单元检测卷(十三) 基因工程及生物技术的安全性与伦理问题
(时间:75分钟 分值:100分)
一、选择题:每小题3分,12小题,共36分。在所给出的四个选项中,只有一个选项最符合题目要求。
1.(2025·山西吕梁开学考)DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶。下列相关叙述正确的是( )
所有的限制酶都具有专一性,不同限制酶切割产生的黏性末端都不同
限制酶和DNA连接酶分别能催化磷酸二酯键的断裂和形成
限制酶识别序列越短,则相应酶切位点在DNA中出现的概率越小
DNA连接酶可以将游离的单个脱氧核苷酸连接成双链结构
2.(2025·山西长治质检)下图是利用基因工程技术培育转基因植物生产可食用疫苗的部分过程示意图,其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制性内切核酸酶。下列说法错误的是( )
目的基因的检测与鉴定是基因工程的核心步骤
表达载体构建时需要用到限制酶PstⅠ、EcoRⅠ
抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来
除图示组成外,表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构
3.(2025·河北保定开学考)同一生物对决定相同氨基酸的不同密码子的使用频率有较大差异。密码子的优化是指利用基因工程技术,将使用频率较低的密码子替换。优化后的目的基因和优化前相比,下列说法正确的是( )
DNA分子中可能会出现尿嘧啶
转录形成的mRNA序列不变
翻译合成的蛋白质种类改变
翻译合成蛋白质的效率提高
4.(2025·辽宁联考)线粒体和叶绿体都是与能量转换有关的细胞器。在精细胞形成精子的过程中,细胞的很多结构退化消失,但仍保留了大量线粒体。为了避免基因通过花粉外溢造成污染,科学家将外源抗虫基因整合到烟草的叶绿体DNA中,获得了能产生抗虫蛋白的转基因烟草。下列有关叙述错误的是( )
精子中保留大量的线粒体,对动物通过有性生殖繁育后代具有积极的意义
外源基因需要穿过叶绿体的外膜和内膜才能与叶绿体DNA结合
将转基因烟草的花粉授给普通烟草,产生的后代也能抗虫
叶肉细胞中有多个叶绿体,有利于增加外源抗虫蛋白的含量
5.(2025·四川成都期末)生物技术的进步在给人类带来福祉的同时,会引起人们对它安全性的关注,也会与伦理道德发生碰撞,带来新的伦理困惑与挑战。下列观点正确的是( )
转基因生产的是自然界存在的物质,不需要进行安全检测
设计试管婴儿能使后代更优秀,应该大力提倡使用该技术
我国允许治疗性克隆,不需要对其作有效监管和严格审查
生物武器危害大,我国反对生物武器及其技术和设备扩散
6.(2025·甘肃白银期末)利用乳腺生物反应器生产药用蛋白是动物基因工程的重要应用,目前科学家已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中获得了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等医药产品。下列有关乳腺生物反应器的叙述,错误的是( )
受体细胞应选用早期胚胎的桑葚胚细胞
获得转基因动物需利用胚胎移植技术
鉴别药用蛋白基因是否导入受体细胞可利用DNA分子杂交技术
转基因动物产生的生殖细胞可能含有药用蛋白基因
7.(2024·湖北模拟)上海长征医院联合中科院分子细胞研究中心,利用患者血液PBMC(如淋巴细胞、单核细胞等)重编程为自体iPS细胞,并使用国际首创技术使之转变为内胚层干细胞,国际上首次利用干细胞来源的自体再生胰岛移植,成功治愈胰岛功能严重受损的糖尿病的病例。下列说法错误的是( )
创造iPS细胞不需要人类胚胎可避免伦理问题
餐后患者再生胰岛B细胞的胰岛素分泌会增加
