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（15）基因工程——2023年高考生物真题模拟试题专项汇编
1.【2023年山东卷】“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程是：裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述错误的是( )
A.裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质
B.分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等
C.沉淀：可反复多次以提高DNA的纯度
D.鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色
2.【2023年湖北卷】用氨苄青霉素抗性基因（AmpR）、四环素抗性基因（TetR）作为标记基因构建的质粒如图所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒，构建基因表达载体（重组质粒），并转化到受体菌中。下列叙述错误的是( )
A.若用HindⅢ酶切，目的基因转录的产物可能不同
B.若用PvuⅠ酶切，在含Tet（四环素）培养基中的菌落，不一定含有目的基因
C.若用SphⅠ酶切，可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否
D.若用SphⅠ酶切，携带目的基因的受体菌在含Amp（氨苄青霉素）和Tet的培养基中能形成菌落
3.【2023年浙江6月】某研究小组利用转基因技术，将绿色荧光蛋白基因（GFP）整合到野生型小鼠Gata3基因一端，如图甲所示。实验得到能正常表达两种蛋白质的杂合子雌雄小鼠各1只，交配以期获得Gata3-GFP基因纯合子小鼠。为了鉴定交配获得的4只新生小鼠的基因型，设计了引物1和引物2用于PCR扩增，PCR产物电泳结果如图乙所示。
下列叙述正确的是( )
A.Gata3基因的启动子无法控制GFP基因的表达
B.翻译时先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白
C.2号条带的小鼠是野生型，4号条带的小鼠是Gata3-GFP基因纯合子
D.若用引物1和引物3进行PCR，能更好地区分杂合子和纯合子
4.【2023年北京卷】抗虫作物对害虫的生存产生压力，会使害虫种群抗性基因频率迅速提高，导致作物的抗虫效果逐渐减弱。为使转基因抗虫棉保持抗虫效果，农业生产上会采取一系列措施。以下措施不能实现上述目标( )
A.在转基因抗虫棉种子中混入少量常规种子
B.大面积种植转基因抗虫棉，并施用杀虫剂
C.转基因抗虫棉与小面积的常规棉间隔种植
D.转基因抗虫棉大田周围设置常规棉隔离带
5.【2023年新课标综合卷】某同学拟用限制酶（酶1、酶2、酶3和酶4）、DNA连接酶为工具，将目的基因（两端含相应限制酶的识别序列和切割位点）和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。
下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是( )
A.质粒和目的基因都用酶3切割，用E. coli DNA连接酶连接
B.质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA连接酶连接
C.质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA连接酶连接
D.质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E. coli DNA连接酶连接
6.【2023年山东聊城模拟】Cre-loxP系统能实现特定基因的敲除(如图1)。把几种荧光蛋白基因和Cre酶能识别并切割的序列(loxP1和loxP2)串在一起，构建表达载体T(如图2)。部分荧光蛋白基因会被Cre酶随机“剪掉”，且两个loxP1之间或两个loxP2之间的基因，最多会被Cre酶敲除一次，剩下的部分得以表达，随机呈现不同的颜色。下列说法错误的是( )
图1 图2
A.构建表达载体T时用到的工具包括限制酶、DNA连接酶
B.若小鼠细胞含一个表达载体T(不含Cre酶)，其肌肉组织细胞呈无色
C.若小鼠细胞含一个表达载体T(含Cre酶)，其脑组织细胞只能呈红色或黄色
D.若小鼠细胞含两个表达载体T(含Cre酶)，其脑组织细胞可能出现两种颜色
7.【2023年辽宁名校模拟】肿瘤坏死因子（TNF）在体内和体外均能杀死某些肿瘤细胞或抑制肿瘤细胞的增殖，科研人员欲利用乳腺生物反应器大量生产TNF，用于临床上疾病的治疗。已知HindⅢ、BamHⅠ、BgⅡ和PstI为限制性内切核酸酶，识别的序列均不相同。下列关于基因工程中重组质粒构建的说法，正确的是( )
