（選考）2021版新高考生物一輪復(fù)習(xí) 第十單元 生物技術(shù)與工程 第34講 基因工程高效作業(yè)知能提升 新人教版

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1、第34講　基因工程 1．(2020·江蘇徐州考前模擬)下列有關(guān)基因工程技術(shù)的敘述，正確的是(　　) A．不同的限制酶切割形成的黏性末端一定不同 B．PCR中周期性的溫度設(shè)置是特定的，與擴(kuò)增的目的基因和引物無關(guān) C．在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)通常需要大量的目的基因和載體 D．質(zhì)粒上的目的基因都必須整合到受體細(xì)胞的DNA上并表達(dá) 解析：選C。不同的限制酶切割形成的黏性末端可能相同，也可能不同，A錯(cuò)誤；PCR中周期性的溫度可在一定范圍內(nèi)設(shè)置，不是特定的，B錯(cuò)誤；在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)通常需要大量的目的基因和載體，這樣獲得基因表達(dá)載體的概率更高，C正確；質(zhì)粒本身也是DNA，也能自我復(fù)制，所以進(jìn)

2、入受體細(xì)胞以后，既可以自己進(jìn)行表達(dá)，也可以整合到體細(xì)胞的DNA上并表達(dá)，D錯(cuò)誤。 2．實(shí)驗(yàn)室常用PCR技術(shù)對(duì)DNA進(jìn)行體外擴(kuò)增，下列相關(guān)敘述正確的是(　　) A．95 ℃時(shí)DNA的磷酸二酯鍵斷開 B．引物與模板結(jié)合后向5′方向延伸 C．反應(yīng)過程包括變性→復(fù)性→延伸 D．需要解旋酶和耐高溫的DNA聚合酶 解析：選C。95 ℃時(shí)DNA的氫鍵斷開，A錯(cuò)誤；引物與模板結(jié)合后向3′方向延伸，B錯(cuò)誤；反應(yīng)過程包括變性→復(fù)性→延伸，C正確；PCR技術(shù)通過高溫解旋，不需要解旋酶，D錯(cuò)誤。 3．在應(yīng)用農(nóng)桿菌侵染植物葉片獲得轉(zhuǎn)基因植株的常規(guī)實(shí)驗(yàn)步驟中，不需要的是(　　) A．用攜帶目的基因的農(nóng)桿菌

3、侵染植物細(xì)胞 B．用選擇培養(yǎng)基篩法導(dǎo)入目的基因的細(xì)胞 C．用聚乙二醇誘導(dǎo)轉(zhuǎn)基因細(xì)胞的原生質(zhì)體融合 D．用適當(dāng)比例的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素誘導(dǎo)愈傷組織生芽 解析：選C。農(nóng)桿菌侵染細(xì)菌是基因工程中常常用到的把目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法，A正確；目的基因是否導(dǎo)入了細(xì)胞，需要在選擇培養(yǎng)基上進(jìn)行篩選，B正確；在植物細(xì)胞組織培養(yǎng)的過程中，需要調(diào)整培養(yǎng)基中生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例，來達(dá)到對(duì)其脫分化和再分化的控制，D正確；在農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞的過程中并沒有涉及原生質(zhì)體的融合，C錯(cuò)誤。 4．下列關(guān)于核酸分子雜交和抗原—抗體雜交的敘述，正確的是(　　) A．核酸分子雜交是指兩條脫氧核苷酸鏈的雜交 B．抗

4、原—抗體雜交的原理為堿基互補(bǔ)配對(duì)原則 C．核酸分子雜交可檢測(cè)目的基因的存在和轉(zhuǎn)錄 D．抗原—抗體雜交常以目的基因產(chǎn)物作為抗體 解析：選C。核酸分子雜交可以是兩條脫氧核苷酸鏈的雜交，也可以是DNA單鏈和RNA的雜交；抗原—抗體雜交的原理是抗體能與對(duì)應(yīng)的抗原發(fā)生特異性結(jié)合；核酸分子雜交可檢測(cè)目的基因的存在和轉(zhuǎn)錄；抗原—抗體雜交中目的基因的產(chǎn)物常作為抗原。 5．(不定項(xiàng))下列關(guān)于基因工程的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．切割質(zhì)粒的限制性核酸內(nèi)切酶均特異性地識(shí)別6個(gè)核苷酸序列 B．PCR反應(yīng)中溫度的周期性改變是為了DNA聚合酶催化不同的反應(yīng) C．載體質(zhì)粒通常采用抗生素合成基因作為標(biāo)記基因

