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第 18 讲 基因工程
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01 基因工程 1
01 基因工程
1．（不定项）聚合酶链式反应（PCR）是一种体外扩增DNA片段的技术。某DNA片段的PCR反应程序
如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A．预变性可促进模板DNA边解旋边复制
B．退火是让解旋状态模板DNA恢复双螺旋
C．延伸结束后，新片段中的引物将被切除
D．终延伸可使目的基因的扩增更加充分
2．R型细菌生长至一定阶段会分泌感受态因子，诱导感受态特异蛋白质的表达；使细胞表面的DNA结合
蛋白及核酸酶裸露，具有与DNA结合的活性。S型细菌中控制荚膜形成的S基因吸附在R型细菌上即可整
合到R型细菌的基因组中，完成转化。据此解释格里菲思实验中只有少数R型细菌发生转化的原因，错误
的是（ ）
A．S基因只有从加热杀死的S型细菌中释放出来才能促成R型细菌的转化B．只有少数的S基因可吸附在R型细菌上，完成部分R型细菌的转化
C．蛋白质和DNA对高温的耐受力不同是导致蛋白质不是转化因子的原因
D．R型细菌的转化与S基因的数量、R型细菌的状态有关
3．（2023·广东韶关一模）下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是（ ）
A．该工程和基因工程的根本区别在于操作对象的差异
B．该工程与细胞中天然蛋白质的合成都遵循中心法则
C．通过该工程改造后，获得的性状可以遗传给后代
D．通过该工程可改造现有蛋白质或制造新蛋白质
4．（不定项）（2023·河北唐县二模）关于胚胎工程及其应用，下列叙述错误的是（ ）
A．入卵后的精子激活卵细胞完成减数分裂Ⅱ，排出第一极体
B．胚胎移植时需将得到的胚胎移植到同种的、生理状态相同的雌性动物体内
C．做性别鉴定时应选择内细胞团细胞进行DNA分析
D．基因表达载体导入乳腺上皮细胞后可通过分泌乳汁来生产所需要的药物
5．（2023·重庆高考真题）某小组通过PCR（假设引物长度为8个碱基短于实际长度）获得了含有目的基
因的DNA片段，并用限制酶进行酶切（下图），再用所得片段成功构建了基因表达载体。下列叙述错误
的是（ ）
A．其中一个引物序列为5＇TGCGCAGT-3＇
B．步骤①所用的酶是SpeI和CfoI
C．用步骤①的酶对载体进行酶切，至少获得了2个片段
D．酶切片段和载体连接时，可使用E．coli连接酶或T 连接酶
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6．在DNA分子杂交的过程中，两种生物DNA单链的互补碱基会结合在一起，形成杂合双链区；在没有
互补碱基序列的部位，仍然是两条游离的单链，如图所示。下列关于DNA分子杂交及应用的叙述，错误
的是（ ）A．在DNA分子杂交之前，可在94℃的条件下使DNA变性解聚为单链
B．两个远缘物种生物的DNA分子之间进行杂交，形成的杂合双链区较少
C．杂合双链区一条链的序列是5'-GCATCT-3'，另一条链的序列是3'-CGUAGA-5'
D．通过设计两种DNA引物分别与DNA的两条链结合，经PCR技术可大量扩增目的基因
7．科研人员构建了可表达H-M3融合蛋白的重组质粒并进行了检测，该质粒的部分结构如图所示，其中
M3为水母体内的绿色荧光蛋白基因。下列有关叙述，正确的是（ ）
A．构建重组质粒须使用T4DNA连接酶
B．导入受体细胞内的“融合基因”需要两个启动子和两个终止子
C．构建H-M3融合基因的目的是有利于检测H基因能否表达以及表达量
D．为确定H基因定向连接到质粒中，可选择引物组合有8种
8．M细胞由小鼠胚胎干细胞定向诱导分化而来，将其移植到糖尿病模型小鼠（胰岛细胞被特定药物破坏
的小鼠）体内，测定小鼠的血糖浓度如图所示。用胰岛素基因片段制成探针，对小鼠胚胎干细胞和M细胞
进行检测，并将结果记录在表中。下列叙述正确的是（ ）用探针检测细胞的DNA 用探针检测细胞的RNA
胚胎干细胞 M细胞 胚胎干细胞 M细胞
+ ① ② ③
注：“+”表示能检测到，“-”表示不能检测到
