資源簡介

(共4張PPT)
第3章　基因工程
本章整合
網絡構建·素養展示
2門世2有
3厚
DNA是遺傳物質
三個理論基礎
DNA雙螺旋結構和中心法則的確定
遺傳密碼破譯
一個概念
基因工程（重組DNA技術）
基因工程
限制酶
DNA連接酶
三種工具
載體
目的基因的篩選與獲取
基因表達載體的構建
四個操作步驟
將目的基因導人受體細胞
目的基因的檢測與鑒定
各種應用
崛起的緣由
蛋白質
工程
基本原理
基本途徑第三章單元檢測
(時間：90分鐘，總分100分)
一、選擇題(每小題2.5分，共50分)
1．(2023·重慶市江津中學校聯考期末)探究實踐是普通高中生物學整個學習過程中必不可少的活動，通過探究實踐來達到驗證、提取、鑒別、計數等目的，下列有關探究實踐的相關敘述中正確的是( A )
A．纖維素為唯一碳源的固體培養基中添加剛果紅可以初步分離和鑒定纖維素分解菌
B．利用稀釋涂布平板法和平板劃線法可以統計土壤中細菌的數量
C．在DNA的粗提取和鑒定中，DNA在0.14 mol/L NaCl溶液中溶解度最大
D．在瓊脂糖凝膠電泳中，DNA分子的遷移速率只與DNA分子的大小和構象有關
答案：A
解析：纖維素分解菌能夠產生纖維素酶，并將纖維素分解成纖維二糖和葡萄糖，并為其提供碳源，不能分解纖維素的微生物幾乎不能在以纖維素為唯一碳源的培養基上生存，纖維素與剛果紅形成紅色復合物，當纖維素被纖維素分解菌分解后，復合物無法形成，培養基中會出現以這些菌為中心的透明圈，A正確；稀釋涂布平板法除可以用于分離微生物外，也常用來統計樣品中活菌的數目，利用顯微鏡進行直接計數，也是一種常用的、快速直觀的測定微生物數量的方法，B錯誤；在DNA的粗提取實驗中，DNA在不同濃度的NaCl溶液中溶解度不同，在2 mol/L的NaCl溶液中溶解度最大，C錯誤；在瓊脂糖凝膠電泳中，DNA分子的遷移速率與凝膠的濃度、DNA分子的大小和構象等有關，D錯誤。故選A。
2．(2024·江蘇南通高二統考期末)下列有關“DNA的粗提取與鑒定”實驗的敘述，錯誤的是( C )
A．處理植物材料的研磨液含有SDS，可瓦解細胞膜，充分釋放DNA
B．洋蔥研磨液在4 ℃冰箱中放置幾分鐘，可降低DNA水解酶的活性
C．用玻璃棒沿一個方向快速攪拌，卷起絲狀物，可提高DNA的粗提取量
D．在溶有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺試劑，沸水浴后呈藍色
答案：C
解析：處理植物材料的研磨液含有SDS，可瓦解細胞膜，使細胞膜破裂，使蛋白質與DNA分離開來，從而充分釋放DNA，A正確；洋蔥研磨液在4 ℃冰箱中放置幾分鐘，可降低DNA水解酶的活性，防止DNA降解，B正確；用玻璃棒沿一個方向輕緩攪拌(快速攪拌會破壞DNA分子的完整性)，可提高DNA的粗提取量，C錯誤；在沸水浴的條件下DNA遇二苯胺會呈現藍色，故在溶有DNA的NaCl溶液中加入二苯胺試劑，沸水浴后呈藍色，D正確。故選C。
3．(2024·江蘇省無錫市高二6月期末生物試題)下列關于DNA相關實驗的敘述，錯誤的是( A )
A．利用DNA在酒精中溶解度較大的特性提取DNA
B．粗提取的DNA中可能含有蛋白質、脂質等雜質
C．用二苯胺試劑鑒定DNA時，沸水浴加熱后呈藍色
D．PCR產物一般可用瓊脂糖凝膠電泳來鑒定
答案：A
解析：DNA不溶于酒精溶液，但是細胞中的某些蛋白質則溶于酒精，利用這一原理，可以將DNA與蛋白質進一步的分離，A錯誤；粗提取的DNA純度不高，可能含有沒有分離徹底的蛋白質等雜質成分，B正確；在沸水浴的條件下，DNA遇二苯胺會被染成藍色，C正確；不同的DNA片段在電泳時移動的速率不同，可以將PCR產物的電泳結果與標準DNA樣品的電泳結果進行比對，從而鑒定PCR的產物，常采用瓊脂糖凝膠電泳，D正確。故選A。
4．(2024·江蘇揚州高二統考期末)大腸桿菌經溶菌酶和洗滌劑處理后，擬核DNA就會纏繞在細胞壁碎片上，靜置一段時間，質粒分布在上清液中，利用上述原理可初步獲得質粒DNA用三種限制酶處理提取的產物，電泳結果如圖所示。下列關于質粒的粗提取和鑒定的敘述錯誤的是( C )
A．將提取的DNA溶于2 mol/L NaCl溶液，可用二苯胺試劑在沸水加熱條件下鑒定DNA
B．電泳鑒定DNA利用了DNA在電場中會向著它所帶電荷相反的電極移動的原理
C．根據電泳結果，質粒上一定沒有限制酶I和Ⅱ的酶切位點，而有限制酶Ⅲ的切割位點
D．用瓊脂糖凝膠電泳鑒定質粒，被染色的質粒還需要通過紫外燈照射才能看到結果
答案：C
解析：由于DNA在2 mol/L NaCl溶液中溶解度較大，DNA遇二苯胺試劑會呈現藍色，所以將提取的DNA溶于2 mol/L NaCl溶液后，可用二苯胺試劑在沸水條件下進行鑒定，A正確；DNA帶負電，電泳鑒定DNA利用了DNA在電場中會向著它所帶電荷相反的電極移動的原理，B正確；因為質粒的本質是環狀的DNA，限制酶Ⅰ和Ⅱ處理后電泳只有一條條帶，可能是該質粒上有一個切割位點，也可能沒有切割位點，C錯誤；凝膠中的DNA分子通過染色，可以在波長為300 nm的紫外燈下被檢測出來，用瓊脂糖凝膠電泳鑒定質粒，被染色的質粒還需要通過紫外燈照射才能看到結果，D正確。故選C。
5．(2023·湖北孝感高二校聯考期末)EcoRⅤ和XhoⅠ是兩種限制酶，其識別和切割的DNA序列如圖所示。下列有關敘述正確的是( D )
A．EcoRⅤ和NhoⅠ切割DNA片段分別產生黏性末端和平末端
B．EcoRⅤ和XhoⅠ兩種限制酶能識別DNA的特定序列，并切割DNA的氫鍵
C．XhoⅠ切割DNA產生的末端用T4DNA連接酶連接時的效率較低
D．EcoRⅤ切割DNA產生的末端不能用E.coli DNA連接酶連接
答案：D
解析：由圖可知，EcoRⅤ和XhoⅠ切割DNA片段分別產生平末端和黏性末端，A錯誤；限制酶識別DNA特定序列，并切割磷酸二酯鍵，B錯誤；T4DNA連接酶連接平末端時的效率較低，C錯誤；平末端不能用E.coli DNA連接酶連接，D正確。故選D。
6．(2024·浙江金華高二校聯考期末)部分限制酶的識別序列及切割位點如下表(注：箭頭表示切割位點)。下列敘述正確的是( B )
名稱 識別序列及切割位點 名稱 識別序列及切割位點
AatⅠ AGG↓CCTTCC↑GGA EcoRⅠ G↓AATTCCTTAA↑G
KpnⅠ G↓GTACCCCATG↑G BamHⅠ G↓GATCCCCTAG↑G
A.表中4種限制酶均是從DNA兩端逐步剪切核苷酸
B．EcoRⅠ酶切后形成的黏性末端是5′AATT3′
C．KpnⅠ與BamHⅠ處理不同的DNA片段可獲得互補的黏性末端
D．E.coli DNA連接酶可連接AatⅠ酶切后形成的片段
答案：B
解析：表中4種限制酶均是在DNA特定位置將DNA切割成片段，A錯誤；根據表中信息可知，EcoRⅠ識別的序列為GAATTC，并在GA之間切割磷酸二酯鍵，因此，該酶切后形成的黏性末端是5′AATT3′，B正確；KpnⅠ與BamHⅠ識別的堿基序列不同，形成的黏性末端不同，這兩種酶處理不同的DNA片段獲得的黏性末端沒有互補關系，C錯誤；E.coli DNA連接酶可連接黏性末端，不能連接平末端，而AatⅠ酶切后形成的是平末端，D錯誤。故選B。
