北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A版》
专题 26 基因工程与蛋白质工程
【5 年高考】
考点一 基因工程
1.(2021辽宁新高考适应卷,20,3分)(不定项选择)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
2.(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,培育出同时抗甲、乙的植物新品种。以下对相关操作
1
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
3.(2017北京理综,5,6分)为了增加菊花花色类型,研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图1),拟将其与质粒
(图2)重组,再借助农杆菌导入菊花中。
下列操作与实验目的不符的是 ( )
A.用限制性核酸内切酶EcoRⅠ和连接酶构建重组质粒
B.用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织,将C基因导入细胞
C.在培养基中添加卡那霉素,筛选被转化的菊花细胞
D.用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上
答案 C
4.(2021湖北新高考适应卷,24,15分)某实验室需构建含增强型绿色荧光蛋白(eGFP)基因的表达载体用于科学
研究。相关资料如下:
(1)双链DNA的每一条链有两个末端,分别是5'端和3'端,从左到右的5'—3'DNA链是编码链,从左到右的3'—
5'DNA链是模板链。
(2)增强型绿色荧光蛋白(eGFP)在自然光下显示绿色,已知该基因的DNA编码序列如下:5'ATGGTGAGC……
AAGTAA 3'。
(3)质粒载体中含有EcoRⅠ、HindⅢ、BamHⅠ、XbaⅠ和NotⅠ等酶的酶切位点(这些酶各自的识别序列不
同),如图所示。北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A版》
回答下列问题:
(1)增强型绿色荧光蛋白基因转录的mRNA碱基序列为 。
(2)通过PCR方法获得eGFP目的片段,首先需要设计 (填“一对”或“一个”)引物,在体外选择
性扩增eGFP目的片段,PCR反应一般有95 ℃热变性、55~60 ℃引物和模板配对、72 ℃延伸三个步骤,经
过多次循环完成。延伸阶段选用72 ℃是综合考虑了两个因素,这两个因素是 和
。
(3)eGFP的PCR产物两端分别含有BamHⅠ和NotⅠ的酶切位点,构建重组表达载体时,用这两种酶酶切
PCR产物和质粒载体。与单一酶酶切相比,该实验采用的双酶切方法的优点是 (答
一点即可)。
(4)将所构建的表达载体转入大肠杆菌,涂布含有卡那霉素的平板,若表达载体构建成功,可观察到多个
单菌落。
参考答案 (1)5'AUGGUGAGC……AAGUAA 3' (2)一对 酶的活性 引物与模板链的结合 (3)防止目的
基因自身环化 (4)自然光下显示绿色的大肠杆菌
5.(2020江苏单科,33,8分)如果已知一小段DNA的序列,可采用PCR的方法,简捷地分析出已知序列两侧的序
列,具体流程如下图(以EcoRⅠ酶切为例):
请据图回答问题:
(1)步骤Ⅰ用的EcoRⅠ是一种 酶,它通过识别特定的 切割特定位点。
(2)步骤Ⅱ用的DNA连接酶催化相邻核苷酸之间的3'-羟基与5'-磷酸间形成 ;PCR循环中,升
温到95 ℃是为了获得 ;Taq DNA聚合酶的作用是催化 。
(3)若下表所列为已知的DNA序列和设计的一些PCR引物,步骤Ⅲ选用的PCR引物必须是 (从引物
①②③④中选择,填编号)。
DNA序列(虚线处省略了部分核苷酸序列)
已知
序列北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A版》
①5'-AACTATGCGCTCATGA-3'
PCR ②5'-GCAATGCGTAGCCTCT-3'
引物 ③5'-AGAGGCTACGCATTGC-3'
④5'-TCATGAGCGCATAGTT-3'
(4)对PCR产物测序,经分析得到了片段F的完整序列。下列DNA单链序列中(虚线处省略了部分核苷酸序
列),结果正确的是 。
A.5'-AACTATGCG…………AGCCCTT-3'
B.5'-AATTCCATG…………CTGAATT-3'
C.5'-GCAATGCGT…………TCGGGAA-3'
D.5'-TTGATACGC…………CGAGTAC-3'
答案 (1)限制性核酸内切(或限制或限制性内切核酸) 核苷酸序列 (2)磷酸二酯键 DNA单链 以DNA
为模板的DNA链的延伸 (3)②④ (4)B
6.(2019课标全国Ⅰ,38,15分)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。
(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成,也可以从基因文库中获得。基因文库包括 和
。
(2)生物体细胞内的DNA复制开始时,解开DNA双链的酶是 。在体外利用PCR技术扩增目的基因
时,使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是 。上述两个解链过程的共同点是破
坏了DNA双链分子中的 。
(3)目前在PCR反应中使用Taq酶(耐高温的DNA聚合酶)而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是
。
答案 (1)基因组文库 cDNA文库 (2)解旋酶 加热至90~95 ℃ 氢键 (3)Taq酶(耐高温的DNA聚合
酶)热稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活
7.(2019天津理综,9,12分)B基因存在于水稻基因组中,其仅在体细胞(2n)和精子中正常表达,但在卵细胞中不
转录。为研究B基因表达对卵细胞的影响,设计了如图实验。
据图回答:
(1)B基因在水稻卵细胞中不转录,推测其可能的原因是卵细胞中 (单选)。
A.含B基因的染色体缺失
B.DNA聚合酶失活
C.B基因发生基因突变
D.B基因的启动子无法启动转录
(2)从水稻体细胞或 中提取总RNA,构建 文库,进而获得B基因编码蛋白的序列。将该序列
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(表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自
的功能),然后构建重组表达载体。
(3)在过程①、②转化筛选时,过程 中T-DNA整合到受体细胞染色体DNA上,过程 在培养
基中应加入卡那霉素。
