考点79 基因工程（一）-备战2022年高考生物考点一遍过

考点79基因工程（一）高考频度：★★★☆☆难易程度：★★★☆☆1．基因工程的概念（1）供体：提供目的基因。（2）操作环境：体外。（3）操作水平：分子水平。（4）原理：基因重组。（5）受体：表达目的基因。（6）本质：性状在受体体内的表达。（7）优点：克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的遗传性状。2．DNA重组技术的基本工具（1）限制性核酸内切酶(简称：限制酶)①来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。②作用：识别特定的核苷酸序列并切开特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。③结果：产生黏性末端或平末端。（2）DNA连接酶①种类：按来源可分为E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。②作用：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二酯键。③DNA连接酶和限制酶的关系（3）载体①种类：质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。②质粒的特点考向一限制性核酸内切酶、DNA连接酶等酶的作用 1．如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是A．①②③④B．①②④③C．①④②③D．①④③②【参考答案】C【试题解析】限制酶可在特定位点对DNA分子进行切割；DNA聚合酶在DNA分子复制时将脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链；DNA连接酶可将限制酶切开的磷酸二酯键连接在一起；解旋酶的作用是将DNA双链解开螺旋，为复制或转录提供模板。解题技巧确定限制酶的种类（1）根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。（2）根据质粒的特点确定限制酶的种类①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。②质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶SmaⅠ会破坏标记基因；如果所选酶的切点不止一个，则切割重组后可能会丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后不能自主复制。2．若要利用某目的基因(见图甲)和P1噬菌体载体(见图乙)构建重组DNA(见图丙)，限制性核酸内切酶的酶切位点分别是BglⅡ(A↓GATCT)、EcoRⅠ(G↓AATTC)和Sau3AⅠ(↓GATC)。下列分析合理的是 A．用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体B．用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体C．用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体D．用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体【答案】D【解析】解答本题的关键是要看清切割后目的基因插入的方向，只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体，构建的重组DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移动方向才一定与图丙相同。考向二载体的作用及特点分析3．基因工程载体必须具备的条件中，错误的是A．能在受体细胞中复制并稳定保存B．具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接C．能进入受体细胞中并控制其新陈代谢过程D．在限制酶切点外必须含有标记基因，便于筛选【参考答案】C【试题解析】A、运载体能在宿主细胞中复制并稳定保存，A正确；B、运载体具有多个限制酶切点，以便于外源基因连接，B正确；C、运载体能进入宿主细胞中，但并不能控制宿主细胞的新陈代谢过程，C错误；D、运载体在限制酶切点外必须含有标记基因，便于筛选，D正确。技法提炼载体上标记基因的标记原理 载体上的标记基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要转入的受体细胞没有抵抗相关抗生素的能力。当含有抗生素抗性基因的载体进入受体细胞后，抗性基因在受体细胞内表达，使受体细胞能够抵抗相应抗生素，所以在受体细胞的培养体系中加入该种抗生素就可以只保留转入载体的受体细胞，原理如下图所示：4．如图是表达新基因用的质粒的示意图，若要将目的基因插入到质粒上的A处，则切割基因时可用的是A．HindⅢB．EcoRⅠC．EcoBD．PstⅠ【答案】C【解析】A处有BamHⅠ、EcoB、ClaⅠ限制酶的切点，使用A～D中的EcoB切割时，才能让目的基因插入到A处。1．基因工程技术也称为DNA重组技术，下列有关基因工程的说法错误的是A．基因工程的基本原理是基因重组B．基因工程常用的工具酶有限制酶、DNA连接酶和运载体C．基因工程可以定向改造生物的性状D．基因工程常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒2．关于基因工程工具的叙述，错误的是A．