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课时跟踪检测(四十一) 基因工程
基础对点练——考纲对点·夯基础
1．下列关于基因工程的叙述，错误的是( )
A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物
B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶
C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性
D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达
解析：基因工程中的目的基因来源于自然界中的含有目的性状的一切生物，可以是动物、植物，也可以是真菌、细菌，还可以是人等；在基因工程中获取目的基因以及将目的基因和载体结合构建基因表达载体必须使用同一种限制酶进行切割，以获得相同的黏性末端，在DNA连接酶的作用下，将目的基因和载体连接，构建基因表达载体；人的胰岛素原基因可以在大肠杆菌体内得以表达，但是由于大肠杆菌是原核生物，没有内质网、高尔基体等细胞器的加工，故其合成的胰岛素原不具有胰岛素的功能，即没有生物活性；作为标记基因是为了检测并筛选含重组DNA的细胞，但对于目的基因的表达没有影响。
答案：D
2．关于蛋白质工程的说法，正确的是( )
A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作
B．蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子
C．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的
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D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的
解析：蛋白质工程是指以蛋白质分子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，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。由于基因决定蛋白质，因此，要对蛋白质的结构进行设计改造，还必须从基因入手。与基因工程不同，蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子。
答案：B
3．下列有关生物技术安全性和伦理问题的观点，不合理的是( )
A．对于转基因技术，我们应该趋利避害，理性看待
B．我国禁止生殖性克隆和治疗性克隆
C．我国不发展、不生产、不储存生物武器，并反对其扩散
D．对于基因检测应该保护个人遗传信息隐私权
答案：B
4．在DNA的粗提取实验过程中，对DNA提取量影响较小的是( )
A．使鸡血细胞在蒸馏水中充分破裂，释放出DNA等核物质
B．搅拌时要用玻璃棒沿一个方向轻缓搅动
C．在析出DNA黏稠物时，要缓缓加入蒸馏水，直至黏稠物不再增多
D．要用冷酒精沉淀DNA，甚至可将混合液再放入冰箱中冷却
解析：A项的做法是为了充分释放出核中的DNA分子，使进入滤液中的DNA尽量的多；C项是让DNA充分沉淀，保证DNA的量；D项的道理同C项；而B项的操作并不能使DNA增多或减少。
答案：B
提能强化练——考点强化·重能力
5．(经典高考题)北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强，下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是( )
A．过程①获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序
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B．将多个抗冻基因编码区依次相连形成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白
C．过程②构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选
D．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达
解析：过程①获得的目的基因已不含非编码区和内含子，因此不能用于比目鱼基因组测序，A错误。多个抗冻基因编码区依次相连形成的新基因表达的是多个抗冻蛋白的重复序列，而不是抗冻蛋白中11个氨基酸的重复序列，因此不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白，B正确。导入农杆菌是为了扩增和更易导入番茄细胞，C错误。DNA探针技术不能检测基因是否完全表达，目的基因的完全表达应该检测表达产物蛋白质，D错误。
答案：B
6．如图为某种质粒的简图，小箭头所指分别为限制性核酸内切酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，P为转录的启动部位。已知目的基因的两端有EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，受体细胞为无任何抗药性的原核细胞。下列有关叙述，正确的是( )
A．将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRⅠ酶切，在DNA连接酶作用下，生成由两个DNA片段之间连接形成的产物有两种
