文档内容
通关卷 36 基因工程
（必备知识填空+优选试题精练）
考点01 重组DNA技术的基本工具
知识填空
地 城 考点必背 知识巩固 基础落实 建议用时：5分钟
1．切割DNA分子的工具是限制性内切核酸酶，简称限制酶，这类酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。
它们能够 识别双链 DNA 分子 的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开，产生黏
性末端或平末端两种形式的末端。（P71）
2．DNA连接酶分为两类，一类是E.coli DNA 连接酶 ，另一类是 T4DNA 连接酶 。后者既可以“缝合”双
链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端，但连接平末端的效率相对较低。
（P72）
3．质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核 DNA之外，并具有自我复制能
力的 环状双链 DNA 分子。（P72）
4．在基因工程操作中，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。这些质粒
上常有特殊的标记基因，如四环素抗性基因、氨芐青霉素抗性基因等，便于重组 DNA分子的筛选。
（P72）
5．在基因工程中使用的载体除质粒外，还有噬菌体、动植物病毒等。它们的来源不同，在大小、结构、
复制方式以及可以插入外源DNA片段的大小上也有很大差别。（P73）
6．载体必须具备的条件：①能在受体细胞中保存下来并能自我复制；②具有1个或多个限制酶切割位点，
以便与外源基因连接。③具有标记基因。（P72）
7．DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质。DNA在不
同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2 mol/L的NaCl溶液。在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会
呈现蓝色，因此二苯胺试剂可以作为鉴定DNA的试剂。（P74“探究·实践”）
地 城试题精练 考点巩固 题组突破 分值：50分 建议用时：25分钟
1．“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程是：裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述错误的是（ ）
A．裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质
B．分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等C．沉淀：可反复多次以提高DNA的纯度
D．鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色
【答案】D
【分析】DNA粗提取和鉴定的原理：
1、DNA的溶解性：DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同（DNA在0.14mol/L的
氯化钠中溶解度最低）；DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精。
2、DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性不同。
3、DNA的鉴定：在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。
【详解】A、裂解是加蒸馏水让细胞吸水涨破，释放出DNA等物质，A正确；
B、DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，能溶于2mol/L的NaCl溶液， 将溶液过滤，即可将混合
物中的多糖、蛋白质等与DNA分离，B正确；
C、DNA不溶于酒精，而某些蛋白质溶于酒精，可以反复多次用酒精沉淀出DNA，提高DNA纯度，C正
确；
D、将DNA溶解于NaCl，加入二苯胺试剂，沸水浴五分钟，待冷却后，能呈现蓝色，D错误。
故选D。
2．限制性内切酶EcoRI识别并切割 双链DNA，用EcoRI完全酶切果蝇基因组DNA，
理论上得到DNA片段的平均长度（碱基对）约为（ ）
A．6 B．250 C．4000 D．24000
【答案】C
【分析】限制性核酸内切酶能识别特定的DNA序列，切割特定的位点，在特定的碱基之间切割磷酸二酯
键。
【详解】据图可知，EcoRI的酶切位点有6个碱基对，由于DNA分子的碱基组成为A、T、G、C，则某一
位点出现该序列的概率为1/4×1/4×1/4×1/4×1/4×1/4=1/4096，即4096≈4000个碱基对可能出现一个限制酶
EcoRI的酶切位点，故理论上得到DNA片段的平均长度（碱基对）约为4000。C符合题意。
故选C。
3．粗提取 DNA 时，向鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水并搅拌，过滤后所得滤液进行下列处理后再进
行过滤，在得到的滤液中加入特定试剂后容易提取出 DNA相对含量较高的白色丝状物的处理方式是
（ ）
A．加入适量的木瓜蛋白酶B．37～40℃的水浴箱中保温 10～15 分钟
C．加入与滤液体积相等的、体积分数为 95%的冷却的酒精
D．加入 NaCl 调节浓度至 2mol/L→过滤→调节滤液中 NaCl 浓度至 0．14mol/L
【答案】A
【分析】DNA粗提取和鉴定的原理：（1）DNA的溶解性：DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度NaCl溶
液中溶解度不同；DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精；DNA对酶、高温和洗涤剂的
耐受性。（2）DNA的鉴定：在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。
【详解】A、木瓜蛋白酶可以水解DNA中的蛋白质类杂质，由于酶具有专一性，不能水解DNA，过滤后
在得到的滤液中加入特定试剂后容易提取出 DNA相对含量较高的白色丝状物，A正确；
B、37～40℃的水浴箱中保温 10～15 分钟不能去除滤液中的杂质，应该放在60~75℃的水浴箱中保温 10
～15 分钟，使蛋白质变性析出，B错误；
C、向鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水并搅拌，过滤后在得到的滤液中加入与滤液体积相等的、体积分
数为 95%的冷却的酒精，此时DNA析出，不会进入滤液中，C错误；
D、加入 NaCl 调节浓度至 2mol/L→过滤→调节滤液中 NaCl 浓度至 0．14mol/L，DNA在0．14mol/L
的NaCl溶液中溶解度小，DNA析出，不会进入滤液中，D错误。
故选A。
4．将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新置入大肠杆菌的细胞内，通过发酵就能大量生产
人生长激素。下列叙述正确的是
A．发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初级代谢产物
B．大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传
C．大肠杆菌质粒标记基因中腺嘌呤与尿嘧啶含量相等
D．生长激素基因在转录时需要解旋酶和DNA连接酶
【答案】B
【详解】A、初级代谢产物是指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、
核苷酸、多糖、脂类、维生素等，生长激素是蛋白质是大分子，不是初级代谢产物，A错误；
B、大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异类型是基因重组，是可遗传的变异，B正确；
C、大肠杆菌质粒是小型环状DNA分子，所以不会出现尿嘧啶，C错误；
D、DNA连接酶是连接磷酸二酯键的，在转录是不需要，生长激素基因在转录时需要RNA聚合酶，D错
误。
故选B。
5．下列关于“DNA 的粗提取与鉴定”实验叙述,错误的是A．酵母和菜花均可作为提取 DNA 的材料
B．DNA 既溶于2 mol / L NaCl 溶液也溶于蒸馏水
C．向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌,可见玻璃棒上有白色絮状物
D．DNA 溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热,冷却后变蓝