胰岛素与骨骼肌上受体结合后促进肌糖原合成
下丘脑分泌的激素经体液运输作用于胰岛细胞
8.(2025·四川成都开学考)DNA分子杂交时,常需要大量的单链DNA探针。不对称PCR是一种常见的单链DNA探针制备方法,其原理是反应体系中加入一对数量不相等的引物。假设在PCR反应的早期10个循环中,扩增产物是双链DNA,当较少的限制性引物耗尽后,数量较多的非限制性引物将引导合成大量目标DNA单链。下列说法正确的是( )
若A链为所需的DNA分子探针,则非限制性引物应选用引物Ⅲ
进行最初10个循环的目的是为了将限制性引物消耗完,以保证获得大量的单链DNA探针
设计较长的限制性引物与较短的非限制性引物,以便于后阶段通过提高温度来控制产物生成量
如果体系中原模板DNA的数量为a,共进行25次循环,则最终获得的单链探针数为15×210a
9.(2024·T8联考)天然玫瑰没有生成蓝色翠雀花素所需的相关基因,因此蓝玫瑰被认为是不可能培育成功的。科学家利用链霉菌的蓝色翠雀花素合成酶基因(idgS)及其激活基因(sfp)构建基因表达载体(如图,PmeⅠ、BamHⅠ、SpeⅠ、SacⅠ为不同限制酶),通过农杆菌转化法导入天然玫瑰从而成功培育出了蓝玫瑰。下列叙述正确的是( )
sfp和idgS基因表达时转录的模板链不是T-DNA的同一条
将sfp基因和idgS基因插入Ti质粒时使用的限制酶分别是PmeⅠ、BamHⅠ和SpeⅠ、BamHⅠ
可用抗原—抗体杂交法检测idgS基因是否成功表达出了蓝色翠雀花素
农杆菌在自然条件下可侵染单子叶植物和裸子植物,而对大多数双子叶植物没有侵染能力
10.(2025·山东青岛质检)草鱼是我国养殖产量最大的水产品种之一、近日武汉高泽霞教授团队找到并敲除控制草鱼肌间刺产生的关键基因B,成功培育出“无刺”草鱼,实验过程如下。下列说法错误的是( )
可从鱼刺中提取mRNA进行逆转录获得cDNA,从中找到与鱼刺发育有关的基因
PCR扩增时反应体系中需加入模板、原料、引物、耐高温的DNA聚合酶、Mg2+等
利用基因编辑技术获得一条敲除基因B的杂合体少刺草鱼,通过一代杂交可获得遗传性状稳定的无刺鱼
养殖遗传性状稳定的无刺鱼时,应避免与野生鱼杂交,否则可能会造成生态威胁
11.(2024·广东一模)水稻→褐飞虱→拟水狼蛛表示某农田生态系统的一条食物链,Bt毒蛋白转基因水稻中含有的Cry1Ab杀虫蛋白可以和目标昆虫肠道上的特异性受体结合发挥杀虫效应,Cry1Ab杀虫蛋白可通过食物链转移至褐飞虱和拟水狼蛛体内,并产生富集效应,但不会对其存活、行为带来影响,下列有关叙述错误的是( )
褐飞虱和拟水狼蛛肠道内缺乏Cry1Ab受体
营养级越高,生物体内Cry1Ab的含量就越少
富集效应的产生和生物体内不含Cry1Ab水解酶有关
Cry1Ab在褐飞虱体内积累可能带来一定的生态风险
12.(2024·河南周口开学考)研究人员通过PCR扩增质粒pDNR-LIB中的sacB基因,该基因的产物对蔗糖敏感,是一种常见的反选择标记基因。tetA是四环素抗性基因,利用基因工程将sacB基因插入到质粒pAH162上,构建含有tetA-sacB双重选择系统的重组质粒,即pAH162-sacB,具体过程如图所示。将pAH162-sacB导入大肠杆菌验证其双重选择作用。下列分析错误的是( )
将sacB基因插入pAH162上需要的限制酶是BamHⅠ、EcoRⅠ
需用Ca2+处理大肠杆菌细胞使其能主动吸收周围环境中的DNA分子
为保证正向连接,PCR时应在sacB基因上游引物的5'端添加BamHⅠ识别序列
大肠杆菌能在含四环素的培养基中生长说明双重选择系统的重组质粒构建成功
二、选择题:每小题4分,4小题,共16分。在所给出的四个选项中,有一项或多项符合题目要求。
