,某研究小组从其他植物中获得花色基因A,将其与Ti质粒(如图)重组,再借助农杆菌导入牡丹花中。下列说法正确的是(　　)
A.潮霉素抗性基因是标记基因,通过合成潮霉素用于重组DNA的筛选
B.图中EcoRⅠ所识别的位点应在Ti质粒的T-DNA片段上
C.基因A进入牡丹细胞并在牡丹细胞内维持稳定和表达的过程称为转化
D.观察转基因牡丹是否表现出基因A所控制的花色是最简便的检测方法
15.苏云金杆菌中的杀虫晶体蛋白Cry具有杀虫毒性,但Cry蛋白存在杀虫谱窄、毒力有限等问题,制约了其在农业生产中的进一步应用。科学家通过定点突变,将Cry蛋白第168位的组氨酸替换为精氨酸后,Cry蛋白对烟草天蛾的毒性提高了3倍;将Cry蛋白第282位、第283位的丙氨酸和亮氨酸分别替换成甘氨酸和丝氨酸后,Cry蛋白对烟草天蛾的毒性提高了7倍。下列有关叙述不正确的是(　　)
A.对Cry蛋白的改造是通过直接替换Cry蛋白中的氨基酸来实现的　
B.Cry蛋白的毒性提高了的原因可能是改变了该蛋白质的空间结构　
C.改造Cry蛋白应从Cry蛋白基因的脱氧核苷酸序列出发设计其特有的结构
D.使用蛋白质工程改造Cry蛋白过程中不需要使用限制酶和DNA连接酶
16.重叠延伸PCR技术是一种通过寡聚核苷酸链之间重叠的部分互相搭桥、互为模板,通过多次PCR扩增,从而获得目的基因的方法。某科研团队运用重叠延伸PCR技术在水蛭素基因中的特定位点引入特定突变,使水蛭素第47位的天冬酰胺(密码子为AAC、AAU)替换为赖氨酸(密码子为AAA、AAG),从而提高水蛭素的抗凝血活性,原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.过程①需要模板、含Mg2+的缓冲液、引物、4种脱氧核苷酸和耐高温的DNA聚合酶等
B.若引物2的突变位点设计为A,则引物3的突变位点应设计为G
C.经过过程④获得的杂交DNA有2种,只有其中一种可以经过过程⑤获得目的基因
D.以过程⑤获得的目的基因为模板,可以利用引物1和引物4进行PCR
三、非选择题(本题共5小题,共60分。)
17.(10分)人类是乙型肝炎病毒的唯一宿主,接种乙型肝炎疫苗是预防乙肝病毒感染的最有效方法。乙型肝炎疫苗的研制先后经历了血源性疫苗和基因工程疫苗阶段。请回答下列问题:
(1)血源性“乙型肝炎疫苗”是取用乙肝病毒感染者的血液,用高速离心法提纯血液中的乙肝病毒,之后再灭活,制成乙肝疫苗。乙肝病毒结构中的　　　　(填成分)是激发免疫反应的抗原。
(2)图中过程①有两种限制酶选择方案,它们分别是　　　　　　　或　　　　　　　　　　　　。为了使重组质粒中目的基因正常表达,还需要插入的序列有　　　　　　　　　　　　。
(3)获取目的基因的方法除了图中用酶切的方法从细胞中分离以外,还可以通过　　　　　　等来获得。据图可知,该目的基因的具体功能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)用基因工程疫苗接种比血源性疫苗更安全,试从疫苗的结构特点角度解释原因:


　　　　　　　　　　　　　　　。
18.(17分)β-1,3-葡聚糖酶可以水解许多病原真菌细胞壁外层的β-1,3-葡聚糖和几丁质,降解真菌细胞壁,从而抑制真菌的生长与繁殖。研究人员在植物中克隆到β-1,3-葡聚糖酶基因(BG2)并转入苹果主栽品种,以减少苹果真菌病害、实现无公害生产。据图和所学知识回答下列问题:
