第三章 基因工程 能力提升（解析版）练习 高中生物新人教版选择性必修3（2022年）

这是一份第三章 基因工程 能力提升（解析版）练习 高中生物新人教版选择性必修3（2022年），共17页。
第3章 基因工程
能力提升卷

一、选择题：本题包括15小题，每小题2分，共30分。每小题只有一个选项符合题目要求。
1.为达到实验目的，必须在酸性条件下进行的实验是（　　）
A.DNA粗提取实验中利用冷酒精使鸡血细胞中的DNA析出
B.鉴定花生子叶中的脂肪时用盐酸洗去多余染液
C.测定胃蛋白酶催化蛋白质水解的最适温度
D.用酒精提取菠菜叶片中的光合色素
【答案】C
【解析】DNA粗提取实验中，利用冷酒精使鸡血细胞中的DNA析出不需要在酸性条件下进行，A错误；鉴定花生子叶中的脂肪时用酒精洗去多余染液，B错误；胃蛋白酶在酸性条件下才具有生物学活性，测定胃蛋白酶催化蛋白质水解的最适温度需要在酸性条件下进行，C正确；实验室可以用无水乙醇提取绿叶中的色素，不需要酸性环境，D错误。
2.质粒是基因工程中最常用的载体，下列关于质粒的叙述，错误的是（　　）
A.质粒是具有自我复制能力的双链环状的DNA分子
B.质粒可存在于细菌拟核之中，与拟核一起控制细菌的生命活动
C.作为载体的质粒上有限制酶的切割位点
D.作为载体的质粒存在特殊的标记基因
【答案】B
【解析】质粒是具有自我复制能力的双链环状的DNA分子，A正确；拟核DNA是细菌的主要遗传物质，包含控制细菌生命活动的遗传信息，没有了它细菌就无法存活、繁殖；质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外，并且有自我复制能力的环状双链DNA分子，B错误；作为载体的质粒上有限制酶的切割位点，这是质粒作为运载体的条件之一，C正确；作为载体的质粒存在特殊的标记基因，以便对重组DNA分子的筛选，D正确。
3.限制酶可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸碱基序列。下图依次为四种限制酶BamH Ⅰ、EcoR Ⅰ、Hind Ⅲ以及Bgt Ⅱ的切割位点和辨识序列。为防止酶切后含目的基因的DNA片段自身连接成环状，下列不能同时切割目的基因的是（　　）



A.EcoRⅠ和Hind Ⅲ B.EcoR Ⅰ和Bgt Ⅱ
C.BamHⅠ和Hind Ⅲ D.BamH Ⅰ和Bgt Ⅱ
【答案】D
【解析】限制酶所识别的是特定的碱基序列，并在特定部位进行切割，不同的限制酶识别不同的核苷酸序列并识别不同的切点。由图示可知BamHⅠ和Bgt Ⅱ都可切出序列－GATC－的黏性末端，可以互补配对，因此用Bam HⅠ和Bgt Ⅱ同时切割目的基因不能防止酶切后含目的基因的DNA片段自身连成环状 。
4.下图表示基因工程中构建生产人乳铁蛋白的重组载体。图中tetR表示四环素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，BamHⅠ、Hind Ⅲ、SmaⅠ直线所示为三种限制酶的酶切位点。图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用几种限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因？筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含哪种抗生素的培养基上进行？（　　）

A.1种　四环素 B.2种　氨苄青霉素
C.1种　氨苄青霉素 D.2种　四环素
【答案】B
【解析】外源DNA分子上含有限制酶BamHⅠ、Hind Ⅲ、Sma Ⅰ的切割位点，其中限制酶Sma Ⅰ的切割位点位于目的基因上，所以获取目的基因和构建基因表达载体时，应用Hind Ⅲ和Bam HⅠ2种限制酶。用限制酶Hind Ⅲ和BamHⅠ切割质粒后，会破坏质粒上的四环素抗性基因tetR，但不会破坏氨苄青霉素抗性基因ampR，因此筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含氨苄青霉素的培养基上进行。因此，B正确，A、C、D错误。　
5.RT－PCR是将RNA逆转录（RT）和cDNA的聚合酶链式扩增反应相结合的技术，可利用此技术获取目的基因，具体过程如图所示，以下说法错误的是（　　）

