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2019-2020年高考生物限時規(guī)范特訓：第37講 基因工程 1.質粒之所以能作為基因工程的載體，其理由是(　　) A．含蛋白質從而能完成生命活動 B．具有環(huán)狀結構而保持連續(xù)性 C．RNA能指導蛋白質的合成 D．能夠自我復制、能攜帶目的基因 解析：質粒是一種裸露的、結構簡單、獨立于細菌擬核DNA之外、能自我復制的雙鏈環(huán)狀DNA分子，其上有一個至多個限制酶切割位點，供外源DNA片段插入其中。攜帶外源DNA片段的質粒在受體細胞中進行自我復制或整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進行同步復制，此外，質粒DNA分子上有特殊的遺傳標記基因。 答案：D 2．限制酶可辨識并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下圖為四種限制酶BamH Ⅰ、EcoRⅠ、Hind Ⅲ及Bgl Ⅱ的辨識序列及每一種限制酶的特定切割部位。 其中切割出來的DNA片段末端可以互補結合的兩種限制酶是(　　) A．BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ　　 B．BamH Ⅰ和Hind Ⅲ C．BamH Ⅰ和Bgl Ⅱ D．EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ 解析：BamH Ⅰ和Bgl Ⅱ切出的黏性末端堿基能互補配對，互補序列都含有—GATC—。 答案：C 3．結合右圖判斷，有關基因工程中工具酶功能的敘述中，正確的是(　　) A．切斷a處的酶簡稱內切酶，被稱為“基因剪刀” B．連接a處的酶為DNA聚合酶，被稱為“基因針線” C．RNA聚合酶可通過識別基因中的特定堿基序列與DNA分子結合 D．切斷和連接b處的酶分別是解旋酶和DNA連接酶 解析：基因表達過程中，需要以DNA的一條鏈為模板轉錄合成RNA，此時需要RNA聚合酶催化，但RNA聚合酶需通過識別DNA上特定的堿基序列與DNA結合，才能發(fā)揮作用，因此C項正確；圖中切斷a處的是被稱為“基因剪刀”的限制性內切酶，簡稱應為限制酶而不是內切酶，A項錯誤；連接a處的“基因針線”是DNA連接酶，B項錯誤；b處為氫鍵，切斷b處的是解旋酶，但b處的連接是通過堿基互補配對實現(xiàn)的，D項錯誤。 答案：C 4．目的基因導入受體細胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達其遺傳特性，只有通過鑒定和檢測才能知道。下列屬于目的基因檢測和鑒定的是(　　) ①檢測受體細胞是否有目的基因 　 ②檢測受體細胞是否有致病基因 ?、蹤z測目的基因是否轉錄mRNA　④檢測目的基因是否翻譯蛋白質 A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 解析：目的基因的檢測包括：檢測轉基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是用DNA分子雜交技術，使DNA探針與基因組DNA雜交；檢測目的基因是否轉錄出了mRNA，方法是用基因探針與mRNA雜交；檢測目的基因是否翻譯了蛋白質，方法是進行抗原—抗體雜交。 答案：C 5．如圖是將人的生長激素基因導入細菌B細胞內制造“工程菌”的示意圖。已知細菌B細胞內不含質粒A，也不含質粒A上的基因。判斷下列說法正確的是(　　) A．將重組質粒導入細菌B常用的方法是顯微注射法 B．將完成導入過程后的細菌涂布在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上，能生長的只是導入了重組質粒的細菌 C．將完成導入過程后的細菌涂布在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，能生長的就是導入了質粒A的細菌 D．目的基因成功表達的標志是受體細胞能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長 解析：將目的基因導入到細菌細胞中常用的方法是Ca2＋處理法；基因必須保持結構的完整性才能得以表達，在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上能存活的是導入了質粒A或導入了重組質粒的細菌；由于將人的生長激素基因導入到質粒的抗氨芐青霉素基因上，破壞了抗氨芐青霉素基因的完整性，導入了重組質粒的細菌沒有對氨芐青霉素的抗性，在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上不能存活，能存活的是導入了質粒A的細菌。 