(1)BG2的克隆可利用PCR技术,需要一小段能与该基因碱基序列互补配对的　　　　　　作为引物,BG2在克隆前,需准备两种引物。分析两种引物序列不能互补的最可能原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)如图为利用PATC940(经农杆菌Ti质粒改造获得)构建BG2抗病质粒的过程。图中右下处的酶为　　　　　　,人工设计的复合启动子的作用是驱动转录和提高(增强)转录活性,它位于目的基因(BG2)的　　　　(填“上游”或“下游”)。XbaⅠ酶切后的末端与SpeⅠ酶切后的末端能连接是因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。用XbaⅠ、SpeⅠ、NotⅠ酶切目的基因与PATC940的优点是构建基因表达载体时,可以防止　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　以及目的基因与质粒反向连接。
(3)中国科学家独创的一种方法,将Bt基因导入棉花细胞,这种方法是　　　　　　　,例如,可以用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入　　　　中。研究人员将转入BG2抗病质粒的农杆菌与苹果外植体共培养,以进行遗传转化。目的基因BG2将随着　　　　转移到被侵染的细胞而进入细胞,并随其整合到该细胞的　　　　　　　上。
(4)在完成遗传转化后,培养基中至少要加入两种抗生素,请推测其作用分别是:一种用于杀死农杆菌,另一种用于　　　　　　　　　　　　　　　　,这样的培养基在微生物学上称为　　　　　　。
(5)需要不断观察和检测转基因苹果植株在田间的生长状态,以确定目的基因是否赋予了苹果植株抗真菌特性以及　　　　　　,这属于　　　　　　水平的鉴定。
19.(9分)毕赤酵母(能以甲醇为唯一碳源)可作为生产抗原蛋白的工程菌。研究人员以图1所示质粒为载体,构建含乙型肝炎病毒表面抗原蛋白基因HBsAg的重组质粒,导入大肠杆菌中进行扩增后,再经酶切后导入毕赤酵母,经同源重组整合到其染色体DNA上,其中的T启动子是一种甲醇诱导型启动子。图1、图2中的限制酶酶切位点对应的碱基序列如图3所示。请回答下列问题。
图1
图2　图3
(1)利用PCR技术获取HBsAg基因时,与引物A结合的单链是　　　(填“a链”或“b链”),在PCR扩增仪中完成扩增后,常采用　　　　　　　　来鉴定PCR的产物。
(2)科研人员利用限制酶和E.coli DNA连接酶将HBsAg基因正确插入图1所示质粒时,应选用　　　　　酶对质粒进行酶切处理。构建重组载体后,导入大肠杆菌,在含有　　　　　　的培养基上进行培养,与含空白质粒的大肠杆菌菌落相比,含有重组质粒的菌落具有　　　　　　　　的特征。
(3)将大肠杆菌中获取的HBsAg基因导入毕赤酵母后,转化的毕赤酵母在培养基上培养一段时间后,需要向其中加入甲醇,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
20.(13分)科研人员构建了可表达WRK10-MYC融合蛋白的重组农杆菌Ti质粒并成功转化植物细胞得到转基因植株,该质粒的部分结构如图1所示,其中Kan为卡那霉素抗性基因,Hyg为潮霉素抗性基因,MYC标签序列编码标签短肽MYC,WRK10蛋白为转录因子,可与图2中PIF4基因启动子某区段结合并激活该基因的转录。
图1
(1)位于Ti质粒不同位置的卡那霉素抗性基因和潮霉素抗性基因的作用分别是　　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　。
(2)已知利用LP和RP扩增结果为大带,BP和RP扩增结果为小带。可用图中三引物进行两次PCR的方法鉴定转基因植物后代中的纯合转基因植株。T-DNA插入植物染色体DNA分子后会抑制原插入位点两侧引物的扩增产物的出现,则纯合转基因植株PCR检测结果为　　　　(填“大带”“大带和小带”或“小带”)。
(3)为了探究WRK10蛋白与PIF4基因启动子结合的具体区段(如图2所示),科研工作者利用短肽MYC抗体处理了对应的基因表达产物,后经一系列过程,得到图3所示的结果,由此推测转基因植株体内WRK10蛋白在　　　　条件下能够结合PIF4基因启动子的　　　　区段从而激活该基因的表达。MYC标签序列编码的标签短肽MYC的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
