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
专题二十七 基因工程和生物技术的安全性与伦理问
题
基础篇 固本夯基
考点一 基因工程
1.(2021湖北,16,2分)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
中非特异条带的产生,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
2.(2018北京理综,5,6分)用XhoⅠ和SalⅠ两种限制性核酸内切酶(限制性内切核酸酶)
分别处理同一DNA片段,酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是(
)
图1 酶切位点图
图2 电泳结果示意图
A.图1中两种酶识别的核苷酸序列不同
B.图2中酶切产物可用于构建重组DNA
C.泳道①中是用SalⅠ处理得到的酶切产物
D.图中被酶切的DNA片段是单链DNA
答案 D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
3.(2021山东青岛期末,15)如表为常用的限制酶及其识别序列和切割位点,由此推断以下
说法中,错误的是( )
限制酶 识别序列 限制酶 识别序列
名称 和切割位点 名称 和切割位点
BamHⅠ G↓GATCC KpnⅠ GGTAC↓C
EcoRⅠ G↓AATTC Sau3AⅠ ↓GATC
HindⅡ GTY↓RAC SmaⅠ CCC↓GGG
(注:Y=C或T,R=A或G)
A.HindⅡ、SmaⅠ两种限制酶切割后形成平末端
B.Sau3AⅠ限制酶的切割位点在识别序列的外部
C.BamHⅠ和Sau3AⅠ两种限制酶切割后形成相同的黏性末端
D.一种限制酶一定只能识别一种核苷酸序列
答案 D
4.(2021福建龙岩三模,8)研究人员用三种基因探针,对某转基因奶牛的乳腺细胞、口腔上
皮细胞、蹄部细胞中提取的mRNA进行分子杂交,结果如表所示。下列叙述错误的是(
)
探针 乳腺细胞 口腔上皮细胞 蹄部细胞
乳腺蛋白 未出现
出现杂交带 未出现杂交带
基因探针 杂交带
人干扰素
出现杂交带 出现杂交带 出现杂交带
基因探针
胰岛素 未出现 未出现 未出现
基因探针 杂交带 杂交带 杂交带
A.人干扰素基因可在转基因奶牛的多种体细胞中表达
B.可用mRNA逆转录产生的cDNA制作相应基因的探针
C.用上述探针分别检测三种细胞的DNA,都会出现杂交带
D.胰岛A细胞中的mRNA能与胰岛素基因探针形成杂交带
答案 D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
5.(2022届北京101中学月考一,10)20世纪70年代, Fred sanger发明了双脱氧终止法对
DNA进行测序。其原理如图,在4个试管中分别加入4种脱氧核苷三磷酸(dNTP)和1种
双脱氧核苷三磷酸(ddNTP);ddNTP可以与dNTP竞争核苷酸链延长位点,并终止DNA片
段的延伸。在4个试管中DNA链将会分别在A、G、C及T位置中止,并形成不同长度
的DNA片段。这些片段随后可被电泳分开并显示出来。下列说法中正确的是( )
A.这种测序方法需要引物和耐高温的DNA连接酶
B.电泳图谱中的箭头所指的DNA片段以鸟嘌呤结尾
C.测得未知DNA的序列为5'- GATTCGAGCTG-A-3'
D.ddNTP与dNTP竞争的延长位点是核苷酸链的5'末端
答案 B
6.(2021全国甲,38,15分)PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某
种病原菌,医生进行了相关操作:①分析PCR扩增结果;②从病人组织样本中提取
DNA;③利用PCR扩增DNA片段;④采集病人组织样本。回答下列问题:
(1)若要得到正确的检测结果,正确的操作顺序应该是 (用数字序号表示)。
(2)操作③中使用的酶是 。PCR中的每次循环可分为变性、复性、
三步, 其中复性的结果是
。
(3)为了做出正确的诊断,PCR所用的引物应该能与 特异性结合。
(4)PCR(多聚酶链式反应)技术是指 。该
技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。
答案 (1)④②③①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
(2)DNA聚合酶 延伸 引物通过碱基互补配对与单链DNA结合
(3)病原菌DNA
(4)在生物体外大量快速扩增特定DNA片段的技术
7.(2021天津静海六中月考一,16)为增加油菜种子的含油量,研究人员尝试将酶D基因与
位于叶绿体膜上的转运肽基因相连,导入油菜细胞并获得了转基因油菜品种。回答下列
问题:
图甲
图乙
(1)酶D基因和转运肽基因所含的三种限制酶(ClaⅠ、SacⅠ、XbaⅠ)的切点如图甲所示,
