2019届高考生物一轮课时跟踪检测39《基因工程 》(含解析)
展开课时跟踪检测（三十九） 基因工程
一、基础题点练
1．(2018·青岛质检)下列有关限制酶的叙述正确的是( )
A．用限制酶切割一个DNA分子中部，获得一个目的基因时，被水解的磷酸二酯键有2个
B．限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越大
C．—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制酶切出的黏性末端碱基数不同
D．只有用相同的限制酶处理含目的基因的片段和质粒，才能形成重组质粒
解析：选B 用限制酶切割DNA分子中部获得一个目的基因时，需剪切2次，水解磷酸二酯键4个；限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越大；—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制酶切出的黏性末端均有4个碱基；切割目的基因和载体并非只能用同一种限制酶，如果不同的限制酶切割DNA分子所产生的末端也存在互补关系，则两末端也可连接。
2．科学家采用基因工程技术将矮牵牛中控制蓝色色素合成的基因a转移到玫瑰中，以培育蓝玫瑰，下列操作正确的是( )
A．利用DNA分子杂交技术从矮牵牛的基因文库中获取基因a
B．用氯化钙溶液处理玫瑰叶肉细胞，使其处于感受态
C．用含四环素的培养基筛选转基因玫瑰细胞
D．将基因a导入玫瑰细胞的液泡中，防止其经花粉进入野生玫瑰
解析：选A 将目的基因导入微生物细胞时，用氯化钙溶液处理受体细胞，可使其处于感受态，利于目的基因的导入。由于不知道标记基因，用含四环素的培养基不一定能筛选出转基因玫瑰细胞。将目的基因导入玫瑰叶肉细胞的叶绿体基因组中，可防止其经花粉进入野生玫瑰，液泡中无DNA。
3．如图1表示DNA的基本结构，图2表示染色体DNA的片段，箭头是某种限制酶的识别序列和作用位点，下列相关说法正确的是( )
A．图1中a所示部位即图2中箭头所示部位
B．图2所示的DNA片段被限制酶切割后获得的末端形式与图1下端相同
C．E·coliDNA连接酶可以将两个图1所示结构连接成为一个DNA片段
D．基因工程的载体必须具有图2所示的碱基序列
解析：选A 图2箭头所示的部位表示两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，图1中a部位是磷酸二酯键；图2所示的DNA片段被限制酶切割后，将获得黏性末端，而图1所示的DNA具有的末端是平末端；E·coliDNA连接酶只可以“缝合”双链DNA片段的黏性末端，图1所示为平末端；限制酶有多种，基因工程中的载体具有其中一个或几个限制酶识别的序列即可，不必一定含有图2所示的碱基序列。
4．(2017·北京高考)为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图1)，拟将其与质粒(图2)重组，再借助农杆菌导入菊花中。
下列操作与实验目的不符的是( )
A．用限制性核酸内切酶EcoRⅠ和连接酶构建重组质粒
B．用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞
C．在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞
D．用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上
解析：选C 目的基因C和质粒都有可被EcoRⅠ切割的酶切位点，另外需要DNA连接酶将切好的目的基因和质粒连接起来；愈伤组织全能性较高，是理想的植物受体细胞，将目的基因导入植物受体细胞的方法通常为农杆菌转化法；质粒中含有潮霉素抗性基因，因此选择培养基中应该加入潮霉素；使用分子杂交方法可检测目的基因是否整合到受体染色体上。
5．如图是利用基因工程技术生产可使用疫苗的部分过程，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制性核酸内切酶。下列有关说法正确的是( )
A．图示过程是基因工程的核心步骤，所需的限制性核酸内切酶均来自原核生物
B．图示中构建基因表达载体时，需用到一种限制性核酸内切酶
C．一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列
D．抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来
解析：选D 图示表示基因表达载体的构建过程，这是基因工程的核心步骤，所需的限制性核酸内切酶主要来自原核生物；此表达载体构建时需要用到EcoRⅠ、PstⅠ限制性核酸内切酶；限制性核酸内切酶具有特异性，即一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列并在特定的位点切割；抗卡那霉素基因作为标记基因，主要作用是筛选含有目的基因的受体细胞。
二、高考题型练
6．(2018·郴州质检)利用基因工程技术培育马铃薯新品种，目前已经取得丰硕成果。请根据教材所学知识回答下列问题：