5、D．基因工程的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建 解析：選ABC。限制酶的識(shí)別序列多為6個(gè)核苷酸，也有少數(shù)限制酶的識(shí)別序列由4、5或8個(gè)核苷酸組成，A錯(cuò)誤；PCR反應(yīng)中，起初的90～95 ℃高溫是使目的基因解旋，后冷卻至50 ℃左右是使引物結(jié)合到互補(bǔ)DNA鏈上，最后再加熱至72 ℃左右是讓DNA聚合酶催化DNA的子鏈延伸，B錯(cuò)誤；載體質(zhì)粒上的四環(huán)素抗性基因、青霉素抗性基因等抗生素抗性基因常作為標(biāo)記基因，C錯(cuò)誤；基因工程的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建，D正確。 6．(不定項(xiàng))小鼠雜交瘤細(xì)胞表達(dá)的單克隆抗體用于人體試驗(yàn)時(shí)易引起過敏反應(yīng)，為了克服這個(gè)缺陷，可選擇性擴(kuò)增抗體的可變區(qū)基因(目的基因)后再重

6、組表達(dá)。下列相關(guān)敘述正確的是(　　) A．設(shè)計(jì)擴(kuò)增目的基因的引物時(shí)不必考慮表達(dá)載體的序列 B．用PCR方法擴(kuò)增目的基因時(shí)不必知道基因的全部序列 C．PCR體系中一定要添加從受體細(xì)胞中提取的DNA聚合酶 D．一定要根據(jù)目的基因編碼產(chǎn)物的特性選擇合適的受體細(xì)胞 解析：選BD。本題主要考查PCR技術(shù)的有關(guān)知識(shí)。利用PCR技術(shù)擴(kuò)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，以便根據(jù)這一序列設(shè)計(jì)引物，但不需知道目的基因的全部序列，需要考慮載體的序列；因PCR反應(yīng)在高溫條件下進(jìn)行，故反應(yīng)體系中需加入耐高溫的DNA聚合酶；因某些目的基因編碼的產(chǎn)物需經(jīng)特殊的加工修飾過程，故一定要根據(jù)目的基因編

7、碼產(chǎn)物的特性選擇合適的受體細(xì)胞。 7．(不定項(xiàng))(2020·山東威海模擬)下列關(guān)于DNA重組技術(shù)基本工具的敘述，正確的是(　　) A．天然質(zhì)粒須經(jīng)過人工改造后才能作為載體 B．限制酶和DNA連接酶分別催化磷酸二酯鍵的水解和形成 C．一個(gè)基因表達(dá)載體除了有目的基因外，還必須有起始密碼子、終止密碼子以及標(biāo)記基因等 D．DNA連接酶能將單個(gè)脫氧核苷酸結(jié)合到引物鏈上 解析：選AB。天然質(zhì)粒不完全符合載體的要求，通常須經(jīng)過人工改造后才能作為載體，A正確；限制酶識(shí)別特定的核苷酸序列并在特定的位點(diǎn)切割，使磷酸二酯鍵水解，DNA連接酶是通過形成磷酸二酯鍵將兩個(gè)DNA片段連接起來，不能將單個(gè)脫氧核苷

8、酸結(jié)合到某一DNA片段上，B正確，D錯(cuò)誤；基因表達(dá)載體需要有復(fù)制原點(diǎn)、啟動(dòng)子、終止子、目的基因和標(biāo)記基因，C錯(cuò)誤。 8．(2020·江西重點(diǎn)中學(xué)盟校一模)回答下列與基因工程有關(guān)的問題： (1)基因工程技術(shù)中，______________是將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞最常用的方法，其中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA是指____________________。 (2)獲得的目的基因可利用PCR技術(shù)在體外反應(yīng)體系中擴(kuò)增，該過程利用的原理是____________，需要加入的原料是__________，DNA解旋利用的是________原理。 (3)基因工程中使用的載體，除質(zhì)粒外，還有_________