用到的酶只有限制性核酸内切酶和DNA连接酶两种B．限制酶可以识别双链DNA分子上特定的核苷酸序列C．质粒是基因工程中转移目的基因的常用载体D．用于基因工程的质粒上应有标记基因、启动子、终止子等 3．下列关于限制性核酸内切酶的叙述错误的是A．能在特定的位点切割DNA分子B．能任意切割DNA，从而产生大量的DNA片段C．每一种限制性核酸内切酶只能识别特定的核苷酸序列D．同一种酶切割不同的DNA分子可产生互补配对的黏性末端4．某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶（Amy）基因a，通过基因工程的方法，将基因a与运载体结合后导人马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述，正确的是A．获取基因a的限制酶的作用部位是图中的①B．基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶、质粒C．连接基因a与运载体的DNA连接酶的作用部位是图中的②D．一种限制酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子5．一环状DNA分子，设其长度为1。限制性内切酶A在其上的切点位于0.0处；限制性内切酶B在其上的切点位于0.3处；限制性内切酶C的切点未知。但C单独切或与A或B同时切的结果如下表，请确定C在该环形DNA分子的切点应位于图中的A．0.2和0.4处B．0.4和0.6处 C．0.5和0.7处D．0.6和0.9处6．以下是几种不同限制性核酸内切酶切割DNA分子后形成的部分片段。下列叙述中，错误的是 A．以上DNA片段是由5种限制酶切割后产生的 B．若要把相应片段连接起来，应选用DNA连接酶 C．上述能进行连接的两个片段，其连接后形成的DNA分子是D．限制酶和DNA连接酶作用的部位都是磷酸二酯键7．在DNA测序工作中，需要将某些限制性核酸内切酶的限制位点在DNA上定位，使其成为DNA分子中的物理参照点。这项工作叫做“限制酶图谱的构建”。假设有以下一项实验：用限制酶HindⅢ、BamHⅠ和二者的混合物分别降解一个4kb（1kb即1千个碱基对）大小的线性DNA分子，降解产物分别进行凝胶电泳，在电场的作用下，降解产物分开，如下图所示。据此分析，这两种限制性核酸内切酶在该DNA分子上的限制位点数目是以下哪一组A．HindⅢ1个，BamHⅠ2个B．HindⅢ2个，BamHⅠ3个 C．HindⅢ2个，BamHⅠ1个D．HindⅢ2个，BamHⅠ2个8．下列有关质粒的叙述中，正确的是A．质粒是存在于细菌中的一种细胞器 B．质粒改造后可用作基因工程的载体 C．质粒上基因的表达不遵循中心法则D．质粒必须具有抗生素抗性以便筛选9．根据基因工程的有关知识,回答下列问题:（1）限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有________和________。（2）质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下： 为使运载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外,还可用另一种限制性核酸内切酶切割,该酶必须具有的特点是________。（3）按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即________DNA连接酶和________DNA连接酶。（4）反转录作用的模板是________,产物是________。若要在体外获得大量反转录产物,常采用________技术。（5）基因工程中除质粒外,________和________也可作为运载体。10．根据基因工程的有关知识，回答下列问题:（1）限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有________和________。（2）质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性核酸内切酶切割，该酶必须具有的特点是________。（3）按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即________DNA连接酶和________DNA连接酶。（4）反转录作用的模板是________，产物是________。若要在体外获得大量反转录产物，常采用________技术。（5）基因工程中除质粒外，________和________也可作为运载体。11．（2019江苏卷·33）（8分）图1是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图，载体质粒P0具有四环素抗性基因（tetr）和氨苄青霉素抗性基因（ampr）。请回答下列问题： （1）EcoRV酶切位点为，EcoRV酶切出来的线性载体P1为___________未端。（2）用Taq DNA聚合酶进行PCR扩增获得的目的基因片段，其两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸。载体P1用酶处理，在两端各添加了一个碱基为___________的脱氧核苷酸，形成P2；P2和目的基因片段在__________酶作用下，形成重组质粒P3。（3）为筛选出含有重组质粒P3的菌落，采用含有不同抗生素的平板进行筛选，得到A、B、C三类菌落，其生长情况如下表（“+”代表生长，“﹣”代表不生长）。根据表中结果判断，应选择的菌落是__________（填表中字母）类，另外两类菌落质粒导入情况分别是_____、________________。