图2
图3
21.(11分)科研人员利用1型糖尿病模型小鼠进行动物实验,使乳酸菌在小鼠肠道内持续产生人胰岛素抗原,小肠黏膜长期少量吸收胰岛素抗原,能诱导免疫系统识别该抗原后应答减弱,从而缓解症状。技术路线如图所示,据图回答下列问题。
(1)为使人胰岛素在乳酸菌中高效表达,改造其编码序列。下图是改造前后人胰岛素B链编码序列的起始30个核苷酸序列。据图分析,转录形成的mRNA中,该段序列所对应的片段内存在碱基替换的密码子有　　　个。
(2)在人胰岛素A、B链编码序列间引入一段短肽编码序列,确保等比例表达A、B链。下列有关分析正确的是　　　　(多选)。
A.引入的短肽编码序列不能含终止子序列
B.引入的短肽编码序列不能含终止密码子编码序列
C.引入短肽不能改变A链氨基酸序列
D.引入短肽不能改变原人胰岛素抗原性
(3)在重组表达载体中,SacⅠ和XbaⅠ限制酶仅有图示的酶切位点。用这两种酶充分酶切重组表达载体,可形成　　　　种DNA片段。质粒载体作为基因工程的工具,具备的基本条件有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出两点即可)。
(4)检测转化的乳酸菌发现,信号肽重组人胰岛素分布在细胞壁上。由此推测,信号肽的合成和运输所经历的细胞结构依次是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(5)1型糖尿病也可以通过核移植技术进行治疗。目前核移植技术中普遍使用的去核方法是　　　　　　法,还有人采用梯度离心、紫外线短时间照射、化学物质处理等方法,这些方法是在没有穿透卵母细胞透明带的情况下,去除细胞核或使卵母细胞核　　　　　　　,从而达到去核的目的。
附加题
研究者用以蔗糖为唯一碳源的液体培养基,培养真菌A的野生型(含NV基因)、突变体(NV基因突变)和转基因菌株(转入NV基因),检测三种菌株NV酶的生成与培养液中的葡萄糖含量,结果如表所示(表中“+”表示有,“-”表示无)。
检测用菌株 蔗糖 NV酶 葡萄糖(培养液中)
野生型 + + +
野生型 - - -
突变体 + - -
转基因菌株 + + +
回答下列问题:
(1)据表可推测　　　　诱导了NV基因表达。NV酶的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。检测NV酶活性时,需测定的指标是　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出1点即可)。
(2)表中突变体由T-DNA随机插入野生型菌株基因组DNA筛选获得。从野生型与突变体中分别提取基因组DNA作为模板,用与　　　　　　(填“T-DNA”或“NV基因”)配对的引物进行PCR扩增。若突变体扩增片段长度　　　　(填“>”“=”或“<”)野生型扩增片段长度,则表明突变体构建成功,从基因序列分析其原因是　

　　　　　　　　　。
(3)为进一步验证NV基因的功能,表中的转基因菌株是将NV基因导入　　　　细胞获得的。在构建NV基因表达载体时,需要添加新的标记基因,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案与解析
第3章　基因工程
第4章　生物技术的安全性与伦理问题
1.C 2.C 3.C 4.D 5.A 6.A 7.D 8.D
9.D 10.B 11.C 12.D 13.ABC 14.BCD 15.ACD 16.B
1.C　限制性内切核酸酶和DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键,A错误;基因工程中常用的载体是质粒,质粒是一种独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外、具有自我复制能力的环状双链DNA分子,质粒不属于核基因的组成成分,B错误;植物细胞具有全能性,制备转基因植物可以选择叶肉细胞作为基因工程的受体细胞,C正确;人胰岛素基因转入大肠杆菌后,其遗传信息的传递和表达仍遵循中心法则,D错误。
