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
【考情探究】
课标解读
考情分析 备考策略
考点 考向
基因工程的原理与 (1)考查内容:考查内容集中在基因工程特殊工具
1 基因工程
技术 的作用和特点、基因工程操作步骤以及基因工 (1)利用表格比较法
基因工程的应用 基因工程的应用 程在工农业生产和实践方面的应用,其中限制酶 对比理解限制酶、
2
与蛋白质工程 蛋白质工程 的种类和作用是该考点的难点。(2)命题规律:考 DNA连接酶和载体
生物技术的安全性 查方式上,多以最新科技信息材料的形式,且常常 的作用。
结合细胞工程和胚胎工程进行考查,如2020课标 (2)利用实例分析法
生物技术的安全 全国Ⅲ,38。(3)命题预测:预计2022年高考中,试 理解基因工程、蛋
3 生物技术的伦理问
性与伦理问题 题多通过分析社会热点话题中的转基因技术方 白质工程的原理与
题
案,体现对科学探究素养的考查。复习时应注意 技术
加强与细胞工程、胚胎工程的横向联系
【真题探秘】
命题立意
(1)命题特点
以转基因水稻研究为背景,考查了基因工程、实验分析等相关知识。
(2)核心素养
试题设计体现了对科学思维素养中归纳与概括、演绎与推理等要素的考查。
解题指导
(1)核心考点
基因工程的原理、PCR技术。
(2)审题关键
注意题干信息中“直链淀粉所占比例越小糯性越强”,由此信息分析第(4)小题。
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基础篇
【基础集训】
考点一 基因工程
1.(2021届宁夏石嘴山三中月考一,59)关于基因表达载体的构建,叙述不正确的是 ( )
A.目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传、表达和发挥作用
B.一个基因表达载体的组成含有目的基因、标记基因、启动子、终止子等
C.终止子位于mRNA的尾端,使转录在所需要的地方停止下来
D.涉及了碱基互补配对原则
答案 C
2.如图表示形成cDNA 并进行 PCR 扩增的过程。据图分析,下列叙述正确的是 ( )
A.①过程所需的原料是核糖核苷酸
B.②过程所需的酶必须耐高温
C.③过程需要解旋酶破坏氢键
D.④过程的引物对之间一般不能互补配对
答案 D
3.(2020辽宁大连一模,38)微卫星DNA是广泛分布于真核生物基因组中的简单重复序列。由于重复单位的
重复次数在个体间呈高度特异性并且数量丰富,因此,微卫星DNA可以作为分子标记,并有着广泛应用。
(1)为了分离捕获到某种生物的微卫星DNA分子标记,可以用生物素标记的特定简单重复序列作为探针,与该
生物的 文库进行杂交,然后再经多个步骤筛选获取微卫星DNA。
(2)扩增分离到的微卫星DNA序列的PCR反应体系中含缓冲液、模板DNA、dNTP(包含dATP、dCTP、
dGTP、dTTP)、引物及耐高温的DNA聚合酶等。其中dNTP的作用是 ;该
技术的前提是 ,以便根据这一序列合成引物,所以引物应选用图中 (填图中
标号)。
(3)PCR的基本反应步骤为 ,其产物量以 形式
扩增。
(4)根据“微卫星DNA”的特点判断,这种分子标记可应用于 (填字母)。
A.人类亲子鉴定 B.种群遗传多样性研究
C.诱导基因突变 D.冠状病毒遗传物质测序
答案 (1)基因组 (2)合成DNA的原料、提供能量 有一段已知目的基因的核苷酸序列 Ⅰ和Ⅳ (3)DNA
解链—引物结合到互补链—互补链的合成(或变性、复性/退火、延伸或高温解链—冷却引物结合—加热互
补链合成) 指数(约为2n) (4)AB
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考点二 基因工程的应用与蛋白质工程
1.中华鲟是地球上古老的脊椎动物,被称为“活化石”。研究者试图通过蛋白质工程改造中华鲟体内的某些
蛋白质,使其更加适应现在的水域环境。以下说法错误的是 ( )
A.该工程可以定向改变蛋白质分子的结构
B.改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的
C.改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种
D.改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质
答案 D
2.利用基因工程技术培育马铃薯新品种,目前已经取得丰硕成果。请根据教材所学知识回答下列问题:
(1)马铃薯是双子叶植物,常用 (方法)将目的基因导入马铃薯受体细胞中。构建好的基因表达
载体基本结构包括目的基因、标记基因、 、 、 等五部分。
(2)科学家还培育出抗除草剂的转基因马铃薯,其设计方法为修饰除草剂作用的靶蛋白,使其对除草剂
(填“敏感”或“不敏感”),或使靶蛋白过量表达,植物吸收除草剂后仍能 。
(3)将目的基因导入受体细胞后,还需对转基因植物进行 。
答案 (1)农杆菌转化法 启动子 终止子 复制原点 (2)不敏感 正常代谢 (3)目的基因的检测与鉴定
3.(2015课标全国Ⅱ,40)已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。如
果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质(P)不但保留P
1
的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列问题:
(1)从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的 进行改造。
(2)以P基因序列为基础,获得P 基因的途径有修饰
1
基因或合成 基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括
的复制;以及遗传信息在不同分子之间的流动,即: 。
(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过
和 ,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,再经表达、纯化获得蛋白质,之
后还需要对蛋白质的生物 进行鉴定。
答案 (1)氨基酸序列(或结构)(其他合理答案也可)
(2)P P DNA和RNA(或遗传物质) DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)
1
(3)设计蛋白质的结构 推测氨基酸序列 功能
考点三 生物技术的安全性与伦理问题
1.生物技术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.应严格选择转基因植物的目的基因,避免产生对人类有害的物质
B.当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验,但不反对治疗性克隆
C.反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿
D.生物武器是用病毒类、干扰素及生化毒剂类等来形成杀伤力
答案 D
2.据报道,世界首例基因编辑婴儿——“露露”和“娜娜”于2018年11月在中国健康诞生,她们的基因已经
经过人为修饰,推测能够天然抵抗艾滋病。回答下列问题:
(1)目前艾滋病治疗采用的“鸡尾酒疗法”是通过三种或三种以上的抗病毒药物联合使用来治疗艾滋病的,
能抑制病毒RNA逆转录成DNA。研究人员发现,能防止艾滋病病毒携带者转化为艾滋病患者的强力药物会
损害病人体内细胞储存葡萄糖的能力,从而可能引发 病。
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(2)研究人员使用CRISPR基因编辑技术来修饰人类胚胎基因,在此过程使用的工具酶有
和 。该基因编辑婴儿孕育过程中使用了 等生物技
术。
(3)目前国际上普遍不赞同对健康胚胎进行基因编辑,请你谈谈理由:
(谈出一条即可)。
