选择性必修3《生物技术与工程》章末质量检测 (3) 基因工程 生物技术的安全性与伦理问题（解析版）
文档属性
| 名称 | 选择性必修3《生物技术与工程》章末质量检测 (3) 基因工程 生物技术的安全性与伦理问题（解析版） |  | |
| 格式 | DOC | ||
| 文件大小 | 443.5KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-02-11 10:09:35 | ||
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文档简介
选择性必修3《生物技术与工程》章末质量检测
(三) 基因工程 生物技术的安全性与伦理问题
(本试卷满分：100分)
一、选择题(本题共16小题，共40分。第1～12小题，每小题2分；第13～16小题，每小题4分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题目要求的。)
1．(2024·湖南高考)某同学将质粒DNA进行限制酶酶切时，发现DNA完全没有被酶切，分析可能的原因并提出解决方法。下列叙述错误的是( )
A．限制酶失活，更换新的限制酶
B．酶切条件不合适，调整反应条件如温度和酶的用量等
C．质粒DNA突变导致酶识别位点缺失，更换正常质粒DNA
D．酶切位点被甲基化修饰，换用对DNA甲基化不敏感的限制酶
解析：选B 限制酶失活会使DNA完全不被酶切，此时应更换新的限制酶，A正确；酶具有微量、高效、作用条件较温和等特性，酶切条件不合适(如高温下酶失活)可导致DNA完全不被酶切，但酶的用量不会，B错误；质粒DNA突变会导致限制酶识别位点缺失，进而造成限制酶无法进行切割，此时应更换正常质粒DNA，C正确；质粒DNA上酶切位点被甲基化修饰，会导致对DNA甲基化敏感的限制酶无法进行酶切，此时应换用对DNA甲基化不敏感的限制酶，D正确。
2．通过转基因技术将蓝色素基因导入植物体细胞中，可实现蓝色花的培育。下列叙述错误的是( )
A．该蓝色素基因在供体和受体细胞中表达产物可能不同
B．可利用PCR获取和扩增蓝色素基因
C．可通过花色是否改变判断目的基因是否成功表达
D．蓝色素基因可通过农杆菌转化法转移至所有植物细胞中
解析：选D 该蓝色素基因在供体和受体细胞中表达产物可能不同，A正确；可利用PCR获取和扩增蓝色素基因，B正确；转基因植株如果表现出蓝色，则目的基因成功表达，如果未表现出蓝色，则没有成功表达，C正确；农杆菌一般只能侵染双子叶植物和裸子植物，D错误。
3．如图是DNA分子结构的示意图，其中，基因工程中使用的限制酶的作用位点是( )
A．① B．② C．③ D．④
解析：选B 限制酶的作用位点是磷酸二酯键，即图中的②。
4．某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶结构和功能很相似，只是热稳定性较差，进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂，临床治疗食物的消化不良，最佳方案是( )
A．减少此酶在片剂中的含量
B．将此酶与人蛋白酶拼接，形成新的蛋白酶
C．重新设计与创造一种全新的蛋白酶
D．替换此酶中的少数氨基酸，改善其功能
解析：选D 减少此酶的含量会降低疗效，且剩余的酶仍然容易失效，A错误；蛋白质之间不能进行简单的拼接，B错误；只需将此酶进行改造后满足需求即可，不需重新设计与创造一种全新的蛋白酶，C错误；要提高该酶的热稳定性，可以采用蛋白质工程技术替换此酶中的少数氨基酸，以改善其功能，D正确。
5．科学家利用基因工程培育出了耐盐的转基因水稻新品系。下列有关叙述错误的( )
A．获得目的基因需用限制性内切核酸酶和DNA连接酶
B．可通过农杆菌的感染以实现重组质粒导入受体细胞
C．含耐盐基因的水稻细胞经植物组织培养可获得耐盐植株
D．可用较高浓度的盐水浇灌以鉴定水稻植株的耐盐性
解析：选A 获取目的基因只需要用到限制性内切核酸酶，不需要DNA连接酶，A错误；将目的基因导入到植物细胞可以通过农杆菌转化法，B正确；含耐盐基因的水稻利用植物细胞的全能性经过植物组织培养可以得到耐盐植株，C正确；耐盐植株的鉴定可以用高浓度的盐水灌溉来鉴定，这属于个体水平的鉴定，D正确。
6．下列关于基因工程的应用的叙述，错误的是( )
A．利用基因工程的方法，可获得高产、稳产和具有优良品质的农作物
B．抗虫基因作物的使用，不仅减少了农药的用量，大大降低了生产成本，而且还减少了农药对环境的污染
C．用基因工程的方法能够高效率地生产出各种高质量、低成本的药品
D．基因工程可用于环境保护
解析：选C 基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良的农作物，A正确；抗虫基因作物的使用，不仅减少了农药的用量，大大降低了生产成本，而且还减少了农药对环境的污染，B正确；基因工程的原理是基因重组，基因工程只是让生物生产它原来不能产生的物质，药品不一定都能通过基因工程生产，C错误；在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化，D正确。
7．科学家利用生物技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵中，培育出一种转基因小鼠，使其膀胱上皮细胞合成人的生长激素并分泌到尿液中。下列叙述错误的是( )
A．该技术克服了不同生物远缘杂交的障碍，实现了物种间的基因交流
B．采用DNA分子杂交技术，可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达
C．人的生长激素基因能在小鼠细胞中表达，说明遗传密码在不同生物中可以通用
D．将转基因小鼠体细胞进行核移植(克隆)，可以获得多个具有外源基因的后代
解析：选B 该技术克服了不同生物远缘杂交的障碍，实现了物种间的基因交流，A正确；采用抗原抗体杂交技术，可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达，B错误；一种生物的基因能在另一种生物体内表达，说明遗传密码在不同生物中可以通用，C正确；因为动物细胞的细胞核具有全能性，且转基因小鼠的细胞核中含有目的基因，所以将转基因小鼠体细胞进行核移植并克隆，可以获得多个具有外源基因的后代，D正确。
8．基因工程与蛋白质工程的区别是( )
A．基因工程需要进行转录和翻译，蛋白质工程不需要
B．基因工程合成的是天然存在的蛋白质,蛋白质工程合成的可以是天然不存在的蛋白质
C．基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平(或性状水平)操作
D．基因工程完全不同于蛋白质工程
解析：选B 基因工程和蛋白质工程均需要进行转录和翻译，A错误。基因工程合成的是天然存在的蛋白质，蛋白质工程可以合成非天然存在的蛋白质，B正确。基因工程和蛋白质工程都是分子水平操作，C错误。基因工程是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状，但只能生产自然界已存在的蛋白质；蛋白质工程是通过修改基因或改造合成新基因来改变生物的遗传和表达性状，合成新的蛋白质，蛋白质工程不完全同于基因工程，蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，D错误。