7．綠葉海天牛(簡稱甲)吸食濱海無隔藻(簡稱乙)后，身體就逐漸變綠，這些“奪來”的葉綠體能夠在甲體內長期穩定存在，有科學家推測其原因是在甲的染色體DNA上可能存在乙編碼葉綠體部分蛋白的核基因。為證實上述推測，以這種變綠的甲為材料進行實驗，方法和結果最能支持上述推測的是( D )
A．提取甲的全部DNA，通過PCR技術能克隆出乙的編碼葉綠體蛋白的核基因
B．通過核酸分子雜交技術，在甲體內檢測到乙的編碼葉綠體蛋白的核基因轉錄出的RNA
C．給甲提供14CO2，一段時間后檢測到其體內的部分有機物出現放射性
D．用乙編碼葉綠體蛋白的核基因做探針與甲的染色體DNA雜交，結果顯示出雜交帶
答案：D
解析：通過PCR技術從甲體內的DNA中克隆出屬于乙的編碼葉綠體蛋白的核基因，這只能說明甲體內含有乙的編碼葉綠體蛋白的核基因，但不能說明甲的染色體DNA上存在乙編碼葉綠體部分蛋白的核基因，A項錯誤；通過核酸分子雜交技術，在甲體內檢測到乙的編碼葉綠體蛋白的核基因轉錄出的RNA，這只能說明甲體內含有乙的編碼葉綠體蛋白的核基因且發生了轉錄，但不能說明甲的染色體DNA上存在乙編碼葉綠體部分蛋白的核基因，B項錯誤；給甲提供14CO2，一段時間后檢測到其體內的部分有機物出現放射性，這只能說明甲進行了光合作用，其中含有葉綠體，但不能說明甲的染色體DNA上存在乙編碼葉綠體部分蛋白的核基因，C項錯誤；用乙編碼葉綠體蛋白的核基因做探針與甲的染色體DNA雜交，結果顯示出雜交帶，這說明甲的染色體DNA上存在乙編碼葉綠體部分蛋白的核基因，D項正確。
8．(2023·重慶市江津中學校聯考期末)大引物PCR定點突變常用來研究蛋白質結構改變導致的功能變化。單核苷酸的定點誘變僅需進行兩輪PCR即可獲得，第一輪加誘變引物和側翼引物，第一輪產物作第二輪PCR擴增的大引物，如圖表示利用大引物PCR對基因M進行定點誘變。下列說法錯誤的是( B )
A．第一輪PCR中，至少需要2個循環才能獲得相應的大引物模板
B．第二輪PCR所用的引物是第一輪PCR的產物DNA的兩條鏈
C．擴增的定點誘變產物通常需具備啟動子、終止子等結構才能進行轉錄
D．為了使兩輪PCR在同一支試管中進行，設計引物時應考慮不同的退火(復性)溫度
答案：B
解析：第一輪PCR中，需要先合成一條鏈，再用這條鏈合成互補鏈，至少需要2個循環才能獲得相應的大引物模板，A正確；第一輪產物作第二輪PCR擴增的大引物外，第二輪PCR仍需加入的引物是另一種側翼引物，以便進行另一條鏈的延伸，B錯誤；若要使得目的基因可以表達出蛋白質，則需要在PCR擴增的定點誘變產物上具備啟動子和終止子，誘導基因轉錄，C正確；為了使兩輪PCR反應在同一支試管中進行，引物設計時應考慮不同的退火溫度，第二輪PCR的退火溫度應該比第一輪高，D正確。故選B。
9．(2024·云南省玉溪第三中學校考階段練習)若將GFP基因與目的基因連接起來組成一個融合基因，再將該融合基因轉入真核生物細胞內，表達出的蛋白質可被激發出綠色熒光。下列敘述正確的是( D )
A．構建的“融合基因”無需與其他DNA片段相連，可直接導入受體細胞
B．基因表達載體的制備需利用限制性內切核酸酶和DNA聚合酶
C．導入受體細胞內的“融合基因”需要兩個啟動子和兩個終止子
D．利用該技術可以追蹤目的基因編碼的蛋白質在細胞內的分布
答案：D
解析：構建的“融合基因”需與運載體連接才可導入受體細胞，A錯誤；基因表達載體的制備需利用限制性內切核酸酶和DNA連接酶，B錯誤；導入受體細胞內的“融合基因”可看作一個基因，只需要一個啟動子和一個終止子即可正常表達，C錯誤；利用該技術表達出的蛋白質可被激發出綠色熒光，可以追蹤目的基因編碼的蛋白質在細胞內的分布，D正確。故選D。
10．(2024·江西撫州高二統考期末)限制酶和DNA連接酶是重組DNA技術常用的工具酶，限制酶通常將DNA分子切割成帶有黏性末端的DNA片段，而DNA連接酶可縫合帶有黏性末端的DNA片段。據圖分析，下列敘述正確的是( D )
A．圖示三個黏性末端可由兩種或三種不同的限制酶切割產生
B．圖示中共有三種黏性末端，其中甲與乙黏性末端可以互補配對
C．a處和b處的核苷酸之間均需要DNA連接酶連接
D．催化甲形成的限制酶有可能不識別由甲、乙形成的重組DNA分子
答案：D
解析：切割產生甲的限制酶的識別序列為：GAATTC∥CTTAAG，切割產生乙的限制酶的識別序列為：CAATTG∥GTTAAC，切割產生丙的限制酶的識別序列為：CTTAAG∥GAATTC，由此可見，圖示三個黏性末端是由三種不同的限制酶催化產生的，A錯誤；由圖可知，甲、乙的黏性末端相同，均為AATT—，丙的黏性末端為TTAA—，因此圖示中共有兩種黏性末端，其中甲與乙黏性末端可以互補配對，B錯誤；DNA連接酶能催化磷酸二酯鍵的形成，a處的核苷酸之間需要DNA連接酶連接，但b處(氫鍵)不需要，C錯誤；切割甲的限制酶的識別序列為：GAATTC∥CTTAAG，而甲、乙片段形成的重組DNA分子的序列可為：GAATTG∥CTTAAC，故催化甲形成的限制酶有可能不識別由甲、乙形成的重組DNA分子，D正確。
11．(2023·河南省南陽市高一下學期期末生物試題)多聚酶鏈式反應(PCR)是一種體外迅速擴增DNA片段的技術，它能以少量DNA為模板合成大量目標DNA片段，該過程與細胞內的DNA復制類似。下列關于PCR的敘述，錯誤的是( A )
A．PCR需要添加脫氧核糖核酸作為原料
B．PCR過程中子鏈的合成方向是5′→3′
C．PCR過程中存在DNA和蛋白質的結合
D．PCR的原理是DNA半保留復制，遵循堿基互補配對原則
答案：A
解析：PCR是一項體外擴增DNA分子的技術，產物是DNA，故需要添加脫氧核糖核苷酸作為原料，A錯誤；PCR擴增時，引物需要與模板的3′端結合，子鏈的合成方向是從子鏈的5′端向3′端延伸，B正確；PCR過程中有耐高溫的DNA聚合酶與模板DNA的結合，其中耐高溫DNA聚合酶的本質是蛋白質，故PCR過程中存在DNA和蛋白質的結合，C正確；PCR是一項在生物體外復制特定DNA的核酸合成技術，所利用的原理為DNA分子的復制，遵循堿基互補配對原則，D正確。
12．(2024·江蘇南通高二統考期末)多重PCR是指在反應體系中加入多種引物，最終擴增出多種目的DNA片段的技術，如下圖。相關敘述錯誤的是( B )
A．多重PCR加入的引物之間不能互補配對形成局部雙鏈
B．不同對引物的退火溫度差異越大，擴增的特異性越強
C．多重PCR擴增出的大小不一的DNA片段可用電泳檢測
D．多重PCR可用于多種病原體感染的檢測
答案：B
解析：多重PCR加入的不同引物的堿基排列順序不能互補，如果互補，就會造成引物形成雙鏈，不能與模板鏈結合，降低擴增的效率，A正確；一般而言，引物的GC含量越高，結合特異性越強，擴增的特異性越強，與退火溫度關系不大，B錯誤；電泳技術可分離不同大小的DNA分子，故多重PCR擴增出的大小不一的DNA片段可用電泳檢測，C正確；PCR鑒定病原體的原理是堿基互補配對，該體系中加入多種引物，最終擴增出多種目的DNA片段，故多重PCR可用于多種病原體感染的檢測，D正確。
13．(2024·張家口市宣化第一中學校考階段練習)在基因工程操作過程中，科研人員利用識別兩種不同序列的限制酶(R1和R2)處理基因載體，進行聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測，結果如下圖所示。以下相關敘述中，錯誤的是( D )
A．該載體最可能為環狀DNA分子
B．兩種限制酶在載體上各有一個酶切位點
