2023届高考生物二轮复习生物工程作业含答案

生物工程

(时间：30分钟)

微专题1　细胞工程与胚胎工程

1.(2022·江苏扬州月考)下列关于细胞工程和胚胎工程的叙述，不正确的是(　　)

A.给动物注射一定量的促性腺激素能促使其超数排卵

B.PEG能促进动物细胞融合，形成的杂交细胞经动物细胞培养后能得到新品种个体

C.产生单克隆抗体的细胞在培养过程中不会出现接触抑制现象

D.胚胎发育至囊胚时，细胞开始发生分化

答案　B

解析　促性腺激素化学本质为蛋白质，不能口服，只能注射，其作用是促进超数排卵，A正确；由于动物细胞的全能性受到限制，动物细胞融合形成的杂交细胞不能培育成动物个体，B错误；由于杂交瘤细胞既保留了骨髓瘤细胞无限增殖的特点，又有浆细胞产生特异性抗体的作用，所以产生单克隆抗体的细胞在培养过程中不会出现接触抑制的现象，C正确；胚胎发育至囊胚时即已开始了细胞分化，细胞分化是基因选择性表达的结果，D正确。

2.(2022·江苏南京六校联合体期初)紫杉醇是一种高效抗癌的药物。国内某团队研究光照条件对红豆杉愈伤组织生长和紫杉醇含量的影响，实验结果如下表：

下列叙述正确的是(　　)

A.愈伤组织生长的原理是植物细胞具有全能性

B.愈伤组织培养过程要在无菌条件下进行

C.光照能促进愈伤组织的生长并提高紫杉醇含量

D.培养基中的有机物仅能为愈伤组织提供能量

答案　B

解析　植物组织培养过程中，愈伤组织主要进行细胞生长和分裂，不能体现植物细胞的全能性，A错误；愈伤组织培养过程要在无菌条件下进行，以避免微生物的污染，B正确；根据题干信息和表格信息分析，该实验研究光照条件对红豆杉愈伤组织生长和紫杉醇含量的影响，自变量是光照的有无，因变量是愈伤组织生长和紫杉醇含量，表格数据显示，两组接种干重相似，但光照条件下收获的愈伤组织干重和紫杉醇含量均低于黑暗条件，C错误；植物组织培养过程中，有机物可以为植物细胞提供必需的营养物质和能量，此外还可以调节渗透压，D错误。

3.(2022·江苏盐城调研)马铃薯四倍体栽培种没有青枯病的抗性基因，少数马铃薯野生种存在青枯病的抗性基因。由于核型等差异，野生种难以与四倍体马铃薯栽

培种直接杂交繁育，为获得具有抗青枯病的马铃薯栽培种，研究人员进行了植物体细胞杂交的实验研究，过程如下图所示。下列有关叙述正确的是(　　)

A.在低渗溶液中，用纤维素酶和果胶酶处理A和B以获得两种原生质体

B.培育成的马铃薯新品种与野生型或四倍体栽培种之间存在核型差异

C.过程②的培养基中需添加等量的生长素类和赤霉素类植物生长调节剂

D.③为再分化过程，可用 DNA 分子杂交技术鉴定植株的抗病性状

答案　B

解析　酶解法可用于去除细胞壁获得原生质体，但不能在低渗溶液中进行，否则原生质体会吸水涨破，A错误；培育成的马铃薯新品种是细胞融合的结果，其为六倍体，与野生型(二倍体)或四倍体栽培种之间存在核型差异，B正确；过程②是植物组织培养的脱分化过程，其培养基中需添加等量的生长素类和细胞分裂素类植物生长调节剂，C错误；③为再分化过程，植株的抗病性状是由蛋白质表现出来的，采用抗原－抗体杂交的方法，D错误。

4.(多选)(2022·江苏如皋期末)下图是一种单克隆抗体应用于肿瘤治疗的作用原理图。阿霉素是一种抗肿瘤药，只有被碱性磷酸酶活化后才能抑制DNA和RNA的合成。下列说法正确的是(　　)