(4)获得转基因植株过程中,以下鉴定筛选方式正确的是 (多选)。
A.将随机断裂的B基因片段制备成探针进行DNA分子杂交
B.以Luc基因为模板设计探针进行DNA分子杂交
C.以B基因编码蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的mRNA杂交
D.检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A版》
(5)从转基因植株未成熟种子中分离出胚,观察到细胞内仅含一个染色体组,判定该胚是由未受精的卵细胞发
育形成的,而一般情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育,由此表明
。
答案 (1)D (2)精子 cDNA (3)② ① (4)BCD (5)B基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚
8.(2019江苏单科,33,8分)图1是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图,载体质粒P0具有四环素抗性基
因(tetr)和氨苄青霉素抗性基因(ampr)。请回答下列问题:
图1
(1)EcoR Ⅴ酶切位点为…GAT↓ATC…
…CTA↑TAG…,EcoR Ⅴ酶切出来的线性载体P1为 末 端。
(2)用Taq DNA聚合酶进行PCR扩增获得的目的基因片段,其两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸。载体
P1用酶处理,在两端各添加了一个碱基为 的脱氧核苷酸,形成P2;P2和目的基因片段在
酶作用下,形成重组质粒P3。
(3)为筛选出含有重组质粒P3的菌落,采用含有不同抗生素的平板进行筛选,得到A、B、C三类菌落,其生长
情况如下表(“+”代表生长,“-”代表不生长)。根据表中结果判断,应选择的菌落是 (填表中字母)
类,另外两类菌落质粒导入情况分别是 、 。
菌落类型平板类型 A B C
无抗生素 + + +
氨苄青霉素 + + -
四环素 + - -
氨苄青霉素+四环素 + - -
(4)为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒,拟设计引物进行PCR鉴定。图2所示为
甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒中的相应位置,PCR鉴定时应选择的一对引物是 。某学生尝
试用图中另外一对引物从某一菌落的质粒中扩增出了400 bp片段,原因是 。
图2
答案 (1)平 (2)胸腺嘧啶(T) DNA连接 (3)B A类菌落含有P0 C类菌落未转入质粒 (4)乙丙 目的
基因反向连接
9.(2018课标全国Ⅰ,38,15分)回答下列问题:
(1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。
该研究除证明了质粒可以作为载体外,还证明了
(答出两点即可)。
(2)体外重组的质粒可通过Ca2+参与的 方法导入大肠杆菌细胞;而体外重组的噬菌体DNA通常需与
组装成完整噬菌体后,才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞。在细菌、心肌细胞、叶肉
细胞中,可作为重组噬菌体宿主细胞的是 。
(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时,表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解,
在实验中应选用 的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯化的过程中应添加 的抑制
剂。北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A版》
答案 (1)体外重组的质粒可以进入受体细胞;真核生物基因可在原核细胞中表达 (2)转化 外壳蛋白(或答
噬菌体蛋白) 细菌 (3)蛋白酶缺陷型 蛋白酶
10.(2018课标全国Ⅱ,38,15分)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光,这一特性可用于
检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5'末端,获得了
L1-GFP融合基因(简称为甲),并将其插入质粒P0,构建了真核表达载体P1,其部分结构和酶切位点的示意图
如图,图中E1~E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。
启动子 L1基因 GFP基因 终止子
↑E1 ↑E2 ↑E3 ↑E4
回答下列问题:
(1)据图推断,该团队在将甲插入质粒P0时,使用了两种限制酶,这两种酶是 。使用这两种酶进行酶
切是为了保证 ,也是为了保证 。
(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后,若在该细胞中观察到了绿色荧光,则说明L1基因在牛的皮肤细胞中
完成了 和 过程。
(3)为了获得含有甲的牛,该团队需要做的工作包括:将能够产生绿色荧光细胞的 移入牛的
中、体外培养、胚胎移植等。
(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中,某同学用PCR方法进行鉴定,在鉴定时应分别以该牛不
同组织细胞中的 (填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。
答案 (1)E1和E4 甲的完整 甲与载体正确连接 (2)转录 翻译 (3)细胞核 去核卵母细胞 (4)核
DNA
考点二 基因工程的应用与蛋白质工程
1.(2021辽宁新高考适应卷,7,2分)PCR是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术,与人体细胞内
DNA分子复制相比,下列有关叙述错误的是( )
A.都遵循碱基互补配对原则
B.DNA聚合酶作用的最适温度不同
C.都是边解旋边复制的过程
D.复制方式都是半保留复制
答案 C
2.(2020山东,25,11分)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 2022版《5年高考3年模拟 A版》
答案 (1)限制性核酸内切酶(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
3.(2020课标全国Ⅲ,38,15分)W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,制备一种膀胱生物反应器来获得W,基本过程如图所示。