C．限制酶R1與R2的切點最短相距約200 bp
D．限制酶作用位點會導致氫鍵和肽鍵斷裂
答案：D
解析：由題可知，當僅用一種限制酶切割載體時，僅產生一種長度的DNA片段，因此該載體最有可能為環狀DNA分子，A正確；由題可知，當僅用一種限制酶切割載體時，切割產生的DNA片段等長，而兩種限制酶同時切割時則產生兩種長度的DNA片段，所以兩種限制酶在載體上各有一個酶切位點，B正確；由題可知，兩種限制酶同時切割時則產生600 bp和200 bp兩種長度的DNA片段，所以兩種限制酶的酶切位點最短相距200 bp，C正確；限制酶切割DNA分子，破壞的是作用位點上兩個脫氧核糖核苷酸之間的磷酸二酯鍵，D錯誤。
14．(2024·云南省玉溪第三中學校考階段練習)番茄中的PG基因控制合成的多聚半乳糖醛酸酶，能破壞細胞壁使番茄軟化。科學家將抗PG基因導入番茄細胞，其合成的mRNA能與PG基因合成的mRNA相結合，從而培育出抗軟化的轉基因番茄。下列敘述正確的是( C )
A．PG基因與抗PG基因的堿基序列完全相同
B．利用PCR技術不可檢測抗PG基因是否正常轉錄
C．轉基因番茄可能會由于花粉擴散導致基因污染問題
D．抗PG基因通過抑制PG基因的轉錄使其mRNA無法合成
答案：C
解析：根據題干信息可知，抗PG基因合成的mRNA與PG基因合成的mRNA相結合，因此可以推測，PG基因和抗PG基因是同一段DNA分子序列，轉錄時模板鏈不同，所以PG基因與抗PG基因的堿基序列不完全相同，A錯誤；可以提取RNA，進行逆轉錄形成DNA，再進行PCR擴增，最后通過電泳檢測PCR產物來判斷抗PG基因是否正常轉錄，B錯誤；若抗PG基因整合到染色體DNA上，則花粉中可能含有抗PG基因，轉基因番茄可能會由于花粉擴散到其他植物導致基因污染問題，C正確；抗PG基因合成的mRNA與PG基因合成的mRNA相結合，從而阻止了PG基因的mRNA的翻譯過程，使細胞不能合成PG蛋白，D錯誤。故選C。
15．(2023·湖北省武漢重點中學高二下學期期末)除雜交瘤單克隆技術之外，制備單克隆抗體的常用方法還包括單個B細胞抗體技術，可通過下圖所示的技術流程制備抗體用于治療人類疾病。下列敘述正確的是( C )
A．應在95%氧氣加5%二氧化碳的培養箱中對受體細胞進行培養
B．將基因表達載體導入受體細胞前需要用鈣離子處理受體細胞
C．上述技術可一定程度避免機體對傳統鼠源單克隆抗體的免疫反應
D．在雜交瘤單克隆抗體技術中，體外培養單個B淋巴細胞可以獲得純度較高的單克隆抗體
答案：C
解析：動物細胞培養對氣體環境的要求為通常采用培養皿或松蓋培養瓶，將其置于含95%空氣加5%CO2的混合氣體的培養箱中進行培養，O2是細胞代謝所必需的，CO2主要作用是維持培養液的pH，A錯誤；將目的基因導入動物細胞最有效的方法是顯微注射法，將目的基因導入微生物細胞的方法是感受態細胞法，需要用鈣離子處理受體細胞，B錯誤；單克隆抗體制備流程先給小鼠注射特定抗原使之發生免疫反應，之后從小鼠脾臟中獲取已經免疫的B淋巴細胞，直接獲得B細胞進而產生抗體避免了免疫反應，C正確；通過從康復者外周血中的獲取的單個B淋巴細胞提取目的基因進而通過轉基因過程獲得相應的抗體，這樣抗體純度更高，B淋巴細胞不能增殖，不能體外培養單個B淋巴細胞，D錯誤。故選C。
16．(2024·重慶高二重慶巴蜀中學校考期末)水蛭素是一種蛋白質，研究人員發現用賴氨酸替代水蛭素第47位的天冬酰胺可提高其抗凝血活性，相關流程如下圖，據圖分析正確的是( D )
A．上述研究中目前可行的直接操作對象是b
B．a→b→c的過程為基因的表達過程
C．理論上a的(5′→3′)第139至141個密碼子可能發生改變
D．蛋白質工程進行中難度最大的操作并不是改造水蛭素基因
答案：D
解析：圖示為蛋白質工程，蛋白質工程直接的操作對象是水蛭素基因，a表示mRNA，A錯誤；基因的表達過程是轉錄、翻譯，即目的基因→a→b，B錯誤；分析題意，研究人員發現用賴氨酸替代水蛭素第47位的天冬酰胺可提高其抗凝血活性，故理論上a的(5′→3′)第47個密碼子發生改變，C錯誤；蛋白質工程進行中難度最大的操作是根據蛋白質的功能設計蛋白質的結構，D正確。故選D。
17．(2023·湖北武漢高二校聯考期末)已知某水生動物體內存在一種酶X，由363個氨基酸構成。科學家利用蛋白質工程技術將X中的133位的蘇氨酸變為絲氨酸，將254位的精氨酸變為甘氨酸，改變后的蛋白質X′不僅僅具有原來X的催化功能還額外具有了轉運蛋白的活性。下列相關說法正確的是( B )
A．蛋白質工程生產蛋白質是自然界本來就存在
B．改造該酶的實質是要改造控制該酶合成的基因
C．蛋白質工程也可以對蛋白質直接進行改造，操作時不需要構建基因表達載體
D．可以利用PCR技術從基因組中擴增出某目的基因，在PCR反應體系中至少需要2次擴增才能獲得所需基因
答案：B
解析：基因工程和蛋白質工程均是對基因進行操作，基因工程合成的是天然存在的蛋白質，而蛋白質工程可以合成非天然存在的蛋白質，A錯誤；蛋白質工程的實質是通過改造基因來完成，因此改造該酶的實質是要改造控制該酶合成的基因，B正確；蛋白質工程的實質是對基因進行改造，從而實現對蛋白質的改造，在蛋白質工程中，改造后的基因需要導入受體細胞內才能表達出相應的蛋白質，故需要構建基因表達載體，C錯誤；基因組中不存在所需的基因，不能通過PCR技術直接擴增獲得所需的基因，由于改造前的基因與改造后的基因控制的蛋白質在兩處存在氨基酸的差異，若要通過PCR技術擴增改造為所需基因，需要設計相應的引物對相應位置的堿基序列進行改變，由于存在兩處氨基酸的差異，因此獲得所需基因不止通過兩次復制，D錯誤。故選B。
18．(2024·云南省玉溪第三中學校考階段練習)錢永健制造出藍色熒光蛋白(BFP)、黃色熒光蛋白(YFP)，這種技術稱蛋白質工程。下列敘述正確的是( D )
A．只改造自然界已有的蛋白質分子，使之符合人類需要
B．由于其直接操作對象是蛋白質，因此無需構建基因表達載體
C．實質是通過改變氨基酸的空間結構從而改造蛋白質的功能
D．蛋白質工程經常要借助計算機來建立蛋白質的三維結構模型
答案：D
解析：蛋白質工程不僅能對現有蛋白質進行改造，也可能制造出一種新的蛋白質，使之符合人類需要，A錯誤；蛋白質工程的直接操作對象是基因，因此被稱為第二代基因工程，需要構建基因表達載體，B錯誤；實質是通過改變基因的堿基排列順序從而改變蛋白質的結構，影響蛋白質的功能，C錯誤；蛋白質工程經常要借助計算機來建立蛋白質的三維結構模型，進而檢測其與所需的功能是否適應，而后進行相應的氨基酸和脫氧核苷酸序列的設計，D正確。故選D。
19．科學家利用現代生物技術將生長激素基因導入小鼠受精卵，得到了體型巨大的“超級小鼠”；采用農桿菌轉化法培育出轉基因煙草。關于以上兩則基因工程應用的說法，正確的是( D )
A．“超級小鼠”、轉基因煙草發生的變異不可遺傳
B．常用顯微注射法將基因表達載體導入小鼠的體細胞中
C．構建基因表達載體常用的工具酶有限制酶、DNA連接酶和載體
D．培育轉基因植物時，農桿菌的作用是使目的基因導入植物細胞
答案：D
解析：“超級小鼠”、轉基因煙草發生的變異是通過轉基因技術實現的，屬于基因重組，是可遺傳的變異，A錯誤；常用顯微注射法將基因表達載體導入小鼠的受精卵細胞中，B錯誤；構建基因表達載體常用的工具酶有限制酶、DNA連接酶，載體不屬于工具酶，C錯誤。
