文档文本内容
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
微专题10 限时训练 基因工程
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
1．基因工程的概念
(1)概念：按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA
重组
和转基因等技术，赋
予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。是生物工
程的核心技术。
(2)优点
①与杂交育种相比：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
②与诱变育种相比：定向改造生物的遗传性状。
2．基因工程的基本工具
(1)限制性核酸内切酶(简称限制酶)。
①来源：主要来自原核生物。
②特点：具有专一性，表现在两个方面：
识别——双链DNA 分子的某种特定核苷酸序列。
切割——特定核苷酸序列中的特定位点。
③作用：断裂特定的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
④结果：产生黏性末端或平末端。
(2)DNA 连接酶
种类
E · coli
_DNA
连接酶
T4DNA
连接酶
来源
大肠杆菌
T4噬菌体
特点
缝合黏性末端
缝合黏性末端和平末端
作用
缝合双链DNA 片段，恢复两个核苷酸之间的磷酸二酯键
(3)载体
①种类：质粒、λ 噬菌体的衍生物、动植物病毒等
。
②质粒的特点
③运载体的作用：携带外源DNA 片段进入受体细胞。
3．基因工程的基本程序
基因工程的基本操作程序
→→→
一、目的基因的筛选与获取
1．目的基因：在基因工程的设计和操作中，用于改变受体细胞性状或获得预期表达产物等的基因就
是目的基因，它主要是指编码蛋白质的基因。
2．筛选合适的目的基因
从相关的已知结构和功能清晰的基因中进行筛选是较为有效的方法之一。
3．利用PCR 获取和扩增目的基因
(1)PCR(聚合酶链式反应)：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
1
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
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。
(2)PCR 反应的条件：一定的缓冲溶液、DNA 模板、2 种引物、4 种脱氧核苷酸、耐高温的 DNA 聚合
酶，以及能自动调控温度的仪器。
(3)PCR 扩增的过程
(4)PCR 产物的鉴定：常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定。
二、基因表达载体的构建
1．目的
(1)使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代。
(2)使目的基因能够表达和发挥作用。
2.组成及作用(连线)
三、将目的基因导入受体细胞
1．转化的概念：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。
2．将目的基因导入不同受体细胞的方法(连线)
四、目的基因的检测与鉴定(连线)
一、基因工程在农牧业方面的应用
应用
基因来源
成果
转基因抗虫植物
具有抗虫功能的基因
转基因抗虫棉花、玉米、大
豆、水稻和马铃薯等
转基因抗病植物
某些病毒、真菌等的抗病基因
转基因抗病毒甜椒、番木瓜和
烟草等
转基因抗除草剂植物
降解或抵抗某种除草剂的基因
转基因抗除草剂玉米、大豆、
油菜和甜菜等
改良植物的品质
某种必需氨基酸含量多的蛋白
质编码基因、与植物花青素代
赖氨酸含量高的转基因玉米、
2
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
谢相关的基因
具有新花色的转基因矮牵牛等
提高动物的生长速率
外源生长激素基因
转基因鲤鱼
改善畜产品的品质
