2023版高考生物一轮总复习课时质量评价40基因工程

课时质量评价(四十)

(建议用时：40分钟)

一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。

1．(2021·山东济宁模拟)荧光定量PCR技术可定量检测样本中某种DNA含量。其原理是在PCR体系中每加入一对引物的同时加入一个与某条模板链互补的荧光探针，当相关酶催化子链延伸至探针处，会水解探针，使荧光监测系统接收到荧光信号，即每扩增一次，就有一个荧光分子生成。下列叙述正确的是(　　)

A．引物是单链DNA，引物的碱基序列均相同

B．DNA合成方向是从子链的3′端向5′端

C．达到设定荧光强度所经过的循环次数与其起始模板数量无关

D．该项技术结合逆转录可用于检测某种细胞中不同基因的转录水平

D　解析：引物是单链的DNA或RNA，扩增不同的DNA，所用引物的碱基序列不相同，A错误；DNA合成方向是从子链的5′端向3′端，B错误；由荧光定量PCR技术原理分析可知，达到设定荧光强度所经过的循环次数与其起始模板量呈负相关，C错误；cDNA是以mRNA为模板逆转录形成的，故若以cDNA为模板，该项技术便可用于检测某种细胞中不同基因的转录水平，D正确。

2．(2021·江苏卷)下图是剔除转基因植物中标记基因的一种策略，下列相关叙述错误的是(　　)

A．分别带有目的基因和标记基因的两个质粒，都带有T­DNA序列

B．该方法建立在高转化频率基础上，标记基因和目的基因须转到不同染色体上

C．若要获得除标记基因的植株，转化植株必须经过有性繁殖阶段遗传重组

D．获得的无筛选标记转基因植株发生了染色体结构变异

D　解析：农杆菌中的Ti质粒上的T­DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上，故分别带有目的基因和标记基因的两个质粒，都带有T­DNA序列，进而成功整合到受体细胞染色体上，A正确；该方法需要利用农杆菌转化法，在高转化频率的基础上，将目的基因和标记基因整合到染色体上，由图可知，标记基因和目的基因位于细胞中不同的染色体上，B正确；通过杂交分离结果可知，经过有性繁殖阶段遗传重组后获得了三种类型细胞，其中包括只含目的基因的，只含标记基因的和既含目的基因又含标记基因的，C正确；获得的无筛选标记转基因植株发生了基因重组，D错误。

3．人体内的t­PA蛋白能高效降解由血纤维蛋白凝聚而成的血栓，然而为心梗患者注射大剂量的基因工程t­PA会诱发颅内出血，其原因是t­PA与血纤维蛋白结合的特异性不高。研究证实，通过某技术，将t­PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，可制造出性能优异的改良t­PA蛋白，进而显著降低出血副作用。下列叙述正确的是(　　)

A．该技术的关键是知道t­PA蛋白基因的分子结构

B．该技术生产改良t­PA蛋白的过程遵循中心法则

C．该技术是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质

D．该技术制造出的蛋白质在自然界早已存在

B　解析：将t­PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸需要采用蛋白质工程技术，该技术的关键工作是了解t­PA蛋白质分子结构，A错误；该技术生产改良t­PA蛋白的过程遵循中心法则，B正确；该技术是在基因分子水平上通过改造基因来实现对蛋白质的改造，C错误；该技术制造出的蛋白质是自然界不存在的蛋白质，D错误。

4．不对称PCR是利用不等量的一对引物来产生大量单链DNA的方法。这两种引物分别为限制性引物与非限制性引物，其最佳比例一般为1∶50～1∶100，在PCR反应的最初10～15个循环中，其扩增产物最初主要是双链DNA，但当限制性引物消耗完后，非限制性引物引导的PCR就会产生大量的单链DNA。下列相关说法错误的是(　　)

A．可以利用不对称PCR来制备探针

B．复性温度过高可能导致PCR反应得不到任何扩增产物

C．用不对称PCR方法扩增目的基因时需知道基因的全部序列

D．因为双链DNA和单链DNA的分子量大小不同，可通过电泳方法将其分离

C　解析：探针即是单链DNA，根据题意可知不对称PCR可用来合成大量的单链DNA，A正确；复性温度过高会导致引物无法与模板结合，从而无扩增产物形成，B正确；PCR时不需要知道扩增基因的全部序列，只需要知道两端的部分序列即可，C错误；单链DNA和双链DNA的分子量不同，电泳可以将其分离，D正确。

