高考生物一轮复习特训：41基因工程 Word版含解析

　　时间：45分钟　满分：100分

一、选择题(7小题，每小题2分，共14分)

1．利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需的产品。下列选项中能说明目的基因完成表达的是(　　)

A．棉花细胞中检测到载体上的标记基因

B．山羊乳腺细胞中检测到人的生长激素基因

C．大肠杆菌中检测到人的胰岛素基因转录出的mRNA

D．酵母菌细胞中提取到人的干扰素

答案　D

解析　目的基因完成表达是指目的基因在细胞中合成相应的蛋白质，在酵母菌细胞中提取到人的干扰素，说明导入酵母菌中的人的干扰素基因完成了表达。

2．下列有关基因工程的说法正确的是(　　)

A．如果某种生物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库中的某个基因控制的性状相同，则这两个基因的结构也完全相同

B．一个基因表达载体的组成，除了目的基因外，还必须有启动子、终止密码子和标记基因

C．目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化

D．将目的基因导入植物细胞和动物细胞的常用方法是显微注射法

答案　C

解析　cDNA是由mRNA反转录得到的，由于mRNA缺乏内含子和启动子，所以即使某生物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库中的某个基因控制的性状相同，这两个基因的结构也可能是不相同的。基因表达载体包括启动子、目的基因、标记基因、终止子，而终止密码子存在于mRNA上。将目的基因导入植物细胞通常用农杆菌转化法，导入动物细胞用显微注射法。

3．下面是3种限制性核酸内切酶对DNA分子的识别序列和剪切位点图(箭头表示切点，切出的断面为黏性末端)。相关叙述错误的是(　　)

限制酶1：—↓GATC—

限制酶2：—CCGC↓GG—

限制酶3：—G↓GATCC—

A．不同的限制酶有不同的识别序列和切割位点，体现了酶的专一性

B．限制酶2和3识别的序列都包含6个碱基对

C．限制酶1和酶3剪出的黏性末端相同

D．能够识别和切割RNA分子内一小段核苷酸序列的酶只有限制酶2

答案　D

解析　不同限制酶有不同的识别序列和切割位点，体现了酶具有专一性；限制酶2和3识别序列分别是CCGCGG和GGATCC，均为6个碱基对；限制酶1和3剪出的黏性末端相同；三种限制酶均不能识别和切割RNA中核糖核苷酸序列。

4．下图表示用化学方法合成目的基因Ⅰ的过程。据图分析下列叙述正确的是(　　)

A．过程①需要DNA连接酶

B．过程②需要DNA限制性核酸内切酶

C．目的基因Ⅰ的碱基序列是已知的

D．若某质粒能与目的基因Ⅰ重组，则该质粒和目的基因Ⅰ的碱基序列相同

答案　C

解析　题图所示为化学方法合成目的基因的过程。①②过程依赖碱基互补配对原则进行。质粒和目的基因的碱基序列一般不相同。

5．科学家采用基因工程技术将矮牵牛中控制蓝色色素合成的基因a转移到玫瑰中，以培育蓝玫瑰，下列操作正确的是(　　)

A．利用DNA分子杂交技术从矮牵牛的基因文库中获取基因a

B．用氯化钙溶液处理玫瑰叶肉细胞，使其处于感受态

C．用含四环素的培养基筛选转基因玫瑰细胞

D．将基因a导入玫瑰细胞液泡中，防止其经花粉进入野生玫瑰

答案　A

解析　将目的基因导入微生物细胞时，用氯化钙溶液处理受体细胞，可使其处于感受态，利于目的基因的导入；将目的基因导入玫瑰叶肉细胞的叶绿体基因组中，可防止其经花粉进入野生玫瑰，液泡中无DNA。

6.