肠乳糖酶基因
乳汁中乳糖含量少的转基因牛
二、基因工程在医药卫生领域的应用
应用
基因来源或处理
成果
转基因微生物或动植物
细胞生产药物
对微生物或动植物的细胞进行基
因改造
生产包括细胞因子、抗体、
疫苗和激素等的药物
乳腺(或乳房)生物反应器
生产药物
药用蛋白基因＋乳腺中特异表达
的基因的启动子
生产抗凝血酶、血清白蛋
白、生长激素和α 抗胰蛋白
酶等
转基因动物作器官移植
的供体
抑制抗原决定基因的表达或除去
抗原决定基因
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
三、基因工程在食品工业方面的应用
利用基因工程菌还能生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等。
1．凝乳酶
(1)目的基因：编码牛凝乳酶的基因。
(2)受体细胞：大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌。
(3)应用：生产奶酪。
2．加工转化糖浆需要的淀粉酶，加工烘烤食品用到的脂酶等也都可以通过基因工程技术生产。
1．蛋白质提取与分离的依据
分子的形状、大小；电荷性质和多少；溶解度；吸附性质；对其他分子亲和力。
2．凝胶色谱法
（1）材料：凝胶
多孔性，多糖类化合物，如葡聚糖、琼脂糖。
（2）步骤：混合物上柱→洗脱→大分子流动快、小分子流动慢→收集大分子→收集小分子
原理：当相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部
的通道，路程较长，移动速度较慢；相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能
在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快。相对分子质量不同的蛋白质因此得以分离。
3．缓冲溶液
3
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
（1）概念：在一定范围内，能对抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释不引起溶液pH 发生明显变化的溶
液。
（2）作用：能够抵制外界的酸或碱的对溶液的pH 的影响，维持pH 基本不变。
（3）配制：通常由1－2 种缓冲剂溶解于水中配制而成。调节缓冲剂的使用比例就可以制得在不同pH
范围内使用的缓冲液。由弱酸和相应的强碱弱酸盐溶解于水中。如H2CO3/NaHCO3，NaH2PO4/
Na2HPO4等。
（4）本实验使用的是磷酸缓冲液(NaH2PO4/Na2HPO4)，目的是利用缓冲液模拟细胞内的pH 环境，保证
血红蛋白的正常结构和功能，便于观察（红色）和科学研究（活性）。
4．电泳法
（1）概念：指带电粒子在电场作用下发生迁移的过程。
（2）原理：分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小，形状的不同使带电分子产生不
同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。
（3）类型：
琼脂糖凝胶电泳法：由于琼脂糖本身不带电荷，各种分子在电场中迁移速度决定于所带电荷性质
的差异及分子的大小、形状的不同。
聚丙烯酰胺凝胶电泳法：在凝胶中加入SDS，使蛋白质解聚成单链，与各种蛋白质形成蛋白质－
SDS 复合物，使其迁移速度完全取决于分子的大小。
5．实验操作
实验操作的基本步骤：样品处理、粗分离、纯化、纯度鉴定。
（一）样品处理
（1）红细胞的洗涤：
①目的：去除杂蛋白。
②为防止血液凝固，应先加入柠檬酸钠。
③所用洗涤液：是五倍体积的生理盐水（质量分数为0.9%的NaCl 溶液）。
④缓慢搅拌，采用低速短时间离心。
⑤洗涤干净的标准是上清液没有黄色。
（2）血红蛋白的释放：在蒸馏水和甲苯的作用下，红细胞破裂，释放出血红蛋白。
（3）分离血红蛋白溶液：（方法）离心。
试管中的溶液分为4 层，从上往下依次是：
①无色透明的甲苯层。
