北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
专题检测题组 A
1.(2022届河南大联考,38)脱水素(DHN)是植物细胞中一种与抗涝害能力密切相关的蛋白
质,由DHN基因编码。研究人员将牡丹的DHN基因转移至拟南芥中,以研究脱水素对植
物抗涝性能的影响。请回答下列问题:
(1)从牡丹叶片细胞中提取总RNA,以此为模板进行逆转录,获得 文库,此类基因
文库和基因组文库中的基因在结构上的主要区别是 。
(2)利用PCR技术对目的基因进行扩增,扩增的前提是需要利用一段 ,以便合成
引物。以1个目的基因片段为模板进行扩增,经过5次循环后,消耗的引物数量为
。
(3)将获得的基因插入质粒,构建基因表达载体,其目的是使目的基因 ,并可以遗
传给下一代;基因表达载体中还要有标记基因,标记基因的作用是 。
(4)用花粉管通道法将目的基因转入拟南芥,此方法中,基因表达载体借助 进入受
体细胞;为观察转基因拟南芥的抗涝能力,需要将 植株进行涝害处理,观察其生
理状态的变化。
答案 (1)cDNA cDNA文库中的基因不含启动子、终止子(或不含非编码/内含子序列)
(2)已知目的基因(DHN基因)的核苷酸序列 62 (3)在受体细胞中稳定存在 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 (4)花粉管通道 转基
因拟南芥和野生型拟南芥(非转基因拟南芥)
解析 (1)利用RNA经逆转录形成的基因文库为cDNA文库(部分基因文库);因RNA中
无对应启动子和终止子的核苷酸序列,故cDNA文库中的基因不含启动子、终止子(或不
含非编码/内含子序列)。(2)引物需要根据一段已知目的基因的核苷酸序列来合成;每扩
增得到一个DNA分子,需要2个引物,经过5次扩增后,DNA分子的数量由1个变为
25=32(个),新增2×(32-1)=62(条)DNA链,故需要消耗62个引物。(3)将获得的基因插入质
粒,构建基因表达载体,其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并可以遗传给下一代;
标记基因的作用是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。(4)花粉管通道法是利用花粉管通道将基因表达载体导入受体细胞;为观察转基因
拟南芥的抗涝能力,需要将转基因拟南芥和野生型拟南芥植株进行涝害处理,对比观察两
种拟南芥植株的生理状态变化,判断转基因拟南芥的抗涝能力。
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2.(2022届银川一中月考,38)人类在预防与诊疗传染性疾病的过程中,经常使用疫苗和抗
体。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒,该病毒表面的A蛋白为主要抗原,其抗体
制备的流程如图,请回答:
(1)过程①代表的是 。在基因工程中,如果A基因的数量太少,常采用
技术,该技术在进行互补链合成时常用 酶。过程③采用的实验技术是
,获得的X是 。
(2)对该传染病疑似患者诊断时,可用图中的 进行特异性结合检测。
(3)在A基因表达载体中,必须含有 ,便于检测目的基因是否导入受体细胞;目
的基因的首端必须含有启动子,它是 的识别和结合位点,以使目的基因得以表达。
答案 (1)逆(反)转录 PCR 热稳定DNA聚合(Taq) 细胞融合 杂交瘤细胞 (2)抗A
蛋白的单克隆抗体 (3)标记基因 RNA聚合酶
解析 (1)过程①为由RNA合成DNA的过程,①代表的是逆转录。在基因工程中,常采
用PCR技术扩增目的基因,因该过程需在高温条件下完成,故在互补链合成时常用热稳
定DNA聚合(Taq)酶。过程③是利用细胞融合技术将骨髓瘤细胞和效应B淋巴细胞融
合。获得的X是既能产生特异性抗体又能大量增殖的杂交瘤细胞。(2)对该传染病疑似
患者诊断时,可用图中的抗A蛋白的单克隆抗体进行特异性结合检测。(3)基因表达载体
的组成有目的基因、启动子、终止子、标记基因等,标记基因的作用是为了鉴别受体细
胞中是否含有目的基因,位于目的基因首端的启动子是RNA聚合酶的识别和结合位点。
3.(2022届甘肃天水一中阶段考,33)根据基因工程的有关知识,回答下列问题:
(1)基因工程的核心步骤是 。将目的基因导入植物受体细胞最常用的方法为
。
(2)在基因工程的操作过程中需要用到两种工具酶—— 。其中某种酶切割DNA
分子后可产生 末端和 末端。
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(3)质粒用EcoRⅠ切割后产生的片段如图:AATTC……G
G……CTTAA为使运载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用
EcoRⅠ切割外,还可用另一种限制性核酸内切酶切割,该酶必须具有的特点是 。
(4)基因工程中目的基因导入受体细胞后进行检测鉴定,若要检测目的基因是否在受体细
胞中成功表达,其方法是 。
答案 (1)基因表达载体的构建 农杆菌转化法
(2)限制酶和DNA连接酶 黏性 平(顺序可颠倒) (3)切割产生的DNA片段末端与
EcoRⅠ切割产生的相同(或碱基互补配对) (4)抗原—抗体杂交
解析 (1)基因工程的核心操作步骤是基因表达载体的构建。通常采用农杆菌转化法将
目的基因导入植物受体细胞。(2)基因工程的操作工具包括限制酶、DNA连接酶;其中
限制酶切割DNA分子后可产生黏性末端或平末端。(3)两种不同的限制酶切割DNA得
到的末端若相同或互补,就可以在DNA连接酶的催化作用下相连接。(4)目的基因导入
受体细胞后,若要检测目的基因是否在受体细胞中成功表达,即检测有无相应的蛋白质产
生,可利用抗原—抗体杂交法,若有杂交带产生,表明目的基因已成功表达。
4.(2022届陕西渭南一模,38)重组新冠病毒疫苗是基于新冠病毒刺突蛋白(S蛋白)受体结
合区(RBD)的天然结构特征疫苗,具有靶点明确、针对性强的特点。如图为通过基因工
程的方法,在体外制备病毒的S蛋白的过程,请回答下列问题:
(1)目前,基因工程中使用的限制酶主要是从 (填生物)中分离纯化获得的。含有
限制酶的细胞通常还具有相应的甲基化酶,它可以对DNA的碱基序列进行修饰。含有
某种限制酶的细菌可利用限制酶切割外源DNA,但不破坏自身DNA,其原因可能是①
;② 。
(2)新冠病毒的遗传物质是RNA,要获得S基因,需要经过 过程得到cDNA。需要
用 酶完成基因表达载体的构建。
(3)要检测制备的S蛋白是否成功,可以采用 法检测。要具体检测S蛋白的功效
还需要进行的操作是 。
(4)研究人员想利用蛋白质工程的方法获得新S基因进而获得免疫效应更强的疫苗,请按
照蛋白质工程的原理写出获得新S基因的基本途径: 。
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答案 (1)原核生物 细菌自身的DNA分子没有该限制酶的识别序列 甲基化酶对细菌
自身的DNA分子进行了修饰,使限制酶无法识别 (2)逆转录(或反转录) 限制酶、
DNA连接 (3)抗原—抗体杂交 接种到实验动物体内,检测抗体的种类和数量 (4)从
新S基因表达蛋白的功能出发,设计新S基因表达蛋白的结构,推测应有的氨基酸序列,找
到相应的脱氧核苷酸序列(基因)
解析 (1)基因工程中使用的限制酶主要是从原核生物中分离纯化获得的。细菌自身的
DNA分子没有该限制酶的识别序列,或甲基化酶对细菌自身的DNA分子进行了修饰,使
限制酶无法识别,故含有某种限制酶的细菌可利用限制酶切割外源DNA,但不破坏自身
DNA。(2)新冠病毒的遗传物质是RNA,要获得S基因,需要经过逆转录(或反转录)过程得
到cDNA。用限制酶、DNA连接酶完成基因表达载体的构建。(3)可以采用抗原—抗体
杂交法检测制备的S蛋白是否成功。还需要将S蛋白接种到实验动物体内,检测抗体的
种类和数量,以检测S蛋白的功效。(4)蛋白质工程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。可从新S基因表达蛋白的功能出发,设计新S
基因表达蛋白的结构,推测应有的氨基酸序列,找到相应的脱氧核苷酸序列(基因),来获得
新S基因。
5.(2022届西安中学月考,44)糖尿病是影响人类健康的重大疾病,利用基因工程结合细胞
工程、胚胎工程生产人胰岛素为糖尿病患者带来了福音,请回答下列问题:
(1)将人胰岛素基因与载体结合成重组人胰岛素基因表达载体,此过程需要的酶是
。
(2)大肠杆菌是生产胰岛素常用的工程菌,其优点是 (至少答出两点);但利用大肠
杆菌得到的胰岛素需要进一步加工和修饰才能获得生物活性,原因是 。
(3)转入胰岛素基因的牛可通过分泌乳汁来生产人胰岛素。在转入牛受精卵的基因表达
载体中,人胰岛素基因的前端必须含有 。将培养到 时期的胚胎进行移
植,移植前需要对受体进行 处理,使胚胎能正常着床。若要对胚胎的性别进行鉴
定,可在囊胚期取 细胞进行性别鉴定。
(4)若在分子水平上判断获得的转基因牛中人胰岛素基因是否表达,可通过检测
(填物质)进行确定。
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答案 (1)限制酶、DNA连接酶 (2)繁殖快、为单细胞、遗传物质相对较少等 大肠杆
菌是原核生物,无内质网、高尔基体,无法对合成的胰岛素进行进一步的加工和修饰 (3)
乳腺蛋白基因的启动子 桑椹胚或囊胚 同期发情 滋养层 (4)人胰岛素
解析 (1)构成基因表达载体,需用限制酶切割目的基因和载体,用DNA连接酶将切割后
的目的基因与载体连接。(2)大肠杆菌具有繁殖快、为单细胞、遗传物质相对较少等优
点,故是生产胰岛素常用的工程菌;大肠杆菌是原核生物,无内质网、高尔基体,无法对合
成的胰岛素进行进一步的加工和修饰,因此得到的胰岛素需要进一步加工和修饰才能获
得生物活性。(3)基因表达载体中,人胰岛素基因的前端必须含有乳腺蛋白基因的启动子。