5．大肠杆菌pUC118质粒是基因工程中常用的一种运载体，具有氨苄青霉素抗性基因，该质粒中某限制酶的唯一切点位于lacZ基因中。在特定的选择培养基中，若lacZ基因没有被破坏，则大肠杆菌菌落呈蓝色；若lacZ基因被破坏，则菌落呈白色。关于图中操作的说法正确的是(　　)

A．试管1中应加入限制酶处理

B．试管2中用Ca2＋处理，将重组载体导入不含lacZ基因的大肠杆菌中

C．若大肠杆菌的菌落为蓝色，则质粒未导入大肠杆菌

D．培养基中除必需的营养物质外，还应加入适量卡那霉素

B　解析：试管1中应加入DNA连接酶处理，A错误；试管2中用Ca2＋处理，使大肠杆菌处于感受态，这样可将重组载体导入不含lacZ基因的大肠杆菌中，B正确；若大肠杆菌的菌落为蓝色，则导入大肠杆菌的是普通质粒，C错误；由题干信息可知，标记基因是氨苄青霉素抗性基因，因此培养基中除必需的营养物质外，还应加入适量的氨苄青霉素，D错误。

6．(2021·北京名校模拟)OsGLO1、EcCAT、EcGCL和TSR四个基因分别编码四种不同的酶，研究人员将这些基因分别与叶绿体转运肽(引导合成的蛋白质进入叶绿体)基因连接，构建多基因表达载体(载体中部分序列如下图所示)。利用农杆菌转化法转化水稻，在水稻叶绿体内构建了一条新代谢途径，提高了水稻的产量。下列叙述正确的是(　　)

A．可用抗原­抗体杂交技术检测四种酶在转基因水稻中的表达量

B．四个基因转录时以DNA的同一条单链为模板

C．应选用含卡那霉素的培养基筛选被农杆菌转化的水稻细胞

D．四个基因都在水稻叶绿体内进行转录翻译

A　解析：可用抗原—抗体杂交技术检测四种酶在转基因水稻中的表达量，杂交带相对量越多，表明目的基因翻译成的蛋白质含量越高，A正确；由题图可知，在同一个T­DNA中OsGLO1启动子启动转录的方向与其他三个基因的不同，所以四个基因转录时不以DNA的同一条单链为模板，B错误；卡那霉素抗性基因不在T­DNA中，而潮霉素抗性基因在T­DNA中，应选用含潮霉素的培养基筛选被农杆菌转化的水稻细胞，C错误；由题意知，利用农杆菌转化法转化水稻，可使目的基因插入水稻细胞染色体的DNA上，所以与叶绿体转运肽基因连接的四个基因，在水稻细胞核内进行转录，在核糖体中进行翻译，D错误。

7．20世纪70年代，科学家发明了双脱氧终止法对DNA进行测序。其原理如图，在4个试管中分别加入4种脱氧核苷三磷酸(dNTP)和1种双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)；ddNTP可以与dNTP竞争核苷酸链延长位点，并终止DNA片段的延伸。在4个试管中DNA链将会分别在A、G、C及T位置中止，并形成不同长度的DNA片段。这些片段随后可被电泳分开并显示出来。下列说法中错误的是(　　)

A．这种测序方法需要引物和耐高温的DNA聚合酶

B．电泳图谱中的箭头所指的DNA片段以鸟嘌呤结尾

C．测得未知DNA的序列为5′—GATTCGAGCTGA—3′

D．ddNTP与dNTP竞争的延长位点是核苷酸链的3′末端

C　解析：这种测序方法需要引物和耐高温的DNA聚合酶，A正确；电泳图谱中的箭头所指的DNA片段以鸟嘌呤结尾，B正确；测得未知DNA的序列为5′－TCAGCTCGAATC－3′，C错误；ddNTP与dNTP竞争的延长位点是核苷酸链的3′末端，D正确。

8．研究表明，服用α­干扰素在慢性乙肝、丙肝及部分肿瘤的治疗中有一定疗效。人参是一种名贵药材，具有较好的滋补作用。下图为科研人员制备能合成干扰素的人参愈伤组织细胞的流程，①～④表示相关的操作。若限制酶EcoRⅠ识别G↓AATTC，BamHⅠ识别G↓GATCC。下列选项错误的是(　　)