②白色薄层固体：脂溶性物质沉淀层。
③红色透明液体：血红蛋白溶液层。
④暗红色沉淀层：红细胞破碎物沉淀。
（4）透析：
①方法：取1 mL 血红蛋白溶液装入透析袋，将透析袋放入盛有300 mL 物质的量浓度为20
4
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
mmol/L 的磷酸缓冲液（pH 为7）中，透析12 h。
②目的：去除样品中分子量较小的杂质。
③原理：透析袋能使小分子自由进出，而将大分子物质保留在袋内。
（二）凝胶色谱操作
（1）凝胶色谱柱的制作
制作步骤：打孔→挖穴→安管→覆网→纱包→插管。
（2）凝胶色谱柱的装填
①材料：实验所用凝胶是交联葡聚糖凝胶。
②方法：凝胶用蒸馏水充分溶胀后，配成凝胶悬浮液，一次性缓慢倒入色谱柱内。不能有气泡
存在。然后用300 mL 物质的量浓度为20 mmol/L 的磷酸缓冲液充分洗涤平衡12 h，使凝胶装
填紧密。
（3）样品的加入和洗脱
使吸管管口沿管壁将样品缓慢加入色谱柱内，不要破坏凝胶面。待红色的蛋白质接近色谱柱低
端时，用试管收集流出液，每5 mL 收集一管，连续收集。
一、单选题
1．下列有关运用同位素标记的实验方法来达到实验目的叙述不正确的是（ ）
A．用
3H 标记的氨基酸，可以示踪分泌蛋白在细胞内的合成和加工途径
B．用放射性的
14C 标记CO2分子，可以示踪光合作用的暗反应过程中C 的转移途径
C．用放射性同位素标记的基因探针，可检测基因工程中目的基因是否整合到染色体上
D．科学家用同位素标记技术标记细胞膜上的蛋白质，证明了细胞膜具有流动性
2．下列方法与研究目的不相符的是（ ）
A．用样方法调查作物植株上蚜虫的种群密度
B．通过取样调查的方法研究土壤中小动物类群的丰富度
C．用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR 的产物
D．用标记重捕法调查乌尔黄鼠的丰（富）度
3．下列关于DNA 的粗提取和PCR 的叙述，错误的是（ ）
A．鱼的精巢中DNA 含量较高，可作为DNA 粗提取的实验材料
B．DNA 粗提取实验的研磨液中含有抑制DNA 酶的物质
C．可用二苯胺鉴定PCR 获得的具有特定序列的DNA 分子
D．PCR 反应缓冲液中一般要添加Mg2+
5
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
4．科研人员以抗四环素基因为标记基因，通过基因工程的方法让大肠杆菌生产鼠的β-珠蛋白，治疗鼠的
镰刀型细胞贫血症。下列相关实验设计中，不合理的是（ ）
A．利用小鼠DNA 分子通过PCR 克隆出β-珠蛋白基因的编码序列
B．用编码序列加启动子、抗四环素基因等元件来构建表达载体
C．用Ca2＋处理大肠杆菌后，将表达载体导入具有四环素抗性的大肠杆菌中
D．用含有四环素的培养基筛选出已经导入β-珠蛋白编码序列的大肠杆菌
5．下列关于基因工程应用的概述错误的是（ ）
A．在医药卫生方面，运用基因工程获取白细胞介素和溶血栓剂
B．在农业上主要是培育高产、稳定、品质优良和具有抗逆性的农作物
C．在畜牧业上主要是培育体型巨大、品质优良的动物
D．利用某些转基因生物可以合成干扰素，将合成的干扰素注入人体可增强相应细胞的免疫力
6．下列关于利用乳腺生物反应器生产药用蛋白的叙述，正确的是（ ）
A．可以使用钙离子处理法将基因表达载体导入受体体细胞
B．相关目的基因需与能在乳腺细胞蛋白基因启动子等调控元件重组在一起
C．需要借助于核移植技术、早期胚胎培养和胚胎移植技术培育出转基因动物
D．药物的生产不会受到转基因动物性别和年龄的限制
7．已知B 基因存在于水稻基因组中，其仅在体细胞和精子中正常表达，在卵细胞中不转录。为研究B 基
因表达对卵细胞的影响，研究人员将B 基因编码区与Luc 基因（表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光）
连接成融合基因，实验过程如下。下列说法正确的是（ ）
A．若想通过逆转录的方法获得B 基因，则只能从水稻体细胞中提取全部RNA 进行操作
B．B-Luc 融合基因的形成需要DNA 连接酶的催化