2.C　由于Y=C或T,R=A或G,HindⅡ可以识别多种核苷酸序列,A错误;两种限制酶的识别序列相同,但切割位点可能不同,酶切割产生的末端不一定相同,最后不一定能通过DNA连接酶相互连接,B错误;如BamHⅠ和Sau3AⅠ切割DNA分子后可以形成相同的黏性末端,C正确;一个限制酶切割一次,使DNA双链断开(断裂2个磷酸二酯键),新形成2个游离的5'末端,D错误。
3.C　“DNA粗提取与鉴定”实验中利用DNA不溶于酒精、但某些蛋白质溶于酒精的原理,可以初步分离DNA与蛋白质,A错误;将丝状物(DNA)溶于2 mol/L的NaCl溶液中,然后加入二苯胺试剂,沸水浴加热条件下溶液呈现蓝色,B错误;PCR反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶,该酶在延伸过程中起作用, 将单个的脱氧核苷酸连接到DNA单链末端,合成新的DNA链,C正确;琼脂糖溶液中加入的核酸染料能与DNA分子结合,可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来,D错误。
4.D　生物武器对人畜、植物等均可造成重大伤害,D错误。
5.A　将正常基因转入患者组织中,改变的是体细胞的基因,生殖细胞的基因没有发生改变,因此不会遗传给子代,A符合题意;含人干扰素基因的重组质粒能随大肠杆菌增殖而遗传给后代,B不符合题意;经组织培养获得的耐寒番茄植株的细胞中都含鱼的抗冻蛋白基因,能遗传给后代,C不符合题意;由含外源生长激素基因的受精卵培育出的转基因鲤鱼,细胞中都含外源生长激素基因,能遗传给后代,D不符合题意。
6.A　根据题干信息“由一条单链向导RNA引导内切核酸酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割”,说明向导RNA识别目标位点,内切核酸酶Cas9切割目标位点,A错误;单链向导RNA与识别序列通过碱基互补配对结合,B正确;引入供体DNA分子插入切割点实现基因结构的改变,可以对基因进行定向改造,C正确;向导RNA通过碱基互补配对与靶向目标序列结合,内切核酸酶Cas9对该基因进行定点切割,生物体自身存在的修复系统会将断裂上下游两端的序列连接起来,从而实现细胞中目标基因的敲除,D正确。
7.D　途径甲中,要使目的基因在乳腺中特异表达,过程Ⅰ应将干扰素基因和乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组,A正确;途径乙中,过程Ⅱ将目的基因导入植物细胞,一般选择农杆菌转化法,B正确;途径丙中,过程Ⅱ将目的基因导入大肠杆菌时,常用C处理大肠杆菌,使其成为易吸收周围环境中DNA的感受态细胞,C正确;干扰素是一种分泌蛋白,干扰素基因表达后需要真核细胞的内质网和高尔基体进行加工才能形成具有特定结构的蛋白质,大肠杆菌没有内质网和高尔基体,途径丙表达出的干扰素结构与途径甲、乙表达出的干扰素结构不同,D错误。
8.D　构建蛛丝蛋白基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶,A错误;可用Ca2+处理大肠杆菌细胞,使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,再将蛛丝蛋白基因导入大肠杆菌,B错误;基因表达载体上的启动子可调控蛛丝蛋白基因的表达,C错误。
9.D　在酶切阶段,酶切位点位于序列M、N中,序列L中不能含有酶切时所选限制酶的识别序列,以防被切断,A正确。PCR技术的操作步骤依次是高温使DNA变性(DNA双链打开)、低温复性(DNA单链与引物结合)、中温延伸(合成子链),B正确。PCR过程需要两种引物,能分别与目的基因两条链的3'端通过碱基互补配对结合,为保证延伸的是已知序列两侧的未知序列,应该选择引物1和引物4,且二者间不能互补配对,如下图所示,C正确。