13.(2025·江苏南京联考)利用转基因植物生产药用蛋白主要有两条途径:瞬时表达途径和稳定表达途径。在瞬时表达状态的基因转移中,药用蛋白基因进入受体细胞后,存在于游离的载体上,不与基因组染色体相整合;在稳定表达状态的基因转移中,导入的药用蛋白基因整合到植物细胞基因组中,形成稳定表达的转基因植株。下列叙述错误的是( )
可利用农杆菌转化法将药用蛋白基因导入受体细胞获得转基因植物
利用瞬时表达途径生产目的蛋白简便快捷,目的蛋白的表达持久、稳定
利用稳定表达途径获得转基因植株时,载体进入宿主细胞后不需进行选择培养
将目的基因定点整合到染色体高活性位点可在较短时间内获得高表达植株
14.(2025·辽宁七校联考)如图是将目的基因导入大肠杆菌内制备“工程菌”的示意图,其中引物1~4在含有目的基因的DNA上的结合位置如甲图所示,限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ在质粒上的识别位点如乙图所示。以下说法中错误的是( )
PCR过程完成4轮循环,理论上至少需加入引物28个
若已经合成了甲图所示4种引物,应选择引物2和3扩增目的基因
过程①中应使用限制酶BamHⅠ切割质粒
对于转化失败的大肠杆菌及其培养基应进行灭菌处理,以防其污染环境
15.(2025·山东日照开学考)如图为构建苘麻抗除草剂基因A重组质粒的技术流程,其中NptⅡ是卡那霉素抗性基因,GUS基因仅在真核细胞中表达,表达产物可催化底物呈蓝色。下列说法错误的是( )
构建重组质粒时需要的限制酶有PstⅠ、XhoⅠ和EcoRⅠ
在培养基中添加卡那霉素初步筛选导入重组质粒的农杆菌
用农杆菌转化植物愈伤组织选择呈现蓝色的组织进行培养
为进一步改良品种,可将启动子替换为除草剂诱导型启动子
16.(2024·湖南衡阳模拟)苏云金芽孢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蛋白对舞毒蛾的毒性提高了7倍。下列叙述错误的是( )
对Cry蛋白改造需要重新合成新的基因
通过测定DNA的序列确定定点突变是否成功
根据Cry蛋白的氨基酸序列只能推测出一种相应的mRNA序列
经改造后的苏云金芽孢杆菌中的Cry蛋白毒性提高这一性状不可遗传
三、非选择题:共4小题,48分。
17.(12分)(2024·黑龙江大庆一模)从健康人的血浆中分离提取的人血清白蛋白(HSA)在临床上需求量很大,具有重要的医用价值。研究人员将HSA基因转入水稻细胞中,培育转基因植物。下图1为HSA基因的部分片段,图2是获得转基因植物的流程图,其中报告基因表达的产物能催化无色物质K反应生成蓝色物质。据图回答下列问题:
注:外显子指基因中编码蛋白质的片段,内含子指基因中不编码蛋白质的片段。
(1)(5分)科研人员获取HSA基因后,可用PCR技术进行扩增,该技术的原理是 ,操作的每个循环都包括变性、复性和延伸三步,其中温度最高的步骤为 。据图1分析,若要扩增出只含有内含子2和外显子3的DNA片段,应选择的引物是 。
(2)(3分)构建重组Ti质粒过程中,为了保证连接的准确性,需要选择 种限制酶对目的基因和Ti质粒进行切割。一个重组Ti质粒的组成,除图中所示外,还必须包含 等。
(3)(2分)过程①中需将植物细胞与农杆菌混合培养,旨在使T-DNA进入植物细胞;除尽农杆菌后,需将植物细胞转接到含 的培养基上筛选出转化成功的细胞。
(4)(2分)检测发现HSA基因成功导入植物受体细胞,但仍不能确定转基因水稻是否培育成功,理由是
。
18.(8分)(2024·九省联考河南卷)水稻胚乳可作为生物反应器用于开发功能性产品。从猪瘟病毒抗原蛋白的预期功能出发,研究小组设计其预期的结构,推测应有的氨基酸序列,合成新的基因X。利用PCR技术对其进行扩增并连接启动子1,形成Z片段。把Z片段插入Ti质粒的T-DNA中,将构建好的基因表达载体导入水稻细胞完成转化,在胚乳中获得相应蛋白,最终将蛋白进一步加工为植物源猪瘟疫苗。相关信息如图所示。
回答下列问题。