菌落类型平板类型ABC无抗生素﹢﹢﹢氨苄青霉素﹢﹢﹣四环素﹢﹣﹣氨苄青霉素+四环素﹢﹣﹣（4）为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒，拟设计引物进行PCR鉴定。图2所示为甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒中的相应位置，PCR鉴定时应选择的一对引物是__________。某学生尝试用图中另外一对引物从某一菌落的质粒中扩增出了400bp片段，原因是_______________。 12．（2018·北京卷）用XhoI和SalI两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段，酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是A．如图中两种酶识别的核苷酸序列不同B．如图中酶切产物可用于构建重组DNAC．泳道①中是用SalI处理得到的酶切产物D．图中被酶切的DNA片段是单链DNA13．（2017·新课标Ⅰ卷）真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A（有内含子）可以表达出某种特定蛋白（简称蛋白A）。回答下列问题：（1）某同学从人的基因组文库中获得了基因A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是_____________________。（2）若用家蚕作为表达基因A的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用____________________作为载体，其原因是_____________________。（3）若要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比，大肠杆菌具有_________________（答出两点即可）等优点。（4）若要检测基因A是否翻译出蛋白A，可用的检测物质是___________________（填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”）。（5）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是_________________________。 1．【答案】B【解析】A、基因工程的基本原理是人为的基因重组，A正确；B、基因工程常用的工具酶有限制酶、DNA连接酶，运载体不属于工具酶，B错误；C、通俗地说，基因工程就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造后放到另一种生物的细胞里，定向改造生物的性状，C正确；D、基因工程常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒，D正确。2．【答案】A【解析】A、基因工程中目的基因的扩增还需要使用DNA聚合酶，A错误；B、限制酶可以识别双链DNA分子上特定的核苷酸序列，B正确；C、质粒是基因工程中转移目的基因的常用载体，C正确；D、用于基因工程的质粒上应有标记基因、启动子、终止子等，D正确。3．【答案】B【解析】A、限制酶具有专一性，能识别特定的脱氧核苷酸序列并在特定的位点切割DNA，A正确；BC、限制酶具有专一性，一种限制性核酸内切酶只能识别特定的核苷酸序列，而不能任意切割DNA分子，B错误；C正确；D、同一种限制酶切割不同的DNA分子产生的黏性末端相同，所以产生的黏性末端能够进行碱基互补配对，D正确。4．【答案】A【解析】A、限制酶的作用部位是图中的①磷酸二酯键，A正确；B、基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶，质粒不是工具酶，B错误；C、连接基因a与运载体的DNA连接酶的作用部位是图中的①磷酸二酯键，C错误；D、一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子，D错误。5．【答案】A【解析】依图中所示，限制酶C单切的切割位点有两个，又由C与A同切且A的切点位于0.0处知C的切割位点为0.8、0.6或0.2、0.4或0.2、0.8，又由C与B同切且B的切点位于0.3处知C的切割位点为0.2、0.4或0.2、0.1或0.4、0.5，所以C的切割位点为0.2、0.4，A正确。6．【答案】A【解析】分析题图：图示为几种不同限制性核酸内切酶切割DNA分子后形成的部分片段，其中①④是同一种限制酶切割形成的，具有相同的黏性末端；②经过限制酶切割后形成黏性末端；③、⑤经过限制酶切割后形成平末端。图中①④ 是同一种限制酶切割形成的，因此以上DNA片段是由4种限制酶切割后产生的，A错误；DNA连接酶可将具有相同末端的DNA片段连接起来，B正确；图中①④具有相同的黏性末端，可被DNA连接酶连接形成，C正确；限制酶和DNA连接酶作用的部位都是磷酸二酯键，其中限制酶能将磷酸二酯键切断，而DNA连接酶能将磷酸二酯键连接起来，D正确。7．【答案】A【解析】依题意和图示分析可知：单独用限制酶HindⅢ降解（左图）一个4kb（1kb即1千个碱基对）大小的线性DNA分子，可得到2.8kb和1.2kb的两段，说明该DNA分子上有1个限制酶HindⅢ的限制位点，而单独用限制酶BamHⅠ降解（右图）该DNA分子，则得到1.8kb、1.3kb和0.9kb的三段，说明该DNA分子上有2个限制酶BamHⅠ的限制位点。