2017年高中生物 专题1 基因工程综合检测

专题1 基因工程综合检测

时间45分钟，满分100分。

一、选择题(每小题3分，共60分)

1．下列关于基因工程技术的叙述，正确的是( )

A．切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列

B．PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应

C．载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因

D．抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达

答案] D

解析] 本题考查基因工程的相关知识。不同的限制性核酸内切酶特异性地识别核苷序列不同，A错误；酶具有专一性，PCR反应中温度的周期性改变是为了不同的酶将DNA解旋、扩增，B错误；载体质粒通常采用抗生素抗生基因作为筛选标记基因，C错误；基因成功插入也未必会表达，D正确。解答此类题目一定要准确把握基因工程的步骤、基因工程的工具。

2．下列关于基因工程的说法中，正确的是( )

A．基因工程的设计和施工都是在细胞水平上进行的操作

B．目前基因工程中所有的目的基因都是从供体细胞中直接分离得到的

C．只要检测出受体细胞中含有目的基因，那么目的基因一定能成功表达

D．基因工程能使科学家打破物种界限，定向改造生物性状

答案] D

解析] 基因工程是在分子水平上进行的操作，目前获取目的基因的方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成三种。检测出受体细胞中含有目的基因，只能证明目的基因已导入受体细胞，目的基因是否翻译成蛋白质要用抗原—抗体杂交法检测。

3．甲、乙两图表示从细菌细胞中获取目的基因的两种方法，以下说法中错误的是( )

A．甲方法可建立该细菌的基因组文库

B．乙方法可建立该细菌的cDNA文库

C．甲方法要以脱氧核苷酸为原料

D．乙方法需要逆转录酶参与

答案] C

解析] 甲方法是以细菌中的DNA为基础，用限制酶进行切割，它包括了细胞所有的基

因，可以建立基因组文库，并且可以从中选出所需的目的基因，不需要模板，不需要原料。而乙方法是用反转录的方法人工合成目的基因，它只能得到生物的部分基因，基因中只有编码区，所以组成的是该细菌的cDNA文库。

4．中美科学家通过改变一种名为NR2B的基因研制出了转基因超级小鼠Hobbie－J，Hobbie－J比普通老鼠更加聪明，大脑运转更加迅速，它能够轻松完成迷宫任务。下列关于Hobbie－J产生过程的描述，错误的是( )

A．NR2B基因可通过PCR技术进行扩增

B．改变后的NR2B基因作为目的基因，可直接注入小鼠受精卵内

C．通常采用显微注射法将改变后的NR2B基因重组质粒导入小鼠受精卵内

D．可采用基因探针检测改变后的NR2B基因是否导入小鼠体内

答案] B

解析] 目的基因可通过PCR技术扩增；获取的目的基因需与载体结合成重组质粒后才可通过显微注射法导入小鼠的受精卵内，直接导入的目的基因不能在小鼠体内表达；检测目的基因是否导入受体细胞，可采用放射性同位素标记的基因探针。

5．下列说法不正确的是( )

A．基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的

B．基因文库包括基因组文库、cDNA文库等

C．基因工程的核心是基因表达载体的构建

D．外源基因插入到转基因生物染色体DNA上后就能够表达

答案] D

解析] 外源基因插入到染色体上不一定表达，所以需进行基因工程的第四步：目的基因的检测与鉴定，用来确定基因是否表达。

6．土壤农杆菌含有一个大型的Ti质粒(如下图所示)，在侵染植物细胞的过程中，其中的T－DNA片段转入植物的基因组。若想用基因工程并通过土壤农杆菌向某种植物中导入抗旱基因，以下分析不合理的是( )

A．若用Ti质粒作为抗旱基因的载体，目的基因的插入位置应该在T－DNA片段内，且要保证复制起始点和用于转移T－DNA的基因片段不被破坏

B．将重组Ti质粒导入土壤农杆菌中时，可以用Ca2＋处理细菌

C ．用含有重组Ti 质粒的土壤农杆菌去感染植物细胞，可以通过植物组织培养培育出具有抗旱基因的植物

D ．若能够在植物细胞中检测到抗旱目的基因，则说明该基因工程项目获得成功

答案] D

7．下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容，正确的组合是( )

解析] 供体在基因工程中是指提供目的基因的个体，受体是指接受目的基因或者重组表达载体的个体。

8．如图是利用工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是( )