现为获得融合基因,研究人员采用PCR法扩增酶D基因,首先要依据基因两端的碱基序
列设计 ,同时从拟南芥基因文库中获取转运肽基因,再用 和
酶处理两个基因后,即可得到 端与 端(填图中字母)相连的融合基因。
(2)将上述融合基因插入图乙所示 Ti 质粒的 T-DNA中,构建 并导入农
杆菌中。将获得的农杆菌接种在含 的培养基上,其目的是得到含融合基因的农
杆菌,再利用液体培养基振荡培养,可以得到用于转化的侵染液。
(3)剪取油菜的叶片放入侵染液中一段时间,此过程的目的是 ,进一
步筛选后获得转基因油菜细胞,该细胞通过 技术,可培育成转基因油菜植株。
答案 (1)引物 ClaⅠ DNA连接 A D
(2)基因表达载体(或重组质粒) 四环素
(3)利用农杆菌将融合基因导入油菜细胞 植物组织培养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
考点二 基因工程的应用与蛋白质工程
1.(2022届黑龙江哈九中月考一,41)新型冠状病毒肆虐全球,给人们的日常生产、生活等
带来很大的影响,因此研发新型冠状病毒疫苗受到广泛关注。如图是常见的几种研发疫
苗的方式,下列叙述错误的是( )
A.疫苗Ⅲ一般比疫苗Ⅱ安全性要高的原因是此疫苗不含新冠病毒的核酸,不会在人体内
增殖
B.图中①②③④⑤⑧是DNA疫苗的制备过程
C.疫苗Ⅳ、疫苗Ⅴ接种到人体后在体内表达过程的差异是疫苗Ⅳ直接翻译出病毒的抗
原结构,不需要转录
D.疫苗Ⅰ、Ⅱ制备过程中直接用培养基来繁殖病毒
答案 D
2.(2021辽宁,14,2分)腈水合酶(N )广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域,但不耐高
0
温,利用蛋白质工程技术在N 的α和β亚基之间加入一段连接肽,可获得热稳定的融合型
0
腈水合酶(N )。下列有关叙述错误的是( )
1
A.N 与N 氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一
1 0
B.加入连接肽需要通过改造基因实现
C.获得N 的过程需要进行转录和翻译
1
D.检测N 的活性时先将N 与底物充分混合,再置于高温环境
1 1
答案 D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
3.(2019北京理综,4,6分)甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别获
得抗甲、乙的转基因植株,再将二者杂交后得到F ,结合单倍体育种技术,培育出同时抗
1
甲、乙的植物新品种。以下对相关操作及结果的叙述,错误的是( )
A.将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞
B.通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定
C.调整培养基中植物激素比例获得F 花粉再生植株
1
D.经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体
答案 D
4.(2021辽宁新高考适应卷,20)(多选)菊花是一种双子叶植物,易感桃蚜。桃蚜不但直接
影响植物生长,还是多种植物病毒的传播媒介。雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能
有效抑制桃蚜生长。某科研团队运用农杆菌转化法获得了转GNA基因菊花。下列有关
叙述正确的是( )
A.受体细胞可以选择菊花叶片细胞或桃蚜细胞
B.将目的基因GNA插入Ti质粒的T-DNA上构建表达载体
C.菊花外植体产生的酚类化合物能吸引农杆菌移向受体细胞
D.应用抗虫接种实验,检测转基因菊花对桃蚜的抗性及抗性的程度
答案 BCD
5.(2022届黑龙江大庆中学月考一,44)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。经基因工程生产出的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苷酸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
序列,设计并合成引物,若该融合基因的序列为 (虚线处
省略了部分核苷酸序列),则PCR设计应选用的两种引物的部分序列应分别为:① 5'-
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
(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
6.(2021河北,24,15分)采矿污染和不当使用化肥导致重金属镉(Cd)在土壤中过量积累。
利用植物修复技术将土壤中的Cd富集到植物体内,进行后续处理(例如,收集植物组织器
