第3章 基因工程 达标检测卷-2024-2025学年高二下学期生物人教版2019选择性必修3(含解析）

基因工程
达标检测卷
一、选择题：本题共16小题，每小题3分，共48分。每小题给出的四个选项中只有一个选项最符合题意。
1．下列关于基因工程的叙述，错误的是(　　)
A．利用体外DNA重组技术定向改造生物的遗传性状
B．在细胞水平上设计和施工，需要限制酶、DNA连接酶和载体
C．打破物种界限，获得人们需要的生物类型或生物产品
D．抗虫烟草的培育种植降低了生产成本，减少了环境污染
2．下列有关基因工程中限制性内切核酸酶的描述，正确的是(　　)
A．限制性内切核酸酶能识别双链DNA和RNA分子的特定核苷酸序列
B．限制性内切核酸酶可使氢键断裂
C．限制性内切核酸酶只能从原核生物中提取
D．限制性内切核酸酶可将DNA切割成黏性末端或者平末端
3．某线性DNA分子含有3 000个碱基对(bp)，先用限制酶a切割，再把得到的产物用限制酶b切割，得到的DNA片段大小如下表。限制酶a和b的识别序列和切割位点如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
a酶切割产物(bp) b酶再次切割产物(bp)
1 600；1 100；300 800；300
A．在该DNA分子中，a酶与b酶的识别序列分别有3个和2个
B．a酶与b酶切出的黏性末端不能相互连接
C．a酶与b酶切断的化学键分别为磷酸二酯键和氢键
D．用这两种酶和DNA连接酶对该DNA分子进行反复切割、连接操作，若干循环后，序列会明显增多
4．(2024·重庆期末)八氢番茄红素合酶(其基因用psy表示)和胡萝卜素脱饱和酶(其基因用crtI表示)参与β-胡萝卜素的合成。pmi为磷酸甘露醇异构酶基因，它编码的蛋白质可使细胞在特殊培养基上生长。科学家将psy和crtI基因转入水稻，使水稻胚乳中富含β-胡萝卜素，由此生产出的大米称为“黄金大米”。下列分析合理的是(　　)
A．培育黄金大米运用了基因工程，其所需的工具酶有限制酶、DNA连接酶和质粒
B．培育黄金大米过程中，psy、crtI和pmi等基因是目的基因
C．PCR扩增目的基因时，复性过程中引物将与模板链的5′端结合
D．在分子水平上可采用PCR等技术检测导入水稻的目的基因是否转录出mRNA
5．戊型肝炎病毒是一种RNA病毒，ORF2基因编码的结构蛋白(pORF2)位于病毒表面，构成病毒的衣壳。我国科研人员利用基因工程技术，在大肠杆菌中表达pORF2，制备戊型肝炎疫苗，过程如图所示。下列关于该疫苗的叙述，正确的是(　　)
A．过程①需要的酶是RNA聚合酶，原料是A、U、G、C
B．重组基因表达载体上的启动子需来源于戊型肝炎病毒
C．过程⑤需要用聚乙二醇处理大肠杆菌使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态
D．过程⑥大量制备pORF2前应做相应的检测与鉴定
6．(2024·云南普洱期末)人凝血酶Ⅲ是一种分泌蛋白，可预防和治疗急(慢)性血栓。重组人凝血酶Ⅲ是世界上首个上市的动物乳腺生物反应器生产的重组蛋白药物。下列叙述正确的是(　　)
A．可从人细胞中提取RNA后直接利用PCR技术获取目的基因
B．将目的基因与乳腺细胞中特异表达基因的启动子重组在一起
C．用显微注射技术将表达载体导入乳腺细胞来获得转基因动物
D．若用大肠杆菌作为受体细胞容易获得活性高的重组人凝血酶Ⅲ
7．(2024·安徽期末)2024年5月24日，安徽医科大学第一附属医院完成了世界首例活体人的异种肝移植手术，成功将610克的转基因猪肝脏移植到了一位肝癌重症患者身上。本例转基因猪到活体人的异种移植取得成功，开创了转基因猪异种肝移植的先河。下列关于转基因技术说法错误的是(　　)
A．选用猪做克隆器官供体是因为其内脏构造、大小与血管分布和人的类似，且体内可导致人类疾病的病毒少
B．该操作的核心步骤是基因表达载体的构建，需要用到限制酶、DNA连接酶两种工具酶