【答案】C
【详解】A、酵母菌和菜花含有DNA，可作为提取DNA的材料，A正确；
B、DNA溶于2mol/L的NaCl溶液，也可溶于蒸馏水，B正确；
C、向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，鸡血细胞吸水涨破，获得鸡血细胞液，DNA溶于蒸馏水，观察不到白
色絮状物，C错误；
D、DNA与二苯胺沸水浴加热呈蓝色，D正确。
故选C。
6．关于物质提取、分离或鉴定的高中生物学相关实验，叙述错误的是（ ）
A．研磨肝脏以破碎细胞用于获取含过氧化氢酶的粗提液
B．利用不同物质在酒精溶液中溶解性的差异粗提DNA
C．依据吸收光谱的差异对光合色素进行纸层析分离
D．利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质
【答案】C
【分析】绿叶中色素的提取和分离实验，提取色素时需要加入无水乙醇（溶解色素）、石英砂（使研磨更
充分）和碳酸钙（防止色素被破坏）；分离色素时采用纸层析法，原理是色素在层析液中的溶解度不同，
随着层析液扩散的速度不同，最后的结果是观察到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素（橙黄色）、叶
黄素（黄色）、叶绿素a（蓝绿色）、叶绿素b（黄绿色）。
【详解】A、肝脏细胞中存在过氧化氢酶，故需要破碎细胞制成肝脏研磨液来获得过氧化氢酶的粗提液，
A正确；
B、不同物质在酒精溶液中的溶解度不同，故可粗提取DNA，B正确；
C、依据光合色素在层析液中的溶解度不同，对光合色素进行纸层析分离，C错误；
D、蛋白质与双缩脲试剂会发生紫色反应，可以利用与双缩脲试剂发生颜色变化的反应来鉴定蛋白质，D
正确。
故选C。
二、综合题
7．某病毒对动物养殖业危害十分严重。我国学者拟以该病毒外壳蛋白A为抗原来制备单克隆抗体，以期快速检测该病毒，其主要技术路线如图所示。
回答下列问题：
(1)与小鼠骨髓瘤细胞融合前，已免疫的脾细胞（含浆细胞） （填“需要”或“不需要”）通过原
代培养扩大细胞数量；添加脂溶性物质PEG可促进细胞融合，该过程中PEG对细胞膜的作用是 。
(2)在杂交瘤细胞筛选过程中，常使用特定的选择培养基（如HAT培养基），该培养基对 和
生长具有抑制作用。
(3)单克隆抗体筛选中，将抗体与该病毒外壳蛋白进行杂交，其目的是 。
(4)构建重组质粒需要使用DNA连接酶。下列属于DNA连接酶底物的是 。
【答案】(1) 不需要
使细胞接触处的磷脂分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合
(2) 未融合的亲本细胞 融合的具有同种核的细胞
(3)通过抗体检测呈阳性来获得分泌所需抗体的杂交瘤细胞
(4)④
【分析】单克隆抗体制备流程：先给小鼠注射特定抗原使之发生免疫反应，之后从小鼠脾脏中获取已经免
疫的B淋巴细胞；诱导B细胞和骨髓瘤细胞融合，利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞；进行抗体检测，筛
选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞；进行克隆化培养，即用培养基培养和注入小鼠腹腔中培养；最后从培
养液或小鼠腹水中获取单克隆抗体。【详解】（1）浆细胞是高度分化的细胞，不能增殖，所以不需要通过原代培养扩大细胞数量。脂溶性物
质PEG可使细胞接触处的磷脂分子重新排布，细胞膜打开，细胞发生融合。
（2）在杂交瘤细胞筛选过程中，用特定的选择培养基进行筛选，在该培养基上，未融合的亲本细胞和融
合的具有同种核的细胞都会死亡，只有融合的杂交瘤细胞才能生长。
（3）单克隆抗体筛选中，将抗体与该病毒外壳蛋白进行杂交，是运用了抗原-抗体杂交技术，抗体检测呈
阳性的细胞，即为所需的杂交瘤细胞。
（4）DNA连接酶能连接DNA片段，脱氧核苷酸的磷酸基团位于5'端，-OH位于3'端，①②③脱氧核苷酸
链的两端基团有误；DNA连接酶能催化合成磷酸二酯键，即将一条脱氧核苷酸5'端的磷酸基团与另一条脱
氧核苷酸链的3'端的-OH相连，④符合题意。
故选④。
8．斑马鱼的酶D由17号染色体上的D基因编码。具有纯合突变基因(dd)的斑马鱼胚胎会发出红色荧光。
利用转基因技术将绿色荧光蛋白(G)基因整合到斑马鱼17号染色体上，带有G基因的胚胎能够发出绿色荧
光。未整合G基因的染色体的对应位点表示为g。用个体M和N进行如下杂交实验
（1）在上述转基因实验中，将G基因与质粒重组，需要的两类酶是 和 。将重组质粒显微注
射到斑马鱼 中，整合到染色体上的G基因 后，使胚胎发出绿色荧光。
（2）根据上述杂交实验推测
①亲代M的基因型是 (选填选项前的符号)。
a. DDgg b. Ddgg
②子代中只发绿色荧光的胚胎基因型包括 (选填选项前的符号)。
a. DDGG b. DDGg c. DdGG d. DdGg
（3）杂交后，出现·绿荧光(既有红色又有绿色荧光)胚胎的原因是亲代 (填
“M”或“N”)的初级精(卵)母细胞在减数分裂过程中，同源染色体的 发生。
了交换，导致染色体上的基因重组。通过记录子代中红绿荧光胚胎数量与胚胎总数，可计算得到该亲本产
生的重组配子占其全部配子的比例，算式为
【答案】 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 受精卵 表达 b b、d N
非姐妹染色单体 4×（红·绿荧光胚胎数量）/胚胎总数【详解】（1）基因工程中用到的工具酶有限制性核酸内切酶和DNA连接酶；动物细胞的受精卵为全能细
胞，能保证导入其中的外来基因表达，是动物基因工程常见的受体细胞。目的基因在受体中表达后，才能
使受体表现相关性状。
（2）①由题目所提供的信息可推知，胚胎会发出红色荧光个体的基因组成为ddgg，胚胎无荧光个体的基
因组成为D gg；M和N要产生ddgg后代，亲代M的基因型为Ddgg。②因为D（d）和G（g）连锁在一
对同源染色体上，亲代M（基因型为Ddgg）产生的配子有Dg和dg两种，比例为1:1；亲代N（基因型为
DdGg）产生的配子有DG和dg两种，比例也为1:1；后代的基因型（表现型）有DDGg（绿色荧光）、
Ddgg（无荧光）、DdGg（绿色荧光）、ddgg（红色荧光）。
（3）既有红色荧光又有绿色荧光的胚胎的基因组成为ddG，亲代M（基因型为Ddgg）不管是否发生交叉
互换，产生的配子只有Dg和dg两种，既有红色荧光又有绿色荧光的胚胎的基因组成应该为ddGg；亲代N
（基因型为DdGg）应该提供dG配子，由基因在染色体分布图可以直接看出，亲代N只有在减数分裂过程
发生交叉互换的前提下，才能产生dG配子。一个卵原细胞经过减数分裂产生三个极体和一个卵细胞，在
交叉互换的情况下，产生dG配子的概率是1/4，所以题目要求写的算式为4×（红·绿荧光胚胎数量）/胚胎
总数。
【点睛】本题考查基因的操作工具和过程、自由组合规律的应用，属于对理解、应用层次的考查。
考点02 基因工程的基本操作程序
知识填空
地 城 考点必背 知识巩固 基础落实 建议用时：10分钟
1．培育转基因抗虫棉主要需要四个步骤：目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导
入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。（P76）
2．PCR是聚合酶链式反应的缩写。它是一项根据 DNA 半保留复制 的原理，在体外提供参与DNA复制的
各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。（P77）
3．PCR技术可以分为变性、复性和延伸三步。（如下图）（P78）4．PCR反应过程可以在PCR扩增仪（PCR仪）中自动完成，完成以后，常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定
PCR的产物。（P79）
5．基因表达载体要包括以下四个基本的结构：目的基因、启动子、终止子、标记基因。（P80）
6．构建基因表达载体的目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代，同时，使目的基
因能够表达和发挥作用。（P80）
7．启动子位于目的基因的上游，它是 RNA 聚合酶 识别和结合的部位。（P80）
8．标记基因的作用：鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。（或供
重组 DNA 的鉴定和选择） 。
9．熟悉基因表达载体构建的过程。
10．花粉管通道法有多种操作方式。例如，可以用微量注射器将含目的基因的DNA溶液直接注入子房中；
可以在植物受粉后的一定时间内，剪去柱头，将DNA溶液滴加在花柱切面上，使目的基因借助花粉管通
道进入胚囊。除此之外，将目的基因导入植物细胞常用的方法还有农杆菌转化法。（P81）