官异地妥善储存),可降低土壤中Cd的含量。为提高植物对Cd污染土壤的修复能力,研
究者将酵母液泡Cd转运蛋白(YCF1)基因导入受试植物,并检测了相关指标。
回答下列问题:
(1)为获取YCF1基因,将酵母细胞的全部DNA提取、切割后与载体连接,导入受体菌的
群体中储存,这个群体称为 。
(2)将DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时,所需要的两种酶是 。构
建的重组基因表达载体中必须含有标记基因,其作用是 。
(3)进行前期研究时,将含有YCF1基因的重组载体导入受试双子叶植物印度芥菜,采用最
多的方法是 。研究者进一步获得了转YCF1基因的不育杨树株系,采用不
育株系作为实验材料的目的是 。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
(4)将长势一致的野生型和转基因杨树苗移栽到Cd污染的土壤中,半年后测定植株干重
(图1)及不同器官中Cd含量(图2)。据图1可知,与野生型比,转基因植株对Cd具有更强
的 (填“耐性”或“富集能力”);据图2可知,对转基因植株的 进行后
续处理对于缓解土壤Cd污染最为方便有效。
图1
图2
(5)已知YCF1特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上。据此分析,转基因杨树比野生型
能更好地适应高Cd环境的原因是 。
相较于草本植物,采用杨树这种乔木作为Cd污染土壤修复植物的优势在于
(写出两点即可)。
答案 (1)基因文库
(2)限制酶和DNA连接酶 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
(3)农杆菌转化法 防止YCF1基因随花粉扩散,给生态系统带来风险
(4)耐性 叶
(5)转基因杨树液泡膜上的Cd转运蛋白可将细胞质基质中的Cd转运至液泡贮存,降低
Cd对细胞代谢的影响 乔木比草本生物量大,与外界物质交换能力强
7.(2021天津,16,12分)乳酸菌是乳酸的传统生产菌,但耐酸能力较差,影响产量。酿酒酵
母耐酸能力较强,但不产生乳酸。研究者将乳酸菌的乳酸脱氢酶基因(LDH)导入酿酒酵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
母,获得能产生乳酸的工程菌株。图1为乳酸和乙醇发酵途径示意图,图2为构建表达载
体时所需的关键条件。
图1
图2
(1)乳酸脱氢酶在转基因酿酒酵母中参与厌氧发酵的场所应为 。
(2)获得转基因酿酒酵母菌株的过程如下:
①设计引物扩增乳酸脱氢酶编码序列。
为使扩增出的序列中编码起始密码子的序列由原核生物偏好的GTG转变为真核生物偏
好的ATG,且能通过双酶切以正确方向插入质粒,需设计引物1和2。其中引物1的5'端
序列应考虑 和 。
②将上述PCR产物和质粒重组后,导入大肠杆菌,筛选、鉴定,扩增重组质粒。
重组质粒上有 ,所以能在大肠杆菌中扩增。启动子存在物种特异
性,易被本物种的转录系统识别并启动转录,因此重组质粒上的乳酸脱氢酶编码序列
(能/不能)在大肠杆菌中高效表达。
③提取重组质粒并转入不能合成尿嘧啶的酿酒酵母菌株,在 的固体培
养基上筛选出转基因酿酒酵母,并进行鉴定。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
(3)以葡萄糖为碳源,利用该转基因酿酒酵母进行厌氧发酵,结果既产生乳酸,也产生乙醇。
若想进一步提高其乳酸产量,下列措施中不合理的是 (单选)。
A.进一步优化发酵条件
B.使用乳酸菌LDH基因自身的启动子
C.敲除酿酒酵母的丙酮酸脱羧酶基因
D.对转基因酿酒酵母进行诱变育种
答案 (1)细胞质基质
(2)①包含BamHⅠ的识别序列 将GTG改为ATG ②原核生物复制原点 不能 ③
缺失尿嘧啶
(3)B
8.[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
。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
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)
考点三 DNA的粗提取与鉴定
1.(2020海南,10,2分)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述,错误的是( )
A.羊的成熟红细胞可作为提取DNA的材料
B.提取植物细胞的DNA时,需要加入一定量的洗涤剂和食盐
C.预冷的酒精溶液能抑制核酸水解酶活性,防止DNA水解
D.在沸水浴条件下,DNA与二苯胺反应呈现蓝色
答案 A
2.(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
