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2023届高考生物一轮专题复习：基因工程
一、单选题（本大题共14小题）
1．下图表示在适宜条件下，两个核酸片段经过X酶的催化作用形成一个 DNA分子片段的过程。下列叙述正确的是（ ）
A．X酶是DNA聚合酶
B．X酶可能是从大肠杆菌中分离得到的
C．X酶能催化氢键的形成
D．X酶能为磷酸二酯键的形成提供能量
2．下列蛋白质产品的生产，不属于蛋白质工程成果的是（ ）
A．速效胰岛素的研发
B．生产鼠一人嵌合抗体
C．培育转人胰岛素基因的工程菌生产人胰岛素
D．改造后的干扰素可在-70°C的条件下保存半年
3．新冠病毒（SARS-CoV-2）S蛋白的受体结合结构域（RBD）是引导病毒进入宿主细胞的关键结构。我国科研人员将GP67基因（指导合成一段信号肽，引导新合成的蛋白分泌到细胞外）与RBD基因融合，构建融合基因，大量生产RBD蛋白，用于制备疫苗，流程见下图。下列相关叙述正确的是（ ）
A．过程①的基础是生物的密码子是共用的
B．过程②是直接将融合基因注射到受精卵内
C．过程③需用PCR技术检测是否合成RBD
D．过程④从培养液获得RBD无需裂解细胞
4．以下是蛋白质工程的主要流程，相关顺序排列正确的是（　　）
①设计预期的蛋白质结构 ②基因改造或合成
③预期蛋白质功能 ④推测应有的氨基酸序列和脱氧核苷酸序列
A．①→②→③→④ B．④→②→①→③
C．③→①→④→② D．③→④→①→②
5．快速、准确地确定蛋白质的三维空间结构，一直是生命科学领域的研究热点和难点。人工智能程序AlphaFold 2对大部分蛋白质结构的预测极为精准，接近真实的蛋白质结构，达到了人类利用冷冻电镜等复杂仪器观察预测的水平。下列相关叙述不正确的是（ ）
A．蛋白质的氨基酸序列是预测其空间结构的重要基础
B．预测、设计并制造新蛋白质的技术属于蛋白质工程
C．结构预测能帮助揭示蛋白质分子间相互作用的机制
D．依据新蛋白质的氨基酸序列能推出唯一的基因序列
6．2010年美国科学家宣布他们创造出一个新的生命并将它命名为“人造儿”。该生命体是将人工合成的DNA植入内部被掏空的细菌细胞内使该细菌重新获得生命并开始稳定的繁殖，该实验的成功意味着一种全新的且完全人造的生命的诞生。下列说法中错误的是（ ）
A．“人造儿”的DNA只包含一个基因
B．“人造儿”的DNA可通过控制蛋白质的合成控制其遗传性状
C．“人造儿”属于原核生物，细胞内没有染色体
D．合成“人造儿”的技术投入生产实践之前还需要严格论证其安全性
7．2018年1月30日，某国食品检验局批准了第三种耐褐变转基因苹果品种上市。研究人员通过RNA沉默技术，特异性降低苹果细胞内多酚氧化酶基因的表达水平，使苹果被切开后即使长时间暴露在空气中也不会被氧化褐变。如图是此过程原理示意图，下列有关的叙述错误的是（ ）
A．一般不用通过PCR技术检测苹果细胞中是否转入了目的基因
B．将目的基因导入苹果细胞中需要的工具是限制酶、DNA连接酶和载体
C．“RNA沉默”的含义是通过转入目的基因影响图中的①②过程
D．目的基因与多酚氧化酶基因的启动子可以相同，须同时在同一细胞内表达
8．在研究拟南芥Q基因的功能，获得了该基因T-DNA突变体，该突变体和野生型相比，对重金属镉（Cd）胁迫抗性明显增加。T-DNA中含有植物生长素合成酶基因和细胞分裂素合成酶基因，它们的表达与否能影响相应植物激素含量，进而调节肿瘤组织生长和分化。有关叙述错误的是（ ）
A．Ti质粒的T-DNA整合到植物染色体DNA上的变异属于基因重组
B．该基因有可能编码一个根细胞膜的Cd2+吸收转运载体蛋白质
C．可利用T-DNA的特性将目的基因整合到受体细胞染色体DNA中
D．可检测拟南芥肿瘤组织的生长和分化情况初步判断T-DNA是否转移
9．DNA重组技术需要使用多种工具酶，下图为4种限制性内切核酸酶的切割位点示意图。下列叙述正确的是
A．限制酶能切开磷酸二酯键，DNA连接酶能连接碱基对之间的氢键
B．SmaⅠ和EcoRV切割的DNA片段可以用E.coliDNA连接酶连接
C．SpeⅠ和XbaⅠ切割的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接
D．SpeⅠ和XbaⅠ切割的DNA片段连接后，仍能被SpeⅠ和XbaⅠ识别切割
10．如图为部分限制酶的酶切位点，下列相关叙述正确的是
A．限制酶识别单链DNA分子的特定核苷酸序列
B．限制酶作用于DNA分子一端后可产生4个游离磷酸基团
C．限制酶HindⅢ作用后，产生的黏性末端可表示为—AGCTT
D．限制酶SpeⅠ和XbaⅠ作用后的黏性末端可被DNA连接酶连接