A.设计扩增目的基因的引物时需考虑表达载体的序列
B.GC含量高的引物在与模板链结合时，需要更高的温度
C.过程Ⅰ需要加入缓冲液、原料、耐高温的DNA聚合酶和引物A等
D.过程Ⅱ拟对单链cDNA进行n次循环的扩增，理论上需要2n－1个引物B
【答案】C
【解析】设计扩增目的基因的引物时，引物应当可以与表达载体两端的序列进行互补配对。所以设计引物时需考虑表达载体的序列，A正确；GC对之间有三个氢键，GC含量高时稳定性高，所以需要更高的温度，B正确；过程Ⅰ是逆转录过程，所以需要加入缓冲液、原料、逆转录酶和引物A等，C错误；过程Ⅱ拟对单链cDNA进行n次循环的扩增，根据DNA的半保留复制可知理论上需要2n－1个引物B，D正确。
6.缺乏维生素A就容易导致出现夜盲症，营养不良，甚至有一些能够威胁到生命。而β­胡萝卜素可以在人体内转化成维生素A。科学家尝试通过转基因技术生产富含胡萝卜素的大米。八氢番茄红素合酶（其基因用psy表示）和胡萝卜素脱饱和酶（其基因用crtl表示）参与β­胡萝卜素的合成。根据以上信息分析正确的是（　　）
A.重组质粒中的目的基因含有psy基因和crtl基因
B.构建重组质粒需要限制酶、DNA连接酶和核酸酶
C.可通过显微注射法将目的基因导入水稻受体细胞
D.PCR既可扩增特定基因也可检测目的基因表达
【答案】A
【解析】根据“八氢番茄红素合酶和胡萝卜素脱饱和酶参与β­胡萝卜素的合成”可知，重组质粒中的目的基因含有psy基因和crtl基因，A正确；构建重组质粒需要限制酶、DNA连接酶，不需要核酸酶，B错误；可通过农杆菌转化法将目的基因导入水稻受体细胞，C错误；PCR可扩增特定基因，但要检测目的基因是否表达应该用抗原－抗体杂交法，D错误。　
7.蜘蛛丝（丝蛋白）被称为“生物钢”，有着超强的抗张强度，可制成防弹背心、降落伞绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造肌腱。科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法——培育转基因羊作为乳腺生物反应器。下列有关乳腺生物反应器的说法，错误的是（　　）
A.将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等结合在一起构建成表达载体
B.将含有丝蛋白基因的表达载体导入动物乳腺细胞中即可获得乳腺生物反应器
C.与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别等限制，受体来源更广泛
D.转基因动物产生的生殖细胞可能含有药用蛋白基因
【答案】B
【解析】该过程需要将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等结合在一起构建成表达载体，再通过显微注射导入受精卵中，A正确；将含有丝蛋白基因的表达载体导入动物受精卵中才可获得乳腺生物反应器，B错误；与乳腺生物反应器（只能选雌性）相比，膀胱生物反应器不受性别等限制，受体来源更广泛，C正确；转基因动物产生的生殖细胞可能含有药用蛋白基因，因为体细胞中含有药用蛋白基因，D正确。
8.（2020·安徽师范大学附属中学高二期中）蜘蛛丝（丝蛋白）被称为“生物钢”，有着超强的抗张强度，可制成防弹背心、降落伞绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造肌腱。科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法——培育转基因羊作为乳腺生物反应器。下列有关乳腺生物反应器的说法，错误的是（　　）
A.将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等结合在一起构建成表达载体
B.将含有丝蛋白基因的表达载体导入动物乳腺细胞中即可获得乳腺生物反应器
C.与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别等限制，受体来源更广泛
D.转基因动物产生的生殖细胞可能含有药用蛋白基因
【答案】B
【解析】该过程需要将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等结合在一起构建成表达载体，再通过显微注射导入受精卵中，A正确；将含有丝蛋白基因的表达载体导入动物受精卵中才可获得乳腺生物反应器，B错误；与乳腺生物反应器（只能选雌性）相比，膀胱生物反应器不受性别等限制，受体来源更广泛，C正确；转基因动物产生的生殖细胞可能含有药用蛋白基因，因为体细胞中含有药用蛋白基因，D正确。
9.下图表示蛋白质工程的操作过程，相关说法不正确的是（　　）