答案：C 6．[xx合肥一模]利用基因工程技術可使大腸桿菌合成人的蛋白質。下列敘述不正確的是(　　) A．常用同一種的限制性內切酶處理目的基因和質粒 B．DNA連接酶和RNA聚合酶是重組質粒形成過程必需的工具酶 C．可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導入了重組質粒 D．導入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達 解析：切割目的基因和質粒用的是相同的限制酶；重組質粒形成過程必需的工具酶是DNA連接酶和限制酶；重組質粒上存在抗生素的抗性基因，可用含有抗生素的培養(yǎng)基檢測大腸桿菌中是否導入了重組質粒；導入大腸桿菌的目的基因不一定能表達。 答案：B 7．[xx西安聯(lián)考]如圖所示是一項重要生物技術的關鍵步驟，其中X(　　) A．一定是能合成胰島素的細菌 B．一定是能合成抗體的人類細胞 C．有可能是能合成胰島素的細菌 D．一定不是能合成抗生素的細菌 解析：本題中的目的基因為人胰島素基因，導入受體細胞后在受體細胞中不一定表達，且由于細胞質中的質粒在細胞分裂時發(fā)生隨機分配，因此在X細胞中可能含有重組質粒，也可能不含重組質粒，則X可能是能合成人胰島素的細菌。 答案：C 8．下列關于“DNA粗提取與鑒定實驗”的敘述，正確的是(　　) A．洗滌劑能瓦解細胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度 B．將DNA絲狀物放入二苯胺試劑中沸水浴后冷卻變藍 C．常溫下菜花勻漿中有些酶類會影響DNA的提取 D．用玻棒緩慢攪拌濾液會導致DNA獲得量減少 解析：DNA在NaCl溶液中的溶解度與洗滌劑無關；向溶解有DNA的試管中加入少量二苯胺試劑，混勻后沸水浴加熱，溶液變藍，而不是冷卻后變藍；細胞中可能含有分解DNA的酶，從而影響到DNA的提?。籇NA可以吸附在玻璃棒上，用玻璃棒緩慢攪拌可以增加DNA的提取量。 答案：C 9．科學家將β干擾素基因進行定點突變后導入大腸桿菌，表達出的干擾素的第十七位氨基酸由半胱氨酸變成了絲氨酸，新表達的干擾素不僅大大提高了β干擾素的抗病活性，還提高了其儲存穩(wěn)定性。該生物技術為(　　) A．基因工程 B．蛋白質工程 C．基因突變 D．細胞工程 解析：基因工程是通過對基因的操作，將符合人們需要的目的基因導入適宜的生物體，使其高效表達，獲得所需的蛋白質，得到的蛋白質仍然為天然存在的蛋白質；而蛋白質工程是對控制蛋白質合成的基因進行改造，從而實現(xiàn)對其編碼的蛋白質的改變，所得到的已不是天然的蛋白質。題目中的β干擾素基因經過改造，已經不是原來的基因，其合成的β干擾素也不是天然β干擾素，而是經過改造的，是人類所需優(yōu)質的蛋白質，因而整個過程利用的生物技術應為蛋白質工程。 答案：B 10．下圖是獲得抗蟲棉的技術流程示意圖?？敲顾乜剐曰?kanR)常作為標記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。下列敘述正確的是(　　) A．構建重組質粒過程中需要限制性內切酶和DNA連接酶 B．愈傷組織的分化產生了不同基因型的植株 C．卡那霉素抗性基因(kanR)中有該過程所利用的限制性內切酶的識別位點 D．抗蟲棉有性生殖后代能保持抗蟲性狀的穩(wěn)定遺傳 解析：質粒與目的基因結合時需要用相同的限制性內切酶切割，切出的黏性末端相同，再用DNA連接酶連接；愈傷組織由相同的細胞分裂形成，分化后產生的是相同基因型的植株；卡那霉素抗性基因作為標記基因不能有限制性內切酶的切割位點，標記基因被切斷后就不能再表達，從而失去作用；抗蟲棉為雜合子，其有性生殖后代會發(fā)生性狀分離，抗蟲性狀不一定能穩(wěn)定遺傳。 答案：A 11．下列關于蛋白質工程和基因工程的比較，不合理的是(　　) A．基因工程原則上只能生產自然界已存在的蛋白質，而蛋白質工程可以對現(xiàn)有蛋白質進行改造，從而制造一種新的蛋白質 B．蛋白質工程是在基因工程的基礎上發(fā)展起來的，蛋白質工程最終還是要通過基因修飾或基因合成來完成 C．當?shù)玫娇梢栽冢?0 ℃條件下保存半年的干擾素后，在相關酶、氨基酸和適宜的溫度、pH條件下，干擾素可以大量自我合成 D．