资源简介

基因工程
题型 01 基因工程的工具与基本操作步骤
1.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
2.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 Hind Ⅲ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.限制性内切酶 EcoRⅠ识别并切割 双链 DNA,用 EcoRⅠ完全酶切果蝇基因组 DNA,
理论上得到 DNA 片段的平均长度(碱基对)约为( )
A.6 B.250 C.4 000 D.24 000
4.科研人员构建了可表达 J-V5 融合蛋白的重组质粒并进行了检测,该质粒的部分结构如图甲
所示。其中 V5 编码序列表达标签短肽 V5。
(1)与图甲中启动子结合的酶是 。除图甲中标出的结构外,作为载体,质粒还需具
备的结构有 (答出 2 个结构即可)。
(2)构建重组质粒后,为了确定J基因连接到质粒中且插入方向正确,需进行PCR检测,若仅用一 对引物,应选择图甲中的引物 。已知 J基因转录的模板链位于 b 链,由此可知引物 F1
与图甲中 J基因的 (填“a 链”或“b 链”)相应部分的序列相同。
(3)重组质粒在受体细胞内正确表达后,用抗 J 蛋白抗体和抗 V5 抗体分别检测相应蛋白是否表 达以及表达水平,结果如图乙所示。其中,出现条带 1 证明细胞内表达了 ,条带 2
所检出的蛋白 (填“是”或“不是”)由重组质粒上的 J基因表达的。
5.某些植物根际促生菌具有生物固氮、分解淀粉和抑制病原菌等作用。回答下列问题:
(1) 若 从 植 物 根 际 土 壤 中 筛 选 分 解 淀 粉 的 固氮 细 菌 , 培 养 基 的 主 要 营 养 物 质 包 括 水
和 。
(2)现从植物根际土壤中筛选出一株解淀粉芽孢杆菌 H,其产生的抗菌肽抑菌效果见表。据表推 测该抗菌肽对 的抑制效果较好,若要确定其有抑菌效果的最低浓度,需
在 μg·mL-1 浓度区间进一步实验。
测试菌 抗菌肽浓度( μg·mL-1)
55.20 27.60 13.80 6.90 3.45 1.73 0.86
金黄色葡 萄球菌 - - - + +
枯草芽 孢杆菌 - - - + +
禾谷镰 孢菌 - + + + + + +
假丝酵母 + + + + + +
注:“+”表示长菌,“-”表示未长菌
(3)研究人员利用解淀粉芽孢杆菌H 的淀粉酶编码基因M构建高效表达质粒载体,转入大肠杆菌 成功构建基因工程菌 A。在利用 A 菌株发酵生产淀粉酶 M 过程中,传代多次后,生产条件未变, 但某子代菌株不再产生淀粉酶 M。分析可能的原因是 (答出两
点即可)。
(4)研究人员通过肺上皮干细胞诱导生成肺类器官,可自组装或与成熟细胞组装成肺类装配体, 如 图 所 示 。 肺 类 装 配 体 培 养 需 要 满 足 适 宜 的 营 养 、 温 度 、 渗 透 压 、 pH 以 及 (答出两点)等基本条件。肺类装配体形成过程中是否运用了动物细胞融合技术 (填
“是”或“否”)。
(5)耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)是一种耐药菌,严重危害人类健康。科研人员拟用 MRSA 感染肺类装配体建立感染模型,来探究解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽是否对MRSA 引起的肺炎有治疗
潜力。以下实验材料中必备的是 。
①金黄色葡萄球菌感染的肺类装配体
②MRSA 感染的肺类装配体
③解淀粉芽孢杆菌 H 抗菌肽
④生理盐水
⑤青霉素(抗金黄色葡萄球菌的药物)
⑥万古霉素(抗 MRSA 的药物)
6.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。
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。
7.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 。
8.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(图 1),用于后续验证突变基因与表型的关系。
图 1
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,相关信息见图 2,在电泳图 3
中将酶切结果对应位置的条带涂黑。
图 2
9.研究者拟构建高效筛选系统,将改进的苯丙氨酸合成关键酶基因 P1导入谷氨酸棒杆菌,以提
高苯丙氨酸产量。
(1)如图是该高效筛选系统载体的构建过程。载体 1 中含有 KanR (卡那霉素抗性基因)和 SacB两 个标记基因, 为去除筛选效率较低的 SacB,应选择引物 和 ,并在引物的
(5'/3')端引入 XhoⅠ酶识别序列,进行 PCR 扩增,产物经酶切、连接后环化成载体 2。
(2)PCR 扩增载体 3 中筛选效率较高 的标记基 因 RpsL(链霉素敏感基 因)时, 引物应包含
(EcoR Ⅰ/Hind Ⅲ/Xho Ⅰ)酶识别序列,产物经单酶切后连接到载体 2 构建高效筛选载体 4。
(3)将改进的 P1基因整合到载体 4 构建载体 5。将载体 5 导入链霉素不敏感(由 RpsL突变造 成)、卡那霉素敏感的受体菌。为获得成功导入载体 5 的菌株,应采用含有 的平板进行
初步筛选。
(4)用一定的方法筛选出如下菌株:P1基因脱离载体 5 并整合到受体菌拟核 DNA,且载体 5 上其
他 DNA 片段全部丢失。该菌的表型为 。
A.卡那霉素不敏感、链霉素敏感
B.卡那霉素敏感、链霉素不敏感
C.卡那霉素和链霉素都敏感
D.卡那霉素和链霉素都不敏感
(5)可采用 技术鉴定成功整合 P1基因的菌株。之后以发酵法检测苯丙氨酸产量。
10.改良水稻的株高和产量性状是实现袁隆平先生“禾下乘凉梦 ”的一种可能途径。研究人员
克隆了可显著增高和增产的 eui基因,并开展了相关探索。
步骤Ⅰ :
步骤Ⅱ :
(1) 花 药 培 养 能 缩 短 育 种 年 限 , 原 因 是 。在步骤Ⅰ的花药培养过程中,可 产生单倍体愈伤组织,将其培养于含 的培养基上,可促进产生二倍体愈伤组织。Ⅰ中能
用于制造人工种子的材料是 。
(2) 步 骤 Ⅱ 中 ,eui 基 因 克 隆 于 cDNA 文 库 而 不 是 基 因 组 文 库 , 原 因 是 ;在构建重组 Ti 质粒时使用的工具酶
有 。为筛选含重组 Ti 质粒的菌株,需在培养基中添加 。获得的
农杆菌菌株经鉴定后,应侵染Ⅰ中的 ,以获得转基因再生植株。再生植株是否含有 eui
基因的鉴定方法是 ,移栽后若发育为更高且丰产的稻株,则可望“禾下乘凉 ”。
11.“绿水逶迤去,青山相向开”,大力发展低碳经济已成为全社会的共识。基于某些梭菌的特殊代 谢能力,有研究者以某些工业废气(含 CO2 等一碳温室气体,多来自高污染排放企业)为原料,通过
厌氧发酵生产丙酮,构建一种生产高附加值化工产品的新技术。
回答下列问题:
(1)研究者针对每个需要扩增的酶基因(如图)设计一对 ,利用 PCR 技术,在优化反应条件
后扩增得到目标酶基因。
(2)研究者构建了一种表达载体 pMTL80k,用于在梭菌中建立多基因组合表达库,经筛选后提高 丙酮的合成量。该载体包括了启动子、终止子及抗生素抗性基因等,其中抗生素抗性基因的作
用是 ,终止子的作用是 。
(3)培养过程中发现重组梭菌大量表达上述酶蛋白时, 出现了生长迟缓的现象,推测其原因可能 是 ,此外丙酮的积累会伤害细胞,需要进一步优化菌株
和工艺才能扩大应用规模。
(4)这种生产高附加值化工产品的新技术,实现了 ,体现了循环经济特点。从“碳
中和” 的角度看,该技术的优势在于 ,具有广泛的应用前景和良好的社会效益。
12.新冠疫情出现后,病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题。 (1)新冠病毒是一种 RNA 病毒,检测新冠病毒 RNA(核酸检测)可以采取 RT-PCR 法。这种方法的 基本原理是先以病毒RNA 为模板合成cDNA,这一过程需要的酶是 ,再通过PCR
技术扩增相应的 DNA 片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。
(2)为了确保新冠病毒核酸检测的准确性,在设计 PCR 引物时必须依据新冠病毒 RNA 中的
来进行。 PCR 过程每次循环分为 3 步,其中温度最低的一步是 。
(3)某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测(检测体内是否有新冠病毒抗体),若核酸检测 结果为阴性而抗体检测结果为阳性,说明 (答出 1 种情况即可);若核酸检
测和抗体检测结果均为阳性,说明 。
(4)常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白 S(具有 抗原性)的编码序列(目的基因)。为了制备蛋白疫苗,可以通过基因工程技术获得大量蛋白 S。基
因工程的基本操作流程是 。
13.蛋白酶抑制剂基因转化是作物抗虫育种的新途径。某研究团队将胰蛋白酶抑制剂(NaPI)和
胰凝乳蛋白酶抑制剂(StPin1A)的基因单独或共同转化棉花,获得了转基因植株。
回答下列问题:
(1)蛋白酶抑制剂的抗虫机制是 。
(2) 是实施基因工程的核心。
(3)利用农杆菌转化法时, 必须将 目 的基 因插入质粒 的 上, 此方法 的不足之处
是 。
(4) 为检测 目 的基 因在受体细胞基 因组 中 的整合及其转录和翻译, 可采用 的检测技术有
(写出两点即可)。
(5)确认抗虫基因在受体细胞中稳定表达后,还需进一步做抗虫的 以鉴定其抗性程度。 图为三种不同遗传操作产生的转基因棉花抗虫实验结果,据结果分析 (填“NaPI”或
“StPin1A” 或 “NaPI+StPin1A”) 转 基 因 棉 花 的 抗 虫 效 果 最 佳 , 其 原 因 是
。
(6)基因突变可产生新的等位基因,在自然选择的作用下, 昆虫种群的基因频率会发生 ,
导致昆虫朝着一定的方向不断进化。据此推测,被蛋白酶抑制剂转基因作物长期选择后,某些昆
虫具有了抗蛋白酶抑制剂的能力,其分子机制可能是
(写出两点即可)。
题型 02 DNA 的粗提取
1.“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.关于“DNA 的粗提取与鉴定” 实验,下列说法错误的是 ( )
A.过滤液沉淀过程在 4 ℃冰箱中进行是为了防止 DNA 降解
B.离心研磨液是为了加速 DNA 的沉淀
C.在一定温度下,DNA 遇二苯胺试剂呈现蓝色
D.粗提取的 DNA 中可能含有蛋白质
3.粗提取 DNA 时,向鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水并搅拌,过滤后所得滤液进行下列处理 后再进行过滤,在得到的滤液中加入特定试剂后容易提取出 DNA 相对含量较高的白色丝状物的
处理方式是( )
A.加入适量的木瓜蛋白酶
B.37~40 ℃的水浴箱中保温 10~15 分钟
C.加入与滤液体积相等的、体积分数为 95%的冷却的酒精
D.加入 NaCl 调节浓度至 2 mol/L→过滤→调节滤液中 NaCl 浓度至 0.14 mol/L
4.下列关于“DNA 粗提取与鉴定实验”的叙述,正确的是( )
A.洗涤剂能瓦解细胞膜并增加 DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度
B.将 DNA 丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝
C.常温下菜花匀浆中有些酶类会影响 DNA 的提取
D.用玻棒缓慢搅拌滤液会导致 DNA 获得量减少
5.在利用鸡血进行“DNA 的粗提取与鉴定”的实验中,相关叙述正确的是( )
A.用蒸馏水将 NaCl 溶液浓度调至 0.14 mol/L,滤去析出物
B.调节 NaCl 溶液浓度或加入木瓜蛋白酶,都可以去除部分杂质
C.将丝状物溶解在 2 mol/L NaCl 溶液中,加入二苯胺试剂即呈蓝色
D.用菜花替代鸡血作为实验材料,其实验操作步骤相同
题型 03 PCR 和凝胶电泳
1.抗虫和耐除草剂玉米双抗 12-5 是我国自主研发的转基因品种。为给监管转基因生物安全提
供依据,采用 PCR 方法进行目的基因监测,反应程序如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.预变性过程可促进模板 DNA 边解旋边复制
B.后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分
C.延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制
D.转基因品种经检测含有目的基因后即可上市
2.某实验利用 PCR 技术获取目的基因,实验结果显示除目的基因条带(引物与模板完全配对)外, 还有 2 条非特异条带(引物和模板不完全配对)。为了减少反应中非特异条带的产生,以下措施
中有效的是( )
A.增加模板 DNA 的量
B.延长热变性的时间
C.延长延伸的时间
D.提高复性的温度
3.纤毛是广泛存在的细胞表面结构,功能异常可引发多种疾病。因此,研究纤毛形成的作用机制
具有重要意义。请回答下列问题。
图Ⅰ
(1)纤毛结构如图Ⅰ所示, 由细胞膜延伸形成的纤毛膜主要由 组成。基体由中心体转
变而来, 中心体在有丝分裂中的功能是 。
(2)某病人肾小管上皮细胞纤毛异常,为了分析纤毛相关基因X 是否发生了变异,对基因X进行了 PCR 扩增与产物测序。从细胞样品中分离 DNA 时,可通过交替调节盐浓度将与核蛋白结合的 DNA 分离出来,溶液中添加 NaCl 至 2.0 mol/L 的目的是 。PCR 扩增时,需在
催化下,在引物的 端进行 DNA 链的延伸,获得扩增产物用于测序。
(3)为研究蛋白质 X 在细胞中的定位,构建绿色荧光蛋白 GFP 与 X 的融合蛋白,融合蛋白具有绿 色荧光,可指示其在细胞内位置。将X-GFP 基因融合片段 M 导入如图Ⅱ所示载体质粒 Y,构建
Y-M 重组质粒(在 EcoRⅤ位点插入片段)。请完成下表。
图Ⅱ
图Ⅲ
分步实验目标 简易操作、结果、分析
PCR 鉴定正向 重组质粒Y-M ①选择图Ⅱ引物 ;②PCR 目的产物约为 bp
确保 M 及 连 接处序列正确 ③质粒测序, 图Ⅲ中正确的是 (选填序列编号)
检测融合蛋白 定位 ④对照质粒Y-GFP(仅表达 GFP)与实验质粒Y-M 分别导入细胞,发现对照组整个 细胞均有绿色荧光而实验组荧光集中在纤毛基部,说明
(4)为研究另一纤毛病相关基因 Z 表达的变化,采用荧光定量 PCR 法检测健康人与病人基因 Z 的 转录水平。采集样本、提取总 RNA,经 形成 cDNA 作为模板,PCR 扩增结果显示,在总 cDNA 模板量相等的条件下,健康人 Ct 值为 15,而病人 Ct 值为 20(Ct 值是产物荧光强度达到设 定阈值时的 PCR 循环数)。从理论上估算,在 PCR 扩增 20 个循环的产物中,健康人样品的目的产
物大约是病人的 倍。
4.金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白,某研究小组计划通过多聚酶链式反应(PCR) 扩增获得目的基因,构建转基因工程菌,用于重金属废水的净化处理。PCR扩增过程示意图如下,
请回答下列问题:
(1)从高表达 MT 蛋白的生物组织中提取 mRNA,通过 获得 用于 PCR 扩增。
(2)设计一对与 MT 基因两端序列互补配对的引物(引物 1 和引物 2),为方便构建重组质粒,在引 物 中 需 要 增 加 适 当 的 位 点 。 设 计 引 物 时 需 要避 免 引 物 之 间 形
成 ,而造成引物自连。
(3)图中步骤 1 代表 ,步骤 2 代表退火,步骤 3 代表延伸,这三个步骤组成一轮循环。
(4)PCR 扩增时,退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏 的碱基配 对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关,长度相同但 的引物需要设定更
高的退火温度。
(5)如果PCR反应得不到任何扩增产物,则可以采取的改进措施有 (填序号:①升高退火
温度 ②降低退火温度 ③重新设计引物)。
题型 04 基因工程的应用与蛋白质工程
1.腈水合酶(N0)广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域,但不耐高温,利用蛋白质工程技 术在 N0 的α和β亚基之间加入一段连接肽,可获得热稳定的融合型腈水合酶(N1)。下列有关叙
述错误的是( )
A.N1 与 N0 氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一
B.加入连接肽需要通过改造基因实现
C.获得 N1 的过程需要进行转录和翻译
D.检测 N1 的活性时先将 N1 与底物充分混合,再置于高温环境
2.新型冠状病毒的检测方法目前主要有核酸检测法和抗体检测法。下列说法错误的是( )
A.抗体检测法利用了抗原与抗体特异性结合的原理
B.感染早期,会出现能检测出核酸而检测不出抗体的情况
C.患者康复后,会出现能检测出抗体而检测不出核酸的情况
D.感染该病毒但无症状者,因其体内不能产生抗体不适用抗体检测法检测
3.水蛭是我国的传统中药材,主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一,具有良好的抗凝
血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构,提高其抗凝血活性。回答下列问题:
(1)蛋白质工程流程如图所示,物质 a 是 ,物质 b 是 。在生产过程中,物质 b
可 能 不 同 , 合 成 的 蛋 白 质 空 间 构 象 却 相 同 , 原 因 是
。
(2)蛋白质工程是基因工程的延伸,基因工程中获取目的基因的常用方法有 、
和利用 PCR 技术扩增。 PCR 技术遵循的基本原理是 。
(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后,分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性,结 果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的 (填“种类”或“含
量”)有关,导致其活性不同的原因是 。
(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性
差异,简要写出实验设计思路 。
4.已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白,由 305 个氨基酸组成。如果将 P 分子中 158 位的丝氨酸变成亮氨酸,240 位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质(P1)不但
保留 P 的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列问题:
(1)从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的 进行改造。
(2)以 P 基因序列为基础,获得 P1 基因的途径有修饰
基因或合成 基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括
的复制;以及遗传信息在不同分子之间的流动,即: 。
(3)蛋 白质工程也被称为第二代基 因工程,其基本途径是从预期蛋 白质功能 出发,通过 和 ,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,再经表达、纯化
获得蛋白质,之后还需要对蛋白质的生物 进行鉴定。
题型 05 生物技术的安全与伦理
1.社会上流传着一些与生物有关的说法,有些有一定的科学依据,有些违反生物学原理。以下说
法中有科学依据的是( )
A.长时间炖煮会破坏食物中的一些维生素
B.转基因抗虫棉能杀死害虫就一定对人有毒
C.消毒液能杀菌,可用来清除人体内新冠病毒
D.如果孩子的血型和父母都不一样,肯定不是亲生的
2.生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列叙述,错误的是( )
A.应严格选择转基因植物的目的基因,避免产生对人类有害的物质
B.当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验,但不反对治疗性克隆
C.反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿
D.生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力
3.下列关于转基因生物安全性的叙述中,错误的是( )
A.我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度
B.国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害
C.开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提
D. 目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性上
4.下列关于转基因生物安全性的叙述,错误的是( )
A.种植转基因作物应与传统农业种植区隔离
B.转基因作物被动物食用后, 目的基因会转入动物体细胞中
C.种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性
D.转基因植物的目的基因可能转入根际微生物
【归纳总结】 1.基因工程操作工具
2. 基因工程基本操作程序 3. 蛋白质工程 (1)目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。 (2)操作手段：改造或合成基因。 (3)设计流程：从预期的蛋白质功能出发→ 设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→ 找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。
1.(2022 浙江 1 月选考,21,2 分)羊瘙痒病是感染性蛋白粒子 PrPSc 引起的。某些羊体内存在蛋白 质 PrPc,但不发病。当羊感染了 PrPSc 后,PrPSc 将 PrPc 不断地转变为 PrPSc,导致 PrPSc 积累,从而发 病。把患瘙痒病的羊组织匀浆接种到小鼠后,小鼠也会发病。下列分析合理的是 ( )
A.动物体内的 PrPSc 可全部被蛋白酶水解
B.患病羊体内存在指导 PrPSc 合成的基因
C.产物 PrPSc 对 PrPc 转变为 PrPSc 具有反馈抑制作用
D.给 PrPc 基因敲除小鼠接种 PrPSc,小鼠不会发病