答案 (1)逆转录酶抑制剂 糖尿 (2)限制酶 DNA连接酶 体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植 (3)
对健康胚胎进行基因编辑是不理智的,是违反伦理的;基因编辑可能造成人体基因组的突变;艾滋病病毒突变
频率较高,基因编辑技术也无法完全阻断艾滋病病毒的感染
[教师专用题组]
【基础集训】
考点一 基因工程
1.在基因工程中利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA。限制性核酸内切酶的酶切位
点分别是BglⅡ、EcoRⅠ和Sau3AⅠ。下列分析错误的是 ( )
A.构建重组DNA时,可用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体
B.构建重组DNA时,可用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体
C.图乙中的P1噬菌体载体只用EcoRⅠ切割后,含有2个游离的磷酸基团
D.用EcoRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体,再用DNA连接酶连接,只能产生一种重组DNA
答案 D 由题图可知,BglⅡ、Sau3AⅠ及EcoRⅠ三种酶在目的基因和P1噬菌体上都有切口,故可用BglⅡ
和Sau3AⅠ或EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体,A、B正确;从图乙知P1噬菌体
载体为环状DNA,只用EcoRⅠ切割后产生的是线性双链DNA分子,有2个游离的磷酸基团,C正确;用
EcoRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体,再用DNA连接酶连接,能产生两种重组DNA,D错误。
2.(2019福建泉州高二期末,10)如图表示形成cDNA 并进行 PCR 扩增的过程。据图分析,下列叙述正确的
是 ( )
A.①过程所需的原料是核糖核苷酸
B.②过程所需的酶必须耐高温
C.③过程需要解旋酶破坏氢键
D.④过程的引物对之间不能互补配对
答案 D ①过程是以RNA为模板形成单链DNA的反转录过程,所需的原料是脱氧核苷酸,A错误;过程②
是指细胞内以单链DNA为模板合成双链DNA的过程,此过程所需要的DNA聚合酶不需要耐高温,B错误;③
过程为变性,温度上升到90~95 ℃时,双链DNA解旋为单链,不需要解旋酶破坏氢键,C错误;④过程为复性,温
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度降到45~55 ℃时,两种引物通过碱基互补配对分别与两条DNA单链结合,但引物对之间一般不能互补配
对,D正确。
3.(2019江西南昌期末,12)为增加油菜种子的含油量,研究人员从陆地棉中获取酶D基因,从拟南芥基因文库
中获取转运肽基因:
(1)要获得酶D基因和转运肽基因A、D端相连的融合基因,需要用 酶和 酶处理。
(2)将上述融合基因插入如图所示 的T-DNA中,构建基因表达载体并导入农杆菌中,构建基因表达
载体的目的是 。
(3)携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后,在细胞中进行 ,或 ,随染色
体DNA进行同步复制。
(4)要检测转基因油菜中是否插入了融合基因,可以用 作探针,使探针与
杂交,如果显示出 ,就说明融合基因已插入成功。
答案 (1)ClaⅠ DNA连接 (2)Ti质粒 使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时
使目的基因能够表达和发挥作用 (3)自我复制 整合到染色体DNA上 (4)放射性同位素标记的含融合基
因的DNA片段 基因组DNA 杂交带
解析 (1)由题图可知,酶D基因A端和转运肽基因D端都含有限制酶ClaⅠ的切割位点,故要获得A、D端
相连的能融合基因可以用ClaⅠ限制酶切割后再用DNA连接酶处理。(2)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的染色体DNA上。根据农杆菌的这一特点,如果将目的基因插入Ti
质粒的T-DNA上,通过农杆菌的转化作用,就可以把目的基因整合到植物细胞中的染色体DNA上。因此将
上述融合基因插入如图所示Ti质粒的T-DNA中,构建基因表达载体并导入农杆菌中。构建基因表达载体是
基因工程的核心步骤,其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时使目的基因
能够表达和发挥作用。(3)质粒是独立于拟核与染色体DNA之外,并具有自我复制能力的很小的双链环状
DNA分子。携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后,能在细胞中进行自我复制,或整合到染色体DNA上,
随染色体DNA进行同步复制。(4)要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因,检测方法是采用DNA
分子杂交技术,即将转基因生物的基因组DNA提取出来,在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素标
记,以此作为探针,使探针与基因组DNA杂交,如果显示出杂交带,就表明目的基因已插入成功。
4.(2020四川攀枝花月考,12)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
限制性内切酶切割,该酶必须具有的特点是 。
(3)根据来源的不同,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)基因工程中除质粒外, 和 也可作为运载体。
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(5)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)平末端 黏性末端 (2)切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同 (3)T E·coli
4
(4)动植物病毒 λ噬菌体的衍生物
(5)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱
解析 (1)限制性核酸内切酶(简称限制酶)切割DNA分子后,产生的片段末端类型有黏性末端和平末端。(2)
目的基因与运载体具有相同的黏性末端才能连接,若用包括EcoRⅠ在内的两种限制酶切割目的基因,则另一
种限制酶必须具有的特点是切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同。(3)按其来源不同,基因
工程中所使用的DNA连接酶有两类,即E·coli DNA连接酶(来源于大肠杆菌)和T DNA连接酶(来源于T
4 4
噬菌体)。(4)基因工程中常用的运载体是质粒,此外还有λ噬菌体的衍生物和动植物病毒。(5)由于未处理的
大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱,因此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,而通常用Ca2+处理大肠杆菌细胞,使其成为感受态细胞,此时细胞壁和细胞膜的通
透性增大,容易吸收重组质粒。
考点二 基因工程的应用与蛋白质工程
1.(2020福建泉州模拟,26)中华鲟是地球上最古老的脊椎动物,被称为“活化石”。研究者试图通过蛋白质工
程改造中华鲟体内的某些蛋白质,使其更加适应现在的水域环境,以下说法错误的是 ( )
A.该工程可以定向改变蛋白质分子的结构
B.改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的
C.改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种