某线性DNA分子含有5000个碱基对(bp)，先用限制性核酸内切酶a完全切割，再把得到的产物用限制性核酸内切酶b完全切割，得到的DNA片段大小如下表所示。限制性核酸内切酶a和b的识别序列和切割位点如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)

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A．a酶与b酶切断的化学键相同

B．限制性核酸内切酶a和b切出的DNA片段不能相互连接

C．该DNA分子中含有被a酶识别的碱基序列有3处

D．仅用b酶切割该DNA分子可得到3种DNA片段

答案　B

解析　a酶与b酶切断的化学键均为磷酸二酯键。图示两种酶切割DNA得到的末端碱基序列均为GATC，故可以相互连接。表格显示a酶切割该DNA分子得到4个片段，说明该DNA分子含有被a酶识别的碱基序列有3处。对比a酶单独作用与a、b联合作用得到的DNA片段知：仅用b酶切割该DNA分子可得到3种DNA片段。

7．草甘膦是一种可以杀灭多种植物(包括农作物)的除草剂。草甘膦杀死植物的原理在于能够破坏植物叶绿体或质体中的EPSPS合成酶。通过转基因的方法，让农作物产生更多的EPSPS酶，就能抵抗草甘膦，从而让农作物不被草甘膦杀死。下列有关抗草甘膦转基因大豆的培育分析正确的是(　　)

A．可通过喷洒草甘膦来检验转基因大豆是否培育成功

B．只能以大豆受精卵细胞作为基因工程的受体细胞

C．在转基因操作过程中一定要用同一种限制性核酸内切酶

D．只要EPSPS合成酶基因进入大豆细胞，大豆就会表现出抗草甘膦性状

答案　A

解析　可通过喷洒草甘膦来检验转基因大豆是否培育成功；转基因植物也可用植物体细胞作为受体细胞；转基因操作时不一定要用同一种限制酶；基因成功转入后，性状不一定能够成功表达，还需要进一步检测。

二、非选择题(8小题，共86分)

8.

[2016·福建晋江检测](10分)如图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中tetR表示四环素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，BamH Ⅰ、HindⅢ 、SmaⅠ直线所示为三种限制酶的酶切位点。

据图回答：

(1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用________________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________的培养基上进行。

(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是________(填字母代号)。

A．启动子　　　　　　B．tetR

C．复制原点          D．ampR

(3)过程②可采用的生物技术是__________________________。

(4)对早期胚胎进行切割，经过程②可获得多个新个体。这利用了细胞的________性。

答案　(1)HindⅢ和BamHⅠ　氨苄青霉素　(2)A

(3)胚胎移植　(4)全能

解析　(1)外源DNA分子上含有限制酶BamHⅠ、HindⅢ、SmaⅠ的切割位点，其中限制酶SmaⅠ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，应用限制酶HindⅢ和BamHⅠ。用限制酶HindⅢ和BamHⅠ切割质粒后，会破坏质粒上的四环素抗性基因，但不会破坏氨苄青霉素抗性基因，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。

(2)启动子是能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列。

(3)过程②需要采用胚胎移植技术。

(4)胚胎分割技术的理论基础是细胞的全能性。

9．(10分)番茄果实成熟过程中，某种酶(PG)开始合成并显著增加，促使果实变红变软。但不利于长途运输和长期保鲜。科学家利用反义RNA技术(见图解)，可有效解决此问题。该技术的核心是从番茄体细胞中获得指导PG合成的信使RNA，继而以该信使RNA为模板人工合成反义基因并将之导入离体番茄体细胞，经组织培养获得完整植株。新植株在果实发育过程中，反义基因经转录产生的反义RNA与细胞原有mRNA(靶mRNA)互补形成双链RNA，阻止靶mRNA进一步翻译形成PG，从而达到抑制果实成熟的目的。请结合图解回答：

(1)反义基因像一般基因一样是一段双链的DNA分子，合成该分子的第一条链时，使用的模板是细胞质中的信使RNA，原料是四种________________，所用的酶是________。

(2)若要以完整双链反义基因克隆成百上千的反义基因，常利用________技术来扩增。

(3)如果指导番茄合成PG的信使RNA的碱基序列是—A—U—C—C—A—G—G—U—C—，那么PG反义基因的这段碱基对序列是____________________________________________。

(4)合成的反义基因在导入离体番茄体细胞之前，必须进行表达载体的构建，该表达载体的组成，除了反义基因外，还必须有启动子、终止子以及________等，启动子位于基因的首端，它是________酶识别和结合的部位。

(5)将人工合成的反义基因导入番茄叶肉细胞，最后达到抑制果实成熟，该生物发生了变异，这种可遗传的变异属于________。在受体细胞中该基因指导合成的最终产物是________。