2.(2021浙江6月选考,20,2分)采用CRISPR/Cas9基因编辑技术可将增强型绿色荧光蛋白(EGFP) 基因定点插入受精卵的 Y 染色体上,获得转基因雄性小鼠。该转基因小鼠与野生型雌性小鼠交
配,通过观察荧光可确定早期胚胎的性别。下列操作错误的是( )
A.基因编辑处理的受精卵在体外培养时,不同发育阶段的胚胎需用不同成分的培养液
B.基因编辑处理的受精卵经体外培养至 2 细胞期,须将其植入同期发情小鼠的子宫,才可获得
表达 EGFP 的小鼠
C.分离能表达 EGFP 的胚胎干细胞,通过核移植等技术可获得大量的转基因小鼠
D.通过观察早期胚胎的荧光,能表达 EGFP 的即为雄性小鼠胚胎
3.(2020 浙江 7 月选考,24,2 分)下列关于基因工程的叙述,正确的是( )
A.若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制性核酸内切酶,则一定有利于该重组质粒进
入受体并保持结构稳定
B.抗除草剂基因转入某抗盐植物获得 2 个稳定遗传转基因品系,抗性鉴定为抗除草剂抗盐和抗
除草剂不抗盐。表明一定是抗盐性的改变与抗除草剂基因的转入无关
C.抗除草剂基因转入某植物获得转基因植株,其 DNA 检测均含目的基因,抗性鉴定为抗除草剂
和不抗除草剂。表明一定是前者表达了抗性蛋白而后者只表达抗性基因 RNA
D.已知不同分子量 DNA 可分开成不同条带,相同分子量的为一条带。用某种限制性核酸内切酶
完全酶切环状质粒后,出现 3 条带。表明该质粒上一定至少有 3 个被该酶切开的位置
4.(2023 浙江 6 月选考,19,2 分)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。
甲
乙
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
5.(2023 浙江 1 月选考,2,2 分)以哺乳动物为研究对象的生物技术已获得了长足的进步。对生
物技术应用于人类,在安全与伦理方面有不同的观点,下列叙述正确的是( )
A.试管婴儿技术应全面禁止
B.治疗性克隆不需要监控和审查
C.生殖性克隆不存在伦理道德方面的风险
D.我国不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验
6.(2023 浙江 6 月选考,23,14 分)赖氨酸是人体不能合成的必需氨基酸,而人类主要食物中的赖
氨酸含量很低,利用生物技术可提高食物中赖氨酸含量。
回答下列问题:
(1)植物细胞合成的赖氨酸达到一定浓度时,能抑制合成过程中两种关键酶的活性,导致赖氨酸 含量维持在一定浓度水平,这种调节方式属于 。根据这种调节方式,在培养基中添 加 ,用于筛选经人工诱变的植物悬浮细胞,可得到抗赖
氨酸类似物的细胞突变体,通过培养获得再生植株。
(2)随着转基因技术与动物细胞工程结合和发展,2011 年我国首次利用转基因和体细胞核移植
技术成功培育了高产赖氨酸转基因克隆奶牛。其基本流程为:
①构建乳腺专一表达载体。 随着测序技术的发展,为获取富含赖氨酸的酪蛋白基因(目的基因), 可通过检索 获取其编码序列,用化学合成法制备得到。再将获得的目的基因与含有
乳腺特异性启动子的相应载体连接,构建出乳腺专一表达载体。
②表达载体转入牛胚胎成纤维细胞(BEF)。将表达载体包裹到磷脂等构成的脂质体内,与 BEF 膜
发生 ,表达载体最终进入细胞核,发生转化。
③核移植。将转基因的 BEF 作为核供体细胞,从牛卵巢获取卵母细胞,经体外培养及去核后作 为 。将两种细胞进行电融合,电融合的作用除了促进细胞融合,同时起到了 重
组细胞发育的作用。
④重组细胞的体外培养及胚胎移植。重组细胞体外培养至 ,植入代孕母牛子
宫角,直至小牛出生。
⑤ 检 测 。DNA 水平检 测 : 利 用 PCR 技 术 , 以 非 转基 因 牛 耳 组 织 细 胞 作 为 阴 性对 照 , 以 为阳性对照,检测到转基因牛耳组织细胞中存在目的基因。RNA 水平检测:从非转基因牛乳汁中 的脱落细胞、转基因牛乳汁中的脱落细胞和转基因牛耳组织细胞,提取总 RNA,对总 RNA 进行 处理,以去除 DNA 污染,再经逆转录形成 cDNA,并以此为 ,利用特定引物扩增目的 基因片段。结果显示目的基因在转基因牛乳汁中的脱落细胞内表达,而不在牛耳组织细胞内表
达,原因是什么 。
7. [2022 浙江 1 月选考,29(二),7 分]我国在新冠疫情防控方面取得了显著的成绩,但全球疫情形势 仍然非常严峻,尤其是病毒出现了新变异株——德尔塔、奥密克戎,更是威胁着全人类的生命健
康。
(1)新冠病毒核酸定性检测原理是: 以新冠病毒的单链 RNA 为模板,利用 酶合成 DNA, 经PCR 扩增,然后在扩增产物中加入特异的 ,如果检测到特异的杂交分子则核酸
检测为阳性。
(2)接种疫苗是遏制新冠疫情蔓延的重要手段。腺病毒疫苗的制备技术要点是:将腺病毒的复制
基因敲除;以新冠病毒的 基因为模板合成的 DNA 插入腺病毒基因组,构建重组腺病毒。
重组腺病毒在人体细胞内表达产生新冠病毒抗原,从而引发特异性免疫反应。在此过程中,腺病 毒 的 作 用 是 作 为 基 因 工 程 中 目 的 基 因 的 。 将 腺 病 毒 复 制 基 因 敲 除 的 目 的
是 。
(3) 单克 隆抗体有望用于治疗新冠肺炎 。单克 隆抗体 的制备原理是: 取免疫 阳性小 鼠 的 细胞与骨髓瘤细胞混合培养,使其融合,最后筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。与植物组织
培养相比,杂交瘤细胞扩大培养需要特殊的成分,如胰岛素和 。基因工程
题型 01 基因工程的工具与基本操作步骤
1.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
答案 C 酶 4 切割位点位于抗生素抗性基因(标记基因)内部,酶切后会破坏标记基因,D 不符 合题意;酶 3 切割后产生平末端,E.coliDNA 连接酶仅能连接黏性末端,故 E.coliDNA 连接酶无 法连接酶 3 切割产生的平末端,A 不符合题意 ;若用酶 3 切割质粒、酶 1 切割目的基因,两者产 生的末端无法连接在一起,B 不符合题意 ;酶 1 和酶 2 切割后产生不同的黏性末端,T4 DNA 连接 酶既可连接黏性末端,也可连接平末端,若用酶 1 和酶 2 同时切割质粒和目的基因,并用 T4 DNA 连接酶连接,则既可避免质粒和目的基因的自身环化,又能保证目的基因正确插入质粒,C 符合
题意。
2.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 Hind Ⅲ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
答案 D 用 HindⅢ酶切后, 目的基因可能会出现正向插入和反向插入两种情况,而转录的方向 是不变的,故目的基因转录的产物可能不同,A 正确;用 PvuⅠ酶切后,TetR 未被破坏,无论该质粒 是否含有目的基因,都能在含 Tet 的培养基中存活,B 正确 ;插入目的基因的重组质粒比空质粒 大,故重组质粒与空质粒电泳后条带的位置不同,故可以用电泳技术鉴定重组质粒构建成功与
否,C 正确;用 SphⅠ酶切后,插入目的基因的质粒上的 TetR 被破坏,受体菌不能在含 Tet 的培养
基上存活,D 错误。
3.限制性内切酶 EcoRⅠ识别并切割 双链 DNA,用 EcoRⅠ完全酶切果蝇基因组 DNA,
理论上得到 DNA 片段的平均长度(碱基对)约为( )
A.6 B.250 C.4 000 D.24 000
答案 C 根据题干信息可知,限制性内切酶 EcoRⅠ的识别位点是由 6 个碱基对构成的,若用 EcoRⅠ完全酶切果蝇基因组 DNA,则理论上得到 DNA 的的平均长度(碱基对)约为 46 碱基对,即约
为 4 000 碱基对。故选 C。
4.科研人员构建了可表达 J-V5 融合蛋白的重组质粒并进行了检测,该质粒的部分结构如图甲
所示。其中 V5 编码序列表达标签短肽 V5。
(1)与图甲中启动子结合的酶是 。除图甲中标出的结构外,作为载体,质粒还需具
备的结构有 (答出 2 个结构即可)。
(2)构建重组质粒后,为了确定J基因连接到质粒中且插入方向正确,需进行PCR检测,若仅用一 对引物,应选择图甲中的引物 。已知 J基因转录的模板链位于 b 链,由此可知引物 F1
与图甲中 J基因的 (填“a 链”或“b 链”)相应部分的序列相同。
(3)重组质粒在受体细胞内正确表达后,用抗 J 蛋白抗体和抗 V5 抗体分别检测相应蛋白是否表 达以及表达水平,结果如图乙所示。其中,出现条带 1 证明细胞内表达了 ,条带 2
所检出的蛋白 (填“是”或“不是”)由重组质粒上的 J基因表达的。
答案 (1)RNA 聚合酶 标记基因、复制原点(或限制性酶切位点) (2)F2 和 R1(或“F1 和
R2”) a 链 (3)J-V5 融合蛋白 不是
解析 (1)启动子是RNA 聚合酶识别和结合的部位,有了它才能驱动基因的转录。质粒作为载体, 需要有复制原点、一个至多个限制酶切割位点和便于重组质粒筛选的标记基因等。 (2)用 PCR 扩增分析法确定重组质粒中目的基因插入方向是否正确时,常设计一对引物,一个引物与目的 基因序列互补,另一个引物与质粒序列互补,两引物延伸方向相反,以扩增出两引物间的序列, 若插入方向正确,则可扩增出相应序列,反之,则不能扩增出相应序列,故选用的引物应为F2、R1 或 F1、R2,若选用引物 F1、R1,不论目的基因插入方向是否正确,都可扩增出目的基因序列。因 为 J基因的 b 链为转录的模板链,启动子在左侧,所以转录方向为从左到右,由于转录沿模板链 3'到 5'端方向合成 RNA,所以 J基因 b 链左侧为 3'端,引物要与 DNA 的 3'端互补配对,所以 F1 与 b 链互补,a 链也与 b 链互补,由此推知引物 F1 与 a 链相应部分序列相同。 (3)抗 J 蛋白抗体 和抗 V5 抗体均能检测到条带 1,说明条带 1 为 J-V5 融合蛋白,条带 2 仅能由抗 J 蛋白抗体检测 到,说明该蛋白仅含 J 蛋白,不含 V5 标签,故条带 2 检出的蛋白不是由重组质粒上的 J基因表达
的。
5.某些植物根际促生菌具有生物固氮、分解淀粉和抑制病原菌等作用。回答下列问题:
(1) 若 从 植 物 根 际 土 壤 中 筛 选 分 解 淀 粉 的 固氮 细 菌 , 培 养 基 的 主 要 营 养 物 质 包 括 水
和 。
(2)现从植物根际土壤中筛选出一株解淀粉芽孢杆菌 H,其产生的抗菌肽抑菌效果见表。据表推 测该抗菌肽对 的抑制效果较好,若要确定其有抑菌效果的最低浓度,需
在 μg·mL-1 浓度区间进一步实验。
测试菌 抗菌肽浓度( μg·mL-1)
55.20 27.60 13.80 6.90 3.45 1.73 0.86
金黄色葡 萄球菌 - - - - - + +
枯草芽 孢杆菌 - - - + +
禾谷镰 孢菌 + + + + + +
假丝酵母 + + + + + +
注:“+”表示长菌,“-”表示未长菌
(3)研究人员利用解淀粉芽孢杆菌H 的淀粉酶编码基因M构建高效表达质粒载体,转入大肠杆菌 成功构建基因工程菌 A。在利用 A 菌株发酵生产淀粉酶 M 过程中,传代多次后,生产条件未变, 但某子代菌株不再产生淀粉酶 M。分析可能的原因是 (答出两
点即可)。
(4)研究人员通过肺上皮干细胞诱导生成肺类器官,可自组装或与成熟细胞组装成肺类装配体, 如 图 所 示 。 肺 类 装 配 体 培 养 需 要 满 足 适 宜 的 营 养 、 温 度 、 渗 透 压 、 pH 以 及 (答出两点)等基本条件。肺类装配体形成过程中是否运用了动物细胞融合技术 (填