11．转化是指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。（P81“资料卡”）
12．检查转基因抗虫棉是否培育成功，首先是分子水平的检测，包括通过 PCR等技术检测棉花的染色体
DNA上是否插入了Bt基因或检测Bt基因是否转录出了mRNA；从转基因棉花中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，检测Bt基因是否翻译成Bt抗虫蛋白等。
其次，还需要进行个体生物学水平的鉴定。例如，通过采摘抗虫棉的叶片饲喂棉铃虫来确定Bt基因是否赋
予了棉花抗虫特性以及抗性的程度。（P82）
13．培育转基因抗虫棉的四个步骤，其实就反映了基因工程的基本操作程序。（P82）
14．在获得转基因产品的过程中，还可以通过构建基因文库来获取目的基因。（P82）
15．将目的基因导入动物受精卵最常用的一种方法是利用显微注射将目的基因注入动物的受精卵中，这个
受精卵将发育成为具有新性状的动物。在基因工程操作中，常用原核生物作为受体细胞，其中以大肠杆菌
应用最为广泛。研究人员一般先用 Ca 2 ＋ 处理大肠杆菌细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中 DNA分子
的生理状态，然后再将重组的基因表达载体导入其中。（P82）
地 城试题精练 考点巩固 题组突破 分值：50分 建议用时：25分钟
1．用氨苄青霉素抗性基因（AmpR）、四环素抗性基因（TetR）作为标记基因构建的质粒如图所示。用含
有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒，构建基因表达载体（重组质粒），并转化到受体
菌中。下列叙述错误的是（ ）
A．若用HindⅢ酶切，目的基因转录的产物可能不同
B．若用PvuⅠ酶切，在含Tet（四环素）培养基中的菌落，不一定含有目的基因
C．若用SphⅠ酶切，可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否
D．若用SphⅠ酶切，携带目的基因的受体菌在含Amp（氨苄青霉素）和Tet的培养基中能形成菌落
【答案】D
【分析】图中质粒内，氨苄青霉素抗性基因（AmpR）内含有AcaI和PvuI的酶切位点，四环素抗性基因
（TetR）内含有HindIII、SphI和SalI的酶切位点。
【详解】A、若用HindⅢ酶切，目的基因可能正向插入，也可能反向插入，转录的产物可能不同，A正确。
B、若用PvuⅠ酶切，重组质粒和质粒中都有四环素抗性基因（TetR），因此在含Tet（四环素）培养基中的
菌落，不一定含有目的基因，B正确；
C、DNA凝胶电泳技术可以分离不同大小的DNA片段，重组质粒的大小与质粒不同，能够鉴定重组质粒构建成功与否，C正确；
D、SphⅠ的酶切位点位于四环素抗性基因中，若用SphⅠ酶切，重组质粒中含氨苄青霉素抗性基因
（AmpR），因此携带目的基因的受体菌在含Amp（氨苄青霉素）的培养基中能形成菌落，在含Tet的培养
基中不能形成菌落，D错误。
故选D。
2．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基因的启动子无法控制GFP基因的表达
B．翻译时先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白
C．2号条带的小鼠是野生型，4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
【答案】B
【分析】PCR技术是聚合酶链式反应的缩写，是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA
复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。
【详解】A、分析图中可知，启动子在左侧，GFP基因整合Gata3基因的右侧，启动子启动转录后，可以
使GEP基因转录，Gata3基因的启动子能控制GFP基因的表达，A错误；
B、因启动子在左侧，转录的方向向右，合成的mRNA从左向右为5′→3′，刚好是翻译的方向，所以翻译
时先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白，B正确；
C、整合GFP基因后，核酸片段变长，2号个体只有大片段，所以是Gata3-GFP基因纯合子，4号个体只
有小片段，是野生型，C错误；
D、用引物1和引物3进行PCR扩增，扩增出的片段大小差异较小，无法较好的区分片段，D错误。
故选B。3．某同学拟用限制酶（酶1、酶2、酶3和酶4）、DNA连接酶为工具，将目的基因（两端含相应限制酶
的识别序列和切割位点）和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。
下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是（ ）
A．质粒和目的基因都用酶3切割，用E. coli DNA连接酶连接
B．质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA连接酶连接
C．质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA连接酶连接
D．质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E. coli DNA连接酶连接
【答案】C
【分析】DNA连接酶：
（1）根据酶的来源不同分为两类：E.coliDNA连接酶、T4DNA连接酶。这二者都能连接黏性末端，此外
T4DNA连接酶还可以连接平末端，但连接平末端时的效率比较低。
（2）DNA连接酶连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
【详解】A、酶3切割后得到的是平末端，应该用T4 DNA连接酶连接，A错误；
B、质粒用酶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，二者不能连接，B错误；
C、质粒和目的基因都用酶1和酶2切割后得到黏性末端，用T4 DNA连接酶连接后，还能保证目的基因在
质粒上的连接方向，此重组表达载体的构建方案最合理且高效，C正确；
D、若用酶2和酶4切割质粒和目的基因，会破坏质粒上的抗生素抗性基因，连接形成的基因表达载体缺
少标记基因，无法进行后续的筛选，D错误。
故选C。4．某实验利用PCR技术获取目的基因，实验结果显示除目的基因条带（引物与模板完全配对）外，还有
2条非特异条带（引物和模板不完全配对）。为了减少反应非特异条带的产生，以下措施中有效的是（
）
A．增加模板DNA的量 B．延长热变性的时间
C．延长延伸的时间 D．提高复性的温度
【答案】D
【分析】多聚酶链式反应（PCR）是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，PCR过程一般经历下述三循环：
95℃下使模板DNA变性、解链→55℃下复性（引物与DNA模板链结合）→72℃下引物链延伸（形成新的
脱氧核苷酸链）。
【详解】A、增加模板DNA的量可以提高反应速度，但不能有效减少非特异性条带，A错误；
BC、延长热变性的时间和延长延伸的时间会影响变性延伸过程，但对于延伸中的配对影响不大，故不能有
效减少反应非特异性条带，BC错误；
D、非特异性产物增加的原因可能是复性温度过低会造成引物与模板的结合位点增加，故可通过提高复性
的温度来减少反应非特异性条带的产生，D正确。
故选D。
5．我国考古学家利用现代人的 DNA 序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”，成功将极其微量的古
人类 DNA 从提取自土壤沉积物中的多种生物的 DNA 中识别并分离出来，用于研究人类起源及进化。下
列说法正确的是（ ）
A．“引子”的彻底水解产物有两种
B．设计“引子”的 DNA 序列信息只能来自核 DNA
C．设计“引子”前不需要知道古人类的 DNA 序列
D．土壤沉积物中的古人类双链 DNA 可直接与“引子”结合从而被识别
【答案】C
【分析】根据题干信息“利用现代人的 DNA 序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”，成功将极其微
量的古人类 DNA 从提取自土壤沉积物中的多种生物的 DNA 中识别并分离出来”，所以可以推测“因
子”是一段单链DNA序列，根据碱基互补配对的原则去探测古人类DNA中是否有与该序列配对的碱基序
列。
【详解】A、根据分析“引子”是一段DNA序列，彻底水解产物有磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基，共6
种产物，A错误；