(1)(3分)研究小组通过PCR扩增Z片段,延伸过程中,4种脱氧核苷酸在 催化作用下合成新的DNA链。酶切时,限制酶识别序列的重叠会降低切割效率。为构建基因表达载体,选择限制酶Hind Ⅲ和 进行切割,可使Z片段插入T-DNA的效率最高。为使基因能够正常表达,质粒上的N和J应都为 。
(2)(3分)为获得含蛋白X的水稻材料,首先诱导水稻种子脱分化形成 ,然后通过 的侵染,使目的基因进入水稻细胞并完成转化,再将其转接到含特定激素的培养基上,诱导其 形成具有根、茎、叶的完整植株。
(3)(2分)为验证水稻中目的基因X是否表达(转录和翻译),分子水平上的检测方法有
(答出2点即可)。
19.(14分)(2025·河北邢台开学考)蛋白A 是动物细胞分泌的一种优质蛋白,为使得大肠杆菌具备合成蛋白A的能力,研究人员进行了如图1所示的操作,图2表示3种限制酶的切割位点。回答下列问题:
(1)(2分)在利用PCR技术扩增基因A时,应在反应体系中添加 酶。为使得扩增出的目的基因带有限制酶的切割序列,应选择的引物是 。
A.5'……GGATCCATTACGGATCG……3'
B.5'……GTCGACTGCAATCGTGC……3'
C.5'……GTCGACACGTTAGCACG……3'
D.5'……GGATCCTAATGCETAGC……3'
(2)(4分)为了验证所选出的质粒是否符合要求,研究人员用少量限制酶EcoRⅠ和BamHⅠ处理P1~P3组质粒后,再进行电泳的结果如图3所示,图3中一定不符合要求的是 ,依据是
。
(3)(6分)制备含抗生素M的培养基时,应在调节pH (填“前”或“后”)进行灭菌处理。上述抗生素M是指 ,未获得外源DNA的大肠杆菌不能在该培养基上生长。为了增加符合要求的大肠杆菌的数量,通常使用液体培养基进行培养,理由是
。
(4)(2分)研究发现成功导入基因A的大肠杆菌中,基因A顺利完成了转录和翻译,但是最终未得到所需要的蛋白A,从细胞的结构角度分析,原因是
。
20.(14分)(2025·山西长治质检)养蚕业中,雄蚕比雌蚕的吐丝量高且蚕丝质量好,但大规模鉴别雌雄蚕是非常困难的。研究人员利用基因工程技术对桑蚕进行改造,以实现蚕农只饲养雄蚕的愿望。
(1)(4分)构建TT'杂合雄蚕品系
研究发现,位于常染色体上的T基因缺失后(基因型可表示为tt)会导致桑蚕胚胎停育。科研人员构建含有图1所示T'基因的载体,利用 法将其导入雄蚕受精卵中,借助基因组编辑技术实现对T基因区段的替换;导入完成后通常采用 技术检测目的基因是否插入了雄蚕的基因组。最终得到基因型为TT'的杂合雄蚕品系。
(2)(10分)构建特异性表达Cre酶的雌蚕品系
Cre酶可以特异性识别LoxP位点,从而将LoxP位点间的DNA片段进行切除。研究人员将胚胎发育后期特异性表达的基因的启动子与Cre酶基因定点整合到W染色体上,构建了基因型为TT且特异性表达Cre酶的雌蚕品系。
①将该品系与TT'杂合雄蚕杂交,当F1桑蚕胚胎发育至后期时,T'基因存在于 (填“雄蚕”“雌蚕”或“雌蚕和雄蚕”)中,会表现出绿色荧光的桑蚕占比为 。
②为对特异性表达Cre酶的雌蚕品系进行保持,科研人员在F1中筛选出Tt的雌蚕与TT'的雄蚕进行后续杂交,并利用图2中的引物对F2桑蚕的早期胚胎进行了PCR检测,结果如图3所示。结合以上结果,在1~6号桑蚕的早期胚胎中,可用于保持下一代品系的雄性个体是 号, 号桑蚕胚胎可能发生停育。
③科研人员认为,F2桑蚕发育为幼虫后,能表现出绿色荧光的个体为 (填“雄蚕”“雌蚕”“雌蚕和雄蚕”),判断依据是
。 单元检测卷(十三) 基因工程及生物技术的
安全性与伦理问题
1.B [所有的限制酶都具有专一性,不同限制酶切割产生的黏性末端可能相同,A错误;限制酶能够识别特定的DNA序列并催化磷酸二酯键的断裂,而DNA连接酶能够催化磷酸二酯键的形成,将DNA片段连接起来,B正确;限制酶识别序列越短,则相应酶切位点在DNA中出现的概率越大,因为短序列在DNA中出现的频率较高,C错误;DNA连接酶的功能是将DNA片段连接起来,而不是将游离的单个脱氧核苷酸连接成双链结构,D错误。]