综上分析，A正确，B、C、D均错误。8．【答案】B【解析】质粒是存在于细菌中的一种环状DNA，A错。天然质粒经过人工改造后，可用作基因工程的载体，B正确。质粒上基因的表达遵循中心法则，C错。质粒上要有标记基因以便筛选，但不一定是抗生素抗性基因，D错。9．【答案】（1）黏性末端平末端（2）切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同（3）大肠杆菌T4（4）mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR（5）噬菌体动植物病毒【解析】（1）限制性核酸内切酶可以将DNA分子切成两种类型的末端，平末端和黏性末端．（2）两种不同酶切割之后便于相连，所产生的黏性末端必须相同．因此为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同。（3）DNA连接酶可分为两类：一类是T4DNA连接酶，另一类是E.coliDNA连接酶。（4）反转录是以mRNA为模板逆转录先合成单链DNA，再合成双链DNA，利用PCR技术进行大量扩增。（5）基因工程中除质粒外，动植物病毒和λ噬菌体的衍生物也可作为运载体。10．【答案】（1）黏性末端平末端（2）切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同（3）E.coliT4（4）mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR（5）噬菌体动植物病毒 【解析】（1）限制性核酸内切酶可以将DNA分子切成两种类型的末端，平末端和黏性末端。（2）两种不同酶切割之后便于相连，所产生的黏性末端必须相同。因此为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性核酸内切酶切割，该酶必须具有的特点是切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同。（3）DNA连接酶可分为两类：一类是T4DNA连接酶，另一类是E.coliDNA连接酶。（4）反转录是以mRNA为模板逆转录合成DNA。利用PCR技术大量扩增DNA。（5）基因工程中除质粒外，动植物病毒和λ噬菌体的衍生物也可作为运载体。11．【答案】（1）平（2）胸腺嘧啶（T）DNA连接（3）BA类菌落含有P0C类菌落未转入质粒（4）乙丙目的基因反向连接【解析】【分析】基因表达载体的基本结构包括复制原点、目的基因、标记基因、启动子、终止子等。根据题干信息和图形分析，P0是载体质粒，其含有的氨苄青霉素抗性基因（ampr）和四环素抗性基因（tetr）都属于标记基因，可以用检测目的基因是否导入受体细胞；EcoRV酶为限制酶，其切割质粒后悔破坏了四环素抗性基因（tetr）。【详解】（1）根据题意分析，EcoRV酶识别的序列是-GATATC-，并且两条链都在中间的T与A之间进行切割，因此其切出来的线性载体P1为平末端。（2）据图分析，目的基因两侧为粘性末端，且漏出的碱基为A，则在载体P1的两端需要个加一个碱基T形成具有粘性末端的载体P2，再用DNA连接酶将P2与目的基因连接起来形成重组质粒P3。（3）根据以上分析已知，限制酶切割后破坏了四环素抗性基因，但是没有破坏氨苄青霉素抗性基因，因此含有重组质粒P3的菌落在四环素中应该不能生长，而在氨苄青霉素的培养基中能生长，结合表格分析可知，应该选择B类菌落。根据表格分析，A类菌落在氨苄青霉素和四环素的培养基中都能够生长，说明其导入的是P0；C类菌落在任何抗生素的培养基中都不能生长，说明其没有导入任何质粒。（4）据图分析，根据目的基因插入的位置和PCR技术的原理分析，PCR鉴定时应该选择的一对引物是乙和丙；根据题意和图形分析，某同学用图中的另外一对引物（甲、乙）从某一菌落的质粒中扩增出了400bp的片段，说明其目的基因发生了反向连接。12．【答案】D【解析】限制酶识别特定的脱氧核苷酸序列，不同的限制酶能识别不同的核苷酸序列，由电泳图可知XhoI和SalI两种酶分别切割时，识别的序列不同，A正确；同种限制酶切割出的DNA片段，具有相同的粘性末端，再用DNA连接酶进行连接，可以构成重组DNA，B正确；SalI将DNA片段切成4段，XhoI将DNA片段切成3段，根据电泳结果可知泳道①为SalI，泳道② 为XhoI，C正确；限制酶切割双链DNA，酶切后的DNA片段仍然是双链DNA，D错误。13．【答案】（1）基因A有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出蛋白A（2）噬菌体噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕（3）繁殖快、容易培养（4）蛋白A的抗体（5）DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体【解析】（1）基因A的编码区中有内含子，在真核生物细胞内把内含子转录来的RNA切除，而原核生物细胞内基因转录后不切除，转录后直接表达，所以翻译形成的蛋白质不是蛋白A。（2）由于噬菌体是专性寄生在细菌体内的病毒，无法侵染到真核生物家蚕细胞内，所以不能用噬菌体作为运载体。而家蚕属于昆虫，故可用昆虫病毒作为运载体。（3）大肠杆菌作为受体菌具有繁殖周期短、易培养等优点。（4）检测目的基因是否表达通常用抗原－抗体杂交技术。（5）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，证明了生物的遗传物质是DNA，还为基因工程理论的建立提供了启示，这一启示是DNA可以从一种生物转移到另一种生物个体。