B、由于线粒体中也含有DNA，因此设计“引子”的 DNA 序列信息还可以来自线粒体DNA，B错误；
C、根据题干信息“利用现代人的 DNA 序列设计并合成了引子”，说明设计“引子”前不需要知道古人类的 DNA 序列，C正确；
D、土壤沉积物中的古人类双链 DNA 需要经过提取，且在体外经过加热解旋后，才能与“引子”结合，
而不能直接与引子结合，D错误。
故选C。
【点睛】
6．关于高中生物学实验的基本原理，叙述不正确的是
A．噬菌体须在活菌中增殖培养是因其缺乏独立的代谢系统
B．提取组织DNA是利用不同化合物在溶剂中溶解度的差异
C．成熟植物细胞在高渗溶液中发生质壁分离是因为细胞壁具有选择透（过）性
D．PCR呈指数扩增DNA片段是因为上一轮反应产物可作为下一轮反应模板
【答案】C
【分析】1、噬菌体属于侵染细菌的病毒，它没有细胞结构，缺乏自主代谢机制，它的生命活动离不开宿
主细胞。
2、DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，利用这一特点，选择适当的盐浓度就
能使DNA充分溶解，而使杂质沉淀，或者相反，以达到分离目的。此外，DNA不溶于酒精溶液，但是细
胞中的某些蛋白质则溶于酒精。利用这一原理，可以将DNA与蛋白质进一步的分离。
3、PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。
4、质壁分离的原因分析：外因：外界溶液浓度＞细胞液浓度；内因：原生质层相当于一层半透膜，细胞
壁是全透性的，另外细胞壁的伸缩性小于原生质层。
【详解】A、噬菌体属于病毒，它没有细胞结构，缺乏独立的代谢系统，它的生命活动离不开宿主细胞，
故噬菌体增殖必须在活细菌中才能进行，A正确；
B、提取DNA利用了不同化合物在溶剂中的溶解度不同和DNA在不同浓度的氯化钠溶液中溶解度不同的
原理进行，B正确；
C、细胞壁属于全透性的，成熟植物细胞在高渗溶液中发生质壁分离是因为原生质层具有选择透过性，C
错误；
D、PCR呈指数扩增DNA片段是因为上一轮反应的产物可作为下一轮反应的模板，使得形成的子代DNA
约为2n，D正确。
故选C。
二、综合题
7．科研人员构建了可表达J-V5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甲所示，其中V5编码序列表达标签短肽V5。
(1)与图甲中启动子结合的酶是 。除图甲中标出的结构外，作为载体，质粒还需具备的结构有
（答出2个结构即可）。
(2)构建重组质粒后，为了确定J基因连接到质粒中且插入方向正确，需进行PCR检测，若仅用一对引物，
应选择图甲中的引物 。已知J基因转录的模板链位于b链，由此可知引物F1与图甲中J基因
的 （填“a链”或“b链”）相应部分的序列相同。
(3)重组质粒在受体细胞内正确表达后，用抗J蛋白抗体和抗V5抗体分别检测相应蛋白是否表达以及表达
水平，结果如图乙所示。其中，出现条带1证明细胞内表达了 ，条带2所检出的蛋白
（填“是”或“不是”）由重组质粒上的J基因表达的。
【答案】(1) RNA聚合酶 限制酶切割位点、标记基因、复制原点等
(2) F 和R 或F 与R
2 1 1 2
a链
(3) J-V5融合蛋白 不是
【分析】基因工程的关键步骤是构建基因表达载体，基因表达载体主要由启动子、目的基因、标记基因和
终止子组成，其中标记基因用于筛选重组DNA分子，可以是四环素、氨苄青霉素等抗性基因，也可以是
荧光蛋白基因或产物能显色的基因。
【详解】（1）基因表达载体的构建启动子是为了启动下游基因的“表达”，表达首先需要转录，因此
RNA聚合酶识别和结合的部位才是转录的起始。作为运载体必须具备的条件：①要具有限制酶的切割位点；
②要有标记基因（如抗性基因），以便于重组后重组子的筛选；③能在宿主细胞中稳定存在并复制；④是
安全的，对受体细胞无害，而且要易从供体细胞分离出来，图中甲有启动子和终止子等，因此质粒还需具
备的结构有限制酶的切割位点、标记基因、复制原点等。
（2）据图甲可知，引物F 与R 或F 与R 结合部位包含J基因的碱基序列，因此推测为了确定J基因连接
2 1 1 2
到质粒中且插入方向正确，进行PCR检测时，若仅用一对引物，应选择图甲中的引物F 和R 或F 与R 。
2 1 1 2b是模板链，而根据图上启动子和终止子的位置可知转录方向是图上从左向右，对应的模板链方向应该是
3’-5'，非模板链（也就是a链）是5'-3'；考虑到DNA复制的方向是子链的5’-3'，引物基础上延伸的方向肯
定是5'-3'，所以引物结合的单链其方向是3'-5'；图中F1是前引物，在左侧，所以其配对的单链是3’-5'的b
链，故其序列应该与a链相应部分的序列相同。
（3）据图乙可知，用抗J蛋白抗体和抗V5抗体分别检测，均出现条带1，说明条带1是J-V5融合蛋白。
抗J蛋白抗体检测出现条带2，抗V5抗体检测不出现条带2，说明条带2所检出的蛋白不是由重组质粒上
的J基因表达的。
三、实验题
8．种子大小是作物重要的产量性状。研究者对野生型拟南芥（2n=10）进行诱变筛选到一株种子增大的突
变体。通过遗传分析和测序，发现野生型DAI基因发生一个碱基G到A的替换，突变后的基因为隐性基因，
据此推测突变体的表型与其有关，开展相关实验。
回答下列问题：
(1)拟采用农杆菌转化法将野生型DAI基因转入突变体植株，若突变体表型确由该突变造成，则转基因植株
的种子大小应与 植株的种子大小相近。
(2)用PCR反应扩增DAI基因，用限制性核酸内切酶对PCR产物和 进行切割，用DNA连接酶将
两者连接。为确保插入的DAI基因可以正常表达，其上下游序列需具备 。
(3)转化后，T-DNA（其内部基因在减数分裂时不发生交换）可在基因组单一位点插入也可以同时插入多个
位点。在插入片段均遵循基因分离及自由组合定律的前提下，选出单一位点插入的植株，并进一步获得目
的基因稳定遗传的植株（如图），用于后续验证突变基因与表型的关系。
①农杆菌转化T 代植株并自交，将T 代种子播种在选择培养基上，能够萌发并生长的阳性个体即表示其
0 1
基因组中插入了 。
②T 代阳性植株自交所得的T 代种子按单株收种并播种于选择培养基，选择阳性率约 %的培养
1 2基中幼苗继续培养。
③将②中选出的T 代阳性植株 （填“自交”、“与野生型杂交”或“与突变体杂交”）所得的
2
T 代种子按单株收种并播种于选择培养基，阳性率达到 %的培养基中的幼苗即为目标转基因植株。
3
为便于在后续研究中检测该突变，研究者利用PCR扩增野生型和突变型基因片段，再使用限制性核酸内切
酶X切割产物，通过核酸电泳即可进行突变检测，相关信息见下，在电泳图中将酶切结果对应位置的条带
涂黑 。
【答案】(1)野生型
(2) 载体（基因表达载体） 启动子和终止子
(3) DAI基因和卡那霉素抗性基因 75 自交 100
【分析】1、基因突变是基因结构的改变，包括碱基对的增添、缺失或替换；基因突变发生的时间主要是
细胞分裂的间期；基因突变的特点是低频性、普遍性、少利多害性、随机性、不定向性。
2、基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记
基因等。
3、将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方
法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
【详解】（1）根据题干信息可知，突变后的基因为隐性基因，则野生型DAI基因为显性基因，因此采用
农杆菌转化法将野生型DAI基因转入突变体植株，若突变体表型确由该突变造成，则转基因植株的种子大
小应与野生型植株的种子大小相近。
（2）利用PCR技术扩增DAI基因后，应该用同种限制性核酸内切酶对DAI基因和运载体进行切割，再用
DNA连接酶将两者连接起来；在基因表达载体中，启动子位于目的基因的首端，终止子位于目的基因的尾
端，因此为确保插入的DAI基因可以正常表达，其上下游序列需具备启动子和终止子。
（3）①根据题干信息和图形分析，将T 代植株的花序浸没在农杆菌（T-DNA上含有DAI基因和卡那霉素
0
抗性基因）液中转化，再将获得的T 代种子播种在选择培养基（含有卡那霉素）上，若在选择培养基上有
1
能够萌发并生长的阳性个体，则说明含有卡那霉素抗性基因，即表示其基因组中插入DAI基因和卡那霉素
抗性基因。
②T 代阳性植株都含有DAI基因，由于T-DNA（其内部基因在减数分裂时不发生交换）可在基因组单一位
1
点插入也可以同时插入多个位点，所以不确定是单一位点插入还是多位点插入，若是单一位点插入，相当
于一对等位基因的杂合子，其自交后代应该出现3∶1的性状分离比，而题干要求选出单一位点插入的植株，
因此应该选择阳性率约75%的培养基中幼苗继续培养。
③将以上获得的T 代阳性植株自交，再将得到的T 代种子按单株收种并播种于选择培养基上，若某培养
2 3
基上全部为具有卡那霉素抗性的植株即为需要选择的植株，即阳性率达到100%的培养基中的幼苗即为目