9．(2024·惠州高二月考)关于“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验，下列相关叙述正确的是( )
A．PCR仪实质上就是一台能自动调控温度的仪器，但在使用时需根据扩增的DNA片段以及引物的情况人工设定合适的温度
B．PCR反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶，该酶主要在复性过程中起作用
C．为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头、蒸馏水和移液器等在使用前都必须进行高压灭菌处理
D．电泳完成后，可直接观察凝胶中的DNA分子
解析：选A PCR反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶，该酶主要在延伸过程中起作用，B错误；为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头、蒸馏水等在使用前都必须进行高压灭菌处理，移液器不需要高压灭菌，C错误；电泳完成后，凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来，D错误。
10．如图所示的黏性末端是由几种限制酶作用产生的( )
A．1种 B．2种
C．3种 D．4种
解析：选C 限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂，从而形成两个相同的黏性末端。图中四个黏性末端中第一个和第二个相同，由同一种限制酶切割产生，所以图中共有3种不同的黏性末端，由3种限制酶切割形成。
11．下列关于现代生物工程技术应用安全性评价的叙述，正确的是( )
A．由于存在生殖隔离，大量种植转基因抗除草剂农作物不存在安全性问题
B．转基因的受体细胞通常限制在遗传上有特定缺陷的生物上
C．中国政府不反对治疗性克隆，可以有限制地进行生殖性克隆研究
D．在任何情况下都不发展、不生产生物武器，但可储存少量的生物武器用于研究
解析：选B 转基因农作物的抗除草剂基因可能通过花粉传播到杂草中，存在安全性问题；转基因的受体细胞通常限制在遗传上有特定缺陷的生物上，该生物只能在特定条件下生存；中国政府的态度是禁止生殖性克隆人，坚持四不原则(不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验)，不反对治疗性克隆；中国在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
12．豇豆对多种害虫具有抵抗能力，根本原因是豇豆体内具有胰蛋白酶抑制剂基因(CPTI基因)。科学家将其转移到水稻体内后，却发现效果不佳，主要原因是CPTI蛋白质的积累量不足。经过在体外对CPTI基因进行了修饰后，CPTI蛋白质在水稻中的积累量就得到了提高。以下说法正确的是( )
A．该过程中，所用的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体
B．水稻产生的蛋白质可能会对某些人造成过敏反应
C．修饰的结果是使该目的基因在受体细胞内得以表达
D．若水稻转基因成功，一定可以在后代中检测到该基因
解析：选B 该过程中所用的工具酶是限制酶和DNA连接酶，载体不是工具酶，A错误；水稻产生的蛋白质可能会对某些人造成过敏反应，因此转基因生物可能存在食品安全问题，B正确；根据题干信息“经过在体外对CPTI基因进行了修饰后，CPTI蛋白质在水稻中的积累量就得到了提高”可知，修饰的结果是使该目的基因产物在水稻体内积累量提高，而不是使该目的基因在受体细胞内得以表达，C错误；若水稻转基因成功，转基因植株一般视为杂合子，其自交后代会发生性状分离，因此不一定可以在后代中检测到该基因，D错误。
13．如图为转基因抗冻番茄培育过程的示意图(其中AmpR为氨苄青霉素抗性基因)。下列叙述正确的是( )
A．可同时选用限制酶PstⅠ、SmaⅠ对含目的基因的DNA进行切割
B．过程②中，可直接将过程①得到的产物注入受体细胞
C．过程③需要用到纤维素酶和果胶酶，以便获得并培养活的原生质体
D．过程④中，若利用探针在试管苗细胞内检测到目的基因，则转基因成功
解析：选A 根据外源DNA中目的基因的位置以及三种限制酶的切割位点可知，可同时选用限制酶PstⅠ、SmaⅠ对含目的基因的DNA进行切割，A正确；将目的基因导入植物细胞时可采用农杆菌转化法、花粉管通道法，不能直接将基因表达载体注入受体细胞，B错误；③表示植物组织培养过程，该过程不需要使用纤维素酶和果胶酶，C错误；过程④中，若利用探针在试管苗细胞内检测到目的基因，说明目的基因已经成功导入受体细胞，但不能说明目的基因会成功表达，因此不能表明转基因成功，D错误。
14．CAR T技术是治疗肿瘤的一种细胞疗法，它通过收集患者T细胞对其进行遗传修饰，使之携带能指导嵌合抗原受体(CAR)合成的新基因(具体修饰过程如下图所示)。将这些修饰过的CAR T细胞输回患者体内，从而使CAR指导T细胞靶向高效杀死肿瘤细胞。据图分析，下列说法不正确的是( )
A．构建CAR T细胞所使用的目的基因是TCR跨膜区基因和抗体基因
B．①是目的基因的获取，②是基因表达载体的构建
C．重组分子导入T细胞后，应当采用抗原－抗体杂交法来检验指导CAR合成的基因是否转录成功
D．CAR T技术的原理是基因重组
解析：选C 由图可知，TCR跨膜区基因和抗体基因与载体结合形成重组DNA，说明TCR跨膜区基因和抗体基因是目的基因，A正确；由图可知，①为分别从天然T细胞和B淋巴细胞中获取目的基因，②为基因表达载体的构建，B正确；检测目的基因是否转录出了mRNA可以采用PCR等技术，C错误；CAR T技术利用了基因工程技术，所以其原理是基因重组，D正确。
15．在核酸分子杂交技术中，常常使用已知序列的单链核酸片段作为探针(探针是指以放射性同位素、生物素或荧光染料等进行标记的已知核苷酸序列的核酸片段)。为了获得B链作探针，可应用PCR技术进行扩增，应选择的引物种类是( )
A．引物1与引物2 B．引物3与引物4
C．引物2与引物3 D．引物1与引物4
解析：选C 要获得B链，根据PCR中子链延伸方向为5′到3′，则需选择引物2与引物3进行扩增，故选C。
16．如图为某种cDNA基因的制作流程图，下列相关叙述正确的是( )
A．催化①②过程的酶都能促进双链间氢键的形成
B．核酸酶H能催化杂交双链上的磷酸二酯键断裂
C．该双链DNA上不含与RNA聚合酶结合的碱基序列
D．该双链DNA在PCR仪中扩增时需提供DNA连接酶
解析：选C 催化①②过程的酶是逆转录酶和DNA聚合酶，作用的都是磷酸二酯键，A错误；据图可知，核酸酶H能催化杂交双链转变成单链DNA，作用的是氢键，B错误；RNA聚合酶结合在DNA的非编码序列中，cDNA的制作过程是以RNA为模板形成，不含非编码序列，C正确；该双链DNA在PCR仪中扩增时不需提供DNA连接酶，D错误。
二、非选择题(本题包括5小题，共60分。)
17．(12分)Bt基因是从苏云金杆菌中分离出来的抗虫蛋白基因，因其表达产物Bt抗虫蛋白具有杀虫效果好、安全、高效等优点而成为应用最为广泛的基因。请回答下列问题：
(1)要从苏云金杆菌中获取Bt基因，可根据Bt基因的部分已知序列，设计特异性________，再利用________技术扩增出Bt基因。
(2)构建重组质粒时，常用Ti质粒作为载体，是因为Ti质粒上具有________，它能把目的基因整合到受体细胞(植株细胞)的____________上。这种将基因表达载体导入受体细胞的方法是________法。利用________法将基因表达载体导入植物细胞是我国科学家独创的方法。