A.a、b过程分别是转录、翻译
B.蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作
C.蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术
D.蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因
【答案】C
【解析】a过程是以DNA的一条链为模板合成mRNA的转录过程，b过程是以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的多肽链的翻译过程，A正确；蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因改造或基因合成，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需求，因此蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作，B正确；蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，C错误；蛋白质工程中，可能根据已经明确的蛋白质的结构构建出一种全新的基因，D正确。　
10.从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌体和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是（　　）
A.合成编码目的肽的DNA片段
B.构建含目的肽DNA片段的表达载体
C.依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽
D.筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽
【答案】C
【解析】该题目属于蛋白质工程，已经获得该目的基因片段，不需要合成编码目的肽的DNA片段，A错误；是需要构建含目的肽DNA片段的表达载体，但这不是第一步，B错误；蛋白质工程的第一步是根据蛋白质的功能，设计P1氨基酸序列，从而推出其基因序列，C正确；该基因表达产物为一种抗菌体和溶血性均较强的多肽P1，目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的目的多肽，所以必需对其改造，保持其抗菌性强，抑制其溶血性，D错误。　
11．人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程如下：
甲生物的蛋白质→mRNA目的基因与质粒DNA重组导入乙细胞获得甲生物的蛋白质
下列说法正确的是（　　）
A．①过程需要的酶是逆转录酶，原料是A、U、G、C
B．②要用限制酶切断质粒DNA，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起
C．如果受体细胞是动物细胞，③过程可以用农杆菌转化法
D．参与④过程的物质不含有A、U、G、C
【答案】B
【解析】①过程是逆转录，利用逆转录酶合成DNA片段，所以需要的原料是A、T、G、C，A错误；②过程是目的基因与质粒DNA的重组，需要用限制酶切割质粒DNA，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起，B正确；如果受体细胞是动物细胞，重组基因的导入常用显微注射技术，农杆菌转化法多用于植物细胞，C错误；④过程是基因的表达过程，此过程中的mRNA和tRNA都含有A、U、G、C，D错误。
12．限制酶能识别特定的DNA序列并进行剪切，不同的限制酶可以对不同的核酸序列进行剪切。现用E、H、P三种不同的限制酶对一段大小为6.2 kb的线状DNA进行剪切后，用凝胶电泳分离各核酸片段，实验结果如图所示，这3种不同的限制酶在此DNA片段上相应切点的位置是（　　）


【答案】D
【解析】根据表格可知，E酶有2个切点、H酶有1个切点、P酶有2个切点。B、C两项中H酶有两个切点，是错误的；A项中E酶切割形成的片段分别是0.3＋0.7、2.6＋0.9、0.5＋1.2，不符合表中数据；D项中E酶切割形成的片段分别是0.3、0.7＋2.6＋0.9、0.5＋1.2，符合表中数据。
13．基因编辑是指将外源DNA片段导入到细胞染色体特定位点或删除基因内部的片段，定点改造基因，获得预期的生物体基因序列发生遗传改变的技术。如图是对某生物B 基因进行编辑的过程，该过程中用sgRNA可指引Cas9酶（一种能切割DNA的酶）结合到特定的切割位点。下列叙述正确的是（　　）