将转基因受精卵培养到桑椹胚或囊胚期即可进行胚胎移植,移植前要对受体进行同期发
情处理,目的是让受体与供体具有相同的生理状态,能接受并使移植的胚胎成活。可在囊
胚期取滋养层细胞进行性别鉴定。(4)基因表达的结果是合成了相应的蛋白质,可检测转
基因牛是否合成了人胰岛素来确定目的基因是否成功表达。
6.(2022届河南焦作定位考试,38)β-珠蛋白(HBB)基因编码成人血红蛋白(HbA)的β亚
基,HBB基因突变可导致严重贫血而患β-地贫;γ-珠蛋白(HBG)是只在胎儿期表达的类β-
珠蛋白,同样具有载氧功能;BCL11A蛋白在胎儿血红蛋白表达调控中有重要作用。2020
年,华东师范大学团队与湘雅医院合作,采用CRISPR/Cas9基因编辑技术进行临床研究,
成功治疗了全球首例最严重基因突变型(输血依赖)的β-地贫患者。请回答下列问题:
(1)胎儿出生后,BCL11A蛋白与HBG基因的 结合,导致 酶不能启动转
录而抑制HBG的合成。
(2)CRISPR/Cas9系统包含 gRNA和Cas9蛋白,要让β-地贫患者的造血干细胞表达该系
统,需用 酶将该系统相关的 序列构建成基因表达载体,并在体外通过
法导入患者的造血干细胞。CRISPR/Cas9系统在患者造血干细胞中可破坏 基因,
达到促进HBG基因表达来缓解β-地贫症状的效果。
(3)检测经基因编辑的患者造血干细胞是否表达HBG的方法是 ;如何证明该
CRISPR/Cas9技术确实成功治疗了全球首例输血依赖的重型β-地贫患者? 。
答案 (1)启动子 RNA聚合 (2)限制酶和DNA连接 HBB基因 显微注射
BCL11A (3)抗原—抗体杂交 一段时间后无需输血也可正常生活
解析 (1)RNA聚合酶与启动子识别并结合后可启动转录过程,若基因的启动子不能被
RNA聚合酶识别并结合,则将不能启动转录,胎儿出生后,BCL11A蛋白与HBG基因的启
动子结合,会导致RNA聚合酶不能启动转录而抑制HBG的合成。(2)基因表达载体的构
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建需要用到限制酶和DNA连接酶。解除BCL11A蛋白对HBG基因启动子的抑制作
用,HBG基因才能正常转录,故CRISPR/Cas9系统可破坏BCL11A基因,达到促进HBG基
因表达来缓解β-地贫症状的效果。(3)基因表达的产物是蛋白质,故可用抗原—抗体杂交
技术检测蛋白质的存在,以确定目的基因是否正常表达。若一段时间后β-地贫患者无需
输血也可正常生活,说明其已痊愈。
7.(2022届河南部分名校开学考,38)某园林花卉只有红色和白色两种花色。研究人员利
用农杆菌转化法将外源基因D转入该植物细胞中,最终获得了能开蓝花的植株。如图为
Ti质粒和目的基因的部分结构模式图,以及限制酶1、酶2、酶3的酶切位点。请回答:
(1)基因D导入农杆菌之前需要用 提前处理农杆菌,使其成为感受态细胞。Ti质
粒中的抗生素抗性基因 (填“能”或“不能”)用来筛选鉴定已经成功导入基因
D的农杆菌,原因是 。
(2)tms、tmr分别表示生长素基因和细胞分裂素基因,若两种基因随T-DNA转移到植物
细胞中,可能会对愈伤组织的增殖和分化产生影响,若要保留tms、tmr,则需要选择限制
酶 (填序号)对Ti质粒和基因D进行切割,若要剔除tms、tmr,则需要选择限制酶
(填序号)对Ti质粒和基因D进行切割。
(3)研究人员将开白花植株的叶肉细胞和开红花植株的叶肉细胞放入 (填“高
渗”或“低渗”)溶液,用纤维素酶和果胶酶处理两种细胞获得了有活力的原生质体,经
聚乙二醇诱导融合后,获得杂种细胞,再采用 技术,成功培育出开粉色花的植
株。
答案 (1)Ca2+ 不能 不论农杆菌中是否导入基因D,农杆菌都能在含有该抗生素的培
养基上生长 (2)2、3 1、2 (3)高渗 植物组织培养
解析 (1)将目的基因转入农杆菌之前,常用Ca2+处理农杆菌使其成为感受态细胞。据图
目的基因的酶切位点及Ti质粒可知,将目的基因导入农杆菌不会破坏农杆菌Ti质粒中
的抗生素抗性基因,因此无论农杆菌中是否导入基因D,农杆菌都能抗抗生素。(2)由图可
知,若要保留tms、tmr,则使用酶2和酶3切割Ti质粒和目的基因;若要剔除tms、tmr,则
使用酶1和酶2切割Ti质粒和目的基因。(3)用纤维素酶和果胶酶处理两种细胞获得的
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原生质体没有细胞壁,为了防止吸水破裂,应将开白花植株的叶肉细胞和开红花植株的叶
肉细胞放入高渗溶液中。由一个细胞培育成完整的植株的过程采用的是植物组织培养
技术。
8.(2022届陕西渭南二联,38)乳糖不耐受是机体乳糖酶(LCT)分泌过少,不能完全消化分解
母乳或牛乳中的乳糖所引起的病症。科研工作者利用生物技术培育出转基因低乳糖奶
牛,给乳糖不耐受症患者带来了福音。转基因低乳糖奶牛的培育流程如图所示,据图分析
回答下列问题:
(1)图中的重组质粒T中除了有目的基因外,还需要有 、 、启动子和终
止子。应选择图中的 (限制酶)剪切目的基因和质粒S。一般采用 法将
重组质粒T导入牛胎儿成纤维细胞。
(2)目的基因导入牛胎儿成纤维细胞以后,采用 法检测LCT基因是否表达出
LCT。
(3)图中除了采用了基因工程技术外,还采用的生物技术有 (答出两种即可)。若
图中的卵母细胞来自卵巢,则需要培养至 期才能接受牛胎儿成纤维细胞的细胞
核。早期胚胎能移植到代孕母牛的子宫并继续发育,其主要原因是 (答出1点即
可)。
答案 (1)标记基因 复制原点 BamHⅠ和HindⅢ 显微注射 (2)抗原—抗体杂交
(3)细胞核移植、早期胚胎培养和胚胎移植 减数第二次分裂中 代孕母牛对移植过来
的胚胎基本不发生免疫排斥反应;同种动物的供、受体生殖器官的生理环境相同;供体胚
胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系
解析 (1)一个重组质粒应具有目的基因、标记基因、启动子、终止子和复制原点等构
件。EcoRⅠ会破坏目的基因,BamHⅠ和HindⅢ一起使用能切下完整的目的基因,且质
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粒上含有BamHⅠ和HindⅢ的切割位点。一般采用显微注射法将重组质粒导入动物细
胞。(2)可采用抗原—抗体杂交法检测目的基因在受体细胞中是否表达。(3)题图中涉及
的生物技术主要有基因工程、细胞核移植、早期胚胎培养和胚胎移植等。减数第二次
分裂中期的卵母细胞才能用于细胞核移植。早期胚胎移植到代孕母牛的子宫并可继续
发育的主要原因是代孕母牛对移植过来的胚胎基本不发生免疫排斥反应;哺乳动物发情
排卵后,在一段时间内,同种动物的供、受体生殖器官的生理环境相同;供体胚胎可与受
体子宫建立正常的生理和组织联系等。
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专题检测题组 B
1.(2022届常州新桥中学月考,15)下列关于基因工程的叙述,错误的是(多选)( )
A.质粒都以抗生素合成基因作为标记基因且不能有限制酶的酶切位点
B.农杆菌转化法可将目的基因随机插入受体细胞的染色体DNA
C.E.coli DNA连接酶既可连接黏性末端又可以连接平末端
D.构建基因表达载体时需要在目的基因上游加上起始密码子
答案 ACD 质粒可以以抗生素合成基因等作为标记基因,标记基因不能有选用限制酶
的酶切位点,否则不便于筛选重组质粒,A错误;农杆菌转化法就是将目的基因插到农杆菌
Ti质粒的T-DNA特定区段上,再通过T-DNA将其插入受体细胞的染色体DNA上,使目
的基因得到稳定的遗传和表达,B正确;E.coli DNA连接酶可连接两个DNA分子片段的
黏性末端,不能连接平末端,C错误;构建基因表达载体时需要在目的基因上游加上启动子,
而起始密码子位于mRNA上,D错误。
特别提醒 农杆菌转化法通常适用于双子叶植物和裸子植物。农杆菌普遍存在于土壤
中,能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物的受伤部位(受伤处的细胞会分泌大量酚
类化合物,从而使农杆菌移向这些细胞)。目的基因插入Ti质粒的T-DNA上→进入农杆
菌→导入植物细胞→目的基因整合到植物染色体的DNA上→目的基因得以稳定维持和
表达。
2.(2022届南通期中,19)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述,错误的是(多选)( )
A.基因表达载体中的胰岛素基因可通过人胰岛A细胞mRNA逆转录获得
B.借助抗生素合成基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来
C.构建胰岛素基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶
D.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用
答案 ABD 胰岛素由胰岛B细胞分泌产生,胰岛A细胞不表达胰岛素,因此胰岛素基
因不能从胰岛A细胞mRNA逆转录获得,A错误;借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基
因的受体细胞筛选出来,B错误;构建基因表达载体时,首先需要用限制酶切割含有目的基
因的外源DNA和载体,其次要用DNA连接酶将目的基因与载体连接形成重组DNA,C
正确;启动子和终止子在胰岛素基因的转录中起作用,而终止密码子位于mRNA上,D错
误。
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3.(2022届江苏百校联考,18)重叠延伸PCR技术是一种通过寡聚核苷酸链之间重叠的部
分互相搭桥、互为模板,经过多次PCR扩增,从而获得目的基因的方法。该技术在扩增
较长片段的DNA、不同来源的DNA片段拼接、基因的定点诱变等方面具有广泛的应