(3)要确定抗虫基因导入棉花细胞后，是否赋予了棉花抗虫特性，在个体水平上还需要做________实验；若要检测具有抗虫基因的棉花是否产生了相应抗虫蛋白，在分子水平上可利用________________方法进行检测。
(4)Ⅳ中产生的细胞团称为________，Ⅳ和Ⅴ过程要注意控制培养基中_____________
____________________的比例，以便获得幼苗。
解析：(1)要从苏云金杆菌中获取Bt基因，可利用PCR扩增目的基因，该技术需要引物，可根据Bt基因的部分已知序列，设计特异性引物(对)。(2)构建重组质粒时，常用Ti质粒作为载体，是因为Ti质粒上具有T-DNA(可移动的DNA)，它能把目的基因整合到受体细胞(植株细胞)的染色体DNA上。这种将基因表达载体导入受体细胞的方法是农杆菌转化法。花粉管通道法是我国科学家独创的将基因表达载体导入植物细胞的方法。(3)要确定抗虫基因导入棉花细胞后，是否赋予了棉花抗虫特性，在个体水平上还需要做抗虫接种实验；若要检测具有抗虫基因的棉花是否产生了相应抗虫蛋白，在分子水平上可利用抗原-抗体杂交方法进行检测。(4)Ⅳ中产生的细胞团称为愈伤组织，Ⅳ和Ⅴ过程要注意控制培养基中生长素与细胞分裂素的比例，以便获得幼苗。
答案：(1)引物 PCR (2)T-DNA 染色体DNA 农杆菌转化 花粉管通道 (3)抗虫接种 抗原抗体杂交 (4)愈伤组织 生长素和细胞分裂素
18．(10分)阅读以下材料，回答下列问题：
转入外源生长激素(GH)基因的鱼生长速度快，饵料转化率高，但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性是很值得研究的问题，需研究转基因鱼对生态系统的压力及外源基因的扩散问题。我国科学家只是将三倍体的转基因鱼投入自然系统。
(1)转基因鱼培育成功的物质基础是___________________________________________
_____________________________。
(2)已知人的GH是一个含有191个氨基酸的蛋白质，若将人的GH基因转移到鱼体内，则转基因鱼增加的脱氧核苷酸至少是________个。
(3)转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率，以致其生长速度快于非转基因鱼，蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼。其可能的原因是__________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性是很值得研究的问题，试分析引起生态安全性问题的原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)多倍体鱼类对控制过度繁殖是有效的，培育成功的三倍体“湘云鲫”，其形成过程是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
试从保障生态安全性角度分析只投放三倍体鱼的原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)转基因技术就是通过基因拼接，把目的基因拼接到载体上，其实质是DNA之间的连接。人和鱼的遗传物质都是DNA，因此人的生长激素基因可以与鱼的DNA重组。(2)人的GH是含有191个氨基酸的蛋白质，由于蛋白质中氨基酸的数目、控制蛋白质合成的mRNA上的碱基数目及控制蛋白质合成的DNA上的碱基数目，三者的比值为1∶3∶6，所以转基因鱼增加的脱氧核苷酸至少是1 146个。(3)该转基因鱼转入的是生长激素基因，生长激素能促进生长，主要是促进蛋白质的合成和骨的生长。(4)转基因鱼由于具有易于逃逸、扩散的特点，当这种鱼扩散到其他环境时，与同种野生鱼杂交，被转入的基因就有可能转移到同种野生鱼体内，造成基因污染；同时，由于该种转基因鱼具有生长优势，使其捕食对象大量减少，与其他物种竞争加剧，可能引起生态危机。(5)三倍体“湘云鲫”的形成过程是转基因的二倍体个体加倍为四倍体转基因个体，然后与二倍体杂交形成三倍体。三倍体鱼由于不能产生正常的生殖细胞，无法繁殖后代，因此不会造成基因污染，并且可以人工控制养殖数量和范围，避免引起生态危机。
答案：(1)遗传物质都是DNA (2)1 146 (3)转基因鱼体内合成了大量生长激素，生长激素能促进蛋白质合成 (4)转基因鱼与同种野生鱼杂交，使野生鱼带有转基因；该转基因鱼具有生长优势，使其捕食对象大量减少，与其他物种竞争加剧，引起生态危机 (5)转基因的二倍体个体加倍为四倍体转基因个体，然后与二倍体杂交形成三倍体 三倍体鱼不能繁殖，可以人工控制养殖数量和范围，避免发生杂交、竞争，引起生态危机
19．(12分)请回答有关下图的问题：
(1)图甲中①～⑤所示的生物工程为______________。该工程是指以__________________
___________________________________________作为基础，通过改造或合成_____________，来改造现有__________，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。
(2)图甲中④所示过程叫________，该过程遵循的碱基互补配对原则不同于翻译过程的是________(请将模板碱基写在前)。
(3)若预期蛋白质欲通过乳腺生物反应器生产，则构建基因表达载体时，图乙中序号[1]代表的是___________________________________
_____________________________________________________________
________________________________________________________________________；在图甲中⑨过程之前，要对精子进行筛选，保留含性染色体________的精子。
解析：(1)蛋白质工程是指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，以满足人类生产和生活的需求。图甲中①～⑤所示的生物工程为蛋白质工程。(2)图甲中④表示逆转录过程，该过程遵循的碱基互补配对原则为U—A、A—T、C—G、G—C，而翻译过程中遵循的碱基互补配对原则为U—A、A—U、C—G、G—C，转录过程不同于翻译过程的是A—T。(3)制备乳腺生物反应器过程中，在构建基因表达载体时，需在目的基因前加上乳腺蛋白基因的启动子，图乙中序号[1]代表的是启动子；因为只有雌性个体能分泌乳汁，所以在图甲⑨过程之前，要对精子进行筛选，保留含性染色体X的精子。
答案：(1)蛋白质工程 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 基因 蛋白质 (2)逆转录 A—T (3)乳腺蛋白基因的启动子 X
20．(13分)丙肝病毒(HCV)是一种RNA病毒，对HCV感染的诊断步骤是首先进行抗HCV抗体检测，若检测结果呈阳性，则还需要进行HCV核酸检测。HCV 融合抗原可用于制作第三代HCV抗体检测试剂。回答下列问题：