“是”或“否”)。
(5)耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)是一种耐药菌,严重危害人类健康。科研人员拟用 MRSA 感染肺类装配体建立感染模型,来探究解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽是否对MRSA 引起的肺炎有治疗
潜力。以下实验材料中必备的是 。
①金黄色葡萄球菌感染的肺类装配体
②MRSA 感染的肺类装配体
③解淀粉芽孢杆菌 H 抗菌肽
④生理盐水
⑤青霉素(抗金黄色葡萄球菌的药物)
⑥万古霉素(抗 MRSA 的药物)
答案 (1)淀粉、无机盐 (2)金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌 1.73~3.45 (3)淀粉酶 M基 因发生突变或含有 M基因的表达载体丢失 (4)适宜的气体和无菌、无毒的环境 否 (5)②③
④⑥
解析 (1)培养基的成分一般包含水、碳源、氮源和无机盐等营养成分,筛选分解淀粉的固氮细 菌所需要的选择培养基中,除含水、无机盐外,还应含有淀粉,而不能含有有机氮。 (2)从表中数 据可以看出,抗菌肽浓度为 3.45~55.20 μg·mL-1 时,金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌均无法存 活,禾谷镰孢菌和假丝酵母在抗菌肽浓度为 55.20 μg·mL-1 时无法存活,而在抗菌浓度低于 27.6 μg·mL-1 (含)时可存活,故抗菌肽对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌抑制效果较好。抗菌 肽浓度为 1.73 μg·mL-1 时,金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌均能存活,而在 3.45 μg·mL-1 时 均不能存活,所以若要确定抗菌肽有抑菌效果的最低浓度,应在 1.73~3.45 μg·mL-1 浓度区间 进一步实验。(3)淀粉酶 M基因发生突变或含有 M基因的表达载体丢失时,菌株不能再产生淀粉 酶 M。 (4)动物细胞培养除需要满足适宜的营养、温度、渗透压和 pH 条件外,还需要适宜的气 体环境(95%空气和 5%CO2)以满足代谢需求和维持培养液 pH,以及无菌、无毒的环境防止其他微 生物的污染和细胞代谢物的危害。肺类装配体形成过程涉及两种或多种细胞的共培养,但并未 运用动物细胞融合技术。(5)若要探究解淀粉芽孢杆菌 H 抗菌肽是否对 MRSA 引起的肺炎有治疗 潜力,需至少取三组MRSA 感染的肺类装配体进行培养,第一组加入解淀粉芽孢杆菌H抗菌肽,第 二组加入万古霉素(作为有抗菌效果的对照),第三组加入等量生理盐水(作为无抗菌效果的对 照),观察并比较三组肺类装配体的生长情况,若第一组肺类装配体生长情况明显好于第三组,
且与第二组类似或好于第二组,说明该抗菌肽对 MRSA 引起的肺炎有治疗潜力。
6.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 。
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。
答案 (1)该疫苗不含乙肝病毒DNA,不会在人体细胞内增殖产生乙肝病毒 (2)作为标记基因 筛选出转化成功的酵母细胞 RNA 聚合酶 (3)基因组 DNA 放射性同位素等标记的含有目的 基因的 DNA 片段 (4)从酵母细胞中提取蛋白质,用乙肝病毒表面抗原的特异性抗体进行抗原
—抗体杂交,若有杂交带出现,说明酵母细胞中表达出目的蛋白。
解析 (1)只有乙肝病毒的 DNA 分子进入人体细胞,才能以其为模板进行 DNA 复制和外壳蛋白的 表达,然后装配形成子代乙肝病毒。重组乙肝疫苗只含有乙肝病毒表面抗原,不含乙肝病毒 DNA 分子,不会在人体细胞内产生乙肝病毒。 (2)载体上的抗生素抗性基因常作为标记基因,用于将 成功导入重组基因表达载体的细胞筛选出来。细胞中的 RNA 聚合酶可识别载体中的启动子,并 以目的基因的一条链为模板进行转录。(3)由于不能确定目的基因是否插入染色体中,需提取酵 母细胞的基因组 DNA,加热变性,用基因探针进行检测。该探针中需要含有目的基因中的特异性 片段,且带有放射性同位素等标记。若受体细胞的染色体中含有目的基因,该探针就会与目的基 因通过碱基互补配对结合在一起,从而在放射性等检测中观察到杂交带。(4)抗乙肝病毒表面抗 原的抗体可与乙肝病毒表面抗原特异性结合,故可用该抗体与酵母细胞中提取出来的蛋白质进
行抗原—抗体杂交,若出现杂交带,则可证明酵母细胞中表达出目的蛋白。
7.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 。
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 识别和结合 RNA 聚合酶,驱动基因的转 录 将含有目的基因的细胞筛选出来 (3)密码子的简并性 (4)获取 YFP基因并构建表达载
体,导入真核细胞,检验其能否发出黄色荧光
解析 (1)见答案。(2)基因表达载体中,启动子和终止子分别位于目的基因的上游和下游,由图 中 GFP突变基因的转录方向可判断,位于目的基因上游的②为启动子,位于目的基因下游的① 为终止子,启动子是 RNA 聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因的转录。氨苄青霉素抗性基因属 于标记基因,用于筛选含目的基因的受体细胞。 (3)绝大多数氨基酸都有几个密码子,若突变后 的基因转录出的 mRNA 中的密码子与原基因序列所对应的密码子编码的氨基酸相同,则性状不 发生改变。 (4)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,可用获得的 YFP
基因构建表达载体后导入真核细胞内,检验受体细胞能否发出黄色荧光。
8.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(图 1),用于后续验证突变基因与表型的关系。
图 1
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,相关信息见图 2,在电泳图 3
中将酶切结果对应位置的条带涂黑。
图 2
图 3
答案 (1)野生型 (2)基因表达载体(或质粒,或载体) 启动子、终止子 (3)①T-DNA 片段
(或 DA1基因,或目的基因) ②75 ③自交 100
(4)
解析 (1)野生型 DA1基因为显性基因,若导入成功,转基因植株的种子大小应与野生型的一致。 (2)用农杆菌转化法进行转基因需将目的基因插入 Ti 质粒的 T-DNA 中,所以需将二者用同种限 制酶切割再用 DNA 连接酶连接。如要目的基因正常表达,其上游要有启动子驱动转录开始,下游 要有终止子终止转录。 (3)①能在选择培养基上萌发并生长的阳性个体说明其基因组中成功插 入含有 DA1基因的 T-DNA 片段。②T0 代植株自交后所得的 T1 代种子若能在选择培养基上存活, 则为导入了 DA1基因和卡那霉素抗性基因的阳性种子,但导入的数量未知,故用 T1 代植株继续 自交,若某 T1代植株为基因组单一位点插入,则其产生的 T2代种子在选择培养基上的存活率(阳 性率)为 75%。③目标转基因植株应为纯合阳性子代,T2 代植株中存在杂合阳性和纯合阳性子代, 应该用自交的方法筛选,若后代不再出现性状分离,即阳性率为 100%,说明培养基中的幼苗为目 标转基因植株。(4)野生型基因和突变型基因长度均为 150 bp,野生型基因内部无限制酶 X 的酶 切位点,突变型基因在 50 bp 处有一个限制酶X 的酶切位点,所以酶切后野生型出现 1个 150 bp
的条带,而突变型出现 100 bp 和 50 bp 两个条带。
9.研究者拟构建高效筛选系统,将改进的苯丙氨酸合成关键酶基因 P1导入谷氨酸棒杆菌,以提
高苯丙氨酸产量。
(1)如图是该高效筛选系统载体的构建过程。载体 1 中含有 KanR (卡那霉素抗性基因)和 SacB两 个标记基因, 为去除筛选效率较低的 SacB,应选择引物 和 ,并在引物的
(5'/3')端引入 XhoⅠ酶识别序列,进行 PCR 扩增,产物经酶切、连接后环化成载体 2。
(2)PCR 扩增载体 3 中筛选效率较高 的标记基 因 RpsL(链霉素敏感基 因)时, 引物应包含
(EcoR Ⅰ/Hind Ⅲ/Xho Ⅰ)酶识别序列,产物经单酶切后连接到载体 2 构建高效筛选载体 4。
(3)将改进的 P1基因整合到载体 4 构建载体 5。将载体 5 导入链霉素不敏感(由 RpsL突变造 成)、卡那霉素敏感的受体菌。为获得成功导入载体 5 的菌株,应采用含有 的平板进行
初步筛选。
(4)用一定的方法筛选出如下菌株:P1基因脱离载体 5 并整合到受体菌拟核 DNA,且载体 5 上其
他 DNA 片段全部丢失。该菌的表型为 。
A.卡那霉素不敏感、链霉素敏感
B.卡那霉素敏感、链霉素不敏感
C.卡那霉素和链霉素都敏感
D.卡那霉素和链霉素都不敏感
(5)可采用 技术鉴定成功整合 P1基因的菌株。之后以发酵法检测苯丙氨酸产量。
答案 (1)1 4(以上两空可调换) 5' (2)Xho Ⅰ (3)卡那霉素 (4)B (5)PCR(聚合酶链式
反应,答案合理即可)
解析 (1)结合题图中载体 1 分析,要去除 SacB区域,应扩增 SacB区域外的 DNA 片段,所选择的 两种引物应方向相反,且位于扩增部位两端,故应选引物 1 和 4。由于 PCR 扩增时,子链从引物 的 3'端开始延伸,因此应在引物的 5'端引入合适的限制酶识别序列。(2)根据题图中构建载体 4 的过程可知,从载体 3 扩增出的 RpsL片段插入了载体 2 的 XhoⅠ位点,故以载体 3 为模板扩增 RpsL时所需引物应包含 XhoⅠ酶识别序列。 (3)因受体菌的表型为链霉素不敏感、卡那霉素敏 感,载体 5 上具有 RpsL(链霉素敏感基因)和 KanR (卡那霉素抗性基因),故成功导入载体 5 的菌 株链霉素敏感、卡那霉素不敏感,所以,为获得成功导入载体 5 的菌株,应利用含有卡那霉素的 平板进行初步筛选,选择平板上出现的菌落即可。 (4)P1基因整合到受体菌拟核 DNA,且载体 5 上其他 DNA 片段全部丢失,所以该菌的表型依然是受体菌的表型,即链霉素不敏感、卡那霉素敏 感,故 B 正确。 (5)以受体菌拟核 DNA 为模板,采用 P1基因特异性引物进行 PCR 扩增,若获得相
应大小片段,即可表明该菌株成功整合了 P1基因。
10.改良水稻的株高和产量性状是实现袁隆平先生“禾下乘凉梦 ”的一种可能途径。研究人员
克隆了可显著增高和增产的 eui基因,并开展了相关探索。
步骤Ⅰ :
步骤Ⅱ :
(1) 花 药 培 养 能 缩 短 育 种 年 限 , 原 因
是 。在步骤Ⅰ的花药培养过程中,可
产生单倍体愈伤组织,将其培养于含 的培养基上,可促进产生二倍体愈伤组织。Ⅰ中能
用于制造人工种子的材料是 。
(2) 步 骤 Ⅱ 中 ,eui 基 因 克 隆 于 cDNA 文 库 而 不 是 基 因 组 文 库 , 原 因 是 ;在构建重组 Ti 质粒时使用的工具酶
有 。为筛选含重组 Ti 质粒的菌株,需在培养基中添加 。获得的
农杆菌菌株经鉴定后,应侵染Ⅰ中的 ,以获得转基因再生植株。再生植株是否含有 eui
基因的鉴定方法是 ,移栽后若发育为更高且丰产的稻株,则可望“禾下乘凉 ”。
答案 (1)花药培养获得的单倍体经秋水仙素处理后所得植株均为纯合子,后代不会发生性状 分离 秋水仙素 胚状体 (2)cDNA 文库是由编码蛋白质的 mRNA 逆转录来的基因导入受体菌 群而获得的,在 cDNA 文库中容易筛选获得目的基因 限制酶和DNA 连接酶 抗生素 愈伤组织