20．上海醫學遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶人白蛋白基因的轉基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達水平的新方法，使轉基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍。這標志著我國轉基因研究向產業化的目標又邁進了一大步。下列有關的敘述中，正確的是( D )
A．所謂“提高基因表達水平”是指設法使牛的乳腺細胞中含有更多的人白蛋白基因
B．轉基因動物是指體細胞中出現了新基因的動物
C．人們只在轉基因牛的乳汁中獲取人白蛋白，原因是只有轉基因牛的乳腺細胞中含有人白蛋白基因
D．運用基因工程技術讓牛合成人白蛋白，該技術將導致牛發生定向變異
答案：D
解析：“提高基因表達水平”是指設法使牛的乳腺細胞中的人白蛋白基因合成出更多的人白蛋白，A錯誤；動物體細胞中出現新基因可能是發生了基因突變，培育轉基因動物時，一般以受精卵作為受體細胞，培育出的轉基因動物的體細胞都含有目的基因，B錯誤；轉基因牛的細胞中都含有人白蛋白基因，人們只在轉基因牛的乳汁中才能獲取人白蛋白，原因是人白蛋白基因只在轉基因牛的乳腺細胞中表達，C錯誤；基因工程可定向改造生物的性狀，D正確。
二、非選擇題(共50分)
21．(10分)(2023·浙江嘉興高二統考期末)一些細菌在長期進化過程中形成一種免疫機制，稱為CRISPR/Cas系統，可用來清除入侵的外源DNA，具體過程如圖。其中，細菌CRISPR序列的間隔區可以儲存入侵過的外源DNA信息，當相同外源DNA再次入侵時，gRNA能特異性識別其中的靶序列。美國昆蟲學家嘗試利用CRISPR/Cas9對蚊子進行基因編輯從而產生顯性不育基因，使蚊子受精卵不能發育為成體，達到控制蚊子數量的目的。
回答下列問題：
(1)圖中CRISPR序列指導合成gRNA(向導RNA)的過程稱__轉錄__，gRNA通過與外源DNA的__特定堿基序列__堿基互補，從而識別外源DNA，進而引導Cas9(Cas9蛋白)切割核苷酸之間的__磷酸二酯鍵__。
(2)下列關于CRISPR/Cas機制的敘述中，正確的是哪幾項？__BCD__
A．gRNA與外源DNA相結合的片段中最多含有5種核苷酸
B．CRISPR位點使細菌具有類似二次免疫的特點
C．間隔區儲存的序列越多樣，細菌免疫能力越強
D．根據CRISPR/Cas原理可對某些基因進行“基因敲除”
(3)基因編輯改造蚊子的步驟包括下列5步，其先后順序是__②④①③⑤__(用序號回答)。
①合成Cas9/gRNA復合物，對目的基因進行編輯
②蚊子的基因組進行測序，確定與生殖發育有關的基因
③實驗室條件篩選出不育的轉基因蚊子
④合成能與目的基因所對應的gRNA
⑤將轉基因蚊子釋放到野外發揮作用
(4)研究發現，雌蚊一生只能交配1次，而一只雄蚊可以與不同的雌蚊交配。據此應對__雄蚊__(填“雌蚊”或“雄蚊”)進行基因編輯。
(5)利用CRISPR/Cas9系統進行基因編輯的技術中，構建“顯性不育基因”這種變異屬于__基因突變__(填“基因突變”“基因重組”或“染色體畸變”)。
答案：(1)轉錄　特定堿基序列　磷酸二酯鍵
(2)BCD
(3)②④①③⑤
(4)雄蚊
(5)基因突變
解析：(1)圖中CRISPR序列指導合成gRNA的過程稱為轉錄。gRNA通過與外源DNA的特定的堿基序列發生堿基互補配對，從而識別外源DNA，進而引導Cas9(Cas9蛋白)切割核苷酸之間的磷酸二酯鍵，進而實現了對外源DNA的切割。(2)gRNA與外源DNA相結合的片段為DNA和RNA雜合雙鏈區，最多含有8種核苷酸，A錯誤；題意顯示，細菌CRISPR序列的間隔區可以儲存入侵過的外源DNA信息，當相同外源DNA再次入侵時，gRNA能特異性識別其中的靶序列，可見CRISPR位點使細菌具有類似二次免疫的特點，B正確；間隔區儲存的序列越多樣則轉錄出的gRNA序列多樣，則其識別的外源DNA種類多樣，因而細菌免疫能力越強，C正確；根據CRISPR/Cas原理可對某些基因進行“基因敲除”，因為該過程中實現了對DNA的特定部位的剪切，D正確。故選BCD。(3)根據題意，編輯改造蚊子的步驟應為：②蚊子的基因組進行測序，確定與生殖發育有關的目標基因、④合成與目標基因能堿基互補配對的gRNA、①合成Cas9/gRNA復合物，對目標基因進行編輯、③實驗室條件篩選出不育的轉基因蚊子、⑤將轉基因蚊子釋放到野外發揮作用。即對蚊子進行改造的步驟為②④①③⑤。(4)雌蚊一生只能交配1次，而一只雄蚊可以與不同的雌蚊交配。據此應對雄蚊子進行基因編輯，因為雄蚊能產生足夠多的后代，進而可對基因編輯的結果進行合理推測。(5)利用CRISPR/Cas9系統進行基因編輯的技術中，與編輯前的基因相比，顯性不育基因堿基對的數量增添、缺失，或者某一位點的堿基被替換，但其所在染色體上的位置不變，因此，構建“顯性不育基因”這種變異屬于基因突變。
22．(10分)(2024·湖北武漢高二校聯考期末)IKK激酶參與動物體內免疫細胞的分化。臨床上發現某重癥聯合免疫缺陷(SCID)患兒IKK基因編碼區第1 183位堿基T突變為C，導致IKK上第395位酪氨酸被組氨酸代替。為研究該患兒發病機制，研究人員利用純合野生鼠應用大引物PCR定點誘變技術培育出SCID模型小鼠(純合)，主要過程如圖甲、乙。分析回答下列問題：
(1)在PCR反應體系中，除需加入引物、IKK基因、緩沖液、Mg2＋等外，還需加入　耐高溫的DNA聚合酶(Taq酶、熱穩定DNA聚合酶)、4種脫氧核苷酸(dNTP)　等。
(2)在圖甲獲取突變基因過程中，需要以下3種引物：
引物A 5′－CCCAACCGGAAAGTGTCA－3′(下劃線字母為突變堿基)
引物B 5′－TAAGCTTCGAACATCCTA－3′(下劃線部分為限制酶HindⅢ識別序列)
引物C 5′－GTGAGCTCGCTGCCCCAA－3′(下劃線部分為限制酶SacⅠ識別序列)
則PCR1中使用的引物有__引物A和引物B__，PCR2中使用的引物有__引物C__和圖中大引物的__②__(填“①”或“②”)鏈。
(3)PCR的反應程序：94 ℃ 3 min；94 ℃ 30 S,58 ℃ 30 S,72 ℃ 50 S,30個循環。在循環之前的94 ℃ 3 min處理為預變性；循環中72 ℃處理的目的是
__使4種脫氧核苷酸在耐高溫的DNA聚合酶作用下，合成新的DNA鏈__。
(4)研究人員經鑒定、篩選獲得一只轉基因雜合鼠F0，并確認突變基因已經穩定同源替代IKK基因，請你設計完成獲得SCID模型鼠的實驗步驟：
①雜交親本：__F0×野生鼠__，雜交得F1；
②F1雌、雄鼠隨機交配得F2；
③提取F2每只小鼠的基因組DNA，采用分子生物學方法，利用IKK基因探針和突變基因探針進行篩選，則__IKK基因探針檢測未出現雜交帶，突變基因探針檢測出現雜交帶__的為模型鼠。
答案：(1)耐高溫的DNA聚合酶(Taq酶、熱穩定DNA聚合酶)、4種脫氧核苷酸(dNTP)
(2)引物A和引物B　引物C　②
(3)使4種脫氧核苷酸在耐高溫的DNA聚合酶作用下，合成新的DNA鏈
(4)F0×野生鼠　IKK基因探針檢測未出現雜交帶，突變基因探針檢測出現雜交帶