3.(2021山东,13,2分)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2 mol/L→过滤→调节滤液中NaCl浓度至0.14 mol/L
答案 A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
考点四 生物技术的安全性与伦理问题
1.(2021辽宁大连二模,13)生物技术的安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列叙述
错误的是( )
A.对转基因生物产品及其加工品进行标注是为了维护消费者的知情权和选择权
B.治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后的免疫排斥反应具有重要意义
C.通过DNA指纹技术可以制作“基因身份证”,以记录某人的全部基因的资讯
D.中国在《禁止生物武器公约》中重申在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武
器
答案 C
2.(2022届辽宁六校期初,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
3.(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。胚胎移植的受体母本必须
注射 (激素名称)以保证正常的同期备孕状态。
(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)桑葚胚或囊胚 外源孕激素
(4)有遗传缺陷 婴儿性别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
综合篇 知能转换
提升 限制酶的选择
1.(2022届山东临沂开学考,19)图甲、乙中标注了相关限制酶的酶切位点,培育转基因大
肠杆菌的叙述错误的是( )
甲
乙
A.若通过PCR技术提取该目的基因应该选用引物甲和引物丙
B.构建基因表达载体,可选用BamHⅠ剪切
C.构建基因表达载体时为了防止目的基因和质粒的自身环化,可以选用BclⅠ和HindⅢ
剪切
D.在导入目的基因的受体细胞中,四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因不能同时表达
答案 B
2.(2021山东,25,12分)人类γ基因启动子上游的调控序列中含有BCL11A蛋白结合位点,
该位点结合BCL11A蛋白后,γ基因的表达被抑制。通过改变该结合位点的序列,解除对
γ基因表达的抑制,可对某种地中海贫血症进行基因治疗。科研人员扩增了γ基因上游不
同长度的片段,将这些片段分别插入表达载体中进行转化和荧光检测,以确定BCL11A蛋
白结合位点的具体位置。相关信息如图所示。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
(1)为将扩增后的产物定向插入载体指导荧光蛋白基因表达,需在引物末端添加限制酶识
别序列。据图可知,在F1~F7末端添加的序列所对应的限制酶是 ,在R末端添加
的序列所对应的限制酶是 。本实验中,从产物扩增到载体构建完成的整个过程
共需要 种酶。
(2)将构建的载体导入除去BCL11A基因的受体细胞,成功转化后,含F1~F6与R扩增产
物的载体表达荧光蛋白,受体细胞有荧光,含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光。含F7
与R扩增产物的受体细胞无荧光的原因是 。
(3)向培养液中添加适量的雌激素,含F1~F4与R扩增产物的受体细胞不再有荧光,而含
F5~F6与R扩增产物的受体细胞仍有荧光。若γ基因上游调控序列上与引物序列所对应
的位置不含有BCL11A蛋白的结合位点序列,据此结果可推测,BCL11A蛋白结合位点位
于 ,理由是
。
答案 (1)SalⅠ EcoRⅠ 6
(2)F7与R扩增产物不含完整的启动子,荧光蛋白基因不表达
(3)引物F4与F5在调控序列上所对应序列之间的区段上 根据有无荧光情况判
断,F1~F4与R扩增产物上均有结合位点,因此结合位点位于F4所对应调控序列的下游
(右侧);F5~F6与R扩增产物上均无结合位点,可知结合位点位于F5所对应调控序列的上
游(左侧),所以结合位点位于引物F4与F5在调控序列上所对应序列之间的区段上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
3.(2021辽宁,24,10分)PHB2蛋白具有抑制细胞增殖的作用。为初步探究某动物PHB2
蛋白抑制人宫颈癌细胞增殖的原因,研究者从基因数据库中获取了该蛋白的基因编码序
列(简称phb2基因),大小为0.9 kb (1 kb=1 000碱基对),利用大肠杆菌表达该蛋白。回
答下列问题:
(1)为获取phb2基因,提取该动物肝脏组织的总RNA,再经 过程得到cDNA,将其