A．步骤①中，利用 PCR 技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是干扰素基因两端的部分核苷酸序列

B．在过程③中T­DNA 整合到受体细胞的染色体 DNA 上

C．科研人员在两种引物的一端分别加上了 GAATTC 和 GGATCC 序列，目的是方便后续的剪切和连接

D．过程④中，科研人员最终未能检测出干扰素基因，其原因可能是干扰素基因未能导入人参愈伤组织细胞

B　解析：步骤①中，利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是干扰素基因两端的部分核苷酸序列，A正确；在过程③将重组质粒导入根瘤农杆菌，而在侵染人参愈伤组织细胞时，T­DNA整合到受体细胞的染色体DNA上，B错误；由于需要用EcoRⅠ、BamHⅠ两种限制酶切割目的基因和质粒，因此科研人员还在两种引物的一端分别加上了GAATTC和GGATCC序列，以便于后续的剪切和连接，C正确；干扰素基因未能导入人参愈伤组织细胞或导入人参愈伤组织细胞的干扰素基因未能转录，这会导致通过该方法不能检测出干扰素基因，D正确。

二、非选择题

9．(2021·辽宁卷)PHB2蛋白具有抑制细胞增殖的作用。为初步探究某动物PHB2蛋白抑制人宫颈癌细胞增殖的原因，研究者从基因数据库中获取了该蛋白的基因编码序列(简称phb2基因)，大小为0.9 kb(1 kb＝1 000碱基对)，利用大肠杆菌表达该蛋白。回答下列问题：

(1)为获取phb2基因，提取该动物肝脏组织的总RNA，再经____________过程得到cDNA，将其作为PCR反应的模板，并设计一对特异性引物来扩增目的基因。

(2)图1为所用载体图谱示意图，图中限制酶的识别序列及切割位点见下表。为使phb2基因(该基因序列不含图1中限制酶的识别序列)与载体正确连接，在扩增的phb2基因两端分别引入__________和__________两种不同限制酶的识别序列。经过这两种酶酶切的phb2基因和载体进行连接时，可选用______________(填“E．coli DNA连接酶”或“T4 DNA连接酶”)。

图1

表　相关限制酶的识别序列及切割位点

注：箭头表示切割位点

(3)转化前需用CaCl2处理大肠杆菌细胞，使其处于__________的生理状态，以提高转化效率。

(4)将转化后的大肠杆菌接种在含氨苄青霉素的培养基上进行培养，随机挑取菌落(分别编号为1、2、3、4)培养并提取质粒，用(2)中选用的两种限制酶进行酶切，酶切产物经电泳分离，结果如图2，________号菌落的质粒很可能是含目的基因的重组质粒。

图2

注：M为指示分子大小的标准参照物；小于0.2 kb的DNA分子条带未出现在图中

(5)将纯化得到的PHB2蛋白以一定浓度添加到人宫颈癌细胞培养液中，培养24小时后，检测处于细胞周期(示意图见图3)不同时期的细胞数量，统计结果如图4。分析该蛋白抑制人宫颈癌细胞增殖可能的原因是将细胞阻滞在细胞周期的________(填“G1”“S”或“G2/M”)期。

解析：(1)利用RNA获得cDNA的过程称为逆转录。(2)根据启动子和终止子的生理作用可知，目的基因应导入启动子和终止子之间。从图中看出，两者之间存在三种限制酶切点，但是KpnⅠ在质粒上不止一个酶切位点，所以应该选择EcoRⅠ和PvuⅡ两种不同限制酶的识别序列；根据PvuⅡ的酶切序列，切出了平末端，所以构建基因表达载体时，应该用T4 DNA连接酶连接质粒和目的基因。(3)转化时用CaCl2处理大肠杆菌细胞，使其处于感受态的生理状态，以提高转化效率。(4)由于这些菌落都可以生长在含有氨苄青霉素的培养基中，因此都含有质粒，重组质粒包含了目的基因和质粒，如果用EcoRⅠ和PvuⅡ两种酶切割重组质粒电泳后将获得含有质粒和目的基因两条条带，由于phb2基因大小为0.9 kb，所以对应电泳图是菌落3。(5)比较图4中G1期和S期细胞减少，而G2期细胞数目明显增多，说明了G1期和S期细胞可以进入G2期，而G2期的细胞没有能够完成分裂进入G1期，因此PHB2蛋白应该作用于G2/M期。