回答下列问题:
(1)步骤①中需要使用的工具酶有 。步骤②和③所代表的操作分别是
和 。步骤④称为 。
(2)与乳腺生物反应器相比,用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的 (答出
2点即可)的限制。
(3)一般来说,在同一动物个体中,乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息
(填“相同”或“不同”),原因是 。
(4)从上述流程可知,制备生物反应器涉及胚胎工程,胚胎工程中所用到的主要技术有
(答出2点即可)。
答案 (1)限制性核酸内切酶(限制性内切核酸酶)、DNA连接酶 显微注射 体外培养 胚胎移植 (2)性
别、年龄 (3)相同 两种上皮细胞都是体细胞,且来源于同一个受精卵 (4)体外受精、胚胎移植
4.(2019江苏单科,29,8分)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中,然后通过核移植技术培育基
因编辑猪,可用于生产基因工程疫苗。如图为基因编辑猪培育流程,请回答下列问题:
(1)对1号猪使用 处理,使其超数排卵,收集并选取处在 时期
的卵母细胞用于核移植。
(2)采集2号猪的组织块,用 处理获得分散的成纤维细胞,放置于37 ℃的CO 培养箱中培养,
2
其中CO 的作用是 。
2
(3)为获得更多基因编辑猪,可在胚胎移植前对胚胎进行 。产出的基因编辑猪的性染色体来自
号猪。北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A版》
(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达,可采用的方法有 (填序号)。
①DNA测序 ②染色体倍性分析
③体细胞结构分析 ④抗原—抗体杂交
答案 (1)促性腺激素 减数第二次分裂中期 (2)胰蛋白酶(胶原蛋白酶) 维持培养液的pH (3)分割 2
(4)①④
5.(2018江苏单科,32,8分)为生产具有特定性能的α-淀粉酶,研究人员从某种海洋细菌中克隆了α-淀粉酶基因
(1 656个碱基对),利用基因工程大量制备α-淀粉酶,实验流程见图。请回答下列问题:
(1)利用PCR技术扩增α-淀粉酶基因前,需先获得细菌的 。
(2)为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接,需在引物的 端加上限制性酶切位点,且常在两条引物
上设计加入不同的限制性酶切位点,主要目的是 。
(3)进行扩增时,反应的温度和时间需根据具体情况进行设定,下列选项中 的设定与引物有关,
的设定与扩增片段的长度有关。(填序号)
①变性温度 ②退火温度 ③延伸温度 ④变性时间
⑤退火时间 ⑥延伸时间
(4)如图表示筛选获得的工程菌中编码α-淀粉酶的mRNA的部分碱基序列:
5'-AUGCCAUCAACAAAUACUAACACUU……-3'
图中虚线框内mRNA片段包含 个密码子,如虚线框后的序列未知,预测虚线框后的第一个密码子最
多有 种。
(5)获得工程菌表达的α-淀粉酶后,为探究影响酶活性的因素,以浓度为1%的可溶性淀粉为底物测定酶活性,
结果如表:
缓冲 50 mmol/L 50 mmol/L 50 mmol/L
液 Na2HPO4 -KH2PO4 Tris-HCl Gly-NaOH
pH 6.0 6.5 7.0 7.5 7.5 8.0 8.5 9.0 9.0 9.5 10.010.5
酶相
对 25.440.249.863.270.195.599.585.368.163.741.520.8
活性%
根据上述实验结果,初步判断该α-淀粉酶活性最高的条件为
。
答案 (1)基因组DNA (2)5' 使DNA片段能定向插入表达载体,减少自连 (3)② ⑥ (4)8 13 (5)pH为
8.5,缓冲液为50 mmol/L Tris-HCl
6.(2018天津理综,10,14分)甲型流感病毒为RNA病毒,易引起流感大规模流行。我国科学家在2017年发明
了一种制备该病毒活疫苗的新方法,主要环节如下。
(1)改造病毒的部分基因,使其失去在正常宿主细胞内的增殖能力。以病毒RNA为模板,逆转录成对应DNA
后,利用 技术扩增,并将其中某些基因(不包括表面抗原基因)内个别编码氨基酸的序列替换成编码终
止密码子的序列。与改造前的基因相比,改造后的基因表达时不能合成完整长度的 ,因此不能产生
子代病毒。将该改造基因、表面抗原等其他基因分别构建重组质粒,并保存。北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A版》
(2)构建适合改造病毒增殖的转基因宿主细胞。设计合成一种特殊tRNA的基因,其产物的反密码子能与(1)
中的终止密码子配对结合,并可携带一个非天然氨基酸(Uaa)。将该基因与 连接后导入宿主细胞。
提取宿主细胞的 进行分子杂交鉴定,筛选获得成功表达上述tRNA的转基因宿主细胞。
(3)利用转基因宿主细胞制备疫苗。将(1)中的重组质粒导入(2)中的转基因宿主细胞,并在补加
的培养基中进行培养,则该宿主细胞能利用上述特殊tRNA,翻译出改造病毒基因的完整蛋白,产生大量子代
病毒,用于制备疫苗。
特殊tRNA基因转录时,识别其启动子的酶是 (单选)。
A.病毒的DNA聚合酶
B.宿主的DNA聚合酶
C.病毒的RNA聚合酶
D.宿主的RNA聚合酶
(4)上述子代病毒不能在正常宿主细胞中增殖,没有致病性,因此不经灭活或减毒即可制成疫苗。与不具侵染
性的流感病毒灭活疫苗相比,该病毒活疫苗的优势之一是可引起 免疫,增强免疫保护效果。
答案 (1)PCR 多肽(或蛋白质) (2)载体 总RNA (3)非天然氨基酸(Uaa) D (4)细胞
考点三 生物技术的安全性与伦理问题
[教师专用题组]
【5 年高考】
考点一 基因工程
1.(2020浙江7月选考,24,2分)下列关于基因工程的叙述,正确的是( )
A.若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制性核酸内切酶,则一定有利于该重组质粒进入受体并保
持结构稳定
B.抗除草剂基因转入某抗盐植物获得2个稳定遗传转基因品系,抗性鉴定为抗除草剂抗盐和抗除草剂不抗盐。
表明一定是抗盐性的改变与抗除草剂基因的转入无关
C.抗除草剂基因转入某植物获得转基因植株,其DNA检测均含目的基因,抗性鉴定为抗除草剂和不抗除草剂。
表明一定是前者表达了抗性蛋白而后者只表达抗性基因RNA
D.已知不同分子量DNA可分开成不同条带,相同分子量的为一条带。用某种限制性核酸内切酶完全酶切环
状质粒后,出现3条带。表明该质粒上一定至少有3个被该酶切开的位置
答案 D 若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制酶,该酶会破坏重组质粒的结构,不利于重组质