作为PCR的模板,并设计一对特异性引物来扩增目的基因。
(2)图1为所用载体图谱示意图,图中限制酶的识别序列及切割位点见表。为使phb2基因
(该基因序列不含图1中限制酶的识别序列)与载体正确连接,在扩增的phb2基因两端分
别引入 和 两种不同限制酶的识别序列。经过这两种酶酶切的phb2基
因和载体进行连接时,可选用 (填 “E.coli DNA连接酶”或“T4 DNA连
接酶”)。
图1
相关限制酶的识别序列及切割位点
注:箭头表示切割位点
(3)转化前需用CaCl 处理大肠杆菌细胞,使其处于
2
的生理状态,以提高转化效率。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
(4)将转化后的大肠杆菌接种在含氨苄青霉素的培养基上进行培养,随机挑取单菌落(分别
编号为1、2、3、4)培养并提取质粒,用(2)中选用的两种限制酶进行酶切,酶切产物经电
泳分离,结果如图2, 号菌落的质粒很可能是含目的基因的重组质粒。
图2
注:M为指示分子大小的标准参照物;小于0.2 kb的DNA分子条带未出现在图中
图3
注:间期包括G 期、
1
S期和G 期
2
(5)将纯化得到的PHB2蛋白以一定浓度添加到人宫颈癌细胞培养液中,培养24小时后,
检测处于细胞周期(示意图见图3)不同时期的细胞数量,统计结果如图4。分析该蛋白抑
制人宫颈癌细胞增殖可能的原因是将细胞阻滞在细胞周期的 (填“G ”或“S”
1
或“G /M”)期。
2
图4
注:G /M表示G 和M
2 2
答案 (1)逆转录
(2)PvuⅡ EcoRⅠ T4 DNA连接酶
(3)一种能吸收周围环境中DNA分子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
(4)3 (5)G /M
2
应用篇 知行合一
应用 生物技术的研究与应用
1.(2022届北京101中学月考一,15 科研情境)OsGLO1、EcCAT、EcGCL和TSR四个
基因分别编码四种不同的酶,研究人员将这些基因分别与叶绿体转运肽(引导合成的蛋白
质进入叶绿体)基因连接,构建多基因表达载体(载体中部分序列如图所示),利用农杆菌转
化法转化水稻,在水稻叶绿体内构建了一条新代谢途径,提高了水稻的产量。下列叙述正
确的是 ( )
A.可用抗原—抗体杂交技术检测四种酶在转基因水稻中的表达量
B.四个基因转录时都以DNA的同一条单链为模板
C.应选用含卡那霉素的培养基筛选被农杆菌转化的水稻细胞
D.四个基因都在水稻叶绿体内进行转录和翻译
答案 A
2.(2021广东,22,12分 科研情境)非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法,在细胞外
构建多酶催化体系,获得目标产物的新技术,其核心是各种酶基因的挖掘、表达等。中国
科学家设计了4步酶促反应的非细胞合成路线(如图),可直接用淀粉生产肌醇(重要的医
药食品原料),以期解决高温强酸水解方法造成的严重污染问题,并可以提高产率。
回答下列问题:
(1)研究人员采用PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因。此外,获得酶基
因的方法还有 。(答出两种即可)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
(2)高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模
板时必须除去蛋白,方法有 。(答出两种即可)
(3)研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的
表达。表达载体转化大肠杆菌时,首先应制备 细胞。为了检测目的基因是否成
功表达出酶蛋白,需要采用的方法有 。
(4)依图中所示流程,在一定的温度、pH等条件下,将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成
一个反应体系。若这些酶最适反应条件不同,可能导致的结果是
。在分子水平上,可以通过改变 ,从而改变蛋白质的结构,实现对酶特性的改造和
优化。
答案 (1)从基因文库中获取、用化学方法人工合成
(2)蛋白酶水解法、盐析法、高温变性法
(3)感受态 抗原—抗体杂交
(4)部分酶失活,无法获得肌醇 基因结构
3.(2020山东,25,11分 科研情境)水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉,直链淀粉所占比例
越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻,实现了对直
链淀粉合成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑,从而获得了3个突变品系。