A.单克隆抗体的制备需要用到动物细胞融合技术

B.制备单克隆抗体时，需将碱性磷酸酶注射到小鼠体内

C.该技术能减轻阿霉素对正常细胞的伤害

D.活化阿霉素能抑制细胞中的DNA复制和转录过程

答案　ACD

解析　单克隆抗体的制备其中一个环节是骨髓瘤细胞与B淋巴细胞融合，这个过程需要用到动物细胞融合技术，A正确；制备单克隆抗体时，需将抗原注射到小鼠体内，B错误；阿霉素对正常细胞也有一定毒性，而单克隆抗体的定位导向作用将药物带到癌细胞所在的位置，从而减轻阿霉素对正常细胞的伤害，C正确；由题干可知，阿霉素“只有被碱性磷酸酶活化后才能抑制DNA和RNA的合成”，D正确。

5.(多选)(2022·江苏海门期末，17)亨廷顿舞蹈病是一种由于亨廷顿蛋白(HTT)基因突变所导致的疾病。我国科学家利用基因编辑技术(CRISPR/Cas9)成功培育出世界首例亨廷顿舞蹈病的基因“敲入”猪模型，操作过程如下图所示。下列说法正确的是(　　)

A.上述操作过程的原理有基因重组、动物细胞核全能性等

B.过程②为动物细胞融合技术，通常采用灭活病毒诱导

C.过程④为胚胎分割，该技术关键是将内细胞团均等分割

D.基因“敲入”猪模型所携带的人突变HTT基因可遗传给后代

答案　ACD

解析　分析题干信息可知，上述操作中基因编辑技术的原理是基因重组，过程①②是将含有目的基因的成纤维细胞的细胞核移入去核的卵细胞中，所利用的生物技术是细胞核移植技术，过程③④是重组细胞发育成早期胚胎的过程，体现的生物学原理是动物细胞核的全能性，A正确；过程②是将细胞核移入去核的卵细胞中，所利用的生物技术是细胞核移植技术，B错误；过程④为胚胎分割，该技术关键是将内细胞团均等分割，否则影响分割后胚胎的恢复和进一步发育，C正确；基因“敲入”猪模型所携带的人突变HTT基因属于基因重组，可遗传给后代，D正确。

微专题2　基因工程

6.(多选)(2022·江苏盐城检测)热启动PCR可提高扩增效率，其基本方法是：进行反应之前将TaqDNA聚合酶、dNTP和引物等先不要加入样品管内，而是将样品加热，待温度升到70度以上时，再将上述试剂加入，开始PCR反应，下列叙述正确的有(　　)

A.TaqDNA聚合酶最适催化温度范围为50～60 ℃

B.与常规PCR相比，热启动PCR可减少反应起始时引物错配形成的产物

C.两条子链合成一定都是从5′端向3′端延伸

D.PCR产物DNA碱基序列的特异性体现了TaqDNA聚合酶的特异性

答案　BC

解析　TaqDNA聚合酶最适催化温度范围为70 ℃以上，即延伸时的温度，A错误；分析题意可知，热启动PCR进行反应之前将TaqDNA聚合酶、dNTP和引物等先不要加入样品管内，故可减少反应起始时引物错配形成的产物，B正确；DNA分子两条链反向平行，PCR扩增时引物加到3′端，复制时子链只能是从5′端向到3′端延伸，C正确；PCR产物DNA碱基序列的特异性是碱基互补配对的结果，不能体现TaqDNA聚合酶的特异性，D错误。

7.(多选)(2022·江苏南通第一次质检)下图1表示大肠杆菌pBR322质粒，图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点。下列叙述正确的是(　　)

A.图1质粒中含有多个限制酶的酶切位点，不含游离的磷酸基团

B.构建重组质粒时若选用 BamHⅠ会破坏两个标记基因，不便于后续的筛选

C.构建重组质粒时同时用Bcl Ⅰ和Hind Ⅲ，利于防止目的基因反向连接

D.将重组质粒直接转入处于感受态的酵母菌细胞，可实现其快速扩增

答案　ABC

解析　分析题图，图1为质粒，含有四个限制酶切割位点、两个标记基因和启动子；图2为目的基因，其两侧含有三个限制酶切割位点。由于质粒是环状的，所以其不含游离的磷酸基团，A正确；目的基因的右侧只有一个限制酶切割位点，而左侧的两个限制酶中，若用 BamHⅠ切割，则会破坏质粒上的两个标记基因，因此只能用限制酶Hind Ⅲ和Bcl Ⅰ切割目的基因和质粒，且有利于防止目的基因的反向连接，B、C正确；应该将重组质粒转入处于感受态的大肠杆菌细胞，实现其快速扩增，D错误。