D.改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质
答案 D 蛋白质工程可以定向改造蛋白质分子的结构,A正确;改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的,B
正确;改造后的中华鲟具有新的性状,但其和现有中华鲟仍是同一物种,C正确;蛋白质工程改造的是基因,基因
可以遗传给子代,因此改造后的中华鲟的后代也具有改造的蛋白质,D错误。
2.利用基因工程技术培育马铃薯新品种,目前已经取得丰硕成果。请根据教材所学知识回答下列问题:
(1)马铃薯易患多种疾病,导致其产量不高。通过导入抗病基因并使其表达可以提高马铃薯产量,基因工程中
使用最多的抗病基因是 和病毒的复制酶基因。
(2)马铃薯是双子叶植物,常用 (方法)将目的基因导入马铃薯受体细胞中。构建好的基因表达
载体基本结构包括目的基因、标记基因、 、 、 等部分。
(3)科学家还培育出抗除草剂的转基因马铃薯,其设计方法为:修饰除草剂作用的靶蛋白,使其对除草剂
(填“敏感”或“不敏感”),或使靶蛋白过量表达,植物吸收除草剂后仍能 。
(4)将目的基因导入受体细胞后,还需对转基因植物进行 。
答案 (1)病毒外壳蛋白基因 (2)农杆菌转化法 启动子 终止子 复制原点 (3)不敏感 正常代谢 (4)
目的基因的检测与鉴定
解析 (1)在基因工程中,使用最多的抗病基因是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因。(2)常用农杆菌转
化法将目的基因导入马铃薯等双子叶植物的受体细胞中。构建好的基因表达载体的基本结构包括目的基因、
标记基因、终止子、启动子和复制原点等部分。(3)培育抗除草剂的转基因马铃薯,需通过修饰,使除草剂作
用的靶蛋白对除草剂不敏感,或使靶蛋白过量表达,使植物吸收除草剂后仍能正常代谢。(4)将目的基因导入
受体细胞后,还需对转基因植物进行目的基因的检测与鉴定。
3.已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的
丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质(P)不但保留P的功能,而且具有了酶的
1
催化活性。回答下列问题:
(1)从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的 进行改造。
(2)以P基因序列为基础,获得P 基因的途径有修饰
1
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基因或合成 基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括
的复制;以及遗传信息在不同分子之间的流动,即: 。
(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过
和 ,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,再经表达、纯化获得蛋白质,之
后还需要对蛋白质的生物 进行鉴定。
答案 (1)氨基酸序列(或结构)
(2)P P DNA和RNA(或遗传物质) DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)
1
(3)设计蛋白质的结构 推测氨基酸序列 功能
解析 (1)蛋白质的功能与结构相关,若要改变蛋白质的功能,需要对其结构进行改造。(2)确定目的基因的碱
基序列后,可通过对现有基因进行改造或者重新合成来获得目的基因。中心法则的内容包括遗传信息的复
制、转录、逆转录和翻译。(3)蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过设计蛋白质的结构和
推测氨基酸序列,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列。获得蛋白质之后要对蛋白质的生物功能进行鉴定。
解题关键 理清蛋白质工程的基本途径、中心法则的全部内容图解是解答本题的关键。
4.干扰素可以用于治疗病毒感染和癌症,但在体外保存相当困难。如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨
酸,那么,在-70 ℃条件下可以保存半年,这需要利用蛋白质工程来完成。请回答下列问题:
(1)天然蛋白质的合成过程是按照 进行的,而蛋白质工程与之相反。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 ,对现有蛋白质进行改造,或制
造新的蛋白质,以满足人类生产和生活的需要。
(2)若将干扰素的一个半胱氨酸变成丝氨酸,推测相应的脱氧核苷酸序列 (填“是”或“不是”)唯一
的。可利用PCR技术扩增相应基因,该技术的前提是要有一段 ,以便根据这一序列合成
引物。
(3)科学家在基因工程和蛋白质工程中常用大肠杆菌作为受体细胞,原因是
(答出两点即可)。大肠杆菌常用的转化方法是首先用 处理后成为 细胞,再与重组表达载体
溶于缓冲溶液中完成转化。
(4)干扰素基因是否翻译出蛋白质,可用 (物质)进行检测。
答案 (1)中心法则 基因修饰或基因合成 (2)不是 已知目的基因的核苷酸序列 (3)大肠杆菌繁殖快、
为单细胞生物、容易培养、遗传物质相对较少(答出两点即可) Ca2+ 感受态 (4)(干扰素)抗体
解析 (1)天然蛋白质的合成过程是按照中心法则中转录和翻译过程进行的,而蛋白质工程与之相反。根据
蛋白质工程的概念可知,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,通过基
因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造新的蛋白质,以满足人类生产和生活的需要。(2)由于丝氨
酸由多种密码子决定,因此通过题述方法获得的脱氧核苷酸序列不是唯一的。在PCR技术中扩增目的基因
的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物。(3)常用大肠杆菌作为基因工
程和蛋白质工程中的受体细胞的原因是其繁殖快、为单细胞生物、容易培养、遗传物质相对较少,大肠杆
菌常用的转化方法是首先用Ca2+处理,使其成为感受态细胞,再将重组表达载体溶于缓冲液中,与感受态细胞
混合,在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子(重组表达载体),完成转化过程。(4)检测干扰素的基因
是否表达,可用抗原—抗体杂交的技术进行检测,即用(干扰素)抗体进行检测。
5.人体内的t-PA蛋白能高效降解血栓,是心梗和脑血栓的急救药。然而,为心梗患者注射大剂量的t-PA会诱
发颅内出血,其原因在于t-PA作用的特异性不高。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。
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(1)依据所需t-PA蛋白的结构和功能,对天然的t-PA基因进行序列改造,可制造出性能优异的t-PA突变蛋白,
该技术称为 。
(2)已知人t-PA基因第84位半胱氨酸的编码链序列为TGT,而丝氨酸的密码子为UCU,因此突变基因编码该
氨基酸的编码链序列应设计为 。
(3)若获得的t-PA突变基因如图所示,那么质粒pCLY11需用 两种限制酶切开,才能与t-PA突变
基因高效连接。
(4)将连接成功的基因表达载体导入大肠杆菌中,在含有 的培养基上挑选颜色呈 的菌
落,初步筛选导入成功的细胞。
(5)检测t-PA突变基因是否导入大肠杆菌,可利用t-PA突变基因制备探针,进行 ,检测是否
有杂交链;也可依据t-PA突变基因两端的序列设计引物对大肠杆菌的DNA进行PCR扩增,若出现了
说明t-PA突变基因已经导入了受体细胞。