答案：(1)逆转录　(2)EcoRⅠ　PvuⅡ　T4 DNA连接酶　(3)感受态　(4)3　(5)G2/M

10．(2021·山东烟台模拟)神经纤毛蛋白­1(NRP­1)能在肿瘤细胞内表达，是血管内皮生长因子的新型受体，通过参与多种信号转导来促进肿瘤血管的生成。研究人员从肿瘤细胞中扩增出NRP­1基因并将其导入大肠杆菌体内进行发酵培养，分离提纯相应NRP­1，并将其免疫小鼠，为靶向治疗乳腺癌(MCF7)提供抗NRP­1的单克隆抗体(NRP­1MAb)。

(1)利用PCR技术可以从肿瘤细胞的基因组中分离扩增得到完整的NRP­1基因，其原因是使用________________________的引物可以从模板DNA中扩增出该基因。该技术可用于基因工程四个基本步骤中的___________________步骤。

(2)NRP­1基因表达载体的构建如图1所示。表达载体上除了标注的DNA片段外，在NRP­1基因上游还必须拥有的DNA片段(箭头所示)是__________，其作用是___________________________。

(3)研究人员将分离提纯的NRP­1免疫小鼠后，取其脾脏中B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，用特定的选择培养基进行筛选，在该培养基上不能存活的是________________________________________。选取检测抗体阳性的杂交瘤细胞进行体外培养时需要的气体环境是___________________________________。

(4)研究发现，NRP­1在MCF7细胞中高表达。将MCF7细胞制成单细胞悬液，等量注入4组裸鼠右前腋下，接种后3天开始给药NRP­1MAb(低剂量1 mg/kg；中剂量5 mg/kg；高剂量10 mg/kg)，共给药7次。每隔5天测算一次肿瘤的体积，如图2所示。分析上图可得出的结论是________________________

___________________________________________________________________。

(5)由题中信息推测NRP­1MAb抑制肿瘤的作用机理是：NRP­1MAb与NRP­1特异性结合，阻断了______________________________，抑制了肿瘤血管生成，进而降低了肿瘤的体积。

解析：(1)利用PCR技术可以获取目的基因，所以利用PCR技术可以从肿瘤细胞的基因组中分离扩增得到完整的NRP­1基因，其原因是使用与NRP­1基因两端特异性结合的引物可以从模板DNA中扩增出该基因。在检测与鉴定中，鉴定是否成功插入和转录需要提取出转基因生物的基因组DNA与探针进行杂交，而探针可以利用PCR技术扩增出来，所以PCR技术可用于基因工程四个基本步骤中的获取目的基因和目的基因的检测与鉴定。(2)表达载体上需要启动子、终止子、目的基因和标记基因，所以除了标注的DNA片段外，在NRP­1基因上游还必须拥有的DNA片段是启动子，其作用是RNA聚合酶识别和结合的位点，启动基因的转录。(3)将分离提纯的NRP­1免疫小鼠后，取其脾脏中B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，用特定的选择培养基进行筛选，在该培养基上不能存活的是未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞。选取检测抗体阳性的杂交瘤细胞进行体外培养时需要的气体环境是95%的空气和5%的CO2，CO2用于调节pH。(4)注射不同剂量NRP­1MAb，在33天后，剥离肿瘤组织称重，根据图2的实验数据可知，NRP­1MAb组比对照组的肿瘤体积小得多，且剂量越高，减小肿瘤体积的作用越明显，所以说明其能够有效地降低肿瘤组织的体积，中、高剂量抗体的降低效果比低剂量的更显著。(5)由题中信息可知，NRP­1是血管内皮生长因子的新型受体并促进肿瘤血管的生成，所以NRP­1Mab抑制肿瘤的作用机理是：NRP­1MAb与NRP­1特异性结合，阻断了血管内皮生长因子与NRP­1的结合，抑制了肿瘤血管生成，进而降低了肿瘤的体积。

答案：(1)与NRP­1基因两端特异性结合　获取目的基因和目的基因的检测与鉴定　(2)启动子　RNA聚合酶识别和结合的位点，启动转录　(3)未融合的亲本细胞和融合的具有同种核的细胞　95%的空气和5%的CO2　(4)NRP­1MAb能有效降低肿瘤的体积，中、高剂量抗体的降低效果比低剂量的更显著　(5)血管内皮生长因子与NRP­1的结合