(1)将得到的HCV的多个抗原基因首尾相连，在同一启动子、终止子等的调控之下，构成融合基因，进而构建融合抗原重组质粒。构建融合抗原重组质粒的过程中，需要用到__________________________酶。启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动____________________________________。
(2)用重组质粒转化大肠杆菌感受态细胞，用含硫酸卡那霉素的培养基筛选出能生长的菌落，从而得到能产生HCV融合抗原的工程菌。用____________处理大肠杆菌可得到感受态细胞，受体大肠杆菌细胞____________(填“含有”或“不含有”)硫酸卡那霉素抗性基因。
(3)进行HCV核酸检测时，需要用到一对HCV特异性引物和一种HCV特异性荧光探针，需要的酶有__________________和耐高温的DNA聚合酶，需要的原料是______________；检测过程是先将RNA合成cDNA，再通过PCR法扩增DNA，实时检测扩增全过程，从而检测出HCV RNA。
(4)某人体内HCV抗体检测结果呈阳性，但进行HCV核酸检测时结果呈阴性，原因是____________________________________。
解析：(1)构建融合抗原重组质粒的过程中，首先需要用同种限制酶切割质粒和融合基因，其次用DNA连接酶将融合基因与质粒连接形成重组质粒。启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动融合基因转录出mRNA。(2)将目的基因导入微生物细胞时，需要用Ca2＋(或CaCl2) 处理微生物细胞以获得感受态细胞；用重组质粒转化大肠杆菌感受态细胞，用含硫酸卡那霉素的培养基筛选出能生长的菌落，从而得到能产生HCV融合抗原的工程菌，这说明硫酸卡那霉素抗性基因是标记基因，受体大肠杆菌细胞不能含有该抗性基因，否则无法利用该抗性基因进行重组质粒的筛选。(3)根据“检测过程是先将RNA合成cDNA，再通过PCR法扩增DNA”可知，将RNA合成cDNA的逆转录过程需要用到逆转录酶，利用PCR法扩增DNA的过程需要用到耐高温的DNA聚合酶，这两个过程所需的原料都是脱氧核苷酸。(4)某人体内HCV抗体检测结果呈阳性，但进行HCV核酸检测时结果呈阴性，原因是其感染HCV后通过免疫反应已将HCV清除，但体内存在抗HCV的抗体。
答案：(1)限制酶和DNA连接 融合基因转录出mRNA (2)Ca2＋(或CaCl2) 不含有 (3)逆转录酶 四种脱氧核苷酸 (4)其感染HCV后通过免疫反应已将HCV清除，但体内存在抗HCV的抗体
21．(13分)(2024·贵州高考)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______(选填“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______(选填“>”“＝”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________________________________。
解析：(1)根据表格，野生型菌株加入蔗糖就会合成NV酶，不加就不会合成，推测蔗糖诱导了NV基因表达。分析表格可知有NV酶，菌株就能将蔗糖分解为葡萄糖，因此NV酶可催化蔗糖分解生成葡萄糖。检测NV酶活性时，可以测定单位时间内培养液中葡萄糖的增加量或蔗糖的减少量等。(2)从题目中可知，突变体是通过T－DNA随机插入野生型菌株基因组DNA筛选获得的。在进行PCR扩增时，使用的引物需要与特定的DNA序列配对结合，才能启动DNA的扩增。野生型菌株的基因组DNA中没有T－DNA的插入，所以用与NV基因配对的引物进行扩增时，可以扩增出完整的NV基因片段。与野生型相比，突变体是由T－DNA插入NV基因中，使NV基因发生碱基的增添而引起的，因此突变体相应的基因序列更长。故若突变体扩增片段长度>野生型扩增片段长度，则表明突变体构建成功。(3)为进一步验证NV基因的功能，表中的转基因菌株是将NV基因导入突变体细胞获得的。突变体由于NV基因发生突变，无法正常表达NV酶，导致相关生理功能缺失或异常。通过将正常的NV基因导入突变体细胞，如果能够恢复原本在突变体中缺失或异常的生理功能，就可以有力地证明NV基因具有特定的功能。在构建NV基因表达载体时，需要添加新的标记基因，原因是便于筛选出成功导入NV基因的细胞。
答案：(1)蔗糖 催化蔗糖分解生成葡萄糖 单位时间内培养液中葡萄糖的增加量(或蔗糖的减少量等) (2)NV基因 > 与野生型相比，突变体是由T－DNA插入NV基因中，使NV基因发生碱基的增添而引起的，因此突变体相应的基因序列更长 (3)突变体 便于筛选出成功导入NV基因的细胞
[教师备选题]
1．(2020·德州期末)如图表示构建基因表达载体所用的质粒与目的基因。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是 限制酶Ⅱ的识别序列和切点是据图分析，下列叙述正确的是( )
A．使用限制酶Ⅰ、Ⅱ切割可以防止目的基因自身环化
B．限制酶Ⅱ可以切割两种标记基因，所以没有特异性
C．可以用限制酶Ⅱ切割质粒、限制酶Ⅰ切割目的基因
D．将目的基因插入到四环素抗性基因内完成构建
解析：选D 限制酶Ⅰ的识别序列和切点是限制酶Ⅱ的识别序列和切点是两者产生的黏性末端相同，不能防止目的基因自身环化，A错误；限制酶Ⅱ可以切割两种标记基因，是因为两种标记基因中都含有—GATC—核苷酸序列，限制酶识别切割位点具有特异性，B错误；目的基因只有一端具有GGATCC的片段，只能用限制酶Ⅱ切割。质粒上有两个GATC片段，若用限制酶Ⅱ切割，会将质粒切成两小段，只能用限制酶Ⅰ切割，C错误；用限制酶Ⅰ切割质粒的切割位点在四环素抗性基因内部，所以将目的基因插入到四环素抗性基因内完成构建，D正确。
2．如图表示通过cDNA过程获得目的基因并利用PCR扩增过程的示意图。据图分析，下列有关叙述正确的是( )
A．催化①过程的酶是RNA聚合酶
B．③过程不需要DNA解旋酶
C．④过程需要两个相同的引物
D．催化②⑤过程的酶都是DNA聚合酶，均须耐高温
解析：选B 分析图解可知，①过程表示逆转录过程，催化该过程的酶是逆转录酶，A错误；③过程表示PCR中高温解链，该过程不需要DNA解旋酶，B正确；④过程表示PCR中的低温复性，该过程需要两个不同的引物，C错误；催化⑤过程的酶是耐高温的DNA聚合酶，但催化②过程的酶不需要耐高温，D错误。
3．下列关于重组DNA技术基本工具的叙述，正确的是( )
A．天然质粒能直接作为载体
B．限制酶和DNA连接酶分别催化磷酸二酯键的水解和形成
C．不同限制酶切割DNA分子后产生的黏性末端不同
D．DNA连接酶能将单个脱氧核苷酸结合到引物链上
解析：选B 在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，A错误；限制酶和DNA连接酶分别催化磷酸二酯键的水解和形成，B正确；不同的限制酶切割DNA分子后产生的黏性末端可能相同，C错误；DNA连接酶能连接双链DNA片段的黏性末端或平末端，DNA聚合酶能将单个脱氧核苷酸结合到引物链上，D错误。
4．科研人员以四环素抗性基因为标记基因，通过基因工程的方法让大肠杆菌生产鼠的β 珠蛋白，治疗鼠的镰状细胞贫血。下列相关实验设计中，合理的是( )
A．可利用小鼠的β 珠蛋白基因通过PCR复制出β 珠蛋白基因
B．将目的基因导入受体细胞是基因工程的核心操作
C．用Ca2＋处理大肠杆菌后，将表达载体导入具有四环素抗性的大肠杆菌中
D．用含有四环素的培养基筛选出的大肠杆菌一定含有β 珠蛋白基因
