浙教版2019 高中生物 选修3 第4章 基因工程 能力提升（含解析）

第4章 基因工程 能力提升——2022-2023学年高二生物浙科版（2019）选择性必修三单元测试

1.如图是DNA的粗提取和鉴定实验中几个重要操作的示意图，下列叙述错误的是(   )

A.图①的原理是DNA不溶于酒精，而某些蛋白质可溶于酒精

B.图①和图③都需要用玻璃棒沿一个方向轻缓搅拌，便于DNA的析出并保持结构完整

C.若图③操作后接图②操作，则DNA会留在滤液中

D.若图④操作后接图②操作，则DNA会留在纱布上

2.下列关于基因工程操作工具的说法正确的是(   )

A.质粒只分布于原核细胞中

B.常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒，从而获得互补的黏性末端

C.DNA聚合酶能够催化形成磷酸二酯键，是基因工程中的“分子缝合针”

D.细菌细胞内含有的限制酶能对自身的DNA进行剪切

3.科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。以下有关基因工程的叙述错误的是(   )

A.在基因工程中，PCR技术可用于任何目的基因的获取，且能迅速获得大量目的基因

B.启动子对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的

C.应用PCR技术，可检测出转基因马铃薯植株中是否存在目的基因及其转录产物

D.用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的DNA，可用DNA连接酶连接形成重组DNA分子

4.基因工程操作的基本程序可表示为“过程①→过程②目的基因与运载体结合→过程③→过程④”。下列对培育真核转基因生物相关操作的叙述-sa;khj错误的是(   )

A.通过基因工程操作可直接定向地改变生物,培育新品种

B.过程①中必须用限制性核酸内切酶,而过程②中必须用DNA连接酶

C.过程②必须用质粒是为了过程③中能将目的基因成功导入受体细胞

D.过程④为目的基因的表达和检测,其中表达是通过转录、翻译实现

5.从图1酶切结果分析，图2中目的基因（长度为2.0kb）插入方向正确的重组质粒序号和作出该判断所用的限制酶是(   )

A.①，BamHⅠ  B.①，EcoRⅠ和HindⅢ 

C.②，EcoRⅠ  D.②，EcoRⅠ和HindⅢ

6.下面是一种质粒四种不同切割位点的示意图，其中ori为复制必需的序列，amp为氨苄青霉素抗性基因，tet为四环素抗性基因，箭头表示一种限制性核酸内切酶的切割位点。若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA分子的细胞，应选用的切割位点是(   )

A.B.C.D.

7.用X酶切割DNA分子后，得到黏性末端①，用Y酶切割DNA分子后，得到黏性末端②，如下图所示，以下说法不正确的是(   )

A.X与Y通常是不同的限制酶

B.限制酶与DNA水解酶破坏的化学键相同

C.限制酶将一个DNA分子片段切成两个片段需消耗两个水分子

D.具有①②的两个DNA片段可连接成重组分子，重组后还可以被X或Y切割

8.MseⅠ、PstⅠ、EcoRⅠ三种限制酶的识别序列及切割位点分别是GAAT↓TAATTC、C↓TGCAG、G↓AATTC，如图 1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切点。若要用如图质粒和外源DNA构建重组质粒，需要对质粒进行改造，构建新的限制酶切位点。在构建新的限制酶切

位点的过程中需要使用的酶是(   )

A.限制酶PstⅠ、DNA聚合酶、DNA连接酶

B.限制酶EcoRⅠ、DNA聚合酶、DNA连接酶

C.限制酶EcoRⅠ、限制酶PstⅠ、DNA聚合酶

D.限制酶PstⅠ、限制酶EcoRⅠ、DNA连接酶

9.我国科学家将含有人凝血因子基因的DNA片段注射到牛的受精卵中，由该受精卵发育而成的牛，分泌的乳汁中含有人的凝血因子，可以治疗血友病。下列叙述错误的是(   )

A.这项研究说明人和牛共用一套遗传密码

B.该牛的乳腺细胞中含有人的凝血因子基因

C.该牛分泌的乳汁中也含有人的凝血因子基因

D.该牛的后代也可能含有人的凝血因子基因

10.如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是(   )

