2024届人教版高考生物一轮复习基因工程 作业含答案

这是一份2024届人教版高考生物一轮复习基因工程 作业含答案，共24页。试卷主要包含了回答下列问题等内容，欢迎下载使用。
专题23　基因工程
五年高考
考点　基因工程
1.(2023全国甲,38,15分)接种疫苗是预防传染病的一项重要措施,乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒的传播,降低乙型肝炎发病率。乙肝病毒是一种DNA病毒。重组乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技术获得的乙肝病毒表面抗原(一种病毒蛋白)。回答下列问题。
(1)接种上述重组乙肝疫苗不会在人体中产生乙肝病毒,原因是　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)制备重组乙肝疫苗时,需要利用重组表达载体将乙肝病毒表面抗原基因(目的基因)导入酵母细胞中表达。重组表达载体中通常含有抗生素抗性基因,抗生素抗性基因的作用是　　　　　　　　　　　　　。能识别载体中的启动子并驱动目的基因转录的酶是　　　　　　。 
(3)目的基因导入酵母细胞后,若要检测目的基因是否插入染色体中,需要从酵母细胞中提取　　　　　　进行DNA分子杂交,DNA分子杂交时应使用的探针是　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)若要通过实验检测目的基因在酵母细胞中是否表达出目的蛋白,请简要写出实验思路。
答案　(1)该疫苗不含乙肝病毒DNA,不会在人体细胞内增殖产生乙肝病毒　(2)作为标记基因筛选出转化成功的酵母细胞　RNA聚合酶　(3)基因组DNA　放射性同位素等标记的含有目的基因的DNA片段　(4)从酵母细胞中提取蛋白质,用乙肝病毒表面抗原的特异性抗体进行抗原—抗体杂交,若有杂交带出现,说明酵母细胞中表达出目的蛋白。
2.(2023全国乙,38,15分)GFP是水母体内存在的能发绿色荧光的一种蛋白。科研人员以GFP基因为材料,利用基因工程技术获得了能发其他颜色荧光的蛋白,丰富了荧光蛋白的颜色种类。回答下列问题。
(1)构建突变基因文库。科研人员将GFP基因的不同突变基因分别插入载体,并转入大肠杆菌制备出GFP基因的突变基因文库。通常,基因文库是指　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)构建目的基因表达载体。科研人员从构建的GFP突变基因文库中提取目的基因(均为突变基因)构建表达载体,其模式图如下所示(箭头为GFP突变基因的转录方向)。图中①为　　　　;②为　　　　,其作用是　　　　　　　　　　　　　;图中氨苄青霉素抗性基因是一种标记基因,其作用是　　　　　　　　　　　　。 

(3)目的基因的表达。科研人员将构建好的表达载体导入大肠杆菌中进行表达,发现大肠杆菌有的发绿色荧光,有的发黄色荧光,有的不发荧光。请从密码子特点的角度分析,发绿色荧光的可能原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出1点即可)。 
(4)新蛋白与突变基因的关联性分析。将上述发黄色荧光的大肠杆菌分离纯化后,对其所含的GFP突变基因进行测序,发现其碱基序列与GFP基因的不同,将该GFP突变基因命名为YFP基因(黄色荧光蛋白基因)。若要通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达,实验思路是　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)将含有某种生物不同基因的许多DNA片段,导入受体菌的群体中储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因　(2)终止子　启动子　识别和结合RNA聚合酶,驱动基因的转录　将含有目的基因的细胞筛选出来　(3)密码子的简并性　(4)获取YFP基因并构建表达载体,导入真核细胞,检验其能否发出黄色荧光
3.(2023海南,20,13分)基因递送是植物遗传改良的重要技术之一,我国多个实验室合作开发了一种新型基因递送系统(切—浸—生芽Cut-Dip-Budding,简称CDB法)。图1与图2分别是利用常规转化法和CDB法在某植物中递送基因的示意图。