(1)马铃薯易患多种疾病，导致其产量不高。通过导入抗病基因并使其表达可以提高马铃薯产量，基因工程中使用最多的抗病基因是________________和病毒的复制酶基因。
(2)马铃薯是双子叶植物，常用__________(方法)将目的基因导入马铃薯受体细胞中。构建好的基因表达载体基本结构包括目的基因、标记基因、__________、__________、__________等五部分。
(3)科学家还培育出抗除草剂的转基因马铃薯，其设计方法：修饰除草剂作用的靶蛋白，使其对除草剂________(填“敏感”或“不敏感”)，或使靶蛋白过量表达，植物吸收除草剂后仍能__________。
(4)将目的基因导入受体细胞后，还需对转基因植物进行________________。
解析：(1)在基因工程中，使用最多的抗病基因是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因。(2)常用农杆菌转化法将目的基因导入马铃薯等双子叶植物的受体细胞中。构建好的基因表达载体的基本结构包括目的基因、标记基因、终止子、启动子和复制原点等五部分。(3)培育抗除草剂的转基因马铃薯，需通过修饰，使除草剂作用的靶蛋白对除草剂不敏感，或使靶蛋白过量表达，使植物吸收除草剂后仍能正常代谢。(4)将目的基因导入受体细胞后，还需对转基因植物进行目的基因的检测与鉴定。
答案：(1)病毒外壳蛋白基因
(2)农杆菌转化法 启动子 终止子 复制原点
(3)不敏感 正常代谢
(4)目的基因的检测与鉴定
7．科学家通过利用PCR定点突变技术改造Rubisco基因，提高了光合作用过程中Rubisco酶对CO2的亲和力，从而显著提高了植物的光合速率。请回答下列问题：
(1)PCR过程所依据的原理是__________，利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成__________；扩增过程需要加入____________________酶。
(2)启动子是一段有特殊结构的DNA片段，其作用是____________________________________________________。目的基因能在不同生物体内正常表达原来的蛋白质，说明整个生物界__________。PCR定点突变技术属于________的范畴。
(3)可利用定点突变的DNA构建基因表达载体。常用______________将基因表达载体导入植物细胞，还需用到植物细胞工程中的________________技术，来最终获得转基因植物。
解析：(1)PCR依据的原理是DNA双链复制，在用PCR技术扩增目的基因前要依据一段已知目的基因的脱氧核苷酸序列合成引物；扩增过程需要加入耐高温的DNA聚合(或TaqDNA聚合)酶。(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合部位，可驱动基因转录出mRNA；因生物界共用一套遗传密码，所以目的基因可以在不同细胞内表达合成相同蛋白质。(3)常用农杆菌转化法将基因表达载体导入植物细胞，借助于植物组织培养技术，获得转基因植物。
答案：(1)DNA双链复制 引物 耐高温的DNA聚合(或TaqDNA聚合)
(2)RNA聚合酶识别和结合部位，可驱动基因转录出mRNA 共用一套密码子 蛋白质工程
(3)农杆菌转化法 植物组织培养
8．“今又生”是我国为数不多的首创基因治疗药物之一，其本质是利用腺病毒和人P53基因(抑癌基因)拼装得到的重组病毒。人的P53蛋白可对癌变前的DNA损伤进行修复，使其恢复正常，或诱导其进入休眠状态或细胞凋亡，阻止细胞癌变。“今又生”的载体采用第一代人5型腺病毒，其致病力很弱，其基因不整合到宿主细胞的基因组中，无遗传毒性；载体经基因工程改造后，只对细胞实施一次感染，不能复制，不会污染。
请回答下列问题：
(1)在“今又生”的生产中，为了获得更高的安全性能，在载体一般应具备的条件中，科学家选择性地放弃了一般载体都应具有的____________特点。检测P53基因的表达产物，可以采用__________________技术。
(2)如果要大量扩增P53基因，一般采用PCR技术，该技术中需使用的一种特殊的酶是____________________。与体内DNA复制相比较，PCR反应要在____________中才能进行，并且要严格控制________________条件。
(3)如果要获得胚胎干细胞进行研究，则胚胎干细胞可来源于囊胚的__________，或胎儿的原始性腺；因培养时，细胞充满培养皿底部后停止分裂，这种现象称为__________。如果想继续培养则需要重新用__________处理，然后分瓶继续培养，这样的培养过程通常被称为传代培养。
解析：(1)根据题干信息“载体经基因工程改造后，只对细胞实施一次感染，不能复制”可知，在“今又生”的生产中，为了获得更高的安全性能，科学家选择性地放弃了具有复制原点的载体。检测目的基因是否表达产生蛋白质可采用抗原—抗体杂交技术。(2)PCR技术是在较高温度下进行的，因此该技术中需使用热稳定DNA聚合酶；与体内DNA复制相比较，PCR反应要在一定的缓冲溶液中才能进行，并且要严格控制温度等条件。(3)胚胎干细胞来源于囊胚的内细胞团或胎儿的原始性腺；在培养时，细胞充满培养皿底部后停止分裂，这种现象称为接触抑制。如果想继续培养则需要重新用胰蛋白酶处理，然后分瓶继续培养，这样的培养过程通常被称为传代培养。
