2023届高考生物二轮复习专题基因工程(一)作业含答案

第3练　基因工程(一)

一、 单项选择题

 1. (2022·南京三模)下图是一种靶向基因敲除技术即TALEN技术。该技术的敲除工具是由DNA识别域TALE和非特异性内切核酸酶FoKI两个部分组成的蛋白质。TALE的二连氨基酸(字母N、I、G、H、D分别代表一种氨基酸)与四种碱基(A、G、C、T)有恒定的对应关系。FoKI是一种形成二聚体后具有内切核酸酶活性的蛋白单体。下列相关叙述错误的是(　　)

A. 单独使用FoKI对基因的切割敲除具有随机性

B. TALE蛋白的合成通常涉及PCR技术和蛋白质工程

C. 二连氨基酸能与四种含氮碱基发生恒定的碱基互补配对

D. TALE蛋白左右臂的二连氨基酸序列的设计依据靶基因碱基序列

 2.  (2022·海安学业质量监测) RT-PCR是将RNA的逆转录和cDNA的聚合酶链式扩增相结合的技术。目前国际均以RT-PCR检测呈阳性作为感染新型冠状病毒肺炎的“金标准”。相关叙述错误的是(　　)

A. RT-PCR反应体系中需要添加逆转录酶和耐高温的DNA聚合酶

B. RT-PCR也需要经过高温变性、低温复性和中温延伸

C. RT-PCR模拟了新冠病毒在人体细胞内增殖的主要过程

D. 标本保存与运输不当可能导致RT-PCR检测呈假阴性

 3. (2022·无锡期末)我国科研人员在实验室中通过构建多种酶催化体系的方法，首次实现了在细胞外从二氧化碳固定到合成淀粉的过程。下列有关叙述错误的是(　　)

A. 可采用 PCR技术从不同物种的基因组中扩增得到多酶催化体系中的目标酶基因

B. 在多酶催化体系中，可能会因为酶的最适反应条件不同而使反应中断

C. 该方法可在分子水平上直接改变氨基酸的序列，实现对酶特性的改造和优化

D. 若该科研成果成熟后推广应用有助于摆脱耕地和自然环境限制，解决粮食危机

 4.  (2022·扬州调研) 端粒是真核生物线性染色体末端的一段复合结构，端粒DNA会随细胞分裂而缩短(如下图所示)，直到细胞不能再分裂。相关叙述错误的是(　　)

A. 组成端粒的主要成分是DNA和蛋白质

B. 子链5′端引物水解后不能补齐，导致端粒DNA缩短

C. 染色体复制后，每条染色体的4个端粒都缩短

D. 可通过修复缩短的端粒DNA，延长细胞寿命

二、 多项选择题

 5. (2022·连云港三模)细胞癌变与原癌基因启动子中胞嘧啶甲基化程度高密切相关。甲基化特异性PCR(MSP)技术是基因甲基化程度测定的常用方法，其主要原理及过程如下图所示。相关叙述正确的是(　　)

A. 原癌基因启动子高甲基化可能抑制该基因的翻译过程

B. MSP过程中应设计甲基化引物和非甲基化引物

C. 可用特定的限制酶处理MSP产物，区分甲基化和非甲基化基因

D. 甲基化程度低的基因MSP产物的热稳定性会升高

 6. (2022·南通海门中学期末)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，该技术的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

三、 非选择题

 7. (2022·南通如皋适应性考试)新冠病毒(一种RNA病毒)的S蛋白和N蛋白都是诱发机体免疫反应的主要抗原。病毒载体疫苗是研制新冠病毒疫苗的技术路线之一，下图是生产重组腺病毒疫苗的流程。请回答下列问题。

(1) 制备新冠病毒疫苗时，应选用编码____________的基因，先在________酶的作用下，合成________，再通过________技术进行扩增。

(2) 已知pAdEasy质粒可在宿主细胞内表达出腺病毒，除了启动子、终止子、复制原点外，其相关基因序列还应该包含______________________(答两种)，过程①需要的酶是________________________________________________________________________。

(3) 若PacⅠ酶在过程②中使用，该酶所作用的化学键是________。线性pAd需要转入特定细胞才能产生重组腺病毒，原因是_______________________________________。

(4) 据图分析，重组腺病毒对人体相对安全，理由是______________________________。将重组腺病毒接种到人体中的方式是________。与新冠灭活疫苗相比，重组腺病毒疫苗能引起的特有的免疫方式是_______________________________________。

 8. (2022·盐城三模)三氯生是一种广谱抑菌物质，可用于基因工程中筛选含目的基因的受体菌。某科研团队通过先筛选出一种对三氯生抗性较强的重组质粒(如图1)，再将可以受温度调控的基因插入该质粒上，构建了温度调控表达质粒。请回答下列问题。