C．转基因植株中含有卡那霉素抗性基因
D．通过PCR 技术检测发现水稻细胞的染色体DNA 上插入了B-Luc，则说明已成功获得转基因植株
8．下列关于酶和ATP 的叙述，正确的是（ ）
6
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．酶分子水解的最终产物是氨基酸或核糖核苷酸
B．细胞中的生命活动都是由ATP 直接供能的
C．DNA 连接酶和DNA 聚合酶都能催化磷酸二酯键的形成， 说明这两种酶没有专一性
D．细胞中ATP 的合成一般与放能反应相联系
9．下列有关基因工程应用的说法，正确的是（ ）
A．为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体
B．将必需氨基酸含量多的蛋白质基因导入农作物，提高农产品的品质
C．将外源生长素基因导入动物体内可提高动物生长速率
D．将来源于某些病毒的基因导人植物中，可培育出转基因抗病植物
10．下列关于cDNA 文库和基因组文库的说法中，正确的是（ ）
A．同一物种的cDNA 文库只有1 种
B．某真核生物的cDNA 文库中的某基因一定比基因组文库中的该基因短
C．可以利用反转录法获取cDNA 文库和基因组文库
D．只有cDNA 文库的基因可实现物种间的基因交流
二、非选择题
11．2019-nCoV（新型冠状病毒）的遗传物质为单链 RNA，该病毒通过表面的 S 蛋白与靶细胞膜上的
ACE2 受体结合实现入侵。目前针对新冠病毒的检测方法主要有核酸检测、抗原 检测、抗体检测三大类。
研发和注射疫苗是预防主要手段。
(1)2019-nCoV 能通过 S 蛋白感染人的呼吸道黏膜细胞，却不能感染人的皮肤细胞， 其根本原因是
。
(2)某人的核酸检测呈阴性，但抗体检测为阳性，请解释可能的 2 种原因：① ；②
。
抗原检测可采用双抗体夹心法。其原理如下图，其中，待测液体加到样本垫的 A 端，B 处含有游离（不
与垫子结合）的过量的与胶体金（聚集后呈红色）结合的抗体 1，C 处垫子上固定有抗体 2，抗体 1 和
抗体 2 可与病毒表面同一抗原的不同位点发生特异性结合，D 处 垫子上固定有抗体 1 的抗体。若 C 处
和 D 处都变红色，则为阳性。
(3)检测过程中反复进行了抗原——抗体的特异性结合，若检测结果为阳性，则这 种结合共发生 。
7
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
A．1 次
B．2 次
C．3 次
D．4 次
(4)若待测样本中不含新冠病毒，显色结果出现 ，结果为阴性。
A．只有 A 处变红
B．只有 B 处变红
C．只有 C 处变红
D．只有 D 处变红
我国科学家研发了多种新冠疫苗。重组腺病毒疫苗的研发策略是：将 S 蛋白基因整合到复制缺陷腺病毒
的 DNA 中，形成可表达 S 蛋白的重组腺病毒，该重组病毒侵染人体细胞后不在细胞内增殖但可进行基
因表达。
(5)与直接注射 S 蛋白相比，该方法可以引起人体 免疫，效果更好。
(6)重组腺病毒疫苗研发过程中需要用到的酶有 。
A．逆转录酶
B．限制酶
C．蛋白酶
D．DNA 连接酶
12．EPO 是促红细胞生成素的英文简称，是一种激素样物质，可促进体内新红细胞生成。人类已可通过基
因工程合成EPO 基因，并采用中国仓鼠卵巢（CHO）细胞表达系统来获取产物，其过程如下。请回答下列
问题：
(1)从人体组织中提取EPO 的mRNA，在 酶的作用下合成EPO 基因的cDNA，再通过PCR
技术获得大量EPO 基因，PCR 的产物一般通过 来鉴定。进行扩增时需先加热至90～
95℃，后冷却至55～60℃，以上调控温度操作的目的分别是 、 。
(2)供体母鼠通常情况下每次排卵8～12 枚，为使其超数排卵，需注射 激素以排出更多的卵
子，培养到 期与获能的精子相遇，精子穿越透明带，完成体外受精。
(3)①过程构建了基因表达载体，内部包括不可缺少的组成部分，其中 能驱动基因的转录。切
割含EPO 基因的DNA 与载体时通常用两种不同限制酶的原因是 。
(4)采用 技术，将重组表达载体导入小鼠受精卵中，将受精卵移入发育培养液中继续培养。