(1)将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时,所需的酶是
,重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为 。
(2)根据启动子的作用推测,Wx基因启动子序列的改变影响了 ,
从而改变了Wx基因的转录水平。与野生型水稻相比,3个突变品系中Wx基因控制合成
的直链淀粉合成酶的氨基酸序列 (填:“发生”或“不发生”)改变,原因是 。
(3)为检测启动子变化对Wx基因表达的影响,科研人员需要检测Wx基因转录产生的
mRNA(Wx mRNA)的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA,经 过
程获得总cDNA。通过PCR技术可在总cDNA中专一性地扩增出Wx基因的cDNA,原
因是 。
(4)各品系Wx mRNA量的检测结果如图所示,据图推测糯性最强的品系为 ,原
因是 。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
答案 (1)限制(性内切核酸)酶和DNA连接酶 转化
(2)RNA聚合酶与启动子的识别和结合 不发生 编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不
含启动子
(3)逆转录(或:反转录) 引物是根据Wx基因的一段已知序列设计合成的(或:引物能与
Wx基因的cDNA特异性结合)
(4)品系3 品系3的Wx mRNA最少,控制合成的直链淀粉合成酶最少,直链淀粉合成量
最少,糯性最强
创新篇 守正出奇
创新 基因诊断与基因组编辑
1.(2022届山东历城二中开学考,15 知识新)新型冠状病毒的检测方法目前主要有核酸
检测和抗体检测。现在的病毒核酸检测试剂盒,多数采用荧光定量PCR方法。检测原理
就是以病毒独特的基因序列为检测靶标,通过PCR扩增,使我们选择的这段靶标DNA序
列指数级增加,每一个扩增出来的DNA序列,都可与我们预先加入的一段荧光标记探针
结合,产生荧光信号,扩增出来的靶基因越多,累积的荧光信号就越强。而没有病毒的样本
中,由于没有靶基因扩增,因此就检测不到荧光信号增强。下列说法错误的是( )
A.核酸检测其实就是通过检测荧光信号的累积来确定样本中是否有病毒核酸
B.PCR需要的条件有模板、引物、4种游离的核糖核苷酸、耐高温的DNA聚合酶、缓
冲液等
C.可以通过鼻咽拭子来进行新型冠状病毒核酸的检测
D.核酸检测结果的准确与否不仅与试剂盒自身的检测准确性有关,也跟检测样本采集的
时机和检测样本的类型密切相关
答案 B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
2.(2022届江苏苏州期中,13 模型新)CRISPR/Cas13d技术是一项以向导RNA(gRNA)引
导Cas13d蛋白定向作用于靶向RNA的新兴技术。研究人员设计了若干个gRNA,分别
靶向新冠病毒RNA基因组的不同肽编码区,但不影响人体细胞的RNA,作用机理如图所
示。下列相关叙述错误的是( )
A.gRNA通过与靶向RNA碱基互补配对将Cas13d蛋白引导至特定位点
B.Cas13d蛋白能定向切开相邻两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键
C.与限制性内切核酸酶相比,Cas13d蛋白不具有特异性识别能力
D.该技术有望成为一种能定向、灵活治疗RNA病毒感染的新方法
答案 B
3.(2022届山东临沂开学考,23 素材新)(不定项)CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准
确地进行基因定点编辑,其原理是由一条单链向导RNA引导Cas9蛋白到一个特定的基
因位点对特定的DNA序列进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列,Cas9
蛋白可人为选择DNA上的目标位点进行切割。下列相关叙述错误的是( )
A.Cas9蛋白具有限制酶的作用和特性
B.Cas9蛋白借助向导RNA对目标分子进行定位依赖于碱基互补配对
C.对不同目标基因进行编辑时可能使用相同的Cas9蛋白和不同的向导RNA
D.Cas9蛋白切割的位点是氢键
答案 AD
4.(2022届湖南五市二联,17 素材新)遗传病的根治一直是人类疾病的一个难题,基因编
辑器的研究终于成功打破了这个瓶颈,CRISPR/Cas9基因编辑系统由Cas9蛋白和人工设
计的gRNA构成。在gRNA引导下,Cas9与靶序列结合并将DNA双链打开,在胞嘧啶脱
氨酶的作用下将靶基因中碱基C转化为U。再通过细胞分裂可以实现C→T或G→A的
碱基替换。如图是CRISPR/Cas9基因编辑系统工作的原理图,请结合所学知识回答: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