用前景,如图表示利用重叠延伸PCR技术扩增某目的基因的过程。下列叙述正确的是
(多选)( )
A.引物中G+C的含量越高,引物与模板DNA结合的稳定性越高
B.在第一阶段由于引物2和引物3发生碱基互补配对,因此两者置于不同反应系统中
C.引物1、2组成的反应系统和引物3、4组成的反应系统中均进行一次复制,共产生4
种双链DNA分子
D.在引物1、2组成的反应系统中,经第一阶段要形成图示双链DNA,至少要经过3次复
制
答案 AB C与G之间有三个氢键,因此引物中G+C的含量越高,引物与模板DNA结
合的稳定性越高,A正确;由图可知,引物2和引物3分别作用同一段DNA的两条链,二者
会发生碱基互补配对,因此将它们置于不同反应系统中,B正确;引物1、2组成的反应系
统和引物3、4组成的反应系统中均进行一次复制,各产生2种双链DNA分子,由于引物
1和引物4合成的DNA属于同一种DNA,因此共产生了3种双链DNA分子,C错误;在引
物1、2组成的反应系统中,经第一阶段要形成题图双链DNA,至少要经过2次复制,D错
误。
4.(2022届如皋中学阶段考,19)农杆菌Ti质粒上的T-DNA可以转移并随机插入被侵染植
物的染色体DNA上。研究者将如图中被侵染植物的DNA片段连接成环,并以此环为模
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板,利用PCR技术扩增出T-DNA插入位置两侧的未知序列,以此可确定T-DNA插入的
具体位置。下列说法正确的是(多选)( )
A.进行PCR扩增的依据是DNA分子双链复制的原理
B.进行PCR扩增需要的酶有解旋酶和热稳定的DNA聚合酶
C.利用图中的引物②、③组合可扩增出两侧的未知序列
D.通过与受体细胞的基因组序列比对,可确定T-DNA的插入位置
答案 AD PCR扩增依据的是DNA分子双链复制的原理,A正确;进行PCR扩增需要
热稳定的DNA聚合酶(Taq酶),但不需要解旋酶,B错误;DNA的两条链反向平行,子链从
引物的3'端开始延伸,则利用题图中的引物①、④组合可扩增出两侧的未知序列,C错误;
通过与受体细胞的基因组序列比对,可确定T-DNA的插入位置,D正确。
5.(2022届常州新桥中学月考,18)下列生物技术操作对遗传物质的改造,会遗传给子代的
是(多选)( )
A.将胰岛素基因表达质粒转入大肠杆菌,筛选获得基因工程菌
B.将花青素代谢基因导入植物体细胞,经组培获得花色变异植株
C.将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵,培育出产低乳糖牛乳的奶牛
D.将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者,进行基因治疗
答案 ABC 将胰岛素基因表达质粒转入大肠杆菌,获得的工程菌中含有相应的遗传物
质并可以遗传给子代,A正确;将花青素代谢基因导入植物体细胞,经组培获得的植株花色
发生了变异,说明花青素代谢基因成功表达,此性状可遗传给子代,B正确;向奶牛受精卵
中导入肠乳糖酶基因,培育出产低乳糖牛乳的奶牛细胞中都含肠乳糖酶基因,可以遗传给
子代,C正确;将腺苷酸脱氨酶基因导入淋巴细胞,不影响生殖细胞中的基因,故不能遗传
给子代,D错误。
6.(2022届如皋调研一,18)下列有关利用不同材料进行“DNA粗提取与鉴定实验”的叙
述,正确的是(多选)( )
A.鸡血细胞液中,加入0.14 mol/L的NaCl溶液有利于瓦解细胞质膜
B.洋葱鳞片叶碎片中,加入沐浴液和食盐后研磨有利于去除细胞壁
C.鱼白(精巢)提取的DNA滤液中,加入嫩肉粉有利于去除蛋白质
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D.菜花提取的DNA滤液中,加入冷酒精有利于析出DNA
答案 CD 鸡血细胞液中,加入一定量的蒸馏水,有利于瓦解细胞质膜,A错误;洋葱鳞片
叶碎片中,加入沐浴液和食盐后研磨有利于破坏细胞质膜和溶解DNA,B错误;向DNA粗
提取物中加入嫩肉粉,嫩肉粉中的木瓜蛋白酶有利于去除蛋白质,C正确;DNA滤液中加
入冷却的酒精的目的是抑制DNA水解酶的活性,防止DNA水解,易于形成沉淀析出
DNA,低温还有利于增加DNA分子柔韧性,减少断裂,D正确。
7.(2022届辽宁六校期初,20)下列关于生物技术与伦理问题的观点,不正确的是(多选)(
)
A.利用体外受精技术筛选早期胚胎性别,设计试管婴儿
B.基于科学和理性讨论转基因作物的安全性问题
C.通过基因筛查禁止重大疾病基因携带者就业
D.大量引入国外转基因作物与本地近缘作物品种杂交
ACD 我国不允许利用体外受精技术筛选早期胚胎性别,A错误;通过基因筛查禁止重大
疾病基因携带者就业,该做法不符合伦理道德,C错误;大量引入国外转基因作物与本地近
缘作物品种杂交,可能造成基因污染,D错误。
8.(2022届南通质检一,17)图1表示大肠杆菌pBR322质粒,图1、图2中标注了相关限制
酶的酶切位点。下列叙述正确的是(多选)( )
图1
图2
A.图1质粒中含有多个限制酶的酶切位点,不含游离的磷酸基团
B.构建重组质粒时若选用BamHⅠ会破坏两个标记基因,不便于后续的筛选
C.构建重组质粒时同时用Bcl Ⅰ和Hind Ⅲ,利于防止目的基因反向连接
D.将重组质粒直接转入处于感受态的酵母菌细胞,可实现其快速扩增
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答案 ABC 图1的质粒上含有四个限制酶切割位点,由于质粒是环状的,因此其不含游
离的磷酸基团,A正确;构建重组质粒时,若用BamHⅠ切割的话,会破坏质粒上的两个标
记基因,因此可用限制酶Hind Ⅲ和Bcl Ⅰ切割目的基因和质粒,便于后续的筛选,且有
利于防止目的基因反向连接,B、C正确;应该将重组质粒转入处于感受态的大肠杆菌细
胞,实现其快速扩增,D错误。
9.(2022届南通期中,13)下列有关内容的叙述中,利用DNA分子杂交原理的是( )
A.检测目的基因能否进行转录
B.检测目的基因是否进行翻译
C.检测个体是否具有某种性状
D.检测目的基因是否导入受体细胞
答案 D 检测目的基因能否进行转录,常采用分子杂交技术,而不是DNA分子杂交原
理,A错误;检测目的基因是否进行翻译,常采用抗原—抗体杂交法,B错误;从个体水平上
检测个体是否具有某种性状,C错误;检测目的基因是否导入受体细胞常采用DNA分子
杂交技术,D正确。
10.(2022届常州期中,12)ROP蛋白可参与调节根毛和花粉管的生长。科研人员采用含有
GFP(绿色荧光蛋白)基因的载体构建了ROP-GFP的质粒,并利用农杆菌转化法将其转入
植物体内。下列有关叙述正确的是(多选)( )
A.外源基因在植物体中是否表达可通过绿色荧光来检测
B.GFP基因在植物体中表达说明生物体共用一套密码子
C.ROP-GFP质粒的构建需用到限制酶、DNA聚合酶和载体等工具
D.利用农杆菌转化法可以侵染大多数单子叶植物
答案 AB 导入的载体含有绿色荧光蛋白基因,可以合成绿色荧光蛋白,若在植物体中
表达,则可以表现出绿色荧光,A正确;GFP基因在植物体中表达,即GFP基因在受体中也
能转录并翻译出绿色荧光蛋白,说明生物体共用一套密码子,B正确;ROP-GFP质粒的构
建需用到限制酶、DNA连接酶和载体等工具,C错误;由于农杆菌对大多数单子叶植物没
有感染能力,因此将目的基因导入这类植物一般采用基因枪法或花粉管通道法,D错误。
名师点拨 农杆菌在自然条件下易感染双子叶植物或裸子植物 , 对大多数单子叶植物没
有感染力。
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11.(2022届如皋中学阶段考,24)Cre/loxP重组酶系统是对转基因受体细胞DNA上的特定
序列进行定点切割和重新连接,从而在基因或染色体水平上对生物基因进行遗传改造的
一种技术。其原理是重组酶Cre能识别loxP位点(特定的DNA序列),并使loxP位点间
的基因序列被重组或删除。受此启发,科学家在检测抗虫基因成功导入烟草细胞后,尝试
用Cre/loxP重组酶系统删除转基因烟草细胞内的抗除草剂基因,其技术过程如图所示(其
中■表示启动子)。
(1)在基因工程中使用的载体除质粒外,还有 等;loxP是一种含34个碱基对的小
型DNA片段,由一个不对称的间隔区和两个反向重复序列组成。Cre酶能特异性地识别
反向重复序列并于特定位置切开 键,类似于基因工程中的限制酶,从遗传学角度
分析,Cre酶改变质粒的原理是 。
(2)经Cre酶处理后,质粒中的两个loxP序列分别被切开,得到图中右侧的两个环状DNA
分子。研究发现,抗除草剂基因在烟草细胞中不再表达,试分析其可能的原因: 。
若经Cre酶作用使得2个loxP位点间的序列发生反转,构建成了抗除草剂基因的反义表
达载体,其原因可能是 。该种情况处理后的抗除草剂基因在烟草细胞中也不表
达,其原因是 。
(3)通常用 法把携带抗虫基因的重组质粒甲导入烟草细胞,而重组质粒甲的受体
细胞最好选择烟草幼苗的 (填“分生区”或“成熟区”)细胞,原因是 。
答案 (1)λ噬菌体的衍生物、动物病毒 磷酸二酯 基因重组 (2)质粒乙的抗除草剂
基因前没有启动子 两个loxP序列方向相反 反义抗除草剂基因转录的mRNA能与烟
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草细胞内的抗除草剂基因转录的mRNA互补配对,从而抑制基因的表达(翻译) (3)农杆
菌转化 分生区 分生区细胞分化程度低、分裂能力强,全能性更容易表达
解析 (1)基因工程中常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、动物病毒等。重组酶Cre
具有切断DNA的作用,因而断裂的是磷酸二酯键。根据题干信息,重组酶Cre能识别
loxP位点(特定的DNA序列),并使loxP位点间的基因序列被重组或删除,因而Cre酶改