(6)在上述步骤成功的基础上,若没有能从大肠杆菌中提取到相应的t-PA突变蛋白,其可能的原因是
。
答案 (1)蛋白质工程 (2)TCT (3)XmaⅠ和BglⅡ (4)新霉素 白色 (5)DNA分子杂交 扩增产物(子代
DNA) (6)目的基因的转录或翻译异常
解析 (1)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,该技术称为蛋白质工程。(2)因为制造性能优异的t-PA突变蛋白,是将t-PA第84位的半胱氨酸换
成丝氨酸,已知人t-PA基因第84位半胱氨酸的编码序列(即模板链的互补链序列)为TGT,而丝氨酸的密码子
为UCU,模板链序列为AGA,因此突变基因编码该氨基酸的编码序列应设计为TCT。(3)由于目的基因的两
端的碱基序列分别是CCGG、CTAG,因此应用XmaⅠ和Bgl Ⅱ两种限制酶切割,以便把目的基因连接到质
粒pCLY11上。(4)由图可知,将连接好的基因表达载体导入大肠杆菌中,由于限制酶切割质粒破坏了mlacZ
基因,因此含t-PA突变基因重组质粒的细胞应具有的表现型是新霉素抗性且呈白色,可以在含新霉素的培养
基上挑选白色的菌落,初步筛选导入成功的细胞。(5)检测目的基因是否导入受体细胞可以用t-PA突变基因
制备探针,进行DNA分子杂交;也可以依据t-PA突变基因两端的序列设计引物对大肠杆菌的DNA进行PCR
扩增,如果出现扩增产物即子代DNA分子,说明已经导入受体细胞。(6)如果已经检测到基因,但没有相关的
蛋白质,蛋白质的合成需要经过转录和翻译,所以可能原因是目的基因没有转录和翻译。
考点三 生物技术的安全性与伦理问题
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1.(2020山东蒙阴实验中学期末,18)现在转基因技术已经相当成熟了,前不久美国批准转基因三文鱼进入市场,
旨在利用生物技术提升水产产业,不过这种转基因三文鱼目前只能在加拿大和巴拿马饲养。关于转基因技
术下列说法正确的是( )
A.转基因技术的原理是DNA分子杂交
B.转基因技术的应用解决了人类史上很多难题,是有利无害的
C.现在很多转基因食品包装都有警示标志
D.转基因食品比传统食品营养更丰富,因此在不久之后转基因食品会替代传统食品
答案 C 转基因技术的原理是基因重组,A错误;转基因技术的应用解决了人类史上很多难题,但既有有利
的一面,也有弊端,B错误;现在很多转基因食品包装都有警示标志,旨在提示消费者,C正确;转基因食品和传统
食品各有优缺点,转基因食品不会替代传统食品,D错误。
2.(2020山东枣庄二模,14)新冠肺炎在全世界的大流行,使我们对病毒的威力有深刻感受,所以生物武器更是
人类要严格禁止的。下列关于生物武器的说法,错误的是 ( )
A.生物武器包括致病菌、病毒、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等
B.利用炭疽杆菌制成的生物武器,具有传染性强、死亡率高的特点
C.中美两国发布联合声明,重申在一般情况下不发展、不生产、不储存生物武器
D.彻底销毁生物武器是世界上大多数国家的共识
答案 C 生物武器包括致病菌、病毒、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等,A正确;利用炭疽杆菌制成
的生物武器,具有传染性强、死亡率高的特点,B正确;中美两国发布联合声明,重申在任何情况下不发展、不
生产、不储存生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散,C错误;人们希望彻底销毁生物武器,这是世
界上大多数国家的共识,D正确。
3.(2020届5·3改编)生物技术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.应严格选择转基因植物的目的基因,避免产生对人类有害的物质
B.当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验,但不反对治疗性克隆
C.反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿
D.生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力
答案 D 在获得转基因植物时,要严格选择目的基因,避免产生对人类有害的物质,如有毒性的蛋白或能导
致人体过敏的蛋白等,A正确;当今社会的普遍观点是禁止有关人类的生殖性克隆,但不反对治疗性克隆,B正
确;反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿,C正确;生物武器种类包括自然致病菌、
病毒、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等,干扰素不属于生物武器,D错误。
4.(2019安徽蚌埠一模,15)转基因食品存在“是否安全”的争议,有人认为转基因食品是有害的。比如抗“草
甘膦(除草剂)”转基因农作物的种植,使喷洒除草剂的人患癌症。请用已学知识判断以下说法正确的是 (
)
A.自古就有“吃啥补啥”的说法,所以吃了转基因食品,则其中的基因会整合到人的基因组中
B.严格管理好目的基因和控制好目的基因的表达部位,则转基因食品安全性可以得到保障
C.若食用转基因大米,就一定会对人的健康造成危害
D.抗除草剂植物生产的食品会导致人患癌症
答案 B 吃了转基因食品,其中的基因会被消化分解,因此不会整合到人的基因组中,A错误;严格管理好目
的基因和控制好目的基因的表达部位,则转基因食品安全性可以得到保障,B正确;食用转基因大米不一定会
对人的健康造成危害,C错误;抗除草剂植物生产的食品不一定会导致人患癌症,D错误。
5.(2019江苏启东期中,24)(不定项选择)下列关于生物技术的安全性及伦理问题的观点,正确的是 ( )
A.应严格选择转基因植物的目的基因,避免产生对人类有害的物质
B.当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验,反对治疗性克隆
C.反对设计试管婴儿的原因之一是因为试管婴儿技术属于无性繁殖方式
D.生物武器具有传染性强、作用范围广等特点,应严格禁止
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答案 AD 严格选择转基因植物的目的基因,可避免产生对人类有害的物质,减少人们对转基因食物安全的
担忧,A正确;当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验,反对生殖性克隆,但是不反对治疗性克隆,B错误;试管
婴儿技术属于有性繁殖,反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿的性别,C错误;生
物武器有传染性强、作用范围广等特点,应严格禁止,D正确。
6.基因工程产物可能存在着一些安全性问题,下列说法不正确的是( )
A.三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼杂交,进而导致自然种群被淘汰
B.运载体的标记基因(如抗生素基因)可能指导合成有利于抗性进化的产物
C.目的基因(如杀虫基因)本身编码的产物可能会对人体产生毒性
D.转基因生物体释放到环境中,可能会对生物多样性构成危害
答案 A 三倍体转基因鲤鱼在减数分裂过程中,由于染色体联会紊乱,不能产生正常配子,因此三倍体转基
因鲤鱼与正常鲤鱼不能进行杂交,所以不会导致自然种群被淘汰,A错误。
7.(2019湖北武汉武昌调研,11)2012年6月29日,中国首例“设计试管婴儿”在中山医院诞生。该婴儿的父
母均为地中海贫血基因的携带者,曾育有一患重度地中海贫血的女儿。为了救治患病女儿,该夫妇在中山医
院通过“设计试管婴儿”技术(植入前对胚胎进行遗传学诊断),生下了一个不携带地中海贫血致病基因且配
型适合于患病姐姐的健康男婴,用他的脐带血帮助姐姐进行造血干细胞移植。回答下列问题:
(1)设计试管婴儿应用的技术有: (答出两点)。
(2)“设计试管婴儿”的胚胎,可在 8~16 个细胞阶段移植,并在植入前取胚胎的一个细胞进行某些基因检测;
牛、羊一般要培养到 时期才进行移植,并取 细胞进行性别鉴定。
(3)该“设计试管婴儿”与患病姐姐的配型要相合,原因是 。
(4)干细胞可分为胚胎干细胞和成体干细胞,胚胎干细胞在功能上,具有 ;在培养液中加入
(如牛磺酸)时,可诱导 ES 细胞向不同类型的组织细胞分化。
(5)为解决不孕夫妇的生育问题而出现的“试管婴儿”,与本材料中“设计试管婴儿”相比,一般不需要经过
这一步骤。
答案 (1)体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植、遗传学诊断 (2)桑椹胚或囊胚 滋养层 (3)降低或避
免免疫排斥反应,提高造血干细胞移植的成功率
(4)发育的全能性 分化诱导因子 (5)基因检测(遗传学诊断)
解析 (1)试管婴儿培育的一般过程是体外受精、体外一定程度的胚胎发育、胚胎移植到子宫内继续发育。
与试管婴儿培育的过程相比,设计试管婴儿在胚胎移植前需进行遗传学诊断。可见,设计试管婴儿应用的技
术包括:体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植、遗传学诊断。(2)牛、羊的胚胎一般要培养到桑椹胚或囊胚
时期才进行移植。在植入前可取滋养层细胞进行性别鉴定。(3)为了降低或避免免疫排斥反应,提高造血干
细胞移植的成功率,该“设计试管婴儿”与患病姐姐的配型要适合。(4)胚胎干细胞在功能上,具有发育的全
能性;在培养液中加入分化诱导因子可诱导 ES 细胞向不同类型的组织细胞分化。(5)设计试管婴儿在胚胎
移植前需进行遗传学诊断或基因检测,而试管婴儿不需进行遗传学诊断或基因检测。
综合篇
【综合集训】
提升一 限制酶的选择和标记基因筛选原理
图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制性内切酶的识别序列与
切割位点,图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切点是唯一的)。
图(a)
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图(b)
根据基因工程的有关知识,回答下列问题:
(1)经BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被 酶切后的产物连接,理由是
。
(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子,如图(c)所示。这三种重
组子中,不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有 ,不能表达的原因是
。
图(c)
(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶,常见的有 和 ,其中既能连接
黏性末端又能连接平末端的是 。
答案 (1)Sau3AⅠ 两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端 (2)甲和丙 甲中目的基因插入在启动
子的上游,丙中目的基因插入在终止子的下游,二者的目的基因均不能被转录 (3)E.coli DNA连接酶
T4(T)DNA连接酶 T4(T)DNA连接酶
4 4
提升二 DNA的粗提取与鉴定
(经典题)下列关于DNA粗提取与鉴定的实验叙述,正确的是 ( )
A.酵母、菜花和猪血均适合作为提取DNA的材料
B.由于DNA对高温耐受性差,因此提取时需加入95%的冷酒精
C.可用木瓜蛋白酶纯化过滤后研磨液中的DNA
D.向溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液中缓缓加蒸馏水,当出现析出物时停止加水
答案 C
[教师专用题组]
【综合集训】
提升一 限制酶的选择和标记基因筛选原理
1.(科学思维—演绎与推理)图甲、乙中的箭头表示三种限制性核酸内切酶的酶切位点,ampr表示氨苄青霉素
抗性基因,neo表示新霉素抗性基因。下列叙述正确的是 ( )
A.图甲中的质粒用BamHⅠ切割后,含有4个游离的磷酸基团
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B.在构建重组质粒时,可用PstⅠ和BamHⅠ切割质粒和外源DNA
C.用PstⅠ和Hind Ⅲ酶切,可以保证重组DNA序列的唯一性
D.导入目的基因的大肠杆菌可在含氨苄青霉素的培养基中生长
答案 C 图甲中的质粒只有一个BamHⅠ切割位点,切割后形成一个直链DNA,含2个游离的磷酸基团,A
错误;BamHⅠ切割位点在目的基因上,不能用该酶切割外源DNA,B错误;用PstⅠ和Hind Ⅲ酶切,能将质粒
切成两个片段,并能将外源DNA切成三段,只有含目的基因的片段通过DNA连接酶与质粒连接形成的重组
质粒符合要求,从而保证重组DNA序列的唯一性,C正确;导入目的基因的大肠杆菌,其重组质粒是用PstⅠ和
Hind Ⅲ切割形成的,其中的ampr(氨苄青霉素抗性基因)已被破坏,D错误。
2.[2019浙江超级全能生联考,32(二)]重瓣紫堇具有较高观赏和药用价值,但自然状态下几乎高度不育。为解
决重瓣紫堇的繁殖难题,科学家利用另一种植物的可育基因M,完成了对重瓣紫堇的改造,流程如图:(图中箭
头指的是不同限制酶识别的位点)
请回答:
(1)在本例中,应选用的限制酶是 ,以避免质粒自身环化、错向连接等问题。连接目的基因和
质粒时,关键需要催化 键的形成。
(2)导入受体细胞时,应选用CaCl 处理 ,使其 ,从而有利于重组质粒的导
2
入。
(3)利用紫堇根尖细胞培养成完整植株,依据的原理是 。理论上, (填“能”
或“不能”)用紫堇的叶肉细胞代替根尖细胞完成上述改造工作。
(4)若图中所得的转基因紫堇植株自交一代,子代中能稳定遗传的个体所占的比例为 。
答案 (1)Hind Ⅲ和Xho Ⅰ 磷酸二酯
(2)农杆菌 细胞壁通透性增大(或处于感受态)
(3)细胞的全能性 能
(4)1/4
解析 (1)质粒和目的基因所在DNA均存在三个限制酶酶切位点,且Bal Ⅰ酶切位点处于目的基因的中间,
不适宜选用,因此应该选择Hind Ⅲ和Xho Ⅰ进行酶切,且可避免质粒自身环化、错向连接等问题;目的基因
与质粒的连接需要DNA连接酶,具体催化的化学键是磷酸二酯键。(2)本题采用的是农杆菌转化法,重组质粒
首先导入农杆菌,再借助农杆菌侵染植物细胞,将农杆菌细胞内的目的基因转移至植物细胞中,因此CaCl 处
2
理的对象是农杆菌,其具体机理是使得细菌细胞壁通透性增大或使细菌细胞处于感受态。(3)植物组织培养
的理论基础是细胞的全能性,由于叶肉细胞同样具有本物种生长、发育、繁殖的全部遗传信息,所以也可作
为受体细胞进行培养。(4)该转基因植物可写作“MO”型,在自交时,相当于杂合体,会导致后代性状分离,具
体为MM∶MO∶OO=1/4∶1/2∶1/4,可稳定遗传的植株基因型为MM,占1/4。
3.(科学思维—演绎与推理)表中是几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中标注了相关限制酶的酶
切位点,其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题:
限制酶 BamHⅠ BclⅠ Sau3AⅠ HindⅢ
↓
G GA ↓ ↓ ↓
识别序列 T GA GATC A AGCT T
TC C
及 C CTA TC A A A
切割位点 G G G A C T T A CTAG ↑ T TCG ↑
↑
↑
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图1
图2
(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒,应选用 两种限制酶切割,酶切后的载体和目的基