C．调节基因导入的受体细胞取决于需要的器官类型，若需要移植肝脏，则受体细胞为肝细胞
D．若要检测目的基因是否导入了受体细胞，可以利用PCR等技术进行检测
8．利用重叠延伸PCR技术进行定点突变可以实现对纤维素酶基因进行合理性改造，其过程如下图所示。下列分析错误的是(　　)
A．PCR1过程中的产物AB是依赖引物a和引物b扩增的结果
B．引物c和引物b上均含有与模板链不能互补的碱基
C．①过程需要先加热至90 ℃以上后再冷却至50 ℃左右
D．②过程需要利用引物a和引物d获得突变产物AD
9．(2024·江苏徐州期末)水蛭素可用于预防和治疗血栓。研究发现，将水蛭素第47位的天冬酰胺替换为赖氨酸，其抗凝血活性显著提高，可通过奶牛乳腺生物反应器批量生产活性高的水蛭素。下列相关叙述错误的是(　　)
A．对水蛭素进行改造的直接操作对象为水蛭素基因
B．改造后的水蛭素为自然界不存在的蛋白质
C．需要将乳腺中特异表达的基因的启动子与目的基因重组在一起
D．水蛭素基因及其mRNA只能从转基因奶牛的乳腺细胞中提取并检测
10．(2024·北京西城期末)我国科学家将ATP受体与cpEGFP(改造后的绿色荧光蛋白)进行融合，成功开发出监测动物体内ATP动态变化的传感器，其工作原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．ATP传感器的构建是通过蛋白质工程实现的
B．受体与ATP结合后构象改变，发出绿色荧光
C．ATP传感器对ATP的结构类似物应无反应
D．ATP与传感器上受体的结合应是不可逆的
11．下列关于DNA重组技术基本工具的叙述，正确的是(　　)
A．天然质粒需经过人工改造后才能作为载体
B．限制酶和DNA连接酶分别催化磷酸二酯键的形成和水解
C．基因表达载体除了有目的基因外，还必须有起始密码子、终止密码子以及标记基因等
D．DNA连接酶能将单个脱氧核苷酸结合到引物链上
12．为制备人甲胎蛋白(AFP)的单克隆抗体，首先将基因工程生产的AFP多次注射小鼠，经检测合格后，从小鼠脾脏中提取相应细胞与骨髓瘤细胞进行融合，下列相关叙述正确的是(　　)
A．通过基因工程技术生产的AFP和人体内的AFP的结构可能有差别
B．用AFP多次免疫小鼠的目的是使其体内能产生抗AFP抗体的数量增加
C．融合获得的杂交瘤细胞直接注射到小鼠的腹腔中生产AFP抗单克隆抗体
D．获得的单克隆抗体可以用来检测人体内的甲胎蛋白的含量以便判断某些疾病的发生
13．农杆菌转化法是基因工程中将目的基因导入植物细胞的常用方法。农杆菌可将其Ti质粒上的T-DNA转移并随机插入被侵染植物的染色体DNA中。研究者将如图中被侵染植物的DNA片段连接成环，并以此环为模板进行PCR，扩增出T-DNA插入位置两侧的未知序列，以此可确定T-DNA插入的具体位置。下列说法正确的是(　　)
A．农杆菌在自然条件下能感染单子叶植物和裸子植物
B．进行PCR扩增需要DNA连接酶和热稳定DNA聚合酶
C．利用图中的引物②③组合或引物①④组合扩增出两侧的未知序列
D．通过与受体细胞的基因组序列比对，可确定T-DNA的插入位置
14．下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。下列说法正确的是(　　)
限制酶 BamH Ⅰ Hind Ⅲ EcoR Ⅰ Sma Ⅰ
识别序列及 切割位点 ATCC CCTA GCTT TTCG ATTC CTTA CCGG GGCC
A．一个图1所示的质粒分子经SmaⅠ切割后，含有4个游离的磷酸基团
B．用图1中的质粒和图2中的目的基因构建重组质粒，可以使用SmaⅠ切割
C．图2中为防止酶切后单个含目的基因的DNA片段自身连接成环状，可以使用EcoRⅠ
D．为了获取重组质粒，最好用BamHⅠ和HindⅢ同时切割质粒和外源DNA
15．基因工程为花卉育种提供了新的技术保障。如图为花卉育种的过程(字母代表相应的物质或结构，序号代表过程或方法)。下列说法正确的是(　　)
A．①过程需要的酶有限制酶和DNA连接酶