B．DNA连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来，形成一个重组质粒时形成两个磷酸二酯键
C．为了防止目的基因反向粘连和质粒自行环化，酶切时可选用的酶是EcoRⅠ和BamHⅠ
D．能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞
解析：如果将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRⅠ酶切，则酶切后二者的黏性末端相同，在DNA连接酶作用下，生成由两个DNA片段之间连接形成的产物有三种，只有一种符合基因工程的需求；DNA连接酶的作用是将酶切后的目的基因和质粒的黏性末端连接起来形成重组质粒，该过程形成4个磷酸二酯键；为了防止目的基因和质粒自行环化，酶切时可选用的酶是EcoRⅠ和BamHⅠ
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，这样切割后得到的DNA片段两侧的黏性末端不同；由于受体细胞为无任何抗药性的原核细胞，因此能在含青霉素的培养基中生长的原因，可能是受体细胞成功导入了目的基因，也可能是只导入了不含目的基因的空载体。
答案：C
7．(2018·江苏镇江丹徒高级中学高三试题)小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应，为了克服这个缺陷，可选择性扩增抗体的可变区基因(目的基因)后再重组表达。下列相关叙述正确的是( )
A．设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列
B．用PCR方法扩增目的基因时必须知道基因的全部序列
C．PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶
D．一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞
解析：设计扩增目的基因的引物时要考虑表达载体相关序列，从而保证目的基因能与表达载体相连接及正常表达，A错误；只要设计出目的基因的引物，接下来即可自动进行，而不必知道其全部序列，B错误；PCR技术需要特殊的耐高温的DNA聚合酶，从细胞内提取的DNA聚合酶不耐高温，C错误；根据目的基因的编码产物要选择特定合适的受体细胞，从而保证目的基因能表达出所需产物，D正确。
答案：D
8．(2018·江苏南京高三模拟试题)根据某基因上游和下游的碱基序列，设计合成了用于该基因PCR的两段引物(单链 DNA)。引物与该基因变性DNA(单链DNA)结合为双链DNA的过程称为复性。下图是两引物的Tm(引物熔解温度，即50%的引物与其互补序列形成双链DNA分子时的温度)测定结果，下列叙述错误的是( )
A．通常引物1和引物2不能有碱基互补配对关系
B．两引物分别是子链延伸的起点，并可以反复利用
C．若两引物的脱氧核苷酸数相同，推测引物2的GC含量较高
D．复性所需温度与时间，取决于引物的长度、碱基组成及其浓度等因素
解析：
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通常引物1和引物2不能有碱基互补配对关系，以免二者结合，A项正确；两引物参与子链，不能反复利用，B项错误；若两引物的脱氧核苷酸数相同，引物2的熔解温度较高，推测GC含量较高，C项正确；结合以上分析可知，复性所需温度与时间，取决于引物的长度、碱基组成及其浓度等因素，D项正确。
答案：B
大题冲关练——综合创新·求突破
9．(2018·靖江模拟)许多大肠杆菌的质粒上含有lacZ基因，其编码的产物β－半乳糖苷酶在X－gal和IPTG存在的条件下，可以产生蓝色沉淀，使菌落呈现蓝色，否则菌落呈现白色。基因工程中常利用该原理从导入质粒的受体细胞中筛选出真正导入重组质粒的细胞，过程如图所示。请据图回答下列问题：
(1)基因工程中，构建基因表达载体的目的是______________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)限制酶EcoR Ⅰ的识别序列和切割位点是—G↓AATTC—，SmaⅠ的识别序列和切割位点是—CCC↓GGG—。图中目的基因被切割下来和质粒连接之前，需在目的基因的右侧连接相应的末端，连接的末端序列是________，连接过程中需要的基本工具是______________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)转化过程中，大肠杆菌应先用________处理，使其处于能吸收周围DNA的状态。
(4)菌落颜色为白色的是________，原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。
(5)菌落③中的目的基因是否表达，可采用的检测办法是________。
解析：(1)基因工程中，构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，能遗传给后代，并表达和发挥作用。(2)根据限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ
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的识别序列、切割位点和图解判断，图中目的基因被切割下来和质粒连接之前，需在目的基因的右侧连接相应的末端，连接的末端序列是—TTAA，连接过程中需要的基本工具是DNA连接酶。(3)转化过程中，大肠杆菌应先用Ca2＋处理，使其处于能吸收周围DNA的状态。(4)由于lacZ标记基因区插入外源基因后被破坏，不能表达出β－半乳糖苷酶，故菌落③为白色菌落。(5)可采用抗原—抗体杂交的办法检测菌落③中的目的基因是否表达。