答案　(1)脱氧(核糖)核苷酸　反(逆)转录酶　(2)PCR

(3)

(4)标记基因　RNA聚合　(5)基因重组　反义RNA

解析　(1)以信使RNA为模板合成DNA为逆转录，需要脱氧核苷酸为原料，需要逆转录酶。

(2)常利用PCR技术大量扩增基因。

(3)PG反义基因以PG的信使RNA逆转录生成，按照碱基互补配对原则，PG反义基因的这段碱基对序列是。

(4)基因表达载体除了含目的基因，还有启动子、终止子、标记基因等。启动子位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位。

(5)转基因技术的变异原理为基因重组。反义基因经转录产生的反义RNA与细胞原有mRNA(靶mRNA)互补形成双链RNA，阻止靶mRNA进一步翻译形成PG，从而达到抑制果实成熟的目的。

10．(12分)chlL基因是蓝细菌(蓝藻)DNA上控制叶绿素合成的基因，为研究该基因对叶绿素合成的控制，需要构建该种生物缺失chlL基因的变异株细胞。技术路线如图甲所示，请据图分析回答问题。

(1)与真菌相比较，蓝细菌在结构上最主要的特点是________________________，在功能上最主要的特点是________________________。

(2)①②过程中均使用的工具酶有________________________。

(3)构建重组质粒B在整个操作过程中的目的是________________________和________________________。

(4)若含有chlL基因的DNA片段和选用的质粒上的限制酶切割位点如图乙所示。请回答问题。

①构建含ch1L基因的重组质粒A时，应选用的限制酶是________，对________________进行切割。

②同时用酶1和酶4切割图乙中的质粒，则产生含有1800对碱基和8200对碱基的两种片段；用图中四种酶同时切割此质粒，则产生含有600对碱基和8200对碱基的两种片段；若换用酶1和酶3同时切割此质粒，则产生____________________________________。

答案　(1)没有核膜包被的细胞核　能够进行光合作用

(2)限制性核酸内切酶和DNA连接酶

(3)破坏chlL基因　操作成功后筛选出该变异株

(4)①酶1和酶3　质粒和含chlL基因的DNA　②含有1200对碱基和8800对碱基的两种片段

解析　(1)蓝细菌为原核生物，与真核生物相比最主要的特点是无核膜包被的细胞核。从功能上分析，蓝细菌有光合色素能够进行光合作用。

(4)含chlL基因的DNA片段没有酶4的切割位点，其中酶2的切割位点在chlL基因中，所以只能用酶1和酶3同时切割含chlL基因的DNA片段和质粒。用酶1和酶4切割质粒，质粒被切成1800对碱基和8200对碱基的两种片段，说明酶1―→酶2―→酶3―→酶4，总长为1800对碱基；用四种酶同时切割得到600对碱基和8200对碱基的两种片段，说明酶1―→酶2，酶2―→酶3，酶3―→酶4，长度均为600对碱基。故用酶1和酶3同时切割质粒，产生含有1200对碱基和8800对碱基的两种片段。

11．[福建漳州模拟](10分)内蒙古白绒山羊的血管内皮生长因子基因(VEGF164)，若在皮肤毛囊细胞中特异性表达，可促进毛囊发育和毛发生长，显著提高羊毛产量。科学家将该基因导入羊胎儿的成纤维细胞核，成功培育出转基因克隆山羊。技术流程如下图，其中EcoRⅠ、SalⅠ、SphⅠ为限制酶。

请据图回答。

(1)在构建基因表达载体的过程中，应采用________(填限制酶名称)对质粒和含绿色荧光基因的DNA片段进行酶切，再经相应处理形成重组质粒。其中绿色荧光基因的作用是__________________________________________________________。

(2)要使VEGF164在皮肤毛囊中表达，须将它与羊绒蛋白基因的________________________等调控组件重组起来，构建基因表达载体。

(3)图中①将基因表达载体导入胎儿成纤维细胞核的方法是________。将导入成功的细胞核注入到去核的卵母细胞构成重组细胞，培养成早期胚胎，经图中②________技术可培育成转基因克隆山羊。

