2022届高考生物一轮复习专题训练74　分析基因工程的工具、原理和应用（解析版）

这是一份2022届高考生物一轮复习专题训练74　分析基因工程的工具、原理和应用（解析版），共9页。
1．(2021·宁夏长庆高级中学高三月考)下列关于基因工程应用的叙述，正确的是( )
A．基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因
B．基因诊断的基本原理是DNA分子杂交
C．一种基因探针能检测水体中的各种病毒
D．原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良
答案 B
解析 基因治疗就是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的，A错误；基因诊断又称DNA诊断或分子诊断，通过分子生物学和分子遗传学的技术，直接检测出分子结构水平和表达水平是否异常，从而对疾病作出判断，利用的原理就是DNA分子杂交，B正确；基因探针是用放射性同位素(或荧光分子)标记的含有目的基因DNA片段，一种基因探针只能检测水体中的一种或一类病毒，C错误；现在很多转基因生物就是用原核生物的基因杂交产生新品种的，比如抗虫棉等，D错误。
2．(2021·福建莆田第二十五中学高三月考)基因工程是在DNA分子水平上对生物进行的改造。在基因工程操作的基本步骤中不存在碱基互补配对现象的是( )
A．将目的基因导入受体细胞
B．目的基因与载体结合
C．人工合成目的基因
D．目的基因的检测和表达
答案 A
解析 目的基因与载体结合时，存在碱基互补配对，B错误；人工合成目的基因的方法如反转录法，需要进行碱基互补配对，C错误；检测目的基因时需要用到基因探针，进行碱基互补配对；基因表达包括转录和翻译过程，都要进行碱基互补配对，D错误。
3．(2021·广西壮族自治区河池市高级中学第二次月考)质粒是细菌中的有机分子，下列对其描述正确的是( )
A．质粒完全水解后最多可产生4种化合物
B．质粒能够自主复制
C．质粒中含有两个游离的磷酸基团
D．质粒是基因工程的工具酶
答案 B
解析 质粒是一种具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子，不含游离的磷酸基团，完全水解后最多可产生6种化合物：脱氧核糖、磷酸、4种含氮碱基，A、C错误，B正确；质粒是基因工程的工具——载体，不是工具酶，D错误。
4．(2021·天津红桥区高三月考)某实验小组将人生长激素基因导入大肠杆菌制备工程菌，下列相关叙述正确的是( )
A．人生长激素基因可以通过从下丘脑细胞获得的mRNA为模板经反转录获得
B．将人的生长激素基因导入大肠杆菌常采用Ca2＋处理细胞
C．在生长激素基因的首端插入终止子的目的是保证目的基因成功转录
D．利用工程菌制备的和人体细胞合成的生长激素具有相同的空间结构
答案 B
解析 生长激素基因在垂体细胞中表达，在下丘脑细胞中不表达，因此下丘脑细胞没有生长激素基因转录的mRNA，A错误；将基因导入大肠杆菌细胞时，常用钙离子处理，使其成为感受态细胞，B正确；在生长激素基因的首端插入启动子的目的是保证目的基因成功转录，C错误；人体细胞合成的生长激素要在内质网、高尔基体中进行加工，大肠杆菌没有内质网、高尔基体，因此利用工程菌制备的生长激素和人体细胞合成的生长激素的空间结构不同，D错误。
5．下列关于蛋白质工程的说法，错误的是( )
A．蛋白质工程能定向改造蛋白质的结构，使之更加符合人类的需要
B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变其结构
C．蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子
D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又称为第二代基因工程
答案 B
解析 由于基因决定蛋白质，因此，要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过改造基因来完成，而不是直接对蛋白质分子进行操作，B项错误。
6．(2021·山东枣庄二中高三月考)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EcRⅠ和DNA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的染色体上
答案 C
解析 目的基因C和质粒都有可被EcR Ⅰ切割的酶切位点，另外需要DNA连接酶将切好的目的基因和质粒连接起来，A项正确；愈伤组织全能性较高，是理想的植物受体细胞，将目的基因导入植物受体细胞的方法通常为农杆菌转化法，B项正确；质粒中含有潮霉素抗性基因，因此选择培养基中应该加入潮霉素，C项错误；使用分子杂交方法可检测目的基因是否整合到受体细胞的染色体上，D项正确。
7．(2021·天津和平区高三月考)为使玉米获得抗除草剂性状，需进行如图所示的操作。报告基因的产物能催化无色物质K呈现蓝色。转化过程中，愈伤组织表面常残留农杆菌，导致未转化愈伤组织也可能在选择培养基上生长。下列叙述不正确的是( )
A．筛选1需要用含抗生素的培养基筛选出成功导入表达载体的农杆菌
B．筛选2需要用无色物质K处理愈伤组织并筛选出呈现蓝色的组织
C．报告基因在玉米的愈伤组织和农杆菌细胞中均能正确表达
D．诱导幼胚脱分化形成愈伤组织的培养基需添加植物激素
答案 C
解析 分析图解可知，该基因工程的标记基因为氨苄青霉素抗性基因，因此筛选1需要用氨苄青霉素培养基筛选出成功导入表达载体的农杆菌，A正确；根据题意可知，报告基因的产物能催化无色物质K呈现蓝色，因此筛选2需要用无色物质K处理愈伤组织并筛选出呈现蓝色的组织，B正确；含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确表达，因此该基因只能在愈伤组织中正确表达，不能在农杆菌中表达，C错误。
8．如图为某种质粒的简图，小箭头所指分别为限制性核酸内切酶EcRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，P为转录的启动部位。已知目的基因的两端有EcRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，受体细胞为无任何抗药性的原核细胞。下列有关叙述，正确的是( )