A．可用胃蛋白酶处理小鼠的早期囊胚以获得胚胎干细胞
B．图中结果表明M细胞已具备胰岛β细胞的功能
C．表中①②③处的结果分别为“+、-、-”
D．实验需用到动物细胞培养、胚胎移植、核酸分子杂交等技术
9．（不定项）（2024·吉林长春一模）下图是利用基因工程技术培育新品种水稻的部分流程，序号代表操
作过程。下列相关叙述正确的是（ ）
A．利用PCR技术扩增目的基因需依次经过变性、延伸、复性阶段
B．为防止目的基因自身环化，过程①最好使用两种限制酶
C．过程③的目的是构建基因表达载体，需用DNA连接酶处理
D．重组Ti质粒上的T-DNA能将目的基因整合到宿主细胞染色体上
10．（2023·浙江台州一模）反向PCR是一种通过已知序列设计引物对未知序列进行扩增的技术，其过程
如下图所示。下列叙述正确的是（ ）
A．应选择引物1和引物4进行PCR扩增B．设计的引物中GC碱基含量越高，退火的温度越低
C．PCR产物是包含所有已知序列和未知序列的环状DNA分子
D．整个过程需用到限制酶、DNA连接酶、耐高温DNA聚合酶及逆转录酶
11．（2023·河南信阳一模）三化螟为单食钻蛀性害虫，会造成水稻大面积减产。科研人员偶然得到了一株
天然三化螟抗性纯合品系（X品系）水稻，并通过杂交实验和基因定位方法对三化螟抗性基因（A/a）进行
了一系列实验。他们先将野生型水稻与X 品系水稻杂交，F 全为抗三化螟，F 自交后代的表型及比例为抗
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性：非抗性=3：1。为进一步探究三化螟抗性基因（A/a）基因的位置，又将上述F 个体连续自交后获得的
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个体Y进行基因检测，三化螟抗性基因在水稻某染色体上的DNA检测结果如下图所示，图中字母表示相
应染色体上的区段。
（注：黑色代表的DNA 一部分来自野生型和一部分来自 X 品系）
下列有关分析不正确的是（ ）
A．三化螟抗性基因为显性基因，A/a 的遗传遵循基因的分离定律
B．除了根据表型筛选出三化螟抗性水稻外，还可通过PCR技术检测
C．筛选得到的三化螟抗性水稻大面积种植后会一直对三化螟具有抗性
D．图中具有抗性的都有X 品系的cg区段，三化螟抗性的基因最可能位于图中cg区段
12．研究发现，胰岛素进入血液循环后容易被降解，糖尿病患者需要反复注射胰岛素才能达到治疗效果。
科研人员借助蛋白质工程定向设计改变了胰岛素中的某些氨基酸，提高了胰岛素在患者体内的稳定性，延
长了其作用时间。下列有关叙述错误的是（ ）
A．蛋白质工程的实质是在 DNA 分子水平上进行设计和改造蛋白质
B．氨基酸序列的差异是影响胰岛素在患者体内稳定性的原因之一
C．改造胰岛素应首先从设计胰岛素基因中的脱氧核苷酸序列出发
D．蛋白质工程难度很大与蛋白质发挥功能必须依赖于正确的高级结构有关13．海南作为中国唯一的热带岛屿省份，其种业发展在气候、资源、科技等方面均有明显优势。在海南，
从常见的杂交水稻、高产玉米，到转基因抗虫棉花、耐热菊花，诸多优质新品种在这里被评议审定、种植
推广。下列有关叙述错误的是（ ）
A．转基因产品需要经过一系列的安全性评价，符合相应标准后才能上市
B．我国对转基因技术的方针是研究上要大胆、推广上要慎重、管理上要严格
C．我国制定的有关法规最大程度保证了转基因技术和已上市转基因产品的安全性
D．对植物的基因改造是基因工程中研究最广泛和取得实际应用成果最多的领域
14．（2024·广西南宁一模）粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）可以增加白细胞的数量。某科研团
队将人的GM-CSF基因导入大肠杆菌可大量生产GM-CSF，并用于临床上化放疗之后的肿瘤治疗。下列相
关叙述中，正确的是（ ）
A．可通过PCR的方法获取人的GM-CSF基因
B．构建GM-CSF表达载体需要限制酶和DNA聚合酶
C．基因表达载体上的复制原点可调控GM-CSF基因的表达
D．可通过显微注射的方法将GM-CSF基因导入大肠杆菌
15．（2023·河北三模）某研究小组利用转基因技术，将绿色荧光蛋白基因（GFP）整合到野生型小鼠
Gata3基因一端，如图甲所示。实验得到能正常表达两种蛋白质的杂合子雌雄小鼠各1只，交配以期获得