解析：(1)在PCR反應體系中，除需加入引物、IKK基因、緩沖液、Mg2＋等外，還需加入耐高溫DNA聚合酶、4種脫氧核苷酸(dNTP)原料等。(2)在PCR1中，獲取的是大引物，大引物中含有突變基因，所以應含有引物A，在基因的右端有限制酶HindⅢ識別的序列，所以要用到引物B；在PCR2中，有一個引物結合到了基因的左端，在它從5′到3′的序列的開始部位應含有限制酶SacⅠ識別的序列，所以要用到引物C；而另外的一個引物就是大引物中的一條鏈，它應該結合到基因的右端，且從5′到3′端的序列中開始部位應含有HindⅢ識別的序列，從圖中看，它是大引物的②鏈。(3)在PCR循環之前的94 ℃、3 min處理為預變性，使DNA雙鏈解開；循環中72 ℃處理的目的是使Taq酶從引物起始通過堿基互補配對進行互補鏈合成。(4)①研究人員經鑒定、篩選獲得一只轉基因雜合鼠F0，并確認突變基因已經穩定同源替代IKK基因，若要獲得SCID模型鼠，可讓F0與野生鼠雜交得F1；②F1雌雄鼠隨機交配得F2；③模型鼠中應含有突變基因，但不含IKK基因，故提取F2每只小鼠的基因組DNA，利用IKK基因探針和突變基因探針進行篩選，若IKK基因探針檢測未出現雜交帶，突變基因探針檢測出現雜交帶的則為模型鼠。
23．(10分)(2024·云南省玉溪第三中學校考階段練習)煙草是有重要經濟價值的雙子葉植物，易受TMV(煙草花葉病毒)感染而大幅度減產。絞股藍細胞中含有抗TMV基因，能抵抗TMV感染。研究人員利用轉基因技術培育出了抗TMV的煙草，操作流程如圖所示。回答下列問題：
(1)過程①是__逆轉錄__，涉及的堿基互補配對有__4/四__種，過程②采用的方法是PCR，為了方便目的基因與Ti質粒連接，在__引物的5′端__添加合適的限制酶識別序列。
(2)PCR技術的原理是__DNA復制__，一般包括__變性、復性__和延伸三個步驟，延伸的過程是以__單鏈DNA__為模板，在耐高溫的DNA聚合酶的催化下，按照堿基互補配對原則將4種游離的脫氧核苷酸連接到__引物的3′端__。
(3)過程④最常用的方法是__農桿菌轉化法__，過程⑤用到的細胞工程技術是__植物組織培養__。獲得的轉基因植株需要進行__環境安全__的檢測才能投入生產。
答案：(1)逆轉錄　4/四　引物的5′端
(2)DNA復制　變性、復性　單鏈DNA　引物的3′端
(3)農桿菌轉化法　植物組織培養　環境安全
解析：(1)①是以RNA為模板合成DNA的過程，即逆轉錄，涉及堿基互補配對有A與T、U與A、G與C、C與G，共4種。為了方便目的基因與質粒的連接，可在引物的5′端添加限制酶識別序列，使目的基因和載體能夠產生相同的黏性末端。(2)PCR全稱為聚合酶鏈式反應，其原理為DNA復制，一般包括變性、復性、延伸三個步驟。延伸是指在引物的作用下，以單鏈DNA為模板，按照堿基互補配對原則將4種游離的脫氧核苷酸連接到引物的3′端，故子鏈延伸的方向為5′到3′端。(3)過程④是將目的基因導入受體細胞的過程，農桿菌轉化法是將目的基因導入植物細胞最常用的方法。⑤是將受體細胞培育為再生植株的過程，用到的細胞工程技術是植物組織培養。獲得的轉基因植株需要進行環境安全的檢測才能投入生產，以避免造成基因污染。
24．(10分)(2023·湖北孝感高二校聯考期末)異丁醇具有燃值高、能量密度高等優點，其開發和利用對優化我國能源結構和保護環境有非常重要的意義。科研人員構建了一種表達載體pUC18(如圖1)導入酵母菌，用于過量表達ILV2、ILV5、ILV3、AR010基因，以期實現大規模生產異丁醇。圖2是酵母細胞中葡萄糖代謝產生異丁醇、乙醇和乙酸的示意圖，其中基因ADHs和ALDs分別控制E酶和F酶的合成。回答下列問題：
(1)將基因ILV2、ILV5、ILV3和AR010依次插入到質粒上的目的基因插入位點，選用高表達啟動子pTEF1和__終止子__作為調控序列。pTEF1是__RNA聚合酶__識別并結合的位點。
(2)科研人員先將pUC18轉化到大腸桿菌細胞中，以便篩選、保存和擴增重組質粒。重組質粒上的__原核__(填“真核”或“原核”)生物復制原點使pUC18能在大腸桿菌中擴增。已知氨芐青霉素抑制細菌細胞壁的合成，pUC18中氨芐青霉素抗性基因的作用是__作為標記基因用于篩選出含有重組質粒(或目的基因)的大腸桿菌細胞__。
(3)提取完整的重組pUC18并導入組氨酸缺陷型釀酒酵母細胞中，將菌株接種在培養基中以獲得單菌落，該過程稱為微生物的__選擇__培養。除必要的營養物質外，該選擇培養基中需要添加的物質是__C__。
A．組氨酸　　 B．氨芐青霉素　
C．瓊脂
(4)根據圖示酵母細胞葡萄糖的代謝途徑，為了進一步提高異丁醇的產量，應對基因__ADHs和ALDs__進行改造使其表達產物減少。
答案：(1)終止子　RNA聚合酶
(2)原核　作為標記基因用于篩選出含有重組質粒(或目的基因)的大腸桿菌細胞
(3)選擇　C
(4)ADHs和ALDs
解析：(1)啟動子和終止子應該分別插入到基因的首端和末端。將基因ILV2、ILV5、ILV3和AR010依次插入到質粒上的目的基因插入位點，選用高表達啟動子pTEF1和終止子作為調控序列。pTEF1作為啟動子，能驅動轉錄過程，是RNA聚合酶識別并結合的位點。(2)科研人員先將pUC18轉化到大腸桿菌細胞中，以便篩選、保存和擴增重組質粒，由于大腸桿菌是原核生物，因此在大腸桿菌細胞中重組質粒上的原核生物復制原點使pUC18能在大腸桿菌中擴增。已知氨芐青霉素抑制細菌細胞壁的合成，pUC18中氨芐青霉素抗性基因可作為標記基因用于篩選出含有重組質粒(或目的基因)的大腸桿菌細胞，則能在含青霉素的培養基上生長的大腸桿菌是轉基因成功的大腸桿菌。(3)提取完整的重組pUC18并導入組氨酸缺陷型釀酒酵母細胞中，將菌株接種在培養基中以獲得單菌落，該過程稱為微生物的選擇培養，其原理是成功導入該質粒的酵母細胞能生長，據此選擇出來；該培養基中除必要的營養物質外，還需要添加的物質是瓊脂，因為菌落是在固體培養基上生長出來的，因此需要在培養基中加入凝固劑。(4)根據酵母細胞中葡萄糖的代謝途徑可知，若要提高異丁醇的產量，可抑制基因ADHs和ALDs的表達，這樣可以使更多的營養物質轉化成異丁醇。
25．(10分)如圖所示為A、B、C三種質粒和一個含目的基因D的DNA片段示意圖。圖中AmpR為氨芐青霉素抗性基因，Tc為四環素抗性基因，LacZ為藍色顯色基因，EcoRⅠ、PvuⅠ為兩種限制酶，質粒上限制酶括號內的數字表示限制酶切割位點與復制原點的距離。請回答相關問題：
(1)據圖分析，質粒A、C一般不能作為載體的理由分別是__(質粒A)缺少標記基因、(質粒C)復制原點會被限制酶切割__。若要獲取目的基因，應該選用限制酶__PvuⅠ__切割。
(2)將圖中的目的基因與質粒B進行重組。在基因工程的操作過程中，需要檢查目的基因是否重組到質粒中，應使用限制酶__EcoRⅠ__酶切重組質粒，完全酶切后，進行電泳檢測。若電泳圖譜中出現長度為1.1 kb和5.6 kb，或者__3.1__kb和__3.6__kb的片段，則可判斷質粒B已與目的基因重組成功。
(3)若選擇自身不含LacZ基因并對抗生素敏感的大腸桿菌作為受體細胞，則如何篩選成功導入重組質粒的受體細胞？__在含有氨芐青霉素的培養基上培養經過導入處理的大腸桿菌，能形成白色菌落的即為導入重組質粒的大腸桿菌__。目的基因能在大腸桿菌細胞內表達出相同的蛋白質，其遺傳學基礎是__自然界的生物共用一套遺傳密碼子__。