标转基因植株。根据图形分析，野生型和突变型基因片段的长度都是150bp，野生型的基因没有限制酶X
的切割位点，而突变型的基因有限制酶X的切割位点，结合图中的数据分析可知电泳图中，野生型只有
150bp，突变型有50bp和100bp，如图：
。
考点03 基因工程的应用
知识填空
地 城 考点必背 知识巩固 基础落实 建议用时：10分钟
1．科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，通过显微注射的方
法导入哺乳动物的受精卵中，由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物，这称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。（P90）
2．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌。（P91“相关信息”）
3．目前，科学家正尝试利用基因工程技术对猪的器官进行改造，采用的方法是在器官供体的基因组中导
入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因，然后再结合克隆技术，培育出
不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。（P91）
地 城试题精练 考点巩固 题组突破 分值：50分 建议用时：25分钟
1．盐碱胁迫下植物应激反应产生的HO 对细胞有毒害作用。禾本科农作物AT1蛋白通过调节细胞膜上
2 2
PIP2s蛋白磷酸化水平，影响HO 的跨膜转运，如图所示。下列叙述错误的是（ ）
2 2
A．细胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高HO 外排能力所必需的
2 2
B．PIP2s蛋白磷酸化被抑制，促进HO 外排，从而减轻其对细胞的毒害
2 2
C．敲除AT1基因或降低其表达可提高禾本科农作物的耐盐碱能力
D．从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作物抗逆性的有效途径
【答案】B
【分析】分析题图：AT1蛋白通过抑制PIP2s蛋白的磷酸化而抑制细胞内的HO 排到细胞外，从而导致植
2 2
物抗氧化胁迫能力减弱，进而引起细胞死亡。AT1蛋白缺陷，可以提高PIP2s蛋白的磷酸化水平，促进细
胞内的HO 排到细胞外，从而提高植物抗氧化的胁迫能力，进而提高细胞的成活率。
2 2
【详解】A、由题图右侧的信息可知，AT1蛋白缺陷，可以促进PIP2s蛋白的磷酸化，进而促进HO 排出
2 2
膜外，A正确；
B、据题图左侧的信息可知，AT1蛋白能够抑制PIP2s蛋白的磷酸化，减少了HO 从细胞内输出到细胞外
2 2
的量，导致抗氧化胁迫能力弱，不能减轻其对细胞的毒害，B错误；
C、结合对A选项的分析可推测，敲除AT1基因或降低其表达，可提高禾本科农作物抗氧化胁迫的能力，
进而提高其成活率，C正确；
D、从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因，可通过基因工程技术改良农作物抗逆性，D正确。故选B。
2．下图是剔除转基因植物中标记基因的一种策略，下列相关叙述错误的是（ ）
A．分别带有目的基因和标记基因的两个质粒，都带有T-DNA序列
B．该方法建立在高转化频率基础上，标记基因和目的基因须转到不同染色体上
C．若要获得除标记基因的植株，转化植株必须经过有性繁殖阶段遗传重组
D．获得的无筛选标记转基因植株发生了染色体结构变异
【答案】D
【分析】将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法。农杆菌中的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。根据农杆菌的这种特点，如果将目的基因插入到
Ti质粒的T-DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞，并将其插入到植物细胞
中染色体的DNA上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。
【详解】A、农杆菌中的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，
故分别带有目的基因和标记基因的两个质粒，都带有T-DNA序列，进而成功整合到受体细胞染色体上，A
正确；
B、该方法需要利用农杆菌转化法，在高转化频率的基础上，将目的基因和标记基因整合到染色体上，由
图可知，标记基因和目的基因位于细胞中不同的染色体上，B正确；
C、通过杂交分离结果可知，经过有性繁殖阶段遗传重组后获得了三种类型细胞，其中包括只含目的基因
的，只含标记基因的和既含目的基因又含标记基因的，C正确；
D、获得的无筛选标记转基因植株发生了基因重组，D错误。
故选D。3．在天花病毒的第四代疫苗研究中，可利用天花病毒蛋白的亚单位（在感染和致病过程中起重要作用的
成分）制作疫苗。注射该疫苗可诱导机体产生识别天花病毒的抗体。下列分析错误的是（ ）
A．可通过基因工程途径生产这种疫苗
B．天花病毒蛋白的亚单位是该病毒的遗传物质
C．该方法制备的疫苗不会在机体内增殖
D．天花病毒蛋白的亚单位是疫苗中的抗原物质
【答案】B
【分析】1、基因工程的运用：
（1）植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质；
（2）动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物；
（3）利用基因工程生产药物：细胞因子，抗体，疫苗，激素等。
2、天花病毒是DNA病毒。
3、疫苗可以作为抗原刺激机体产生免疫反应，使机体产生记忆细胞，当相同的抗原再次进入机体，刺激
机体产生二次免疫，短时间内产生大量的抗体。
【详解】A、该疫苗的本质是蛋白质的亚单位，由基因控制合成，所以可以利用基因工程生产疫苗，A正
确；
B、天花病毒的遗传物质是核酸（DNA），B错误；
C、疫苗的本质是蛋白质的亚单位，不会在细胞内增殖，C正确；
D、疫苗可以作为抗原刺激机体产生特异性免疫反应，D正确。
故选B。
【点睛】本题需要考生识记病毒的结构，理解疫苗的作用。
4．将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新置入大肠杆菌的细胞内，通过发酵就能大量生产
人生长激素。下列叙述正确的是
A．发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初级代谢产物
B．大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传
C．大肠杆菌质粒标记基因中腺嘌呤与尿嘧啶含量相等
D．生长激素基因在转录时需要解旋酶和DNA连接酶
【答案】B
【详解】A、初级代谢产物是指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、
核苷酸、多糖、脂类、维生素等，生长激素是蛋白质是大分子，不是初级代谢产物，A错误；B、大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异类型是基因重组，是可遗传的变异，B正确；
C、大肠杆菌质粒是小型环状DNA分子，所以不会出现尿嘧啶，C错误；
D、DNA连接酶是连接磷酸二酯键的，在转录是不需要，生长激素基因在转录时需要RNA聚合酶，D错
误。
故选B。
5．北极比目鱼中有抗冻基因，其编号的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗
冻能力越多，越强，下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是（ ）
A．过程①获取的目的基因，可用于基因工程和比目录基因组测序
B．多个抗冻基因编码去依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白
C．过程②构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选
D．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达
【答案】B
【详解】A、图中①是获取目的基因的过程，获取的目的基因，可用于基因工程，但不能用于比目鱼基因
组测序，A错误；
B、将多个抗冻基因编码区相连形成的能表达的新基因不再是抗冻基因，所以得不到抗冻性增强的抗冻蛋
白，B正确；
C、②是基因表达载体的构建过程，基因表达载体通常由启动子、目的基因、终止子和标记基因构成，其
中标记基因的作用是筛选重组质粒，利用农杆菌转化法只能将质粒导入受体细胞，不能对重组质粒进行筛