B．②过程常用的方法是PEG融合法
C．③④过程分别是分化和再分化，该过程体现了植物细胞的全能性
D．可用抗原－抗体杂交技术检测转基因生物DNA上是否插入目的基因
16．人体内的蛋白TPA能降解由血纤维蛋白凝聚而成的血栓，但为心梗患者注射大剂量的TPA会诱发颅内出血。研究证实，通过蛋白质工程，将TPA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，可制造出性能优异的改良TPA，进而显著降低出血副的作用。下列关于该蛋白质工程的叙述，正确的是(　　)
A．制造改良TPA无需用到基因工程的操作技术
B．可利用X射线衍射技术分析TPA的晶体结构
C．该例TPA基因增添碱基时可使用基因定点突变技术
D．需要在分子水平上直接对TPA进行定向改造
二、非选择题：本题包含5小题，共52分。
17．(11分)(2024·甘肃金昌校级期末)抗虫和耐除草剂“玉米双抗12-5”是我国自主研发的转基因品种。为给监管转基因生物安全提供依据，采用PCR方法进行目的基因监测，反应程序如图1所示。回答下列问题：
(1)步骤①的作用是________________________________；步骤③表示__________，温度应控制在________℃。
(2)PCR过程所需的酶是____________________________，其作用的化学键为__________________________，图1过程1个DNA经循环4次需要引物______________个。
(3)在进行PCR扩增时，应选择图2中引物____________，原因是____________________________________________________________________。
18．(10分)如图为利用生物技术获得生物新品种的过程，据图回答：
(1)图中采用的目的基因获取方法是________技术，其中②过程需要__________________酶才能完成。
(2)在培养转基因绵羊的过程中常用的受体细胞是________，目的基因导入的方法是____________，其中在动物细胞培养过程中，需让培养液中含有一定量的CO2，其主要作用是____________________。在③过程中还需要用到的主要生物技术有________________________。
(3)在抗虫棉的培育过程，其中④过程常用的方法是______________，要确定目的基因(抗虫基因)导入受体细胞后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，请写出在个体生物学水平上的鉴定具体方法是______________________________________。
19．(10分)南极某种鱼含有抗冻基因，下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图。请回答下列相关问题：
(1)利用①过程的方法获取目的基因需要用到______________________酶。②过程中常需要用到的工具酶是________________________________。
(2)通过①②过程成功构建的重组质粒，除了含有目的基因外，此载体还应该具备________________________________等条件。
(3)将目的基因导入番茄体细胞的方法是利用农杆菌的转化作用，其原理是________________________________________________________________。
(4)要确认抗冻基因是否在转基因番茄植株中正确表达，除了进行分子水平的检测外，有时还需要进行________________________________的鉴定。
(5)若某科研机构从预期的抗冻蛋白功能出发，依靠人工方法合成了抗冻基因的mRNA，再重复上述过程，该研究方法可称为________________________________。