解析：选A 可利用小鼠的β 珠蛋白基因通过PCR复制出β 珠蛋白基因，A正确；构建基因表达载体是基因工程的核心操作，B错误；用Ca2＋处理大肠杆菌后，大肠杆菌成为感受态细胞，此时可以导入外源基因，但受体细胞不能选择具有四环素抗性的大肠杆菌，否则后续的过程无法用四环素的抗性筛选重组细胞，C错误；用含有四环素的培养基筛选出的大肠杆菌导入的可能是普通质粒或重组质粒，不一定含有β珠蛋白基因，D错误。
(三) 基因工程 生物技术的安全性与伦理问题
(本试卷满分：100分)
一、选择题(本题共16小题，共40分。第1～12小题，每小题2分；第13～16小题，每小题4分。每小题给出的四个选项中，只有一个选项是最符合题目要求的。)
1．(2024·湖南高考)某同学将质粒DNA进行限制酶酶切时，发现DNA完全没有被酶切，分析可能的原因并提出解决方法。下列叙述错误的是( )
A．限制酶失活，更换新的限制酶
B．酶切条件不合适，调整反应条件如温度和酶的用量等
C．质粒DNA突变导致酶识别位点缺失，更换正常质粒DNA
D．酶切位点被甲基化修饰，换用对DNA甲基化不敏感的限制酶
解析：选B 限制酶失活会使DNA完全不被酶切，此时应更换新的限制酶，A正确；酶具有微量、高效、作用条件较温和等特性，酶切条件不合适(如高温下酶失活)可导致DNA完全不被酶切，但酶的用量不会，B错误；质粒DNA突变会导致限制酶识别位点缺失，进而造成限制酶无法进行切割，此时应更换正常质粒DNA，C正确；质粒DNA上酶切位点被甲基化修饰，会导致对DNA甲基化敏感的限制酶无法进行酶切，此时应换用对DNA甲基化不敏感的限制酶，D正确。
2．通过转基因技术将蓝色素基因导入植物体细胞中，可实现蓝色花的培育。下列叙述错误的是( )
A．该蓝色素基因在供体和受体细胞中表达产物可能不同
B．可利用PCR获取和扩增蓝色素基因
C．可通过花色是否改变判断目的基因是否成功表达
D．蓝色素基因可通过农杆菌转化法转移至所有植物细胞中
解析：选D 该蓝色素基因在供体和受体细胞中表达产物可能不同，A正确；可利用PCR获取和扩增蓝色素基因，B正确；转基因植株如果表现出蓝色，则目的基因成功表达，如果未表现出蓝色，则没有成功表达，C正确；农杆菌一般只能侵染双子叶植物和裸子植物，D错误。
3．如图是DNA分子结构的示意图，其中，基因工程中使用的限制酶的作用位点是( )
A．① B．② C．③ D．④
解析：选B 限制酶的作用位点是磷酸二酯键，即图中的②。
4．某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶结构和功能很相似，只是热稳定性较差，进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂，临床治疗食物的消化不良，最佳方案是( )
A．减少此酶在片剂中的含量
B．将此酶与人蛋白酶拼接，形成新的蛋白酶
C．重新设计与创造一种全新的蛋白酶
D．替换此酶中的少数氨基酸，改善其功能
解析：选D 减少此酶的含量会降低疗效，且剩余的酶仍然容易失效，A错误；蛋白质之间不能进行简单的拼接，B错误；只需将此酶进行改造后满足需求即可，不需重新设计与创造一种全新的蛋白酶，C错误；要提高该酶的热稳定性，可以采用蛋白质工程技术替换此酶中的少数氨基酸，以改善其功能，D正确。
5．科学家利用基因工程培育出了耐盐的转基因水稻新品系。下列有关叙述错误的( )
A．获得目的基因需用限制性内切核酸酶和DNA连接酶
B．可通过农杆菌的感染以实现重组质粒导入受体细胞
C．含耐盐基因的水稻细胞经植物组织培养可获得耐盐植株
D．可用较高浓度的盐水浇灌以鉴定水稻植株的耐盐性
解析：选A 获取目的基因只需要用到限制性内切核酸酶，不需要DNA连接酶，A错误；将目的基因导入到植物细胞可以通过农杆菌转化法，B正确；含耐盐基因的水稻利用植物细胞的全能性经过植物组织培养可以得到耐盐植株，C正确；耐盐植株的鉴定可以用高浓度的盐水灌溉来鉴定，这属于个体水平的鉴定，D正确。
6．下列关于基因工程的应用的叙述，错误的是( )
A．利用基因工程的方法，可获得高产、稳产和具有优良品质的农作物
B．抗虫基因作物的使用，不仅减少了农药的用量，大大降低了生产成本，而且还减少了农药对环境的污染
C．用基因工程的方法能够高效率地生产出各种高质量、低成本的药品
D．基因工程可用于环境保护
解析：选C 基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良的农作物，A正确；抗虫基因作物的使用，不仅减少了农药的用量，大大降低了生产成本，而且还减少了农药对环境的污染，B正确；基因工程的原理是基因重组，基因工程只是让生物生产它原来不能产生的物质，药品不一定都能通过基因工程生产，C错误；在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化，D正确。
7．科学家利用生物技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵中，培育出一种转基因小鼠，使其膀胱上皮细胞合成人的生长激素并分泌到尿液中。下列叙述错误的是( )
A．该技术克服了不同生物远缘杂交的障碍，实现了物种间的基因交流
B．采用DNA分子杂交技术，可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达
C．人的生长激素基因能在小鼠细胞中表达，说明遗传密码在不同生物中可以通用
D．将转基因小鼠体细胞进行核移植(克隆)，可以获得多个具有外源基因的后代
解析：选B 该技术克服了不同生物远缘杂交的障碍，实现了物种间的基因交流，A正确；采用抗原抗体杂交技术，可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达，B错误；一种生物的基因能在另一种生物体内表达，说明遗传密码在不同生物中可以通用，C正确；因为动物细胞的细胞核具有全能性，且转基因小鼠的细胞核中含有目的基因，所以将转基因小鼠体细胞进行核移植并克隆，可以获得多个具有外源基因的后代，D正确。
8．基因工程与蛋白质工程的区别是( )
A．基因工程需要进行转录和翻译，蛋白质工程不需要
B．基因工程合成的是天然存在的蛋白质,蛋白质工程合成的可以是天然不存在的蛋白质
C．基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平(或性状水平)操作
D．基因工程完全不同于蛋白质工程
解析：选B 基因工程和蛋白质工程均需要进行转录和翻译，A错误。基因工程合成的是天然存在的蛋白质，蛋白质工程可以合成非天然存在的蛋白质，B正确。基因工程和蛋白质工程都是分子水平操作，C错误。基因工程是将一种生物的基因转移到另一种生物体内，产生它本不能产生的蛋白质，进而表现出新的性状，但只能生产自然界已存在的蛋白质；蛋白质工程是通过修改基因或改造合成新基因来改变生物的遗传和表达性状，合成新的蛋白质，蛋白质工程不完全同于基因工程，蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，D错误。
9．(2024·惠州高二月考)关于“DNA片段的扩增及电泳鉴定”实验，下列相关叙述正确的是( )
A．PCR仪实质上就是一台能自动调控温度的仪器，但在使用时需根据扩增的DNA片段以及引物的情况人工设定合适的温度
B．PCR反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶，该酶主要在复性过程中起作用