因片段,通过 酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒,需将其转入处于 态的大肠杆菌。
(2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌,应在筛选平板培养基中添加 ,平板上长出的菌落,常用
PCR鉴定,所用的引物组成为图2中 。
(3)若BamHⅠ酶切的DNA末端与BclⅠ酶切的DNA末端连接,连接部位的6个碱基对序列为 ,对
于该部位,这两种酶 (填“都能”“都不能”或“只有一种能”)切开。
(4)若用Sau3AⅠ切图1质粒最多可能获得 种大小不同的DNA片段。
答案 (1)BclⅠ和HindⅢ 连接 感受 (2)四环素 引物甲和引物丙 (3)TGATCC
(GGATCA)
ACTAGG 都不能 (4)7
CCTAGT
解析 本题主要考查基因工程的相关知识。(1)分析4种限制酶识别的序列可知:BamHⅠ和BclⅠ识别序列
中含有Sau3AⅠ的识别序列,这三种酶切割DNA后可以产生相同的黏(粘)性末端。为保证质粒上含有标记
基因且不发生自身环化,切割质粒时应选用BclⅠ和HindⅢ两种限制酶切割,酶切后的载体和目的基因片段,
需用DNA连接酶连接形成重组质粒。为了扩增重组质粒,需将其转入处于感受态的大肠杆菌中。(2)重组质
粒中四环素抗性基因结构完整,氨苄青霉素抗性基因结构被破坏,在筛选平板培养基中添加四环素可以筛选
出转入了重组质粒的大肠杆菌。PCR扩增目的基因时,需用引物甲和引物丙两种引物。(3)BamHⅠ酶切产
生的黏(粘)性末端为 和 ,BclⅠ酶切产生的黏(粘)性末端为 和 ,经DNA连接酶连
接后,连接部位的6个碱基对序列为 或 ,此序列不能被BamHⅠ和BclⅠ识别,因
此不能被两种酶切开。(4)题图1质粒中含有Sau3AⅠ酶的3个识别序列,如图:(A、B、C分别表示相邻切点
间的DNA片段)
用Sau3AⅠ酶切,若在一个切点处切割可得到B+C+A、C+A+B、A+B+C 3种DNA片段(但其大小相同);若
在两个切点处切割可得到A、B+C、A+C、B、A+B、C 6种DNA片段(其大小均不同);若在三个切点处均
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切割,可得到A、B、C 3种大小不同的DNA片段。综上所述,用Sau3AⅠ酶切质粒最多可能获得7种大小
不同的DNA片段。
4.(科学思维—演绎与推理)科技人员通过基因工程、细胞融合等技术制作工程细胞,并利用工程细胞生产人
们所需要的医用蛋白,如用于治疗糖尿病的胰岛素。下面是利用大肠杆菌培育工程菌时用到的质粒、胰岛
素基因及相关的限制酶。请回答:
表 几种限制酶识别序列及其切割位点
限制酶 Bgl Ⅱ Bcl Ⅰ Sau3A Ⅰ Hpa Ⅱ
↓ ↓ ↓
↓
识别序列及 AGATCTTTGATCAAGATCCTA
CCGGGGCC
切割位点 CTAGA CTAGT G
↑
↑ ↑ ↑
图1
图2
(1)能识别人胰岛素的mRNA并催化合成cDNA的酶是 ;利用PCR技术对cDNA进行扩增所需要的
酶是 。在基因工程中,限制酶不能识别并切割单链核酸,其具体功能是
。
(2)表中可切割形成图2胰岛素基因末端的限制酶为 ;不宜选用Sau3AⅠ限制酶切割质粒的原因
是 。酶切后的质粒与胰岛素基
因通过 (填酶)作用后获得基因表达载体。
(3)基因表达载体导入大肠杆菌前,常用Ca2+处理菌体,其目的是 。
(4)从大肠杆菌细胞内获得了胰岛素,但其没有降血糖的功能,出现这种现象的原因是
。
答案 (1)逆转录酶 热稳定DNA聚合酶(或Taq酶) 识别双链DNA的某种特定核苷酸序列并断裂特定部
位的磷酸二酯键
(2)Sau3AⅠ Sau3AⅠ限制酶能识别并切割BglⅡ和BclⅠ限制酶的识别序列,导致质粒中的标记基因均被
破坏(其他合理答案也可) DNA连接酶
(3)提高受体细胞的转化率(其他合理答案也可)
(4)大肠杆菌为原核生物,细胞中只有核糖体,没有内质网和高尔基体,不能对肽链进行加工,不能形成有活性的
胰岛素
解析 根据胰岛素基因末端序列可知,切割胰岛素基因的限制酶识别和切割的序列为—GATCC—,表中的
Sau3AⅠ可识别和切割。分析表格信息可知,Sau3AⅠ限制酶可识别并切割BglⅡ或BclⅠ限制酶的识别序
列,导致质粒中的标记基因均被破坏。
5.(2020天津和平模拟,3)利用人胰岛B细胞构建cDNA文库,然后通过核酸分子杂交技术从中筛选目的基因,
筛选过程如图所示。下列说法错误的是 ( )
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A.cDNA文库的构建需要用到逆转录酶
B.图中的菌落是通过稀释涂布法获得的
C.核酸分子杂交的原理是碱基互补配对
D.从该文库中可筛选到胰高血糖素基因
答案 D cDNA是以RNA为模板逆转录得到的,因此需要逆转录酶,A正确;图中菌落均为单个分布,并无成
片连在一起的现象,符合稀释涂布平板法得到的菌落特征,B正确;图中所用的杂交为DNA分子杂交法,将人
胰岛素基因的单链用放射性同位素标记作为探针,与各菌落的DNA杂交,以选出含人胰岛素基因的菌落,
DNA杂交的原理是碱基互补配对,C正确;该cDNA文库是人胰岛B细胞的cDNA文库,胰高血糖素在胰岛B
细胞中不表达,因此该cDNA文库不含胰高血糖素基因,不能筛选出,D错误。
6.(2020届山东等级考模拟,23)研究人员用三种基因探针,通过分子杂交技术分别对某动物三种细胞中的
mRNA进行检测,结果如表所示。下列说法错误的是 ( )
细胞 杂交 未成熟红细
输卵管细胞 胰岛B细胞
带 探针 胞
卵清蛋白基因探针 有 无 无
β-珠蛋白基因探针 无 有 无
胰岛素基因探针 无 无 有
A.三种探针的核苷酸序列不同
B.有杂交带出现表明相应基因发生了转录
C.用上述探针分别检测三种细胞的DNA,实验结果不变
D.可用mRNA逆转录产生的DNA制作相应基因的探针
答案 C 本题通过分析基因探针的制备和基本原理,考查了考生对基因本质的理解和基因功能的应用,体现
了对科学思维素养中归纳与概括素养以及创造性思维要素的考查。基因具有特定的核苷酸序列,A正确;有
杂交带出现说明细胞中含有相应基因的mRNA,即基因发生了转录,B正确;一般来说,同一生物个体的正常体
细胞均具有全套的遗传信息,若用上述探针检测DNA,均可出现杂交带,C错误;用mRNA逆转录产生的
DNA(cDNA)可以制作不含内含子的相应基因的探针,D正确。
7.(2018陕西榆林二模,38)(10分)美国科学家从乙肝病毒中提取出相关抗原基因,并将其植入土豆,从而培育出
了含乙肝疫苗的转基因土豆, 主要操作过程如图所示(图中限制酶识别的DNA序列均不相同)。请回答下列
问题:
(1)在获取抗原基因和切割质粒时,应选用的限制酶是 。
(2)在操作Ⅰ中会不会发生抗原基因或质粒的自身环化? 。理由是
。
(3)操作Ⅲ是对受体细胞进行筛选的过程,在所用培养基中需添加适量的卡那霉素,原因是
。
(4)操作Ⅳ采用的是 技术,该过程所用培养基中必须添加的植物激素是
。
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答案 (1)PstⅠ和EcoRⅠ (2)不会 在获取抗原基因和切割质粒时用了PstⅠ和EcoRⅠ两种酶,切割后得
到的抗原基因及质粒两端具有不同的末端 (3)用含有卡那霉素的培养基可以筛选出成功导入了重组质粒的
受体细胞 (4)植物组织培养 生长素和细胞分裂素
解析 (1)图中抗原基因两侧分别为PstⅠ、EcoRⅠ的酶切位点,这两个酶切位点也存在于质粒上,因此在获
取抗原基因和切割质粒时,应选用的限制酶是PstⅠ和EcoRⅠ。(2) 操作Ⅰ为构建基因表达载体。由于在获
取抗原基因和切割质粒时用了PstⅠ和EcoRⅠ两种酶,切割后得到的抗原基因及质粒两端具有不同的末端,
所以在操作Ⅰ中不会发生抗原基因或质粒的自身环化。(3)构建的重组质粒上含有抗卡那霉素基因(标记基
因),成功导入重组质粒的受体细胞能在含有卡那霉素的培养基上生长。可见,在对受体细胞进行筛选的操作
Ⅲ过程中,在所用培养基中需添加适量的卡那霉素的原因是用含有卡那霉素的培养基可以筛选出成功导入