8.(多选)(2022·江苏百校大联考)RNA经逆转录后再进行PCR扩增的技术称为RT－PCR，过程如图所示。下列相关叙述正确的是(　　)

A.过程①需要RNA、逆转录酶、引物、核糖核苷酸等条件

B.真核细胞的mRNA经过程①②获得的DNA无内含子片段

C.过程③PCR扩增时引物中的CG含量会影响复性温度

D.RT－PCR技术可应用于新冠病毒(RNA病毒)的核酸检测

答案　BCD

解析　过程①是由mRNA形成单链DNA的过程，表示逆转录，需要RNA、逆转录酶、引物、脱氧核苷酸等条件，A错误；真核细胞中DNA的外显子部分转录的RNA拼接形成mRNA，因此真核细胞的mRNA经过程①②逆转录过程获得的DNA无内含子片段，B正确；CG含量越高，氢键越多，结构越稳定，因此过程③PCR扩增时引物中的CG含量会影响复性温度，C正确；新冠病毒遗传物质是RNA，RT－PCR技术可应用于新冠病毒的核酸检测，D正确。

9.(多选)(2022·江苏南师附中期初)载体是基因工程中携带外源 DNA 片段(目的基因)进入受体细胞的重要运载工具，常见的载体类型主要有基因克隆载体和基因表达载体。下图是利用细菌生产人胰岛素的基本流程示意图，下列相关叙述正确的是(　　)

A.重组载体A、重组载体B分别是基因克隆载体和基因表达载体

B.载体A和载体 B都必须含有限制酶切割位点、复制原点和标记基因

C.必须把目的基因插入重组载体A 的启动子和终止子之间

D.培养细菌A和细菌B的培养基在营养成分和功能上没有明显差异

答案　AB

解析　重组载体A导入受体菌后随着受体菌的繁殖而扩增，因此是基因克隆载体，而重组载体B导入受体菌后，表达产生胰岛素，因此是基因表达载体，A正确；作为载体必须要具备的条件有：含有限制酶的切割位点(便于目的基因的插入)、复制原点(便于目的基因的扩增)及标记基因(便于筛选含有目的基因的受体细胞)等，因此载体A和载体B都必须含有限制酶切割位点、复制原点和标记基因，B正确；培养细菌A的目的是扩增目的基因，不需要获得表达产物，因此目的基因不一定要插入重组载体A 的启动子和终止子之间，C错误；培养细菌A的目的是扩增目的基因，培养细菌B的目的是获得胰岛素，因此培养两者的培养基在营养成分和功能上有明显差异，D错误。

10.(多选)(2022·江苏苏州期末)人参是一种名贵药材，具有良好的滋补作用。干扰素在慢性乙肝、丙肝及部分肿瘤的治疗中有一定疗效。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，EcoR Ⅰ 、BamHⅠ为限制酶，它们的识别序列及切割位点如下表所示。下列有关叙述错误的是(　　)

A.过程①所需的两种引物中分别加上GAATTC和GGATCC序列有利于后续操作

B.构建基因表达载体时，目的基因必须位于启动子和终止子之间才能进行复制

C.过程③利用的是T－DNA的特性将目的基因整合到受体细胞的染色体DNA中

D.过程④需控制培养基中植物激素的种类和比例，以防止愈伤组织细胞发生再分化

答案　BC

解析　结合图示可知，PCR的产物用EcoR Ⅰ和BamH Ⅰ来酶切，因此在基因的引物两侧加上酶切位点G↓AATTC和G↓GATCC，A正确；启动子负责与RNA聚合酶结合启动转录，终止子负责终止转录，因此构建基因表达载体时，目的基因必须位于启动子和终止子之间才能进行转录，B错误；过程③是利用T－DNA的特性将目的基因导入到农杆菌中，根瘤农杆菌是原核生物，无染色体，C错误；整个过程最终需要利用愈伤组织细胞生成干扰素，因此应控制培养基中植物激素的种类和比例，以防止愈伤组织细胞发生再分化，D正确。