A.可选用PstⅠ、BglⅡ和HindⅢ、BglⅡ两种组合切割质粒和目的基因
B.可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接TNF基因和切割开的质粒
C.启动子指的就是起始密码子，可驱动TNF基因的转录过程
D.四环素抗性基因属于标记基因，便于鉴别受体细胞中是否含有目的基因
8.【2023年全国乙卷】GFP是水母体内存在的能发绿色荧光的一种蛋白。科研人员以GFP基因为材料，利用基因工程技术获得了能发其他颜色荧光的蛋白，丰富了荧光蛋白的颜色种类。回答下列问题。
（1）构建突变基因文库，科研人员将GFP基因的不同突变基因分别插入载体，并转入大肠杆菌制备出GFP基因的突变基因文库。通常，基因文库是指_______。
（2）构建目的基因表达载体。科研人员从构建的GFP突变基因文库中提取目的基因（均为突变基因）构建表达载体，其模式图如下所示（箭头为GFP突变基因的转录方向）。图中①为_______；②为_______，其作用是_______；图中氨苄青霉素抗性基因是一种标记基因，其作用是_______。
（3）目的基因的表达。科研人员将构建好的表达载体导入大肠杆菌中进行表达，发现大肠杆菌有的发绿色荧光，有的发黄色荧光，有的不发荧光。请从密码子特点的角度分析，发绿色荧光的可能原因是_______（答出1点即可）。
（4）新蛋白与突变基因的关联性分析。将上述发黄色荧光的大肠杆菌分离纯化后，对其所含的GFP突变基因进行测序，发现其碱基序列与GFP基因的不同，将该GFP突变基因命名为YFP基因（黄色荧光蛋白基因）。若要通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达，实验思路是_______。
9.【2023年全国甲卷】接种疫苗是预防传染病的一项重要措施，乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒的传播，降低乙型肝炎发病率。乙肝病毒是一种DNA病毒。重组乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技术获得的乙肝病毒表面抗原（一种病毒蛋白）。回答下列问题。
（1）接种上述重组乙肝疫苗不会在人体中产生乙肝病毒，原因是_________。
（2）制备重组乙肝疫苗时，需要利用重组表达载体将乙肝病毒表面抗原基因（目的基因）导入酵母细胞中表达。重组表达载体中通常含有抗生素抗性基因，抗生素抗性基因的作用是_________。能识别载体中的启动子并驱动目的基因转录的酶是_________。
（3）目的基因导入酵母细胞后，若要检测目的基因是否插入染色体中，需要从酵母细胞中提取_________进行DNA分子杂交，DNA分子杂交时应使用的探针是_________。
（4）若要通过实验检测目的基因在酵母细胞中是否表达出目的蛋白，请简要写出实验思路。
10.【2023年山东卷】种子大小是作物重要的产量性状。研究者对野生型拟南芥（2n=10）进行诱变，筛选到一株种子增大的突变体。通过遗传分析和测序，发现野生型DA1基因发生一个碱基G到A的替换，突变后的基因为隐性基因，据此推测突变体的表型与其有关，开展相关实验。
回答下列问题：
（1）拟采用农杆菌转化法将野生型DA1基因转入突变体植株，若突变体表型确由该突变造成，则转基因植株的种子大小应与_________植株的种子大小相近。
（2）用PCR反应扩增DA1基因，用限制性核酸内切酶对PCR产物和_________进行切割，用DNA连接酶将两者连接。为确保插入的DA1基因可以正常表达，其上下游序列需具备_________。
（3）转化后，T-DNA（其内部基因在减数分裂时不发生交换）可在基因组单一位点插入也可以同时插入多个位点。在插入片段均遵循基因分离及自由组合定律的前提下，选出单一位点插入的植株，并进一步获得目的基因稳定遗传的植株（如图），用于后续验证突变基因与表型的关系。
①农杆菌转化T0代植株并自交，将T1代种子播种在选择培养基上，能够萌发并生长的阳性个体即表示其基因组中插入了_________。
②T1代阳性植株自交所得的T2代种子按单株收种并播种于选择培养基，选择阳性率约_________%的培养基中幼苗继续培养。
③将②中选出的T2代阳性植株_________（填“自交”、“与野生型杂交”或“与突变体杂交”）所得的T3代种子按单株收种并播种于选择培养基，阳性率达到_________%的培养基中的幼苗即为目标转基因植株。
为便于在后续研究中检测该突变，研究者利用PCR扩增野生型和突变型基因片段，再使用限制性核酸内切酶X切割产物，通过核酸电泳即可进行突变检测，相关信息见下图，在电泳图中将酶切结果对应位置的条带涂黑。
答案以及解析
1.答案：D
解析：DNA粗提取与鉴定实验的基本过程是：裂解、分离、沉淀、鉴定。裂解的目的是使细胞破裂，释放出DNA等物质，A正确。DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质等，DNA分离过程中混合物中的多糖、蛋白质等可被去除，B正确。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质，可反复多次以提高DNA的纯度，C正确。进行DNA鉴定时可以使用二苯胺试剂，但要进行沸水浴加热后才能观察到颜色变化，D错误。