答案：(1)(質粒A)缺少標記基因、(質粒C)復制原點會被限制酶切割　PvuⅠ
(2)EcoRⅠ　3.1　3.6
(3)在含有氨芐青霉素的培養基上培養經過導入處理的大腸桿菌，能形成白色菌落的即為導入重組質粒的大腸桿菌　自然界的生物共用一套遺傳密碼子
解析：(1)由題圖可知，質粒A缺乏標記基因，質粒C中PvuⅠ的切割位點位于復制原點，故一般不能選擇質粒A、C作為載體。由于目的基因的兩端都有限制酶PvuⅠ的切割位點，而限制酶EcoRⅠ會破壞目的基因，故要獲取目的基因，應該選用限制酶PvuⅠ切割。(2)目的基因中除了有酶PvuⅠ的切割位點外，還存在限制酶EcoRⅠ的切割位點，由于目的基因的長度為4.0 kb，若用PvuⅠ切割重組質粒則得不到1.1 kb的片段，所以應用限制酶EcoRⅠ切割。由于目的基因和載體用一種酶進行切割，重組質粒(含2個EcoRⅠ酶切位點)會出現正向連接和反向連接兩種類型，質粒B中EcoRⅠ酶切位點與PvuⅠ酶切位點之間的距離為0.1 kb，重組質粒中2個EcoRⅠ酶切位點之間的距離可能是0.1＋(4－3)＝1.1 kb或0.1＋3＝3.1 kb，重組質粒長度為2.7＋4＝6.7 kb，故EcoRⅠ酶切后，電泳圖譜中出現長度為1.1 kb和5.6 kb的片段或者3.1 kb和3.6 kb的片段，說明重組質粒構建成功。(3)由題意可知，重組質粒中的LacZ基因會被破壞，但保留氨芐青霉素抗性基因，故若選擇自身不含LacZ基因并對抗生素敏感的大腸桿菌作為受體細胞，在含有氨芐青霉素的培養基上培養經過導入處理的大腸桿菌，則未成功導入重組質粒的大腸桿菌無法存活，而成功導入重組質粒的可以存活，能形成白色菌落的即為導入重組質粒的大腸桿菌。由于自然界的生物共用一套遺傳密碼子，故目的基因能在大腸桿菌細胞內表達出相同的蛋白質。
21世紀教育網(www.21cnjy.com)第3章　本章整合
1．(2024·吉林卷，7)關于采用瓊脂糖凝膠電泳鑒定PCR產物的實驗，下列敘述正確的是(　　)
A．瓊脂糖凝膠濃度的選擇需考慮待分離DNA片段的大小
B．凝膠載樣緩沖液中指示劑的作用是指示DNA分子的具體位置
C．在同一電場作用下，DNA片段越長，向負極遷移速率越快
D．瓊脂糖凝膠中的DNA分子可在紫光燈下被檢測出來
答案：A
解析：瓊脂糖凝膠的濃度會影響DNA分子在凝膠中的遷移率和分辨率，瓊脂糖凝膠的濃度通常是根據所需分離的DNA片段大小來選擇的。對于較大的DNA片段，比如基因組DNA或質粒DNA，通常選擇較低濃度的瓊脂糖凝膠，因為它們需要更大的孔徑來有效遷移。而對于較小的DNA片段，比如PCR產物或酶切片段，則需要選擇較高濃度的瓊脂糖凝膠，以提供更好的分辨率和分離效果，A正確；凝膠載樣緩沖液指示劑通常是一種顏色較深的染料，可以作為電泳進度的指示分子，當溴酚藍到凝膠2/3處時(可看藍色條帶)，則停止電泳，B錯誤；在瓊脂糖凝膠電泳中，當電場作用時，DNA片段實際上是向正極遷移的，而不是向負極遷移。同時，DNA片段的遷移速率與其大小成反比，即DNA片段越長，遷移速率越慢，C錯誤；瓊脂糖凝膠中的DNA分子需染色后，才可在波長為300 nm的紫外燈下被檢測出來，D錯誤。
2．(2024·山東卷，13)關于“DNA的粗提取與鑒定”實驗，下列說法正確的是(　　)
A．整個提取過程中可以不使用離心機
B．研磨液在4 ℃冰箱中放置幾分鐘后，應充分搖勻再倒入燒杯中
C．鑒定過程中DNA雙螺旋結構不發生改變
D．僅設置一個對照組不能排除二苯胺加熱后可能變藍的干擾
答案：A
解析：在DNA的粗提取與鑒定實驗中，可將獲得的研磨液用紗布過濾后，在4 ℃的冰箱中放置幾分鐘，再取上清液，也可以直接將研磨液用離心機進行離心后取上清液，A正確；研磨液在4 ℃冰箱中放置幾分鐘后，DNA在上清液中，應取上清液倒入燒杯中，B錯誤；鑒定過程中用沸水浴加熱，DNA雙螺旋結構會發生改變，C錯誤；加入二苯胺試劑后沸水浴處理的時間要在5分鐘以上，且要等到冷卻后再觀察結果，這樣才可以觀察到較為明顯的顯色反應，僅設置一個對照組可以排除二苯胺加熱后可能變藍的干擾，D錯誤。故選A。
3．(2024·安徽卷，14)下列關于“DNA粗提取與鑒定”實驗的敘述，錯誤的是(　　)
A．實驗中如果將研磨液更換為蒸餾水，DNA提取的效率會降低
B．利用DNA和蛋白質在酒精中的溶解度差異，可初步分離DNA
C．DNA在不同濃度NaCl溶液中溶解度不同，該原理可用于純化DNA粗提物
D．將溶解的DNA粗提物與二苯胺試劑反應，可檢測溶液中是否含有蛋白質雜質
答案：D
解析：研磨液有利于DNA的溶解，換為蒸餾水，DNA提取的效率會降低，A正確；DNA不溶于酒精溶液，但細胞中的某些蛋白質溶于酒精，可分離DNA，B正確；DNA在NaCl溶液中的溶解度隨著NaCl濃度的變化而改變，因此可用不同濃度的NaCl溶液對DNA進行粗提取，C正確；在沸水浴的條件下，DNA遇二苯胺會被染成藍色，二苯胺試劑用于鑒定DNA，D錯誤。
4．(2023·新課標卷，6)某同學擬用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA連接酶為工具，將目的基因(兩端含相應限制酶的識別序列和切割位點)和質粒進行切割、連接，以構建重組表達載體。限制酶的切割位點如圖所示。
下列重組表達載體構建方案合理且效率最高的是( C )
A．質粒和目的基因都用酶3切割，用E.coliDNA連接酶連接
B．質粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4DNA連接酶連接
C．質粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4DNA連接酶連接
D．質粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coliDNA連接酶連接
答案：C
解析：酶3切割后得到的是平末端，應該用T4DNA連接酶連接，A錯誤；質粒用酶3切割后得到平末端，目的基因用酶1切割后得到的是黏性末端，二者不能連接，B錯誤；質粒和目的基因都用酶1和酶2切割后得到黏性末端，用T4DNA連接酶連接后，還能保證目的基因在質粒上的連接方向，此重組表達載體的構建方案最合理且高效，C正確；若用酶2和酶4切割質粒和目的基因，會破壞質粒上的抗生素抗性基因，連接形成的基因表達載體缺少標記基因，無法進行后續的篩選，D錯誤。故選C。
5．(2023·湖北卷，4)用氨芐青霉素抗性基因(AmpR)、四環素抗性基因(TetR)作為標記基因構建的質粒如圖所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的質粒，構建基因表達載體(重組質粒)，并轉化到受體菌中。下列敘述錯誤的是( )
A．若用HindⅢ酶切，目的基因轉錄的產物可能不同
B．若用PvuⅠ酶切，在含Tet(四環素)培養基中的菌落，不一定含有目的基因
C．若用SphⅠ酶切，可通過DNA凝膠電泳技術鑒定重組質粒構建成功與否
D．若用SphⅠ酶切，攜帶目的基因的受體菌在含Amp(氨芐青霉素)和Tet的培養基中能形成菌落
答案：D