A．sgRNA是合成Cas9酶的模板
B．sgRNA的碱基序列与靶基因碱基序列能够全部互补
C．Cas9酶可在特定切割位点断裂核苷酸之间的磷酸二酯键
D．B基因被编辑后因不能转录而无法表达相关蛋白质
【答案】C
【解析】据题干和图示可知：sgRNA是一段单链RNA，可指引Cas9酶结合到特定的切割位点，A错误；靶基因部分碱基序列与sgRNA的碱基序列互补，B错误；Cas9酶可在特定切割位点进行切割，使相应部位的核苷酸之间的磷酸二酯键断裂，C正确；被编辑后的B基因仍能进行转录，D错误。
14．在研究溶菌酶时，科研人员通过蛋白质工程来设计改变酶的构象，得到了多种突变酶，并测得50%的酶发生变性时的温度（Tm），部分结果见下表。下列有关叙述正确的是（　　）
酶
半胱氨酸（Cys） 的位置和数目
二硫键数目
Tm/℃
野生型T4溶菌酶
Cys51，Cys97
无
41.9
突变酶C
Cys21，Cys143
1
52.9
突变酶F
Cys3、Cys9、Cys21、Cys142、Cys164
3
65.5
注：Cys上角的数字表示半胱氨酸在肽链的位置。
A．突变酶的出现是基因突变的结果
B．突变酶F的最适温度为65.5 ℃
C．溶菌酶热稳定性的提高可能与其空间结构的改变有关
D．溶菌酶热稳定性的提高，是通过改变半胱氨酸的位置实现的
【答案】C
【解析】由题意知，突变酶是通过蛋白质工程产生的，与基因突变无关，A错误；突变酶F 50%的酶发生变性时的温度是65.5 ℃，不是其最适温度，B错误；改变溶菌酶的构象，酶变性的温度发生改变，即酶的稳定性改变，因此溶菌酶热稳定性的提高可能与其空间结构的改变有关，C正确；分析表格中信息可知，溶菌酶热稳定性的提高，是通过增加二硫键的数量实现的，D错误。
15.现代生物技术应用的叙述，不正确的是（　　）
A.植物组织培养技术可用于转基因植物的培育
B.胚胎移植技术可用于家畜为熊猫等濒危动物代孕
C.单克隆抗体技术可用于制备治疗癌症的“生物导弹”
D.蛋白质工程可用于改造自然界现有的蛋白质
【答案】B
【解析】转基因植物中要将含有目的基因的受体细胞培养成植株，需要植物组织培养技术，A正确；胚胎移植中的供体与受体应为同一物种，此技术应用于人类，解决了某些不孕症患者的生育问题，应用于家畜则是为了提高家畜的繁殖能力，B错误；“生物导弹”即是单克隆抗体＋放射性同位素、化学药物或细胞毒素，C正确；蛋白质工程可通过对现有基因进行改造而合成自然界中不存在的蛋白质，D正确。
二、选择题：本题包括5小题，每小题3分，共15分，每小题有一个或多个选项符合题目要求，全部选对得3分，选对但不全的得1分，有选错的得0分。
16．下列关于基因工程中的基本工具的说法中，正确的是（　　）
A．基因工程中的工具酶有限制性内切核酸酶和DNA连接酶
B．DNA连接酶可将任意的DNA片段通过形成磷酸二酯键而连接起来
C．质粒上必须有标记基因才可作为载体
D．限制性内切核酸酶一般不仅仅能切割外源DNA，也能切割自身的DNA分子
【答案】AC
【解析】限制性内切核酸酶和DNA连接酶是基因工程的工具酶；DNA连接酶只能催化具有互补黏性末端或平末端的DNA片段之间形成磷酸二酯键；限制性内切核酸酶的作用是不切割自身DNA分子，只切割外源DNA，以保护自身DNA的安全。
17.B基因存在于水稻基因组中，仅在体细胞和精子中正常表达，在卵细胞中不转录。为研究B基因表达对卵细胞的影响，设计了如下实验来获取能够在卵细胞中表达B基因的转基因植株。

注：启动子﹡指可在水稻卵细胞中启动转录的启动子；Luc基因表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光
下列关于该实验的叙述，不正确的是（　　）
A.B基因在水稻卵细胞中不转录，可能是B基因的启动子在卵细胞中无法启动转录
B.可从水稻体细胞和精子中提取RNA构建的cDNA文库中获得B基因中编码蛋白的序列
C.过程②在培养基中应加入卡那霉素以检测T­DNA是否整合到水稻细胞染色体DNA上
D.在鉴定和筛选转基因植株时，可以检测加入荧光素的该植株卵细胞中是否发出荧光
【答案】C
【解析】启动子是与RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，所以B基因在水稻卵细胞中不能转录，可能是B基因的启动子在卵细胞中无法启动转录，A正确；目的基因获取途径之一就是从cDNA文库中获得，B正确；检测T­DNA是否整合到水稻细胞染色体DNA上，应该用PCR等技术，C错误；由于基因表达载体上有Luc基因，其表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光，所以在鉴定和筛选转基因植株时，可以检测加入荧光素的该植株卵细胞中是否发出荧光，D正确。
18.某实验小组利用下图所示质粒和目的基因来构建基因表达载体，将目的基因导入大肠杆菌细胞并表达。下列叙述正确的是（　　）