2.A [基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤,A错误;构建过程中需要将目的基因完整切割下来,此时要用到限制酶PstⅠ、EcoRⅠ,B正确;抗卡那霉素基因是标记基因,目的是便于鉴定和筛选含有目的基因(抗原基因)的细胞,C正确;基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等,D正确。]
3.D [通过基因改造,将使用频率较低的密码子替换,即改变了mRNA中的密码子种类,相关DNA的碱基序列发生改变,但不会出现尿嘧啶,A错误;转录是以DNA的一条链为模板合成RNA的过程,由于DNA中碱基序列发生改变,则转录形成的mRNA序列也发生了改变,B错误;通过基因改造,将使用频率较低的密码子替换,不改变编码情况,相关蛋白质的氨基酸序列不变,蛋白质种类不变,C错误;密码子可编码氨基酸,该技术中将使用频率较低的密码子替换,翻译形成蛋白质的效率提高,D正确。]
4.C [精子中保留大量的线粒体可以为精子的游动提供能量,对动物通过有性生殖繁育后代具有积极的意义,A正确;叶绿体是具有双层膜结构的细胞器,外源基因需要穿过叶绿体的外膜和内膜才能与叶绿体DNA结合,B正确;花粉细胞中通常不存在叶绿体,所以将转基因烟草的花粉授给普通烟草,产生的后代不能抗虫,C错误;叶肉细胞中有多个叶绿体,则叶绿体转化获得的抗虫基因数量多,其表达量远高于核转化的水平,有利于增加外源抗虫蛋白的含量,D正确。]
5.D [转基因生产的是自然界存在的物质,但是也需要进行安全检测,A错误;我国不允许利用体外受精技术筛选早期胚胎性别等,解决不孕夫妇的生殖问题,支持的是采用试管婴儿的技术,B错误;我国允许治疗性克隆,需要对其作有效监管和严格审查,C错误。]
6.A [受精卵全能性易于表达,培育转基因动物时应选择受精卵作为受体细胞,A错误;将目的基因导入受精卵,受精卵发育为早期胚胎,早期胚胎要移植入子宫继续发育,B正确;检测目的基因是否成功插入受体细胞染色体DNA,可利用碱基互补配对的原理,用DNA分子杂交技术,C正确;转基因动物体细胞含有目的基因,故形成的配子可能含有目的基因,D正确。]
7.D [由题可知,利用患者血液PBMC重编程为自体iPS细胞,该方法诱导获得iPS细胞的过程无须利用人类胚胎,不存在早期生命的破坏或抛弃过程,可避免伦理问题,A正确;进食后血糖升高,再生胰岛B细胞会合成和分泌胰岛素降低血糖,使血糖维持在正常范围,B正确;胰岛素一方面促进血糖进入组织细胞进行氧化分解,进入肝、肌肉并合成糖原,进入脂肪细胞和肝细胞转变为甘油三酯等,另一方面又能抑制肝糖原的分解和非糖物质转变成葡萄糖,胰岛素与骨骼肌上受体结合后促进骨骼肌细胞吸收葡萄糖并促进葡萄糖合成肌糖原,C正确;下丘脑通过自主神经支配胰岛细胞,D错误。]
8.D [由于DNA聚合酶只能从3'端延伸DNA链,引物Ⅱ和Ⅲ不能作为扩增探针序列的引物,据题干信息“数量较多的非限制性引物将引导合成大量目标DNA单链”可知,若A链为所需的DNA分子探针,即目标DNA单链,则非限制性引物应选用引物Ⅳ,A错误;进行最初10个循环的目的是增加模板DNA的量,以便后期更快得到较多数量的目标DNA单链(单链DNA探针),B错误;引物越短,复性时可与模板链形成的氢键数越少,越容易被高温破坏,因此可设计较短的限制性引物与较长的非限制性引物,适当提高复性温度以避免残留限制性引物与模板结合,从而提高产物生成量,C错误;如果体系中原模板DNA的数量为a,最初10次循环产物为双链DNA分子为210×a个,其中有B链为210×a个,以这些链为模板,利用引物又进行了15次循环,每次循环生成的都是A链,不改变B链的数目,即B每次循环开始都是210×a个,15次循环每次生成A也是210×a个,故最终获得的单链探针数共为15×210a个,D正确。]