A.①②的操作中使用了限制酶和DNA聚合酶

B.应用PCR技术，可检测④细胞中目的基因是否表达

C.一般情况下⑤只要表现出抗虫性状，就表明植株发生了可遗传变异

D.③→④过程利用了膜的结构特性，显微镜下观察③细胞的Ti质粒是筛选标志之一

11.研究人员将鱼的抗冻基因导入番茄体内,获得抗冻能力明显提高的番茄新品种。下列操作合理的是(   )

A.设计相应DNA单链片段作为引物利用PCR技术扩增目的基因

B.利用限制性核酸内切酶和DNA聚合酶构建基因表达载体

C.将基因表达载体导入番茄体细胞之前需用Ca2+处理细胞

D.运用DNA分子杂交技术检测抗冻基因是否在番茄细胞中表达

12.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

13.用质粒（图1）和含目的基因的DNA片段（图2）构建基因表达载体获得转基因大肠杆菌，下列叙述错误的是(   )

A.若通过PCR技术获取该目的基因，应该选用引物甲和引物丙

B.利用质粒和目的基因构建表达载体，应选用BclⅠ和HindⅢ剪切

C.若将基因表达载体导入受体细胞中，需选用感受态的大肠杆菌

D.用含氨苄青霉素的培养基即可筛选出含目的基因的大肠杆菌

14.下图表示一项重要的生物技术，对图中物质a、b、c、d的描述，正确的是(   )

A.a通常存在于细菌体内，是目前该生物技术中唯一的运载体

B.b识别特定的核苷酸序列，并将A与T之间的氢键切开

C.c连接双链间的A和T，使黏性末端处碱基互补配对

D.若要获得已知序列的d，可采用化学合成方法

15.下列有关基因工程和蛋白质工程的叙述，不正确的是（   ）

A.将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用显微注射法

B.我国科学家采用花粉管通道法培育出了转基因抗虫棉

C.蛋白质工程可通过直接改造蛋白质的结构从而改变其功能

D.蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质

16.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.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。上图中__________酶切割后的DNA片段可以用E.coliDNA连接酶连接。上图中___________酶切割后的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接。

（2）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______________。

（3）表达载体含有启动子，启动子是指__________________。

17.苯丙酮尿症是单基因遗传病，科学家将正常基因D导入该病患者的细胞，以治疗该病。图甲为A、B、C三种质粒，图乙为含有目的基因D的DNA片段，图丙为重组载体的示意图。Ap为氨苄青霉素抗性基因，Tc为四环素抗性基因，lacZ为蓝色显色基因，其表达产物可以将无色化合物X-gal转化成蓝色物质，使菌落呈蓝色，EcoRⅠ（0.6Kb）、PvuⅠ（0.8Kb）为限制酶及其切割位点与复制原点之间的距离。回答下列问题：

（1）基因工程操作的核心步骤是_____。图甲中三种质粒适宜作为运载体的是质粒_____，与另外两种质粒相比，其作为载体的优点是_____。

（2）获取目的基因D时应选择乙图中的_____对其所在的DNA进行切割。如果仅知道D基因首尾的部分核苷酸序列，根据D基因已知核苷酸序列合成_____，利用PCR扩增目的基因。

（3）将目的基因D和甲图中相应质粒连接后，得到图丙中三种方式。为选出正向连接的重组质粒，使用_____对质粒完全酶切后，进行电泳分析。若是正向连接载体，电泳图谱中出现长度为_____Kb和_____Kb两条带。

（4）利用自身不含lacZ基因且对抗生素敏感的大肠杆菌作为受体细胞，要在已转化的含重组质粒、已转化的含空质粒的受体细胞和未转化成功的细胞中筛选出已转化的含重组质粒的受体细胞的方法是_____。

18.α1-抗胰蛋白酶缺乏症是一种单基因遗传病，患者成年后会出现肺气肿及其他疾病，严重者甚至死亡，患者可采用注射α1-抗胰蛋白酶来缓解症状。科研团队决定结合如图所示流程，运用蛋白质工程设计制造出全新的α1-抗胰蛋白酶，同时结合基因工程和胚胎工程进行扩大生产。