11.(多选)(2022·江苏南京调研)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反应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 TaqDNA聚合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。相关叙述错误的是(　　)

A.引物与探针均具特异性，与模板结合时遵循碱基互补配对原则

B. TaqDNA聚合酶催化子链从3′端向5′端延伸，需dNTP作为原料

C.若某次PCR反应共产生52个等长DNA，则需加入6个荧光探针

D.反应最终的荧光强度与起始状态模板DNA含量呈正相关

答案　BC

解析　引物与探针均具特异性，与模板结合时遵循碱基互补配对原则，A正确；根据图示中引物延伸的方向可以确定，Taq酶可以催化子链沿着5′→3′方向延伸，需dNTP作为原料，B错误；TaqDNA聚合酶荧光探针：PCR扩增时在加入一对引物的同时加入一个特异性的荧光探针，该探针为一寡核苷酸，两端分别标记一个报告荧光基团和一个淬灭荧光基团。探针完整时，报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收；PCR扩增时，Taq酶的5′－3′外切酶活性将探针酶切降解，使报告荧光基团和淬灭荧光基团分离，从而荧光监测系统可接收到荧光信号，即每扩增一条DNA链，就有一个荧光分子形成，实现了荧光信号的累积与PCR产物形成完全同步，若某次PCR反应共产生52个等长的DNA，则至少扩增六次，其余为不等长的DNA，根据每扩增一条链就有一个荧光分子生成，则需加入26＝64个荧光探针，C错误；题干中提出“加入一个与某条模板链互补的荧光探针”，且加入的原料具有荧光标记，故“每扩增一次，就有一个荧光分子生成”，因此反应最终的荧光强度与起始状态模板DNA含量呈正相关，D正确。

12.(2022·江苏盐城伍佑中学调研)随着夏天临近，小龙虾将成为我们餐桌上不可或缺的美味，美中不足的是，小龙虾体内的某些蛋白分子或小分子多肽能使部分人产生过敏反应。已知基因表达时，双链DNA的一条链是编码链，另一条链是模板链，虾过敏基因的编码链如图1。四种限制酶和三种质粒如图2、图3，箭头表示限制酶的切割位点。研究人员拟按照图4操作步骤研发一种虾过敏疫苗。请回答下列问题：

图1

图2

图3

图4

(1)过敏基因转录时，RNA聚合酶的结合位点和终止密码的编码序列分别位于图1中的________、________区段；转录产生的mRNA碱基序列为_____________________________________________________________________

(方向为5′→3′)。若通过PCR技术大量扩增过敏基因的编码区段，则需要设计的一对引物序列分别是________、________(方向为5′→3′，只要写出5′端8个核苷酸序列)。

(2)据图1、2、3分析，构建基因表达载体时，应选用的限制酶是________，最适合用作载体的质粒是________。

(3)图4中，筛选含过敏基因的受体细胞时，按照上述选择的载体，培养基中需添加的抗生素是________。

(4)能否用S型肺炎链球菌替代R型菌？________，理由是____________________________________________________________________。