PCR扩增时不需要加入限制酶,D错误。
10.B　纤维素与刚果红形成红色复合物,C1酶、CX酶能使纤维素分解成纤维二糖,据此分析,含纤维素的培养基中滴加适量C1酶和CX酶后,纤维素被分解,不能与刚果红形成红色复合物,酶周围出现透明圈,A正确。分析题图,根据模板链和启动子方向判断目的基因转录方向,可知应在酶切位点1加上BamHⅠ的识别序列,酶切位点2加上SmaⅠ的识别序列,如下图所示,B错误。
11.C　根据“利用链霉菌的靛蓝合成酶基因……在细胞质基质中形成稳定显色的靛蓝”可知,靛蓝能够稳定显色,本方案中无需转入能调控液泡pH的基因,A错误;将sfp基因插入Ti质粒,使用限制酶PmeⅠ和BamHⅠ会将终止子1切除,应使用的限制酶是BamHⅠ,B错误;sfp和idgS基因具有各自的启动子,转录以DNA的一条链为模板进行,由两基因的启动子方向相反可知,两基因转录的模板不同,C正确;农杆菌可将Ti质粒上的T-DNA整合到白玫瑰染色体DNA上,D错误。
12.D　双脱氧核苷酸仍然可以按照碱基互补配对原则与模板链上的碱基结合,但子链结合上双脱氧核苷酸后无法再继续延伸,A错误。待分离DNA片段有可解离的基团,在一定pH下,这些基团可以带上正电荷或负电荷,在电场中会向与之所带电荷相反的电极移动,B错误。ddNTP在人工合成DNA体系中,可脱去两个磷酸基团形成焦磷酸和双脱氧核苷酸并释放能量,人工合成DNA体系中无需加入ATP提供能量,C错误。存在某一种ddNTP时则复制终止,其余情况能正常进行;且分子量越小,终止越早,进行电泳时,距离加样孔越远。根据测序原理图和碱基互补配对原则判断待测DNA的碱基序列如下图,D正确。
13.ABC　质粒为环状DNA,分析题图:
结果 结论
EcoRⅤ切割质粒 形成一条链状DNA EcoRⅤ在质粒上有一个酶切位点,B正确
MboⅠ切割质粒 形成两条链状DNA MboⅠ在质粒上有两个酶切位点,C正确
EcoRⅤ+MboⅠ切割质粒 形成三条链状DNA 限制酶EcoRⅤ、MboⅠ识别的序列不同,体现了酶的专一性,A正确
分析题图可知,质粒上的酶切位点如下所示:
联合酶切时共有3个酶切位点,每个酶切位点断开2个磷酸二酯键,共断开6个磷酸二酯键,D错误。
14.BCD　潮霉素抗性基因是标记基因,含有该基因的受体对潮霉素具有抗性,从而能在含有潮霉素的培养基中生存,所以潮霉素抗性基因可用于重组DNA的筛选,A错误;由于Ti质粒的T-DNA能够转移到受体细胞的染色体DNA上,故为保证目的基因正确表达,图中EcoRⅠ所识别的位点应在Ti质粒的T-DNA片段上,B正确;基因A进入牡丹细胞并在牡丹细胞内维持稳定和表达的过程称为转化,C正确;研究小组从其他植物中获得花色基因A导入牡丹花中,若该基因成功表达,则牡丹花能表现出相应花色,故观察转基因牡丹是否表现出基因A所控制的花色是最简便的检测方法,D正确。
15.ACD　对Cry蛋白的改造是通过改造相关基因来实现的,A错误;蛋白质的结构决定功能,Cry蛋白的毒性提高了的原因可能是改变了该蛋白质的空间结构,B正确;改造Cry蛋白应从Cry蛋白的功能出发设计其特有的结构,C错误;蛋白质工程的基础是基因工程,故使用蛋白质工程改造Cry蛋白过程中需要使用限制酶和DNA连接酶,D错误。
16.B　若引物2的突变位点设计为A,则目的是让基因中的碱基对A-T突变为T-A,分析如下:
根据以上分析,引物3的突变位点应设计为T,B错误;过程④获得的杂交DNA有2种,根据图示分析可知只有其中一种可以经过过程⑤获得目的基因,C正确;过程⑤获得的目的基因一条链一端能与引物1互补,另一条链一端能与引物4互补,因此可以使用引物1和引物4进行PCR,D正确。