Gata3-GFP基因纯合子小鼠。为了鉴定交配获得的4只新生小鼠的基因型，设计了引物1和引物2用于
PCR扩增，PCR产物电泳结果如图乙所示。
下列叙述正确的是（ ）
A．Gata3基因的启动子可以控制GFP基因的表达
B．翻译时先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白
C．4号条带的小鼠是野生型，2号条带的小鼠是Gata3-GFP基因纯合子
D．若用引物1和引物3进行PCR，能更好地区分杂合子和纯合子
16．质膜内在蛋白在植物生物膜系统中广泛存在，是植物运输水分和CO 的主要通道。为了研究干旱胁迫
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下质膜内在蛋白基因Z1（图1表示已知其中一条链的碱基序列）在玉米中的表达和调控情况，科研人员建构含有Z1基因的高表达载体（图2表示该载体的T-DNA序列），通过转基因技术培育出了Zl蛋白高表达
植株。请回答下列问题。
(1)通过PCR扩增Zl基因时，通常选择下列____组合作为引物对。
A．5'-TAAGTTGTCT-3'和5'-CTTGGATGAT-3'
B．5'-TCTGTTGAAT-3'和5'-CTTGGATGAT-3'
C．5'- GAACCTACTA -3'和5'- ATTCAACAGA -3'
D．5'- ATCATCCAAG -3'和5'- ATTCAACAGA -3
(2)根据基因表达载体的结构组成分析，图2中的Ubiquitin和P35S是 ，其功能是 。
(3)为检测质膜内在蛋白基因是否导入玉米细胞，可采用PCR技术对转基因玉米株系进行检测，并对PCR
产物用电泳技术来鉴定。由图3电泳结果可知， 号玉米株系含有目的基因。
(4)为探究Z1转基因玉米的抗干旱能力，对野生型玉米株系（WT株系）和ZI转基因玉米（Oe1-3株系）
进行干旱处理后测定其地上部分的鲜重，分别计算其相对于正常条件下生长的野生型植株的地上部分生物
量，结果如图4所示。图示结果说明 。
(5)为进一步探究Z1基因在分子及细胞水平的作用机制，研究人员将Z1基因与绿色荧光蛋白基因连接到同
一载体上并导入玉米细胞,发现绿色荧光分布在细胞膜上；在图2的Ubiquitin下游连接GUS基因（表达产
物可水解底物呈蓝色），发现蓝色主要分布在叶肉细胞中。请结合Z1蛋白的功能推测其作用机制是 。17．（2023·扬州·高三期中）研究人员从土壤中分离获得能分解纤维素的细菌（A菌），从A菌中提取一
种纤维素酶基因（CBHⅡ）并进行PCR扩增，然后与高效表达载体pUT质粒（图1）连接构建成重组质粒
并导入A菌，从而获得分解纤维素能力更强的工程菌（B菌）。请回答下列问题:
限制酶 识别序列及酶切位点
BglⅡ A↓GATCT
BstEⅡ G↓GTAACC
SacI G↓AGCTC
MspI C↓CGG
BamHI G↓GATCC
限制酶识别序列及酶切位点
(1)表列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，MspⅠ切割DNA后形成的黏性末端是 。
(2)CBHⅡ基因两端需添加相关酶切位点才能在酶切后与pUT质粒连接，因此在扩增CBHⅡ基因时，需要在
两种引物的 （填“5'”或“3'”）端分别添加相应限制酶的识别序列。
(3)图2中B链为CBHⅡ基因转录模板链，转录时mRNA自身的延伸方向为5'→3'。图中酶切位点1和酶切位点2所对应的酶分别是 、 ，选用两种限制酶切割的目的是 。
(4)图2中构建成功的重组质粒应包括 结构（至少答3点）。为鉴定重组质粒是否构建成功，
将重组质粒导入A菌，并将其接种在含 的培养基上培养，然后将3个不同菌落扩大培养后提
取质粒分别进行双酶切验证，将酶切产物分别进行 ，结果如图3所示。据图分析，菌落
中成功导入了重组质粒。
(5)为检测B菌的纤维素分解能力，将含有20%纤维素的培养基分为三组，进行不同处理后，在相同条件下
培养一段时间，测定培养基中纤维素含量，结果如图4所示，对照组2的处理为接种 ，说明
。预期该工程菌在处理废弃物及保护环境方面可能的应用，请举一例： 。
18．金属硫蛋白（MT）是一类广泛存在于动物肝脏细胞中的金属结合蛋白，具有吸附重金属的作用。科