粒在受体中保持结构稳定,A错误;抗除草剂基因转入某抗盐植物获得的2个稳定遗传品系中有抗除草剂不
抗盐的品系,抗盐性的改变可能与抗除草剂基因的转入有关,B错误;在DNA检测均含目的基因的条件下,抗
性鉴定为抗除草剂说明目的基因完成了表达,抗性鉴定为不抗除草剂说明目的基因可能完成了转录而没有
翻译成蛋白质,还有可能是目的基因没有转录,C错误;因为质粒为环形,用某限制酶完全酶切后出现3条带,说
明酶切后的产物中有3种不同分子量的DNA,可以推测出质粒上至少有3个位置被该酶切开,D正确。
2.(2014重庆理综,4,6分)如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述,正确的是 ( )北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A版》
A.②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与
B.③侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到④的染色体上
C.④的染色体上若含抗虫基因,则⑤就表现出抗虫性状
D.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异
答案 D ②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶参与,A错误;③侵染植物细胞后,通过农杆菌的转
化作用,使目的基因进入植物细胞并整合到④的染色体上,B错误;④的染色体上含有目的基因(抗虫基因)但
不一定表达,C错误;基因工程依据的原理是基因重组,基因重组属于可遗传变异,D正确。
3.(2013大纲全国,5,6分)下列实践活动包含基因工程技术的是 ( )
A.水稻F 花药经培养和染色体加倍,获得基因型纯合新品种
1
B.抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组获得抗虫矮秆小麦
C.将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞,经组织培养获得抗病植株
D.用射线照射大豆使其基因结构发生改变,获得种子性状发生变异的大豆
答案 C 本题主要考查不同育种方式所用到的技术。A项为单倍体育种,用到植物组织培养技术;B项为传
统的杂交育种;C项抗病植株的培育用到基因工程技术和植物组织培养技术;D项为诱变育种。
4.(2013安徽理综,6,6分)下图为通过DNA分子杂交鉴定含有某特定DNA的细菌克隆示意图。下列叙述正
确的是 ( )
A.根据培养皿中菌落数可以准确计算样品中含有的活菌实际数目
B.外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制
C.重组质粒与探针能进行分子杂交是因为DNA分子脱氧核糖和磷酸交替连接
D.放射自显影结果可以显示原培养皿中含有特定DNA的细菌菌落位置
答案 D 本题主要考查微生物的计数和DNA分子杂交等相关知识。根据培养皿中菌落数只能估算样品
中含有的活菌数目;外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能够进行转录;重组质粒与探针因
碱基互补配对能进行分子杂交;用放射性标记的DNA探针与特定DNA分子杂交后,洗去未结合的探针,放射
自显影结果可以显示原培养皿中含特定DNA的细菌菌落位置。
5.(2012浙江理综,6,6分)天然的玫瑰没有蓝色花,这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B,而开蓝色花的矮
牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰,下列操作正确的是 ( )
A.提取矮牵牛蓝色花的mRNA,经逆转录获得互补的DNA,再扩增基因B
B.利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因B
C.利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞
D.将基因B直接导入大肠杆菌,然后感染并转入玫瑰细胞
答案 A 此题考查基因工程及其应用的相关知识。要获取目的基因B,可先提取矮牵牛蓝色花的mRNA,经
逆转录获得互补的DNA,再经PCR技术扩增基因B,A正确;基因文库构建是将目的基因与载体连接起来,形
成重组载体,再导入受体菌中储存和扩增,提取目的基因时不需使用限制酶,B错误;连接目的基因与质粒的酶
是DNA连接酶,C错误;将目的基因导入植物细胞,常用农杆菌转化法,不使用大肠杆菌,D错误。北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A版》
6.(2011四川理综,5,6分)北极比目鱼中有抗冻基因,其编码的抗冻蛋白具有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鱼基因组测序
B.将多个抗冻基因编码区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 将多个抗冻基因编码区相连成能表达的新基因,合成的蛋白质为新的蛋白质,不能得到抗冻性增强
的抗冻蛋白,故选项B正确;过程①是利用反转录法合成目的基因,由于没有非编码区和编码区中的内含子,不
能用于比目鱼基因组测序;用作运载体的质粒,必须具有标记基因才能便于检测和筛选;应用DNA探针技术,
可检测转基因抗冻番茄中目的基因的存在和转录,但不能检测是否成功表达,故选项A、C、D错误。
7.(2019课标全国Ⅰ,38,15分)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。
(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成,也可以从基因文库中获得。基因文库包括 和
。
(2)生物体细胞内的DNA复制开始时,解开DNA双链的酶是 。在体外利用PCR技术扩增目的基因时,
使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是 。上述两个解链过程的共同点是破坏了
DNA双链分子中的 。
(3)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是
。
答案 (1)基因组文库 cDNA文库 (2)解旋酶 加热至90~95 ℃ 氢键 (3)Taq酶热稳定性高,而大肠杆
菌DNA聚合酶在高温下会失活
解析 本题借助目的基因的获取考查基因工程中的PCR技术以及考生对生物学问题进行科学解释的能力;
试题通过PCR技术与体内DNA复制的比较,体现了对科学思维中归纳与概括要素的考查。(1)基因文库包