了重组质粒的受体细胞。(4)欲将成功导入目的基因的植物受体细胞培养成转基因植物,需借助植物组织培
养技术,该过程所用培养基中必须添加的植物激素是生长素和细胞分裂素。
8.(2020山西大同一中月考,12)我国一科研团队将小麦液泡膜Na+/K+逆向转运蛋白基因(TaNHX2基因)转移到
水稻细胞内,获得了转基因耐盐水稻新品种。回答下列有关问题:
(1)为保证目的基因在水稻细胞中能够表达,运载体上应含有特定的 (填“复制原点”“启动子”或
“标记基因”)
(2)水稻的转化过程为将水稻幼胚接种到诱导培养基上,经 过程,培养出愈伤组织,然后用
法,将目的基因和相关功能片段整合到愈伤组织细胞的染色体DNA上,最后诱导愈伤组织形成水稻植株。
(3)为验证外源基因整合到水稻基因组后是否转录,可从转基因植株的细胞中提取所mRNA并反转录成
,再以反转录产物为模板,利用TaNHX2基因特异引物,通过 进行基因扩增。若以根细胞为材料扩增
结果为阳性(有产物生成),以叶细胞为材料扩增结果为阴性(无产物生成),则说明:
。
(4)将生长至4叶期的转基因幼苗转入高浓度的 NaCl溶液中培养,进行耐盐试验,用非转基因幼苗作为对照。
培养30天后观察现象,若 则说明转基因植株获得了耐盐特性。
答案 (1)启动子 (2)脱分化 农杆菌转化
(3)cDNA(互补DNA) PCR 目的基因(TaNHX2基因)仅在根细胞中转录,未在叶细胞中转录 (4)转基因植
株存活率高于非转基因植株
解析 (1)为保证目的基因在水稻细胞中能够表达,运载体上应含有特定的启动子。(2)愈伤组织是外植体经
过脱分化过程形成的,可用农杆菌转化法将目的基因和相关功能片段整合到愈伤组织细胞的染色体DNA上。
(3)要验证外源基因整合到水稻基因组后是否转录,须从转基因植株的细胞中提取mRNA,然后反转录成
cDNA,再以反转录产物为模板,利用TaNHX2基因特异引物,通过PCR进行基因扩增,获得目的基因;若以根细
胞为材料扩增结果为阳性(有产物生成),以叶细胞为材料扩增结果为阴性(无产物生成),则说明目的基因
(TaNHX2基因)仅在根细胞中转录,未在叶细胞中转录。(4)将生长至4叶期的转基因幼苗转入高浓度的NaCl
溶液中培养,进行耐盐试验,用非转基因幼苗作为对照,培养30天后观察现象,若转基因植株获得了耐盐特性,
则转基因植株存活率高于非转基因植株,这属于个体生物学水平的检测。
9.(2019北京东城期末,28)研究人员用图1中质粒和图2中含目的基因的片段构建重组质粒(图中标注了相关
限制酶切割位点),将重组质粒导入大肠杆菌后进行筛选及PCR鉴定。以下叙述不正确的是 ( )
图1
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图2
A.构建重组质粒的过程应选用BclⅠ和HindⅢ两种限制酶
B.使用DNA连接酶将酶切后的质粒和目的基因片段进行重组
C.含有重组质粒的大肠杆菌可以在添加氨苄青霉素的培养基上生存
D.利用PCR鉴定含目的基因的大肠杆菌时应选用引物甲和引物丙
答案 C 据图2可知,获得目的基因可以用BclⅠ和HindⅢ两种限制酶,或者BamHⅠ和HindⅢ两种限制
酶,据图1可知BamHⅠ酶切会破坏两个抗生素抗性基因,故构建重组质粒的过程只能选用BclⅠ和HindⅢ
两种限制酶,使用DNA连接酶将酶切后的质粒和目的基因片段进行重组,A、B选项正确;BclⅠ酶切会破坏
氨苄青霉素抗性基因,故含有重组质粒的大肠杆菌不可以在添加氨苄青霉素的培养基上生存,C选项错误;据
图2可知,利用PCR鉴定含目的基因的大肠杆菌时应选用引物甲和引物丙,D选项正确。
能力解读 以基因工程构建重组质粒为载体,考查辨认、比较、解读的理解能力和推理、归因的应用能力。
解题关键 正确解读图文信息是解题关键。
10.(2019江苏海安期末)科研人员通过基因工程实现了β-甘露聚糖酶基因在猪肠道野生酵母菌中的表达,使
原来不能被猪利用的粗纤维在猪肠道内被分解成可直接被吸收的单糖。如图为构建工程菌的部分过程,其
中介导序列能引导载体整合到酵母菌的染色体DNA上。请据图回答:
限制酶 识别序列和切割位点
↓
EcoRⅠ GAATT
C
↓
BamHⅠ GGAT
CC
↓
BglⅡ AGAT
CT
↓
SalⅠ GTCG
AC
(1)①过程中需要的工具酶是 ,其最适温度的范围一般是 (a.55~60 ℃,b.70~75
℃,c.90~95 ℃)。②③过程中的工具酶作用的化学键是 。
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(2)①过程利用野生酵母菌染色体DNA进行PCR扩增介导序列时,科研人员设计了如下一对引物:5'-
GAATTCGACCTCAAATCAGGTAGG-3'和3'-TTGCATTGACTTACACCTAGG-5',其中下划线部分序列的
设计依据是 ,方框部分序列的设计目的是
。
(3)若BamHⅠ酶切的DNA末端与BglⅡ酶切的DNA末端可以被DNA连接酶连接,原因是
,连接后的部位,这两种酶 (填“都能”“都不能”或“只有一种能”)切开,原因是
。
(4)若使用EcoRⅠ和SalⅠ酶对重组表达载体进行完全酶切并鉴定,可得到 种DNA片段。
答案 (1)热稳定性DNA聚合酶(Taq酶或耐高温的DNA聚合酶) b.70~75 ℃ 磷酸二酯键 (2)介导序列
两端的部分DNA序列 使扩增出的介导序列两端含有限制酶EcoRⅠ和BamHⅠ的识别序列(便于构建重
组质粒) (3)黏性末端序列互补(或黏性末端相同) 都不能 连接后该部位不再是BamHⅠ酶与BglⅡ酶的
识别序列 (4)3
解析 (1)图中①表示采用PCR技术扩增介导序列的过程,该过程在高温条件下进行,需要热稳定性DNA聚
合酶(Taq酶或耐高温的DNA聚合酶),其最适温度的范围一般是70~75 ℃;②③表示基因表达载体的构建过
程,除了图中的限制酶外,该过程中还需要DNA连接酶,作用的化学键是磷酸二酯键。(2)下划线部分序列的
设计根据是介导序列两端的部分DNA序列;GAATTC是限制酶EcoR Ⅰ的识别序列,而GGATCC是限制酶
BamH Ⅰ的识别序列,因此方框部分序列的设计目的是使扩增出的介导序列两端含有限制酶EcoR Ⅰ和
BamH Ⅰ的识别序列(便于构建重组质粒)。(3)若BamH Ⅰ酶切的DNA末端与Bgl Ⅱ酶切的DNA末端可
以被DNA连接酶连接,说明黏性末端序列互补(或黏性末端相同),连接后的部位这两种酶都不能切开,原因是
连接部位不再是BamH Ⅰ酶与Bgl Ⅱ酶的识别序列。(4)由图可以知道,重组基因表达载体含有2个EcoR
Ⅰ酶割位点,含有1个Sal Ⅰ酶切位点,因此使用EcoR Ⅰ和Sal Ⅰ酶对重组质粒完全酶切可以得到3种
DNA片段。
11.(2020浙江金华十校一模,28)青蒿素是有效的抗疟疾药物,但野生黄花蒿青蒿素产量低,为缓解青蒿素供应
不足的状况,科学家将tms基因和tmr基因导入黄花蒿的愈伤组织从而获得了黄花蒿的冠瘿组织,实验过程用
到的部分结构如图。
(1)在获得转基因的冠瘿组织过程中, 是核心步骤,在具体操作中常使用两种能产生不同粘
性末端的限制性核酸内切酶对目的基因和Ti质粒分别进行切割,这样做的好处有
。
(2)科学家将目的基因导入黄花蒿愈伤组织细胞前,先将目的基因导入农杆菌,农杆菌的作用是
。将目的基因导入农杆菌时,一般情况下,需先将农杆菌进行一定的处理或改造,其目的是
。
(3)为了准确鉴别受体细胞中是否含有目的基因,并将含有目的基因的细胞筛选出来,所选的Ti质粒至少应包
含 种抗生素抗性基因,以便筛选和鉴别。
(4)与愈伤组织相比,冠瘿组织的生长速度更快,原因可能是
。
(5)埃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
。
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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)构建重组Ti质粒 可以避免目的基因和Ti质粒出现自身连接成环和反向连接(或可使目的基因定