选，C错误；
D、利用DNA探针技术检测目的基因是否导入到受体细胞，利用抗原-抗体杂交技术检测目的基因是否表达出来，D错误。
故选B。
6．生物工程包含多项分支技术，就其产业化应用而言，生物工程的基本原理是
A．必须改造相关生物的基因 B．以糖类物质作为主要原料
C．以活细胞作为生物反应器 D．以原生物体的代谢物为产品
【答案】C
【详解】从产业化利用角度分析，生物工程的基本原理是以活细胞作为生物反应器，获得人类所需的细胞
产物，故选C。
二、综合题
7．基因递送是植物遗传改良的重要技术之一，我国多个实验室合作开发了一种新型基因递送系统（切—
浸—生芽Cut-Dip-Budding，简称CDB法）。图1与图2分别是利用常规转化法和CDB法在某植物中递送
基因的示意图。
回答下列问题。
(1)图1中，从外植体转变成愈伤组织的过程属于 ；从愈伤组织到幼苗的培养过程需要的激素有生长
素和 ，该过程还需要光照，其作用是 。
(2)图1中的愈伤组织，若不经过共培养环节，直接诱导培养得到的植株可以保持植株A的 。图1中，
含有外源基因的转化植株A若用于生产种子，其包装需标注 。(3)图1与图2中，农杆菌侵染植物细胞时，可将外源基因递送到植物细胞中的原因是 。
(4)已知某酶（PDS）缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体
（含有绿色荧光蛋白标记基因），利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B，长出毛状根，成功获得
转化植株B．据此分析，从毛状根中获得阳性毛状根段的方法是 ，图2中，鉴定导入幼苗中的基因编
辑载体是否成功发挥作用的方法是 ，依据是 。
(5)与常规转化法相比，采用CDB法进行基因递送的优点是 （答出2点即可）。
【答案】(1) 脱分化 细胞分裂素 诱导叶绿素的形成；满足叶绿体利用光能制造有机物的需
要
(2) 遗传特性 转基因标识
(3)Ti质粒中的T-DNA能将外源基因递送到植物细胞中，并与植物细胞的染色体DNA整合到一起
(4) 荧光检测选择带有绿色荧光标记的毛状根 观察幼苗是否表现出白化特征 PDS缺失会导
致植株白化，白化苗的出现意味着通过基因编辑技术成功实现PDS基因的敲除
(5)操作方法简单，不需要借助植物组织培养技术进行操作，且培养周期较短。
【分析】植物组织培养过程是：离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，然后再分化生成根、
芽，最终形成植物体。植物组织培养依据的原理是植物细胞的全能性。
【详解】（1）图1中，从外植体转变成愈伤组织的过程属于脱分化过程，该过程的本质是使细胞失去原来
特定的结构和功能；从愈伤组织到幼苗的培养过程需要的激素有生长素和细胞分裂素，这两种激素的比值
能调控愈伤组织的分化方向，该过程还需要光照，因为叶绿素的形成需要光；且叶绿体利用光能制造有机
物，供试管苗生长发育。
（2）图1中的愈伤组织，若不经过共培养环节，直接诱导培养得到的植株可以保持植株A的遗传特性。
图1中，含有外源基因的转化植株A若用于生产种子，其包装需标注转基因种子，即进行转基因标识。
（3）图1与图2中，农杆菌侵染植物细胞时，利用了农杆菌含有的Ti质粒的作用，Ti质粒中的T-DNA能
将外源基因递送到植物细胞中，并与植物细胞的染色体DNA整合到一起。
（4）已知某酶（PDS）缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑
载体（含有绿色荧光蛋白标记基因），利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B，长出毛状根，成功
获得转化植株B，该过程中通过荧光检测选择带有绿色荧光标记的毛状根即为阳性毛状根段，图2中，鉴
定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是观察幼苗是否表现出白化特征，因为PDS缺失会
导致植株白化，而白化苗的出现意味着通过基因编辑技术成功实现PDS基因的敲除。
（5）与常规转化法相比，采用CDB法进行基因递送的优点主要表现在操作方法简单，不需要借助植物组
织培养技术进行操作，且培养周期较短。8．7S球蛋白是大豆最主要的过敏原蛋白，三种大豆脂氧酶Lox-1，2，3是大豆产生腥臭味的原因。大豆
食品深加工过程中需要去除7S球蛋白和三种脂氧酶。科研人员为获得7S球蛋白与三种脂氧酶同时缺失的
大豆新品种，将7S球蛋白缺失的大豆植株与脂氧酶完全缺失的植株杂交，获得F 种子。F 植株自交得到
1 1
F 种子。对F 种子和F 种子的7S球蛋白和脂氧酶进行蛋白质电泳检测，不同表现型的电泳条带示意如下
2 1 2
图。
注：图中黑色条带为抗原一抗体杂交带，表示相应蛋白质的存在。M泳道条带为相应标准蛋白所在位置，
F 种子泳道的条带待填写。
1
根据电泳检测的结果，对F 种子表现型进行分类统计如下表。
2
F 种子表现型 粒数
2
124
野生型
7S球蛋白
7S球蛋白缺失型 377
野生型 282
① 94
脂氧酶Lox-1，2，3
② 94
Lox-1，2，3全缺失型 31
回答下列问题：
(1)7S球蛋白缺失型属于 （填“显性”或“隐性”）性状。
(2)表中①②的表现型分别是 、 。脂氧酶 Lox—1，2，3分别由三对等位基因控制，在脂氧酶是
否缺失的性状上，F 种子表现型只有四种，原因是 。
2
(3)在答题卡对应的图中画出F1种子表现型的电泳条带 。
(4)已知Lox基因和7S球蛋白基因独立遗传。图中第 泳道的种子表现型为7S球蛋白与三种脂氧酶同时缺失型，这些种子在F 中的比例是 。利用这些种子选择并获得稳定遗传种子的方法是 。
2
(5)为提高大豆品质，利用基因工程方法提出一个消除野生型大豆7S球蛋白过敏原的设想。
【答案】(1)显性
(2) Lox-1，2缺失型 7S球蛋白、Lox-3缺失型 控制Lox-1，2的基因在同一对同源染色体上
并且不发生互换，控制Lox-3的基因位于另一对同源染色体上
(3)
(4) 4 3/64 将这些种子长成的植株自交，对单株所得的所有种子进行蛋白质电泳检测，若
某植株所有种子均不出现7S球蛋白条带，则该植株的种子能稳定遗传
(5)敲除7S球蛋白基因/导入7S球蛋白的反义基因，使7S球蛋白不能合成
【分析】1、基因自由组合定律的实质是:位于非同源染色体上的非等位基因的分离或自由组合是互不干扰
的;在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
2、分析电泳图时，可参考M泳道，与M泳道中相同蛋白质位于同一水平位置的，即表示能分离得到该蛋
白质。
【详解】（1）由题意可知，将7S球蛋白缺失的大豆植株与脂氧酶完全缺失的植株杂交，获得F 种子，F
1 1
植株自交得到F 种子，由表中数据可知，F 种子中7S球蛋白缺失型与野生型的比例为3：1，可知7S球蛋
2 2
白缺失型为显性性状。
（2）表中①②的表现型需结合杂交过程、表格中性状分离比及电泳条带分析，据电泳条带示意图可是，
一共有四种类型：F 种子中泳道3和6表现为野生型，泳道4和5表现为Lox-1，2，3全缺失型，泳道1和
2
8表现为Lox-1，2缺失型，泳道2和7表现为Lox-3缺失型，Lox-1，2始终表现在一起，说明控制脂氧酶
Lox-1，2的基因位于一条染色体上，故图中的①②的表现型应为Lox-1，2缺失型、7S蛋白、Lox-3缺失型；
脂氧酶由三对等位基因控制，F2种子在脂氧酶的性状上表现型只有四种，结合表中四种表现型比例为9：
3：3：1，说明控制Lox-1，2的两对等位基因在同一对同源染色体上并且不发生互换，控制Lox-3的一对
等位基因位于另一对同源染色体上。
（3）根据题中的杂交育种过程分析，F 应为杂合子，表现出显性性状7S球蛋白缺失型及脂氧酶Lox-1，
12，3野生型，电泳条带应为仅有Lox-1，2，3三条电泳条带，故可绘制电泳图如下：
（4）由电泳图可知，第4泳道没有电泳条带，说明其种子表现型为7S球蛋白缺失型与Lox-1，2，3全缺
失型；由表格数据可知，7S球蛋白缺失型占3/4，Lox-1，2，3全缺失型占1/16，结合（1）结论，这些种
子在F 中的比例是3/4×1/16=3/64；利用这些种子选择并获得稳定遗传种子的方法是：将这些种子长成的植
2
株自交，对单株所得的所有种子进行蛋白质电泳检测，若某植株所有种子均不出现7S球蛋白条带，则该
植株的种子能稳定遗传。
（5）利用基因工程方法，消除野生型大豆7S球蛋白条带过敏原，以提高大豆品质，可从7S球蛋白基因不
存在或不表达方向思考，如敲除7S球蛋白基因或导入7S球蛋白基因的反义基因。
考点04 蛋白质工程的原理和应用
知识填空
地 城 考点必背 知识巩固 基础落实 建议用时：10分钟
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。（P93）