DNA 分子杂交技术
解析 (1)花药离体培养可获得单倍体,再经秋水仙素处理后所得植株均为纯合子,后代不会发 生性状分离,所以可以明显缩短育种年限。秋水仙素能抑制纺锤体的形成,从而引起细胞内染色 体数目加倍,故将单倍体愈伤组织培养于含秋水仙素的培养基上,可促进产生二倍体愈伤组织。 胚状体可分化形成根、芽,常用于制造人工种子。 (2)cDNA 文库是由编码蛋白质的 mRNA 逆转录 来的基因导入受体菌群获得的,而基因组文库包含了本物种的全部基因,在 cDNA 文库中容易筛 选获得目的基因。在构建重组 Ti 质粒时,需使用一定的限制酶切割质粒,再使用同种限制酶或 能产生相同末端的限制酶切割含目的基因的 DNA 片段,之后再用 DNA 连接酶将目的基因和质粒 连接成重组质粒。重组 Ti 质粒中含有抗生素抗性基因,在培养基中添加抗生素可以筛选获得含 重组 Ti 质粒的菌株。将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法,用含 eui基因的农杆菌侵染 愈伤组织,可将 eui基因导入愈伤组织,获得转基因再生植株。可采取 DNA 分子杂交技术检测再
生植株是否含有 eui基因。
11.“绿水逶迤去,青山相向开”,大力发展低碳经济已成为全社会的共识。基于某些梭菌的特殊代 谢能力,有研究者以某些工业废气(含 CO2 等一碳温室气体,多来自高污染排放企业)为原料,通过
厌氧发酵生产丙酮,构建一种生产高附加值化工产品的新技术。
回答下列问题:
(1)研究者针对每个需要扩增的酶基因(如图)设计一对 ,利用 PCR 技术,在优化反应条件
后扩增得到目标酶基因。
(2)研究者构建了一种表达载体 pMTL80k,用于在梭菌中建立多基因组合表达库,经筛选后提高 丙酮的合成量。该载体包括了启动子、终止子及抗生素抗性基因等,其中抗生素抗性基因的作
用是 ,终止子的作用是 。
(3)培养过程中发现重组梭菌大量表达上述酶蛋白时, 出现了生长迟缓的现象,推测其原因可能 是 ,此外丙酮的积累会伤害细胞,需要进一步优化菌株
和工艺才能扩大应用规模。
(4)这种生产高附加值化工产品的新技术,实现了 ,体现了循环经济特点。从“碳
中和” 的角度看,该技术的优势在于 ,具有广泛的应用前景和良好的社会效益。
答案 (1)引物 (2)便于筛选含有目的基因的受体细胞 使转录在所需要的地方停下来 (3)
酶蛋白的大量合成消耗了大量物质和能量 (4)废弃物的资源化 减少了碳排放
解析 (1)利用PCR 技术扩增目的基因的前提是已知目的基因两端的核苷酸序列,根据这一序列 设计并合成一对引物。(2)抗生素抗性基因作为标记基因,作用是鉴定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。终止子相当于一盏红色信号灯,位于基因的下 游,可使转录在所需要的地方停下来。(3)酶蛋白的大量合成消耗大量的物质和能量,导致重组梭 菌用于自身生长、繁殖的物质和能量减少,菌体生长迟缓。(4)该技术使一个系统产出的污染物, 能够成为本系统或另一个系统的生产原料,从而实现了废弃物的资源化。从“碳中和” 的角度看,
该技术减少了碳排放。
12.新冠疫情出现后,病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题。 (1)新冠病毒是一种 RNA 病毒,检测新冠病毒 RNA(核酸检测)可以采取 RT-PCR 法。这种方法的 基本原理是先以病毒RNA 为模板合成cDNA,这一过程需要的酶是 ,再通过PCR
技术扩增相应的 DNA 片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。
(2)为了确保新冠病毒核酸检测的准确性,在设计 PCR 引物时必须依据新冠病毒 RNA 中的
来进行。 PCR 过程每次循环分为 3 步,其中温度最低的一步是 。
(3)某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测(检测体内是否有新冠病毒抗体),若核酸检测 结果为阴性而抗体检测结果为阳性,说明 (答出 1 种情况即可);若核酸检
测和抗体检测结果均为阳性,说明 。
(4)常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白 S(具有 抗原性)的编码序列(目的基因)。为了制备蛋白疫苗,可以通过基因工程技术获得大量蛋白 S。基
因工程的基本操作流程是 。
答案 (1)逆转录酶 (2)特异核苷酸序列 复性 (3)被检测者曾经感染过病毒,体内出现抗体 但目前没有病毒 被检测者感染了病毒并产生了抗体 (4)获得目的基因→ 构建表达载体→ 导
入受体细胞→ 目的基因的检测与鉴定
解析 (1)以病毒 RNA 为模板合成 cDNA 需要逆转录酶。(2)用 PCR 技术扩增新冠病毒 RNA 片 段时,所需要的引物必须依据新冠病毒 RNA 中的特定核苷酸序列来进行设计。PCR 过程每次循 环分为变性(90 ℃以上)、复性(50 ℃左右)和延伸(72 ℃左右)三个阶段,复性阶段温度最低。(3) 同时进行核酸检测和抗体检测,若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性,说明被检测者曾 经感染过病毒,体内出现抗体但目前没有病毒;若核酸检测和抗体检测结果均为阳性,说明被检测 者感染了病毒并产生了抗体。(4)基因工程技术获得大量蛋白 S 的基本操作流程: 目的基因的获
取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→ 目的基因的检测与鉴定。
13.蛋白酶抑制剂基因转化是作物抗虫育种的新途径。某研究团队将胰蛋白酶抑制剂(NaPI)和
胰凝乳蛋白酶抑制剂(StPin1A)的基因单独或共同转化棉花,获得了转基因植株。
回答下列问题:
(1)蛋白酶抑制剂的抗虫机制是 。
(2) 是实施基因工程的核心。
(3)利用农杆菌转化法时, 必须将 目 的基 因插入质粒 的 上, 此方法 的不足之处
是 。
(4) 为检测 目 的基 因在受体细胞基 因组 中 的整合及其转录和翻译, 可采用 的检测技术有
(写出两点即可)。
(5)确认抗虫基因在受体细胞中稳定表达后,还需进一步做抗虫的 以鉴定其抗性程度。 图为三种不同遗传操作产生的转基因棉花抗虫实验结果,据结果分析 (填“NaPI”或
“StPin1A” 或 “NaPI+StPin1A”) 转 基 因 棉 花 的 抗 虫 效 果 最 佳 , 其 原 因 是
。
(6)基因突变可产生新的等位基因,在自然选择的作用下, 昆虫种群的基因频率会发生 ,
导致昆虫朝着一定的方向不断进化。据此推测,被蛋白酶抑制剂转基因作物长期选择后,某些昆
虫具有了抗蛋白酶抑制剂的能力,其分子机制可能是
(写出两点即可)。
答案 (1)抑制害虫胰蛋白酶活性,从而使害虫不能正常消化食物达到抗虫的目的 (2)基因表达 载体的构建 (3)T-DNA 该方法一般不适用于单子叶植物 (4)PCR 技术、抗原—抗体杂交技 术 (5)接种试验 NaPI+StPin1A NaPI+StPin1A 的转基因棉花的虫体质量最低且每株棉铃数 最多 (6)定向改变 昆虫在胰蛋白酶抑制剂的选择下,抗性基因频率逐渐提高,从而提升了其 抗胰蛋白酶抑制剂的能力;昆虫的胰蛋白酶基因发生突变,原有的胰蛋白酶抑制剂不能发挥作用 解析 (1)蛋白酶抑制剂可与害虫消化道内的蛋白酶结合形成复合物,从而阻断或降低蛋白酶的 活性,使昆虫不能正常消化食物中的蛋白质,从而达到抗虫的目的。(2)基因工程的核心是基因表 达载体的构建。(3)农杆菌细胞内含有 Ti 质粒,当它侵染植物细胞后,可将 Ti 质粒上的 T-DNA 转 移至受体细胞,并将其整合到受体细胞的染色体 DNA 上。故利用农杆菌转化法时,需将目的基 因插入 Ti 质粒的 T-DNA 上。但农杆菌一般只感染双子叶植物和裸子植物,故其不足之处是该 方法一般不适用于单子叶植物。(4)在分子水平上可通过 PCR 技术检测目的基因是否导入受体 细胞染色体 DNA 上或检测目的基因是否转录出了 mRNA;是否翻译出相应的蛋白质则需要使 用抗原—抗体杂交技术。(5)抗虫基因导入植物细胞后,要鉴定其是否赋予植物抗虫特性,需要做 抗虫接种试验。题图中,NaPI+StPin1A 转基因棉花的虫体质量最低,每株棉铃数最多,故其抗虫效 果最佳。(6)昆虫种群本来就存在抗虫性强或弱的变异,在抗虫剂(蛋白酶抑制剂)的选择作用下, 昆虫种群的基因频率会发生定向改变,使昆虫朝着一定的方向不断进化。蛋白酶抑制剂通过与 害虫消化道内的蛋白酶结合使害虫不能消化蛋白质而死亡。昆虫具有抗胰蛋白酶抑制剂的能力 可能是因为昆虫的胰蛋白酶发生突变,产生一种新胰蛋白酶,其不能与原有的胰蛋白酶抑制剂结
合,使原有胰蛋白酶抑制剂不能发挥作用;也可能是昆虫在胰蛋白酶抑制剂的选择下,抗性基因频
率逐渐提高,从而提升了其抗胰蛋白酶抑制剂的能力。
题型 02 DNA 的粗提取
1.“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
答案 D DNA 的粗提取与鉴定实验中,通过研磨破碎细胞,使细胞裂解释放 DNA 等物质,A 正确 ; 粗提取的 DNA 中可能会含有蛋白质、多糖、RNA 等杂质,通过分离可以去除混合物中的杂质,B 正确 ;根据 DNA 和蛋白质等在 95%的冷酒精中的溶解度不同,可反复多次沉淀来提高 DNA 的纯
度,C 正确;DNA 鉴定时,DNA 溶液加入二苯胺试剂后,需要沸水浴加热才会变蓝,D 错误。
2.关于“DNA 的粗提取与鉴定” 实验,下列说法错误的是 ( )
A.过滤液沉淀过程在 4 ℃冰箱中进行是为了防止 DNA 降解
B.离心研磨液是为了加速 DNA 的沉淀
C.在一定温度下,DNA 遇二苯胺试剂呈现蓝色
D.粗提取的 DNA 中可能含有蛋白质
答案 B 由于在低温条件下 DNA 酶的活性较低, 因此过滤液沉淀过程在 4 ℃冰箱中进行是为 了防止 DNA 降解,A 正确;DNA 存在于上清液中,离心研磨液是为了使蛋白质等沉淀,B 错误;沸
水浴条件下,DNA 遇二苯胺试剂呈现蓝色,C 正确;并非所有蛋白质都可溶于冷酒精,故粗提取的
DNA 中可能含有蛋白质,D 正确。
3.粗提取 DNA 时,向鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水并搅拌,过滤后所得滤液进行下列处理 后再进行过滤,在得到的滤液中加入特定试剂后容易提取出 DNA 相对含量较高的白色丝状物的
处理方式是( )
A.加入适量的木瓜蛋白酶
B.37~40 ℃的水浴箱中保温 10~15 分钟
C.加入与滤液体积相等的、体积分数为 95%的冷却的酒精
D.加入 NaCl 调节浓度至 2 mol/L→过滤→调节滤液中 NaCl 浓度至 0.14 mol/L
答案 A 加入适量的木瓜蛋白酶能分解滤液中的主要杂质——蛋白质,有助于提高白色丝状 物的 DNA 相对含量,A 符合题意;37~40 ℃达不到破坏蛋白质所需的温度,所选温度应该是
60~75 ℃,此温度能够破坏滤液中主要杂质蛋白质的结构,进而去除这些杂质,有助于提高白色
丝状物的 DNA 相对含量,B 不符合题意 ;与滤液体积相等的、体积分数为 95%的冷却的酒精是题 干中的“特定试剂”,C 不符合题意 ;加入 NaCl 调节浓度至 2 mol/L→过滤→调节滤液中 NaCl 浓度至 0.14 mol/L,经过以上处理后 DNA 析出,过滤后 DNA 主要存在于纱布上的过滤物中,在滤 液中含量极少,经过D项处理后应过滤去除溶液中的杂质,再用物质的量浓度为2 mol/L 的NaCl