答案：(1)使目的基因在受体细胞中稳定存在，能遗传给后代，并表达和发挥作用 (2)—TTAA DNA连接酶 (3)Ca2＋ (4)菌落③ lacZ标记基因区插入外源基因后被破坏，不能表达出β－半乳糖苷酶，故菌落为白色 (5)抗原—抗体杂交
10．(2018·江西新余四中高三段考理科综合)科学家将人的生长激素基因与pBR322质粒进行重组，得到的重组质粒导入牛的受精卵，使其发育为转基因牛，再通过细胞工程培育为转基因克隆牛。pBR322质粒含有两个抗生素抗性基因和5个限制酶切点(如图2)。将重组质粒导入大肠杆菌，并成功地在大肠杆菌中得以表达。请据图回答问题。
(1)图1中显示的人的生长激素基因是通过人工合成的，图中①过程需要的酶是________。该过程所依据的碱基互补配对原则是__________________________(用字母和箭头表示)。
(2)图1中的mRNA是从人体的____________细胞中获取。
(3)重组质粒形成与否需要鉴定和筛选，方法是将重组质粒的DNA分子导入大肠杆菌，通过含抗生素的培养基进行培养，观察大肠杆菌的生长、繁殖情况进行判断，如图3所示：
①如果受体菌在培养基A上能生长、繁殖形成菌落，而不能在培养基B上生长、繁殖，则使用限制酶a的切点是图2中的__________________，即目的基因插入了____________________中。
②如果受体菌在培养基A上不能生长、繁殖形成菌落，而在培养基B上能生长、繁殖，则使用限制酶a的切点是图2中的________，即目的基因插入了______________中。
③如果受体菌在培养基A和培养基B上都能生长、繁殖形成菌落，则使用限制酶a的切点是图2中的________________。
解析：
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(1)根据图1分析，目的基因是通过mRNA逆转录形成的，需要逆转录酶的催化；RNA中的碱基是A、U、C、G，DNA中的碱基是A、T、C、G，所以配对方式是A→T、U→A、G→C、C→G。(2)根据题意，生长激素基因是目的基因，该基因表达产物由垂体细胞分泌，所以需要从垂体细胞中提取相应的mRNA。(3)①根据题意，受体菌能在含青霉素的培养基上生存，不能在含四环素的培养基上生存，所以限制酶切点位于四环素基因内部，由图可知，是切点3、4、5。②根据题意，受体菌不能在含青霉素的培养基上生存，能在含四环素的培养基上生存，所以限制酶切点位于抗氨苄青霉素基因内部，由图可知，是切点1。③根据题意，受体菌能在含青霉素的培养基上生存，也能在含四环素的培养基上生存，所以这两个基因都没有被破坏，由图可知，是切点2。
答案：(1)逆转录酶 A→T U→A G→C C→G (2)垂体 (3)①切点3或切点4或切点5 抗四环素基因 ②切点1 抗氨苄青霉素基因
③切点2
11．(2018·广西柳州市高三模拟考试理综)如图是从酵母菌中获取某植物需要的某种酶的基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题：
(1)图中cDNA文库__________基因组文库(选填“大于”或“等于”或“小于”)。
(2)①过程提取的DNA需要__________的切割，B过程是______________过程。
(3)为在短时间内大量获得目的基因，可用的技术是________，其原理是________________________。
(4)目的基因获取之后，需要进行____________，其组成必须有______________及标记基因等，此步骤是基因工程的核心。
(5)将该目的基因导入某双子叶植物细胞，常采用的方法是____________，其能否在此植物体内稳定遗传的关键是____________，可以用________________技术进行检测。
解析：(1)基因组文库包含某种生物所有的基因，部分基因文库包含某种生物的部分基因。如：cDNA文库。(2)①
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过程是获取目的基因，需要限制酶切割，B过程是由mRNA获取DNA过程，是反转录过程。(3)PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术，其原理是DNA复制。(4)基因表达载体的构建是基因工程的核心，目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用，基因表达载体的组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因。(5)受体细胞是双子叶植物，常用农杆菌转化法将目的基因转入到受体细胞中，利用农杆菌的Ti质粒的T－DNA转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上功能，能否转化成功，还需要用DNA分子杂交技术对受体细胞中DNA进行检测。
答案：(1)小于 (2)限制酶 反转录 (3)PCR技术 DNA分子的半保留复制 (4)基因表达载体的构建 启动子、终止子、目的基因(复制原点可不答) (5)农杆菌转化法 目的基因是否整合到植物细胞的染色体上 DNA分子杂交
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