图1

(1) 利用从细菌中提取的DNA通过PCR技术获取fabV­A基因(或fabV­B基因)时，至少需经过______次扩增可获得8个双链等长的目的基因。实验操作时，微量离心管中需加入的物质有：模板、引物、原料、______________。下图2为PCR产物的电泳结果，操作较理想的泳道有______条。

图2

(2) 图1中，步骤Ⅰ需要的工具酶是________________；步骤Ⅱ常用的方法是用Ca2＋处理使细菌成为________；为达到步骤Ⅲ预期的筛选目的，所用物质X最可能为________。

(3) 为了获得一种增强大肠杆菌对三氯生的抵抗作用效果较好的重组质粒，将含有不同质粒的大肠杆菌分别接种到相应培养基中。培养一段时间后，结果下如图3，则适宜选作构建温度调控表达质粒的是________。

图3

图4

(4) 科研工作者对上述选出的质粒进行改造，获得了图4所示质粒。其中S1和S2是启动子，P1和P2是终止子。H基因在高温下会抑制S1，L基因在低温下会抑制S2。

①如果将lacZ基因和GFP(绿色荧光蛋白)基因插入图4质粒中，且使得低温下只表达GFP基因，高温下只表达lacZ基因，则lacZ基因插在____________之间，而GFP基因的插入位置及注意点是____________________________________________。

②若以大肠杆菌为受体细胞，筛选上述①中插入GFP基因成功的受体细胞的依据是：大肠杆菌能在含________的培养基中生长，且________________________________________________________________________。

 9. (2022·南通海安学业质量监测)科研人员克隆了猪白细胞抗原基因(SLA­2基因)，构建了该基因的真核表达载体，进行了猪肾上皮细胞表达研究。实验的主要流程如下，SLA­2基因长度为1 100bp，质粒B的总长度为4 445bp，其限制酶切点后的数字表示距复制原点的距离。请回答下列问题。

(1) 过程①中，PCR扩增SLA­2的原理是________，下列4种引物中应选择的是________。

a. 5′－GCTCTAGAATGCGGGTCAGGGGCCCTCAAGCCATCCTC

b. 5′－GTTGCGGCCGCTCACACTCTAGGATCCTTGGTAAGGGACAC

c. 5′－GCGATCATGCGGGTCAGGGGCCCTCAAGCCATCCTC

d. 5′－GTTTGATCACTCACACTCTAGGATCCTTGGTAAGGGACAC

(2) 过程②将重组质粒导入大肠杆菌的目的是______________，该过程需要用______处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞。然后将大肠杆菌涂布在含有____________(抗生素)的培养基上培养。

(3) 若用Sau3AⅠ和XbaⅠ完全酶切质粒C后电泳，请在空白处画出可能得到的电泳条带。

(4) 科研中常用嘌呤霉素对真核细胞进行筛选，一般选择最低致死浓度的前一个浓度作为筛选浓度的原因：既可以让大部分没有抗性的细胞死亡又不会让____________________。

(5) 过程⑦研究人员用小鼠抗SLA抗原肽单克隆抗体检测肾上皮细胞生产的抗原肽，其原理是______________，单克隆抗体能检测其是否具有正确的________，从而是否具有生物活性。

第3练　基因工程(一)

1. C　解析：FoKI是非特异性内切核酸酶，单独使用FoKI对基因的切割敲除具有随机性，A正确； TALE蛋白的合成通常涉及PCR技术(扩增得到很多TALE基因)和蛋白质工程(对基因进行改造，得到很多蛋白质)，B正确；氨基酸内没有碱基，不能与四种含氮碱基发生恒定的碱基互补配对，只是存在恒定的对应关系，C错误；由于TALE的二连氨基酸(字母N、I、G、H、D分别代表一种氨基酸)与四种碱基(A、G、C、T)有恒定的对应关系，TALE蛋白左右臂的二连氨基酸序列的设计依据靶基因碱基序列，D正确。

2. C　解析：逆转录酶在RNA的逆转录过程中发挥作用，耐高温的DNA聚合酶在cDNA的聚合酶链式扩增中发挥作用，故该反应体系中需加入逆转录酶和耐高温的DNA聚合酶，A正确；该技术包括cDNA的聚合酶链式扩增过程，故需要经过高温变性、低温复性和中温延伸，B正确；新冠病毒属于自我复制型的RNA病毒，其在宿主细胞内不进行逆转录过程，C错误；若在标本运输、保存中出现了损坏和污染，导致新冠病毒核酸破坏而无法检测，可能导致RT­PCR检测呈假阴性，D正确。

3. C　解析：获得的目的基因可利用PCR技术在体外反应体系中扩增，A正确；酶的作用条件较温和，不同的酶其适宜的温度和pH不同，在多酶催化体系中，可能会因为酶的最适反应条件不同而使反应中断，B正确；该方法在分子水平上，通过改变基因的碱基序列，间接改变氨基酸的序列，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化，C错误；该科研实现了在细胞外从二氧化碳固定到合成淀粉的过程，若成熟后推广应用有助于摆脱耕地和自然环境限制，解决粮食危机，D正确。