溶液溶解 DNA,有助于提高白色丝状物的 DNA 相对含量,D 不符合题意。
4.下列关于“DNA 粗提取与鉴定实验”的叙述,正确的是( )
A.洗涤剂能瓦解细胞膜并增加 DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度
B.将 DNA 丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝
C.常温下菜花匀浆中有些酶类会影响 DNA 的提取
D.用玻棒缓慢搅拌滤液会导致 DNA 获得量减少
答案 C 本题考查 DNA 粗提取与鉴定实验的基本知识。洗涤剂能瓦解细胞膜,但对 DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度无影响,故 A 错误;DNA 丝状物需先溶解在适宜浓度的 NaCl 溶液中,然后加入二 苯胺试剂,混合均匀后沸水浴,待冷却后溶液变蓝,故B错误;常温下菜花匀浆中有些水解酶可能 会使 DNA 水解而影响 DNA 的提取,故 C 正确;用玻棒朝一个方向缓慢搅拌可减轻对 DNA 分子的破
坏,有利于 DNA 分子的提取,故 D 错误。
5.在利用鸡血进行“DNA 的粗提取与鉴定”的实验中,相关叙述正确的是( )
A.用蒸馏水将 NaCl 溶液浓度调至 0.14 mol/L,滤去析出物
B.调节 NaCl 溶液浓度或加入木瓜蛋白酶,都可以去除部分杂质
C.将丝状物溶解在 2 mol/L NaCl 溶液中,加入二苯胺试剂即呈蓝色
D.用菜花替代鸡血作为实验材料,其实验操作步骤相同
答案 B 用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14 mol/L 时,滤取析出物;利用二苯胺试剂鉴定DNA 时,需沸水浴加热几分钟,才呈蓝色 ;用菜花替代鸡血为实验材料,需要对材料的细胞壁进行处 理。调节 NaCl 溶液浓度改变不同物质在其中的溶解度,加入木瓜蛋白酶分解蛋白质都可以去除
部分杂质,故 B 正确。
题型 03 PCR 和凝胶电泳
1.抗虫和耐除草剂玉米双抗 12-5 是我国自主研发的转基因品种。为给监管转基因生物安全提
供依据,采用 PCR 方法进行目的基因监测,反应程序如图所示。下列叙述正确的是 ( )
A.预变性过程可促进模板 DNA 边解旋边复制
B.后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分
C.延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制
D.转基因品种经检测含有目的基因后即可上市
答案 B 94 ℃预变性可使模板 DNA 解旋为单链,72 ℃延伸过程中才会使 4 种脱氧核苷酸在 Taq DNA 聚合酶的催化作用下合成子链,A 错误;72 ℃ ,1 min 的后延伸过程可使目的基因的扩增 更充分,B 正确;由于 Taq DNA 聚合酶只能催化单个的脱氧核苷酸添加到已有的核酸片段(如引 物)的 3'端,不能从头合成DNA,故延伸过程中需要引物参与,C 错误;为防基因污染,确保安全,我国 制定了相关法规和政策进行依法监管,转基因品种需经国家农业转基因生物安全委员会(评价机
构)评价安全后才可推广上市,D 错误。
2.某实验利用 PCR 技术获取目的基因,实验结果显示除目的基因条带(引物与模板完全配对)外, 还有 2 条非特异条带(引物和模板不完全配对)。为了减少反应中非特异条带的产生,以下措施
中有效的是( )
A.增加模板 DNA 的量
B.延长热变性的时间
C.延长延伸的时间
D.提高复性的温度
答案 D PCR 反应中出现非特异性条带的主要原因是引物与模板 DNA 出现了非特异性结合,模 板DNA 不纯或过多易出现非特异性结合,A错误;延长热变性时间与非特异性条带无直接关系,B 错误;延长延伸时间易出现非特异性结合,C 错误;复性温度偏低易出现非特异性结合,故提高复
性温度可减少反应中非特异条带的产生,D 正确。
3.纤毛是广泛存在的细胞表面结构,功能异常可引发多种疾病。因此,研究纤毛形成的作用机制
具有重要意义。请回答下列问题。
图Ⅰ
(1)纤毛结构如图Ⅰ所示, 由细胞膜延伸形成的纤毛膜主要由 组成。基体由中心体转
变而来, 中心体在有丝分裂中的功能是 。
(2)某病人肾小管上皮细胞纤毛异常,为了分析纤毛相关基因X 是否发生了变异,对基因X进行了 PCR 扩增与产物测序。从细胞样品中分离 DNA 时,可通过交替调节盐浓度将与核蛋白结合的 DNA 分离出来,溶液中添加 NaCl 至 2.0 mol/L 的目的是 。PCR 扩增时,需在
催化下,在引物的 端进行 DNA 链的延伸,获得扩增产物用于测序。
(3)为研究蛋白质 X 在细胞中的定位,构建绿色荧光蛋白 GFP 与 X 的融合蛋白,融合蛋白具有绿 色荧光,可指示其在细胞内位置。将X-GFP 基因融合片段 M 导入如图Ⅱ所示载体质粒 Y,构建
Y-M 重组质粒(在 EcoRⅤ位点插入片段)。请完成下表。
图Ⅱ
图Ⅲ
分步实验目标 简易操作、结果、分析
PCR 鉴定正向 重组质粒Y-M ①选择图Ⅱ引物 ;②PCR 目的产物约为 bp
确保 M 及 连 接处序列正确 ③质粒测序, 图Ⅲ中正确的是 (选填序列编号)
检测融合蛋白 ④对照质粒Y-GFP(仅表达 GFP)与实验质粒Y-M 分别导入细胞,发现对照组整个
定位 细胞均有绿色荧光而实验组荧光集中在纤毛基部,说明
(4)为研究另一纤毛病相关基因 Z 表达的变化,采用荧光定量 PCR 法检测健康人与病人基因 Z 的 转录水平。采集样本、提取总 RNA,经 形成 cDNA 作为模板,PCR 扩增结果显示,在总 cDNA 模板量相等的条件下,健康人 Ct 值为 15,而病人 Ct 值为 20(Ct 值是产物荧光强度达到设 定阈值时的 PCR 循环数)。从理论上估算,在 PCR 扩增 20 个循环的产物中,健康人样品的目的产
物大约是病人的 倍。
答案 (1)脂质和蛋白质 发出星射线,形成纺锤体 (2)溶解 DNA Taq DNA 聚合酶(或耐高温 的 DNA 聚合酶) 3' (3)①a 、b ②1 100 ③Q4 ④蛋白 X 定位于纤毛基部 (4)逆转录 32 解析 (1)纤毛膜由细胞膜延伸形成,细胞膜的组成成分主要是脂质和蛋白质;在低等植物和动物 细胞有丝分裂的前期, 中心体发出星射线,形成纺锤体。(2)DNA 在 2.0 mol/L 的 NaCl 溶液中溶解
度很高,常用该浓度的 NaCl 溶液溶解 DNA 。PCR 是体外大量扩增 DNA 分子的技术,PCR 过程
需要 Taq DNA 聚合酶(或耐高温的 DNA 聚合酶,可催化 DNA 子链的延伸)、引物(在 PCR 过程 中为 Taq DNA 聚合酶提供 3'-OH,使该酶能够从引物的 3'端开始连接脱氧核苷酸)、四种游离的 脱氧核苷酸(合成 DNA 子链的原料)、缓冲液(提供液体环境及离子条件) 、DNA 母链(DNA 复
制的模板) 。(3)片段 M 正向拼接和反向拼接结果如图:
用 PCR 鉴定是否为正向重组质粒 Y-M,可选用引物 a 和引物 b, 目的产物约为 1 100 bp。若 M 与 载 体 质 粒 Y 正 确 连 接 , 则 上 游 连 接 处 含 有 Hind Ⅲ+EcoR Ⅴ 的 识 别 序 列 , 即 5'…AAGCTT…GATATC…3', 即 Q4, 下 游 含 有 EcoR Ⅴ+BamH Ⅰ 的 识 别 序 列 , 即 5'…GATATC…GGATCC…3', 即质粒测序正确的是 Q4。本实验的目的是借助绿色荧光蛋白检 测蛋白质 X 在细胞中的位置,则实验组导入的是质粒 Y-M(M 为 X-GFP 基因融合片段),表达 X-GFP,对照组导入仅表达 GFP 的质粒 Y-GFP,依据实验组绿色荧光集中在纤毛基部,而对照组 整个细胞均有绿色荧光,可知蛋白 X 定位于纤毛基部。(4)提取细胞的总 RNA,经逆转录获得 cDNA,cDNA 作为荧光定量 PCR 的模板。荧光定量 PCR 过程中,特定 PCR 循环次数下产物产生 的荧光强度与模板量呈正相关,虽然限定了总 cDNA 模板量相等,但要注意由于健康人和病人基 因 Z 的转录水平不同,相应的 mRNA 含量不同, 因此基因 Z 的 cDNA 含量并不相同,设健康人基 因Z 的 cDNA 模板量为x,病人的为y, 由“健康人 Ct 值为 15,而病人 Ct 值为 20”知,x×215=y×220,PCR
扩 增 20 个 循 环 的 产 物 中 , 健 康 人 样 品 的 目 的 产 物 大 约 是 病 人 的
(x×220)÷ (y×220)=(x×220)÷ (x×215)=25=32 倍。
4.金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白,某研究小组计划通过多聚酶链式反应(PCR) 扩增获得目的基因,构建转基因工程菌,用于重金属废水的净化处理。PCR扩增过程示意图如下,
请回答下列问题:
(1)从高表达 MT 蛋白的生物组织中提取 mRNA,通过 获得 用于 PCR 扩增。
(2)设计一对与 MT 基因两端序列互补配对的引物(引物 1 和引物 2),为方便构建重组质粒,在引 物 中 需 要 增 加 适 当 的 位 点 。 设 计 引 物 时 需 要避 免 引 物 之 间 形
成 ,而造成引物自连。
(3)图中步骤 1 代表 ,步骤 2 代表退火,步骤 3 代表延伸,这三个步骤组成一轮循环。
(4)PCR 扩增时,退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏 的碱基配 对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关,长度相同但 的引物需要设定更
高的退火温度。
(5)如果PCR反应得不到任何扩增产物,则可以采取的改进措施有 (填序号:①升高退火
温度 ②降低退火温度 ③重新设计引物)。
答案 (8 分)(1)逆转录 cDNA (2)限制性核酸内切酶 碱基互补配对 (3)变性 (4)引物与
模板 GC 含量高 (5)②③
解析 本题主要考查目的基因的获取及 PCR 技术的有关知识。(1)依据题中表述现象分析,mRNA 合成目的基因的过程应为逆转录过程,由 mRNA 直接逆转录形成的 DNA 为 cDNA。(2)构建重组质 粒时需要限制酶和 DNA 连接酶,因此推测在引物中需要增加适当的限制酶识别的位点。设计引 物时需要注意避免引物 1 和引物 2 之间形成碱基互补配对。 (3)图中步骤 1 代表变性。 (4)退火 温度过高会破坏引物与模板链之间的碱基互补配对。由于含 G/C 碱基对多的 DNA 稳定性强,因 此在 PCR 过程中设置的温度应视 G/C 的含量而定。(5)温度过高不利于引物与模板结合;引物设
计不合理也会影响 PCR 扩增反应。
知识归纳 关于引物的几个问题:①引物是一小段 DNA 或 RNA,它能与 DNA 母链的一段碱基序列 互补配对,其长度通常为 20~30 个核苷酸。②由于 PCR 利用了 DNA 的热变性原理,因此温度的高 低直接影响 DNA 变性、复性和延伸的过程,特别是复性的过程也即题中的退火过程,它关乎引物 是否能与模板链结合,只有结合后才有可能进行“延伸 ”。③结合 DNA 结构特点,A 与 T 之间有 2
个氢键、C 与 G 之间有 3 个氢键的知识分析,引物中含碱基不同耐温程度不同,其中含 C/G 较多
的引物,PCR 扩增时温度可适当提高。
题型 04 基因工程的应用与蛋白质工程