括基因组文库和cDNA文库。(2)体内DNA复制时,需用解旋酶打开氢键使双链DNA解旋,而PCR扩增目的
基因时,是借助高温加热至90~95 ℃使DNA变性解旋。(3)PCR反应体系中进行互补链的合成时,温度需控
制在70~75 ℃,则应使用耐高温的DNA聚合酶,即Taq酶,而不能使用大肠杆菌DNA聚合酶(高温下会失活)。
8.(2018课标全国Ⅰ,38,15分)回答下列问题:
(1)博耶(H. Boyer)和科恩(S. Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表
达。该研究除证明了质粒可以作为载体外,还证明了
(答出两点即可)。
(2)体外重组的质粒可通过Ca2+参与的 方法导入大肠杆菌细胞;而体外重组的噬菌体DNA通常需与
组装成完整噬菌体后,才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞。在细菌、心肌细胞、叶肉
细胞中,可作为重组噬菌体宿主细胞的是 。
(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时,表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解,
在实验中应选用 的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯化的过程中应添加 的抑制
剂。
答案 (1)体外重组的质粒可以进入受体细胞;真核生物基因可在原核细胞中表达 (2)转化 外壳蛋白(或答
噬菌体蛋白) 细菌 (3)蛋白酶缺陷型 蛋白酶
解析 本题主要考查基因工程的相关知识,试题通过三问并列的命题方式考查基因工程的原理与操作程序,
考查考生的识记、理解能力,涉及科学思维素养中归纳与概括、演绎与推理等思维过程。本题主要考查基
因工程的相关知识。(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞,且重组质粒在不同细胞中能正常表达,说明目的
基因在不同细胞中的表达机制相同,生物界共用一套遗传密码。(2)基因工程中,受体细胞为大肠杆菌细胞时,
常用Ca2+处理大肠杆菌,使之处于感受态,即Ca2+参与的转化法。噬菌体DNA与外壳蛋白组装成完整噬菌体。北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A版》
因噬菌体的宿主是细菌,故只有细菌可作为重组噬菌体的宿主细胞。(3)为防止目的基因表达的蛋白质被破
坏,可选用不能合成蛋白酶的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯化过程中加入蛋白酶的抑制剂可以保护蛋
白质不被水解。
9.[2018浙江4月选考,32(二),7分]回答与基因工程和植物克隆有关的问题:
(1)将含某抗虫基因的载体和含卡那霉素抗性基因的载体pBI 121均用限制性核酸内切酶EcoR Ⅰ酶切,在切
口处形成 。选取含抗虫基因的DNA片段与切割后的pBI 121用DNA连接酶连接,在两个片
段相邻处形成 ,获得重组质粒。
(2)已知用CaCl 处理细菌,会改变其某些生理状态。取CaCl 处理过的农杆菌与重组质粒在离心管内进行混
2 2
合等操作,使重组质粒进入农杆菌,完成 实验。在离心管中加入液体培养基,置于摇床慢速培养一段
时间,其目的是 ,从而表达卡那霉素抗性基因,并大量增殖。
(3)取田间不同品种水稻的幼胚,先进行 ,然后接种到培养基中培养,幼胚发生 形成愈伤
组织,并进行继代培养。用含重组质粒的农杆菌侵染愈伤组织,再培养愈伤组织,以便获得抗虫的转基因水稻。
影响愈伤组织能否成功再生出植株的因素有:培养条件如光温、培养基配方如植物激素配比以及
。(答出2点即可)。
答案 (1)粘性末端 磷酸二酯键
(2)转化 使CaCl 处理过的农杆菌恢复细胞的正常状态
2
(3)消毒 脱分化 水稻的基因型、愈伤组织继代的次数
解析 (1)用限制性核酸内切酶EcoR Ⅰ酶切含某抗虫基因的载体和含卡那霉素抗性基因的载体PBⅠ121,
可在切口处形成粘(黏)性末端,通过DNA连接酶连接,在两个片段相邻处形成磷酸二酯键,从而获得重组质粒。
(2)经CaCl 处理过的农杆菌,成为感受态细胞,与重组质粒混合,使重组质粒进入细胞,从而完成转化实验。将
2
其置于摇床慢速培养一段时间,目的是使经CaCl 处理过的农杆菌恢复细胞的正常状态,从而表达卡那霉素抗
2
性基因,并大量增殖。(3)田间获取的水稻幼胚,需要先进行消毒处理,后接种培养,经脱分化形成愈伤组织,并
进行继代培养。影响愈伤组织能否再生出植株的因素,除了培养条件,还有水稻本身的基因型这一内因,也跟
继代培养次数有关。
易错警示 影响愈伤组织再生出植株的因素,题干中给出了外界培养条件,所以应从内因考虑。同时,一些植
物在多次继代培养后也会丧失细胞全能性的表达能力,所以也跟继代培养次数有关。
10.(2017课标全国Ⅰ,38,15分)真核生物基因中通常有内含子,而原核生物基因中没有,原核生物没有真核生物
所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白
(简称蛋白A)。回答下列问题:
(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A,其原因是
。
(2)若用家蚕作为表达基因A的受体,在噬菌体和昆虫病毒两种载体中,不选用 作为载体,其原因是
。
(3)若要高效地获得蛋白A,可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比,大肠杆菌具有
(答出两点即可)等优点。
(4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A,可用的检测物质是 (填“蛋白A的基因”或
“蛋白A的抗体”)。
(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献,也可以说是基因工程的先导,
如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示,那么,这一启示是 。
答案 (1)基因A有内含子,在大肠杆菌中,其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除,无法表
达出蛋白A (2)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌,而不是家蚕 (3)繁殖快、容易培养 (4)蛋白A的抗体
(5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体
解析 本题主要涉及基因文库与cDNA文库的差异、基因工程的步骤、基因工程产物的检测方法等知识,