4. C　解析：端粒是真核生物线性染色体末端的一段复合结构，所以组成端粒的主要成分是DNA和蛋白质，A正确； DNA的合成必须有引物才可以，但是DNA合成后引物需要被切除，所以子链5′端引物水解后不能补齐，导致端粒DNA缩短，B正确；分析图示可知，染色体复制后，只是新合成的DNA链缩短了，并不是所有端粒都缩短，C错误；可通过修复缩短的端粒DNA，使细胞能够继续分裂，延长细胞寿命，D正确。

5. BC　解析：启动子是位于基因首端的一段特定的DNA序列，是RNA聚合酶的识别位点，因此，原癌基因启动子高甲基化可能抑制该基因的转录过程，A错误； MSP过程中应设计甲基化引物和非甲基化引物，从而分别扩增甲基化片段和非甲基化片段，B正确；不同的引物能扩增出不同的片段，因此，同时也可根据设计特定的限制酶来区分甲基化和非甲基化基因，C正确；甲基化程度低的基因MSP产物中的G－C碱基对变成了U－A碱基对，因而其中氢键的数目减少，热稳定性会下降，D错误。

6. ACD　解析：上述操作中基因编辑技术的原理是基因重组，过程①②是细胞核移植技术，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，该技术的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。

7. (1) S蛋白或 N蛋白　逆转录　DNA　PCR

(2) 腺病毒基因(组)、标记基因　限制酶和DNA 连接酶

(3) 磷酸二酯键　基因的表达需要细胞提供场所、原料和酶等条件

(4) 重组腺病毒缺失复制原点，不会在宿主细胞内复制　肌肉注射　细胞免疫

解析：(1) 新冠病毒的S蛋白和N蛋白是诱发机体免疫反应的主要抗原，应选用编码S蛋白或 N蛋白的基因；新冠病毒是RNA病毒，遗传物质是RNA，基因是一段RNA，因此先在逆转录酶的作用下进行逆转录得到DNA；再通过PCR技术进行扩增。(2) 质粒上应该具有腺病毒基因(组)(表达出腺病毒)、标记基因(便于筛选)；过程①是将质粒和目的基因进行连接，需要分别对其用限制酶进行酶切得到相同的黏性末端，再用DNA 连接酶得到重组质粒。(3) 过程②是将重组质粒变成线性pAd，需要用PacⅠ酶进行切割，破坏磷酸二酯键；基因的表达需要细胞提供场所、原料和酶等条件，因此线性pAd需要转入特定细胞才能产生重组腺病毒。(4) 重组腺病毒缺失复制原点，不会在宿主细胞内复制，重组腺病毒对人体相对安全；常用肌肉注射将重组腺病毒接种到人体；新冠灭活疫苗作为抗原，引起体液免疫，产生更多的记忆细胞和抗体，而重组腺病毒疫苗能侵入宿主细胞，引起细胞免疫。

8. (1) 4　缓冲液、Taq酶　4

(2) 限制酶和DNA连接酶　感受态　三氯生

(3) (重组质粒)pEA

(4) ①启动子S2和终止子P2(S2和P2)　插在启动子S1和终止子P1(插在S1和P1)之间，但不破坏H基因和L基因　②三氯生　低温下有绿色荧光，高温下无绿色荧光

9. (1) DNA复制　c

(2) 扩增重组DNA分子　Ca2＋　氨苄青霉素

(3)

(4) 具有抗性的细胞死亡

(5) 抗原—抗体杂交　抗原肽

解析：(1) PCR是在体外进行DNA复制，原理是DNA复制；引物需与经限制酶剪切过的黏性末端互补配对，经分析表格中相关内切酶的切割位点和引物序列，只有c能和Sau3AⅠ切割的黏性末端配对。(2) 将重组质粒导入大肠杆菌的目的是扩增重组DNA分子，用于下一步的抗性检测；大肠杆菌通常在低温条件下，用Ca＋处理，使其转化为感受态细胞；据图分析，在含氨苄青霉素的培养基中培养可达到筛选的目的。(3) 由图可知，质粒C＝4 445＋1 100＝5 545 bp，用Sau3AⅠ和XbaⅠ完全酶切质粒C后，可能产生以下长度的片段：5 545 bp，3 620 bp，1 925 bp，具体分析见下图：

所以酶切后可能得到的电泳条带参见答案。

(4) 这样选择既可以让大部分没有抗性的细胞死亡又不会让具有抗性的细胞死亡。(5) 检测抗原肽的原理是抗原—抗体杂交；利用单克隆抗体能检测其抗原基因是否正确表达从而产生正确的抗原肽。