A．将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcRⅠ酶切，在DNA连接酶作用下，生成由两个DNA片段连接形成的产物有两种
B．DNA连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来，形成一个重组质粒时形成两个磷酸二酯键
C．为了防止目的基因反向粘连和质粒自行环化，酶切时可选用的酶是EcRⅠ和BamHⅠ
D．能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞
答案 C
解析 DNA连接酶只能将具有相同黏性末端的DNA片段连接起来，因此将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcRⅠ酶切，在DNA连接酶作用下，生成由两个DNA片段连接形成的产物有3种，即质粒与质粒连接、目的基因与目的基因连接、目的基因与质粒连接，A错误；DNA连接酶的作用是将酶切后得到的具有相同末端的DNA片段连接起来，形成一个重组质粒时形成4个磷酸二酯键，B错误；EcRⅠ和BamHⅠ切割形成的黏性末端不同，而DNA连接酶只能将具有相同黏性末端的DNA片段连接起来，因此为了防止目的基因反向粘连和质粒自行环化，酶切时可选用的酶是EcRⅠ和BamHⅠ，C正确；导入普通质粒的大肠杆菌和导入重组质粒的大肠杆菌都能在含青霉素的培养基中生长，因此能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞不一定含有目的基因，D错误。
9．(2021·重庆一中高三月考)如图是从酵母菌获取某植物需要的某种酶基因的流程，回答下列问题：
(1)图中cDNA文库________(填“大于”“等于”或“小于”)基因组文库。
(2)①过程提取的DNA需要___________的切割， B过程是__________________。
(3)为在短时间内大量获得目的基因，可用____________扩增的方法，其原理是___________________________。
(4)目的基因获取之后，需要进行________________________，其组成必须有________________________以及标记基因等，此步骤是基因工程的核心。
(5)将该目的基因导入某双子叶植物细胞，常采用的方法是__________________，其能否在此植物体内稳定遗传的关键是____________________________________________。
答案 (1)小于 (2)限制酶 反转录 (3)PCR技术 DNA复制 (4)基因表达载体的构建 启动子、终止子、目的基因 (5)农杆菌转化法 目的基因是否整合到植物细胞的染色体上
解析 (1)cDNA文库含的是部分基因，而基因组文库含的是全部的基因，故cDNA文库小于基因组文库。(2)从酵母菌中提取目的基因需要用限制性核酸内切酶进行切割，B过程是由mRNA反转录获得DNA的过程，需要逆转录酶。(5)将该目的基因导入某双子叶植物细胞，常采用的方法是农杆菌转化法。其能否在此植物体内稳定遗传的关键是目的基因是否整合到植物细胞的染色体上，可以用DNA分子杂交技术进行检测。
10．肺细胞中的let－7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let－7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图1所示。请回答下列问题：
(1)进行过程①时，需用相关酶切开载体以插入let－7基因，该酶破坏的化学键是______
____________。重组载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位，该部位称为___________，同时，重组载体还应有_____________，以驱动自身复制，以及____________，以鉴别受体细胞是否含有目的基因。
(2)进行过程②时，当细胞生长到表面________________时，需用________________酶处理贴附在培养皿壁上的细胞并进行________________后继续培养。
(3)研究发现，let－7基因影响癌基因RAS表达的机理如图2所示。据图分析，肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中________________含量减少引起的，作出该假设的依据是________________________________________________________________________。
答案 (1)磷酸二酯键 启动子 复制原点 标记基因 (2)相互接触 胰蛋白(或胶原蛋白) 分瓶 (3)RAS蛋白 据图分析可知，RAS mRNA和没有翻译功能的miRNA结合后能抑制RAS基因的翻译，所以细胞中RAS蛋白质的含量减少
解析 (1)过程①表示基因表达载体的构建，在该过程中需要用限制酶对载体进行切割，以便于目的基因的插入，该酶切割的是DNA分子中的磷酸二酯键。重组载体上的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，复制原点可以启动载体的自我复制，标记基因可以鉴别受体细胞是否含有目的基因。(2)过程②表示用胰蛋白酶处理组织细胞获得单个细胞的过程，当细胞生长到表面相互接触时，需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理贴附在培养皿壁上的细胞并进行分瓶后继续培养。(3)据图2可知，let－7基因影响RAS基因表达的机理是let－7基因转录产物miRNA与RAS基因转录产物RAS mRNA结合，使RAS基因翻译受到抑制，引起细胞中的RAS蛋白含量减少，进而导致癌细胞增殖受到抑制。
11．科学家通过利用PCR定点突变技术改造Rubisc酶基因，提高了光合作用过程中Rubisc酶对CO2的亲和力，从而显著提高了植物的光合作用速率。请回答下列问题：