17.答案　(除标注外,每空1分)(1)蛋白质　(2)只用BamHⅠ　同时用EcoRⅠ和BamHⅠ　启动子和终止子　(3)PCR技术扩增　指导乙肝病毒蛋白质外壳的合成(2分)　(4)研制血源性疫苗需灭活乙肝病毒,即破坏乙肝病毒的核酸结构,灭活不成功则会导致接种者患病;而基因工程疫苗不含核酸,其中起作用的是蛋白质,不会引发病毒增殖和感染(3分)
解析　(1)乙肝病毒结构包括核酸和蛋白质外壳,在作为疫苗时能与相应抗体特异性结合的是蛋白质外壳,即蛋白质是激发免疫反应的抗原。(2)构建基因表达载体时,为保持目的基因的完整性,可只选用限制酶BamHⅠ切割目的基因和质粒,也可选用EcoRⅠ和BamHⅠ两种限制酶切割目的基因和质粒。(3)若要迅速获取大量的目的基因,常用PCR技术扩增。根据图中③目的基因在大肠杆菌细胞中表达,最终产生乙肝病毒外壳,可知该目的基因的具体功能是指导乙肝病毒蛋白质外壳的合成。(4)根据(1)题干信息可知,血源性乙肝疫苗属于灭活疫苗,结合疫苗的结构特点,进行作答。
18.答案　(除标注外,每空1分)(1)短单链核酸　PCR过程中,若复性时两种引物通过碱基互补配对形成双链,则DNA模板链缺少引物结合,不能得到目的基因产物(2分)　(2)DNA连接酶　上游　Xba Ⅰ 与Spe Ⅰ 酶切后的黏性末端相同　Ti质粒自身环化　目的基因自身环化　(3)花粉管通道法　子房　T-DNA　染色体DNA　(4)筛选成功转化目的基因的细胞(组织)(或检测目的基因是否导入受体细胞)(2分)　选择培养基　(5)抗性的程度　个体生物学
解析　(1)利用PCR技术扩增目的基因时,需要一小段能与该基因(BG2)碱基序列互补配对的短单链核酸作为引物,且需要准备两种引物。PCR过程中,如果两种引物序列互补,复性时,引物可与引物结合,DNA模板链没有引物结合就不能得到子链,进而得不到目的基因产物。(2)题图中右下处的酶能构建BG2抗病质粒,将目的基因和质粒连接起来,故该酶为DNA连接酶。启动子位于目的基因(BG2)上游,是RNA聚合酶识别与结合的部位,有了它才能驱动基因转录出mRNA。进行双酶切可以防止Ti质粒自身环化、目的基因自身环化以及目的基因与质粒反向连接。(5)转基因苹果植株能产生β-1,3-葡聚糖酶,从而抑制真菌的生长与繁殖,需要不断观察和检测转基因苹果植株在田间的生长状态,以确定目的基因是否赋予了苹果植株抗真菌特性以及抗性的程度,这是从个体生物学水平进行的鉴定。
19.答案　(除标注外,每空1分)(1)b链　琼脂糖凝胶电泳　(2)XmaⅠ、BclⅠ(2分)　氨苄青霉素　不能发绿色荧光(2分)　(3)诱导HBsAg基因表达,同时也为毕赤酵母提供能量(2分)
解析　(1)引物与模板链的3'端结合,已知转录模板链是b链,结合启动子位置可知,b链左端为其3'端,故利用PCR技术获取HBsAg基因时,与引物A结合的单链是b链。在PCR扩增仪中完成扩增后,常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR的产物。(2)为保证目的基因的完整性,需要用XmaⅠ、BamHⅠ切割目的基因。据此再根据限制酶的识别序列及目的基因转录方向、质粒中T启动子的方向判断切割质粒的限制酶:
形成的重组质粒(绿色荧光蛋白基因被破坏,氨苄青霉素抗性基因完整)导入大肠杆菌,在含有氨苄青霉素的培养基上进行培养,只有含重组质粒和空白质粒的大肠杆菌能存活,含有重组质粒的菌落不发出绿色荧光。(3)将大肠杆菌中获取的HBsAg基因导入毕赤酵母后,转化的毕赤酵母在培养基上培养一段时间后,需要向其中加入甲醇。加入甲醇的作用有两点:一是提供碳源,促进毕赤酵母的生长和代谢;二是启动甲醇代谢相关的基因表达,从而启动目的基因的表达。
20.答案　(除标注外,每空2分)(1)用于筛选成功转化的农杆菌(或筛选重组农杆菌或筛选成功导入了质粒的农杆菌)　用于筛选成功转化的植物细胞(或筛选转基因植物细胞或筛选成功导入了目的基因的植物细胞)　(2)小带　(3)红光　W12　与MYC抗体结合,便于对WRK10蛋白的表达检测、示踪(或与MYC抗体结合,检测WRK10蛋白是否表达或者检测有无WRK10蛋白,意思对即可)(3分)