C．为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头、蒸馏水和移液器等在使用前都必须进行高压灭菌处理
D．电泳完成后，可直接观察凝胶中的DNA分子
解析：选A PCR反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶，该酶主要在延伸过程中起作用，B错误；为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头、蒸馏水等在使用前都必须进行高压灭菌处理，移液器不需要高压灭菌，C错误；电泳完成后，凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300 nm的紫外灯下被检测出来，D错误。
10．如图所示的黏性末端是由几种限制酶作用产生的( )
A．1种 B．2种
C．3种 D．4种
解析：选C 限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂，从而形成两个相同的黏性末端。图中四个黏性末端中第一个和第二个相同，由同一种限制酶切割产生，所以图中共有3种不同的黏性末端，由3种限制酶切割形成。
11．下列关于现代生物工程技术应用安全性评价的叙述，正确的是( )
A．由于存在生殖隔离，大量种植转基因抗除草剂农作物不存在安全性问题
B．转基因的受体细胞通常限制在遗传上有特定缺陷的生物上
C．中国政府不反对治疗性克隆，可以有限制地进行生殖性克隆研究
D．在任何情况下都不发展、不生产生物武器，但可储存少量的生物武器用于研究
解析：选B 转基因农作物的抗除草剂基因可能通过花粉传播到杂草中，存在安全性问题；转基因的受体细胞通常限制在遗传上有特定缺陷的生物上，该生物只能在特定条件下生存；中国政府的态度是禁止生殖性克隆人，坚持四不原则(不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验)，不反对治疗性克隆；中国在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
12．豇豆对多种害虫具有抵抗能力，根本原因是豇豆体内具有胰蛋白酶抑制剂基因(CPTI基因)。科学家将其转移到水稻体内后，却发现效果不佳，主要原因是CPTI蛋白质的积累量不足。经过在体外对CPTI基因进行了修饰后，CPTI蛋白质在水稻中的积累量就得到了提高。以下说法正确的是( )
A．该过程中，所用的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体
B．水稻产生的蛋白质可能会对某些人造成过敏反应
C．修饰的结果是使该目的基因在受体细胞内得以表达
D．若水稻转基因成功，一定可以在后代中检测到该基因
解析：选B 该过程中所用的工具酶是限制酶和DNA连接酶，载体不是工具酶，A错误；水稻产生的蛋白质可能会对某些人造成过敏反应，因此转基因生物可能存在食品安全问题，B正确；根据题干信息“经过在体外对CPTI基因进行了修饰后，CPTI蛋白质在水稻中的积累量就得到了提高”可知，修饰的结果是使该目的基因产物在水稻体内积累量提高，而不是使该目的基因在受体细胞内得以表达，C错误；若水稻转基因成功，转基因植株一般视为杂合子，其自交后代会发生性状分离，因此不一定可以在后代中检测到该基因，D错误。
13．如图为转基因抗冻番茄培育过程的示意图(其中AmpR为氨苄青霉素抗性基因)。下列叙述正确的是( )
A．可同时选用限制酶PstⅠ、SmaⅠ对含目的基因的DNA进行切割
B．过程②中，可直接将过程①得到的产物注入受体细胞
C．过程③需要用到纤维素酶和果胶酶，以便获得并培养活的原生质体
D．过程④中，若利用探针在试管苗细胞内检测到目的基因，则转基因成功
解析：选A 根据外源DNA中目的基因的位置以及三种限制酶的切割位点可知，可同时选用限制酶PstⅠ、SmaⅠ对含目的基因的DNA进行切割，A正确；将目的基因导入植物细胞时可采用农杆菌转化法、花粉管通道法，不能直接将基因表达载体注入受体细胞，B错误；③表示植物组织培养过程，该过程不需要使用纤维素酶和果胶酶，C错误；过程④中，若利用探针在试管苗细胞内检测到目的基因，说明目的基因已经成功导入受体细胞，但不能说明目的基因会成功表达，因此不能表明转基因成功，D错误。
14．CAR T技术是治疗肿瘤的一种细胞疗法，它通过收集患者T细胞对其进行遗传修饰，使之携带能指导嵌合抗原受体(CAR)合成的新基因(具体修饰过程如下图所示)。将这些修饰过的CAR T细胞输回患者体内，从而使CAR指导T细胞靶向高效杀死肿瘤细胞。据图分析，下列说法不正确的是( )
A．构建CAR T细胞所使用的目的基因是TCR跨膜区基因和抗体基因
B．①是目的基因的获取，②是基因表达载体的构建
C．重组分子导入T细胞后，应当采用抗原－抗体杂交法来检验指导CAR合成的基因是否转录成功
D．CAR T技术的原理是基因重组
解析：选C 由图可知，TCR跨膜区基因和抗体基因与载体结合形成重组DNA，说明TCR跨膜区基因和抗体基因是目的基因，A正确；由图可知，①为分别从天然T细胞和B淋巴细胞中获取目的基因，②为基因表达载体的构建，B正确；检测目的基因是否转录出了mRNA可以采用PCR等技术，C错误；CAR T技术利用了基因工程技术，所以其原理是基因重组，D正确。
15．在核酸分子杂交技术中，常常使用已知序列的单链核酸片段作为探针(探针是指以放射性同位素、生物素或荧光染料等进行标记的已知核苷酸序列的核酸片段)。为了获得B链作探针，可应用PCR技术进行扩增，应选择的引物种类是( )
A．引物1与引物2 B．引物3与引物4
C．引物2与引物3 D．引物1与引物4
解析：选C 要获得B链，根据PCR中子链延伸方向为5′到3′，则需选择引物2与引物3进行扩增，故选C。
16．如图为某种cDNA基因的制作流程图，下列相关叙述正确的是( )
A．催化①②过程的酶都能促进双链间氢键的形成
B．核酸酶H能催化杂交双链上的磷酸二酯键断裂
C．该双链DNA上不含与RNA聚合酶结合的碱基序列
D．该双链DNA在PCR仪中扩增时需提供DNA连接酶
解析：选C 催化①②过程的酶是逆转录酶和DNA聚合酶，作用的都是磷酸二酯键，A错误；据图可知，核酸酶H能催化杂交双链转变成单链DNA，作用的是氢键，B错误；RNA聚合酶结合在DNA的非编码序列中，cDNA的制作过程是以RNA为模板形成，不含非编码序列，C正确；该双链DNA在PCR仪中扩增时不需提供DNA连接酶，D错误。
二、非选择题(本题包括5小题，共60分。)
17．(12分)Bt基因是从苏云金杆菌中分离出来的抗虫蛋白基因，因其表达产物Bt抗虫蛋白具有杀虫效果好、安全、高效等优点而成为应用最为广泛的基因。请回答下列问题：
(1)要从苏云金杆菌中获取Bt基因，可根据Bt基因的部分已知序列，设计特异性________，再利用________技术扩增出Bt基因。
(2)构建重组质粒时，常用Ti质粒作为载体，是因为Ti质粒上具有________，它能把目的基因整合到受体细胞(植株细胞)的____________上。这种将基因表达载体导入受体细胞的方法是________法。利用________法将基因表达载体导入植物细胞是我国科学家独创的方法。
(3)要确定抗虫基因导入棉花细胞后，是否赋予了棉花抗虫特性，在个体水平上还需要做________实验；若要检测具有抗虫基因的棉花是否产生了相应抗虫蛋白，在分子水平上可利用________________方法进行检测。