A.图中的质粒用酶A切割后，会产生4个游离的磷酸基团
B.在构建重组质粒时，可用酶A和酶C切割质粒和目的基因
C.成功导入目的基因的大肠杆菌可在含四环素的培养基中生长
D.若用酶B和酶C切割，可以避免质粒的自身环化
【答案】AD
【解析】质粒中含有2个酶A的酶切位点，所以切割后会产生4个游离的磷酸基团，A正确；如果用酶A和酶C同时切割质粒，会破坏质粒的标记基因，B错误；根据B项分析，需要用酶B和酶C切割质粒和目的基因，导致四环素抗性基因被破坏，所以不能在含四环素的培养基中生长，C错误；若用酶B和酶C切割，产生不同的黏性末端，可避免质粒自身环化，D正确。　
19.图甲表示某环型DNA分子经限制性内切核酸酶（EcoRⅠ）完全酶切后的片段电泳结果。若改变条件使其酶切不充分就有可能获得如图乙所示的电泳结果（kb即千个碱基对）。下列叙述错误的是（　　）

A.该DNA分子全长至少为7 kb，该DNA分子中至少含有4个EcoRⅠ酶切位点
B.反应时间越长，得到图乙结果的可能性越大
C.限制性内切核酸酶主要来自原核生物，化学本质都是蛋白质
D.适当增加EcoRⅠ浓度，更可能得到图乙的结果
【答案】BD
【解析】环型DNA分子经限制性内切核酸酶（EcoRⅠ）完全酶切后得到4.0 kb、1.5 kb、1.0 kb和0.5 kb四种长度的DNA片段，说明该DNA分子全长至少为7 kb，环状DNA分子，可以被限制性核酸内切酶（EcoRⅠ）完全酶切后得到至少4个DNA片段，说明该DNA分子中至少含有4个EcoRⅠ酶切位点，A正确；反应时间越长，DNA被切割越彻底，得到图甲结果的可能性越大，B错误；限制性内切核酸酶主要来自原核生物，该酶的化学本质是蛋白质，C正确；适当增加EcoRⅠ浓度，可得到图甲的结果，D错误。
20.根据某基因上游和下游的碱基序列，设计合成了用于该基因PCR的两段引物（单链DNA）。引物与该基因变性DNA（单链DNA）结合为双链DNA的过程称为复性。下图是两引物的Tm（引物熔解温度，即50%的引物与其互补序列形成双链DNA分子时的温度）测定结果，以下分析正确的是（　　）

A.两引物分别与DNA的两条互补单链结合，是子链延伸的起点
B.PCR过程中，复性温度应低于引物的Tm值以提高PCR效率
C.若两引物的脱氧核苷酸数相同，推测引物2的（G＋C）含量较高
D.适当减少引物2的脱氧核苷酸数，可使其Tm值接近引物1
【答案】ABCD
【解析】PCR过程是目的基因DNA受热变性后解链为单链，引物与单链互补结合，合成的子链在Taq聚合酶的作用下进行延伸，所以两引物分别与DNA的两条互补单链结合，是子链延伸的起点，A正确；PCR过程中，复性温度应低于引物的Tm值以提高PCR效率，B正确；DNA含有的氢键数越多，其热稳定性越高，而A和T碱基对间有两个氢键，C和G碱基对间有三个氢键，曲线图显示：引物2的Tm高于引物1，说明引物2的热稳定性较高，因此若两引物的脱氧核苷酸数相同，推测引物2的（G＋C）含量较高，C正确；适当减少引物2的脱氧核苷酸数，会降低引物2的热稳定性，可使其Tm值接近引物1，D正确。　
三、非选择题：本题包括5小题，共55分。
21.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，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
【解析】（1）EcoR V酶切位点在酶所识别序列的中心轴线处，产生的是平末端。
（2）DNA连接酶对平末端的连接效率较低，因此通常要将平末端改造成黏性末端后再进行连接。由于目的基因片段的两端各自带一个腺嘌呤脱氧核苷酸，根据碱基互补配对原则，处理后的载体质粒两端需要各添加一个碱基为胸腺嘧啶的脱氧核苷酸；要将处理后的质粒与目的基因连接起来，需要用DNA连接酶。
（3）由于四环素抗性基因中含有EcoR V酶识别的序列及切割位点，所以形成的重组质粒中四环素抗性基因已经被破坏，而氨苄青霉素抗性基因正常。根据表中结果可知，A菌落抗氨苄青霉素和四环素，说明A菌落中导入的是P0质粒；B菌落抗氨苄青霉素而不抗四环素，说B菌落中导入的是重组质粒；C菌落既不抗氨苄青霉素，也不抗四环素，说明C菌落中没有导入质粒。
（4）由于处理后的P0质粒的两个末端都含一个胸腺嘧啶脱氧核苷酸，而目的基因片段的两端各自带一个腺嘌呤脱氧核苷酸，所以目的基因在和P0质粒连接时可能会出现两种情况：正向连接和反向连接。分析图2可知，理论上可以选择的引物组合有甲和丙、乙和丙两种情况。如果选择甲和丙这对引物，则无论目的基因是否正确插入，扩增的片段都是50 bp＋300 bp＋100 bp＝450 bp，不符合要求；如果选择乙和丙这对引物，正向连接和反向连接后所得结果不同，所以应选择乙和丙这对引物进行PCR鉴定。如果目的基因和P0质粒反向连接，则引物乙会出现在重组质粒的外侧，此时若加入引物甲和乙，则可以扩增出300 bp＋100 bp＝400 bp的片段。
22.由牛结核分枝杆菌引起的结核病是一种人畜共患病。西北农科大成功培育出了抗结核病的转基因牛。研究中使用的sp110基因来自小鼠，该基因的表达产物能够抑制牛结核分枝杆菌的增殖。经设计，sp110基因只在转基因奶牛的巨噬细胞中表达，其牛奶中不含转基因成分。