(1)PCR过程所依据的原理是______________，利用PCR技术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________；扩增过程需要加入______________________酶。
(2)启动子是一段有特殊结构的DNA片段，其作用是_____________________________。
目的基因能在不同生物体内正常表达原来的蛋白质，说明整个生物界________________。
(3)可利用定点突变的DNA构建基因表达载体。常用__________________将基因表达载体导入植物细胞，还需用到植物细胞工程中的______________技术，来最终获得转基因植物。
答案 (1)DNA双链复制 引物 热稳定DNA聚合(或Taq) (2)RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动转录出mRNA 共用一套遗传密码 (3)农杆菌转化法 植物组织培养
解析 (1)PCR依据的原理是DNA双链复制原理，要依据目的基因两端已知的脱氧核苷酸序列合成引物，扩增过程需要加入热稳定DNA聚合酶(或Taq酶)。(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动转录出mRNA；因生物界共用一套遗传密码，所以目的基因可以在不同细胞内表达合成出相同的蛋白质。(3)常用农杆菌转化法将基因表达载体导入受体细胞，借助于植物组织培养技术，获得转基因植物。
12．(2021·德州高三期末)真核生物基因中通常含有内含子，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。下图表示从基因文库提取胰岛素基因的过程。回答下列问题：
(1)过程①用到的酶为____________，与基因组文库中的基因相比，cDNA文库中获得的目的基因________(填“不含有”或“含有”)启动子。
(2)过程②的目的是________________________________________________________。
(3)过程⑤需将纤维素膜上的细菌________________，释放出DNA，再用32P标记的__________________作为探针进行杂交。依据杂交结果，应选取培养基上________(填字母)菌落继续培养，才能获得含有胰岛素基因的受体菌。
(4)与从基因组文库获取目的基因相比，图示方法获得的目的基因在受体菌中更容易表达，原因是___________________________________________________________________。
答案 (1)逆转录酶 不含有 (2)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)裂解 目的基因(或胰岛素基因) a (4)cDNA中不含有内含子，转录出的RNA不需要经过加工，可直接作为合成蛋白质的模板
解析 (1)据题图分析可知，过程①表示反转录过程，需要逆转录酶的催化；该过程获得的cDNA为部分基因文库，由于其中目的基因是mRNA反转录形成的，不含有启动子。(2)过程②表示基因表达载体的构建，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。
13．(2021·武汉一中模拟)图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp Ⅰ、BamH Ⅰ、Mb Ⅰ、Sma Ⅰ4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。请回答下列问题：
(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由_______________________连接。
(2)若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中的DNA片段，产生的末端是________末端，其产物长度为_____________________________________________________________________。
(3)若图1中虚线方框内的碱基对被T—A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有________种不同长度的DNA片段。
(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是________。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加________的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是___________________________________。
答案 (1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖 (2)平 537 bp、790 bp、661 bp (3)4 (4)BamHⅠ 抗生素B 同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接
解析 (1)一条脱氧核苷酸链中相邻的两个碱基之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连的。(2)由Sma Ⅰ的识别序列和酶切位点可见，其切割后产生的是平末端，图1中DNA片段有两个SmaⅠ的识别序列，故切割后产生的产物长度为(534＋3)bp、(796－3－3)bp和(658＋3)bp三种。(3)图示方框内发生碱基对的替换后，形成的d基因失去了1个SmaⅠ的识别序列，故D基因、d基因用SmaⅠ完全切割后产物中除原有的3种长度的DNA片段外，还增加一种(534＋793)bp的DNA片段。(4)目的基因的两端都有BamHⅠ的识别序列，质粒的抗生素A抗性基因上也有BamHⅠ的识别序列，故应选用的限制酶是BamHⅠ，此时抗生素B抗性基因作为标记基因，故筛选时培养基中要添加抗生素B。若重组质粒已导入了受体细胞却不能表达，很可能是因为用同种限制酶切割后，目的基因两端的末端和质粒切割后的两个末端都能互补，可能出现目的基因反向连接在质粒上的情况。