请回答下列问题：

（1）①~③过程属于蛋白质工程，仅从③过程看，由氨基酸序列获得的核酸序列_____（填“是”或“不是”）唯一的，原因是_____。

（2）基因工程的核心是构建基因表达载体，基因表达载体上除目的基因外，还必须有启动子、_____（填两种）等。可用_____技术将基因表达载体导入受精卵中。

（3）欲通过乳腺生物反应器生产预期α1-抗胰蛋白酶，则构建基因表达载体时所用的启动子应为_____，且在⑧过程之前，要除去含_____（填“X”或“Y”）染色体的精子。

答案以及解析

1.答案：B

解析：图①是向烧杯中加入体积分数为95%的冷酒精，其原理是DNA不溶于酒精，而部分蛋白质溶于酒精，A正确。图①的目的是使DNA析出，而图③的目的是使鸡血细胞破裂，使细胞内的物质释放出来，B错误。图③之后进行图②操作，其目的是利用纱布过滤去除细胞膜、核膜等碎片，而使DNA留在滤液中，C正确。图④是向烧杯中加入蒸馏水，会降低NaCl溶液的浓度，从而使DNA析出，再进行图②（过滤）操作，则析出的DNA会留在纱布上，D正确。

2.答案：B

解析：质粒不只分布于原核生物中，在真核生物酵母菌细胞内也有分布，A错误。DNA聚合酶用于DNA的复制，DNA连接酶才是基因工程中的“分子缝合针”，C错误。细菌内的限制酶能限制异源DNA的侵入并使之失活，即能将外源DNA切断，从而保护自身的遗传特性，D错误。

3.答案：A

解析：用PCR技术获取目的基因，需要已知目的基因的部分核苷酸序列，以便设计引物，而并非所有的目的基因都有已知核苷酸序列，A错误；启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动DNA转录，是目的基因在块茎中表达时不可缺少的部分，B正确；应用PCR技术，可以检测目的基因是否成功插入和转录，如果出现杂交带说明植株中存在目的基因及其转录产物，C正确；用同种限制酶处理质粒和含有目的基因的DNA，可产生相同的末端，再用DNA连接酶连接，就可以形成重组DNA分子，D正确。

4.答案：C

解析：题干过程为基因工程操作程序，通过基因工程可定向改变生物，培育生物新品种，A项正确；过程①为目的基因的获取，必须用限制性核酸内切酶，在目的基因与运载体结合过程中必须用DNA连接酶，B项正确；过程②中的运载体可以是质粒，也可以用动植物病毒等作为运载体，运载体的作用是将目的基因导入受体细胞，C项错误；过程④表示目的基因的表达和检测，目的基因的表达是通过转录、翻译完成的，D项正确。

5.答案：B

解析：根据以上分析可知，重组质粒①被EcoRⅠ酶切后，能得到5.8kb的片段；被BamHⅠ酶切后能产生3.8kb和2.0kb两种片段；被EcoRⅠ和HindⅢ两种限制酶同时酶切后，产生了4.5kb和1.3kb的片段。而重组质粒②被EcoRⅠ和HindⅢ两种限制酶同时酶切后，产生的片段为2.3kb和3.5kb，与图1酶切结果不符合。综上所述，B正确，A、C、D错误。故选：B。

6.答案：C

解析：本题考查基因工程的原理及技术相关知识。A图中酶切位点在ori序列上，该序列被破坏，重组质粒将无法进行复制，因此受体细胞既不能在四环素培养基上生长，也不能在氨苄青霉素培养基上生长，A错误；B图中酶切位点没有破坏三个基因，因此含重组DNA的细胞既能在四环素培养基上生长，也能在氨苄青霉素培养基上生长，B错误；要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞，重组质粒上应包含四环素抗性基因tet，不能含氨苄青霉素抗性基因amp，故应选择限制酶切点在amp上的质粒，C正确；D图中酶切位点在四环素抗性基因tet上，由于仅四环素抗性基因破坏，则含重组DNA的细胞能在氨苄青霉素培养基上生长而不能在四环素培养基上生长，D错误。

7.答案：D

解析：A、由图可知，X与Y识别的核苷酸序列不同，因此X与Y是不同的限制酶，A正确； B、限制酶与DNA水解酶破坏的化学键相同，都是磷酸二酯键，B正确；C、限制性核酸内切酶将一个DNA分子片段切成两个片段，即断裂两个磷酸二酯键，因此需消耗两个水分子，C正确；D、具有①②的两个DNA片段可连接成重组分子，核苷酸序列发生了改变。先前能识别的核苷酸序列发生了改变，所以重组后不可以被X或Y切割，D错误。故选D。