2．基因工程原则上只能生产自然界中已存在的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期进化过程中形成的，
它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活的需要。（P93）
3．蛋白质工程的基本思路是：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→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因→获得所需要的蛋白质（如下图）。
（P94）
地 城试题精练 考点巩固 题组突破 分值：50分 建议用时：25分钟
1．如图是蛋白质工程中改造目的基因的一种技术路线。S1核酸酶可以去除双链DNA突出的单链区；外切
核酸酶Ⅲ只能从DNA双链的3'末端逐个水解单核苷酸，可以产生不同长度的5'突出末端。下列叙述错误的
是（ ）A．步骤一需使用两种限制酶切割目的基因片段
B．步骤二、三分别使用了S1核酸酶、外切核酸酶Ⅲ
C．步骤四宜选用T4 DNA连接酶处理DNA片段
D．质粒载体2中目的基因片段N的长度有多种
【答案】B
【分析】图示为构建基因表达载体的过程，需要限制酶和DNA连接酶，是实施基因工程的核心步骤；蛋
白质工程实质是对基因进行改造，获得自然界中不存在的蛋白质。
【详解】A、步骤一需使用两种限制酶切割目的基因片段，可防止含目的基因的外源DNA片段自身环化，
A正确；
B、外切核酸酶Ⅲ只能从DNA双链的3'末端逐个水解单核苷酸，可以产生不同长度的5'突出末端，由图可
知，步骤二应使用外切核酸酶Ⅲ，步骤三应使用S1核酸酶，B错误；
C、T4DNA连接酶可连接平末端，故步骤四宜选用T4 DNA连接酶处理DNA片段，C正确；
D、质粒载体2中目的基因片段N的长度有多种，因为外切核酸酶Ⅲ处理后可以获得不同长度的5'突出末
端，D正确。
故选B。
2．在2020年12月的国际蛋白质结构预测竞赛（CASP）上，新一代AlphaFold人工智能系统，基于氨基
酸序列，精确地预测了蛋白质的空间结构。其准确性可以与使用冷冻电子显微镜、X射线晶体学等实验技
术解析的空间结构相媲美。下列叙述错误的是（ ）
A．蛋白质结构的多样性与氨基酸结构的多样性有关
B．每一种蛋白质都有其独特的空间结构，是表现其生物学活性所必需的
C．此系统或将应用于蛋白质工程，以创造更符合人类需求的蛋白质
D．蛋白质空间结构并不稳定，一旦发生不可逆的改变，便会失去生物学活性
【答案】A
【分析】蛋白质的结构：蛋白质的多样性与氨基酸的种类、数目、排序、肽链的盘曲折叠方式、形成的空
间结构有关。【详解】A、蛋白质结构的多样性与组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序及肽链的盘曲折叠方式
有关，与氨基酸的结构无关，A错误；
B、每一种蛋白质都有其独特的空间结构，特定的结构决定特定的功能，是表现其生物学活性所必需的 ，
B正确；
C、基于氨基酸序列，精确地预测了蛋白质的空间结构，此系统或将应用于蛋白质工程，以创造更符合人
类需求的蛋白质 ，C正确；
D、蛋白质的结构决定功能，因此蛋白质空间结构一旦发生不可逆的改变，便会失去生物学活性，D正确。
故选A。
3．天然人白细胞介素-2（IL-2）是一种由133个氨基酸残基组成的多肽，该多肽含有3个半胱氨酸，其中
一个半胱氨酸（Cvs125）残基以游离方式存在，另两个（Cys58和Cys105）缩合成活性所必需的二硫键，
人们利用定位诱变技术将基因中编码Cvs125的碱基TGT转换成TCT或GCA，使Cvs125转换成丝氨酸或
丙氨酸，不仅避免了错误配对发生，而且产生的新IL-2的生物活性不受影响，其热稳定性也得到了明显的
改善。下列相关叙述正确的是（ ）
A．天然的IL-2是由白细胞分泌的具有免疫能力的抗体
B．人工改造合成新IL-2，属于蛋白质工程
C．可通过直接改造IL-2的氨基酸成为新IL-2从而改善其稳定性
D．利用定位诱变后的基因表达新IL-2的过程不遵循中心法则
【答案】B
【分析】蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合
成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。
【详解】A、白细胞介素属于免疫活性物质，但不是抗体，A错误；
B、蛋白质可以生产自然界中本不存在的蛋白质，据题可知，通过题中过程可以产生新的蛋白质，所以属
于蛋白质工程，B正确；
C、蛋白质工程通过对基因修饰或基因合成间接改造蛋白质的结构从而改变其稳定性，C错误；
D、基因表达蛋白质的过程遵循中心法则，D错误。
故选B。
4．蛋白质工程是基因工程的延伸，下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是（ ）
A．通过蛋白质工程改造后的蛋白质的性状不可以遗传
B．蛋白质工程和基因工程都需要构建基因表达载体
C．蛋白质工程需要限制酶、DNA连接酶和载体等工具
D．蛋白质工程经常要建立蛋白质高级结构的三维模型【答案】A
【分析】蛋白质工程是通过对基因进行修饰改造或重新合成，从而改造蛋白质进而改造性状。
【详解】A、蛋白质工程是通过对基因进行修饰改造或重新合成，从而改造蛋白质进而改造性状，其本质
是通过基因控制性状，故可遗传，A错误；
B、蛋白质工程是通过对基因进行修饰改造或重新合成，然后进行表达，同基因工程一样，都需要构建基
因表达载体，B正确；
C、蛋白质工程需要限制酶、DNA连接酶和载体等工具，C正确；
D、蛋白质工程先要根据预期蛋白质功能设计建立蛋白质高级结构的三维模型，D正确。
故选A。
5．蛋白质工程的最终目的是（ ）
A．分析蛋白质的三维结构
B．改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求
C．获取编码蛋白质的基因序列信息
D．研究蛋白质的氨基酸组成
【答案】B
【分析】蛋白质工程是将控制蛋白质的基因进行修饰改造或合成新的基因，然后运用基因工程合成新的蛋
白质。蛋白质工程的过程：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的
脱氧核苷酸序列（基因）。蛋白质工程得到的蛋白质一般不是天然存在的蛋白质。
【详解】蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要达到的目的是
改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，满足人类的需求，B正确，ACD错误。
故选B。
6．下列关于蛋白质工程的叙述错误的是（ ）
A．蛋白质工程本质是对蛋白质分子结构进行改造，但被改造的蛋白质分子还是无法遗传
B．蛋白质工程与DNA 分子重组技术是分不开的，要用到限制酶和DNA 连接酶
C．蛋白质工程的实质是根据蛋白质的结构，创造新基因或者改造老基因，是基因工程的发 展与延续
D．蛋白质工程可按照人的意愿生产出自然界中不存在的蛋白质
【答案】A
【分析】蛋白质工程指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，
对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。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。【详解】A、蛋白质工程的操作对象是基因，而不是蛋白质，改造后可以遗传，A错误；
B、蛋白质工程是通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，与DNA分子重组技术是分不开
的，要用到限制酶和DNA连接酶，B正确；
C、蛋白质工程的实质是根据蛋白质的结构，创造新基因或者改造老基因，是基因工程的发展与延续，C
正确；
D、蛋白质工程可按照人的意愿生产出自然界中不存在的蛋白质，D正确。
故选A。
7．蛋白质工程为改造蛋白质的结构和功能提供了新的途径。下列有关蛋白质工程及其应用的叙述错误的
是（ ）
A．蛋白质工程的实质是通过改变氨基酸的结构改变蛋白质的功能
B．蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础
C．蛋白质工程可对药用蛋白进行改造，使其更好地用于人类疾病的治疗
D．当前限制蛋白质工程发展的关键因素是对蛋白质高级结构的认知不足
【答案】A
【分析】蛋白质工程是通过修改基因或创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，
蛋白质工程从属于基因工程，蛋白质工程是第二代基因工程。
【详解】A、蛋白质工程的实质是通过改变基因的结构达到改变蛋白质功能的目的，A错误；