（1）为防止酶切产物自身环化，构建表达载体时可选用2种限制酶，酶切后，sp110基因形成的两个黏性末端序列________（填“相同”或“不相同”）。
（2）该转基因克隆牛在核移植过程中选取的卵母细胞需要培养到________期。将转基因的细胞注入去核卵母细胞后，需要用________方法激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。克隆出的牛犊与供体奶牛遗传物质相同，但也不是100%的复制，原因可能是________________________________
（至少答出两点）。
（3）培育过程中为提高胚胎的利用率，可采用胚胎分割移植技术对囊胚的________进行均等分割，为了使胚胎移植能成功，需要对代孕奶牛进行________处理，使之与供体的生理状况保持相同。
【答案】（1）不相同　（2）M Ⅱ　物理或化学　①生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制；②生物的性状还受环境因素的影响；③生长发育中发生基因突变　（3）内细胞团　同期发情
【解析】（1）如果用一种限制酶来切割目的基因两端和质粒时，目的基因两端会出现相同的末端，这样在构建基因表达载体时，会出现3种情况：目的基因－目的基因、目的基因－载体、载体－载体，这样会出现自身环化现象，因此为防止酶切产物自身环化，构建表达载体需用2种限制酶，酶切后，sp110基因形成的两个黏性末端序列不相同。
（2）通常选取处在M Ⅱ期的去核卵母细胞作为受体细胞；通过物理或化学方法激活重组细胞，使其完成减数分裂和发育进程；克隆出的牛犊与供体奶牛遗传物质相同，但也不是100%的复制，原因可能是①生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制；②生物的性状还受环境因素的影响；③生长发育中发生基因突变。
（3）培育过程中为提高胚胎的利用率，可采用胚胎分割移植技术对囊胚的内细胞团进行均等分割，为了使胚胎移植能成功，需要对代孕奶牛进行同期发情处理，使之与供体的生理状况保持相同。
23.人类胰岛素基因位于第11号染色体上，长度8 416 bp，包含3个外显子和2个内含子，人类胰岛素的氨基酸序列已知。回答相关问题：