9.A [由于RNA聚合酶只能识别模板链的3'端,据图可知sfp和idgS基因转录的方向是不同的,因此两基因转录的模板链不同,A正确;将sfp基因插入Ti质粒时,若使用的限制酶是PmeⅠ和BamHⅠ,则会将终止子1一同切除,故只能用BamHⅠ,将idgS基因插入Ti质粒时,若使用的限制酶是SpeⅠ、BamHⅠ会将启动子1和启动子2切掉,故应用SpeⅠ和SacⅠ,B错误;idgS基因的表达产物是蓝色翠雀花素合成酶,C错误;农杆菌在自然条件下可侵染双子叶植物和裸子植物,而对大多数单子叶植物没有侵染能力,D错误。]
10.C [根据中心法则,可从鱼刺中提取mRNA进行逆转录获得cDNA,从中找到与鱼刺发育有关的基因,A正确;PCR扩增时反应体系中需加入模板(DNA的两条链)、引物(一对)、Mg2+等,B正确;利用基因编辑技术获得一条敲除基因B的杂合体少刺草鱼,与野生鱼杂交后,不能通过一代杂交不能获得遗传性状稳定的无刺鱼,C错误;养殖遗传性状稳定的无刺鱼时,若无刺鱼和野生鱼杂交,也可能将基因进行传递,可能会造成生态威胁,D正确。]
11.B [由题可知,Cry1Ab杀虫蛋白可以和目标昆虫肠道上的特异性受休结合发挥杀虫效应,但是对稻飞虱和拟水狼蛛无害,因此说明褐飞虱和拟水狼蛛肠道内缺乏Cry1Ab受体,A正确;难以分解的物质会随着食物链不断富集,一般来说,营养级越高,生物体内的有害物质的浓度就越高,B错误;Cry1Ab水解酶会水解Cry1Ab,结合题干“Cry1Ab杀虫蛋白可通过食物链转移至褐飞虱和拟水狼蛛体内,并产生富集效应”可知,富集效应的产生和生物体内不含Cry1Ab水解酶有关,C正确;转基因产物转移到其他生物体内可能带来一定的生态风险,D正确。]
12.D [由图pAH162-sacB可知,将sacB基因插入到pAH162上需要的限制酶是BamHⅠ、EcoRⅠ,A正确;导入重组质粒前,需用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,B正确;为保证正向连接,PCR时应在sacB基因上游引物的5'端添加BamHⅠ识别序列,在sacB基因下游引物的5'端添加EcoRⅠ识别序列,C正确;具有双重选择系统重组质粒的大肠杆菌需能在含四环素的培养基中生长,在含蔗糖的培养基中不生长,D错误。]
13.BC [农杆菌能在自然条件下侵染双子叶植物和裸子植物,可利用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞获得转基因植物,A正确;基因瞬时表达技术导入的外源DNA未整合到宿主细胞的染色体DNA上,该技术中外源基因一般不能稳定遗传,B错误;因基因表达载体构建成功率不是百分之百,目的基因导入受体细胞的成功率不是百分之百,因此载体进入宿主细胞后需要利用标记基因的特性进行选择培养,筛选成功导入目的基因的细胞,C错误;染色体高活性位点基因表达量更高,将目的基因定点整合到这些位点可以实现目的基因的高水平表达,D正确。]
14.AB [PCR技术大量扩增目的基因时,缓冲液中需要加入的引物个数计算公式为2n+1-2,因此PCR过程完成4轮循环,理论上至少需加入引物24+1-2=30个,A错误;由于DNA聚合酶只能从5'端→3'端延伸子链,因此扩增目的基因时应选择引物1和4,B错误;①是基因表达载体的构建过程,若使用EcoRⅠ切割质粒会将目的基因插入启动子上游,目的基因不能正确表达,若使用HindⅢ切割质粒将破坏标记基因,不利于目的基因的鉴定和筛选,因此该过程中应使用限制酶BamHⅠ切割质粒,C正确;为了防止污染环境,对于转化失败的大肠杆菌及其培养基应进行灭菌处理,D正确。]