A ．②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA 聚合酶参与

B ．③侵染植物细胞后，重组Ti 质粒整合到④的染色体上

C ．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状

D ．⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异

答案] D

解析] 本题考查基因工程的操作程序及有关问题。①是Ti 质粒，作为目的基因的运输载体；②基因表达载体，构建载体需要限制酶和DNA 连接酶，A 错误；③将目的基因导入受体细胞，侵染植物细胞后，重组Ti 质粒上的T －DNA 整合到④的染色体上，B 错误；④导入基因表达载体的受体细胞，染色体上含有目的基因，但目的基因可能不能转录或者不能翻译，或者表达的蛋白质不具有生物活性，因此不一定产生具有生物活性的蛋白质，C 错误；⑤转基因生物，植株表现出抗虫性状，说明含有目的基因，为可遗传变异，D 正确。本题知识中，目的基因的获取、基因表达载体的构建、导入受体细胞的方法、目的基因的检测与表达是生要的考查点。

9．利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如图所示，下列叙述正确的是( )

A．过程①需使用转录酶

B．过程②需使用解旋酶和PCR获取目的基因

C．过程③使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备

D．过程④可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞

答案] D

解析] 通过流程图分析，考查基因工程的操作程序。基因工程操作过程中，过程①为逆转录，需要逆转录酶；过程②为PCR技术扩增目的基因，该过程应用高温使DNA双螺旋解开，不需要解旋酶；过程③为将目的基因导入受体细胞，以大肠杆菌作为受体细胞时，常用的方法就是利用氯化钙溶液处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞，利于基因表达载体进入受体细胞；导入目的基因的大肠杆菌就成为工程菌，因此，过程④为目的基因的检测，检测目的基因是否导入大肠杆菌的第一步是用DNA分子杂交法。

10．下列有关蛋白质工程和基因工程的叙述错误的是( )

A．基因工程是通过基因操作把外源基因转入适当的生物体内，并在其中进行表达，它的产品还是该基因编码的天然存在的蛋白质

B．蛋白质工程的产品已不再是天然的蛋白质，而是经过改造的，具有了人类所需要的优点的蛋白质

C．蛋白质工程利用基因工程的手段，按照人类自身的需要，定向地改造天然的蛋白质，甚至于创造全新的蛋白质分子

D．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构

答案] D

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。其目标是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质结构进行分子设计，但因为基因决定蛋白质，因此对蛋白质的结构进行设计改造，归根到底，还需对相应的基因进行操作，按要求进行修饰加工改造，使之能控制合成人类需要的蛋白质。

11．(·台州检测)下面是四种不同质粒的示意图，其中ori为复制必需的序列，amp为氨苄青霉素抗性基因，tet为四环素抗性基因，箭头表示同一种限制酶的酶切位点。下列有关叙述正确的是( )

A．基因amp和tet是一对等位基因，常作为基因工程中的标记基因

B．质粒指细菌细胞中能自我复制的小型环状的DNA和动植物病毒的DNA

C．限制酶的作用部位是DNA分子中特定的两个核苷酸之间的氢键

D．用质粒4将目的基因导入大肠杆菌，该菌不能在含四环素的培养基上生长

答案] D

解析] 等位基因是位于一对同源染色体的相同位置的基因，且控制相对性状，因而基因amp和tet不是一对等位基因，但它们常作为基因工程中的标记基因。动植物病毒的DNA 不是质粒。限制酶的作用部位是两个核苷酸之间的磷酸二酯键，而非氢键。由于限制酶已破坏了tet基因，因而四环素抗性基因不能表达，故该菌不能在含四环素的培养基上生长。

12．科学家将控制某药物蛋白合成的基因转移到白色来亨鸡胚胎细胞的DNA中，发育后的雌鸡就能产出含该药物蛋白的鸡蛋，在每一只鸡蛋的蛋清中都含有大量的药物蛋白；而且这些含该药物蛋白的鸡蛋孵出的鸡，仍能产出含该药物蛋白的鸡蛋。据此分析不正确的一项是( )

A．这些鸡是基因工程的产物

B．这种变异属于可遗传的变异

C．该过程属于蛋白质工程技术

D．该种变异属于定向变异

答案] C

解析] 据题意可知这些鸡属于转基因动物，是基因工程的产物，不属于蛋白质工程。基因工程是按照人们的愿望，通过DNA重组和转基因技术创造出符合人们需要的新的生物类型或生物产品，依据的原理是基因重组，属于可遗传的定向变异。

13．(·潍坊模拟)与“限制性核酸内切酶”作用部位完全相同的酶是( )

A．反转录酶B．RNA聚合酶

C．DNA连接酶D．解旋酶

答案] C

解析] 限制性核酸内切酶作用部位是DNA特定部位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，并将其断开；DNA连接酶作用是恢复被限制性核酸内切酶断开的磷酸二酯键，将两条DNA 链连接起来，故二者作用部位相同。