（1）上图是利用PCR技术获取人胰岛素基因的方法，除了此方法外，还可以利用的方法是_________________________________。
（2）利用PCR技术获取人胰岛素基因，在缓冲液中除了要添加模板和引物外，还需要添加的物质有__________________________________________________。
（3）经过________轮循环可以得到所需的目的基因，一个DNA分子经过5轮循环，需要引物A________个，从PCR的过程和DNA分子的特点，试着写出设计引物需要注意的问题________________________（答出2点即可）。
（4）利用琼脂糖凝胶电泳分离不同DNA分子，迁移速率取决于______________________。
（5）利用图示方法获取的目的基因，直接构建基因表达载体后导入大肠杆菌，能不能表达出人胰岛素，判断并说明理由_____________________________________。
【答案】（1）从基因文库获取或人工合成　（2）四种脱氧核苷酸和耐高温的DNA聚合酶（TaqDNA聚合酶）　（3）3　31　①引物自身不能有互补序列：②引物之间不能有互补序列；③引物长度适当；④引物能与目的基因两侧特异性结合；⑤避免与扩增DNA内有过多互补的序列　（4）DNA分子的大小等　（5）不能，因为此方法获得的目的基因中含有外显子和内含子，大肠杆菌无法正常识别内含子而对内含子部分转录的mRNA进行翻译，导致合成的蛋白质出现错误
【解析】（1）获取目的基因的方法包括利用PCR技术扩增、从基因文库中获取和人工合成等。
（2）用PCR技术扩增DNA时所需的条件：引物、模板DNA（目的基因）、原料（4种脱氧核糖核苷酸）和耐高温的DNA聚合酶等。
（3）根据PCR过程的特点可知，第一、二轮循环合成的子链长度均不同，根据半保留复制特点可知，前两轮循环产生的四个DNA分子的两条链均不等长，第三轮循环产生的DNA分子存在等长的两条核苷酸链，即仅含引物之间的序列，因此，经过3轮循环可以得到所需的目的基因。循环5次，理论上至少需要26－2＝62个引物，其中A引物31个。引物设计时需要注意以下几点：引物自身不能有互补序列；引物之间不能有互补序列；引物长度适当；引物能与目的基因两侧特异性结合；避免与扩增DNA内有过多互补的序列。
（4）琼脂糖凝胶电泳分离不同DNA分子，迁移速率取决于DNA分子的大小等。
（5）题干信息显示图示获取的目的基因含有外显子和内含子，因此直接将含有此目的基因的表达载体导入大肠杆菌并不能表达出胰岛素，原因是大肠杆菌无法正常识别内含子而对内含子部分转录的mRNA进行翻译，导致合成的蛋白质出现错误。
24.100多年前，“疫苗之父”巴斯德开创了第一次疫苗革命，其特点是接种灭活或减毒的病原微生物。20世纪70年代开始，现代生物技术的迅猛发展开创了第二次疫苗革命，使疫苗的研制进入分子水平，图1是1986年通过基因工程制备乙型肝炎表面抗原（HbsAg）从而获得乙肝疫苗的过程。

图1
在如图1步骤①和③的过程中，需要用合适的限制酶切割乙肝表面抗原基因和质粒。现将乙肝表面抗原基因及质粒的部分限制酶的识别序列及位置表示为图2。质粒中的启动子是质粒中基因得以正常表达所必需的部分。lacZ基因合成某种酶，该酶能将无色染料X­gal变成蓝色，最终能在无色染料X­gal的培养基上将含该基因的菌落染成蓝色。
限制酶
EcoR
Bcl Ⅰ
BamH Ⅰ
Hind Ⅲ
识别序列及切割位点
G↓AATTC
T↓GATCA
G↓GATCC
A↓AGCTT