意在考查考生提取知识、分析和归纳知识的能力。 (1)真核生物和原核生物的基因结构不同,真核生物的基北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A版》
因中存在内含子等不能编码蛋白质的序列,原核生物的基因中不存在内含子。真核生物在基因表达时,转录
出的RNA需要将内含子对应的RNA序列切除后才可进行翻译。从人的基因组文库中获得的基因 A 中含
有内含子,而作为原核生物的大肠杆菌不能切除内含子对应的RNA序列,故基因 A 在大肠杆菌中无法表达
出蛋白A。 (2)病毒对宿主细胞的侵染具有特异性,噬菌体是专门侵染细菌的病毒,不能侵染家蚕细胞,故可
选用可感染家蚕的昆虫病毒作为载体。 (3)与真核生物相比,大肠杆菌等原核生物具有繁殖快、容易培养、
遗传物质相对较少等优点,因此在基因工程中常用原核生物作为受体细胞。(4)检测基因A 是否翻译出蛋白
A,一般用抗原—抗体杂交的方法,即用蛋白 A 的抗体与从细胞中提取的蛋白质进行杂交,观察是否出现杂
交带。(5)肺炎双球菌转化实验的实质是 S型菌的 DNA 进入 R 型菌体内,并可在 R 型菌体内完成表达,
这证明了 DNA 可以从一种生物个体转移到另一种生物个体,为基因工程奠定了理论基础。
11.(2017课标全国Ⅱ,38,15分)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分,几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因
工程将几丁质酶基因转入植物体内,可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题:
(1)在进行基因工程操作时,若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料,
原因是 。提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是
。
(2)以mRNA为材料可以获得cDNA,其原理是
。
(3)若要使目的基因在受体细胞中表达,需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞,原因是
(答出两点即可)。
(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时,DNA连接酶催化形成的化学键是 。
(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高,根据中心法则
分析,其可能的原因是 。
答案 (1)嫩叶组织细胞易破碎 防止RNA降解 (2)在逆转录酶的作用下,以mRNA为模板按照碱基互补
配对的原则可以合成cDNA (3)目的基因无复制原点;目的基因无表达所需启动子 (4)磷酸二酯键 (5)目
的基因的转录或翻译异常
解析 本题主要考查基因工程的相关知识,考查学生获取知识,分析与归纳知识等能力。(1)从植物体中提取
mRNA需要破碎组织细胞,嫩叶比老叶的组织细胞易破碎,mRNA提取效率高。由于植物组织中存在的RNA
酶能将RNA分解,所以实验过程中要添加RNA酶抑制剂以降低RNA酶的活性,保护提取的RNA不被分解。
(2)cDNA是在逆转录酶的作用下,以mRNA为模板,按照碱基互补配对的原则合成的。(3)由于目的基因无复
制原点,也无基因表达所需的启动子和终止子,所以需与质粒构建重组质粒后再导入受体细胞。(4)DNA连接
酶可以催化两个DNA片段的黏性末端或平末端连接形成磷酸二酯键。(5)几丁质酶基因已经整合到植物的
基因组中,但是转基因植株抗真菌病的能力没有提高,说明转基因植株体内不存在抗菌活性蛋白,即几丁质酶
基因的转录或翻译过程出现异常,从而导致几丁质酶基因没有正常表达合成抗菌活性蛋白。
12.(2015海南单科,31,15分)在体内,人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链,此肽链在内质网
中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原,进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除中间片段C后,
产生A、B两条肽链,再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的胰岛素。目前,利用基因工程技术可大量
生产胰岛素。回答下列问题:
(1)人体内合成前胰岛素原的细胞是 ,合成胰高血糖素的细胞是 。
(2)可根据胰岛素原的氨基酸序列,设计并合成编码胰岛素原的 序列,用该序列与质粒表达载体
构建胰岛素原基因重组表达载体,再经过细菌转化、筛选及鉴定,即可建立能稳定合成 的基因工程
菌。
(3)用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时,培养液无抗原抗体反应,菌体有抗原抗体反应,则用该工程菌进
行工业发酵时,应从 中分离、纯化胰岛素原。胰岛素原经酶处理便可转变为胰岛素。
答案 (1)胰岛B细胞 胰岛A细胞(每空3分,共6分)
(2)DNA 胰岛素原(每空3分,共6分)北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A版》
(3)菌体(3分)
解析 (1)人体合成前胰岛素原的细胞是胰岛B细胞,合成胰高血糖素的细胞是胰岛A细胞。(2)蛋白质工程
生产胰岛素时,需根据胰岛素原的氨基酸序列,设计并合成编码胰岛素原的脱氧核苷酸序列(目的基因),然后
再构建胰岛素原基因重组表达载体,导入细菌细胞内,再经过细菌转化、筛选及鉴定,即可建立能稳定合成胰
岛素原的工程菌。(3)运用抗原—抗体检测法检测胰岛素原时,培养液无抗原抗体反应,菌体有抗原抗体反应,
故应从菌体中分离、纯化胰岛素原。
13.(2014课标全国Ⅱ,40,15分)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关,若从该植物中获得该耐旱
基因,并将其转移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。
回答下列问题:
(1)理论上,基因组文库含有生物的 基因;而cDNA文库含有生物的 基因。
(2)若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文库,再从中 出所需的耐旱基因。
(3)将耐旱基因导入农杆菌,并通过农杆菌转化法将其导入植物 的体细胞中,经过一系列的过程
得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的
,如果检测结果呈阳性,再在田间实验中检测植株的 是否得到提高。
(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3∶1时,则可推测该耐旱