14．(·杭州模拟)对下图所示黏性末端的说法正确的是( )

A．甲、乙、丙黏性末端是由两种限制性核酸内切酶作用产生的

B．图乙中的酶切位点在A与G之间

C．如果甲中的G发生突变，限制性核酸内切酶可能不能识别该切割位点

D．构建基因表达载体所用限制性核酸内切酶和DNA连接酶分别作用于a处和b处

答案] C

解析] 据图分析，甲、乙、丙黏性末端是由3种限制性核酸内切酶作用产生的；图乙中的酶切位点在A与C之间；酶作用具有专一性，如果甲中G发生突变，则限制性核酸内切酶可能不能识别该切割位点；限制性核酸内切酶能破坏磷酸二酯键，DNA连接酶可恢复磷酸二酯键，它们都作用于a处。

15．(·福州检测)据下图分析，下列有关基因工程的说法不正确的是( )

A．为防止目的基因与质粒任意结合而影响基因的表达，应用限制酶Ⅰ、Ⅱ同时切割二者

B．限制酶、DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键

C．与启动子结合的应该是RNA聚合酶

D．能够检测到标记基因表达产物的受体细胞中，也一定会有目的基因的表达产物

答案] D

解析] 将质粒与目的基因进行切割、连接时，不能保证二者全部成功连接，因此，导入了原质粒的受体细胞中能检测到标记基因的表达产物，但是不会检测到目的基因的表达产物。

16．(·泰安检测)蛛丝的强度和柔韧度得益于蛛丝蛋白的特殊布局，使它产生了一个由坚硬的结晶区和非结晶区构成的混合区域。有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构从而推测出其相应的基因结构，以指导对蚕丝蛋白的修改，从而让蚕也吐出像蛛丝蛋白一样坚韧的丝。此过程运用的技术及流程分别是( )

A．基因突变；DNA→RNA→蛋白质

B．基因工程；RNA→RNA→蛋白质

C．基因工程；DNA→RNA→蛋白质

D．蛋白质工程；蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质

答案] D

解析] 该过程采用的是蛋白质工程。从预期蛋白质功能入手，对蛋白质控制基因进行改造以达到改造蛋白质的目的。

17．(·济宁检测)下列关于基因工程的叙述，错误的是( )

A．从基因组文库中获取的某种生物的部分基因，可以实现物种间的基因交流

B．从cDNA文库中获取的目的基因，既无启动子，又无终止子

C．用人胰高血糖素基因制成的DNA探针，检测人胰岛B细胞中的mRNA，可形成杂交分子

D．基因表达载体中的标记基因不能含有限制酶的切割位点

答案] C

解析] 基因工程可以实现物种之间的基因交流，而获取目的基因是基因工程的第一步，故A正确；cDNA文库中的基因是通过mRNA反转录产生的，故不含有启动子和终止子，B正确；胰高血糖素是由胰岛A细胞合成并分泌的，胰岛B细胞内不存在胰高血糖素基因转录成的mRNA，故C错误；基因表达载体中的标记基因不能含有限制酶的切割位点，否则标记基因会被限制酶切割，失去原有的作用，故D正确。

18．下列有关限制酶识别的叙述，不正确的是( )

A．从反应类型来看，限制酶催化的是一种水解反应

B．限制酶的活性受温度、pH的影响

C．一种限制酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核苷酸序列

D．限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的几率就越小

答案] D

解析] 限制酶切开的是磷酸二酯键，属于水解反应，A正确；限制酶是由蛋白质组成的酶，活性受温度、pH的影响，高温、强酸和强碱会破坏酶的空间结构造成失活，B正确；限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的几率就越高，D错误。

19．(·福州检测)多聚酶链式反应(PCR技术)是体外酶促反应合成特异DNA片段的一种方法，由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA 得以迅速扩增，其简要过程如图所示。下列关于PCR技术叙述不正确的是( )

A．PCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术

B．反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板

C．PCR技术中以核糖核苷酸为原料，以指数方式扩增

D．应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变

答案] C

解析] PCR技术是人工合成DNA的方法，原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸。

20．(·晋江检测)人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程是：甲生物的蛋白质→mRNA→①目的基因→②与质粒DNA重组→③导入乙细胞→④获得甲生物的蛋白质。下列说法正确的是( )