9、____和____________。 (4)該技術(shù)可以培育抗病轉(zhuǎn)基因植物，也可用于動(dòng)物的基因治療。與之相比，單克隆抗體也用于診斷或攜帶藥物治療癌癥，這是利用了它___________________________的優(yōu)點(diǎn)。 解析：(1)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞最常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA是指可轉(zhuǎn)移的DNA。(2)PCR技術(shù)利用的原理是DNA雙鏈復(fù)制，需要的原料是dATP、dTTP、dCTP和dGTP。DNA解旋利用的是熱變性原理，即DNA受熱變性(或高溫變性)后解旋為單鏈。(3)基因工程中使用的載體，除質(zhì)粒外，還有λ噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等。(4)單克隆抗體具

10、有特異性強(qiáng)、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)，可用于診斷或攜帶藥物治療癌癥。 答案：(1)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　可轉(zhuǎn)移的DNA　(2)DNA雙鏈復(fù)制　四種脫氧核苷酸(或dATP、dTTP、dCTP和dGTP)　熱變性(或高溫變性等類似意思)　(3)λ噬菌體的衍生物　動(dòng)植物病毒(兩空可調(diào)換)　(4)特異性強(qiáng)、靈敏度高 9．(高考全國卷Ⅰ)某一質(zhì)粒載體如圖所示，外源DNA插入Ampr或Tetr中會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因，Tetr表示四環(huán)素抗性基因)。有人將此質(zhì)粒載體用BamH Ⅰ酶切后，與用BamH Ⅰ酶切獲得的目的基因混合，加入DNA連接酶進(jìn)行連接反應(yīng)，用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸桿菌。結(jié)果

11、大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化，有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種，分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌?；卮鹣铝袉栴}： (1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工具，應(yīng)具備的基本條件有______________________(答出兩點(diǎn)即可)， 而作為基因表達(dá)載體，除滿足上述基本條件外，還需具有啟動(dòng)子和終止子。 (2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中，未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的，其原因是_______________________；并且____________和____________的細(xì)胞也是不能區(qū)分的，其原

12、因是______________________。在上述篩選的基礎(chǔ)上，若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落，還需使用含有____________的固體培養(yǎng)基。 (3)基因工程中，某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體，其DNA復(fù)制所需的原料來自____________。 解析：(1)作為運(yùn)載體的質(zhì)粒上應(yīng)有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，在細(xì)胞中能夠自我復(fù)制，且含有特殊的標(biāo)記基因。(2)未被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌和僅含環(huán)狀目的基因的大腸桿菌中均未導(dǎo)入質(zhì)粒載體，而質(zhì)粒上含有氨芐青霉素抗性基因，因此這樣的大腸桿菌在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基中不能生長(zhǎng)。含有質(zhì)粒載體和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌中

13、都含有氨芐青霉素抗性基因，二者在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基中都能生長(zhǎng)，因此無法區(qū)分。據(jù)題圖可知，用BamH Ⅰ切割質(zhì)粒后將四環(huán)素抗性基因破壞，因此可將經(jīng)氨芐青霉素培養(yǎng)基篩選出的菌落置于含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上再次篩選，能在含四環(huán)素培養(yǎng)基上生存的是含有質(zhì)粒載體的大腸桿菌，不能生存的是含有插入目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌。(3)噬菌體為病毒，經(jīng)改造后作為載體時(shí)，其DNA復(fù)制所需原料來自受體細(xì)胞。 答案：(1)能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因　(2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均不生長(zhǎng)　含有質(zhì)粒載體　含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒(或含有重組質(zhì)粒)　二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在該培養(yǎng)基上均能生長(zhǎng)

14、　四環(huán)素　(3)受體細(xì)胞 10．(2020·廣東肇慶模擬)含有限制酶的細(xì)胞中通常還具有相應(yīng)的甲基化酶，這兩種酶對(duì)DNA分子有相同的作用序列，但具有不同的催化功能。甲基化酶可以對(duì)DNA序列進(jìn)行修飾，使限制酶不能對(duì)這一序列進(jìn)行識(shí)別和切割?；卮鹣铝袉栴}： (1)目前，基因工程中使用的______________主要是從原核生物中分離純化獲得的。構(gòu)建“基因組文庫”和“cDNA文庫”的過程中需要使用DNA連接酶的是____________(填“基因組文庫”“cDNA文庫”或“基因組文庫和cDNA文庫”)。 (2)含有某種限制酶的細(xì)胞，可以利用該限制酶切割外源DNA，但不破壞細(xì)胞自身的DNA，其原因