20．(10分)(2024·河南信阳期末)易错PCR是利用低保真的TaqDNA聚合酶和改变PCR的反应条件，降低DNA复制的准确性，在新DNA链的合成过程中增加碱基错配率，从而使扩增产物出现较多突变位点的一种体外诱导DNA序列变异的方法。研究发现，自然界中的生物体内分离得到的天然酶，在工业生产环境中催化效率往往较低。下图是研究人员利用易错PCR技术对某种天然酶进行改造，获得了高催化效率的酶的流程示意图。回答下列问题：
(1)在体外利用PCR技术扩增目的基因时，使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是____________________________。
(2)图中步骤②一般要先用Ca2+处理受体菌，使细胞处于________________的生理状态。成功导入重组质粒的受体菌不一定能表达出相应的突变酶，原因之一可能是________________，而无法识别和结合突变基因的启动子。
(3)TaqDNA聚合酶的某一区域负责将碱基与模板链正确地互补配对，Mn2+可以降低这一功能；非互补的碱基对由于氢键不易形成，稳定性差，Mg2+可以提高该错配区的稳定性。因此，与普通PCR相比，易错PCR的反应体系中应适当____________(填“提高”或“降低”)Mn2+浓度、____________(填“提高”或“降低”)Mg2+浓度。
(4)从变异的类型和方向方面分析，通过易错PCR技术改造天然酶基因与通过蛋白质工程改造天然酶基因的相同点是________________；不同点是_____________________。
21．(11分)图甲为构建重组质粒过程中的三种备选质粒，其中Ap为氨苄青霉素抗性基因，Tc为四环素抗性基因。图乙为培育转AFPs基因(抗冻基因)番茄的示意图，外源DNA和质粒上均标出了酶切位点及相关抗性基因，请回答下列问题。
　(1)图甲中通常选用质粒C构建重组质粒，而不选用质粒A或质粒B的原因分别是_________________________________________________________________________。
(2)据图乙分析，若需使用插入灭活法筛选并鉴定重组质粒，应优先选用限制酶____________________切割目的基因和质粒。
(3)通过PCR技术获取目的基因时需设计________种引物；从cDNA文库中获得的目的基因________(填“含有”或“不含有”)启动子和终止子。
(4)在构建基因表达载体过程中常把两个启动子串联在一起形成双启动子，加在目的基因上游。双启动子的作用可能是_______________________________________。
(5)图乙农杆菌中的质粒应含有T-DNA，其作用是__________________________。若要获得抗冻能力更强的抗冻番茄，可以对AFPs基因进行改造，最终得到相应的蛋白质，该过程需用到__________工程。
(6)为使改造后的AFPs基因能够表达，人工设计质粒D并对它的多个酶切位点进行研究。若用HindⅢ酶或KpnⅠ酶单独切割质粒D，均获得一条长链，若用HindⅢ酶和EcoRⅠ酶同时切割，则获得2个500 bp和1个2 666 bp片段，若用KpnⅠ酶和EcoRⅠ酶同时切割，则获得2个250 bp和1个3 166 bp片段。若以HindⅢ酶切割位点为计算起点，则KpnⅠ酶切割位点与HindⅢ酶切割位点最短长度为________，EcoRⅠ酶的两个切割位点与HindⅢ切割位点的最短距离为________。
参考答案
选择题
1.【答案】B　【解析】基因工程是指按照人类的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，可定向改造生物的遗传性状，A正确；基因工程是在分子水平上设计和施工的，B错误；基因工程可在不同生物间进行，故可打破物种界限，获得人们需要的生物类型或生物产品，C正确；抗虫烟草的培育种植减少了农药的使用，降低了生产成本，减少了环境污染，D正确。