研人员将MT基因导入大肠杆菌构建工程菌，利用这一工程菌吸附工业废水中的重金属。回答下列问题：
(1)为获取目的基因，从 中提取mRNA，通过 法获得MTcDNA。MTcDNA的碱基序列与
细胞中MT基因的碱基序列 （填“相同”或“不同”）。
(2)为了提高工程菌MT蛋白的产量，将MT基因与外源表达增强元件连接（图甲表示引物对应的位置）。
利用PCR检测连接是否成功，可选择的引物组合是 （填字母），该PCR反应体系中需加入
酶。
A．①+③B．①+④C．③+②D．③+④
(3)将改造后的目的基因进行PCR扩增，得到的片段末端为平末端，而载体E只有能产生黏性末端的酶切
位点。为了能够将MT基因与载体E相连，可以在上述引物的 （填“5′”或“3′”）端添加能产生黏
性末端的限制酶识别序列；也可以借助中间载体P将MT基因接入载体E。（图乙表示载体P和载体E的
酶切位点及相应的酶切序列）后者具体操作步骤如下：
①选用 酶将载体P切开，再用DNA连接酶将MT基因与载体P相连，构成重组载体P′。
②载体P′不具有表达MT基因的 和 。选用 酶组合对载体P′和载体E进行酶切，
将切下的MT基因和载体E用DNA连接酶进行连接。为了提高获得重组质粒的效率，除了考虑适宜的外
界条件、目的基因的浓度外，还需考虑 （写出两点）。
(4)将重组质粒导入到用 处理的大肠杆菌中完成转化；利用含有 的培养基筛选出MT工程
菌。
(5)通过检测发现MT基因已经成功导入大肠杆菌，但该菌不能吸附工业废水中的重金属，可能的原因是：
。
19．（2023·辽宁高考真题）天然β淀粉酶大多耐热性差，不利于工业化应用。我国学者借助PCR改造β-
淀粉酶基因，并将改造的基因与pLN23质粒重组后导入大肠杆菌，最终获得耐高温的β-淀粉酶。回答下列
问题：
(1)上述过程属于 工程。
(2)PCR中使用的聚合酶属于 （填写编号）。
①以DNA为模板的RNA聚合酶 ②以RNA为模板的RNA聚合酶
③以DNA为模板的DNA聚合酶 ④以RNA为模板的DNA聚合酶
(3)某天然β-淀粉酶由484个氨基酸构成，研究发现，将该酶第476位天冬氨酸替换为天冬酰胺，耐热性明
显提升。在图1所示的β-淀粉酶基因改造方案中，含已替换碱基的引物是 （填写编号）。(4)为了使上述改造后的基因能在大肠杆菌中高效表达，由图2所示的pLN23质粒构建得到基因表达载体。
除图示信息外，基因表达载体中还应该有目的基因（即改造后的基因）和 。
(5)目的基因（不含EcoRI酶切位点）全长为1．5kb，将其插入BamH I位点。用EcoR I酶切来自于不同大
肠杆菌菌落的质粒DNA，经琼脂糖凝胶电泳确定DNA片段长度，这一操作的目的是 。正确连接的基
因表达载体被EcoR Ⅰ酶切后长度为 kb。
(6)采用PCR还能在分子水平上确定目的基因是否转录，根据中心法则，可通过 反应获得PCR的模板。
20．（2023·四川乐山一模）新冠病毒为单股正链RNA病毒，其主要表面抗原为S蛋白，由S基因控制合
成。新冠病毒疫苗按技术路径分为三类：灭活疫苗（Vero细胞）、重组新型冠状病毒疫苗（CHO细胞）和
腺病毒载体疫苗。回答下列问题。(1)以新冠病毒的RNA为模板，通过RT-PCR获取S基因（DNA）时，需要的酶是 。在RT-
PCR过程中，引物的作用是 。
(2)Vero细胞为非洲绿猴肾细胞的传代细胞系细胞，将新冠病毒接种到Vero细胞，经培养、灭活后可制成
新冠病毒灭活疫苗。Vero细胞的培养应在培养箱中进行，培养箱的气体环境为 ，为利于Vero
细胞生长，培养基中一般添加 。
(3)CHO细胞是中国仓鼠卵巢的细胞系细胞。CHO-GS是人工敲除了谷氨酰胺合成酶基因（GS基因）的
CHO细胞，该细胞在不含甲硫氨酸硫氧胺（MSX）的培养基上不能生活。研究人员将 构建于
质粒上并导入CHO-GS细胞后，该细胞可在不含MSX的培养基上生活，并产生S蛋白。
(4)腺病毒是DNA病毒，位于两ITR间的基因可以表达。其中E1区控制合成的El蛋白能启动基因组的复
制。用腺病毒作载体，研制腺病毒新冠病毒疫苗的技术路径如上图所示。人工改造腺病毒DNA时，研究
人员删除了E1区。删除E1区的好处是 。重组S基因腺病毒在人胚胎肾细胞中不能完成复制，
但在基因工程改造过的人胚胎肾细胞（细胞系293）却能大量增殖，推测“基因工程改造”应是
。