(4)Ⅳ中产生的细胞团称为________，Ⅳ和Ⅴ过程要注意控制培养基中_____________
____________________的比例，以便获得幼苗。
解析：(1)要从苏云金杆菌中获取Bt基因，可利用PCR扩增目的基因，该技术需要引物，可根据Bt基因的部分已知序列，设计特异性引物(对)。(2)构建重组质粒时，常用Ti质粒作为载体，是因为Ti质粒上具有T-DNA(可移动的DNA)，它能把目的基因整合到受体细胞(植株细胞)的染色体DNA上。这种将基因表达载体导入受体细胞的方法是农杆菌转化法。花粉管通道法是我国科学家独创的将基因表达载体导入植物细胞的方法。(3)要确定抗虫基因导入棉花细胞后，是否赋予了棉花抗虫特性，在个体水平上还需要做抗虫接种实验；若要检测具有抗虫基因的棉花是否产生了相应抗虫蛋白，在分子水平上可利用抗原-抗体杂交方法进行检测。(4)Ⅳ中产生的细胞团称为愈伤组织，Ⅳ和Ⅴ过程要注意控制培养基中生长素与细胞分裂素的比例，以便获得幼苗。
答案：(1)引物 PCR (2)T-DNA 染色体DNA 农杆菌转化 花粉管通道 (3)抗虫接种 抗原抗体杂交 (4)愈伤组织 生长素和细胞分裂素
18．(10分)阅读以下材料，回答下列问题：
转入外源生长激素(GH)基因的鱼生长速度快，饵料转化率高，但鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性是很值得研究的问题，需研究转基因鱼对生态系统的压力及外源基因的扩散问题。我国科学家只是将三倍体的转基因鱼投入自然系统。
(1)转基因鱼培育成功的物质基础是___________________________________________
_____________________________。
(2)已知人的GH是一个含有191个氨基酸的蛋白质，若将人的GH基因转移到鱼体内，则转基因鱼增加的脱氧核苷酸至少是________个。
(3)转基因鱼通过较高的能量转化效率取得较高的特定生长率，以致其生长速度快于非转基因鱼，蛋白质转换效率也显著高于非转基因鱼。其可能的原因是__________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)鱼类易于逃逸、扩散，因此转基因鱼的生态安全性是很值得研究的问题，试分析引起生态安全性问题的原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)多倍体鱼类对控制过度繁殖是有效的，培育成功的三倍体“湘云鲫”，其形成过程是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
试从保障生态安全性角度分析只投放三倍体鱼的原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)转基因技术就是通过基因拼接，把目的基因拼接到载体上，其实质是DNA之间的连接。人和鱼的遗传物质都是DNA，因此人的生长激素基因可以与鱼的DNA重组。(2)人的GH是含有191个氨基酸的蛋白质，由于蛋白质中氨基酸的数目、控制蛋白质合成的mRNA上的碱基数目及控制蛋白质合成的DNA上的碱基数目，三者的比值为1∶3∶6，所以转基因鱼增加的脱氧核苷酸至少是1 146个。(3)该转基因鱼转入的是生长激素基因，生长激素能促进生长，主要是促进蛋白质的合成和骨的生长。(4)转基因鱼由于具有易于逃逸、扩散的特点，当这种鱼扩散到其他环境时，与同种野生鱼杂交，被转入的基因就有可能转移到同种野生鱼体内，造成基因污染；同时，由于该种转基因鱼具有生长优势，使其捕食对象大量减少，与其他物种竞争加剧，可能引起生态危机。(5)三倍体“湘云鲫”的形成过程是转基因的二倍体个体加倍为四倍体转基因个体，然后与二倍体杂交形成三倍体。三倍体鱼由于不能产生正常的生殖细胞，无法繁殖后代，因此不会造成基因污染，并且可以人工控制养殖数量和范围，避免引起生态危机。
答案：(1)遗传物质都是DNA (2)1 146 (3)转基因鱼体内合成了大量生长激素，生长激素能促进蛋白质合成 (4)转基因鱼与同种野生鱼杂交，使野生鱼带有转基因；该转基因鱼具有生长优势，使其捕食对象大量减少，与其他物种竞争加剧，引起生态危机 (5)转基因的二倍体个体加倍为四倍体转基因个体，然后与二倍体杂交形成三倍体 三倍体鱼不能繁殖，可以人工控制养殖数量和范围，避免发生杂交、竞争，引起生态危机
19．(12分)请回答有关下图的问题：
(1)图甲中①～⑤所示的生物工程为______________。该工程是指以__________________
___________________________________________作为基础，通过改造或合成_____________，来改造现有__________，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。
(2)图甲中④所示过程叫________，该过程遵循的碱基互补配对原则不同于翻译过程的是________(请将模板碱基写在前)。
(3)若预期蛋白质欲通过乳腺生物反应器生产，则构建基因表达载体时，图乙中序号[1]代表的是___________________________________
_____________________________________________________________
________________________________________________________________________；在图甲中⑨过程之前，要对精子进行筛选，保留含性染色体________的精子。
解析：(1)蛋白质工程是指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，以满足人类生产和生活的需求。图甲中①～⑤所示的生物工程为蛋白质工程。(2)图甲中④表示逆转录过程，该过程遵循的碱基互补配对原则为U—A、A—T、C—G、G—C，而翻译过程中遵循的碱基互补配对原则为U—A、A—U、C—G、G—C，转录过程不同于翻译过程的是A—T。(3)制备乳腺生物反应器过程中，在构建基因表达载体时，需在目的基因前加上乳腺蛋白基因的启动子，图乙中序号[1]代表的是启动子；因为只有雌性个体能分泌乳汁，所以在图甲⑨过程之前，要对精子进行筛选，保留含性染色体X的精子。
答案：(1)蛋白质工程 蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系 基因 蛋白质 (2)逆转录 A—T (3)乳腺蛋白基因的启动子 X
20．(13分)丙肝病毒(HCV)是一种RNA病毒，对HCV感染的诊断步骤是首先进行抗HCV抗体检测，若检测结果呈阳性，则还需要进行HCV核酸检测。HCV 融合抗原可用于制作第三代HCV抗体检测试剂。回答下列问题：
(1)将得到的HCV的多个抗原基因首尾相连，在同一启动子、终止子等的调控之下，构成融合基因，进而构建融合抗原重组质粒。构建融合抗原重组质粒的过程中，需要用到__________________________酶。启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动____________________________________。
(2)用重组质粒转化大肠杆菌感受态细胞，用含硫酸卡那霉素的培养基筛选出能生长的菌落，从而得到能产生HCV融合抗原的工程菌。用____________处理大肠杆菌可得到感受态细胞，受体大肠杆菌细胞____________(填“含有”或“不含有”)硫酸卡那霉素抗性基因。