2.【答案】D　【解析】限制性内切核酸酶只能识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，不能识别RNA分子的特定核苷酸序列，A错误；限制性内切核酸酶可使磷酸二酯键断裂而不是使氢键断裂，B错误；限制性内切核酸酶主要来自原核生物，少数来自真核生物，C错误；限制性内切核酸酶可将DNA切割成黏性末端或者平末端，D正确。
3.【答案】D　【解析】分析表格，a酶可以把原有的线性DNA切成三段，说明DNA分子上有两个切口，即a酶的识别序列有2个，b酶把大小是1 600的DNA分子切成大小分别为800和800两个片段，把大小是1 100的DNA分子切成大小分别为800和300两个片段，且a酶和b酶的识别位点不同，说明b酶的识别序列有2个。所以在该DNA分子中，a酶与b酶的识别序列都是2个，A错误。图中显示两个酶的识别序列不同，但是切割后露出的黏性末端相同，a酶与b酶切出的黏性末端可以相互连接，B错误。a酶与b酶切断的化学键都是磷酸二酯键，C错误。a酶和b酶切割后形成的黏性末端相同，在DNA连接酶的作用下可连接形成或，所以用这两种酶和DNA连接酶对该DNA分子进行反复切割、连接操作，若干循环后，所得DNA分子中序列会明显增多，D正确。
4.【答案】D　【解析】基因工程的工具酶有限制酶、DNA连接酶，质粒是载体，A错误；培育黄金大米过程中，psy、crtI是目的基因，pmi是标记基因，B错误；复性过程中引物将与模板链的3′端结合，C错误；分子水平上可通过PCR等技术检测目的基因是否转录出了mRNA，也可通过抗原－抗体杂交技术检测是否表达出相应的蛋白质，D正确。
5.【答案】D　【解析】戊型肝炎病毒是一种RNA病毒，过程①是以病毒RNA为模板合成DNA，获取目的基因的过程，需要的酶是逆转录酶，原料是四种脱氧核苷酸，A错误；启动子是一段有特殊结构的DNA片段，其作用是供RNA聚合酶的识别结合以驱动目的基因的转录，启动子具有物种或组织特异性，构建在大肠杆菌细胞内特异性表达pORF2的载体时，需要选择大肠杆菌细胞的启动子，而不能选择其他物种和组织细胞的启动子，B错误；将目的基因导入微生物细胞的需要用Ca2+处理大肠杆菌，增大大肠杆菌细胞壁的透过性，使其处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，C错误；过程⑥大量制备pORF2前应对受体大肠杆菌进行目的基因的检测与鉴定，筛选出能表达pORF2的大肠杆菌进行培养，大量制备pORF2，D正确。
6.【答案】B　【解析】可从人细胞中提取RNA后利用逆转录PCR技术获取目的基因，此时获得的目的基因没有启动子、终止子等，A错误；动物乳腺生物反应器需要使目的基因在乳腺细胞表达，目的基因的上游需连接在乳腺细胞中特异表达基因的启动子，B正确；动物受精卵全能性最高，用显微注射技术将表达载体导入受精卵来获得转基因动物，在乳腺细胞表达特定的目的基因是启动子的作用，并非将目的基因导入乳腺细胞，C错误；大肠杆菌是原核生物，不具有加工分泌蛋白的内质网和高尔基体，若用大肠杆菌作为受体细胞难以获得活性高的人凝血酶Ⅲ，D错误。
7.【答案】C　【解析】猪的内脏构造、大小、血管分布与人极为相似，而且猪体内隐藏的可导致人类疾病的病毒要远远少于灵长类动物，因此选用猪做克隆器官供体，A正确；在构建基因表达载体时，首先会用一定的限制酶切割载体和含有目的基因的DNA片段，再利用DNA连接酶将目的基因片段拼接到载体的切口处，这样就形成了一个重组DNA分子，B正确；将目的基因导入动物细胞，受体细胞一般是受精卵，受精卵具有发育的全能性，肝细胞无法发育为完整的肝脏，因此不会选择肝细胞作为受体细胞，C错误；分子水平的检测，可以通过PCR等技术检测受体细胞DNA上是否插入了目的基因或检测目的基因是否转录出了mRNA，D正确。