15.AC [由图可知,首先,Ω和polyA之间原本是Bt基因,构建过程中需要将Bt基因切除,重新将A基因连接到Ω和polyA之间,因此需要限制酶PstⅠ和XhoⅠ,再将“启动子-Ω-A基因-polyA-终止子”连接到含NptⅡ基因的质粒上时,需要限制酶HindⅢ(或BamHⅠ)和EcoRⅠ,因此构建重组质粒时需要的限制酶有PstⅠ、XhoⅠ、HindⅢ(或BamHⅠ)和EcoRⅠ,A错误;由图可知,卡那霉素抗性基因是标记基因,因此在培养基中添加卡那霉素初步筛选导入重组质粒的农杆菌,B正确;构建成功的含有A基因的表达载体中GUS基因被切除,使细胞中无蓝色,因此呈现蓝色的组织说明细胞中含有GUS基因,则该细胞中导入的是不含目的基因的空白质粒,因此不能选择呈蓝色的组织进一步培养,C错误;启动子若为除草剂诱导型启动子,则在无除草剂环境中该基因不表达,在有除草剂的环境中可表达,表达后具有了除草剂的功能,将减少细胞物质和能量浪费,D正确。]
16.ACD [对Cry蛋白改造属于蛋白质工程的范畴,Cry蛋白改造通过改造编码Cry蛋白的基因来实现,A错误;DNA中碱基的排列顺序代表遗传信息,因此,可通过测定DNA的序列确定突变是否成功,B正确;由于密码子具有简并性,根据Cry蛋白的氨基酸序列可以推测出多种mRNA序列,C错误;编码Cry蛋白的基因进行定点突变,其遗传物质发生改变,故经改造后的苏云金芽孢杆菌中的杀虫晶体蛋白Cry毒性提高这一性状是可以遗传的,D错误。]
17.(1)DNA的半保留复制 变性 引物4和引物5
(2)两/2/二 启动子、终止子 (3)无色物质K
(4)HSA基因在转基因植物细胞中不一定能转录和翻译
解析 (1)PCR是一项体外扩增DNA的技术,其原理是DNA的半保留复制;每个循环都包括变性(90 ℃以上)、复性(50 ℃左右)和延伸(72 ℃左右)三步,其中温度最高的步骤为变性;引物需要与模板的3'端结合,据图1分析,若要扩增出只含有内含子2和外显子3的DNA片段,应选择的引物是引物4和引物5。(2)为避免反向连接和自身环化,需要用2种限制酶对目的基因和Ti质粒进行切割;一个重组Ti质粒的组成,除图中所示(标记基因、目的基因)外,还必须包含启动子、终止子等,以保证转录的正常进行。(3)分析题意可知,报告基因表达的产物能催化无色物质K反应生成蓝色物质,故过程①除尽农杆菌后,需将植物细胞转接到含无色物质K的培养基上筛选出转化成功的细胞。(4)基因指导蛋白质的合成包括转录和翻译过程,HSA基因在转基因植物细胞中不一定能转录和翻译,故检测发现HSA基因成功导入植物受体细胞,但仍不能确定转基因水稻是否培育成功。
18.(1)耐高温的DNA聚合酶 EcoRⅠ 终止子 (2)愈伤组织 农杆菌 再分化 (3)通过PCR技术检测水稻细胞中目的基因X是否转录出了mRNA;从转基因水稻中提取蛋白质,用相应的抗体进行抗原—抗体杂交检测是否翻译出了蛋白质
解析 (1)PCR是根据DNA半保留复制的原理在体外进行DNA复制的技术,体外DNA复制过程中用超过90 ℃的温度处理DNA使其解旋,因此,在子链延伸过程中,4种脱氧核苷酸要在耐高温的DNA聚合酶催化作用下合成新的DNA链。依题意,酶切时,限制酶识别序列的重叠会降低切割效率。XbaⅠ与HindⅢ识别序列有重叠,不符合题目要求。EcoRⅤ所切末端为平末端,连接效率低,不符合题目要求。EcoRⅠ识别序列与HindⅢ识别序列无重叠,产生的切口是黏性末端,连接效率相对平末端高。为使基因能够正常表达,基因结构的上游和下游各有启动子和终止子,因此,N和J应都为终止子。(2)为获得含蛋白X的水稻材料,首先诱导水稻种子脱分化形成愈伤组织,然后通过农杆菌的侵染,使目的基因进入水稻细胞并完成转化,再将其转接到含特定激素的培养基上,诱导其再分化形成具有根、茎、叶的完整植株。(3)为验证水稻中目的基因X是否表达(转录和翻译),可通过PCR技术检测水稻细胞中目的基因X是否转录出了mRNA;可从转基因水稻中提取蛋白质,用相应的抗体进行抗原—抗体杂交检测是否翻译出了蛋白质。