若在小鼠细胞中过敏基因得到表达，该蛋白质是一种________(填“抗原”或“抗体”)，经提取分离后，制备疫苗。

答案　(1)非编码区1　编码区

　5′CUCGAGAUGCUGCAG……GGAUCCUCUAGA 3′　5′—TCTAGAGG－3′

5′ CTCGAGAT－3′　(2)XhoⅠ、XbaⅠ　质粒Y　(3)氯霉素　(4)不能　S型肺炎链球菌使小鼠死亡，影响疫苗的制备　抗原

解析　(1)在真核细胞的基因结构中，包括编码区和非编码区，其中编码区又分为外显子和内含子，基因的非编码区存在启动子和终止子，用于调控基因的表达。过敏基因转录时，RNA聚合酶的结合位点启动子位于图1中的非编码区1；终止密码是由编码区转录的，非编码区不进行转录，终止密码的编码序列位于图1中的编码区。根据碱基互补配对的原则，转录的mRNA上的顺序是5′CUCGAGAUGCUGCAG……GGAUCCUCUAGA 3′。利用PCR技术扩增过敏基因的编码区段时，设计引物序列的主要依据是过敏基因编码区两端的部分核苷酸序列，按照碱基互补配对原则，与已知链对应的应为5′－TCTAGAGG－3′，与互补链对应的为5′－CTCGAGAT－3′。(2)基因表达载体的组成包括启动子、终止子、目的基因和标记基因等，选择的限制酶应在目的基因两端存在识别位点，且不破坏目的基因和标记基因。图3中质粒X上有BamH Ⅰ的酶切位点位于启动子的上游，Pst Ⅰ和Xho Ⅰ的酶切位点会破坏抗性基因，Xba Ⅰ酶切后的黏性末端与BamH Ⅰ酶切后的黏性末端相同，可能使质粒中的启动子丢失，因此质粒X不适合做载体的质粒。质粒Y上有2个BamH Ⅰ的酶切位点位于启动子的上游和下游，可能使质粒中的启动子丢失，Pst Ⅰ的酶切位点会破坏抗性基因，Xho Ⅰ和Xba Ⅰ酶切后的黏性末端不同，可避免质粒的自身环化和随意连接，故适合做载体的质粒，用Xho Ⅰ和Xba Ⅰ酶切割。质粒Z上Pst Ⅰ的酶切位点位于启动子的上游和下游，可能使质粒中的启动子丢失，Xho Ⅰ和Xba Ⅰ的酶切位点会破坏抗性基因，BamH Ⅰ酶(单一酶)切后可导致质粒的自身环化和随意连接，故不适合做载体的质粒。(3)图4中，筛选含过敏基因的受体细胞时，按照上述分析选择的载体是质粒Y，抗性基因为氯霉素基因，故培养基中需添加的抗生素是氯霉素。(4)S型肺炎链球菌有荚膜且具有毒性，能使小鼠患败血症死亡，影响疫苗的研制，R型菌无荚膜也无毒性，所以不能用S型肺炎链球菌代替R型菌做受体细胞。若在小鼠细胞中过敏基因得到表达，该蛋白质作为抗原，经提取分离后制成疫苗，能刺激机体产生抗体和记忆细胞。

13.(2022·江苏南京市学情调研)研究发现人溶菌酶(hLZ)是天然抗生素替代品。科学家培育出转人溶菌酶基因山羊，以大规模生产人溶菌酶(从乳汁中提取)，过程如图所示。其中编号①～⑨表示过程；质粒S中的基因Leu通过控制相关酶的合成来影响亮氨酸的合成(亮氨酸是山羊细胞维持生命活动必不可少的一种必需氨基酸)，基因GFP控制合成绿色荧光蛋白。四种限制酶的识别序列及切割位点见下表。请回答下列问题：

(1)物质A控制溶菌酶的合成包括转录和翻译两个阶段，涉及的场所主要有____________________________________________________________________。

(2)过程①通过PCR技术扩增物质A，需要的酶是________；过程②需要的限制酶是______；过程③需要的酶是限制酶和______。

(3)为成功筛选出含重组质粒T的成纤维细胞，质粒S中用作标记基因的是________和________。为达到筛选目的，培养基的营养成分中应不含有________。将成纤维细胞培养一段时间后观察，筛选出________(填“显示”或“不显示”)绿色荧光的细胞用于过程⑤。

(4)过程④常用________法，过程⑨为________。图中早期胚胎的________(填结构)将发育成转基因羊。

答案　(1)细胞核和核糖体　(2)耐高温的DNA聚合酶　BamHⅠ、Hind Ⅲ　DNA连接酶　(3)基因Leu　基因GFP(两空答案顺序可颠倒)　亮氨酸　不显示　(4)显微注射　胚胎移植　内细胞团