(1)在组成DNA的分子中除了四种碱基外还有 和磷酸。
(2)在CRISPR/Cas9基因编辑系统中,Cas9蛋白和人工设计的gRNA通过 (结构)
进入细胞核。
(3)CRISPR/Cas9基因编辑系统通过胞嘧啶脱氨酶的作用可以将靶基因的1条链上的碱
基转化。因此若要使基因中1个碱基位点完成C→U转化后,完成将碱基C—G→T—A
的替换至少需要进行 次细胞分裂,产生的子细胞中转化成功的比例是 。
(4)CRISPR/Cas9基因编辑系统在gRNA引导下识别靶基因的原理是 。
(5)某基因由CRISPR/Cas9基因编辑系统修复了一个碱基位点后,其编译所得的蛋白质中
的氨基酸数量增加了18个,其原因可能是
。
答案 (1)脱氧核糖
(2)核孔
(3)2 1/4
(4)gRNA与DNA中某条链的特定序列碱基互补配对
(5)修复位点是原来终止密码子对应的DNA序列,修复后使得终止信号被延后(答到改变
终止密码子就对)
5.[2022届T8联考(2),24 素材新]水稻的花为两性花,且很小。袁隆平院士利用雄性不
育系水稻,培育出的杂交水稻为解决粮食问题作出了巨大贡献。现在,越来越多的新技术
用于作物改良,如获2020年诺贝尔化学奖的CRISPR/Cas9基因编辑系统。该系统主要
包含向导RNA(sgRNA)和Cas9蛋白两部分:sgRNA能特异性识别特定的DNA序列,能引
导Cas9蛋白到相应位置切割DNA,最终实现对靶基因序列定点编辑。
(1)科研人员发现一株温敏雄性不育突变株甲(基因型为tms5 tms5),在温度高于25 ℃时
表现为雄性不育。水稻雄性育性与TMS5、Ub基因有关。TMS5基因编码的核酸酶X
能降解Ub mRNA。高温会诱导花粉母细胞中的Ub基因过量表达,若Ub蛋白大量积累
将导致花粉败育(如图)。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
①当温度高于25 ℃时,基因型为TMS5 tms5的水稻表型为 (填“雄性可育”或
“雄性不育”),结合以上信息说明原因:
。
②现有另一株温敏雄性不育植株乙,其雄性不育的起点温度为21 ℃。考虑到大田中环
境温度会有波动,制备水稻杂交种子时,选用植株乙作母本进行杂交更合适,理由是
。
(2)为了培育不受温度影响的雄性不育株,研究人员用CRISPR/Cas9体系对水稻相关基因
进行编辑,Cas9蛋白对TMS5基因剪切后,断裂的DNA分子会自动修复,在中断点处插入
碱基A后,两个片段在 酶的作用下重新连接,得到编辑成功的基因。
CRISPR/Cas9基因编辑技术有时存在编辑对象出错而造成“脱靶”,sgRNA的识别序列
越短,基因编辑的脱靶率越高。请分析原因:
。
(3)科学家利用CRISPR/Cas9基因编辑系统,将纯合野生稻(2n)甲中的冷敏型基因g改造
为耐冷型基因G,筛选得到纯合耐冷突变体丁。同时利用转基因技术将抗虫基因转入不
抗虫野生稻中,培育得到纯合抗虫水稻乙和丙,外源的抗虫基因可以插到不同的染色体上。
科研人员进行实验如表:
实验 亲本 F 表型 F 表型及数量
1 2
A 甲×丁 耐冷型 耐冷型280,冷敏型200
B 乙×丙 全抗虫 抗虫1 502,不抗虫99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
①实验A的F 中耐冷型植株与冷敏型植株的数量比是7∶5,有人提出假设:F 产生的雌配
2 1
子育性正常,但带有G基因的花粉成活率很低(假设其他花粉成活率保持不变)。请设计
杂交实验,检验上述假设,并写出支持该假设的子代表型及比例。
实验方案及结果:
。
②实验B的F 出现该性状分离比的原因是
2
。
答案 (1)①雄性可育 基因型为TMS5 tms5的水稻同时含有正常的核酸酶X和异常
的核酸酶X;高于25 ℃时,Ub基因转录出的过多mRNA被正常的核酸酶X分解,细胞内
Ub蛋白处于低水平状态,表现为雄性可育 ②与甲相比,乙雄性不育的起点温度更低,受
粉时出现雄性可育的情况更少,不易出现自交和杂交种混杂的现象
(2)DNA连接 sgRNA的识别序列短,特异性差,容易与其他片段结合造成编辑出错
(3)①将实验A中F 植株与甲进行正反交实验,观察并统计子代表型及比例。F 植株作母
1 1
本时,子代耐冷型∶冷敏型=1∶1;在反交实验中,子代耐冷型∶冷敏型=1∶5(或F 植株作父本
1
时,子代耐冷型∶冷敏型=1∶5;在反交实验中,子代耐冷型∶冷敏型=1∶1) ②乙和丙植株抗
虫基因位于非同源染色体上,乙和丙上抗虫基因的遗传遵循自由组合定律
6.(2021海南,25,11分 模型新)CRISPR/Cas9是一种高效的基因编辑技术,
Cas9基因表达的Cas9蛋白像一把“分子剪刀”,在单链向导RNA(sgRNA)引导下,切割
DNA双链以敲除目标基因或插入新的基因。CRISPR/Cas9基因编辑技术的工作原理如
图所示。
回答下列问题。