8.【答案】D　【解析】PCR技术中DNA单链延伸的方向是沿着引物的5′端向3′端延伸的，据此可分析，PCR1过程中的产物AB是依赖引物a和引物b扩增的结果，A正确；根据突变位点的产生可推知，引物c和引物b上均含有与模板链不能互补的碱基，B正确；①过程是双螺旋解开的过程，即氢键断裂可通过先加热至90 ℃以上完成，而后再冷却至50 ℃左右使氢键形成，为子链的延伸做准备，C正确；②过程为子链延伸的过程，该过程需要利用AB上链和CD下链之间的互补配对实现子链的延伸过程，D错误。
9.【答案】D　【解析】对水蛭素的改造是通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，属于蛋白质工程的范畴，A正确；改造水蛭素的过程涉及蛋白质工程，这是一种能够生产自然界不存在的蛋白质的技术，改造后的水蛭素为自然界不存在的蛋白质，B正确；通过奶牛乳腺生物反应器批量生产活性高的水蛭素，因此需要将乳腺中特异表达的基因的启动子与目的基因重组在一起，C正确；转基因奶牛的所有细胞中都含有水蛭素基因，只是在乳腺细胞中进行选择性表达，D错误。
10.【答案】D　【解析】将ATP受体与cpEGFP(改造后的绿色荧光蛋白)进行融合，该过程依赖蛋白质工程技术，需要通过设计相应的氨基酸序列来改造相关基因，A正确；由题图可知，ATP与ATP受体结合后构象改变，与之融合的cpEGFP发出绿色荧光，B正确；ATP传感器能监测动物体内ATP动态变化，与受体的特异性有关，故对ATP的结构类似物应无反应，C正确；ATP传感器监测动物体内ATP动态变化，说明ATP与传感器上受体的结合应是可逆的，D错误。
11.【答案】A　【解析】天然质粒需经过人工改造后才能作为载体，A正确；限制酶和DNA连接酶分别催化磷酸二酯键的水解和形成，B错误；基因表达载体除了有目的基因外，还必须有启动子、终止子以及标记基因等，起始密码子、终止密码子位于mRNA上，C错误；DNA聚合酶能将单个脱氧核苷酸结合到引物链上，而DNA连接酶连接的是双链DNA片段，D错误。
12.【答案】A　【解析】在基因工程中如果以原核生物为受体细胞，由于原核细胞中缺乏内质网和高尔基体，那么目的基因(AFP)表达后形成的AFP与人体细胞中AFP基因表达的AFP可能在结构上有所不同，A正确；用AFP多次免疫小鼠的目的是增加体内能产生抗AFP抗体的浆细胞的数量，B错误；融合的杂交瘤细胞还需要经过抗原与抗体特异性结合的原理进行筛选，选出能够产生所需抗体的杂交瘤细胞，才能注射到小鼠的腹腔中，C错误；获得的单克隆抗体可以用来检测人体内的甲胎蛋白的有无，但不能判断其含量，D错误。
13.【答案】D　【解析】农杆菌易感染双子叶植物和裸子植物，对单子叶植物没有感染力，A错误；进行PCR扩增需要热稳定DNA聚合酶，不需要DNA连接酶，B错误；由于DNA聚合酶只能从5′到3′方向延伸子链，因此利用图中的引物①④组合可扩增岀两侧的未知序列，C错误；通过与受体细胞的基因组序列比对，可确定T-DNA的插入位置，D正确。
14.【答案】D　【解析】图示质粒上只有一个SmaⅠ的酶切位点，因此该质粒分子经SmaⅠ切割后得到一个链状DNA分子，含有2个游离的磷酸基团，A错误；用图1中的质粒和图2中的目的基因构建重组质粒，不能使用SmaⅠ切割，因为用该酶切割会破坏抗性基因和目的基因，B错误；图2中为防止酶切后单个含目的基因的DNA片段自身连接成环状，不能使用EcoRⅠ，C错误；用SmaⅠ切割会破坏抗性基因和目的基因，用EcoRⅠ切割可能会导致含目的基因的DNA片段自身连接成环状，因此为了获取重组质粒，最好用BamHⅠ和HindⅢ同时切割质粒和外源DNA，D正确。
15.【答案】A　【解析】①过程是基因表达载体的构建，需要的酶有限制酶和DNA连接酶，A正确；由于培育转基因植株，所以②过程所常用的方法有花粉管通道法和农杆菌转化法，B错误；由外植体培养为转基因植株的③④过程分别是脱分化和再分化，该过程体现了植物细胞的全能性，运用了植物组织培养技术，C错误；检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，应采用PCR技术，D错误。