变质粒的原理是基因重组。(2)质粒乙不再表达抗除草剂基因,最可能的原因是质粒乙中
虽然含有完整的抗除草剂基因,但Cre酶处理后缺少启动子,因而无法正常表达。反义表
达载体的形成,可能是由于Cre酶作用时,两个loxP位点间的基因序列(即抗除草剂基因
的序列)被重组(倒置),由于两个loxP序列方向相反,因而转录出反义抗除草剂基因的
mRNA。此时,由于反义抗除草剂基因转录的mRNA能与烟草细胞内的除草剂基因转录
的mRNA互补配对,抑制了基因的表达(翻译),因此题述情况处理后的抗除草剂基因在烟
草细胞中也不表达。(3)将重组质粒导入植物细胞常用农杆菌转化法。由于烟草幼苗的
分生区细胞分化程度低、分裂能力强,全能性更容易表达,所以重组质粒甲的受体细胞最
好选择烟草幼苗的分生区细胞。
12.(2022届海安期初,24)家畜胚胎的性别鉴定技术对畜牧业的发展具有重要意义。巢式
PCR扩增在两次PCR中使用两组不同引物,先使用外引物对目标区域DNA片段进行第
一次PCR扩增,产生中间产物,然后使用内引物对中间产物进行第二次PCR扩增,产生目
标产物。如图是巢式PCR工作原理示意图,请回答:
(1)巢式PCR体系中需要加入模板、 、 、引物、Mg2+、缓冲液等。
(2)相比于常规PCR获得的产物而言,巢式PCR获得的产物特异性 ,原因是如果
利用外引物扩增产生了错误片段,再利用内引物扩增在错误片段上进行引物配对并扩增
的概率 。
(3)巢式PCR通常在一个试管中进行第一阶段反应,然后将中间产物等转移到第二个试管
中进行第二阶段反应,不在同一试管完成的主要原因是 。
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(4)科研人员利用多重巢式PCR技术同时扩增Y染色体上雄性决定基因(SRY)和常染色
体上的酪蛋白基因(CSN1S1),进行早期胚胎的性别鉴定,并将鉴定后的胚胎进行移植。下
表是主要实验步骤,请完成下表:
实验目的 方法步骤要点
胚胎样品DNA提取 选取囊胚的① 细胞提取DNA
PCR引物的设计和
根据牛的SRY和CSN1S1基因序列设计合成② 对引物
合成
PCR过程 预变性→③ →退火→延伸
观察扩增结果 电泳分析
受体牛④
对受体牛注射前列腺素
处理
胚胎移植 将筛选出的胚胎移植到受体牛的子宫内
(5)电泳结果如图所示,1~5号为取自不同胚胎的DNA样品进行巢式PCR的产物。A和
B条带中代表CSN1S1的是 。可以确定1~5号中 号胚胎为雌性。
(6)牛胚胎性别的鉴定除了可以利用PCR外,下列方法也可行的有 。
①差速离心法
②核酸探针杂交法
③染色体核型分析法
④H-Y抗血清免疫学法(H-Y抗原编码基因位于Y染色体上)
答案 (1)Taq DNA聚合酶 dNTP (2)更强 降低 (3)防止引物配对特异性不强造
成的非特异性扩增的污染 (4)①滋养层 ②2 ③变性 ④同期发情 (5)A 1、2、4
(6)②③④
解析 (1)PCR扩增包括三个基本步骤:模板DNA的变性、模板DNA与引物的退火复性、
引物的延伸。PCR体系的成分有引物、Taq DNA聚合酶、dNTP(原料)、模板DNA、
Mg2+缓冲液等。(2)巢式PCR通过两轮PCR扩增,使用两组引物扩增DNA片段,第二对
引物称为巢式引物,结合在第一次PCR产物内部,使得第二次PCR扩增片段短于第一次
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扩增。巢式PCR的好处在于如果第一次扩增产生了错误片段,则第二次能在错误片段上
进行引物配对并扩增的概率很低。因此相比于常规PCR获得的产物而言,巢式PCR获
得的产物特异性更强。(3)巢式PCR两次扩增所用的引物是不同的,因此两个阶段反应不
在同一试管完成的主要原因是防止引物配对特异性不强造成的非特异性扩增的污染。
(4)对胚胎进行性别鉴定时,宜取囊胚期的滋养层细胞。本实验用巢式PCR技术,用的是
两轮PCR,因此需要设计2对引物。PCR过程一般是预变性→变性→退火→延伸。在胚
胎移植前需要对受体牛进行同期发情处理,便于移植。(5)题中利用多重巢式PCR技术同
时扩增Y染色体上雄性决定基因(SRY)和常染色体上的酪蛋白基因(CSN1S1)并进行电
泳,雌性个体没有SRY,只有一条带,雄性有两条带,因此1、2、4是雌性,3、5是雄性,雌性
和雄性共有的是常染色体上的酪蛋白基因(CSN1S1),因此A是CSN1S1,B是SRY。(6)①
差速离心法是分离各种细胞器的方法,不能鉴定性别;②核酸探针杂交法:将Y染色体上
雄性决定基因(SRY)制成探针可以鉴定性别;③X、Y染色体形态不同,因此可以用染色体
核型分析法进行性别鉴定;④H-Y抗血清免疫学法(H-Y抗原编码基因位于Y染色体上),
也可以进行性别鉴定。
13.(2021扬州1月适应性检测,25)从自然界中的生物体内分离得到的天然酶,在工业生产
环境中催化效率往往较低。科研人员对酶的改造包括理性设计方法和非理性设计方法。
(1)理性设计可通过定点诱变改变蛋白质中的个别氨基酸,以产生更加理想的酶,此项技术
称为 。
(2)非理性设计方法主要通过易错PCR技术实现。易错PCR的原理是利用低保真的Taq
酶和改变PCR的反应条件,降低DNA复制的保真度,在新DNA链的合成过程中增加碱
基错配,从而使扩增产物出现较多点突变的一种体外诱导DNA序列变异的方法。
①Taq酶与一般DNA聚合酶相比最大的特点是 ,其某一区域负责将碱基与模板
链正确地互补配对,Mn2+可以降低这一功能,提高碱基的错配,但非互补的碱基对由于
不易形成,稳定性差,而Mg2+可以提高稳定性,易错PCR时应适当 (填“提高”或
“降低”)Mg2+浓度。
②易错PCR的反应程序:95 ℃5 min;95 ℃30 s,55 ℃30 s,72 ℃1 min,30个循环;72
℃10 min。在循环之前的95 ℃5 min处理为预变性,目的是确保 ;循环中55 ℃
处理的目的是使 结合;循环之后72 ℃处理时间延长至10 min,有利于增加延伸
过程中碱基错配的概率。
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③如图是利用易错PCR改造某种天然酶活性的流程示意图。步骤a体现了基因突变具
有 的特点,变异类型主要为碱基对的 。
④步骤b应使受体菌处于 态;步骤c采用 技术筛选突变酶;步骤d
将一轮易错PCR筛选获得的有益突变继续进行新一轮的易错PCR,连续易错PCR和筛
选,导致酶的 进化,以获得满足人们需求的产物。
答案 (1)蛋白质工程 (2)①高温下保持酶的活性(或耐高温或热稳定) 氢键 提高
②DNA分子充分(完全、彻底)变性 引物与模板 ③随机或不定向(答出其一即可)
替换 ④感受 抗原—抗体杂交 定向
解析 (1)理性设计是通过定点诱变改变蛋白质中的个别氨基酸,以产生更加理想的酶,此
项技术称为蛋白质工程。(2)①PCR技术通过DNA的双链复制,在耐高温的Taq酶的催
化下,遵循碱基互补配对原则,扩增DNA片段,Taq酶与一般DNA聚合酶相比最大的特点
是高温下保持酶的活性。由题意可知,非互补的碱基对由于氢键不易形成,稳定性差,故
Mg2+可以提高稳定性,易错PCR时应适当提高Mg2+浓度。②易错PCR技术中,95 ℃时
DNA双链间的氢键打开,解旋为单链,在循环之前的95 ℃5 min处理为预变性,目的是确
保DNA分子充分(完全、彻底)变性,循环中55 ℃处理的目的是使引物与模板结合;循环
之后72 ℃处理时间延长至10 min,有利于增加延伸过程中碱基错配的概率。③流程图
中,步骤a体现了基因突变具有随机性或不定向性的特点,变异类型主要为碱基对的替换。
④步骤b中导入受体菌时,应用钙离子处理,使受体菌处于感受态;步骤c筛选突变酶依赖
于抗原—抗体杂交技术;步骤d将一轮易错PCR筛选获得的有益突变继续进行新一轮的
易错PCR,连续易错PCR和筛选,导致酶的定向进化,以获得满足人们需求的产物。
14.(2022届重庆南开中学月考一,26)试管婴儿技术不仅为部分不育的夫妇提供生育的机
会,也给一些遗传病患者生育健康的下一代带来希望。回答下列问题。
(1)在采集卵母细胞之前,需要给供卵者注射适量的 ,目的是 。
(2)体外受精过程中,精子必须获能,其获能的方法包括 。
(3)体外受精后,受精卵发育至 是最佳胚胎移植阶段。胚胎移植的受体必须注射
(激素名称)以保证正常的同期备孕状态。
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(4)利用设计试管婴儿技术,在胚胎植入母体孕育前,需要对胚胎进行遗传学诊断,筛除
的胚胎,有利于生育健康的下一代。如果滥用设计试管婴儿技术,将会对社会产生负面影
响。滥用设计试管婴儿技术的表现之一是将该技术用于设计 。
答案 (1)外源促性腺激素 增加排卵量 (2)培养法和化学诱导法 (3)桑椹胚或囊胚
外源孕激素 (4)有遗传缺陷 婴儿性别
解析 (1)在采集卵母细胞之前,为了让供卵者超数排卵,需要给供卵者注射适量的外源促
性腺激素。(2)精子获能的方法包括培养法和化学诱导法。(3)体外受精后,受精卵发育至
桑椹胚或囊胚是最佳胚胎移植阶段;胚胎移植的受体必须注射外源孕激素以保证正常的
同期备孕状态,保证胚胎移植的成活率。(4)设计试管婴儿技术中,需对胚胎进行遗传学诊
断,以筛除有遗传缺陷的胚胎。滥用设计试管婴儿技术的表现之一是将该技术用于设计
婴儿性别。
15.(2022届南通期中,23)科学家从某细菌中提取抗盐基因,转入烟草并培育成转基因抗盐
烟草,培育过程如图1所示,表为相关限制酶识别序列及切割位点。回答下列问题:
图1
限制酶 BamHⅠ BclⅠ Sau3AⅠ Hind Ⅲ
↓ ↓
↓ ↓
GGATC TGAT
识别序
C CA GATC AAGCTT
列及切
CCTAG ACTA CTAG TTCGAA
割位点
G GT
↑ ↑
↑ ↑
(1)若用Sau3A Ⅰ不同程度地酶切过程①获得的重组质粒,最多能获得 种大小不
同的DNA片段。若Sau3AⅠ酶切的DNA末端与BamHⅠ酶切的DNA末端连接,该连
接序列 (填“能”“不能”或“不一定能”)被BamHⅠ识别。