解析　(2)(3)由图中物质B的黏性末端及表中限制酶的识别序列和切割位点可知，过程②需要的限制酶是BamH Ⅰ、Hind Ⅲ。分析题图可知质粒S中的标记基因有基因GFP和基因Leu。若用限制酶BamHⅠ和Hind Ⅲ切割质粒S，则构建的重组质粒T中基因GFP被破坏，而基因Leu结构完整。若要筛选出含重组质粒T的成纤维细胞，培养基的营养成分中应不含亮氨酸，则在培养基上能够生存并显示绿色荧光的成纤维细胞导入了质粒S；在培养基上能够生存且不显示绿色荧光的成纤维细胞含重组质粒T；在培养基中不能生存的成纤维细胞没有导入质粒。

14.(2022·江苏泰州月考)Cre/loxP重组酶系统是对转基因受体细胞DNA上的特定序列进行定点切割和重新连接，从而在基因或染色体水平上对生物基因进行遗传改造的一种技术。请回答下列问题：

(1)loxP具有方向性，结构如图1所示，其中决定方向的序列是________(填序号)。

(2)Cre酶能催化如图2所示的反应，随机识别DNA分子上同向排列的两个相同的loxP序列并在图1的②中特定位点切断DNA双链，切口被重新连接后，保留片段________________________，从而实现目标基因的敲除。若经Cre酶作用使得2个loxP位点间的序列发生反转，其原因可能是_____________________________________________________________________。

(3)Cre/loxP重组酶系统可以调控基因的表达，在目的基因________(填“上游”或“下游”)插入一个带有loxP位点的编码终止密码子的序列，在Cre酶存在的情况下，目的基因________(填“表达”或“不表达”)。

(4)抗虫烟草的制备过程中，通常用________法将重组质粒导入烟草细胞，导入成功后，标记基因如抗除草剂基因可用Cre/loxP重组酶系统将其________，其继续留在烟草体内可能会将抗除草剂基因转移到杂草中，造成基因污染。

(5)GUS基因编码的酶可将无色底物生成蓝色产物，GFP基因会产生绿色荧光蛋白，配合Cre/loxP重组酶系统来研究发育生物学的问题。

图3

①构建基因表达载体时，可用________酶将loxP序列、GUS基因及GFP基因连接，接上35S启动子之后可在组织中检测出蓝色区而无绿色荧光区(如图3所示)，这是由于________基因自身无启动子而无法表达。

②Cre基因经38 ℃热处理后可被激活表达，在此前提下组织中可检测出绿色荧光区，据此分析绿色荧光区形成的原因是_____________________________________________________________________

____________________________________________________________________，

采用________________________等手段可以扩大组织中绿色荧光区的面积。

答案　(1)②　(2)2　两个loxP序列方向相反　(3)上游　表达　(4)农杆菌转化

敲除　(5)① 限制酶和DNA连接　GFP　②Cre重组酶能(特异性识别并)切割loxP序列，使GFP基因得以表达　延长热处理时间

解析　(1)①和③的碱基序列两条链之间不具有方向性，②中的序列具有方向，因此决定方向的是序列②。(2)Cre酶识别两个相同的LoxP序列，进行切除，片段1自身环化且带有待敲除基因，因此保留片段2，从而实现目标基因的敲除，如果两个loxP位点位于同一条DNA上且方向相反，Cre酶会使loxP间的序列反转。(3)Cre/loxP重组酶系统调控基因的表达，在目的基因上游插入带有loxP位点的编码终止密码子的序列，Cre酶会对loxP位点进行切开，终止密码子不发挥作用，因此目的基因表达。(4)将目的菌导入植物细胞通常采用农杆菌转化法，转入后将标记基因敲除，继续留在烟草体内可能转移到杂草中，造成基因污染。(5)①构建基因表达载体时，可用限制酶和DNA连接酶处理相关基因，使loxP序列、GUS基因及GFP基因连接，接上35S启动子之后可在组织中检测出蓝色区而无绿色荧光区，是因为GFP基因无启动子不能表达。②Cre基因经过热处理后激活表达，Cre重组酶切割了loxP序列，使GFP基因得以表达，最终出现绿色荧光区，延长热处理的时间使Cre基因充分表达，可以扩大绿色荧光面积。