当胚胎发育至 时期，向受体移植。
(5)若想检验转基因仓鼠是否成功表达EPO，可以采用 技术对血液来进行检测。
13．RBD 是新型冠状病毒表面囊膜 S 蛋白的受体结合域肽段。Fc 为人源抗体 IgGⅠ的 部分重链,能通过
8
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
二硫键相结合形成 Fc 二聚体。科研人员为研制重组蛋白疫苗，构建了融合 表达 RBD 和 Fc 的重组质
粒。实验流程图如下，请回答下列问题。
(1)通过重叠延伸 PCR(重叠链相互搭桥、互为模板而延伸，最终将不同来源的 DNA 片段拼 接起来)获取
融合基因。
①第一次 PCR 中，至少经 次扩增，可得到末端平齐且含引物 2 的产物；扩增 n 次 后，末端平齐
且含引物 2 的 DNA 分子数量为 个；
②第二次 PCR 扩增表达 Fc 的 DNA 片段；
③经第三次 PCR 获取融合基因，第三次 PCR 比第一次 PCR 延伸所需时间 （选填“长” 或
“短”），原因是 。
(2)构建基因表达载体
分步实验目的
简易操作
酶切融合基因和质粒
pCDNA3.1
37℃条件下，酶切8 小时，电泳鉴定、回收；酶切位点应 添加在引物①
的末端。(填引物种类)
获取重组质粒
将上述融合基因、质粒和② 酶一起加入反应体系， 16℃反应过夜。
利用大肠杆菌③
将产物加入感受态大肠杆菌培养液，培养过夜，提取更多重组质粒。
(3)将目的基因导入人胚胎肾细胞 将重组质粒、聚乙烯亚胺溶液加入到状态良好的人胚胎肾细胞培养液中，
培养 4-5 天， 分离纯化融合表达蛋白，推测聚乙烯亚胺溶液的作用是 。
(4)已知 RBD 二聚体疫苗比 RBD 单体疫苗效果更优，推断重组蛋白中 Fc 的作用是 。
14．人乳头瘤病毒（HPV）是一组球形、微小、无包膜的环状双链DNA 病毒，该病毒的持续感染是女性
9
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
宫颈癌的主要发病原因。HPV 的主要衣壳蛋白是L1，结构如图1 所示。注射HPV 疫苗作为目前唯一可以
有效预防宫颈癌的有效方法，一直受到公众的高度关注，HPV 疫苗（不含核酸）制备的基本流程如图2 所
示。回答下列问题：
(1)图2 中用于制备HPV 疫苗的目的基因是 ，可以用 方法获取和扩增该基因。
(2)利用基因工程生产HPV 疫苗的核心步骤是 （序号），该步骤用到的酶有 。③过
程通常需要用 处理酵母菌或大肠杆菌，使之处于感受态。
(3)HPV 持续感染导致细胞癌变的过程中，细胞发生的变化有： （写两点）。
(4)据图分析，该HPV 疫苗安全又有效的原因是 （写一点）。
15．当前，临床上常采用RT-PCR 技术（以mRNA 逆转录为cDNA，再进行PCR 扩增）对受试者的咽拭子
取样后进行新型冠状病毒核酸检测。以下是某医院发热门诊医生采用该项技术对受试者进行新型冠状病毒
核酸检测的相关操作步骤：①从受试者组织样本中提取MRNA；②分析PCR 扩增结果；③利用PCR 扩增
cDNA 片段；④采集受试者组织样本；⑤用mRNA 逆转录得到DNA。回答下列问题：
(1)得到科学而准确的检测结果是进行新型冠状病毒核酸检测的基本要求，上述符合RT-PCR 技术的正确操
作顺序应是 （用数字序号表示）。
(2)RT-PCR 操作过程中，所需的酶有 。在进行RT-PCR 扩增时，引物在复制过程中可与
结合，继而产生相应扩增酶的结合位点。
(3)RT-PCR 的产物经过BamHI、EcoRI 双限制酶处理以后，再与经过同样双酶处理的小双节病毒（PBV）
载体连接，该操作属于基因工程操作步骤中的 ，这也是基因工程的核心步骤。与单一限制酶处
理相比，双限制酶处理的优点是 （答出2 点即可）。
(4)利用RT-PCR 技术获取的目的基因 （填“能”或“不能”）在物种间进行交流，其原因是
10
关注公众号：陆陆高分冲刺 ~领取：最新版“中考/高考-总复习”、最新试卷下载
。该技术还可用于对某些微量RNA 病毒的检测，可以有效提高检测的灵敏度，其原因是 。
11