16.【答案】B　【解析】蛋白质工程是在基因工程基础上延伸的第二代基因工程，A错误；X射线衍射技术可分析蛋白质的晶体结构，B正确；该例TPA基因不是增添碱基，而是替换碱基，C错误；不是在分子水平上直接对TPA进行改造，而是对编码TPA的基因进行改造，D错误。
二、非选择题
17.【答案】(除注明外，每空1分，共11分)
(1)使双链DNA解旋为单链(2分)　延伸　72
(2)耐高温的DNA聚合酶　磷酸二酯键　30
(3)Ⅰ和Ⅳ(2分)　新合成的子链需要加到引物的3′端进行延伸(2分)
【解析】(1)图中步骤①表示的是变性，作用是高温使双链DNA解旋为单链，步骤③表示延伸，在耐高温的DNA聚合酶的作用下使子链沿着引物的3′端进行延伸，温度应控制在72 ℃左右。(2)PCR过程所需的酶是耐高温的DNA聚合酶，其作用的化学键为磷酸二酯键，1个DNA经循环4次需要引物2×(24－1)＝30个。(3)在进行PCR扩增时，应选择图2中引物Ⅰ和Ⅳ，新合成的子链需要加到引物的3′端进行延伸，新合成的子链与模版链反向平行，引物需要添加到模板链的3′端。
18.【答案】(除注明外，每空1分，共10分)
(1)PCR　耐高温的DNA聚合
(2)受精卵　显微注射法　维持培养液的pH　早期胚胎培养和胚胎移植(2分)
(3)农杆菌转化法　让害虫吞食转基因棉花的叶子，观察害虫的存活情况，以确定棉花是否具有抗虫性状(2分)
【解析】(1)题图所示的目的基因获取方法为PCR技术，利用的原理是DNA半保留复制，其中①为DNA解旋过程，②过程表示PCR技术中的延伸，该过程需要通过耐高温的DNA聚合酶(或Taq DNA聚合酶)催化完成。(2)由于受精卵具有全能性，可使外源基因在相应组织表达，因此通常要将外源基因转入动物的受精卵中，目的基因导入绵羊受体细胞常用的方法是显微注射法。在动物细胞培养过程中，需让培养液中含有一定量的CO2，其主要作用是维持培养液的pH。在③过程中还需要用到的主要生物技术有早期胚胎培养和胚胎移植。(3)抗虫棉的培育过程中，将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法，要确定目的基因(抗虫基因)导入受体细胞后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，在个体生物学水平上的鉴定可以让害虫吞食转基因棉花的叶子，观察害虫的存活情况，以确定棉花是否具有抗虫性状。
19.【答案】(除注明外，每空1分，共10分)
(1)逆转录酶和DNA聚合(2分)　限制酶和DNA连接酶(2分)
(2)启动子、终止子、标记基因(2分)
(3)目的基因随农杆菌中Ti质粒上的T-DNA转移至受体细胞，整合到受体细胞的染色体DNA上，并且能够稳定存在和表达(2分)
(4)个体生物学水平　(5)蛋白质工程
【解析】(1)①过程表示利用逆转录法获得目的基因(抗冻基因)，在以mRNA为模板合成DNA单链时需要逆转录酶参与催化，在DNA单链为模板合成双链DNA时需要DNA聚合酶参与催化。②过程为基因表达载体的构建，常需要用到限制酶和DNA连接酶。(2)通过①②过程成功构建的重组质粒属于基因表达载体，基因表达载体除了目的基因外，还应该具备启动子、终止子、标记基因等条件。(3)农杆菌的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。根据农杆菌的这一特点可知，在将目的基因导入受体细胞时，利用农杆菌的转化作用的原理是：目的基因会随农杆菌中Ti质粒上的T-DNA转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上，并且能够稳定存在和表达。(4)要确认抗冻基因是否在转基因番茄植株中正确表达，除了要进行分子水平的检测外，有时还需要进行个体生物学水平的鉴定。(5)蛋白质工程的基本途径是：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→找出相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。可见，从预期的抗冻蛋白功能出发，依靠人工方法合成抗冻基因的mRNA，再重复上述过程，该研究方法可称为蛋白质工程。