答案　(1)SalⅠ、SphⅠ　作为标记基因，检测目的基因是否导入成纤维细胞(作为标记基因)

(2)启动子、终止子(启动子)

(3)显微注射法　胚胎移植

解析　(1)在构建基因表达载体的过程中，应采用SalⅠ、SphⅠ对质粒和含绿色荧光基因的DNA片段进行酶切，EcoRⅠ能破坏复制原点，再经相应处理形成重组质粒。其中绿色荧光基因的作用是作为标记基因，检测目的基因是否导入成纤维细胞。

(2)要使VEGF164在皮肤毛囊中表达，须将它与羊绒蛋白基因的启动子、终止子等调控组件重组起来，构建基因表达载体。

(3)图中①将基因表达载体导入胎儿成纤维细胞核的方法是显微注射法。将导入成功的细胞核注入到去核的卵母细胞构成重组细胞，培养成早期胚胎，经图中②胚胎移植技术可培育成转基因克隆山羊。

12．(13分)下图表示利用基因工程培育抗虫棉的过程，请据图回答下列问题。

 (1)若限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—↓GATC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，那么在①过程中，应用限制酶________切割质粒，用限制酶________切割抗虫基因。①过程在________(填“体内”或“体外”)进行。

(2)通过②过程得到的大肠杆菌涂布在含有________的培养基上，若大肠杆菌能够生长说明已导入了普通质粒或重组质粒，反之则说明没有导入，该培养基从功能方面属于________培养基。

(3)重组质粒导入大肠杆菌的目的是__________________________________________________________。

(4)⑤过程所用技术称为________，从遗传学角度来看，根本原因是根细胞具有____________________________________________。

答案　(1)Ⅱ　Ⅰ(Ⅰ和Ⅱ)　体外　(2)四环素　选择　(3)大量复制目的基因(抗虫基因)　(4)植物组织培养　发育成完整个体的全部遗传物质

解析　(1)由图中目的基因片段两端的碱基序列可知，限制酶Ⅰ可以切割目的基因两端，限制酶Ⅱ能切割右端，故用酶Ⅰ(Ⅰ和Ⅱ)切割可以获得目的基因，质粒上的两个酶切位点，分别在两个抗性基因上，用酶Ⅰ切割，两个抗性基因全被破坏，用酶Ⅱ切割保留一个四环素抗性基因。

(2)根据重组质粒与普通质粒上抗性基因的种类可知，该选择培养基中应该添加四环素。

(4)⑤是将携带抗虫基因的根细胞培养成植株的过程，该过程为植物组织培养，细胞全能性是该技术的理论基础。

13．[2016·福建质检](10分)为探究SHH基因与角化囊肿发生的相关性，科研人员利用SHH基因的非模板链转录合成的RNA作为探针，进行分子杂交实验，以检测SHH基因在角化囊肿中的表达情况。其基本流程如下图：(Amp表示氨苄青霉素抗性基因；LacZ基因被SHH基因插入后不表达)

请回答：

(1)重组载体中SHH基因转录合成RNA探针时，________(需要/不需要)启动子。

(2)步骤②中，用Ca2＋处理大肠杆菌，使之成为________细胞，然后导入重组载体。实验中，用添加氨苄青霉素的培养基培养大肠杆菌，未导入质粒的细菌将会死亡，原因是这些细菌不含有________基因。

(3)能表达LacZ基因的大肠杆菌在含有IPTG和X－gal的培养基上会形成蓝色菌落，易于识别。根据上述原理可以初步判断________(蓝色/白色)菌落中的大肠杆菌为重组菌。

(4)将制备的探针加入角化囊肿切片中，探针将与________________________形成杂交带，进而判断SHH基因的转录情况。

答案　(1)需要　(2)感受态　Amp(或氨苄青霉素抗性或抗性)　(3)白色　(4)SHH转录的mRNA(只写mRNA不算对)

解析　(1)重组载体中SHH基因表达需要启动子。

(2)大肠杆菌细胞用Ca2＋处理后就成为感受态细胞；能在添加氨苄青霉素的培养基上生存的细菌含有氨苄青霉素抗性基因，没有氨苄青霉素抗性基因的细菌将会死亡。

(3)能表达LacZ基因的大肠杆菌在含有IPTG和X－gal的培养基上会形成蓝色菌落，重组菌中LacZ基因被SHH基因插入后不表达，重组菌在含有IPTG和X－gal的培养基上会形成白色菌落。