解析　(1)农杆菌转化法培育转基因植物的过程:构建可表达WRK10-MYC融合蛋白的重组Ti质粒,将其导入农杆菌细胞中,然后用含有重组质粒的农杆菌去侵染植物细胞,筛选成功转化的植物细胞并培育出转基因植株。分析图1,卡那霉素抗性基因位于Ti质粒的T-DNA外部,加入卡那霉素的培养基可用于筛选成功导入Ti质粒的农杆菌。潮霉素抗性基因位于T-DNA中,可以和目的基因一同整合到植物细胞的染色体DNA上,因此加入潮霉素的培养基可用于筛选成功导入了目的基因的植物细胞。 (2)分析图1可知,BP位点在T-DNA片段上,又因T-DNA插入植物染色体DNA分子后会抑制原插入位点两侧引物的扩增产物的出现,故纯合转基因植株PCR检测结果为BP和RP扩增的小带。(3)由实验结果可知,红光、WRK10蛋白结合PIF4基因启动子的W12区段时,MYC抗体阳性组PIF4基因表达量很高,说明WRK10蛋白(转录因子)在红光条件下与PIF4基因启动子的W12区段结合,从而激活该基因的表达。MYC标签序列编码的标签短肽MYC的作用是与MYC抗体结合,便于对WRK10蛋白的表达进行检测、示踪。
21.答案　(除标注外,每空2分)(1)6　(2)ABCD　(3)3(1分)　可以自我复制,带有特殊的标记基因,具有一个至多个限制酶切割位点等　(4)核糖体、细胞质基质、细胞膜、细胞壁　(5)显微操作(1分)　DNA变性(1分)
解析　乳酸菌是原核生物,要表达人胰岛素抗原,必须通过基因工程技术才能实现。图示中将人胰岛素编码序列进行了改造,再与一小段短肽编码序列结合形成重组人胰岛素编码序列,进而构成重组表达载体。(1)从图示可知,改造前后人胰岛素B链编码序列的起始30个核苷酸序列有7个核苷酸发生了替换,则其转录形成的mRNA中,也会有相应的7个核苷酸发生改变,一个密码子由mRNA上三个连续的碱基组成,由图可知,该段序列所对应的mRNA片段内存在碱基替换的密码子有6个。(2)要确保等比例表达A、B链,则需启动子和终止子在人胰岛素A、B链编码序列两侧,在其中间加入一段短肽编码序列后,序列中间不能出现终止子,所转录得到的mRNA中间也不能出现终止密码子,同时不能改变A、B链的氨基酸序列和原人胰岛素抗原性,A、B、C、D正确。(3)在重组表达载体中,SacⅠ和XbaⅠ限制酶切割位点分别有2个和1个,重组表达载体用SacⅠ和XbaⅠ限制酶充分酶切后,会形成3个缺口,得到3种不同的DNA片段。(4)乳酸菌属于原核细胞,信号肽在核糖体上合成后,到细胞质基质中加工,再将其运输到细胞膜上,进而转移到细胞壁。
附加题
答案　(1)蔗糖　将液体培养基中的蔗糖转化为葡萄糖　单位时间内培养基中蔗糖的减少量(或单位时间内培养液中葡萄糖的生成量)　(2)NV基因　>　NV基因中插入了T-DNA序列,使基因中碱基对增加而发生突变,所以突变基因比NV基因碱基序列更长　(3)突变体　添加新的标记基因便于筛选和鉴定重组DNA
解析　(1)由题干信息可知,培养真菌的液体培养基是以蔗糖为唯一碳源,结合表格中实验数据推知:蔗糖可以诱导NV基因的表达,产生NV酶,进而将蔗糖转化为葡萄糖。酶催化特定化学反应的能力称为酶活性,酶活性可用在一定条件下酶所催化某一化学反应的速率表示。(2)分析可知,NV基因中插入了T-DNA序列,使得野生型基因组DNA与突变体基因组DNA相比,后者序列更长。若选择与T-DNA配对的引物进行扩增,则无法扩增野生型基因组DNA,故应选择与NV基因配对的引物进行扩增。(3)为验证NV基因的功能,应将NV基因导入NV基因突变的菌株,获得转基因菌株。在构建NV基因表达载体时,需要添加新的标记基因,便于筛选和鉴定重组DNA。
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