15、可能有 ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。 (3)利用PCR擴(kuò)增目的基因的過程由高溫變性(90～95 ℃)、低溫復(fù)性(55～60 ℃)、適溫延伸(70～75 ℃)三個(gè)步驟構(gòu)成一個(gè)循環(huán)，為使得酶能夠重復(fù)利用，選用的酶應(yīng)在90～95 ℃處理后仍然具備催化活性，因此應(yīng)選用____________________酶。 (4)在PCR擴(kuò)

16、增目的基因時(shí)，為實(shí)現(xiàn)序列中的腺嘌呤被放射性同位素標(biāo)記，反應(yīng)體系中添加的原料應(yīng)包括堿基已被標(biāo)記的________(填“腺嘌呤核糖核苷酸”“dATP”或“ATP”)。 解析：(1)基因工程中的限制酶主要是從原核生物中分離純化獲得的。構(gòu)建“基因組文庫”和“cDNA文庫”的過程中都需要利用DNA連接酶將DNA片段與載體連接導(dǎo)入受體菌群儲(chǔ)存，只不過兩者使用的DNA片段不同，cDNA文庫是利用反轉(zhuǎn)錄法獲得的DNA(部分基因)，基因組文庫使用的是某種生物的全部DNA(全部基因)。(2)原核細(xì)胞自身的DNA分子沒有該限制酶的識(shí)別序列或者甲基化酶對(duì)細(xì)胞自身的DNA分子進(jìn)行了修飾，這使含有某種限制酶的原核細(xì)胞，

17、可以利用該限制酶切割外源DNA，但不破壞細(xì)胞自身的DNA。(3)PCR擴(kuò)增目的基因的三個(gè)步驟是高溫變性(90～95 ℃)、低溫復(fù)性(55～60 ℃)和適溫延伸(70～75 ℃)，該過程使用的DNA聚合酶需是熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)。(4)在PCR擴(kuò)增目的基因時(shí)，使用的原料是dATP、dTTP、dCTP和dGTP。 答案：(1)限制酶(或限制性核酸內(nèi)切酶)　基因組文庫和cDNA文庫　(2)①細(xì)胞自身的DNA分子沒有該限制酶的識(shí)別序列　②甲基化酶對(duì)細(xì)胞自身的DNA分子進(jìn)行了修飾　(3)熱穩(wěn)定DNA聚合(Taq)　(4)dATP 11．(2018·高考全國卷Ⅱ)某種熒光蛋白(GFP)在紫外

18、光或藍(lán)光激發(fā)下會(huì)發(fā)出綠色熒光，這一特性可用于檢測(cè)細(xì)胞中目的基因的表達(dá)。某科研團(tuán)隊(duì)將某種病毒的外殼蛋白(L1)基因連接在GFP基因的5′末端。獲得了L1-GFP融合基因(簡(jiǎn)稱為甲)，并將其插入質(zhì)粒P0，構(gòu)建了真核表達(dá)載體P1，其部分結(jié)構(gòu)和酶切位點(diǎn)的示意圖如下，圖中E1～E4四種限制酶產(chǎn)生的黏性末端各不相同。 回答下列問題： (1)據(jù)圖推斷，該團(tuán)隊(duì)在將甲插入質(zhì)粒P0時(shí)，使用了兩種限制酶，這兩種酶是_________，使用這兩種酶進(jìn)行酶切是為了保證________，也是為了保證________。 (2)將P1轉(zhuǎn)入體外培養(yǎng)的牛皮膚細(xì)胞后，若在該細(xì)胞中觀察到了綠色熒光，則說明L1基因在牛的皮膚

19、細(xì)胞中完成了________和________過程。 (3)為了獲得含有甲的牛，該團(tuán)隊(duì)需要做的工作包括：將能夠產(chǎn)生綠色熒光細(xì)胞的________移入牛的________中、體外培養(yǎng)、胚胎移植等。 (4)為了檢測(cè)甲是否存在于克隆牛的不同組織細(xì)胞中，某同學(xué)用PCR方法進(jìn)行鑒定，在鑒定時(shí)應(yīng)分別以該牛不同組織細(xì)胞中的________(填“mRNA”“總RNA”或“核DNA”)作為PCR模板。 解析：(1)據(jù)題圖可知，將L1-GFP融合基因(甲)插入質(zhì)粒時(shí)使用酶E1和E4進(jìn)行酶切，既能保證L1-GFP融合基因的完整，又能保證L1-GFP融合基因與載體的正確連接。(2)目的基因在受體細(xì)胞中的表達(dá)包括