解析：若用HindⅢ酶切，目的基因可能正向插入，也可能反向插入，轉錄的產物可能不同，A正確；若用PvuⅠ酶切，重組質粒和質粒中都有四環素抗性基因(TetR)，因此在含Tet(四環素)培養基中的菌落，不一定含有目的基因，B正確；DNA凝膠電泳技術可以分離不同大小的DNA片段，重組質粒的大小與質粒不同，能夠鑒定重組質粒構建成功與否，C正確；SphⅠ的酶切位點位于四環素抗性基因中，若用SphⅠ酶切，重組質粒中含氨芐青霉素抗性基因(AmpR)，因此攜帶目的基因的受體菌在含Amp(氨芐青霉素)的培養基中能形成菌落，在含Tet的培養基中不能形成菌落，D錯誤。故選D。
6．(2023·浙江卷，19)某研究小組利用轉基因技術，將綠色熒光蛋白基因(GFP)整合到野生型小鼠Gata3基因一端，如圖甲所示。實驗得到能正常表達兩種蛋白質的雜合子雌雄小鼠各1只，交配以期獲得Gata3－GFP基因純合子小鼠。為了鑒定交配獲得的4只新生小鼠的基因型，設計了引物1和引物2用于PCR擴增，PCR產物電泳結果如圖乙所示。
下列敘述正確的是( B )
A．Gata3基因的啟動子無法控制GFP基因的表達
B．翻譯時先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白
C．2號條帶的小鼠是野生型，4號條帶的小鼠是Gata3－GFP基因純合子
D．若用引物1和引物3進行PCR，能更好地區分雜合子和純合子
答案：B
解析：分析圖中可知，啟動子在左側，GFP基因整合在Gata3基因的右側，啟動子啟動轉錄后，可以使GEP基因轉錄，Gata3基因的啟動子能控制GFP基因的表達，A錯誤；因啟動子在左側，轉錄的方向向右，合成的mRNA從左向右為5′→3′，剛好是翻譯的方向，所以翻譯時先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白，B正確；整合GFP基因后，核酸片段變長，2號個體只有大片段，所以是Gata3－GFP基因純合子，4號個體只有小片段，是野生型，C錯誤；用引物1和引物3進行PCR擴增，擴增出的片段大小差異較小，無法較好的區分片段，D錯誤。故選B。
7．(2024·山東卷，25)研究發現基因L能夠通過脫落酸信號途徑調控大豆的逆境響應。利用基因工程技術編輯基因L，可培育耐鹽堿大豆品系。在載體上的限制酶BsaⅠ切點處插入大豆基因L的向導DNA序列，將載體導入大豆細胞后，其轉錄產物可引導核酸酶特異性結合基因組上的目標序列并發揮作用。載體信息、目標基因L部分序列及相關結果等如圖所示。
(1)用PCR技術從大豆基因組DNA中擴增目標基因L時，所用的引物越短，引物特異性越________(填“高”或“低”)。限制酶在切開DNA雙鏈時，形成的單鏈突出末端為黏性末端，若用BsaⅠ酶切大豆基因組DNA，理論上可產生的黏性末端最多有________種。載體信息如圖甲所示，經BsaⅠ酶切后，載體上保留的黏性末端序列應為5′－__________－3′和5′－________－3′。
(2)重組載體通過農桿菌導入大豆細胞，使用抗生素________篩選到具有該抗生素抗性的植株①～④。為了鑒定基因編輯是否成功，以上述抗性植株的DNA為模板，通過PCR擴增目標基因L，部分序列信息及可選用的酶切位點如圖乙所示，PCR產物完全酶切后的電泳結果如圖丙所示。據圖可判斷選用的限制酶是________，其中純合的突變植株是________(填序號)。
(3)實驗中獲得1株基因L成功突變的純合植株，該植株具有抗生素抗性，檢測發現其體細胞中只有1條染色體有T－DNA插入。用抗生素篩選這個植株的自交子代，其中突變位點純合且對抗生素敏感的植株所占比例為________，篩選出的敏感植株可用于后續的品種選育。
答案：(1)低　256　GTTT　CAAT
(2)卡那霉素　SacⅠ　④　(3)1/4
解析：(1)引物是一小段能與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對的短單鏈核酸，用于PCR的引物長度通常為20～30個核苷酸。由此可知，在利用PCR技術從大豆基因組DNA中擴增目的基因時，所用的引物越短，則引物的特異性就越低。根據題意可知，限制酶在切開DNA雙鏈時，形成的單鏈突出末端為黏性末端，若用BsaⅠ酶切大豆基因組DNA，圖中給出的只是載體信息，大豆基因組無法從圖中看出。只能根據理論來推測，BsaⅠ切割產生的黏性末端是NNNN，四個堿基最多可能有256種排列順序，故答案應為256。根據圖甲所示的載體信息，經BsaⅠ酶切后，載體上保留的黏性末端序列應為5′－GTTT－3′和5′－CAAT－3′。
(2)根據圖示信息可知，重組載體通過農桿菌導入大豆細胞當中的片段包含了卡那霉素抗性基因，因此可以通過使用卡那霉素篩選到具有該抗生素抗性的植株。根據圖甲可知，目標基因L的目標序列跟突變序列之間的差異只有在SacⅠ酶切位點上存在差異，BamHⅠ和EcoRⅠ這兩個酶切位點完全相同，根據圖丙及題意可知，要以上述抗性植株的DNA為模板，通過PCR擴增目標基因L，并對PCR產物完全酶切后進行電泳從而判斷植株含有的是目標序列還是突變序列，因此只能選用限制酶SacⅠ，限制酶SacⅠ在突變序列存在酶切位點，但是目標序列沒有，因此經過該酶酶切后突變序列的電泳條帶會出現兩條，目標序列是一條帶，根據圖丙結果可知，只有④為純合突變的植株。
(3)根據題意可知，在實驗當中獲得了一株基因L成功突變的純合植株，已知該植株具有抗生素抗性，經過檢測發現其體細胞中只有一條染色體含有T－DNA插入。根據圖示可知，抗生素抗性基因在T－DNA片段上，因此如果用抗生素來篩選該植株進行自交，可知其配子中含有抗生素抗性基因的比例為1/2，不含T－DNA(對抗生素敏感)的配子比例為1/2，因此突變位點純合且對抗生素敏感的植株所占比例應該為1/2×1/2＝1/4，突變位點純合且具有抗生素抗性的植株所占比例應該為3/4，篩選出的敏感植株可用于后續的品種選育。
8．(2024·全國甲卷，12)某同學采用基因工程技術在大腸桿菌中表達蛋白E。回答下列問題。
(1)該同學利用PCR擴增目的基因。PCR的每次循環包括變性、復性、延伸3個階段，其中DNA雙鏈打開成為單鏈的階段是____________，引物與模板DNA鏈堿基之間的化學鍵是____________。
(2)質粒載體上有限制酶a、b、c的酶切位點，限制酶的切割位點如圖所示。構建重組質粒時，與用酶a單酶切相比，用酶a和酶b雙酶切的優點體現在____________(答出兩點即可)；使用酶c單酶切構建重組質粒時宜選用的連接酶是______________。
(3)將重組質粒轉入大腸桿菌前，通常先將受體細胞處理成感受態，感受態細胞的特點是__________；若要驗證轉化的大腸桿菌中含有重組質粒，簡要的實驗思路和預期結果是________________。
(4)蛋白E基因中的一段DNA編碼序列(與模板鏈互補)是GGGCCCAAGCTGAGATGA，編碼從GGG開始，部分密碼子見表。若第一個核苷酸G缺失，則突變后相應肽鏈的序列是______________________。
氨基酸 密碼子
賴氨酸 AAG
精氨酸 AGA
絲氨酸 AGC
脯氨酸 CCA
CCC
亮氨酸 CUG
甘氨酸 GGC
GGG
終止 UGA
答案：(1)變性　氫鍵
(2)避免目的基因和質粒的任意連接、防止目的基因和質粒的自身環化　T4DNA連接酶