2.答案：D
解析：若用HindⅢ酶切质粒和含有目的基因的DNA片段，用DNA连接酶将两者连接成重组质粒，目的基因和质粒有正向连接和反向连接两种连接形式，因此，目的基因转录的产物可能不同，A正确；若用PvuⅠ酶切，会破坏氨苄青霉素抗性基因，在含Tet（四环素）培养基中的菌落可能是含有目的基因的重组质粒，也可能是质粒自身连接的普通质粒，因此，在含Tet（四环素）培养基中的菌落，不一定含有目的基因，B正确；若用SphⅠ酶切，由于重组质粒和普通质粒的碱基对数不同，因此可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否，C正确；若用SphⅠ酶切，会破坏四环素抗性基因，氨苄青霉素抗性基因不受影响，因此携带目的基因的受体菌在含Amp（氨苄青霉素）的培养基中能形成菌落，不能在含Tet（四环素）的培养基中形成菌落，D错误。
3.答案：B
解析：由图甲可知，Gata3基因与GFP基因共用一个启动子，且由题干可知两基因能正常表达出相关蛋白质，A错误；由于启动子在左侧，基因在右侧，转录基因时，先转录Gata3基因，再转录GFP基因，由于转录和翻译的方向均是沿mRNA的5'→3'，因此翻译时先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白，B正确；由图乙可知，大片段包含GFP基因编码区片段，小片段不包含GFP基因编码区片段，则2号小鼠是Gata3-GFP基因纯合子，4号小鼠是野生型，C错误；若用引物1和引物3进行PCR，杂合子和Gata3-GFP基因纯合子均能扩出条带，仅有Gata3基因时无法扩出条带，不利于区分杂合子和纯合子，D错误。
4.答案：B
5.答案：C
解析：只用一种限制酶切割质粒和目的基因，会使质粒和目的基因发生自身环化或者使目的基因在质粒中反向连接，A错误；用酶1切割目的基因，产生的是黏性末端，用酶3切割质粒，产生的是平末端，无法连接，B错误；质粒和目的基因都用酶1和酶2切割后，可使用T4 DNA连接酶连接，使目的基因定向插到质粒中，C正确；酶2和酶4切割后产生的黏性末端相同，易导致目的基因和质粒自身环化或者使目的基因在质粒中反向连接，并且用酶4切割会破坏标记基因，D错误。
6.答案：C
解析：C、loxP1、1oxP2位置如图2黑白三角符号所示，两个loxP1和两个loxP2之间的基因最多会被Cre酶敲除一次，将含Cre酶的病毒注入小鼠体内，Cre酶表达情况不同，识别的loxP不同，则有可能未敲除荧光蛋白基因，此时为红色(同不含Cre酶时)，也有可能敲除两个loxP1之间的红色荧光蛋白基因，此时为黄色，也有可能敲除两个1oxP2之间的红色和黄色荧光蛋白基因，此时为蓝色，因而不同脑细胞会差异表达红色、黄色或蓝色荧光蛋白基因，C错误
7.答案：D
解析：限制酶PstⅠ切割质粒时，会将质粒切成两段，且会破坏标记基因，切掉启动子，因此不能选用PstⅠ、BglⅡ这一组合，A项错误；不能使用DNA聚合酶连接目的基因和切割开的质粒，B项错误；起始密码子位于mRNA上，启动子是一段具有特殊序列结构的DNA片段，是RNA聚合酶识别和结合的位点，可驱动TNF基因的转录过程，C项错误；四环素抗性基因属于标记基因，便于鉴别受体细胞中是否含有目的基因，D项正确。
8.答案：（1）将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因
（2）终止子；启动子；被RNA聚合酶识别并结合，驱动GFP突变基因的转录；鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来
（3）密码子具有简并性，GFP基因突变后编码的蛋白质与突变前相同
（4）选择合适的运载体，利用合适的限制酶和DNA连接酶将YFP基因和运载体连接起来，构建基因表达载体，之后将基因表达载体导入酵母菌，检测其是否会发黄色荧光
解析：（1）将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。基因文库包括基因组文库和部分基因文库（如cDNA文库）。
（2）一个基因表达载体的组成，除了目的基因外，还必须有启动子、终止子以及标记基因等。启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。终止子相当于一盏红色信号灯，使转录在所需要的地方停止下来。终止子位于基因的尾端，也是一段有特殊结构的DNA短片段。标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来，该题中的氨苄青霉素抗性基因就可以作为这种基因。
（3）结合题中信息可知，将构建好的表达载体导入大肠杆菌中进行表达，发现有的大肠杆菌发绿色荧光，即GFP蛋白的荧光颜色，推测发绿色荧光的可能原因是GFP基因突变后编码的蛋白质与突变前相同。