(3)进行HCV核酸检测时，需要用到一对HCV特异性引物和一种HCV特异性荧光探针，需要的酶有__________________和耐高温的DNA聚合酶，需要的原料是______________；检测过程是先将RNA合成cDNA，再通过PCR法扩增DNA，实时检测扩增全过程，从而检测出HCV RNA。
(4)某人体内HCV抗体检测结果呈阳性，但进行HCV核酸检测时结果呈阴性，原因是____________________________________。
解析：(1)构建融合抗原重组质粒的过程中，首先需要用同种限制酶切割质粒和融合基因，其次用DNA连接酶将融合基因与质粒连接形成重组质粒。启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动融合基因转录出mRNA。(2)将目的基因导入微生物细胞时，需要用Ca2＋(或CaCl2) 处理微生物细胞以获得感受态细胞；用重组质粒转化大肠杆菌感受态细胞，用含硫酸卡那霉素的培养基筛选出能生长的菌落，从而得到能产生HCV融合抗原的工程菌，这说明硫酸卡那霉素抗性基因是标记基因，受体大肠杆菌细胞不能含有该抗性基因，否则无法利用该抗性基因进行重组质粒的筛选。(3)根据“检测过程是先将RNA合成cDNA，再通过PCR法扩增DNA”可知，将RNA合成cDNA的逆转录过程需要用到逆转录酶，利用PCR法扩增DNA的过程需要用到耐高温的DNA聚合酶，这两个过程所需的原料都是脱氧核苷酸。(4)某人体内HCV抗体检测结果呈阳性，但进行HCV核酸检测时结果呈阴性，原因是其感染HCV后通过免疫反应已将HCV清除，但体内存在抗HCV的抗体。
答案：(1)限制酶和DNA连接 融合基因转录出mRNA (2)Ca2＋(或CaCl2) 不含有 (3)逆转录酶 四种脱氧核苷酸 (4)其感染HCV后通过免疫反应已将HCV清除，但体内存在抗HCV的抗体
21．(13分)(2024·贵州高考)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______(选填“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______(选填“>”“＝”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________________________________。
解析：(1)根据表格，野生型菌株加入蔗糖就会合成NV酶，不加就不会合成，推测蔗糖诱导了NV基因表达。分析表格可知有NV酶，菌株就能将蔗糖分解为葡萄糖，因此NV酶可催化蔗糖分解生成葡萄糖。检测NV酶活性时，可以测定单位时间内培养液中葡萄糖的增加量或蔗糖的减少量等。(2)从题目中可知，突变体是通过T－DNA随机插入野生型菌株基因组DNA筛选获得的。在进行PCR扩增时，使用的引物需要与特定的DNA序列配对结合，才能启动DNA的扩增。野生型菌株的基因组DNA中没有T－DNA的插入，所以用与NV基因配对的引物进行扩增时，可以扩增出完整的NV基因片段。与野生型相比，突变体是由T－DNA插入NV基因中，使NV基因发生碱基的增添而引起的，因此突变体相应的基因序列更长。故若突变体扩增片段长度>野生型扩增片段长度，则表明突变体构建成功。(3)为进一步验证NV基因的功能，表中的转基因菌株是将NV基因导入突变体细胞获得的。突变体由于NV基因发生突变，无法正常表达NV酶，导致相关生理功能缺失或异常。通过将正常的NV基因导入突变体细胞，如果能够恢复原本在突变体中缺失或异常的生理功能，就可以有力地证明NV基因具有特定的功能。在构建NV基因表达载体时，需要添加新的标记基因，原因是便于筛选出成功导入NV基因的细胞。
答案：(1)蔗糖 催化蔗糖分解生成葡萄糖 单位时间内培养液中葡萄糖的增加量(或蔗糖的减少量等) (2)NV基因 > 与野生型相比，突变体是由T－DNA插入NV基因中，使NV基因发生碱基的增添而引起的，因此突变体相应的基因序列更长 (3)突变体 便于筛选出成功导入NV基因的细胞
[教师备选题]
1．(2020·德州期末)如图表示构建基因表达载体所用的质粒与目的基因。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是 限制酶Ⅱ的识别序列和切点是据图分析，下列叙述正确的是( )
A．使用限制酶Ⅰ、Ⅱ切割可以防止目的基因自身环化
B．限制酶Ⅱ可以切割两种标记基因，所以没有特异性
C．可以用限制酶Ⅱ切割质粒、限制酶Ⅰ切割目的基因
D．将目的基因插入到四环素抗性基因内完成构建
解析：选D 限制酶Ⅰ的识别序列和切点是限制酶Ⅱ的识别序列和切点是两者产生的黏性末端相同，不能防止目的基因自身环化，A错误；限制酶Ⅱ可以切割两种标记基因，是因为两种标记基因中都含有—GATC—核苷酸序列，限制酶识别切割位点具有特异性，B错误；目的基因只有一端具有GGATCC的片段，只能用限制酶Ⅱ切割。质粒上有两个GATC片段，若用限制酶Ⅱ切割，会将质粒切成两小段，只能用限制酶Ⅰ切割，C错误；用限制酶Ⅰ切割质粒的切割位点在四环素抗性基因内部，所以将目的基因插入到四环素抗性基因内完成构建，D正确。
2．如图表示通过cDNA过程获得目的基因并利用PCR扩增过程的示意图。据图分析，下列有关叙述正确的是( )
A．催化①过程的酶是RNA聚合酶
B．③过程不需要DNA解旋酶
C．④过程需要两个相同的引物
D．催化②⑤过程的酶都是DNA聚合酶，均须耐高温
解析：选B 分析图解可知，①过程表示逆转录过程，催化该过程的酶是逆转录酶，A错误；③过程表示PCR中高温解链，该过程不需要DNA解旋酶，B正确；④过程表示PCR中的低温复性，该过程需要两个不同的引物，C错误；催化⑤过程的酶是耐高温的DNA聚合酶，但催化②过程的酶不需要耐高温，D错误。
3．下列关于重组DNA技术基本工具的叙述，正确的是( )
A．天然质粒能直接作为载体
B．限制酶和DNA连接酶分别催化磷酸二酯键的水解和形成
C．不同限制酶切割DNA分子后产生的黏性末端不同
D．DNA连接酶能将单个脱氧核苷酸结合到引物链上
解析：选B 在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，A错误；限制酶和DNA连接酶分别催化磷酸二酯键的水解和形成，B正确；不同的限制酶切割DNA分子后产生的黏性末端可能相同，C错误；DNA连接酶能连接双链DNA片段的黏性末端或平末端，DNA聚合酶能将单个脱氧核苷酸结合到引物链上，D错误。
4．科研人员以四环素抗性基因为标记基因，通过基因工程的方法让大肠杆菌生产鼠的β 珠蛋白，治疗鼠的镰状细胞贫血。下列相关实验设计中，合理的是( )
A．可利用小鼠的β 珠蛋白基因通过PCR复制出β 珠蛋白基因
B．将目的基因导入受体细胞是基因工程的核心操作
C．用Ca2＋处理大肠杆菌后，将表达载体导入具有四环素抗性的大肠杆菌中
D．用含有四环素的培养基筛选出的大肠杆菌一定含有β 珠蛋白基因
解析：选A 可利用小鼠的β 珠蛋白基因通过PCR复制出β 珠蛋白基因，A正确；构建基因表达载体是基因工程的核心操作，B错误；用Ca2＋处理大肠杆菌后，大肠杆菌成为感受态细胞，此时可以导入外源基因，但受体细胞不能选择具有四环素抗性的大肠杆菌，否则后续的过程无法用四环素的抗性筛选重组细胞，C错误；用含有四环素的培养基筛选出的大肠杆菌导入的可能是普通质粒或重组质粒，不一定含有β珠蛋白基因，D错误。