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(2)步骤①构建的表达载体,除图1中质粒所示结构外,还需具有 及目的基因;步
骤②中需先用 处理农杆菌以便将重组质粒导入农杆菌细胞;步骤③中通常需要
添加酚类物质,其目的是 。
(3)将转入抗盐基因的烟草细胞在固体培养基上培育成完整的植株需要用
技术,此过程除营养物质外还必须向培养基中添加 。
(4)基因工程中的检测筛选是一个重要的步骤。为筛选出导入了重组质粒的农杆菌,图2
表示运用影印培养法(使一系列培养皿的相同位置上能出现相同菌落的一种接种培养方
法)检测基因表达载体是否导入了农杆菌。在培养基A筛选的基础上,培养基B除了含
有细菌生长繁殖必需的成分,还应加入 。从检测筛选的结果分析,含有
目的基因的是 菌落中的细菌。
图2
答案 (1)7 不一定能 (2)启动子、终止子 Ca2+ 吸引农杆菌移向烟草细胞,有利
于目的基因成功转化 (3)植物组织培养 植物激素(生长素和细胞分裂素) (4)氨苄青
霉素(或四环素或氨苄青霉素和四环素) 4和6
解析 (1)分析表格,Sau3AⅠ能切割BamHⅠ、BclⅠ和Sau3AⅠ三种酶的识别序列,故
若用Sau3A Ⅰ不同程度地酶切过程①获得的重组质粒,最多可获得7种大小不同的
DNA片段。若Sau3AⅠ酶切的DNA末端与BamHⅠ酶切的DNA末端连接,序列可能
是GGATCC,也可能不是,该连接序列不一定能被BamHⅠ酶识别。(2)基因表达载体的
组成包括目的基因、标记基因、启动子、终止子和复制原点;步骤②中需先用Ca2+处理
农杆菌,让其细胞质膜通透性增加,以便将重组质粒导入农杆菌细胞;为吸引农杆菌移向
烟草细胞,有利于目的基因成功转化,在步骤③中通常需要添加酚类物质。(3)运用植物组
织培养技术,能将转入抗盐基因的烟草细胞在固体培养基上培育成完整的植株,题中植物
组织培养过程除营养物质外,还必须向培养基中添加植物激素(生长素和细胞分裂素),以
促进细胞增殖、分化,产生根、茎等。(4)分析可知,培养基B除了含有细菌生长繁殖必需
的成分,还应含有氨苄青霉素(或四环素或氨苄青霉素和四环素),能在此培养基上生长的
农杆菌含有非重组质粒(有氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因),不能在此培养基上
生长的农杆菌含有重组质粒(重组质粒构建过程中破坏了氨苄青霉素抗性基因和四环素
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抗性基因,农杆菌失去相应抗性),与培养基A对比可知,含有目的基因(重组质粒)的是4
和6菌落中的细菌。
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专题检测题组 C
1.(2022届山东肥城一模,12)在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中,相关叙
述正确的是( )
A.用蒸馏水将NaCl溶液的物质的量浓度调至0.14 mol/L,过滤去除析出物
B.调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶,都可以去除部分杂质
C.将丝状物溶解在浓度为2mol/L的NaCl溶液中,加入二苯胺试剂即呈紫色
D.用植物替代鸡血作实验材料,其实验操作步骤相同
答案 B DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度低,DNA存在于析出物中,不可去除
析出物,A错误;木瓜蛋白酶可以去除组成染色体的蛋白质,B正确;水浴加热条件下,DNA
遇二苯胺试剂呈蓝色,C错误;植物细胞有细胞壁,用植物作实验材料时,需先加入研磨液
研磨,D错误。
2.(2022届深圳宝安月考,22)陈薇院士团队研发的我国首个腺病毒载体新冠疫苗于2021
年2月25日获准上市。重组新冠疫苗的制备流程如图所示。
(1)新冠病毒是RNA病毒,在提取新冠病毒的RNA后,可在 酶的作用下,合成一
段DNA分子。以新冠病毒的RNA为模板合成的DNA分子中含有编码新冠病毒表面刺
突蛋白(简称为“S蛋白”)的S基因,可用特定的 酶将该基因从DNA分子上切
割下来。
(2)用与切割S基因相同的酶切割腺病毒的DNA,以便获得 ,然后可用
酶将两者“缝合”在一起形成一个重组DNA分子。将重组DNA分子与腺病毒蛋白质
外壳重组形成重组病毒,重组病毒感染人体细胞后可使人体细胞合成S蛋白,重组病毒感
染人体细胞的过程相当于基因工程的 过程。
(3)图中生产腺病毒载体疫苗的扩增细胞源自人胚胎的肾细胞,请写出该细胞原代培养的
主要实验步骤: 。
(4)科学家采用了非复制型腺病毒作为S基因的载体,你认为科学家选它的理由有
等(写出2点)。
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答案 (1)逆转录 限制 (2)相同的黏性末端 DNA连接 将目的基因导入受体细胞
(3)取人胚胎的肾组织剪碎,用机械的方法或胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理后制成的细胞悬
液转入培养液,在适宜条件下培养 (4)能自主复制、有多个限制酶切割位点、有标记基
因、对宿主细胞无害
解析 (1)要获取新冠病毒S蛋白的DNA序列,可以先提取该病毒的RNA,通过逆转录生
成cDNA,再通过PCR技术扩增并筛选出S蛋白的DNA序列;能将目的基因从DNA分子
上切割下来的酶是限制酶。(2)为了获得相同的黏性末端,通常需要用同种限制酶切割S
基因和腺病毒的DNA;此后再用DNA连接酶通过连接磷酸二酯键将两者“缝合”在一
起形成一个重组DNA分子;基因工程共分为四步,其中重组病毒感染人体细胞的过程相
当于基因工程中将目的基因导入受体细胞的过程。(3)细胞原代培养的主要实验步骤为
取人胚胎的肾组织剪碎,用机械的方法或胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理后制成的细胞悬液
转入培养液,在适宜条件下培养。(4)非复制型腺病毒作为S基因的载体具有以下优点:能
自主复制、有多个限制酶切割位点、有标记基因、对宿主细胞无害。
3.[2022届T8联考(1),22]病毒既能引起人类疾病,也能在疾病防治中发挥重要作用。腺
病毒是一类DNA病毒,通过修改后的腺病毒正应用于多种疾病预防和治疗。回答下列
问题:
(1)为研究某种蛋白在因高血糖引发的血管细胞衰老中的作用,需把该蛋白的基因A借助
重组质粒构建到腺病毒基因组。研究人员将用限制酶处理后的基因A通过 酶
连入质粒,得到重组质粒导入用 处理制备的感受态细菌。从筛选后的菌落菌体中
提取质粒,通过 的方法可鉴定重组质粒是否插入了基因A。
(2)腺病毒的基因组中的E1基因是自身复制和自身其他很多基因转录所必需的,去除E1
基因构建的复制缺陷型腺病毒载体用来携带病毒的抗原信息,经过改造后的病毒
(填“能”或“不能”)进入宿主细胞, (填“能”或“不能”)在宿主细胞内增殖。
(3)新冠病毒是一类RNA病毒。我国的腺病毒载体新冠疫苗是采用复制缺陷型腺病毒作
为载体,把新冠病毒S蛋白的基因构建到腺病毒基因组的。将该疫苗注入人体后,可表达
出新冠病毒的 。新冠病毒S蛋白合成过程中所涉及的遗传信息流动可表示为
。
(4)接种腺病毒载体疫苗的人若在接种前感染过腺病毒,可能会存在“预存免疫”而降低
疫苗的免疫效果,其原因是
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。
答案 (1)DNA连接 CaCl (或Ca2+) 设计基因A特异的引物进行PCR(或“用基因A
2
特异序列作为探针进行核酸分子杂交”或“DNA分子杂交”) (2)能 不能 (3)S蛋
白 S蛋白基因 mRNA S蛋白(4)感染过腺病毒的人体内具有相应抗体,接种疫苗
时会被体内相应抗体部分清除而降低免疫效果(或不能携带S蛋白基因进入细胞内表达)
解析 (1)基因工程中目的基因和载体(质粒)的结合利用了DNA连接酶,将重组质粒导入
细菌时需先用CaCl (Ca2+)处理细菌,使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状
2
态。可以通过设计基因A特异的引物进行PCR(或“用基因A特异序列作为探针进行核
酸分子杂交”或“DNA分子杂交”)来鉴定重组质粒是否插入了基因A。(2)经改造后
的病毒可以导入宿主细胞,但是由于缺少了E1基因,该病毒无法正常复制和转录,因此改
造后的病毒不能在宿主细胞内增殖。(3)腺病毒载体新冠疫苗由于导入了S蛋白基因,因
此可以表达出S蛋白,此过程涉及了中心法则中的转录和翻译过程,即S蛋白基因
mRNA S蛋白。(4)感染过腺病毒的人体内产生了相应的抗体,接种腺病毒载体疫苗
后,体内的抗体会将疫苗清除一部分,使疫苗的免疫效果下降(或相应的抗体与腺病毒结
合形成沉淀等,使腺病毒载体疫苗中携带的S蛋白基因无法进入细胞内表达)。
4.(2022届罗湖月考,22)基因工程中,需要用PCR技术获取大量目的基因,通常是利用质粒
作为载体,将目的基因送入细胞,PCR技术和对质粒的改造是基因工程中重要的技术过程。
回答下列相关问题:
(1)PCR过程中加热至90 ℃以上后,需要冷却到50 ℃左右,目的是 ,
在PCR体系中需要加入引物,加入引物的原因是
。
(2)一个DNA分子上有多个基因,现需要获取其中某一个基因作为目的基因,在引物设计
时,要将2种引物设计在 ,此时 (酶)只能特异性地复制处于两个引物之
间的DNA序列。
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(3)通常用质粒作为基因工程的载体,作为基因工程载体的质粒需要满足一些条件,现有两
种质粒:①质粒容易在物种之间转移,②质粒不能在物种之间转移,应该选择 (选
编号)作为基因工程的载体。