基因整合到了 (填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。
答案 (1)全部 部分 (2)筛选 (3)乙 表达产物 耐旱性 (4)同源染色体的一条上
解析 本题考查对基因工程应用的相关知识的识记和理解。(1)基因组文库包含某种生物的全部基因,cDNA
文库又称为部分基因文库,含有生物的部分基因。(2)植物甲基因组文库中有该种植物的全部基因,从中可筛
选出耐旱基因。(3)植物乙的耐旱性低,所以植物乙体细胞作为受体细胞;要确定耐旱基因是否正确表达,应检
测该基因的表达产物,对于个体水平的检测,应在干旱的田间进行实验,检测植物乙耐旱性是否得到了提高。
(4)将耐旱基因看作A,不耐旱基因看作a,Aa×Aa→耐旱与不耐旱数量比为3∶1,则耐旱基因整合到了同源染色
体的一条上。
14.(2012课标,40,15分)根据基因工程的有关知识,回答下列问题:
(1)限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有 和 。
(2)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下:
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内切酶切割,
该酶必须具有的特点是 。
(3)按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即 DNA连接酶和 DNA连接酶。
(4)反转录作用的模板是 ,产物是 。若要在体外获得大量反转录产物,常采用 技术。
(5)基因工程中除质粒外, 和 也可作为运载体。
(6)若用重组质粒转化大肠杆菌,一般情况下,不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞,原因是
。
答案 (1)黏性末端 平末端
(2)切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同(其他合理答案也可)
(3)大肠杆菌 T
4
(4)mRNA(或RNA) cDNA(或DNA) PCR
(5)噬菌体 动植物病毒(其他合理答案也可)
(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱(其他合理答案也可)北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A版》
解析 此题考查基因工程应用的相关知识。(1)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有黏性末
端和平末端两种类型。(2)为使运载体与目的基因相连,应使二者被切割后产生的末端相同,故用另一种限制
酶切割产生的末端必须与EcoRⅠ切割产生的末端相同。(3)根据酶的来源不同,DNA连接酶分为E·coliDNA
连接酶和T DNA连接酶。(4)以RNA为模板,合成DNA的过程称为逆转录,若要体外获得大量DNA分子,
4
可以使用PCR技术。(5)在基因工程中,通常利用质粒作为运载体,另外噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。
(6)大肠杆菌作为受体细胞时,常用Ca2+处理,使之成为能吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞。
15.(2012海南单科,31,15分)已知甲种农作物因受到乙种昆虫危害而减产,乙种昆虫食用某种原核生物分泌的
丙种蛋白质后死亡。因此,可将丙种蛋白质基因转入到甲种农作物体内,使甲种农作物获得抗乙种昆虫危害
的能力。
回答下列问题:
(1)为了获得丙种蛋白质的基因,在已知丙种蛋白质氨基酸序列的基础上,推测出丙种蛋白质的 序列,据
此可利用 方法合成目的基因。获得丙种蛋白质的基因还可用 和 方法。
(2)在利用上述丙种蛋白质基因和质粒载体构建重组质粒的过程中,常需要使用 酶和 酶。
(3)将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的愈伤组织共培养,筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织,由该愈伤
组织培养成的再生植株可抵抗 的危害。
(4)若用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口,则该植株的种子 (填“含有”或
“不含”)丙种蛋白质基因。
答案 (1)基因 化学 基因文库 PCR(每空2分,共8分,其他合理答案也给分)
(2)限制 DNA连接(每空1分,共2分)
(3)乙种昆虫(2分)
(4)不含(3分)
解析 本题考查抗虫作物培育过程的相关知识。(1)获取目的基因的方法主要有基因文库获取法、PCR技
术扩增法和人工化学合成法三种。已知丙种蛋白质氨基酸序列,可通过推测丙种蛋白质的基因序列,然后利
用化学方法人工合成丙种蛋白质基因。(2)在构建重组质粒的过程中,需要使用限制性核酸内切酶和DNA连
接酶,前者能识别特定的核苷酸序列,使每条链特定部位的核苷酸之间的磷酸二酯键断开,使其形成黏性末端,
被喻为“分子手术刀”;后者能将两个带有相同黏性末端的DNA片段连接起来,被称为“分子针线”。(3)将
含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的组织共培养,可筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织,而后培养出含有
丙种蛋白质的抗乙种昆虫的植株。(4)若只用重组质粒感染甲种农作物叶片伤口,可在叶片组织中筛选出含
丙种蛋白质的细胞,由于该重组质粒感染的是体细胞,故该植株的种子中不含有丙种蛋白质。
16.(2011海南单科,31,15分)回答有关基因工程的问题:
(1)构建基因工程表达载体时,用不同类型的限制酶切割DNA后,可能产生黏性末端,也可能产生 末端。
若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接,则应选择能使二者产生 (相同、不同)黏性末
端的限制酶。
(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时,构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等,其中启动子的作用是
。在用表达载体转化大肠杆菌时,常用 处理大肠杆菌,以利于表达载体进入;为了检测胰岛素基因是否
转录出了mRNA,可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交,该杂交技术称为 。为了检测胰岛