A．①过程需要的酶是反转录酶，原料是A、U、G、C

B．②要用限制性核酸内切酶切断质粒DNA，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起

C．如果受体细胞是动物细胞，③过程可用农杆菌转化法

D．④过程中用的原料不含有A、U、G、C

答案] B

解析] 甲生物的mRNA经①过程合成目的基因为反转录法，需反转录酶，原料是A、T、G、C；②为基因表达载体的构建，需用同一种限制性核酸内切酶切断质粒DNA和目的基因，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起；如果受体细胞是动物细胞，③过程可用显微注射法；④过程为目的基因的表达，需用的原料含有A、U、G、C。

二、非选择题(共40分)

21．(10分)(·北京检测)Ⅰ.反转录病毒载体是一种表达型质粒，结构如图1所示。图上的“反转录病毒序列”可以整合到动物细胞的染色体上，不断地表达其携带的目的基因。

(E、F、H分别为限制酶E、F、H的酶切位点)。

(1)反转录的原料是______________。

(2)在构建重组质粒时，目的基因应插入到该质粒的位置是______________，此过程需使用的酶是________________________。为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加____________________的培养基进行培养。获取大量重组质粒后，将其再转入到某种哺乳动物细胞中，可获得大量重组反转录病毒。

Ⅱ.图2为培育转基因小鼠基本过程的示意图。请回答下列问题：

(3)如A为重组质粒溶液，将其导入原核期受精卵的方法是______________；如A为重组反转录病毒，还可采取________________方法。

(4)小鼠出生后可从其尾巴中提取________________分子，通过______________的方法，可检测出携带目的基因的小鼠。

(5)若目的基因进入细胞后插入一条染色体DNA上，那么获得转基因纯合子小鼠的方法是________________________________________________________________________。

答案] Ⅰ.(1)(四种)脱氧核苷酸

(2)F(反转录病毒序列) 限制酶和DNA连接酶(缺一不可) 抗生素A

Ⅱ.(3)显微注射法感染(侵染)

(4)DNA DNA分子杂交(或核酸分子杂交) (5)转基因小鼠间相互交配(或杂交)

22．(10分)多聚半乳糖醛酸酶(PG)能降解果胶使细胞壁破损。番茄果实成熟过程中PG 合成显著增加，能使果实变红变软，但不利于保鲜。利用基因工程的方法减少PG基因的表达，可延长果实保质期。科学家将PG基因反向接到Ti质粒上，导入到番茄细胞中，得到转基因番茄。请据图回答：

(1)提取目的基因：

①若已获取PG的mRNA，可通过________法获取PG基因。

②在该基因上游加结构A可确保基因的反向转录，结构A上应具有________结合位点。得到的目的基因两侧需人工合成Bam HⅠ黏性末端。已知Bam HⅠ的识别序列如下图中甲所示，请在下图中乙相应位置上，画出目的基因两侧的黏性末端。

③重组质粒转化到大肠杆菌中的目的是________。

(2)用含目的基因的农杆菌感染番茄原生质体后，可用含有________的培养基进行筛选，与此同时，为能更好地达到培养目的，还需在培养基中加入________。培养24～48h后取样，在质量分数为25%的蔗糖溶液中，观察细胞________现象来鉴别细胞壁是否再生。

(3)由于导入的目的基因能转录反义RNA，且能与________互补结合，抑制PG基因的正常表达。若转基因番茄的保质期比非转基因番茄________，则可确定转基因番茄成功。

(4)获得的转基因番茄产生的种子不一定保留目的基因，科研人员常采用________方法使子代保持转基因番茄的优良性状。

答案] (1)①反转录②RNA聚合酶如下图所示

③使目的基因随质粒的复制而增加

(2)卡那霉素适量植物激素是否发生质壁分离

(3)天然PG基因转录的mRNA 长

(4)无性繁殖(或植物组织培养)

解析] (1)①由mRNA获得DNA的过程为反转录。②通过反转录得到的目的基因不含RNA 聚合酶结合位点，为了保证转录的正常进行，需要在基因的上游添加RNA聚合酶结合位点。目的基因两端均有该限制酶识别的序列，所以酶切后的目的基因两端都有黏性末端。③可以利用PCR技术对目的基因进行扩增，也可以将重组质粒导入细菌中进行扩增。(2)可利用标记基因对基因的导入结果进行检测。植物激素是植物组织培养中不可缺少的组分。(3)因目的基因转录得到的是反义RNA，与天然PG基因转录得到的RNA可以互补配对，从而抑制正常的翻译过程。(4)由图示可知，目的基因整合到了细胞核染色体上，故获得的转基因植株相当于杂合子，有性生殖产生的后代不一定带有目的基因，可以利用无性繁殖技术确保子代保持转基因番茄的优良性状。