20、轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過程。(3)將體外培養(yǎng)的含有目的基因的動(dòng)物體細(xì)胞核移入該動(dòng)物的去核卵母細(xì)胞中，經(jīng)過體外胚胎培養(yǎng)、胚胎移植等技術(shù)可獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。(4)檢測(cè)目的基因是否存在于克隆牛的不同組織細(xì)胞中，采用PCR技術(shù)鑒定時(shí)，應(yīng)以該牛不同組織細(xì)胞中的核DNA作為PCR模板。 答案：(1)E1和E4　甲的完整　甲與載體正確連接 (2)轉(zhuǎn)錄　翻譯 (3)細(xì)胞核　去核卵母細(xì)胞 (4)核DNA 12．(2020·廣東肇慶一模)2018年10月3日，“不務(wù)正業(yè)”的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)又頒給了生物學(xué)，授予了格雷戈里·溫特(Gregory P．Winter)等3位科學(xué)家，以表彰他們?cè)诿傅亩ㄏ蜻M(jìn)化，肽類和噬菌體展示技

21、術(shù)等方面的成績(jī)。噬菌體展示技術(shù)是將外源蛋白或多肽的DNA序列插入噬菌體外殼蛋白結(jié)構(gòu)基因的適當(dāng)位置，使外源基因隨外殼蛋白的表達(dá)而表達(dá)，同時(shí)，外源蛋白隨噬菌體的重新組裝而展示到噬菌體表面的生物技術(shù)。 請(qǐng)根據(jù)材料回答下列問題： (1)T2噬菌體的遺傳物質(zhì)是____________，如噬菌體外殼蛋白展示胰島素蛋白原，構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，胰島素基因前還要插入____________。 (2)將外源蛋白或多肽的DNA序列插入噬菌體外殼蛋白結(jié)構(gòu)基因中，需要用到的工具酶有______________。噬菌體外殼蛋白結(jié)構(gòu)基因用EcoR Ⅰ切割后產(chǎn)生的片段如下圖： 圖示末端為____________，

22、為使外源蛋白DNA序列能與其相連，外源蛋白DNA除可用EcoR Ⅰ切割外，還可用另一種酶切割，該酶必須具有的特點(diǎn)是______________________。 (3)從物質(zhì)基礎(chǔ)來看，不同生物之間能夠進(jìn)行基因重組，原因是____________________。 (4)格雷戈里·溫特發(fā)明了“擬人化”和全擬人化的噬菌體展示技術(shù)，并開發(fā)了制造人源化抗體以及在細(xì)菌中重組表達(dá)人源抗體的技術(shù)，這一技術(shù)解決了單克隆抗體傳統(tǒng)的制備過程中需要將____________和____________相融合的需求。單克隆抗體常應(yīng)用于分子靶向治療，其特點(diǎn)是______________________________

23、__________________________________________。 解析：(1)T2噬菌體是一種DNA病毒，其遺傳物質(zhì)是DNA。如噬菌體外殼蛋白展示胰島素蛋白原，構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，胰島素基因前還要插入該基因的啟動(dòng)子。(2)構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，首先需要用限制酶切割含有目的基因的外源DNA和運(yùn)載體，其次還需要用DNA連接酶將目的基因與運(yùn)載體連接形成重組DNA。EcoR Ⅰ切割后產(chǎn)生的末端為黏性末端。為使外源蛋白DNA序列能與其相連，外源蛋白DNA除可用EcoR Ⅰ切割外，還可用另一種酶切割，但該酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoR Ⅰ切割產(chǎn)生的DNA片段末端應(yīng)相同，否則無法連接。(3)不同生物之間能夠進(jìn)行基因重組的原因是DNA都是由四種脫氧核苷酸組成的。(4)單克隆抗體傳統(tǒng)的制備過程中需要將骨髓瘤細(xì)胞和已免疫的效應(yīng)B細(xì)胞相融合。單克隆抗體的特點(diǎn)是特異性強(qiáng)、靈敏度高、可大量制備。 答案：(1)DNA　(胰島素基因)啟動(dòng)子　(2)限制酶和DNA連接酶　黏性末端　切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoR Ⅰ切割產(chǎn)生的DNA片段末端相同　(3)DNA都是由四種脫氧核苷酸組成的　(4)骨髓瘤細(xì)胞　已免疫的效應(yīng)B細(xì)胞　特異性強(qiáng)、靈敏度高、可大量制備 7