图1

图2
回答下列问题。
(1)图1中,从外植体转变成愈伤组织的过程属于　　　　;从愈伤组织到幼苗的培养过程需要的激素有生长素和　　　　　　,该过程还需要光照,其作用是　　　　　 　　　　　　　　　　　　。 
(2)图1中的愈伤组织,若不经过共培养环节,直接诱导培养得到的植株可以保持植株A的　　　　　　。图1中,含有外源基因的转化植株A若用于生产种子,其包装需标注　　　　　　　。 
(3)图1与图2中,农杆菌侵染植物细胞时,可将外源基因递送到植物细胞中的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)已知某酶(PDS)缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体(含有绿色荧光蛋白标记基因),利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B,长出毛状根,成功获得转化植株B。据此分析,从毛状根中获得阳性毛状根段的方法是　　　　　　　　　　　　　,图2中,鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是　　　　　　　　　　　　　　,依据是　　　　　 　　　　　　　　　　　。 
(5)与常规转化法相比,采用CDB法进行基因递送的优点是　　　　　　　　　　　　　　(答出2点即可)。 
答案　(1)脱分化　细胞分裂素　诱导叶绿素的形成,使幼苗能够进行光合作用　(2)遗传特性　转基因种子　(3)农杆菌细胞内含Ti质粒,当它侵染植物细胞后,能将Ti质粒上的T-DNA转移并整合到受体细胞染色体DNA上　(4)检测毛状根段是否有绿色荧光　植物PDS中靶区域测序(或根据PDS基因的碱基序列设计引物进行PCR扩增)　若导入幼苗的基因编辑载体成功发挥作用,则PDS基因被敲除,靶区域的测序就会出现序列缺失,(或PCR无法扩增出条带)　(5)不需要无菌操作、不需要进行植物组织培养、操作简便
4.(2021全国甲,38,15分)PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某种病原菌,医生进行了相关操作:①分析PCR扩增结果;②从病人组织样本中提取DNA;③利用PCR扩增DNA片段;④采集病人组织样本。回答下列问题:
(1)若要得到正确的检测结果,正确的操作顺序应该是　　　　　(用数字序号表示)。 
(2)操作③中使用的酶是　　　　　　　。PCR中的每次循环可分为变性、复性、　　　　三步,其中复性的结果是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)为了做出正确的诊断,PCR所用的引物应该能与　　　　　　　特异性结合。 
(4)PCR(多聚酶链式反应)技术是指　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面。 
答案　(1)④②③①　(2)DNA聚合酶　延伸　引物通过碱基互补配对与单链DNA结合　(3)病原菌DNA　(4)在生物体外大量快速扩增特定DNA片段的技术
5.(2021全国乙,38,15分)用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶,其中4种限制性核酸内切酶的切割位点如图所示。

回答下列问题:
(1)常用的DNA连接酶有E.coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。上图中　　　　　酶切割后的DNA片段可以用E.coli DNA连接酶连接。上图中　　　　　　　　　　　酶切割后的DNA片段可以用T4 DNA连接酶连接。 
(2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是　　　　　　。 
(3)DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征。如质粒DNA分子上有复制原点,可以保证质粒在受体细胞中能　　　　　　;质粒DNA分子上有　　　　　　　　　,便于外源DNA插入;质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因),利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞,方法是　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)表达载体含有启动子,启动子是指　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)EcoRⅠ、PstⅠ　EcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ　(2)磷酸二酯键　(3)自我复制　限制酶切割位点　将待筛选的宿主细胞接种到含该抗生素的培养基中,能够生长的是含有质粒载体的宿主细胞　(4)RNA聚合酶识别、结合并启动转录的DNA片段
6.(2019全国Ⅰ,38,15分)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。
(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成,也可以从基因文库中获得。基因文库包括　　　 　　　　和　　　　　　　。 
(2)生物体细胞内的DNA复制开始时,解开DNA双链的酶是　　　　。在体外利用PCR技术扩增目的基因时,使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是　　　　 　　　　　　　　。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的　　　　。 
(3)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)基因组文库　cDNA文库　(2)解旋酶　加热至90~95 ℃　氢键　(3)Taq酶热稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活

7.(2018全国Ⅰ,38,15分)回答下列问题:
(1)博耶(H. Boyer)和科恩(S. Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外,还证明了　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出两点即可)。 
(2)体外重组的质粒可通过Ca2+参与的　　　　　方法导入大肠杆菌细胞;而体外重组的噬菌体DNA通常需与　　　　　　　　组装成完整噬菌体后,才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞。在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中,可作为重组噬菌体宿主细胞的是　　　　　。　 
(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时,表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解,在实验中应选用　　　　　　　的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯化的过程中应添加　　　　的抑制剂。 
答案　(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞;真核生物基因可在原核细胞中表达　(2)转化　外壳蛋白(或答噬菌体蛋白)　细菌　(3)蛋白酶缺陷型　蛋白酶
8.(2018全国Ⅱ,38,15分)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光,这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5'末端,获得了L1-GFP融合基因(简称为甲),并将其插入质粒P0,构建了真核表达载体P1,其部分结构和酶切位点的示意图如图,图中E1~E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。