图2
（1）为了避免自身环化及便于筛选，则切割质粒选用的限制酶是____________________________，切割乙肝表面抗原基因选用的限制酶是_________________________________。
（2）为筛选含有乙肝表面抗原的大肠杆菌细胞，需要将导入操作之后的大肠杆菌接种到含___________________的固体牛肉膏蛋白胨培养基上，挑选________________的菌落纯化培养。
（3）下列有关限制酶的叙述中，正确的是________。
A.限制酶催化的反应类型是氧化分解反应
B.限制酶破坏的是氢键
C.一种限制酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核苷酸序列
D.EcoR酶与HindⅢ酶相比较，EcoR酶切割后DNA片段较容易分离
（4）在图1步骤④中，使用基因工程工具酶是________。一个乙肝表面抗原基因与一个质粒重组的过程中（图1步骤④），游离的磷酸基团数目减少________个
（5）通过基因工程生产的疫苗与灭活或减毒的病原微生物的疫苗，在安全性方面的比较结果及理由是
_____________________________________________________________________________________。
【答案】（1）BamH Ⅰ和Hind Ⅲ　Bcl Ⅰ和Hind Ⅲ
（2）氨苄青霉素和无色染料X­gal　未被染上蓝色
（3）CD　（4）DNA连接酶　4　（5）基因工程疫苗更安全，因为疫苗成分中只含病毒蛋白，不含病毒核酸，不会出现病毒侵染的情况
【解析】（1）目的基因中含有限制酶EcoR的切割位点，因此不能用该酶切割外源DNA分子，为了避免自身环化及便于筛选，切割乙肝表面抗原基因选用的限制酶是Bcl Ⅰ和Hind Ⅲ。用限制酶Bcl Ⅰ切割质粒会破坏启动子，因此切割质粒选用的限制酶是BamHⅠ和Hind Ⅲ（BclⅠ和BamHⅠ切割产生的黏性末端相同）。
（2）构建基因表达载体时使用了限制酶Hind Ⅲ，导致lac Z基因被破坏（导入重组质粒的大肠杆菌不能合成某种酶，不能使无色染料X­gal变成蓝色），但没有破坏氨苄青霉素抗性基因（导入重组质粒的大肠杆菌能抗氨苄青霉素）。为筛选含有乙肝表面抗原的大肠杆菌细胞，需要将导入操作之后的大肠杆菌接种到含氨苄青霉素和无色染料X­gal的固体牛肉膏蛋白胨培养基上，挑选未被染上蓝色的菌落纯化培养。
（3）限制酶催化的反应类型是水解反应，A错误；限制酶破坏的是磷酸二酯键，B错误；一种限制酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核苷酸序列，C正确；C和G含量越高，DNA分子越稳定，因此EcoR酶与Hind Ⅲ酶相比较，EcoR酶切割后DNA片段较容易分离，D正确。
（4）图1步骤④表示基因表达载体的构建过程，该过程需要DNA连接酶。一个乙肝表面抗原基因（含有2个游离的磷酸基团）与一个质粒（被切开的质粒含有2个游离的磷酸基团）重组的过程中（图1的步骤④），游离的磷酸基团数目减少4个。
（5）通过基因工程生产的疫苗与灭活或减毒的病原微生物的疫苗，在安全性方面的比较结果及理由是基因工程疫苗更安全，因为疫苗成分中只含病毒蛋白，不含病毒核酸，不会出现病毒侵染的情况。
25.胰岛素是治疗胰岛素依赖糖尿病的特效药物，但是天然胰岛素在人体内的寿命只有几个小时，通过蛋白质工程改变胰岛素的空间结构，以延长胰岛素的半衰期，可以得到长效胰岛素。如图是用蛋白质工程设计长效胰岛素的生产过程。

（1）基因工程中限制酶切割后的载体与目的基因能再次拼接的理由_________________________。
（2）在基因工程中获取目的基因的方法除图中方法，还有利用PCR技术扩增和_____________________________________________________________________。
（3）上述基因工程中除质粒外，________________也可作为载体。
（4）构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是________________________________________________________________。
（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____________________________________________________________________。
（6）新的胰岛素为什么还要加工、修饰？__________________________________________________。
【答案】（1）切割产生的末端相同　（2）从基因文库中获取　（3）噬菌体、动植物病毒　（4）蛋白质的预期功能
（5）未处理的大肠杆菌吸收质粒（外源DNA）的能力极弱　（6）大肠杆菌没有内质网和高尔基体无法加工胰岛素
【解析】（1）构建基因表达载体时，需要选择一种或两种限制性内切核酸酶对目的基因和载体进行切割，产生相同的末端。
（2）图中获取目的基因的方法是人工合成法，除此之外还有从基因文库中获取和PCR技术扩增。
（3）基因工程中可以选择质粒、噬菌体、动植物病毒等作为载体。
（4）图中改造胰岛素用到的是蛋白质工程，其基本途径是从预期的蛋白质的功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相应的脱氧核苷酸序列（基因）或合成新的基因，进而合成符合要求的蛋白质。
（5）基因工程中，若受体细胞是大肠杆菌，需要用钙离子处理使其处于感受态，因为未处理的大肠杆菌吸收质粒的能力极弱。
（6）大肠杆菌是原核生物，没有内质网和高尔基体等复杂的结构，无法对蛋白质进行加工、修饰，故需要对其进行加工修饰。