8.答案：B

解析：分析图2可知，含目的基因的外源DNA中含有限制酶pstI、MseI，、EcoRI的切割位点，其中EcoR I酶的切割位点位于目的基因中，因此构建基因表达载体时，不能用EcoR I酶切割，应该用限制酶pstI、MseI进行切割；为了保证切割的质粒与目的基因露出的粘性末端相同，在对质粒进行改造时，应该将限制酶EcoR I的切割位点改造成限制酶MseI的切割位点；因此，首先需要用限制酶EcoR I切割，其次需要用DNA聚合酶将相应的脱氧核苷酸序列连接上去，最后再用DNA连接酶连接形成限制酶MseI的切割位点，所以B选项正确。

9.答案：C

解析：本题考查经重组带来的变异以及基因的选择性表达。牛的受精卵能表达人的凝血因子基因说明，人和牛共用一套遗传密码。A正确，由于是将该人的凝血因子注射到牛的受精卵中，由该受精卵发育而成的牛，分泌的乳汁中含有人的凝血因子。所以牛乳腺细胞中含有人的凝血因子，该牛的后代也可能还有人的凝血因子，但牛分泌的乳汁中不含有人的凝血因子基因。选项BD正确，选项C错误。

10.答案：C

解析：①②的操作表示基因表达载体的构建，该过程中使用了限制酶和DNA连接酶，A错误；细胞中目的基因是否表达需要利用抗原—抗体杂交技术进行检测，B错误；一般情况下⑤只要表现出抗虫性状，就表明植株发生了可遗传变异，C正确；光学显微镜下无法观察到质粒，D错误。

11.答案：A

解析：

12.答案：C

解析：A、a表示转录，b过程表示翻译，A正确；

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，则需要预测具有一定氨基酸序列的蛋白质的空间结构和生物功能，B正确；
C、蛋白质工程是第二代基因工程技术，C错误；
D、蛋白质工程是指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，可能构建出一种全新的基因，D正确。故选：C。

13.答案：D

解析：根据图2中子链延伸方向，若通过PCR技术大量扩增该目的基因，应该选用引物甲和引物丙，A正确；图1BamHⅠ同时破坏两种抗性基因，不能选用，故图2中目的基因左侧只能选BclⅠ，而质粒上没有目的基因右侧Sau3AⅠ的切点，两者都有HindⅢ的切点，为了防止目的基因与质粒随意连接，故质粒和目的基因构建表达载体，应选用BclⅠ和HindⅢ剪切，B正确；若将基因表达载体导入受体细胞大肠杆菌时，需用钙离子等处理，使其处于感受态，C正确；在受体细胞中，插入目的基因时氨苄青霉素抗性基因被破坏，不能和目的基因同时表达，含氨苄青霉素的培养基上含目的基因的大肠杆菌不能存活，D错误。

14.答案：D

解析：a为环状双链DNA，推测其为质粒，可作为基因工程的载体，但不是唯一的，动植物病毒等也可作为基因工程的载体，A错误。能将双链DNA打开，形成黏性末端的b推测为限制酶，它可以识别特定的核苷酸序列，但作用部位是磷酸二酯键，而不是氢键，B错误。c推测为DNA连接酶，作用部位也是磷酸二酯键，而不是氢键，C错误。d能与a连接，所以d推测为目的基因，如果序列已知可以采用化学合成法获得，D正确。

15.答案：C

解析：

16.答案：（1）EcoRⅠ、PstⅠ；EcoRⅠ、PstⅠ、SmaⅠ和EcoRⅤ

（2）自我复制；一至多个限制酶切位点；

用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞

（3）位于基因的首端，是RNA聚合酶识别并结合的部位，能驱动转录过程

解析：（1）E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶都能连接黏性末端，另外T4DNA连接酶还可以连接平末端，但连接平末端时的效率比较低。据图可知，EcoRⅠ和PstⅠ切割DNA后产生的是黏性末端，SmaⅠ和EcoRⅤ切割DNA后产生的是平末端。因此图中EcoRⅠ、PstⅠ酶切割后的DNA片段可以用E.coliDNA连接酶连接，图中EcoRⅠ、PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅤ酶切割后的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接。