11．抗盐R基因存在于拟南芥基因组中，在体细胞和精子中正常表达，但在卵细胞中不转录。研究人员利用含重组质粒的农杆菌侵染大豆愈伤组织获得抗盐大豆的过程如下图所示。下列推测错误的是（ ）
A．RNA聚合酶失活可能导致R基因在卵细胞中不转录
B．抗原—抗体杂交可检测R基因表达出的蛋白质
C．应在培养基中加入卡那霉素进行过程①的筛选
D．②③过程中都发生了基因重组
12．为初步探究某动物PHB2蛋白抑制人宫颈癌细胞增殖的原因，研究者从基因数据库中获取了该蛋白的基因编码序列（简称phb2基因），大小为0．9kb（1kb=1000碱基对），利用大肠杆菌表达该蛋白。图1为所用载体图谱示意图，图中限制酶的识别序列及切割位点见下表，phb2基因序列不含图1中限制酶的识别序列。转化后的大肠杆菌提取质粒，再用选中的两种限制酶进行酶切，酶切产物经电泳分离，结果如图2．下列叙述错误的是（ ）
相关限制酶的识别序列及切割位点（注：箭头表示切割位点）
名称 识别序列及切割位点 名称 识别序列及切割位点
HindⅢ A↓AGCTT TTCGA↑A EcoRI G↓AATTC CTTAA↑G
PvitⅡ CAG↓CTG GTC↑GAC PstI CTGC↓AG GA↑CGTC
KpnI G↓GTACC CCATG↑G BamHI G↓GATCC CCTAG↑G
A．需设计特异性的引物通过PCR技术扩增phb2基因
B．为使phb2基因与载体正确连接，在扩增的phb2基因两端分别引入KpnⅠ和EcoRⅠ两种不同限制酶的识别序列
C．需用CaCl2处理大肠杆菌制备感受态细胞，以提高转化率
D．图2中3号的质粒很可能是含目的基因的重组质粒
13．四种限制酶的切割位点如图所示，下列叙述错误的是（ ）
A．图中EcoRI、PstⅠ两种酶切割后的DNA片段末端类型可以用E．coliDNA连接酶连接
B．图中SmaI、EcoRV两种酶切割后的DNA片段末端类型可以用T4DNA连接酶连接
C．DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段连接的化学键是磷酸二酯键
D．限制酶能识别特定的核苷酸序列，DNA连接酶连接特定DNA片段，两者都具有专一性
14．胰岛素容易形成二聚体或六聚体，治疗糖尿病的效果会受到影响，科研人员用蛋白质工程设计生产速效胰岛素的过程如下图。下列说法错误的是（　　）
A．蛋白质工程的基本思路与中心法则是相同的
B．蛋白质的高级结构十分复杂，实施蛋白质工程的难度很大
C．能得到速效胰岛素，根本原因是改变了胰岛素基因的碱基序列
D．上述过程以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础
二、综合题（本大题共5小题）
15．基因工程自20世纪70年代兴起后，得到了飞速的发展。到2015年，我国仅转基因抗虫棉就已经育成100多个品种。请回答下列相关问题：
(1)目的基因的筛选与获取是基因工程的第一步。为提高机会和可能，目的基因往往从相关的______的基因中进行筛选。
(2)目的基因可以人工合成、从基因文库中获取，还可以利用PCR技术获取和扩增。下图展示了PCR技术获取和扩增目的基因的原理，请分析回答下列问题：
①PCR技术利用了DNA半保留复制原理和______原理。PCR的一次循环包括变性、复性和延伸三个过程，复性的作用是____________。
②将一个DNA分子进行扩增，理论上目的基因最早在第______次循环后获得；第5次循环后，可扩增得到目的基因______个。
(3)反向PCR可用于扩增未知序列，其原理如下图所示。下图链状DNA分子内侧是已知序列，外侧为未知序列。请回答相关问题：
①EcoRⅠ酶切后得到的—AATT称为黏性末端，“黏性”的含义是______。EcoRⅠ切割得到黏性末端的原因是__________________。
②不直接在图1中DNA分子的两端设计引物并进行扩增，原因是______。
③图3中环状DNA进行PCR的过程中，沿引物A延伸子链的延伸方向是______（填“顺时针”或“逆时针”），PCR产物______（填“含有”或“不含”）EcoRⅠ的酶切位点。
16．黄萎病是一种危害棉花的常见疾病，科学工作者通过转基因技术将抗黄萎病基因——葡萄糖氧化酶基因（GO）导入棉花，获得抗黄萎病棉花。下图为构建的重组质粒的示意图，已知T-DNA上的基因在农杆菌中不能表达，而在植物细胞中能表达。请回答下列问题：
(1)构建基因表达载体时，利用______酶将GO定向接入Ti质粒。Ti质粒上nptII作为______，用于鉴别、筛选有重组质粒的受体细胞。
(2)在下图所示重组质粒中，目的基因的启动子和终止子应位于______（填“Bar的两端”或“GO的两端”或“Bar-GO的两端”）。启动子具有______的作用。