答案：(1)自我复制 抗原—抗体杂交
(2)热稳定DNA聚合酶(Taq酶) 一定的缓冲溶液 温度
(3)内细胞团 接触抑制 胰蛋白酶
9．(2018·昆明调研)科学家将拟南芥的抗寒基因(CBFl)，转入香蕉以获得抗寒的香蕉品种。如图是某质粒载体上的SacⅠ、XbaⅠ、EcoRⅠ、Hind Ⅲ四种限制酶的切割位点示意图。
据图回答问题：
(1)在该实验中为构建基因表达载体，用SacⅠ、XbaⅠ切下CBFl基因后，对质粒载体进行切割的限制酶是________________，理由是_________________________________。
(2)连接CBFl基因到该质粒载体后，作为基因表达载体的组成还必须有__________________。将重组质粒导入香蕉细胞最常用的方法是__________________________。
(3)为了鉴别受体细胞中是否含有CBFl基因，可用含______________的培养基进行筛选。
(4)科学家将生长健壮、苗龄一致的转基因香蕉(实验组)与非转基因香蕉(对照组)进行______________处理，鉴定两组之间的抗寒性差异，如果__________________________，则说明获得了抗寒的香蕉优质品种。
解析：(1)在基因工程中，用相同限制酶切割来源不同的DNA后，可产生相同的末端，所以和含目的基因的DNA一样，质粒也应使用SacⅠ、XbaⅠ进行切割。(2)基因表达载体的组成包括启动子、终止子、标记基因、目的基因等。香蕉细胞是植物细胞，将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法。(3)据图分析，质粒上的标记基因是氨苄青霉素抗性基因，所以为了鉴别受体细胞中是否含有CBFl基因，可用含氨苄青霉素的培养基进行筛选。(4)根据题干信息已知目的基因是抗寒基因，所以科学家将生长健壮、苗龄一致的转基因香蕉(实验组)与非转基因香蕉(对照组)进行低温处理，鉴定两组之间的抗寒性差异，如果实验组的抗寒能力明显高于对照组，则说明获得了抗寒的香蕉优质品种。
答案：(1)SacⅠ、XbaⅠ 用相同限制酶切割来源不同的DNA后，可产生相同的末端
(2)启动子和终止子 农杆菌转化法
(3)氨苄青霉素
(4)低温 实验组的抗寒能力明显高于对照组
10．请根据现代生物工程技术回答下列问题：
(1)基因工程技术中对已获得的目的基因，常采用PCR技术大量扩增。该技术的基本过程是：目的基因DNA受热变性后解链为单链，__________与单链相应互补序列结合，然后在DNA聚合酶的作用下进行________________，如此重复循环多次。
(2)限制酶SmaⅠ能识别下图所示核苷酸序列，并在图中箭头位置切断DNA。
用限制酶SmaⅠ切割获取的目的基因需用________________酶构建基因表达载体。
(3)培育转基因小鼠除利用基因工程技术之外还需用到________________、________________等技术。
(4)制备单克隆抗体通常选用细胞融合技术，使________________细胞与________细胞融合，融合成功的细胞经过筛选就是所需要的________细胞。
解析：(1)利用PCR技术大量扩增目的基因的基本过程是：目的基因DNA受热变性后解链为单链，引物与单链相应互补序列结合，然后在DNA聚合酶的作用下进行延伸，如此重复循环多次。(2)题图显示：用限制酶SmaⅠ切割得到的是平末端，因此获取的目的基因需用T4DNA连接酶构建基因表达载体。(3)基因工程的操作是在生物体外进行的。培育转基因小鼠时，利用基因工程技术得到的转基因小鼠受精卵，还需用到早期胚胎培养和胚胎移植等技术，才能将其培育成转基因小鼠。(4)制备单克隆抗体通常选用细胞融合技术，使经抗原刺激的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，融合成功的细胞经过筛选就是所需要的杂交瘤细胞。
答案：(1)引物 互补链的合成(或延伸) (2)T4DNA连接 (3)早期胚胎培养 胚胎移植 (4)(经抗原刺激的)B淋巴 骨髓瘤 杂交瘤
11．大肠杆菌pUC18质粒是基因工程中常用的运载体，某限制酶在此质粒上的唯一酶切位点位于LacZ基因中，如果没有插入外源基因，LacZ基因便可表达出β半乳糖苷酶，当培养基中含有IPTG和Xgal时，Xgal便会被β半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落，反之，则形成白色菌落。如图表示利用此质粒实施基因工程的主要流程。
(1)已获得的目的基因可利用________技术进行扩增。
(2)目的基因插入质粒构建重组质粒的过程中，需要DNA连接酶恢复________键。
(3)将试管Ⅰ中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是________________；大肠杆菌需事先用Ca2＋进行处理，目的是__________________________________________________。