23．(10分)农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能在自然条件下感染植物，因而在植物基因工程中得到了广泛的运用。下图为农杆菌转化法的示意图，试回答下列问题：

(1)一般情况下农杆菌不能感染的植物是________，利用农杆菌自然条件下感染植物的特点，能实现________。具体原理是在农杆菌的Ti质粒上存在T－DNA片段，它具有可转移至受体细胞并整合到受体细胞________上的特点，因此只要将携带外源基因的DNA片段插入到________(部位)即可。

(2)根据T－DNA这一转移特点，推测该DNA片段上可能含有控制________(酶)合成的基因。

(3)图中c过程中，能促进农杆菌向植物细胞转移的物质是________类化合物。

(4)要获取能表现出新性状的植株，d过程涉及的生物学技术是________。

(5)植物基因工程中除了农杆菌转化法之外，还可采取________________________方法。(至少写出两种)

答案] (1)单子叶植物目的基因导入到植物细胞染色体的DNA T－DNA片段(内部)

(2)DNA连接酶、限制酶

(3)酚

(4)植物组织培养

(5)基因枪法、花粉管通道法

解析] (1)一般农杆菌不能感染的植物是单子叶植物，可感染双子叶植物和裸子植物。利用其感染性，可实现目的基因导入到植物细胞。真正可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上的是农杆菌T－DNA片段，因此目的基因必须插入到该部位才能成功。(2)根据T－DNA这一转移特点，可以推测该DNA片段能控制合成DNA连接酶、限制酶，以实现与双子叶植物细胞染色体DNA的整合。(3)植物细胞受伤后可产生酚类物质，促进农杆菌向植物细胞转移。(4)d过程涉及的生物学技术是植物组织培养，通过脱分化、再分化，最终形成植物体。(5)植物基因工程中除了农杆菌转化法之外，还有基因枪法和花粉管通道法等。

24．(10分)将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗，饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。以下是与植物疫苗制备过程相关的图和表。

表1 引物对序列表

(1)在采用常规PCR方法扩增目的基因的过程中，使用的DNA聚合酶不同于一般生物体内的DNA聚合酶，其最主要的特点是________。

(2)PCR过程中退火(复性)温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。表1为根据模板设计的两对引物序列，图2为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高的退火温度？________。

(3)图1步骤③所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求？________

(4)为将外源基因转入马铃薯，图1步骤⑥转基因所用的细菌B通常为________。

(5)对符合设计要求的重组质粒T进行酶切。假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图1中标示的酶切位点和表2所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。

①采用Eco RⅠ和PstⅠ酶切，得到________种DNA片段。

②采用Eco RⅠ和SmaⅠ酶切得到________种DNA片段。

答案] (1)耐高温

(2)引物对B

(3)否

(4)农杆菌

(5)①2②1

解析] (1)PCR技术扩增DNA时，首先要在80℃～100℃温度范围内使DNA解螺旋。高温解决了打开DNA双链问题。但又导致了DNA聚合酶失活的新问题。20世纪80年代，科学家从水生耐热细菌Taq中分离到耐高温的TaqDNA聚合酶，使体外DNA扩增成为现实。(2)碱基A与T之间是依靠两个氢键相连配对，碱基C与G之间是通过3个氢键相连配对，DNA 分子中碱基C与G的比例决定了DNA分子的耐高温的程度。引物对B中C与G的比例明显高于引物对A，因此，引物对B可采用较高的退火温度。(3)DNA连接酶的作用部位是磷酸基团与五碳糖之间的磷酸二酯键，自然，对所连接的DNA两端碱基序列没有专一性要求。(4)将外源基因导入不同受体细胞时，所用的方法是不同的。对于动物细胞常用显微注射法，对于植物细胞最常用农杆菌转化法。故本小题所用的细菌B通常为农杆菌。(5)由图中①过程可知，用Eco RⅠ酶与AluⅠ酶切割抗原基因DNA片段会得到XY片段，由图中②过程知，用Eco RⅠ酶和SmaⅠ酶切割质粒产生MN片段。这样形成的两个DNA片段用DNA连接酶形成重组质粒。其中X、M连接处是Eco RⅠ酶切割位点，M、N之间还有一个PstⅠ酶切割位点。如果用Eco RⅠ酶和PstⅠ酶切割重组质粒，将会在两个切割位点切割产生2种DNA片段。但若用Eco RⅠ酶切割重组质粒，由于只有一个切割位点(由图中②过程判断)，故只产生1种DNA片段。