基因工程和蛋白質工程產生的變異都是可遺傳的 解析：基因工程原則上只能生產自然界已存在的蛋白質，而蛋白質工程可以對現(xiàn)有蛋白質進行改造，從而制造一種新的蛋白質；蛋白質工程是在基因工程的基礎上發(fā)展起來的，蛋白質工程最終還是要通過基因修飾或基因合成來完成，這樣產生的改變才能遺傳下去；蛋白質不能自我合成；由于基因工程和蛋白質工程都是對基因進行操作，因此，基因工程和蛋白質工程產生的變異都是可遺傳的。 答案：C 12．如圖為某種質粒表達載體簡圖，小箭頭所指分別為限制性核酸內切酶EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ的酶切位點，ampR為青霉素抗性基因，tetR為四環(huán)素抗性基因，P為啟動子，T為終止子，ori為復制原點。已知目的基因的兩端分別有包括EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ在內的多種酶的酶切位點。 據(jù)圖回答： (1)將含有目的基因的DNA與質粒表達載體分別用EcoRⅠ酶切，酶切產物用DNA連接酶進行連接后，其中由兩個DNA片段之間連接形成的產物有________、________、________三種。 (2)用上述3種連接產物與無任何抗藥性的原核宿主細胞進行轉化實驗。之后將這些宿主細胞接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基中，能生長的原核宿主細胞所含有的連接產物是________；若接種到含青霉素的培養(yǎng)基中，能生長的原核宿主細胞所含有的連接產物是__________________________。 (3)目的基因表達時，RNA聚合酶識別和結合的位點是________，其合成的產物是________。 (4)在上述實驗中，為了防止目的基因和質粒自身環(huán)化，酶切時應選用的酶是________。 解析：將含有目的基因的DNA與質粒表達載體分別用EcoR Ⅰ酶切，所產生的黏性末端相同，用DNA連接酶處理后，不同的片段隨機結合，由兩個DNA片段之間連接可形成3種不同的產物。將這3種連接產物導入受體菌后，可根據(jù)不同連接產物所攜帶抗性基因的差異選擇不同的選擇培養(yǎng)基進行篩選。由圖示和題目中提供的信息可知，同時應用EcoR Ⅰ和BamH Ⅰ進行酶切可有效防止目的基因和質粒自身環(huán)化。 答案：(1)目的基因—載體連接物 　載體—載體連接物 目的基因—目的基因連接物 　 (2)載體—載體連接物 目的基因—載體連接物、載體—載體連接物 　(3)啟動子 　 mRNA　(4)EcoR Ⅰ和BamH Ⅰ(不能只答一種酶) 13．[xx淮安三調]下面是將乙肝病毒控制合成病毒表面主蛋白的基因HBsAg導入巴斯德畢赤酵母菌生產乙肝疫苗的過程及有關資料，請分析回答下列問題。 資料1：巴斯德畢赤酵母菌是一種甲基營養(yǎng)型酵母菌，能將甲醇作為其唯一碳源，此時AOX1基因受到誘導而表達[5’AOX1和3’AOX1(TT)分別是基因AOX1的啟動子和終止子]。 資料2：巴斯德畢赤酵母菌體內無天然質粒，所以科學家改造出了pPIC9K質粒用作載體，其與目的基因形成的重組質粒經酶切后可以與酵母菌染色體發(fā)生同源重組，將目的基因整合于染色體中以實現(xiàn)表達。 (1)如果要將HBsAg基因和pPIC9K質粒重組，應該在HBsAg基因兩側的A和B位置接上________、________限制酶識別序列，這樣設計的優(yōu)點是避免質粒和目的基因自身環(huán)化。 (2)酶切獲取HBsAg基因后，需用________將其連接到pPIC9K質粒上，形成重組質粒，并將其導入大腸桿菌以獲取________。 (3)步驟3中應選用限制酶________來切割重組質粒獲得重組DNA，然后將其導入巴斯德畢赤酵母菌細胞。 (4)為了確認巴斯德畢赤酵母菌轉化是否成功，在培養(yǎng)基中應該加入卡那霉素以便篩選，轉化后的細胞中是否含有HBsAg基因，可以用________方法進行檢測。 解析：(1)重組質粒上的目的基因若要表達，需要目的基因的首尾分別含有啟動子和終止子。而SnaB Ⅰ、AvrⅡ識別的序列在啟動子與終止子之間，只要在目的基因兩側A和B位置分別接上這兩種序列，并用SnaB Ⅰ、AvrⅡ這兩種限制酶對質粒和目的基因同時切割，便會各自出現(xiàn)相同的黏性末端，便于重組與表達，同時防止自身環(huán)化，因此在HBsAg基因兩側的A和B位置接上SnaB Ⅰ和AvrⅡ限制酶的識別序列。