(3)切取经无菌培养的棉花幼苗下胚轴，直接转人含重组质粒的农杆菌培养液中侵染5~10min后，将下胚轴放入愈伤组织诱导培养基中培养2天。成功转化的棉花细胞能在含有______的培养基中生长增殖，未成功转化的细胞不能在该培养基中生长增殖。为了检测转基因棉花是否含有葡萄糖氧化酶，可采用______法进行检测。
17．陈薇院士在新冠疫情防控中做出了突出贡献，她的团队利用基因工程技术将新冠病毒表面的刺突蛋白基因插入到复制缺陷型腺病毒基因中，研发出的我国首个腺病毒载体新冠疫苗具有安全，高效、引发的不良反应少等优点。下图为重组新冠疫苗的制备流程图，回答下列问题：
(1)基因工程的核心操作步骤是____________。图中①过程需要用____________酶得到cDNA。
(2)上述疫苗制备中的目的基因是____________，欲对目的基因进行扩增，可采用_____________技术，该技术中所需的酶是____________。
(3)为检测刺突蛋白基因是否成功插入到染色体DNA上，可采用____________技术。
(4)疫苗制备中选取复制缺陷型腺病毒作为载体可以防止____________，进而提高疫苗的安全性。
18．2020年初，国内牛奶制品因为牧草进口成本增加而涨价的现象引起了人们的关注。紫花苜蓿是一种重要的牧草。某研究团队拟将耐盐基因HLA1导入紫花苜蓿中培育耐盐牧草，具体实验流程如图甲，图乙是载体pCHLA1中的T-DNA示意图。请回答下列问题：
(1)过程②为_____的构建，是基因工程的核心。该过程用到的工具酶有_____。
(2)过程③常用的转化方法是_____。在基因工程中，转化是指_____的过程。
(3)PCR技术是获得目的基因的常用方法，过程中需要根据_____设计引物，引物的作用是_____。
(4)要判断本实验的目的是否达到，还应该在个体水平进行_____实验。
19．W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得W，基本过程如图所示。回答下列问题：
(1)该基因工程的目的基因是____________________。 通常要将目的基因与载体结合，而不是直接导入受体细胞，原因是____________________________。
(2)步骤①中需要使用的工具酶有__________________、____________，步骤②所代表的操作是_________________。 ④过程的早期胚胎能成功移植到代孕母体子宫中的免疫学基础是____________________________。
(3)与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器具有哪些优点___________________（答出1点即可）。
(4)从上述流程可知，制备膀胱生物反应器涉及胚胎工程，在胚胎工程中所用到的主要技术有__________（答出2点即可）。
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．B
2．C
3．D
4．C
5．D
6．A
7．C
8．B
9．C
10．D
11．D
12．B
13．D
14．A
15．(1)已知结构和功能清晰
(2) DNA相应互补序列结合 使引物通过碱基互补配对结合到模板链上 3 22
(3) 两个末端互补的碱基之间可以自发形成氢键 切割位点在识别序列中心轴线两侧 DNA两端序列未知，无法设计引物 逆时针 含有
16．(1) 限制酶（限制性内切核酸酶）和DNA连接 标记基因
(2) GO的两端 驱动目的基因转录合成mRNA（RNA）
(3) 草丁膦 抗原—抗体杂交
17．(1) 基因表达载体的构建 逆转录
(2) 刺突蛋白基因 PCR Taq酶
(3)DNA分子杂交
(4)病毒在人体内进行增殖
18．(1) 基因表达载体 限制酶、DNA连接酶
(2) 农杆菌转化法 目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
(3) 一段已知目的基因的核苷酸序列 使DNA聚合酶能够从引物的3’端开始复制
(4)耐盐
19．(1) W基因 结合后的目的基因才能在受体细胞内维持稳定和表达
(2) DNA连接酶 限制性核酸内切酶 显微注射 代孕母体对外来胚胎不发生免疫排斥反应
(3)动物一出生就可收集到产物；从雌雄个体的尿液中均可收集到产物
(4)体外受精、胚胎移植
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页

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