B、蛋白质工程的基础是蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系，通过基因修饰或基因合成，对现
有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要，B正确；
C、蛋白质工程可对药用蛋白进行改造，使其更适合人类医疗需要，更好地用于人类疾病的治疗，C正确；
D、蛋白质功能的发挥依赖于其复杂的空间结构，当前限制蛋白质工程发展的关键因素是人们对蛋白质的
高级结构了解太少，D正确。
故选A。
8．T4溶菌酶在高温时易失去活性。研究人员对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使T4溶菌酶第3位的异
亮氨酸变为半胱氨酸，该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成一个二硫键，提高了酶的耐热性。下列相
关叙述正确的是（ ）
A．T4溶菌酶耐热性提高的原因是组成该酶的氨基酸种类和数量发生了改变
B．T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程，自然界中的酶都可通过蛋白质工程进行改造
C．该方法得到的T4溶菌酶不需要功能的鉴定
D．若高温使蛋白质分子的空间结构发生改变，蛋白质的功能也会受到影响
【答案】D【分析】蛋白质工程的基本途径：从预期蛋白质的功能出发→设计预期的蛋白质的结构→推测应有的氨基
酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。
【详解】A、由题意可知，T4溶菌酶耐热性提高的原因是组成该酶的氨基酸种类及空间结构均发生了改变，
A错误；
B、T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程，酶大多是蛋白质，少数是RNA，蛋白质工程只能用于改造蛋白质类，
B错误；
C、该方法得到的T4溶菌酶需要功能的鉴定，C错误；
D、结构决定功能，若高温使蛋白质分子的空间结构发生改变，蛋白质的功能也会受到影响，D正确。
故选D。
二、综合题
9．近年来，我国在创新药和高端医疗器械等方面取得长足发展，但仍落后于欧美等发达国家10～20年。
重组人干扰素α-1b是我国批准生产的第一个基因工程药物。下图为其生产原理示意图。
回答下列问题：
(1)淋巴细胞能提取到干扰素mRNA，而肝脏细胞或肌肉细胞不能，造成这些细胞在形态、结构和功能上存
在差异的根本原因是 。
(2)PCR过程每次循环分为3步，其中发生引物与单链DNA结合的步骤称为 得到的产物一般通过
的方法来鉴定。
(3)在构建重组质粒过程中，需用到的工具酶有 。要将成功转入干扰素基因的工程菌筛选出来，
所用的方法是 。
(4)干扰素在体外保存相当困难。但如果将干扰素分子的一个半胱氨酸替换为丝氨酸，则这种改造的干扰素
可在-70℃条件下保存半年，这属于 工程应用的领域。
【答案】(1)基因的选择性表达
(2) 复性 琼脂糖凝胶电泳
(3) 限制酶和DNA连接酶 在培养基中添加四环素
(4)蛋白质【分析】基因工程的基本操作程序：目的基因的筛选与获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体
细胞、目的基因的检测与表达。
【详解】（1）淋巴细胞能提取到干扰素mRNA，而肝脏细胞或肌肉细胞不能，这些细胞在形态、结构和
功能上存在差异的过程叫作细胞分化，细胞分化的实质是基因选择性表达。
（2）PCR过程每次循环分为3步，变性、复性、延伸，其中发生引物与单链DNA结合的步骤称为复性，
得到的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳的方法来鉴定。
（3）在构建重组质粒过程中，首先要用一定的限制酶切割载体，使它出现一个切口；然后用同种限制酶
或能产生相同末端的限制酶切割含有目的基因的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，故需用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶。标记基因的
作用是便于重组DNA分子的筛选，因此要将成功转入干扰素基因的工程菌筛选出来，所用的方法是在培
养基中添加四环素，含有干扰素基因的工程菌能够在含四环素的培养基上生长繁殖。
（4） 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。由此可知，将干扰素分子的
一个半胱氨酸替换为丝氨酸，则这种改造的干扰素可在-70℃条件下保存半年，这属于蛋白质工程应用的领
域。
10．已知镰状细胞贫血是一种单基因遗传病，患者的血红蛋白分子β肽链第6位氨基酸谷氨酸被缬氨酸代
替，导致功能异常；而人类是乙型肝炎病毒的唯一宿主，接种乙肝疫苗是预防乙肝病毒感染的最有效方法。
乙型肝炎疫苗的研制先后经历了血源性疫苗和基因工程疫苗阶段。回答下列问题：
(1)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的。此操
作 （填“属于”或“不属于”）蛋白质工程，理由是该操作 。
(2)用基因工程方法制备血红蛋白时，可先提取早期红细胞中的 ，以其作为模板，在 酶的作用下
反（逆）转录合成cDNA．cDNA与载体需在限制酶和 酶的作用下，构建基因表达载体，导入受体
菌后进行表达。
(3)如图为“乙肝基因工程疫苗”的生产和使用过程，质粒中lacZ基因可使细菌利用加入培养基的物质X－
gal，从而使菌落显现出蓝色，若无该基因，菌落则成白色。图中过程①有两种限制酶选择方案，它们分别
是 或 。(4)获取目的基因的方法除了图中用酶切的方法从细胞中分离以外，还可以通过 来获得。据图可知，
该目的基因的具体功能是 。
(5)为了筛选含目的基因的重组质粒的大肠杆菌，可在培养大肠杆菌的通用培养基中加入 ，培养一段时
间挑选出 色的菌落进一步培养获得大量目的菌。
【答案】(1) 不属于 没有对现有的蛋白质进行改造（或没有对基因进行修饰）
(2) mRNA（或RNA） 逆转录 DNA连接
(3) 只用BamHⅠ 同时用EcoRⅠ和BamHⅠ
(4) 人工合成（或PCR技术扩增） 指导乙肝病毒蛋白质外壳的合成
(5) 青霉素和X－gal 白
【分析】基因工程技术的基本步骤：
(1)目的基因的获取：方法有从基因文库中获取利用PCR技术扩增和人工合成。
(2)基因表达载体的构建：基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因
等。
(3)将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方法
有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法:将目的基因导入动物细胞最有效的方法是是微注射法:将目的
基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。
(4)目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--
DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋
白质--抗原-体杂交技术。
【详解】（1）蛋白质工程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，由于该操作中没有对蛋白质进行改造或合成新的基因，因此不属于蛋白质工程。
（2）因为血红蛋白基因只在早期红细胞中表达，所以可从其中提取mRNA，以mRNA为模板，在逆转录
酶的作用下反（逆）转录合成cDNA。构建基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶协助。
（3）根据图解可知，含有目的基因的外源DNA和载体上都有限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ和EcoRV的识别序列
和切割位点，用EcoRV切割会破坏目的基因，因此图中过程①有两种限制酶选择方案，它们分别是只用
BamHⅠ或同时用EcoRⅠ和BamHⅠ。
（4）获取目的基因的方法：从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。根据图中④目的基因最
终产生乙肝病毒外壳进行接种，说明该目的基因具体功能是指导合成乙肝病毒蛋白质外壳。
（5）用限制酶BamHⅠ切割时破坏了lacZ基因，但没有破坏青霉素抗性基因，因此为了筛选含目的基因的
重组质粒的大肠杆菌，可在培养大肠杆菌的通用培养基中加入青霉素和X－gal，根据题干信息“质粒中
lacZ基因可使细菌利用加入培养基的物质X－gal，从而使菌落显现出蓝色，若无该基因，菌落则成白色”
可知，培养一段时间挑选出白色的菌落进一步培养获得大量目的菌。