（4）基因工程的基本操作程序包括：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与鉴定。欲通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达，可通过基因工程的方法将目的基因导入酵母菌，之后检测酵母菌是否发黄色荧光，如果发黄色荧光，则可证明YFP基因能在真核细胞中表达，否则，不能证明YFP基因能在真核细胞中表达。
9.答案：（1）重组乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒表面抗原，由于不含乙肝病毒的遗传物质，接种该疫苗不会在人体中产生乙肝病毒
（2）鉴别受体细胞（酵母菌）中是否含有目的基因（乙肝病毒表面抗原基因），从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来；RNA聚合酶
（3）基因组DNA；用放射性同位素等标记的含有乙肝病毒表面抗原基因的DNA片段
（4）从转基因酵母菌中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，观察是否有杂交带出现
解析：（1）重组乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技术获得的乙肝病毒表面抗原，注射该疫苗后，其能刺激机体产生体液免疫，从而产生大量抗体。重组乙肝疫苗的主要成分是乙肝病毒表面抗原，由于不含乙肝病毒的遗传物质，故接种该疫苗不会在人体中产生乙肝病毒。
（2）抗生素抗性基因为标记基因，其作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来。启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。
（3）目的基因导入酵母细胞后，若要检测目的基因是否插入染色体中，可采用DNA分子杂交技术，即将酵母细胞中的基因组DNA提取出来，在含有乙肝病毒表面抗原基因的DNA片段上用放射性同位素等作标记，以此作为探针，使探针与基因组DNA杂交，如果显示出杂交带，就表明目的基因已插入染色体DNA中。
（4）若要通过实验检测目的基因在酵母细胞中是否表达出目的蛋白，应从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，若有杂交带出现，表明目的基因已形成蛋白质产品。
10.答案：（1）野生型
（2）Ti质粒；启动子和终止子
（3）①DA1基因（和卡那霉素抗性基因）；②75；③自交；100；如图所示
解析：（1）据题干信息可知，突变体是由野生型DA1基因发生隐性突变形成的，采用农杆菌转化法将野生型DA1基因转入突变体植株，若突变体表型确由隐性突变造成，由于转入的基因为显性基因，则转基因植株的种子大小应与野生型植株的种子大小相近。
（2）构建基因表达载体时，需要用限制性核酸内切酶对经过PCR扩增的DA1基因和作为运载体的Ti质粒进行切割。为确保插入的DA1基因可以正常表达，DA1基因（目的基因）的上下游需具备启动子和终止子。
（3）①卡那霉素抗性基因为标记基因，标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来。用农杆菌转化T0代植株并自交，将T1代种子播种在含有卡那霉素的培养基上，能够萌发并生长的阳性个体即表示其基因组中插入了DA1基因（和卡那霉素抗性基因）。②假设DA1基因用A表示，结合题中信息知，T1代中能在含有卡那霉素的培养基上生长的植株的基因型为Aa或AA或多位点插入，T1代阳性植株自交所得T2代种子按单株收种并播种于含有卡那霉素的培养基上，T1代阳性植株基因型为Aa时，该植株上所结种子有75%能够萌发并长成幼苗，因此，应选择阳性率约为75%的培养基中幼苗继续培养。③T2代阳性植株的基因型为1/3AA、2/3Aa，将②中选出的T2代阳性植株自交，所得的T3代种子按单株收种并播种于含有卡那霉素的培养基上，基因型为AA的植株自交，其后代不会发生性状分离，在含有卡那霉素的培养基上，所有种子都能够萌发并生长，而基因型为Aa的植株自交，其后代会发生性状分离，在含有卡那霉素的培养基上部分种子不能萌发，因此阳性率达到100%的培养基中的幼苗为纯合子（AA），即目标转基因植株。分析题图可知，野生型相关基因中不含限制性核酸内切酶X的识别序列，不能被该酶切割，已知DA1基因的长度为150bp，因此，野生型相关基因被限制性核酸内切酶X切割并电泳后得到的条带为150bp。突变型相关基因中含有限制性核酸内切酶X的识别序列，用该酶切割后，突变基因被切割成100bp、50bp两种DNA片段，经电泳后得到的条带为100bp和50bp。突变型和野生型相关基因经限制性核酸内切酶X切割并电泳后得到的结果如图所示。
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