20.【答案】(除注明外，每空1分，共10分)
(1)温度升高至90 ℃以上
(2)容易吸收周围环境中的DNA　基因突变导致启动子结构改变(2分)
(3)提高　提高
(4)原理都是基因突变(2分)　易错PCR技术原理是诱发不定向的基因突变，蛋白质工程是特殊条件下的定向基因突变(2分)
【解析】(1)在体外利用PCR技术扩增目的基因时，利用DNA高温变性的特点加热至90 ℃以上，破坏双链之间的氢键，使DNA解链变为单链。(2)步骤②是将重组质粒导入不同受体菌，由于受体菌用Ca2+处理后更容易吸收周围环境中的DNA，因此步骤②是将构建的重组质粒溶于缓冲液中与用Ca2+处理的受体菌混合，在一定温度下完成转化。若基因突变导致启动子结构改变，RNA聚合酶可能无法识别并结合，导致转录无法进行。(3)TaqDNA聚合酶的某一区域负责将碱基与模板链正确地互补配对，Mn2+可以降低这一功能；非互补的碱基对由于氢键不易形成，稳定性差，Mg2+可以提高该错配区的稳定性。易错PCR需增加错配概率，并使错配区稳定存在，所以两种离子浓度均需要适当提高。(4)易错PCR技术原理是诱发不定向的基因突变；蛋白质工程中参考推测出的基因序列，对天然酶基因的结构进行定向的改造，属于特殊条件下的定向基因突变。
21.【答案】(除注明外，每空1分，共11分)
(1)质粒A中没有标记基因，质粒B的复制原点中含有Hind Ⅲ酶切位点(2分)
(2)BamHⅠ和HindⅢ　(3)2　不含有　(4)保证目的基因的高效转录(高效表达)
(5)携带目的基因进入番茄细胞并整合到番茄细胞的染色体DNA(2分)　蛋白质
(6)750 bp　500 bp
【解析】(1)根据目的基因两侧的限制酶识别序列可知，构建基因表达载体时需要限制酶HindⅢ，图甲质粒A中没有标记基因，质粒B的复制原点中含有HindⅢ酶切位点，因此图甲中通常选用质粒C构建重组质粒，而不选用质粒A或质粒B。(2)据图乙分析，构建基因表达载体时需要限制酶HindⅢ和BamHⅠ或HindⅢ和EcoRⅠ，若需使用插入灭活法筛选并鉴定重组质粒，则应优先选用限制酶BamHⅠ和HindⅢ切割目的基因和质粒(BamHⅠ切割会破坏Tc基因，再利用含有四环素的培养基进行筛选)。(3)通过PCR技术获取目的基因时需设计2种引物；cDNA是通过逆转录形成的，其中不含启动子和终止子，因此cDNA文库中获得的目的基因不含有启动子和终止子。(4)启动子的作用是启动转录过程，在构建基因表达载体过程中常把两个启动子串联在一起形成双启动子，加在目的基因上游，其作用可能是保证目的基因的高效转录(高效表达)。(5)农杆菌中的质粒应含有T-DNA，其作用是携带目的基因进入番茄细胞并整合到番茄细胞的染色体DNA中。通过改造基因来改造蛋白质属于蛋白质工程。(6)用HindⅢ酶或KpnⅠ酶单独切割质粒D，均获得一条长链，若用HindⅢ酶和EcoRⅠ酶同时切割，则获得2个500 bp和1个2 666 bp片段，若用KpnⅠ酶和EcoRⅠ酶同时切割，则获得2个250 bp和1个3 166 bp片段。这说明该质粒上有一个HindⅢ酶切割位点、一个KpnⅠ酶切割位点、2个EcoRⅠ酶切割位点。HindⅢ和EcoRⅠ同时切割得到2个500 bp和1个2 666 bp片段，说明这两种酶的一个切点之间的长度为500 bp，KpnⅠ和EcoRⅠ同时切割得到2个250 bp和1个3 166 bp片段，说明这两种酶的一个切点之间的长度为250 bp，若以HindⅢ的切割位点为计算起点，则KpnⅠ酶的切割位点与HindⅢ点最短长度为500＋250＝750 bp，EcoRⅠ酶的两个切割位点与HindⅢ酶的切割位点的最短距离为500 bp。