(2)用DNA連接酶將切割后的HBsAg基因和pPIC9K質粒連接成重組質粒；導入大腸桿菌體內，目的是利用大腸桿菌無性繁殖速度快，短時間內可獲取大量的重組質粒。(3)Bgl Ⅱ限制酶不會破壞目的基因兩側的啟動子、終止子。 答案：(1)SnaB Ⅰ　Avr Ⅱ　(2)DNA連接酶 　大量重組質粒 　 (3)Bgl Ⅱ 　 (4)DNA分子雜交 14．已知SARS是由一種RNA病毒感染所引起的疾病。SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康復后的血清中有抗S蛋白的特異性抗體。某研究小組為研制預防SARS病毒的疫苗開展了前期研究工作，其簡要的操作流程如下： (1)實驗步驟①需要一種特殊的酶，該酶是________。 (2)步驟②構建重組表達載體A和重組表達載體B必須使用的酶有________和________。為了使S基因和載體結合，需要注意的是________，原因是________________________________________。 (3)經過④、⑥產生的S蛋白________(填“一樣”或“不一樣”)，原因是______________________________。 (4)為了檢驗步驟④所表達的S蛋白是否與病毒S蛋白有相同的免疫反應特性，可用________與________進行抗原—抗體特異性反應實驗。 解析：(1)實驗步驟①是由RNA合成DNA，所以需要的特殊酶是逆轉錄酶。(2)要使目的基因與載體結合，必須使用同種限制酶處理它們，以獲得相同的黏性末端。(3)雖然圖解中使用了不同的受體細胞，但由于目的基因相同，所以表達出的蛋白質也相同。(4)生產的S蛋白相當于抗原，若其與病毒S蛋白有相同的免疫反應特性，應能與SARS康復患者血清中的抗體發(fā)生特異性結合。 答案：(1)逆轉錄酶 　 (2)限制性核酸內切酶 　 DNA連接酶　用同種限制酶處理S基因和載體 　 只有這樣才能使目的基因和載體具有相同的黏性末端，它們才能得以重組 　 (3)一樣　所用的目的基因攜帶的遺傳信息相同 　 (4)大腸桿菌中表達的S蛋白 　 SARS康復病人的血清 15．胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射到人體后，會堆積在皮下，要經過較長的時間才能進入血液，而進入血液的胰島素又容易分解，因此，治療效果受到影響。如圖是用蛋白質工程設計速效型胰島素的生產過程，請據(jù)圖回答有關問題： (1)構建新的蛋白質模型是蛋白質工程的關鍵，圖中構建新的胰島素模型的主要依據(jù)是________。 (2)通過DNA合成形成的新基因應與________結合后轉移到________中才能得到準確表達。 (3)若要利用大腸桿菌生產速效胰島素，需用到的生物工程有________、________和發(fā)酵工程。 (4)圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是什么？ 解析：(1)蛋白質工程的目標是根據(jù)人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質結構進行分子設計，因此，圖中構建新的胰島素模型的依據(jù)是預期速效型胰島素的功能。(2)合成的目的基因應與載體構建成基因表達載體后導入受體細胞中才能得以表達。(3)利用蛋白質工程生產自然界原本不存在的新的胰島素，需對原有的胰島素進行改造，根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列推測出其基因中的脫氧核苷酸序列，再人工合成新的胰島素基因，形成目的基因。改造好的目的基因需通過基因工程來生產基因產物，并且在生產過程中要借助工程菌，所以還需要進行發(fā)酵，因此該過程涉及蛋白質工程、基因工程和發(fā)酵工程。(4)由新的蛋白質模型到構建新的基因，其基本設計思路是根據(jù)新的蛋白質中氨基酸的序列，推測出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后用DNA合成儀直接合成出新的基因。 答案：(1)蛋白質的預期功能 　(2)載體 　 大腸桿菌等受體細胞 　(3)蛋白質工程 　 基因工程 　 (4)根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀來合成出新的胰島素基因。