(4)载体需要在受体细胞内能进行复制,同时能够控制自身复制,控制自身复制的目的是
。
答案 (1) 使引物和模板结合 DNA聚合酶不能从头合成DNA,而只能从引物的3'端延
伸DNA链 (2)目的基因的上下游 DNA聚合酶 (3)① (4)使目的基因的数量在宿主
细胞内保持相对适宜的水平
解析 (1)PCR由变性、复性、延伸三个基本反应步骤构成,复性中冷却的目的是使引物
和模板结合。DNA聚合酶不能从头合成DNA,而只能从引物的3'端延伸DNA链,因此在
PCR体系中需要加入引物。(2)PCR技术扩增目的基因时,要将2种引物设计在目的基因
的上下游,此时DNA聚合酶只能特异性地复制处于两个引物之间的DNA序列。(3)略。
(4)载体需要在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制,以便提供大量的目的基因,同时能
够控制自身复制,不能使目的基因过度复制,也不能让目的基因过少,因此控制自身复制的
目的是使目的基因的数量在宿主细胞内保持相对适宜的水平。
5.(2022届广东调研,22)某种野生植物细胞中含有的抗烟草花叶病毒(TMV)蛋白基因能合
成抗TMV蛋白,使该种植物叶片能抗TMV感染。科研人员利用基因工程技术将该种植
物细胞中的抗TMV蛋白基因转入烟草细胞,培育出了抗TMV的烟草,主要流程如图所示。
分析并回答下列问题:
(1)图中过程①所需要的RNA应该是由该种植物细胞中的 而来的,过
程①需要的酶有 (写出2种)。
(2)过程②一般利用 技术扩增得到大量目的基因,该技术的原理是
。
(3)过程③中通常需要用两种限制酶切割目的基因和质粒,目的是 。过程④常用
的方法是 。
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(4)过程⑤培养基中加入卡那霉素的作用是 。过程⑤获得再生植株的生物技术
是 。
答案 (1)抗TMV蛋白基因转录 逆转录酶和DNA聚合酶 (2)PCR DNA半保留复
制 (3)使目的基因能定向插入表达载体,避免自身环化或随意连接 农杆菌转化法 (4)
筛选出导入了抗TMV蛋白基因且该基因成功表达的烟草细胞 植物组织培养
解析 (1)本实验是用基因工程技术将该种植物细胞中的抗TMV蛋白基因转入烟草细
胞,培育出抗TMV的烟草,因此该基因工程中目的基因是抗TMV蛋白基因,过程①表示
获得目的基因,是RNA通过逆转录获得DNA,该RNA应该是由该种植物细胞中的抗
TMV蛋白基因转录而形成的。逆转录过程需要逆转录酶和DNA聚合酶。(2)过程②表
示获得大量的目的基因,一般通过PCR技术获得,PCR的原理是DNA半保留复制。(3)过
程③表示构建基因表达载体,通常需要用两种限制酶切割目的基因和质粒,目的是使目的
基因能定向插入表达载体,避免自身环化或随意连接。过程④表示将目的基因导入受体
细胞,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,除此之外还有花粉管通
道法等。(4)过程⑤在含有卡那霉素的培养基上培养,说明构建的重组质粒上含有的标记
基因是卡那霉素抗性基因,其作用是筛选出导入了抗TMV蛋白基因且该基因成功表达
的烟草细胞。过程⑤获得再生植株的生物技术是植物组织培养技术。
6.(2022届汕头金山中学,22)如图为三种质粒和一个含目的基因的片段的示意图。复制
原点是质粒能正常复制的必需组成。图中Ap为氨苄青霉素抗性基因,Tc为四环素抗性
基因,lacZ为蓝色显色基因,EcoRⅠ(0.7 kb)、PvuⅠ(0.8 kb)等为限制酶及其切割的位点
与复制原点的距离,1 kb=1 000个碱基对长度。请据图回答:
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(1)质粒A、C不能作为目的基因运载体的理由分别是 。
(2)将图中的目的基因与质粒B进行重组,需要用到的是 酶。如果是两两重组,
可能有 种长度的重组结果。
(3)基因工程中检测筛选含有目的基因的重组质粒是一个重要的步骤。现运用EcoRⅠ
酶切质粒,完全酶切后进行电泳观察,若出现长度为1.1 kb和5.6 kb,或者 和
的片段,则可以判断该质粒已与目的基因重组成功。
(4)若选择自身不含lacZ基因并对抗生素敏感的大肠杆菌作为受体细胞,则在筛选导入成
功的受体细胞时应如何操作? 。
(5)下列关于质粒运载体的说法正确的是 。
A.使用质粒运载体是为了避免目的基因被分解
B.质粒运载体只能在与目的基因重组后进入细胞
C.质粒运载体可能是由细菌或者病毒的DNA改造的
D.质粒运载体的复制和表达也遵循中心法则
E.质粒运载体只有把目的基因整合到受体细胞的DNA中才能表达
F.没有限制酶就无法使用质粒运载体
答案 (1)缺少标记基因、复制原点被限制酶切割 (2)限制酶(PvuⅠ)和DNA连接 3
(3)3.1 kb3.6 kb (4)在含有氨苄青霉素的培养基上培养经过导入处理的大肠杆菌,若能
形成白色菌落的即导入重组质粒的大肠杆菌 (5)ADF
解析 (1)质粒A上没有任何标记基因,所以不能用作运载体。质粒C上有标记基因,目
的基因和运载体都需要用PvuⅠ酶切,而运载体上的复制原点会被限制酶切割掉,所以不
能用作运载体。(2)将图中的目的基因与质粒B进行重组,需要用到限制酶PvuⅠ和
DNA连接酶。如果是两两重组可能会有质粒—质粒、目的基因—目的基因、质粒—目
的基因3种组合方式。(3)用PvuⅠ酶切目的基因和质粒,再连接形成重组质粒,重组质粒
的长度为2.7 kb+4.0 kb=6.7 kb。质粒与目的基因有正向和反向两种连接方式,若为正
向连接,则重组质粒上EcoRⅠ的识别位点与目的基因上EcoRⅠ的识别位点之间的长度
为0.8 kb-0.7 kb+1.0 kb=1.1 kb和4.0 kb-1.0 kb+2.7 kb-(0.8 kb-0.7 kb)=5.6 kb;若是反
向连接,则重组质粒上EcoRⅠ的识别位点与目的基因上EcoRⅠ的识别位点之间的长度
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为0.8 kb-0.7 kb+4.0 kb-1.0 kb=3.1 kb和1.0 kb+2.7 kb-(0.8 kb-0.7 kb)=3.6 kb。因此
用EcoRⅠ酶切重组质粒,若出现长度为1.1 kb和5.6 kb或3.1 kb和3.6 kb的片段,可以
判断该质粒已与目的基因重组成功。(4)lacZ为蓝色显色基因,且重组质粒中含有氨苄青
霉素抗性基因。若选择自身不含lacZ基因并对抗生素敏感的大肠杆菌作为受体细胞,则
在含有氨苄青霉素的培养基上培养成功导入的大肠杆菌,若能形成白色菌落的即导入重
组质粒的大肠杆菌。(5)质粒运载体也能进入细胞,B错误;质粒通常是存在于原核生物或
酵母菌中的环状DNA分子,质粒运载体可能是由细菌或者酵母菌的DNA改造的,C错误;
质粒运载体能把目的基因整合到受体细胞中,但即使不整合到受体细胞的DNA中也能
表达,E错误。
7.(2022届茂名五校联考,22)研究人员利用转基因技术改造乳酸杆菌,将其添加于饲料中,
以提高家禽养殖效率。枯草芽孢杆菌分泌一种可降解纤维素的酶,这种酶由W基因编码。
为在乳酸杆菌中表达W基因,需使用图1中质粒为载体,图2为含W基因的DNA片段。
图1
图2
(1)采用 技术可以快速、大量获得W基因。
(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。很多启动子具有物种特异性,在图1质粒
中插入W基因,其上游启动子应选择 (填写字母)。
A.枯草芽孢杆菌启动子 B.乳酸杆菌启动子
C.农杆菌启动子
(3)根据图1和图2,应使用限制酶 切割图2中含W基因的DNA片段,以获
得能正确表达W基因的重组质粒。所得重组质粒转入乳酸杆菌后,使用含 的
培养基筛选,以得到转入W基因的乳酸杆菌。
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(4)为确定导入重组质粒的乳酸杆菌是否具有分解纤维素的能力,研究人员用液体培养基
分别培养如表所示菌种。取部分菌液上清液测定酶活力,实验方案及测定结果如表所示。
表中的X应为 。
菌种 酶活性相对值
乳酸杆菌 未检出
X 未检出
导入了重组质粒的乳酸杆菌 0.96
答案 (1)PCR (2)B (3)EcoRⅠ、HindⅢ 氨苄青霉素 (4)导入空质粒的乳酸杆菌
解析 (1)采用PCR技术可以快速、大量获得目的基因。(2)该基因工程是将枯草芽孢杆
菌的W基因导入乳酸杆菌,想让W基因在乳酸杆菌中成功表达,所以应当选择乳酸杆菌
启动子,B正确。(3)选择限制酶时应当注意:不能破坏目的基因;目的基因首尾都要有切
点;质粒要确保至少含有一个完整的标记基因;质粒上的切点要位于启动子之后、终止子
之前;据图分析,MfeⅠ会破坏目的基因,BamHⅠ会破坏质粒中的启动子,故使用限制酶
EcoRⅠ、HindⅢ切割含W基因的DNA片段,以获得能正确表达W基因的重组质粒。
因为构建的基因表达载体只含有标记基因氨苄青霉素抗性基因,所以应使用含氨苄青霉
素的培养基进行筛选。(4)本实验是为了确定导入重组质粒的乳酸杆菌是否具有分解纤
维素的能力,所以不光有空白对照,还要排除质粒自身的影响,所以X应为导入空质粒(或
空载体)的乳酸杆菌。
8.(2022届深圳实验学校月考,22)新冠病毒是一种新型RNA冠状病毒。科研人员以病毒
表面S蛋白作为主要的病毒抗原,利用基因工程研制疫苗用于接种预防,过程如图所示。
回答下列问题。
(1)过程①表示 过程,所需要的酶和原料是 。
(2)在基因工程中常用质粒作为S蛋白基因的运载体,这是因为质粒具有 的
特点。(答出2点)
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(3)基因表达载体的构建是基因工程的核心,该过程需要用到的酶有 。一个
基因表达载体的组成包括 (答出3个)、复制原点和标记基因等,其中标记基因
的作用是 。
(4)为了验证表达的S蛋白与病毒S蛋白有相同的免疫反应特性,请设计一个简单的检测