1.腈水合酶(N0)广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域,但不耐高温,利用蛋白质工程技 术在 N0 的α和β亚基之间加入一段连接肽,可获得热稳定的融合型腈水合酶(N1)。下列有关叙
述错误的是( )
A.N1 与 N0 氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一
B.加入连接肽需要通过改造基因实现
C.获得 N1 的过程需要进行转录和翻译
D.检测 N1 的活性时先将 N1 与底物充分混合,再置于高温环境
答案 D 根据题意可知,与 N0 相比,N1 多了一段连接肽,二者氨基酸序列的差异是影响其热稳 定性的原因之一,A 正确 ;利用蛋白质工程改造蛋白质时需对相关基因进行修饰或合成,在 N0 的 结构中加入连接肽需要通过改造相关基因来实现,B 正确 ;获得 N1 的过程需要进行转录和翻 译,C 正确;检测 N1 的活性时,需要先将 N1 与底物置于高温环境下,再将 N1 与底物充分混合,D 错
误。
2.新型冠状病毒的检测方法目前主要有核酸检测法和抗体检测法。下列说法错误的是( )
A.抗体检测法利用了抗原与抗体特异性结合的原理
B.感染早期,会出现能检测出核酸而检测不出抗体的情况
C.患者康复后,会出现能检测出抗体而检测不出核酸的情况
D.感染该病毒但无症状者,因其体内不能产生抗体不适用抗体检测法检测
答案 D 抗体检测法利用了抗原与抗体特异性结合的原理,A 正确;感染早期,新冠病毒的核酸 已进入机体,但机体可能尚未进行体液免疫产生抗体,会出现能检测出核酸而检测不出抗体的 情况,B 正确 ;患者康复后,体内留有记忆细胞和抗体,而新冠病毒已被机体清除,会出现能检测 出抗体而检测不出核酸的情况,C 正确 ;感染该病毒但无症状者,其体内会发生体液免疫产生抗
体,适用抗体检测法检测,D 错误。
3.水蛭是我国的传统中药材,主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一,具有良好的抗凝
血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构,提高其抗凝血活性。回答下列问题:
(1)蛋白质工程流程如图所示,物质 a 是 ,物质 b 是 。在生产过程中,物质 b
可 能 不 同 , 合 成 的 蛋 白 质 空 间 构 象 却 相 同 , 原 因 是
。
(2)蛋白质工程是基因工程的延伸,基因工程中获取目的基因的常用方法有 、
和利用 PCR 技术扩增。 PCR 技术遵循的基本原理是 。
(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后,分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性,结 果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的 (填“种类”或“含
量 ”) 有 关 , 导 致 其 活 性 不 同 的 原 因 是
。
(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性
差异,简要写出实验设计思路 。
答案 (1)多肽链 mRNA mRNA 上决定氨基酸的密码子具有简并性 (2)从基因文库中获取 人工合成 DNA 半保留复制 (3)种类 酶处理后形成的肽中氨基酸的种类、数目和排列顺序 不同 (4)在相同条件下,将蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素分别
进行抗凝血实验, 比较三组血液凝固所需时间长短,所需时间越长说明其抗凝血活性越大
解析 (1)蛋白质工程的基本途径:从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应
有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的 蛋白质。由于 mRNA 上决定氨基酸的密码子具有简并性, 因此 mRNA 不同,翻译形成的多肽链 中氨基酸序列有可能是相同的,再盘曲、折叠形成相同结构的蛋白质。(2)基因工程中获取目的 基因的常用方法有从基因文库中获取、人工合成和利用 PCR 技术扩增。PCR 技术遵循的原理 是 DNA 半保留复制。(3)由图可知,水蛭蛋白经两种蛋白酶处理后,酶解产物的肽含量差别不大, 但是抗凝血活性有所差异,所以推测该差异主要与肽的种类有关,两种处理后酶解产物中氨基酸 的种类、数目和排列顺序不同,从而导致两种处理后抗凝血活性有差异。(4)在相同条件下,将蛋
白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素分别进行抗凝血实验, 比较三组血
液凝固所需时间长短,所需时间越长说明其抗凝血活性越大。
4.已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白,由 305 个氨基酸组成。如果将 P 分子中 158 位的丝氨酸变成亮氨酸,240 位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质(P1)不但
保留 P 的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列问题:
(1)从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的 进行改造。
(2)以 P 基因序列为基础,获得 P1 基因的途径有修饰
基因或合成 基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括
的复制 ;以及遗传信息在不同分子之间的流动,即: 。
(3)蛋 白质工程也被称为第二代基 因工程,其基本途径是从预期蛋 白质功能 出发,通过 和 ,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,再经表达、纯化
获得蛋白质,之后还需要对蛋白质的生物 进行鉴定。
答案 (1)氨基酸序列(或结构)(1 分,其他合理答案也给分)
(2)P P1 (每空 2 分,共 4 分) DNA 和 RNA(或遗传物质)(2 分) DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白
质(或转录、逆转录、翻译)(3 分)
(3)设计蛋白质的结构 推测氨基酸序列(每空 2 分,共 4 分) 功能(1 分)
解析 (1)蛋白质的功能与结构相关,若要改变蛋白质的功能,需要对其结构进行改造。(2)确定
目的基因的碱基序列后,可通过对现有基因进行改造或者重新合成来获得目的基因。中心法则 的内容包括遗传信息的复制、转录、逆转录和翻译。 (3)蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白 质功能出发,通过设计蛋白质的结构和推测氨基酸序列,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列。获
得蛋白质之后要对蛋白质的生物功能进行鉴定。
题型 05 生物技术的安全与伦理
1.社会上流传着一些与生物有关的说法,有些有一定的科学依据,有些违反生物学原理。以下说
法中有科学依据的是( )
A.长时间炖煮会破坏食物中的一些维生素
B.转基因抗虫棉能杀死害虫就一定对人有毒
C.消毒液能杀菌,可用来清除人体内新冠病毒
D.如果孩子的血型和父母都不一样,肯定不是亲生的
答案 A 高温加热可能会破坏食物中的一些维生素,A 有科学依据;转基因抗虫棉能产生 Bt 抗 虫蛋白,杀死害虫,但对人畜无害,B 没有科学依据 ;消毒液能杀死人体皮肤表面的微生物,但不 能用来清除人体内的新冠病毒,可通过药物增强人体的免疫能力,通过细胞免疫等清除人体内 的新冠病毒,C 没有科学依据;孩子的血型和父母都不一样,也可能是亲生的,如父母的血型分别
为 A 型(IAi)、B 型(IBi),孩子是 O 型(ii),D 没有科学依据。
2.生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列叙述,错误的是( )
A.应严格选择转基因植物的目的基因,避免产生对人类有害的物质
B.当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验,但不反对治疗性克隆
C.反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿
D.生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力
答案 D 在获得转基因植物时,要严格选择目的基因,避免产生对人类有害的毒性蛋白或过敏 蛋白等物质,A 正确;当今社会的普遍观点是禁止有关人类的生殖性克隆,但不反对治疗性克隆,B 正确 ;反对设计试管婴儿的原因之一是有人将此技术用于设计婴儿性别,C 正确 ;生物武器包括
致病菌、病毒、生化毒剂及经过基因重组的致病菌等,干扰素不属于生物武器,D 错误。
3.下列关于转基因生物安全性的叙述中,错误的是( )
A.我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度
B.国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害
C.开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提
D. 目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性上
答案 B 本题考查了转基因生物安全性的有关知识。目前对转基因生物安全性的争论主要集 中在食用安全性和环境安全性两个方面 ;因对转基因生物的安全性还处于争论阶段,故不可能 在转基因食品标签上警示性注明可能的危害 ;但我国已对转基因食品和农产品强制实施了产品 标识制度,以维护消费者对转基因产品的知情权和选择权;开展风险评估、预警跟踪和风险管理
是保障转基因生物安全的前提。
4.下列关于转基因生物安全性的叙述,错误的是( )
A.种植转基因作物应与传统农业种植区隔离
B.转基因作物被动物食用后, 目的基因会转入动物体细胞中
C.种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性
D.转基因植物的目的基因可能转入根际微生物
答案 B 本题主要考查转基因生物安全性的相关问题,种植转基因作物时为了避免基因污染, 应与传统农业种植区隔离,故A对;转基因作物被动物食用后, 目的基因会被动物消化,不会转入 动物体细胞中,故 B 错 ;转基因植物有可能将基因扩散至野生植物中,从而影响野生植物的遗传
多样性,故 C 对;转基因植物的目的基因可被微生物利用,故 D 对。
【归纳总结】 1.基因工程操作工具 2. 基因工程基本操作程序
3. 蛋白质工程 (1)目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。 (2)操作手段：改造或合成基因。 (3)设计流程：从预期的蛋白质功能出发→ 设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→ 找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。
1.(2022 浙江 1 月选考,21,2 分)羊瘙痒病是感染性蛋白粒子 PrPSc 引起的。某些羊体内存在蛋白 质 PrPc,但不发病。当羊感染了 PrPSc 后,PrPSc 将 PrPc 不断地转变为 PrPSc,导致 PrPSc 积累,从而发 病。把患瘙痒病的羊组织匀浆接种到小鼠后,小鼠也会发病。下列分析合理的是 ( )