(3)細胞處于一種能吸收周圍環境中DNA分子的生理狀態　利用DNA分子雜交技術，將大腸桿菌的基因組DNA提取出來，在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素等作標記，以此作為探針，使探針與基因組DNA雜交，如果顯示出雜交帶，表明大腸桿菌中含有重組質粒
(4)甘氨酸－脯氨酸－絲氨酸
解析：(1)PCR的每次循環包括變性、復性、延伸3個階段，其中DNA雙鏈打開成為單鏈的階段是變性，引物與模板DNA鏈堿基之間的化學鍵是氫鍵。
(2)構建重組質粒時，與單一酶酶切相比，采用的雙酶切方法，可以形成不同的黏性末端，雙酶切可以避免目的基因和質粒的反向連接、目的基因和質粒的自身環化。酶c單酶切后形成平末端，需用T4DNA連接酶連接。
(3)大腸桿菌細胞最常用的轉化方法是：首先用Ca2＋處理細胞，使細胞處于一種能吸收周圍環境中DNA分子的生理狀態，這種細胞稱為感受態細胞。若要驗證轉化的大腸桿菌中含有重組質粒，可利用DNA分子雜交技術，將大腸桿菌的基因組DNA提取出來，在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素等作標記，以此作為探針，使探針與基因組DNA雜交，如果顯示出雜交帶，表明大腸桿菌中含有重組質粒。
(4)蛋白E基因中的一段DNA編碼序列是GGGCCCAAGCTGAGATGA，編碼鏈與模板鏈互補，模板鏈與mRNA互補，因此mRNA上的序列為GGGCCCAAGCUGAGAUGA，若第一個核苷酸G缺失，則mRNA上的序列變為GGCCCAAGCUGAGAUGA，肽鏈序列是甘氨酸－脯氨酸－絲氨酸。
9．(2024·廣東卷，21)駒形桿菌可合成細菌纖維素(BC)并將其分泌到胞外組裝成膜。作為一種性能優異的生物材料，BC膜應用廣泛。研究者設計了酪氨酸酶(可催化酪氨酸形成黑色素)的光控表達載體，將其轉入駒形桿菌后構建出一株能合成BC膜并可實現光控染色的工程菌株，為新型紡織原料的綠色制造及印染工藝升級提供了新思路(圖一)。
回答下列問題：
(1)研究者優化了培養基的________(答兩點)等營養條件，并控制環境條件，大規模培養工程菌株后可在氣液界面處獲得BC菌膜(菌體和BC膜的復合物)。
(2)研究者利用T7噬菌體來源的RNA聚合酶(T7RNAP)及藍光光敏蛋白標簽，構建了一種可被藍光調控的基因表達載體(光控原理見圖二a，載體的部分結構見圖二b)。構建載體時，選用了通用型啟動子PBAD(被工程菌RNA聚合酶識別)和特異型啟動子PT7(僅被T7RNAP識別)。為實現藍光控制染色，啟動子①②及③依次為________，理由是________________________。
(3)光控表達載體攜帶大觀霉素(抗生素)抗性基因。長時間培養時在培養液中加入大觀霉素，其作用為______________________________(答兩點)。
(4)根據預設的圖案用藍光照射已長出的BC菌膜并繼續培養一段時間，隨后將其轉至染色池處理，發現只有經藍光照射的區域被染成黑色，其原因是________________________________________。
(5)有企業希望生產其他顏色圖案的BC膜。按照上述菌株的構建模式提出一個簡單思路________。
答案：(1)碳源、氮源
(2)PT7、PBAD和PBAD　基因2和3正常表達無活性產物，被藍光激活后再啟動基因1表達
(3)抑制雜菌；去除丟失質粒的菌株
(4)該處細胞中T7RNAP激活，酪氨酸酶表達并合成黑色素
(5)將酪氨酸酶替換成催化其他色素合成的酶(或將酪氨酸酶替換成不同顏色蛋白)
解析：(1)培養基的營養物質包括水、無機鹽、碳源、氮源等，研究者培養工程菌，需要優化培養基的碳源、氮源等營養條件，并控制環境條件。
(2)題圖二a分析可知，藍光照射下，T7RNAP N端－nMag與T7RNAP C端結合，導致無活性的T7RNAP變成有活性的T7RNAP，結合圖一，藍光處理后，RNA聚合酶(T7RNAP)識別啟動子①使基因1轉錄獲得相應的mRNA，再以其為模板通過翻譯過程獲得酪氨酸酶，酪氨酸酶從而催化染色液中酪氨酸形成黑色素，可見基因2和3正常表達無活性產物，被藍光激活后再啟動基因1表達，綜合上述分析可知，為實現藍光控制染色，啟動子①②及③依次為PT7、PBAD和PBAD。
(3)光控表達載體攜帶大觀霉素(抗生素)抗性基因。長時間培養時在培養液中加入大觀霉素，抗生素具有抑制雜菌；去除丟失質粒的菌株的作用。
(4)由小問2分析可知，細胞中T7RNAP激活，酪氨酸酶表達并合成黑色素，故用藍光照射已長出的BC菌膜并繼續培養一段時間，隨后將其轉至染色池處理，發現只有經藍光照射的區域被染成黑色。
(5)由小問2分析可知，題干信息的設計思路最終BC膜被染成黑色，希望生產其他顏色圖案的BC膜，則需要將酪氨酸酶替換成催化其他色素合成的酶(或將酪氨酸酶替換成不同顏色蛋白)。
10．(2024·河南卷，11)某研究小組將纖維素酶基因(N)插入某種細菌(B1)的基因組中，構建高效降解纖維素的菌株(B2)。該小組在含有N基因的質粒中插入B1基因組的M1與M2片段；再經限制酶切割獲得含N基因的片段甲，片段甲兩端分別為M1與M2；利用CRISPR/Cas9基因組編輯技術將片段甲插入B1的基因組，得到菌株B2。酶切位點(I～Ⅳ)、引物(P1～P4)的結合位置、片段甲替換區如圖所示，→表示引物5′→3′方向。回答下列問題。
(1)限制酶切割的化學鍵是________。為保證N基因能在菌株B2中表達，在構建片段甲時，應將M1與M2片段分別插入質粒的Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ酶切位點之間，原因是________________________________________。
(2)CRISPR/Cas9技術可以切割細菌B1基因組中與向導RNA結合的DNA。向導RNA與B1基因組DNA互補配對可以形成的堿基對有G－C和________。
(3)用引物P1和P2進行PCR可驗證片段甲插入了細菌B1基因組，所用的模板是________；若用該模板與引物P3和P4進行PCR，實驗結果是________________。
(4)與秸稈焚燒相比，利用高效降解纖維素的細菌處理秸稈的優點是________(答出2點即可)。
答案：(1)磷酸二酯鍵　不破壞N基因，且能保證N基因正常表達
(2)C－G、A－T、U－A
(3)N基因的兩條鏈　不能擴增出目的基因
(4)不污染環境、增加土壤養分
解析：(1)限制酶切割的化學鍵為磷酸二酯鍵。在構建片段甲時，應將M1與M2片段分別插入質粒的Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ酶切位點之間，不破壞N基因，且能保證N基因正常表達。
(2)RNA的堿基組成有A、U、G、C，DNA的堿基組成為A、T、G、C，向導RNA與B1基因組DNA互補配對可以形成的堿基對有G－C和C－G、A－T、U－A。
(3)用引物P1和P2進行PCR可擴增N基因，驗證片段甲插入了細菌B1基因組，所用的模板是N基因的兩條鏈；用該模板與引物P3和P4進行PCR，因為P3不能與N基因模板鏈結合，實驗結果是不能擴增出DNA片段。
21世紀教育網(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