(4)判断SHH基因的转录情况，也就是判断SHH基因是否转录出mRNA。

14．[2016·福建模拟](9分)下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制“工程菌”的示意图。图a是基因工程中经常选用的载体pBR322质粒，Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因。目的基因如果插入某抗性基因中，将使该基因失活，而不再具有相应的抗性。为了检查载体是否导入原本没有Ampr和Tetr的大肠杆菌，将大肠杆菌培养在含氨苄青霉素的培养基上，得到如图b的结果(黑点表示菌落)。再将灭菌绒布按到图b的培养基上，使绒布面沾上菌落，然后将绒布平移按到含四环素的培养基上培养，得到如图c的结果(空圈表示与b对照无菌落的位置)。据此分析并回答：

(1)pBR322质粒的基本组成单位是________。在基因工程中，质粒上的Ampr、Tetr称为________基因。

(2)与图c空圈相对应的图b中的菌落表现型是________________，由此说明________________。

(3)将大肠杆菌培养在含氨苄青霉素、四环素培养基上的过程，属于基因工程基本操作中的__________________________步骤，该基因工程中的受体细胞是________。

答案　(1)脱氧核苷酸　标记

(2)能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素　目的基因插入了Tetr中

(3)筛选含目的基因的受体细胞　大肠杆菌

解析　(1)pBR322质粒的基本组成单位是脱氧核苷酸。在基因工程中，质粒上的Ampr、Tetr称为标记基因。

(2)与图c空圈相对应的图b中的菌落表现型是能抗氨苄青霉素，但不能抗四环素，由此说明目的基因插入了Tetr中。

(3)将大肠杆菌培养在含氨苄青霉素、四环素培养基上的过程，属于基因工程基本操作中的筛选含目的基因的受体细胞步骤，该基因工程中的受体细胞是大肠杆菌。

15．(12分)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：

(1)一个图1所示的质粒分子经SmaⅠ切割前后，分别含有________个游离的磷酸基团。

(2)若对图中质粒进行改造，插入的SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越________。

(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是_____________________________________________。

(4)与只使用EcoRⅠ相比较，使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止

______________________________________________________。

(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入________酶。

(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_________________________________________________________。

(7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在________________的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。

答案　(1)0、2　(2)高　(3)SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因　(4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化　(5)DNA连接　(6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞　(7)蔗糖为唯一含碳营养物质

解析　(1)质粒切割前是双链环状DNA分子，所有磷酸基团均参与形成磷酸二酯键，故不含游离的磷酸基团。从图1可以看出，质粒上只含有一个SmaⅠ的切点，因此被该酶切割后，质粒变为线性双链DNA分子，因每条链上含有一个游离的磷酸基团，因此切割后含有两个游离的磷酸基团。

(2)由题目可知，SmaⅠ识别的DNA序列只有G和C，而G和C之间可以形成三个氢键，A和T之间可以形成二个氢键，所以SmaⅠ酶切位点越多，热稳定性就越高。

(3)质粒抗生素抗性基因为标记基因，由图2可知，标记基因和外源DNA目的基因中均含有SmaⅠ酶切位点，都可以被SmaⅠ破坏，故不能使用该酶剪切质粒和含有目的基因的DNA。

(4)只使用EcoRⅠ，则质粒和目的基因两端的黏性末端相同，用连接酶连接时，会产生质粒和目的基因自身连接物，而利用BamHⅠ和HindⅢ剪切时，质粒和目的基因两端的黏性末端不同，用DNA连接酶连接时，不会产生自身连接产物。

(5)质粒和目的基因连接后获得重组质粒，该过程需要连接酶作用，故混合后加入DNA连接酶。

(6)质粒上的抗性基因为标记基因，用于鉴别和筛选含有重组质粒的受体细胞。

(7)目的基因为蔗糖转运蛋白基因，所用的受体细胞为丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，若将重组质粒导入了受体细胞，则受体细胞应能从培养基中吸收蔗糖，故应在以蔗糖为唯一碳源的培养基上进行培养。