19.(1)耐高温的DNA聚合 AC (2)P3 质粒上仅有限制酶EcoRⅠ和BamHⅠ各1个切割位点,切割后可能得到1个或2个DNA片段,体系中不可能存在4个不同的片段 (3)后 氯霉素 大肠杆菌在液体培养基中能更好地与氧气和其他营养物质接触,有利于其生长繁殖 (4)大肠杆菌中无内质网和高尔基体等结构,翻译所得的肽链未顺利完成加工
解析 (1)PCR反应需要在一定的缓冲液中才能进行,需提供DNA模板,分别与两条模板链结合的2种引物,4种脱氧核苷酸和耐高温的DNA聚合酶;引物均是5'端→3'端,且根据目的基因部分已知序列设计合成,能够与目的基因碱基互补配对,由图1可知引物序列应为5'ATTACGGATCG3',5'ACGTTAGCACG3',由目的基因需要插入载体的启动子和终止子之间,故需要的限制酶为BamHⅠ和SalⅠ,根据图2中限制酶的酶切位点可知,为使得扩增出的目的基因带有限制酶的切割序列,应选择的引物是5'……GGATCCATTACGGATCG……3',5'……GTCGACACGTTAGCACG……3',AC符合题意。(2)由图1可知,质粒上只有限制酶EcoRⅠ和BamHⅠ各1个切割位点,切割后可能得到1个或2个DNA片段,体系中不可能存在4个不同的片段,可见图3中P3一定不符合要求。(3)制备含抗生素M的培养基时,应在调节pH后进行灭菌处理。图1中质粒含有氯霉素抗性基因和四环素抗性基因,而插入目的基因时,四环素抗性基因被破坏了,所以制备含抗生素M的培养基时,抗生素M是指氯霉素。大肠杆菌在液体培养基中能更好地与氧气和其他营养物质接触,有利于其生长繁殖,故通常使用液体培养基进行扩大培养,以增加符合要求的大肠杆菌数量。(4)大肠杆菌属于原核生物,体内无内质网和高尔基体等结构,翻译所得的肽链未顺利完成加工,导致成功导入基因A的大肠杆菌中,基因A顺利完成了转录和翻译,但是最终未得到所需要的蛋白A。
20.(1)显微注射 PCR (2)①雄蚕 1/4 ②4、6 3 ③雄蚕 雌性个体中均含有带有Cre酶基因的W染色体,Cre酶可特异性切割T'基因,故雌性不能表达出绿色荧光蛋白而不发出荧光;F2雄性中基因型为T'ZZ或TT'ZZ的个体,因不含Cre基因,不会发生T'基因的切除,故含有T'基因的雄蚕可以表现出绿色荧光
解析 (1)将基因表达载体导入动物受精卵时常采用显微注射法;为检测目的基因是否插入了雄蚕的基因组,可以采用PCR技术。(2)①由题可知,将胚胎发育后期特异性表达的基因的启动子与Cre酶基因定点整合到W染色体上,构建了基因型为TT且特异性表达Cre酶的雌蚕品系,该品系基因型为TTZW与TT'ZZ杂合雄蚕杂交,子代基因型为TTZZ、TT'ZZ、TTZW、TT'ZW,由于Cre酶可以特异性识别LoxP位点,从而将LoxP位点间的DNA片段进行切除,TT'ZW中T'会被W染色体上的Cre酶切除,因此T'基因只能存在于雄蚕(TT'ZZ)中,会表现出绿色荧光的桑蚕(TT'ZZ)占比为1/4。②F1中筛选出TtZW的雌蚕与TT'ZZ的雄蚕进行后续杂交,F2桑蚕的基因型为TTZZ、TT'ZZ、TTZW、TT'ZW,TtZZ、T'tZZ、TtZW、T'tZW,其中T'基因片段比T基因片段长,结合以上结果,在1~6号桑蚕的早期胚胎中,可用于保持下一代品系的雄性个体是4(TTZZ)T't、6(TT'ZZ),由于T'tZW个体中T'会被W染色体上的Cre酶切除,故3号胚胎(T'tZW)可能发生停育。③雌性个体中均含有带有Cre酶基因的W染色体,Cre酶可特异性切割T'基因,故雌性不能表达出绿色荧光蛋白而不发出荧光;F2雄性中基因型为T'tZZ或TT'ZZ的个体,因不含Cre基因,不会发生T'基因的切除,故含有T'基因的雄蚕可以表现出绿色荧光,因此F2桑蚕发育为幼虫后,仍然只有雄蚕可以呈现绿色荧光。