A.动物体内的 PrPSc 可全部被蛋白酶水解
B.患病羊体内存在指导 PrPSc 合成的基因
C.产物 PrPSc 对 PrPc 转变为 PrPSc 具有反馈抑制作用
D.给 PrPc 基因敲除小鼠接种 PrPSc,小鼠不会发病
答案 D 感染性蛋白粒子 PrPSc 会将羊体内的 PrPc 不断转变为 PrPSc,PrPSc 在体内积累从而导
致发病,可见动物体内的 PrPSc 并不会全部被蛋白酶水解,A 错误;患病羊体内存在指导蛋白质 PrPc 合成的基因,而 PrPSc 并不是自身合成的,而是外界感染的,B 错误;PrPSc 在体内积累从而导致 发病,说明产物 PrPSc 对 PrPc 转变为 PrPSc 不具有反馈抑制作用,C 错误;把患瘙痒病的羊组织匀浆 接种到小鼠后,小鼠也会发病,原因是患瘙痒病的羊组织匀浆含有感染性蛋白粒子 PrPSc,小鼠体
内含有 PrPc,PrPc 基因敲除小鼠不含 PrPc,接种 PrPSc 后也不会发生使 PrPc 转变为 PrPSc 并积累
PrPSc 而致病的现象,D 正确。
2.(2021浙江6月选考,20,2分)采用CRISPR/Cas9基因编辑技术可将增强型绿色荧光蛋白(EGFP) 基因定点插入受精卵的 Y 染色体上,获得转基因雄性小鼠。该转基因小鼠与野生型雌性小鼠交
配,通过观察荧光可确定早期胚胎的性别。下列操作错误的是( )
A.基因编辑处理的受精卵在体外培养时,不同发育阶段的胚胎需用不同成分的培养液
B.基因编辑处理的受精卵经体外培养至 2 细胞期,须将其植入同期发情小鼠的子宫,才可获得
表达 EGFP 的小鼠
C.分离能表达 EGFP 的胚胎干细胞,通过核移植等技术可获得大量的转基因小鼠
D.通过观察早期胚胎的荧光,能表达 EGFP 的即为雄性小鼠胚胎
答案 B 受精卵在体外培养时,由于不同发育阶段的胚胎细胞所需的环境有所不同,因此需要 更换不同成分的培养液,A 正确 ;进行胚胎移植的早期胚胎通常为发育到 8 细胞以上的胚胎,如 早期囊胚,B 错误 ;利用胚胎干细胞通过核移植等技术来获得转基因小鼠时,可在短时间内获得 大量的转基因小鼠胚胎,再通过胚胎移植技术大量培养转基因小鼠,C 正确 ;根据题干信息可 知,EGFP 基因被定点插入 Y 染色体上,而 Y 染色体只有雄性才具有,因而观察早期胚胎的荧光,
能表达 EGFP 的即为雄性小鼠胚胎,D 正确。
3.(2020 浙江 7 月选考,24,2 分)下列关于基因工程的叙述,正确的是( )
A.若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制性核酸内切酶,则一定有利于该重组质粒进
入受体并保持结构稳定
B.抗除草剂基因转入某抗盐植物获得 2 个稳定遗传转基因品系,抗性鉴定为抗除草剂抗盐和抗
除草剂不抗盐。表明一定是抗盐性的改变与抗除草剂基因的转入无关
C.抗除草剂基因转入某植物获得转基因植株,其 DNA 检测均含目的基因,抗性鉴定为抗除草剂
和不抗除草剂。表明一定是前者表达了抗性蛋白而后者只表达抗性基因 RNA
D.已知不同分子量 DNA 可分开成不同条带,相同分子量的为一条带。用某种限制性核酸内切酶
完全酶切环状质粒后,出现 3 条带。表明该质粒上一定至少有 3 个被该酶切开的位置
答案 D 若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制酶,该酶会破坏重组质粒的结构,不 利于重组质粒在受体中保持结构稳定,A 错误;抗除草剂基因转入某抗盐植物获得的 2 个稳定遗 传品系中有抗除草剂不抗盐的品系,抗盐性的改变可能与抗除草剂基因的转入有关,B 错误 ;在 DNA检测均含目的基因的条件下,抗性鉴定为抗除草剂说明目的基因完成了表达,抗性鉴定为不 抗除草剂说明目的基因可能完成了转录而没有翻译成蛋白质,还有可能是目的基因没有转 录,C 错误;因为质粒为环形,用某限制酶完全酶切后出现 3 条带,说明酶切后的产物中有 3 种不
同分子量的 DNA,可以推测出质粒上至少有 3 个位置被该酶切开,D 正确。
4.(2023 浙江 6 月选考,19,2 分)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。
甲
乙
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
答案 B 从图甲可知 GFP和 Gata3基因使用同一个启动子,故 Gata3基因的启动子同时控制 GFP和 Gata3基因的表达,A 错误 ;由于启动子区在左侧,基因的编码区在右侧,因此转录的方向
是从左到右,mRNA 的 5'端为 Gata3基因,3'端为 GFP基因,因此翻译时先合成 Gata3 蛋白,B 正
确;大片段为 Gata3-GFP基因,小片段为 Gata3基因,因此 2 号为 Gata3-GFP基因纯合子,4 号为 野生型,C 错误 ;若用引物 1 和引物 3 进行 PCR,则 Gata3基因无法扩增,不利于区分纯合子和杂
合子,D 错误。
5.(2023 浙江 1 月选考,2,2 分)以哺乳动物为研究对象的生物技术已获得了长足的进步。对生
物技术应用于人类,在安全与伦理方面有不同的观点,下列叙述正确的是( )
A.试管婴儿技术应全面禁止
B.治疗性克隆不需要监控和审查
C.生殖性克隆不存在伦理道德方面的风险
D.我国不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验
答案 D 试管婴儿技术可以帮助不育夫妇解决生育问题,不应全面禁止,A 错误;治疗性克隆也 需要监控和审查,B 错误 ;生殖性克隆存在伦理道德方面的风险,C 错误 ;我国政府一再重申四不
原则:不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验,D 正确。
6.(2023 浙江 6 月选考,23,14 分)赖氨酸是人体不能合成的必需氨基酸,而人类主要食物中的赖
氨酸含量很低,利用生物技术可提高食物中赖氨酸含量。
回答下列问题:
(1)植物细胞合成的赖氨酸达到一定浓度时,能抑制合成过程中两种关键酶的活性,导致赖氨酸 含量维持在一定浓度水平,这种调节方式属于 。根据这种调节方式,在培养基中添 加 ,用于筛选经人工诱变的植物悬浮细胞,可得到抗赖
氨酸类似物的细胞突变体,通过培养获得再生植株。
(2)随着转基因技术与动物细胞工程结合和发展,2011 年我国首次利用转基因和体细胞核移植
技术成功培育了高产赖氨酸转基因克隆奶牛。其基本流程为:
①构建乳腺专一表达载体。 随着测序技术的发展,为获取富含赖氨酸的酪蛋白基因(目的基因), 可通过检索 获取其编码序列,用化学合成法制备得到。再将获得的目的基因与含有
乳腺特异性启动子的相应载体连接,构建出乳腺专一表达载体。
②表达载体转入牛胚胎成纤维细胞(BEF)。将表达载体包裹到磷脂等构成的脂质体内,与 BEF 膜
发生 ,表达载体最终进入细胞核,发生转化。
③核移植。将转基因的 BEF 作为核供体细胞,从牛卵巢获取卵母细胞,经体外培养及去核后作 为 。将两种细胞进行电融合,电融合的作用除了促进细胞融合,同时起到了 重
组细胞发育的作用。
④重组细胞的体外培养及胚胎移植。重组细胞体外培养至 ,植入代孕母牛子
宫角,直至小牛出生。
⑤ 检 测 。DNA 水平检 测 : 利 用 PCR 技 术 , 以 非 转基 因 牛 耳 组 织 细 胞 作 为 阴 性对 照 , 以 为阳性对照,检测到转基因牛耳组织细胞中存在目的基因。RNA 水平检测:从非转基因牛乳汁中 的脱落细胞、转基因牛乳汁中的脱落细胞和转基因牛耳组织细胞,提取总 RNA,对总 RNA 进行 处理,以去除 DNA 污染,再经逆转录形成 cDNA,并以此为 ,利用特定引物扩增目的 基因片段。结果显示目的基因在转基因牛乳汁中的脱落细胞内表达,而不在牛耳组织细胞内表
达,原因是什么 。
答案 (1)(负)反馈调节 一定浓度的赖氨酸类似物 (2)①基因(序列)数据库 ②融合 ③ 受体细胞 激活 ④桑葚胚或囊胚 ⑤含酪蛋白基因的牛耳组织细胞 DNA 酶 PCR 的模板 构建的表达载体只含有乳腺特异性启动子,只能在乳腺细胞中启动转录,而在牛耳组织细胞中
不能表达
解析 (1)一个系统工作的效果反过来抑制该系统的工作称为负反馈调节,基于此原理,若在培 养基中加入一定浓度的赖氨酸类似物作为选择培养基,就可筛选获得抗赖氨酸类似物的细胞突 变体。 (2)①用化学方法合成目的基因时,需要已知其全部序列,所以可以通过基因(序列)数据 库检索查询该序列。②利用膜融合的方式可将脂质体包裹的表达载体转入特定受体细胞。③核 移植时常用的受体细胞为去核卵母细胞,携带转基因的 BEF(核供体细胞)与受体细胞通过电融 合法诱导融合,使供体核进入卵母细胞,形成重组细胞,同时电刺激还可激活重组细胞,使其完 成细胞分裂和发育进程。④当重组细胞发育至桑葚胚或囊胚时进行胚胎移植。⑤阳性对照是指 含有目的基因的细胞,所以用含酪蛋白基因的牛耳组织细胞作为阳性对照,通过对比判断目的 基因是否导入转基因牛组织细胞中。可从非转基因牛乳汁中的脱落细胞、转基因牛乳汁中的脱 落细胞和转基因牛耳组织细胞中提取总 RNA,对总 RNA 进行 DNA 酶处理,以除去细胞中的 DNA,只 剩下 RNA,再通过逆转录形成 cDNA,并以此为模板利用 PCR 技术扩增 DNA 检验基因是否表达。不
同种类细胞中遗传信息的表达情况不同,含乳腺特异性启动子的表达载体只在乳腺细胞中表达。
7. [2022 浙江 1 月选考,29(二),7 分]我国在新冠疫情防控方面取得了显著的成绩,但全球疫情形势 仍然非常严峻,尤其是病毒出现了新变异株——德尔塔、奥密克戎,更是威胁着全人类的生命健
康。
(1)新冠病毒核酸定性检测原理是: 以新冠病毒的单链 RNA 为模板,利用 酶合成 DNA,
经PCR 扩增,然后在扩增产物中加入特异的 ,如果检测到特异的杂交分子则核酸
检测为阳性。
(2)接种疫苗是遏制新冠疫情蔓延的重要手段。腺病毒疫苗的制备技术要点是:将腺病毒的复制
基因敲除;以新冠病毒的 基因为模板合成的 DNA 插入腺病毒基因组,构建重组腺病毒。
重组腺病毒在人体细胞内表达产生新冠病毒抗原,从而引发特异性免疫反应。在此过程中,腺病 毒 的 作 用 是 作 为 基 因 工 程 中 目 的 基 因 的 。 将 腺 病 毒 复 制 基 因 敲 除 的 目 的
是 。
(3) 单克 隆抗体有望用于治疗新冠肺炎 。单克 隆抗体 的制备原理是: 取免疫 阳性小 鼠 的 细胞与骨髓瘤细胞混合培养,使其融合,最后筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。与植物组织
培养相比,杂交瘤细胞扩大培养需要特殊的成分,如胰岛素和 。
答案 (二)(1)逆转录 核酸探针 (2)抗原 载体 使腺病毒失去复制能力 (3)脾(B 淋巴)
动物血清
解析 (二)(1)以新冠病毒的单链 RNA 为模板,在逆转录酶催化下可合成相应的 DNA。经 PCR 扩增后的 DNA,可利用特定的核酸探针进行检测。(2)制备腺病毒载体疫苗时需将以新冠病毒的 抗原基因为模板合成的 DNA 插入腺病毒基因组,构建重组腺病毒。重组腺病毒在人体细胞内表 达产生新冠病毒抗原,从而引发人体的特异性免疫反应。因此,腺病毒相当于基因工程中目的基 因的载体。将腺病毒复制基因敲除,可使腺病毒失去复制能力,防止其在人体内增殖。(3)制备单 克隆抗体时,要取免疫阳性小鼠的脾细胞(B 淋巴细胞)和骨髓瘤细胞融合,筛选获得特定的杂交
瘤细胞。相比植物组织培养,动物细胞的培养需要动物血清等特殊成分。

展开更多......

收起↑