回答下列问题:
(1)据图推断,该团队在将甲插入质粒P0时,使用了两种限制酶,这两种酶是　　　　　。使用这两种酶进行酶切是为了保证　　　　　　　,也是为了保证　　　 　　　　　　。 
(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后,若在该细胞中观察到了绿色荧光,则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了　　　　和　　　　　过程。 
(3)为了获得含有甲的牛,该团队需要做的工作包括:将能够产生绿色荧光细胞的　　　　 　　移入牛的　　　　　　　　中、体外培养、胚胎移植等。 
(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中,某同学用PCR方法进行鉴定,在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的　　　　(填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。 
答案　(1)E1和E4　甲的完整　甲与载体正确连接　(2)转录　翻译　(3)细胞核　去核卵母细胞　(4)核DNA
9.(2022湖南,22,15分)水蛭是我国的传统中药材,主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一,具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构,提高其抗凝血活性。回答下列问题:
(1)蛋白质工程流程如图所示,物质a是　　　　　,物质b是　　　　　。在生产过程中,物质b可能不同,合成的蛋白质空间构象却相同,原因是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　。 

(2)蛋白质工程是基因工程的延伸,基因工程中获取目的基因的常用方法有　　 　　　　　　　、　　　　　和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是　　　　　　　　　　。 
(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后,分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性,结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的　　　　(填“种类”或“含量”)有关,导致其活性不同的原因是　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。 


(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异,简要写出实验设计思路　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)多肽链　mRNA　 mRNA上决定氨基酸的密码子具有简并性　(2)从基因文库中获取　人工合成　DNA半保留复制　(3)种类　酶处理后形成的肽中氨基酸的种类、数目和排列顺序不同　 (4)在相同条件下,将蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素分别进行抗凝血实验,比较三组血液凝固所需时间长短,所需时间越长说明其抗凝血活性越大
10.(2022河北,24节选,13分)蛋白酶抑制剂基因转化是作物抗虫育种的新途径。某研究团队将胰蛋白酶抑制剂(NaPI)和胰凝乳蛋白酶抑制剂(StPin1A)的基因单独或共同转化棉花,获得了转基因植株。
回答下列问题:
(1)蛋白酶抑制剂的抗虫机制是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)　　　　　　　　　是实施基因工程的核心。 
(3)利用农杆菌转化法时,必须将目的基因插入质粒的　　　　　上。 
(4)为检测目的基因在受体细胞基因组中的整合及其转录和翻译,可采用的检测技术有　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(写出两点即可)。 
(5)确认抗虫基因在受体细胞中稳定表达后,还需进一步做抗虫的　　　　　以鉴定其抗性程度。图为三种不同遗传操作产生的转基因棉花抗虫实验结果,据结果分析　　　　　(填“NaPI”或“StPin1A”或“NaPI+StPin1A”)转基因棉花的抗虫效果最佳,其原因是　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 


(6)基因突变可产生新的等位基因,在自然选择的作用下,昆虫种群的基因频率会发生　　　　　,导致昆虫朝着一定的方向不断进化。据此推测,被蛋白酶抑制剂转基因作物长期选择后,某些昆虫具有了抗蛋白酶抑制剂的能力,其分子机制可能是　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　(写出两点即可)。 
答案　(1)抑制害虫胰蛋白酶活性,使害虫不能正常消化食物而达到抗虫的目的　(2)基因表达载体的构建　(3)T-DNA　(4)PCR技术、抗原—抗体杂交技术　(5)接种试验　NaPI+StPin1A　NaPI+StPin1A的转基因棉花的虫体质量最低且每株棉铃数最多　(6)定向改变　昆虫在胰蛋白酶抑制剂的选择下,抗性基因频率逐渐提高,从而提升了其抗胰蛋白酶抑制剂的能力;昆虫的胰蛋白酶基因发生突变,原有的胰蛋白酶抑制剂不能发挥作用
11.(2022重庆,26,15分)改良水稻的株高和产量性状是实现袁隆平先生“禾下乘凉梦”的一种可能途径。研究人员克隆了可显著增高和增产的eui基因,并开展了相关探索。
步骤Ⅰ:

步骤Ⅱ:

(1)花药培养能缩短育种年限,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。在步骤Ⅰ的花药培养过程中,可产生单倍体愈伤组织,将其培养于含　　　　的培养基上,可促进产生二倍体愈伤组织。Ⅰ中能用于制造人工种子的材料是　　　　。 
(2)步骤Ⅱ中,eui基因克隆于cDNA文库而不是基因组文库,原因是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　;在构建重组Ti质粒时使用的工具酶有　　　　　　　　　　。为筛选含重组Ti质粒的菌株,需在培养基中添加　　　　。获得的农杆菌菌株经鉴定后,应侵染Ⅰ中的　　　　,以获得转基因再生植株。再生植株是否含有eui基因的鉴定方法是　　　　　　　,移栽后若发育为更高且丰产的稻株,则可望“禾下乘凉”。 
答案　(1)花药培养获得的单倍体经秋水仙素处理后所得植株均为纯合子,后代不会发生性状分离　秋水仙素　胚状体　(2)cDNA文库是由编码蛋白质的mRNA逆转录来的基因导入受体菌群而获得的,在cDNA文库中容易筛选获得目的基因　限制酶和DNA连接酶　抗生素　愈伤组织　DNA分子杂交技术
12.(2021河北,24,15分)采矿污染和不当使用化肥导致重金属镉(Cd)在土壤中过量积累。利用植物修复技术将土壤中的Cd富集到植物体内,进行后续处理(例如,收集植物组织器官异地妥善储存),可降低土壤中Cd的含量。为提高植物对Cd污染土壤的修复能力,研究者将酵母液泡Cd转运蛋白(YCF1)基因导入受试植物,并检测了相关指标。
回答下列问题:
(1)为获取YCF1基因,将酵母细胞的全部DNA提取、切割后与载体连接,导入受体菌的群体中储存,这个群体称为　　　　。　 
(2)将DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时,所需要的两种酶是　　　　　　　。构建的重组基因表达载体中必须含有标记基因,其作用是　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)进行前期研究时,将含有YCF1基因的重组载体导入受试双子叶植物印度芥菜,采用最多的方法是　　　　　　。研究者进一步获得了转YCF1基因的不育杨树株系,采用不育株系作为实验材料的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)将长势一致的野生型和转基因杨树苗移栽到Cd污染的土壤中,半年后测定植株干重(图1)及不同器官中Cd含量(图2)。据图1可知,与野生型比,转基因植株对Cd具有更强的　　　　(填“耐性”或“富集能力”);据图2可知,对转基因植株的　　　　进行后续处理对于缓解土壤Cd污染最为方便有效。 

图1

图2
(5)已知YCF1特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上。据此分析,转基因杨树比野生型能更好地适应高Cd环境的原因是　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　。相较于草本植物,采用杨树这种乔木作为Cd污染土壤修复植物的优势在于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(写出两点即可)。 
答案　(1)基因文库　(2)限制酶和DNA连接酶　鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来　(3)农杆菌转化法　防止YCF1基因随花粉扩散,给生态系统带来风险　(4)耐性　叶　(5)转基因杨树液泡膜上的Cd转运蛋白可将细胞质基质中的Cd转运至液泡贮存,降低Cd对细胞代谢的影响　乔木比草本生物量大,与外界物质交换能力强

三年模拟
A组
非选择题
1.(2023四川绵阳二诊,37)如图是利用基因工程技术培育新品种水稻的流程图,序号代表操作过程。回答下列问题:

(1)过程②操作的目的是　　　　　　　　　　　,该过程需要的酶是　　　　　　。 
(2)在过程①获得目的基因时,最好使用　　　　(填“同种”或“不同种”)限制酶,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)将重组质粒导入农杆菌后,要对其进行筛选,此时用到的培养基从功能上讲,属于　　　　　　。 
(4)常用农杆菌作为受体细胞,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　(答出2点即可),将重组质粒导入农杆菌时,通常用　　　　处理使农杆菌处于感受态。 
答案　(1)构建目的基因表达载体　DNA连接酶　(2)不同种　用不同种限制酶可防止自身环化和不定向连接　(3)选择培养基　(4)繁殖速度快,基因组结构简单　钙离子
2.(2023陕西西安三模,37)当今社会发展倡导以绿色为核心的生态发展观,绿色农产品的生产是人们健康生活的源头。为降解农产品的农药(马拉硫磷)残留,科学家用基因工程技术生产了CarE(羧酸酯酶)制剂。生产过程如下:

(1)①过程需要　　　　酶参与,经①②得到的CarE基因与从基因组文库中获得的基因相比缺少　　　　　　　　　　　　。 
(2)CarE基因与载体能够连接在一起的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　,构建重组表达载体的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)③过程常用原核生物作为受体细胞,其优点有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,大肠杆菌细胞最常用的转化方法为用　　 　　处理细胞,使细胞处于感受态。 
(4)CarE基因导入受体细胞后,检测目的基因是否发挥功能的第一步是　　　　　　　 　　　　　　　　　,若需要从哺乳动物的乳汁中来提取CarE制剂,可将CarE基因与　　　　　　　　　　　　等调控组件重组在一起,导入哺乳动物的受精卵,使之发育成转基因动物。 
答案　(1)逆转录　启动子、内含子、终止子　(2)DNA的化学组成和空间结构相同　使CarE基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,使目的基因可以表达和发挥作用　(3)繁殖速度快,可为单细胞,遗传物质相对较少　Ca2+　(4)检测CarE基因是否转录出mRNA　乳腺蛋白基因的启动子
3.(2022四川蓉城名校联盟三联,38)烟草是具有重要经济价值的双子叶植物,易感染烟草花叶病毒(TMV)导致大幅度减产。绞股蓝细胞中含有抗烟草花叶病毒基因,该基因表达可产生抗TMV蛋白,从而使绞股蓝叶片对TMV具有抗感染性。科学家利用基因工程培育出了抗TMV的烟草,主要流程如图所示。回答下列问题:

(1)从绞股蓝细胞中获得目的基因利用了①　　　　过程;这样获得的目的基因用于基因工程需要在该基因的上游加入　　　　,下游加入　　　　,从而使该基因能够在烟草细胞中正常表达。 
(2)利用PCR技术扩增目的基因时,反应体系中应有　　　　、　　　　、　　　　、目的基因和缓冲液。 
(3)③过程将目的基因与Ti质粒进行重组时需要用到　　　　　　　　　　　　　　　酶;将重组Ti质粒导入烟草体细胞的常用方法是　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)逆转录　启动子　终止子　(2)原料(dNTP)　引物　Taq酶(或热稳定DNA聚合酶)　(3)限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA连接　农杆菌转化法
4.(2023陕西西安部分高中一模,37)为评估外源基因Vgb在菊花中的稳定性以及对生态环境的影响,研究人员在种植转基因菊花的第二年,随机选取转基因菊花株系及周边非转基因菊花和各种杂草,提取DNA,根据Vgb设计特异性引物进行PCR扩增,电泳结果如图。回答下列问题:

(1)将外源基因Vgb整合到菊花细胞需要先构建基因表达载体,构建基因表达载体时,需要使用的酶有　　　　　　　　　　　　。重组载体进入菊花细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为转化。构建基因表达载体时,外源基因Vgb插在启动子的上游,则在菊花细胞中检测不到表达产物,主要原因是　　　　　　　　　　　　。 
(2)设计引物是PCR技术的关键步骤之一。根据Vgb设计特异性引物进行PCR扩增,某同学设计的一组引物(只标注了部分碱基序列)为,此引物设计　　　　(填“合理”或“不合理”),说明理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)设置空白对照的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。对于外源基因Vgb在菊花中的稳定性以及对周边植物的影响方面,图中实验结果表明　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)限制酶和DNA连接酶　目的基因(或Vgb)无法转录　(2)不合理　引物Ⅰ和引物Ⅱ会因局部发生碱基互补配对而失效　(3)排除实验操作、试剂污染等对结果的影响　2年内Vgb基因在菊花细胞中稳定存在,且未向周边植物扩散
5.(2023陕西西安一模,37)B基因存在于水稻基因组中,仅在体细胞(2n)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,设计了如图所示的实验来获取能够在卵细胞中表达B基因的转基因植株。请据图回答下列问题:

(1)从水稻体细胞中提取总RNA,在　　　　酶的催化下构建　　　　文库,进而获得B基因编码蛋白的序列。Luc基因是荧光素酶基因,能催化荧光素产生荧光。B-Luc融合基因形成过程中需要的酶是　　　　　　　　　　　　。 
(2)融合基因必须连接到启动子和终止子之间,其中启动子是　　　　　　的结合位点。图中卡那霉素抗性基因的作用是　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)若借助Luc基因的表达产物来完成图中第二次鉴定筛选,则具体方法是　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　。 
(4)从转基因水稻植株未成熟种子中分离出胚,观察到细胞内仅含一个染色体组,判定该胚是由未受精的卵细胞发育形成的,而一般情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育,由此表明　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)逆转录　cDNA　限制酶和DNA连接酶　(2)RNA聚合酶　作为标记基因,检测B-Luc融合基因是否导入农杆菌细胞　(3)检测加入荧光素的细胞中是否发出荧光　(4)B基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚
6.(2023陕西咸阳二模,37)大丽轮枝菌(一种丝状真菌)是引起棉花黄萎病的主要病原菌。为观察大丽轮枝菌对棉花根的侵染路径,研究人员利用绿色荧光蛋白基因(sGFP)转染大丽轮枝菌,培育出表达绿色荧光蛋白的转基因菌株,主要过程如图。分析回答下列问题:

(1)过程①中,PCR扩增sGFP的原理是　　　　　　　　　　,该过程除需要根据　　　　 　　　　　　　　设计特异性引物序列外,为保证sGFP正确插入质粒中,还需要在目的基因两端添加图中　　　　　　　　　限制酶的识别序列。 
(2)过程②需要的工具酶是　　　　　　。研究中将sGFP插入启动子和终止子之间的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)过程③中需要配制细菌培养基,配制时要在培养基灭菌并冷却到80 ℃左右后,再加入潮霉素溶液,潮霉素不能与培养基一同灭菌的原因是　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)选择过程③筛选培养得到的不同农杆菌菌落,分别提取细菌质粒DNA,并用BamHⅠ和HindⅢ完全酶切,可以得到　　　　种长度不同的DNA片段。 
(5)将导入重组质粒的农杆菌加入大丽轮枝菌的孢子细胞悬液中,在适宜条件下完成转染后利用滤膜过滤得到孢子细胞,再在真菌培养基上培养获得菌落,最终通过检测　　 　　　　　　　　　　　　　　,筛选出绿色荧光蛋白旺盛表达的大丽轮枝菌。 
答案　(1)DNA的半保留复制　sGFP两端(3'端)核苷酸序列　HindⅢ和BamHⅠ　(2)DNA连接酶　保证sGFP能在大丽轮枝菌细胞中表达　(3)潮霉素在灭菌时结构会被破坏,无法筛选出转化成功的受体细胞(答案合理即可)　(4)两　(5)大丽轮枝菌菌丝细胞中绿色荧光强度
B组
非选择题
1.(2023陕西咸阳模拟,37)回答下列问题:
(1)干扰素是动物体内合成的一种糖蛋白,可以用于治疗病毒感染和癌症,设想建立乳腺生物反应器大量生产干扰素,需借助基因工程的方法,常以哺乳动物的　　　　为受体细胞。为了保证干扰素基因只在乳腺细胞内表达,构建表达载体时必须在目的基因的前端加上　　　　　　　　　　　。基因工程中往往不以原核细胞为受体细胞生产干扰素是由于有活性的干扰素需要　　　　　　　　　　(填细胞器)的加工。 
(2)干扰素体外保存相当困难,如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸,就可在-70 ℃条件下保存半年,给广大患者带来福音。对蛋白质进行改造,一般通过对基因的操作来实现,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　(答出2点)。 
(3)动物基因工程技术有可能使建立移植器官工厂的设想成为现实。实现这一目标的最大难题是免疫排斥。科学家正试图利用基因工程的方法对猪的器官进行改造以便获得对人无免疫排斥的可供移植的器官,所使用的方法是　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)试管婴儿技术解决了部分夫妻不育的难题或生育健康后代的要求。其和母亲正常怀孕生产过程的相同之处是都是以　　　　为发育起点,不同之处在于试管婴儿是在体外进行受精后,在试管中进行胚胎培养。如果需要设计试管婴儿,还可以对胚胎进行　　　　　,最后选取健康的胚胎进行　　　　　,保证生出健康的孩子。 
答案　(1)受精卵　乳腺蛋白基因的启动子　内质网、高尔基体　(2)①蛋白质的结构由基因编码,蛋白质不能复制,基因可以遗传;②对基因的改造比对蛋白质的改造要容易操作　(3)向猪基因组导入某种调节因子,以抑制抗原决定基因的表达(或设法除去猪基因组中的抗原决定基因),再结合克隆技术,培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆猪器官　(4)受精卵　基因检测　胚胎移植
2.(2023四川成都一诊,37)棉花是世界性的重要经济作物,土壤盐分过高会严重影响棉花产量,筛选耐盐棉花品种成为棉花生产中急需解决的问题。科研工作者将TaNHX2基因转移到棉花细胞内,获得了转基因耐盐棉花新品种。回答下列问题:
(1)科研人员在获得TaNHX2基因对应核苷酸序列的情况下,利用DNA合成仪直接合成目的基因,该种获取目的基因的方法是　　　　　　。构建基因表达载体时,科研人员将TaNHX2基因整合到土壤农杆菌的Ti质粒上,一般用相同的限制酶切割目的基因和Ti质粒的　　　　片段,目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。构建成功的基因表达载体应含有启动子、终止子、　　　　　　　　　　　　　　　　(答出三种)等结构。 
(2)转化后的棉花细胞需进行组织培养才能发育成完整植株。组织培养使用的培养基除了含有水、无机营养成分和有机营养成分外,还应该含有　　　　　　　　(答出两种)。为了检测转基因技术是否成功,科研工作者在个体水平上的检测方法是　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)用基因工程技术生产蛋白类物质的工程菌有多种,如大肠杆菌、酵母菌、乳酸菌等。与原核细胞相比,酵母菌作为生产蛋白类物质工程菌的优势是　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)化学合成法　T-DNA　有利于目的基因和载体形成相同的末端,便于目的基因和载体连接　目的基因、标记基因、复制原点　(2)琼脂、植物激素　将转基因棉花种植在盐碱地上,观察其生长状况　(3)酵母菌具有较高安全性;具有加工蛋白质的细胞器
3.(2022内蒙古呼伦贝尔四模,38)科研人员利用基因工程技术,从长穗偃麦草中获取抗赤霉病主效基因Fhb7。将Fhb7导入小麦,其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染,从而避免小麦赤霉病大规模暴发。EcoRⅠ、SacⅠ、HindⅢ和PstⅠ的酶切位点如图所示。回答下列问题:



(1)基因工程的核心工作是　　　　　　　　　　　　。 
(2)该基因工程操作中,先将Fhb7基因与质粒组装,最好选择　　　　　　　　　两种限制酶,再组装35S启动子,最好选择　　　　　　　　　两种限制酶。组装后的重组质粒还缺少　　　　　　　　　　。 
(3)利用PCR技术扩增Fhb7基因的前提是　　　　　　　　　　　　　　,以便合成引物,引物在温度为　　　　的条件下结合到互补DNA链上,然后在　　　　　　　　的催化下从引物开始进行互补链的合成。 
答案　(1)基因表达载体的构建　(2)SacⅠ和PstⅠ　EcoRⅠ和SacⅠ　终止子和标记基因　(3)要有一段已知的Fhb7(目的)基因的核苷酸序列　55~60 ℃　Taq酶(热稳定DNA聚合酶)
4.(2023陕西渭南三模,37)四尾栅藻生长周期短、适应性强,是一种高潜力生物柴油新型原料,但油脂产量低。研究人员从含油量高的紫苏中提取DGAT1(催化油脂合成的关键酶)基因,并成功导入四尾栅藻细胞内,获得转基因的产油四尾栅藻。其制备流程如图所示,图中Ampr表示氨苄青霉素抗性基因,LacZ基因可使细菌利用培养基中的物质X-gal进而使菌落呈现蓝色,无该基因或该基因被破坏,菌落呈白色。请分析回答下列问题:

(1)从高表达的紫苏组织细胞中提取总的RNA,在　　　　酶作用下获得cDNA,用于PCR扩增。该过程获得cDNA的原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)PCR扩增DGAT1基因时,使反应体系中的模板cDNA解旋为单链的条件是　　　　　　　　。在DNA延伸的过程中,使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)构建的pMD19-DGAT1导入经　　　　溶液处理的感受态大肠杆菌细胞中,并接种到含　　　　　　　　　　的培养基中培养。一段时间后,挑选　　　　色的菌落以提取质粒pMD19-DGAT1。 
(4)用限制酶BamHⅠ和XbaⅠ切割pMD19-DGAT1和pBI 121,将其连接成重组表达载体pBI 121-DGAT1,并将其导入四尾栅藻细胞中。与单酶切相比,双酶切的优点是　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)逆转录　以mRNA为模板按照碱基互补配对原则合成cDNA　(2)加热至90~95 ℃　Taq酶热稳定性高而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活　(3)CaCl2　X-gal和氨苄青霉素　白　(4)使DGAT1基因能定向插入表达载体,减少自身环化
5.(2023陕西西安西咸新区一模,37)生物科技广泛应用于农业生产,以改善农作物品质、提高产量。植物成熟果实细胞中会表达大量的半乳糖醛酸酶(PG),导致成熟果实易于损伤。科学家利用番茄的PG基因构建反义PG基因表达载体,导入番茄细胞,培育出转基因延熟番茄。图甲是反义PG基因的作用机理,图乙是质粒结构图及相应的酶切位点。回答下列问题。


(1)从番茄细胞中提取PG基因转录的mRNA,经过　　　　产生cDNA,再用　　　　技术体外扩增。该技术需先设计合成　　　　,并使用　　　　　　　　　　酶来催化。 
(2)构建反义PG基因表达载体时需在启动子和终止子之间反向插入PG基因。为使目的基因与质粒正确连接,并提高两者重组的成功率,需在扩增的目的基因两端分别引入　　　 　　　　　　(填“EcoRⅠ和EcoRⅠ”“BamHⅠ和BamHⅠ”或“BamHⅠ和EcoRⅠ”)限制酶的识别序列。质粒上有标记基因,利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞,方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)用含反义PG基因的农杆菌侵染番茄细胞,再通过　　　　　　　技术培育出转基因番茄。在转基因番茄中,反义PG基因能抑制PG合成的原因是阻断了　　　　　　　 　　　　　　　　　。 
答案　(1)逆转录(或反转录)　PCR　引物　热稳定性DNA聚合(Taq)　(2)BamHⅠ和EcoRⅠ　将待筛选的宿主细胞接种到含该抗生素的培养基中,能够生长的是含有质粒载体的宿主细胞　(3)植物组织培养　PG基因表达过程中的翻译阶段
6.(2023四川名校质监,37)研究者将酿酒酵母S288c的APAl基因与EGFP(增强型绿色荧光蛋白)基因构成融合基因,并进一步构建表达载体(如图甲所示)。以该载体为模板,再通过PCR介导的定点突变技术向APAl基因中分别引入突变位点,经典的大引物PCR定点诱变技术成为基于PCR技术的定点诱变技术中应用最普遍的方法,操作过程如图乙所示,其中引物箭头代表子链延伸方向。回答下列问题:


(1)构建表达载体时,应将融合基因放于　　　　、　　　　之间,以保证目的基因的转录。为实现质粒和融合基因的高效连接,切割质粒时选用限制酶XmaⅠ而不选用限制酶SmaⅠ的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。为将融合基因构建在质粒上,还需要　　　　　　　　　　等酶。 
(2)利用大引物PCR进行定点诱变需要进行两轮PCR(PCR1和PCR2)。在PCR1中,至少需要　　　　个循环才能获得相应的大引物模板。在PCR2中?处的引物应选用大引物两条链中的　　　　(填“①”或“②”)链。 
(3)若在荧光显微镜下观察到受体细胞有绿色荧光,则表明　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　,EGFP基因的作用是　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　。 
答案　(1)启动子　终止子　SmaⅠ的酶切末端为平末端,无法与融合基因上的黏性末端连接　BglⅡ、DNA连接酶　(2)2　②　(3)APAl基因与EGFP基因已经表达(或融合基因形成了蛋白质产物)　作为标记基因,用于目的基因的检测和鉴定