素基因转录的mRNA是否翻译成 ,常用抗原—抗体杂交技术。
(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞,先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的 中,然
后用该农杆菌感染植物细胞,通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的 上。
答案 (1)平 相同 (2)驱动胰岛素基因转录出mRNA(3分,其他合理答案也给分) CaCl 溶液(或Ca2+) 分
2
子杂交技术 蛋白质(2分,其他答案也给分) (3)T-DNA 染色体DNA(2分,其他答案也给分)
解析 (1)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式:黏性末端和平末端。当限制酶在
它识别序列的中心轴两侧将DNA切开时,产生的是黏性末端,而当限制酶在它识别序列的中心轴线切开时,
产生的是平末端。要使目的基因和质粒直接进行连接,应使用同种限制酶切割目的基因和质粒,使二者产生北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A版》
相同黏性末端。(2)一个基因表达载体的组成,除含有目的基因外,还必须有启动子、终止子和标记基因。启
动子是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因首端,是RNA聚合酶识别和结合部位,可以驱动目的基因转录
出mRNA。在用表达载体转化大肠杆菌时,为便于表达载体进入,常用CaCl 处理大肠杆菌。要检测目的基
2
因是否转录出对应的mRNA,可采用分子杂交技术,即用目的基因片段作探针,与mRNA杂交,如果显示出杂
交带,则表明目的基因转录出了mRNA。(3)运用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时,要先将目的基因
插入农杆菌Ti质粒的T-DNA中,然后将该农杆菌感染植物细胞,通过DNA重组将目的基因插入到植物细胞
的染色体DNA上。
考点二 基因工程的应用及蛋白质工程
1.(2020山东,25,11分)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
。
答案 (1)限制性核酸内切酶和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
解析 (1)构建重组载体所需的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶,重组载体进入受体细胞并在细胞
内维持稳定和表达的过程称为转化。(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,可驱动基因转录出mRNA,
若启动子序列改变,将会影响RNA聚合酶与启动子的识别和结合,从而影响基因的转录;由题意知,3个突变品
系发生改变的是Wx基因的启动子,而启动子位于基因的非编码区,编码直链淀粉合成酶的碱基序列(即编码
区)中不含启动子,故3个突变品系合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列不发生改变,只是Wx基因的表达水
平发生了改变。(3)检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA,经逆转录过程获得总cDNA。利用cDNA进行
PCR扩增前需根据Wx基因的一段已知序列设计特定引物,从而专一性地扩增出Wx基因的cDNA。(4)水稻
胚乳中含直链淀粉和支链淀粉,由于直链淀粉所占比例越小糯性越强,所以Wx基因表达量最少即Wx mRNA
量最少的品系糯性最强,故品系3糯性最强。北京曲一线图书策划有限公司 2022版《5年高考3年模拟 A版》
2.(2020天津,16,10分)Ⅰ型糖尿病是因免疫系统将自身胰岛素作为抗原识别而引起的自身免疫病。小肠黏
膜长期少量吸收胰岛素抗原,能诱导免疫系统识别该抗原后应答减弱,从而缓解症状。科研人员利用Ⅰ型糖
尿病模型小鼠进行动物实验,使乳酸菌在小鼠肠道内持续产生人胰岛素抗原,为此构建重组表达载体,技术路
线如下。
据图回答:
(1)为使人胰岛素在乳酸菌中高效表达,需改造其编码序列。如图是改造前后人胰岛素B链编码序列的起始
30个核苷酸序列。据图分析,转录形成的mRNA中,该段序列所对应的片段内存在碱基替换的密码子数有
个。
(2)在人胰岛素A、B肽链编码序列间引入一段短肽编码序列,确保等比例表达A、B肽链。下列有关分析正
确的是 (多选)。
A.引入短肽编码序列不能含终止子序列
B.引入短肽编码序列不能含终止密码子编码序列
C.引入短肽不能改变A链氨基酸序列
D.引入短肽不能改变原人胰岛素抗原性
(3)在重组表达载体中,SacⅠ和XbaⅠ限制酶仅有图示的酶切位点。用这两种酶充分酶切重组表达载体,可
形成 种DNA片段。
(4)检测转化的乳酸菌发现,信号肽-重组人胰岛素分布在细胞壁上。由此推测,信号肽的合成和运输所经历的
细胞结构依次是 。
(5)用转化的乳酸菌饲喂Ⅰ型糖尿病模型小鼠一段时间后,小鼠体内出现人胰岛素抗原,能够特异性识别它的
免疫细胞有 (多选)。
A.B细胞 B.T细胞 C.吞噬细胞 D.浆细胞
答案 (共10分)(1)6 (2)ABCD (3)3 (4)核糖体、细胞质基质、细胞膜、细胞壁 (5)AB
解析 (1)
改造
AA CA
前单TTT GTG CACCTG TGCGGCTCA CAC
C A
链
改造
AA CA
后单TTT GTC CAT TTA TGTGGATCA CAT
C A
链
对应 对应 对应 对应 对应
对应
密码 密码 密码 密码 密码
密码
子改 子改 子改 子改 子改
子改变
变 变 变 变 变
据表及题图分析可知,转录形成的mRNA中,该段序列所对应的片段内共6个密码子发生了碱基替换。(2)对
人胰岛素A、B肽链编码序列间引入一段短肽编码序列后不应破坏其正常功能,若引入的短肽编码序列含有
终止子序列,则会导致DNA转录提前结束,形成的mRNA过短,翻译成的多肽链将不完整而失效,A正确;如果
引入的短肽编码序列含有终止密码子编码序列,则该mRNA的翻译过程将提前结束,氨基酸数目减少从而导
致蛋白质失效,B正确;由题干分析可知,加入短肽编码序列的目的是使A、B肽链等比例表达,不能改变A、B
肽链的氨基酸序列,更不能改变原人胰岛素的抗原性,C、D正确。(3)由重组表达载体图像分析可知,该环形
DNA上有两个SacⅠ酶切位点和一个XbaⅠ酶切位点,则用这两种酶充分酶切重组表达载体后将产生三个
短链(注意线形的DNA双链被限制酶充分酶切三个相应位点之后将形成4个DNA片段,而一个环形质粒被
限制酶充分酶切三个相应的位点之后将形成3个DNA片段)。(4)由于乳酸菌为原核生物,没有细胞核且只有