方案并预期检测结果。
方案: 。
结果: 。
答案 (1)逆转录 逆转录酶和(四种)脱氧核苷酸 (2)能自我复制、有一个至多个限制
酶切割位点、有标记基因、对宿主细胞无害 (3)限制酶和DNA连接酶 目的基因(S
蛋白基因)、启动子、终止子 鉴别受体细胞中是否含有目的基因 (4)用表达的S蛋白
与新冠病毒肺炎康复患者血清进行抗原—抗体杂交实验 出现杂交带
解析 (1)据图可知①表示逆转录过程,需要的酶是逆转录酶,原料是四种脱氧核苷酸。
(2)在基因工程中常用质粒作为S蛋白基因的运载体,这是因为质粒具有能自我复制、有
一个至多个限制酶切割位点、含有标记基因、对宿主细胞无害等特点。(3)基因表达载
体的构建是基因工程的核心,该过程需要用到的酶有限制酶和DNA连接酶。一个基因
表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子、复制原点和标记基因等,其中标记基
因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因。(4)见答案。
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专题检测题组 D
1.(2022届山东肥城一模,12)在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中,相关
叙述正确的是( )
A.用蒸馏水将NaCl溶液的物质的量浓度调至0.14 mol/L,过滤去除析出物
B.调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶,都可以去除部分杂质
C.将丝状物溶解在浓度为2 mol/L的NaCl溶液中,加入二苯胺试剂即呈紫色
D.用植物替代鸡血作为实验材料,其实验操作步骤相同
答案 B 当NaCl溶液的物质的量浓度为0.14 mol/L时,DNA在NaCl溶液中的溶解度
达到最低,故DNA存在于析出物中,不可去除析出物,A错误;木瓜蛋白酶可以去除组成染
色体的杂蛋白,B正确;水浴加热条件下,DNA遇二苯胺试剂呈蓝色,C错误;植物细胞有细
胞壁,选用植物为实验材料时,需先加入研磨液研磨,D错误。
2.(2022届辽宁六校期初联考,20)(不定项)下列关于生物技术与伦理问题的观点,不正
确的是( )
A.利用体外受精技术筛选早期胚胎性别,设计试管婴儿
B.基于科学和理性讨论转基因作物的安全性问题
C.通过基因筛查禁止重大疾病基因携带者就业
D.大量引入国外转基因作物与本地近缘作物品种杂交
答案 ACD 我国不允许利用体外受精技术筛选早期胚胎性别,A错误;通过基因筛查禁
止重大疾病基因携带者就业不符合伦理道德,C错误;大量引入国外转基因作物与本地近
缘作物品种杂交可能会造成基因污染,D错误。
3.(2022届永州一中月考二,22)2020年的诺贝尔生理学或医学奖授予Harvey J.Alter
博士、Michael Houghton博士和Charles M.Rice博士,以表彰他们对丙肝病毒的重要
发现。丙
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肝病毒(HCV)是一种RNA病毒,人们将得到的HCV的多个抗原基因首尾相连,连接在同一
调控组件下,可构成HCV融合基因。经基因工程产生的HCV融合抗原可用于制作第三代
HCV抗体检测试剂。回答下列问题:
(1)获得融合基因,即以相关的RNA为模板合成cDNA然后拼接起来,这个过程需要的酶
有 。其次要利用PCR技术扩增融合基因,即先根据融合基因的核甘酸
序列,设计并合成引物,若该融合基因的序列为
(虚线处省略了部分核甘酸序列),则PCR设计选用的两种引物的部分序列应分别为:
①5'-AACTAT-3',② 。引物能与变性的融合基因单链结合,在 催
化作用下延伸,如此循环多次。
(2)构建表达载体,如图所示,表达载体上除了标注的DNA片段外,在融合基因上游还必
须拥有 ,其作用是 。
(3)用含 的培养基筛选出能生长的菌落。
(4)抗原蛋白是 的产物,将抗原蛋白注射到动物体内,通过 免疫过程
产生抗体,可制作出第三代HCV抗体检测试剂。
答案 (1)逆转录酶、DNA连接酶 5'-AGAGGC-3'(或3'-CGGAGA-5') Taq DNA聚合
酶(或耐高温的DNA聚合酶) (2)启动子 RNA聚合酶识别和结合的位点,驱动融合基因
转录出mRNA (3)硫酸卡那霉素 (4)HCV融合基因表达 体液
解析 (1)以RNA为模板合成cDNA的过程需要逆转录酶,拼接cDNA的过程需要DNA连接
酶;根据融合基因的序列,再结合已给出的引物序列,则两种引物的部分序列分别为5'-
AACTAT-3'和5'-AGAGGC-3',PCR过程中需要的酶为Taq DNA聚合酶。(2)基因表达载体
包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。题图箭头所示为启动子,位于融合基因
的上游,其作用是RNA聚合酶识别和结合的位点,驱动融合基因转录出mRNA。(3)硫酸卡
那霉素抗性基因为标记基因,用含有硫酸卡那霉素的培养基筛选出能生长的菌落。(4)
抗原蛋白是HCV融合基因表达的产物,抗原蛋白进入动物体内,刺激动物产生抗体,属于
体液免疫。
知识归纳 标记基因是帮助对转基因生物工程体进行筛选和鉴定的一类外源基因,包括
选择标记基因和报告基因,硫酸卡那霉素抗性基因属于选择标记基因。
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4.(2022届长沙同升湖学校月考二,22)埃博拉病毒是一种强致病性RNA病毒,以埃博拉
病毒外壳某蛋白为主要抗原制备疫苗和抗体是预防和诊疗埃博拉岀血热的一种有效策
略。其疫苗生产和抗体制备的流程之一如图。
(1)过程①需要在 酶的催化下合成DNA,将获得的DNA与载体连接后导入受体菌
群建立病毒的 文库,再从中筛选出A基因。
(2)过程②利用PCR技术扩增A基因时,需在 酶的作用下进行,主要利用
原理。
(3)过程③采用的技术手段是 ,获得的X是 。
(4)可选用图中基因工程生产的 所制备的疫苗注射到健康人体内,对埃博拉病
毒进行免疫预防。对该传染病疑似患者确诊时,可从该患者体内分离病毒,与图中
进行特异性结合检测。
答案 (1)逆转录 基因组 (2)耐高温的(Taq)DNA聚合 DNA(双链)复制 (3)动物细
胞融合 杂交瘤细胞 (4)A蛋白 抗A蛋白的单克隆抗体
解析 (1)过程①为逆转录,需逆转录酶催化。获得的DNA与载体连接后导入受体菌群
建立病毒的基因组文库,再从中筛选出A基因。(2)利用PCR技术扩增A基因需要在耐高
温的DNA聚合酶的作用下进行,主要利用DNA(双链)复制的原理。(3)过程③为诱导两个
动物细胞融合,采用的技术手段是动物细胞融合,获得的X是杂交瘤细胞。(4)A蛋白为
埃博拉病毒特有的蛋白质,可用A蛋白制备的疫苗注射到健康人体内,对埃博拉病毒进
行免疫预防。对该传染病疑似患者确诊时,可从该患者体内分离病毒,与图中抗A蛋白
的单克隆抗体进行特异性结合检测。
5.(2022届长沙长郡中学月考一,21)为探究细菌间的相互作用,科研人员对无法利用乳
糖的大肠杆菌进行改造。
(1)将乳糖酶基因转入大肠杆菌,获得营养菌(能利用乳糖);将抗生素CRO降解酶基因转
入大肠杆菌,获得抗性菌。利用PCR技术对乳糖酶基因进行扩增,需加入 酶和
引物,加入引物的原因是 。反应体系中加入dATP、dTTP、dCTP和
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dGTP代替四种脱氧核苷酸,这是因为dATP、dTTP、dCTP和dGTP的作用是
。
(2)将两种菌分别用 进行一系列梯度稀释,然后用涂布法单独接种于含CRO并
以乳糖为唯一碳源的培养基中,培养一段时间后,培养皿中均未出现菌落,推测两种菌
(填“发生”或“未发生”)可遗传变异。
(3)将两种菌混合接种,培养一段时间后,培养皿中有菌落长出,且同时含有两种细菌。
为进一步探究上述现象的原因,科研人员设计了如图所示装置进行实验(注:图中箭头表
示培养基渗透方向)。
在接种了营养菌和抗性菌混合菌液的培养板左侧,加入含CRO并以乳糖为唯一碳源的培
养基,培养基可从左侧逐渐扩散到混合菌液培养板上。培养一段时间后发现,营养菌和
抗性菌的变化趋势是二者均显著增加并逐渐向近培养基端(相对距离0的方向)增殖,分
析其原因是 。
答案 (1)耐高温的DNA聚合 使DNA聚合酶能够从其3'端开始连接脱氧核苷酸 提供
反应所需的原料和能量 (2)无菌水 未发生 (3)抗性菌增殖,降解了CRO,使营养菌能
存活并增殖;营养菌增殖,分解乳糖,代谢产物为抗性菌生长提供碳源
解析 (1)利用PCR技术扩增目的基因需加入耐高温的DNA聚合酶和引物,DNA聚合酶不
能从头开始合成DNA,加入引物可使DNA聚合酶能够从其3'端开始连接脱氧核苷酸。反
应体系中加入dATP等物质代替四种脱氧核苷酸,是因为它们能提供反应所需的原料和
能量。(2)稀释细菌要用无菌水进行梯度稀释,将两种细菌接种于培养基培养一段时间
后,培养皿中均未出现菌落,说明两种细菌都不能生存,基因导入不成功,则两种细菌未
发生可遗传变异。(3)将两种菌混合接种,培养一段时间之后,营养菌和抗性菌的数目都
显著增加,且二者都在向近培养基端(相对距离0的方向)增殖,营养菌不能在含CRO的
地方生存,但抗性菌可以,具体原因见答案。
知识拓展 dATP指的是脱氧腺苷三磷酸,它与ATP的区别是所含的五碳糖不同,dATP在
断裂两个特殊化学键并释放出大量能量后可作为DNA合成的原料,dTTP、dCTP、dGTP和
dATP类似。
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6.(2022届长沙雅礼中学月考二,22)M是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组
拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路,利用小鼠制备一种膀胱生物反应器来获得M,基
本过程如图所示。回答下列问题:
(1)基因表达载体导入受体细胞内,并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程称为
。小鼠常用的受体细胞是 ,原因是 。
(2)与乳腺生物反应器相比,用膀胱生物反应器生产M的优势是 (答出2点即可)。
(3)如果将外源基因导入受体细胞,则外源基因会随机插入受体细胞的DNA中,该受体细
胞培养的胚胎有的可以发育成转基因动物,有的却死亡,请分析因外源基因插入导致胚
胎死亡最可能的原因是 。
(4)转基因小鼠的早期胚胎培养过程中,培养液成分除一些无机盐和有机盐外,还需添加
等物质。
答案 (1)转化 受精卵 受精卵的全能性最高 (2)不受年龄限制;不受性别限制;提
取简单、高效 (3)当外源基因的插入使受精卵内生命活动必需的某些基因不能正常表
达时就会导致受精卵死亡 (4)氨基酸、核苷酸、激素、维生素、血清
解析 (1)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称为转
化。将目的基因导入动物细胞,常用的受体细胞是受精卵,原因是受精卵具有很高的全
能性,可使外源基因在相应组织细胞表达。(2)与乳腺生物反应器相比,利用膀胱生物反
应器获得蛋白质和是否处于生殖期无关,且不受年龄、性别限制;从尿液中提取蛋白质
比在乳汁中提取简便、高效。(3)由于外源基因会随机插入受体细胞的DNA中,可能使
受精卵内生命活动必需的某些基因不能正常表达,导致有的早期胚胎死亡。(4)转基因
小鼠的早期胚胎培养过程中,培养液成分除一些无机盐和有机盐外,还需添加氨基酸、
核苷酸、激素、维生素等,早期胚胎培养过程中要保证全面获得营养物质和调节物质,
还需要在培养液中添加血清。
知识拓展 根据表达部位的不同,动物生物反应器主要分为血液生物反应器、乳腺生物
反应器、膀胱生物反应器和家禽输卵管生物反应器。
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7.(2022届湖南师大附中月考一,22)图1是利用两种不同生物技术将小鼠培育成大鼠的
过程。图2中质粒是基因工程中常用的质粒pIJ702,其中tsr为硫链丝菌素抗性基
因,mel是黑色素合成基因,其表达能使白色的链霉菌菌落变成黑色菌落;而限制酶
ClaⅠ、BglⅡ、PstⅠ、SacⅠ、SphⅠ在pIJ702上分别只有一处识别序列。
图1
图2
(1)图1中应用到的生物工程技术有 (写3个)。c分子称为
,其上的生长激素基因表达产物几乎可以作用于丁鼠的所有细胞,主要原因是这些细胞
膜上具有 。
(2)若大鼠甲和大鼠乙体内X染色体上均带有某种致病基因,则培育出的大鼠丙和大鼠
丁携带致病基因的情况是 (不考虑基因突变)。
(3)用SacⅠ和SphⅠ同时切割大鼠生长激素基因和质粒pIJ702,获取的目的基因去置
换pIJ702上0.4 kb的片段,构成重组质粒pZHZ8。上述两种质粒的限制酶酶切片段长
度列在表中。由此判断目的基因的片段长度为 kb。参照表中数据,如果用PstⅠ
和ClaⅠ同时酶切重组质粒pZHZ8,则两种酶可将pZHZ8切成 个片段。
pIJ702 pZHZ8
BglⅡ 5.7 kb 6.7 kb
ClaⅠ 5.7 kb 2.2 kb,4.5 kb
PstⅠ 5.7 kb 1.6 kb,5.1 kb
(4)重组质粒pZHZ8上的标记基因是 ,在含硫链丝菌素固体培养基上培
养后,筛选过程中要淘汰 菌落。
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答案 (1)核移植技术、基因工程技术、胚胎移植技术、动物细胞培养技术 基因表达
载体 特异性受体 (2)大鼠丙携带,丁不携带 (3)1.4 4 (4)tsr基因(硫链丝菌素
抗性基因) 黑色的
解析 (1)技术Ⅰ用到了核移植、动物细胞培养、胚胎移植等技术,技术Ⅱ用到了基因
工程、动物细胞培养和胚胎移植等技术。c分子是构建好的基因表达载体;生长激素几
乎作用于丁鼠所有细胞的主要原因是这些细胞膜上具有特异性受体。(2)大鼠丙的细胞
核来自大鼠甲,因此大鼠丙携带致病基因;大鼠丁只导入了大鼠乙的生长激素基因,因此
大鼠丁不携带致病基因。(3)质粒pIJ702的长度为5.7 kb,而重组质粒pZHZ8的长度为
6.7 kb,又已知构建基因表达载体时,目的基因置换了pIJ702上0.4 kb的片段,由此判
断目的基因的片段长度为6.7-5.7+0.4=1.4 (kb)。由表中数据可知,重组质粒pZHZ8中
含有ClaⅠ和pstⅠ的酶切位点各两个,因此用这两种酶同时酶切pZHZ8,可将其切成4
个片段。(4)构建基因表达载体时,mel基因被破坏,因此重组质粒pZHZ8上的标记基因
是tsr基因;由于mel基因被破坏,含有重组质粒pZHZ8的受体细胞不能合成黑色素,因
此在培养基上培养后,筛选过程中要淘汰黑色的菌落。
8.(2022届湖南名校联考,22)乙烯具有促进果实成熟的作用,ACC氧化酶和ACC合成酶
是番茄细胞合成乙烯的两个关键酶。利用反义DNA技术(原理如图1),可以抑制这两个
基因的表达,从而使番茄具有耐储存、宜运输的优点,如图2为融合ACC氧化酶基因和
ACC合成酶基因的反义表达载体的结构示意图。
图1 反义基因技术示意图
图2 反义基因表达载体
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(1)从番茄成熟果实中提取 为模板,利用逆转录法合成ACC氧化酶基因和ACC
合成酶基因,以进行拼接构成融合基因。
(2)基因工程操作的核心步骤是 。
(3)合成出的ACC氧化酶基因两端分别含限制酶BamHⅠ和XbaⅠ的酶切位点,ACC合成
酶基因两端含SacⅠ和XbaⅠ的酶切位点,用 限制酶对上述两个基因进行酶
切,再串联成融合基因,相应的Ti质粒应用 限制酶进行切割,确保融合基
因能够插入载体中。
(4)构建重组质粒时,常选用两种不同的限制酶切割目的基因和质粒,主要目的是 。
(5)在检测番茄细胞中是否存在反义融合基因时, (填“能”或“不能”)用放
射性物质标记的ACC合成酶基因片段做探针进行检测,理由是
。
答案 (1)mRNA (2)构建基因表达载体 (3)XbaⅠ BamHⅠ、SacⅠ (4)防止目的基
因和质粒自身环化或随意连接(或使目的基因定向连接到载体上) (5)不能 番茄细胞
内本来就存在ACC合成酶基因
解析 (1)逆转录是利用mRNA作为模板合成DNA(或基因)的过程。(2)基因工程操作的
核心步骤是构建基因表达载体。(3)因ACC氧化酶基因两端分别含限制酶BamHⅠ和
XbaⅠ的酶切位点,ACC合成酶基因两端含SacⅠ和XbaⅠ的酶切位点,所以可用XbaⅠ
限制酶对两个基因进行酶切,再将得到的两个基因用DNA连接酶连接形成融合基因。相
应的Ti质粒应用限制酶BamHⅠ和SacⅠ切割,确保融合基因能插入载体中。(4)在构建
基因表达载体时,常用两种不同的限制酶切割目的基因和质粒,获得不同的末端,以防止
目的基因和质粒自身环化或随意连接(或使目的基因定向连接到载体上)。(5)番茄细胞
内存在ACC合成酶基因,能与ACC合成酶基因探针发生分子杂交,所以在检测反义ACC合
成酶基因是否整合到番茄植株的染色体DNA上时,不能用放射性物质标记的ACC合成酶
基因片段做探针进行检测。
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专题检测题组
E
1.(2022届临沂开学考,32)t-PA蛋白是心梗和脑血栓的急救药。但为心梗患者注射大剂
量的基因工程t-PA会诱发颅内出血,研究证实,将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,能
显著降低出血副作用。据此,先对天然的t-PA基因进行序列改造,然后再采取传统的基
因工程方法表达该改造后的基因,可制造出性能优异的改良t-PA蛋白(注:如图表示相关
的目的基因、载体、限制酶识别序列和切割位点,pCLY11为质粒,新霉素为抗生素)。请
回答下列问题:
(1)以上制造出性能优异的改良t-PA蛋白的过程被称为 工程。
(2)人t-PA基因序列已测出,且第84位半胱氨酸的模板链碱基序列为ACA,而丝氨酸的模
板链碱基序列为AGA,因此要获得改造后的目的基因可采用 方法。
(3)若t-PA改良基因的黏性末端如图所示,那么需选用限制酶 切开质粒
pCLY11,才能与t-PA改良基因高效连接。在基因工程中,最核心的一步为
。
(4)一般选择在未加入新霉素的培养基中生存的大肠杆菌作为受体细胞,目的是
。在加入新霉素的培养基中形成菌落的受体细胞并非都是目的菌
株,原因是 ,这时需选择呈
色的菌落,进一步培养、检测和鉴定,以选育出能生产改良t-PA蛋白的工程菌株。
答案 (1)蛋白质 (2)人工合成 (3)XmaⅠ和BglⅡ 基因表达载体的构建 (4)以便筛
选出导入质粒pCLY11的大肠杆菌 含有未连目的基因质粒的大肠杆菌也可以在这种
培养基上生长 白
(1)在原有蛋白质的基础上进行改良属于蛋白质工程。(2)由于t-PA基因的序列已知,
且需对其进行改造,因此可人工合成目的基因。(3)目的基因两端的黏性末端分别与限制
第 39 页 共 40 页北京曲一线图书策划有限公司 2023版《5年高考3年模拟》A版
酶XmaⅠ和BglⅡ切割形成的黏性末端相同,故需选用XmaⅠ和BglⅡ切开质粒。(4)
需利用新霉素抗性基因neor筛选导入质粒pCLY11的大肠杆菌,故选用不具有新霉素抗
性的菌株作为受体细胞;在含新霉素的培养基中形成菌落的受体细胞除了含有重组质粒
的目的菌株外,还可能是含有未连目的基因的pCLY11质粒的菌株;重组质粒的mlacZ基
因被破坏,因此含有重组质粒的目的菌株的菌落呈现白色。
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