（2）质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中能自我复制、稳定存在；质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切点，通过不同的限制酶对质粒进行切割，以便插入外源DNA。标记基因的作用是为了鉴定宿主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。若质粒DNA分子上存在某种抗生素的抗性基因，则可以用含该抗生素的培养基培养宿主细胞，若该宿主细胞含有该质粒，则宿主细胞可以存活，从而筛选出含质粒载体的宿主细胞。

（3）表达载体含有启动子，启动子位于目的基因首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录产生mRNA。

17.答案：（1）基因表达载体的构建；B；有标记基因，复制原点不会被限制酶切割

（2）PvuⅠ；引物

（3）EcoRⅠ；1.2；5.5

（4）在含有氨苄青霉素和X-gal的培养基上培养，形成白色菌落的为导入重组质粒的受体细胞

解析：（1）本题结合图文考查基因工程的基本操作程序。基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤，其中基因工程的核心是基因表达载体的构建。图中质粒A缺少标记基因；质粒C在用和目的基因相同的限制酶切割时，复制原点会被限制酶切割，会影响重组质粒的自主复制。因此，不能作为目的基因运载体。质粒B中含有Ap基因和lacZ基因，用和目的基因相同的限制酶切割时，lacZ基因遭到破坏，但保留了Ap基因，复制原点也不受影响，故选质粒B。

（2）分析乙图，目的基因D上有两个PvuⅠ酶切位点和一个EcoRⅠ酶切位点，而EcoRⅠ酶切会破坏目的基因D的结构，因此应选用PvuⅠ酶对其所在的DNA进行切割。利用PCR扩增技术可以获得大量的目的基因，用PCR扩增基因之前，需要先根据该基因已知核苷酸序列合成相应的引物。

（3）在目的基因D上存在EcoRⅠ酶的切割位点，因此在基因工程的操作过程中，需要选出正向连接的重组质粒，应使用该酶切重组质粒。依题意和图甲、乙可知，由于目的基因D的长度为4.0Kb，因此用质粒B构建的重组质粒的长度为4.0Kb+2.7Kb=6.7Kb，重组质粒被EcoRⅠ酶完全切割后，出现两个不同长度片段，若是正向连接（目的基因D上的EcoRⅠ酶切位点与质粒B上的EcoRⅠ酶切位点的距离最近），会得到0.2Kb+1.0Kb=1.2Kb和（2.7Kb+4.0Kb）-1.2Kb=5.5Kb的两个片段。

（4）在含有氨苄青霉素的培养基上加入X-gal培养经转化后的细胞，导入重组质粒的受体细胞，质粒上lacZ基因被破环，不能将无色化合物X-gal转化成蓝色物质，且质粒中含有Ap基因，故受体菌能在培养基上正常生长，形成白色菌落；导入空质粒的受体细胞，具有Ap基因和lacZ基因，故能在培养基上生长，且能将无色化合物X-gal转化成蓝色物质，菌落呈蓝色；未转化成功的细胞中不含Ap基因，故不能在含有氨苄青霉素的培养基上生长。

18.答案：（1）不是；密码子具有简并性（或一种氨基酸可对应多种密码子）

（2）终止子、标记基因；显微注射

（3）乳腺蛋白基因的启动子；Y

解析：（1）本题考查蛋白质工程、基因工程以及胚胎工程的相关知识。因为密码子具有简并性，所以由氨基酸序列得到的mRNA上的碱基序列不是唯一的，再逆转录得到的基因片段也不是唯一的。

（2）构建的基因表达载体一般有启动子、终止子、标记基因（如抗生素抗性基因）、目的基因等。将目的基因导入受体细胞可以用农杆菌转化法（导入植物细胞）、氯化钙法（导入微生物细胞）、显微注射法（导入动物细胞），所以可用显微注射技术将基因表达载体导入受精卵中。

（3）利用乳腺生物反应器生产药物时，需要让自的基因在乳腺细胞中表达，因此启动子应该用乳腺蛋白基因的启动子，而且需要雌性动物才可以表达乳腺蛋白基因，所以受精之前需要去除含Y染色体的精子，使受精卵的性染色体组成为XX，得到雌性动物。