(4)将试管Ⅱ中的菌液接种于选择培养基上培养，培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质，如________________和生长因子，还应加入IPTG、Xgal以及氨苄青霉素，其中加入氨苄青霉素的作用是筛选出____________________________________________________。
(5)若观察到培养基上出现____________色菌落，则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒。如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因，则不利于重组质粒的筛选，原因是________________________________________________________________________。
解析：(1)PCR技术能在短时间内大量扩增目的基因，所以已获得的目的基因可利用PCR技术进行扩增。(2)DNA连接酶能将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。(3)试管Ⅰ中含有重组质粒，将试管Ⅰ中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是使目的基因进入受体细胞(大肠杆菌)内，并在受体细胞内维持稳定和表达，即进行转化；大肠杆菌需事先用Ca2＋进行处理，增大细胞壁的通透性，使之处于易于吸收周围环境中DNA分子的感受态。(4)培养大肠杆菌的培养基必需的营养物质包括碳源、氮源、无机盐、水和生长因子，由于是选择培养基，还应加入IPTG、Xgal以及氨苄青霉素；由于质粒上含有氨苄青霉素抗性基因，因此导入质粒的大肠杆菌能在含氨苄青霉素的培养基上生长，所以培养基中加入氨苄青霉素的作用是筛选出导入pUC18质粒的大肠杆菌。(5)分析题图：大肠杆菌pUC18质粒含有氨苄青霉素抗性基因和LacZ基因，由于限制酶在此质粒上的唯一酶切位点位于LacZ基因中，所以构建成功的重组质粒上的LacZ基因被破坏，不能产生β半乳糖苷酶，若大肠杆菌中已成功导入了重组质粒，则其在含有IPTG和Xgal的培养基中形成白色菌落。如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因，则无论大肠杆菌中是否导入重组质粒，都会表达出β半乳糖苷酶，故均会呈现蓝色菌落。
答案：(1)PCR (2)磷酸二酯 (3)进行转化 使大肠杆菌细胞处于感受态 (4)碳源、氮源、无机盐、水 导入pUC18质粒的大肠杆菌 (5)白 无论大肠杆菌是否导入重组质粒，均会呈现蓝色菌落
12．(2018·惠州模拟)青蒿素为名贵药材，由青蒿生产。科研人员尝试从以下方面获得青蒿素：
(1)利用________技术，由青蒿外植体通过________(生理过程)形成愈伤组织。经检测愈伤组织不含青蒿素，而丛芽含少量，造成这种差异的根本原因是________________________________________________________________________。
(2)图1表示青蒿和酵母菌细胞内的物质代谢过程，DXP、FPP、青蒿二烯均为青蒿素前体产物，各种酶由相应基因指导合成。图2表示基因工程实验结果。
①据图1，如果要通过基因工程技术让酵母菌生产青蒿二烯，则目的基因是________基因，基因表达载体除目的基因外，还需要有________基因便于后期筛选。
②将DXR基因导入青蒿，让DXR基因在青蒿中过量表达，通过增加FPP量最终提高青蒿素产量。除了提高青蒿素前体产物的方法外，要获得高产青蒿植株，据图1分析，思路还有：________________________________________________________________________。
图2中，导入空白运载体的实验数据能用来说明________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)利用植物组织培养技术生产青蒿素时，青蒿外植体通过脱分化形成愈伤组织，从培养的愈伤组织中可提取青蒿素；愈伤组织不含青蒿素，而丛芽含少量，这是基因选择性表达的结果。(2)①要通过基因工程技术让酵母菌生产青蒿二烯，目的基因是ADS酶基因；基因表达载体中标记基因的作用是检测目的基因是否导入了受体细胞，便于筛选。②据图1分析，可以通过抑制GAS酶、SQS酶活性，减少香叶烯、角鲨烯的生成量，让FPP转化成更多的青蒿二烯，达到提高青蒿素产量目的。图2中，导入空白运载体的实验数据，说明转入的不含DXR基因的空载体并没有影响青蒿素产量或青蒿导入DXR基因后产量提高，与目的基因表达有关。
答案：(1)(植物)组织培养 脱分化 基因选择性表达 (2)①ADS(酶) 标记 ②通过抑制GAS酶、SQS酶活性，减少香叶烯、角鲨烯的生成量，让FPP转化成更多的青蒿二烯，达到提高青蒿素产量目的 转入的不含DXR基因的空载体并没有影响青蒿素产量或青蒿导入DXR基因后产量提高，与目的基因表达有关