向插入Ti质粒) (2)可感染植物,将目的基因转移到受体细胞中 处理或改造后的农杆菌吸收重组Ti质粒
(外源DNA)的能力提高 (3)2 (4)tms和tmr基因编码产物控制合成了生长素和细胞分裂素,促进了冠瘿组
织的生长 (5) DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体
解析 (1)在获得转基因的冠瘿组织过程中,构建重组DNA分子(即重组Ti质粒)是核心步骤。使用两种能产
生不同粘性末端的限制酶酶切的好处是防止目的基因和Ti质粒出现自身环化,或者反向连接。(2)农杆菌含
有Ti质粒(其中有T-DNA片段),可感染植物将目的基因转移到受体细胞中。将目的基因导入农杆菌时,对农
杆菌进行一定的处理或改造是为了提高农杆菌对Ti质粒的吸收能力。(3)为了准确鉴别受体细胞中是否含
有目的基因,所选的Ti质粒至少应包含2种抗生素抗性基因,目的基因插入后会破坏其中一个抗性基因。(4)
冠瘿组织生长快的原因是其含有tms和tmr基因,其编码产物可控制合成生长素和细胞分裂素,从而促进生长。
(5)埃弗里等人的肺炎双球菌转化实验对基因工程的启示是DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个
体。
提升二 DNA的粗提取与鉴定
1.(2018江苏南京、盐城一模,12)下列有关“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述,错误的是 ( )
A.鸡血细胞是较理想的实验材料
B.NaCl溶液浓度越高,DNA的溶解度越大
C.在用酒精析出DNA时,最好使用95%的冷酒精
D.DNA溶液中加入二苯胺试剂,沸水浴加热,检测结果呈蓝色
答案 B 鸡血细胞含有细胞核,细胞核内含有DNA,且鸡血容易获得,因此提取DNA时常选用鸡血作为实
验材料,A正确;当NaCl溶液的浓度低于0.14 mol/L时,随着NaCl溶液浓度的升高,DNA的溶解度逐渐降低,
当NaCl溶液的浓度高于0.14 mol/L时,随着NaCl溶液浓度的升高,DNA的溶解度逐渐升高,B错误;DNA不
溶于酒精溶液,在体积分数为95%的冷酒精溶液中凝集效果最佳,C正确;在DNA的粗提取与鉴定实验中,
DNA溶液中加入二苯胺试剂后需沸水浴加热,结果呈蓝色,D正确。
2.(经典题)下列关于DNA粗提取与鉴定的实验叙述,正确的是 ( )
A.酵母、菜花和猪血均适合作为提取DNA的材料
B.由于DNA对高温耐受性差,故提取时需加入95%的冷酒精
C.可用木瓜蛋白酶纯化过滤后研磨液中的DNA
D.向溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液中缓缓加蒸馏水,当出现析出物时停止加水
答案 C 猪成熟红细胞(哺乳动物成熟的红细胞)没有细胞核和细胞器,不含DNA,故猪血不宜作为提取
DNA的材料,A错误;DNA对高温的耐受性比蛋白质强,DNA不溶于冷酒精,而其他杂质可溶于冷酒精,则用体
积分数为95%的冷酒精能提纯DNA,B错误;利用蛋白酶分解杂质蛋白,从而使提取的DNA与蛋白质分开,起
到纯化的作用,C正确;当NaCl溶液的物质的量浓度为0.14 mol/L时,DNA的溶解度最低,DNA析出量最大,
因此向溶解有DNA的2 mol/L的NaCl溶液中缓缓加蒸馏水,直至析出物不再增加为止,D错误。
3.(2019江苏苏州一模,13)图为“DNA的粗提取与鉴定”实验(以鸡血细胞液为实验材料)中部分操作步骤示
意图,图中装置可以进行该实验的多个步骤。若下列操作之前甲烧杯中已加入相应的实验材料或溶液,相关
叙述错误的是 ( )
A.若向甲烧杯中倒入蒸馏水并快速搅拌,则在装置乙完成过滤之后弃去滤液
B.若向甲烧杯中加入2 mol/L的NaCl溶液,则在装置乙完成过滤之后保留滤液
C.若向甲烧杯中缓缓加入蒸馏水并轻缓搅拌,则在装置乙完成过滤之后保留粘稠物
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D.若在甲烧杯中加入体积分数为95%的冷酒精并轻轻搅拌,则玻棒上会出现丝状物
答案 A 结合题干分析,若向甲烧杯中倒入蒸馏水并快速搅拌,则在装置乙完成过滤之后,留下的应是含有
细胞核物质的滤液,A错误;若向甲烧杯中加入2 mol/L的NaCl溶液,则在装置乙完成过滤之后,DNA溶解在
滤液中,要保留滤液,B正确;若向甲烧杯中缓缓加入蒸馏水并轻缓搅拌,则为降低NaCl溶液浓度,使DNA析出,
在装置乙完成过滤之后要保留粘稠物,C正确;若在甲烧杯中加入体积分数为95%的冷酒精并轻轻搅拌,则玻
棒上会出现丝状的DNA,D正确。
名师点睛 要明确DNA的粗提取与鉴定实验中三种重复操作的目的和作用:①加2次蒸馏水,第一次是使血
细胞破裂,第二次是降低NaCl溶液浓度,使DNA析出;②用纱布过滤3次,第一次获得含细胞核物质的滤液,第
2次获得DNA粘稠物,第3次获得含DNA的2 mol/L的NaCl溶液;③用4次NaCl,第1次用NaCl获取含
DNA的滤液(植物细胞);第2次用2 mol/L的NaCl溶液除去不溶解的杂质,再调节NaCl溶液物质的量浓度至
0.14 mol/L,析出DNA;第3次用2 mol/L的NaCl溶液溶解DNA,便于用冷酒精析出DNA(粗提取);第4次用2
mol/L的NaCl溶液,溶解丝(絮)状物,用于DNA的鉴定。
4.(2020届江苏苏州常熟中学模拟,21)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述,正确的是(多选) (
)
A.洗涤红细胞时,使用生理盐水可防止红细胞破裂
B.向鸡血溶液中加蒸馏水搅拌,可见玻棒上有白色絮状物
C.DNA在2 moL的NaCl溶液中溶解度较低
D.DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热后变蓝
答案 AD 本题以DNA粗提取和鉴定为知识载体,考查考生运用所学知识对实验中操作的方法、目的、
原理等分析的能力,试题通过对实验操作和原理的分析,体现了科学探究素养中的分析与讨论等。生理盐水
与细胞内的液体是等渗溶液,因此洗涤红细胞时,使用生理盐水可防止红细胞破裂,A正确;向鸡血细胞液中加
蒸馏水搅拌,可使细胞破裂,释放DNA,但不会观察到玻璃棒上有白色絮状物,B错误;DNA在2 mol/L的NaCl
溶液中溶解度较高,在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度较低,C错误;DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热
后变蓝,D正确。
名师点睛 对于此类试题,需要考生注意的细节较多,如实验的原理、实验选择的材料、实验采用的试剂及
试剂的作用、实验每一步骤的操作目的、实验现象等,需要考生在平时的学习过程中注意积累。
5.(2019江苏苏、锡、常、镇三模,25)如图是“DNA的粗提取和鉴定”实验中几个重要操作的示意图,下列
叙述正确的是(多选) ( )
A.图①的原理是DNA不溶于酒精,某些蛋白质可溶于酒精
B.图①和图③都需用玻棒沿一个方向轻缓搅拌,以防止破坏DNA
C.若图③操作后接图②操作,则DNA留在滤液中
D.若图④操作后接图②操作,则DNA留在纱布上
答案 ACD 分析图①,体积分数为95%的酒精用于溶解蛋白质等杂质,DNA不溶于酒精,有利于对DNA的
提纯,A正确;分析图③,向含有鸡血细胞的烧杯中加入蒸馏水,目的是让细胞吸水涨破,释放出DNA,这一过程
需要快速搅拌,B错误;图②操作为过滤,若图③操作后接图②操作,则DNA留在滤液中,C正确;图④向浓NaCl
溶液中加蒸馏水,说明是降低NaCl溶液的浓度,从而降低DNA在NaCl溶液中的溶解度而析出,因此过滤后
DNA留在纱布上,D正确。
名师点睛 解答本题需要熟知DNA粗提取的原理和过程,理解每一步骤的目的,然后用所掌握的这些知识来
分析题图中的各装置及操作意图,以此便能顺利解决问题。
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