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章末质量检测（三）　基因工程
（时间：75分钟　满分：100分）
一、单项选择题（共15题，每题2分，共28分。每题只有一个选项最符合题意）
1.科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，并以质粒为载体，采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金茶花新品种，下列有关说法正确的是（　　）
A.质粒是基因工程中唯一的载体
B.将抗枯萎基因连接到质粒上，用到的工具酶是DNA聚合酶
C.基因的“剪刀”指的是限制酶，该酶作用于氢键
D.通过该方法可以定向改造生物的性状，实现了基因重组
2.下列利用基因工程培育抗虫棉的操作步骤不正确的是（　　）
A.第一步：从某细菌中提取有抗棉铃虫作用的目的基因
B.第二步：将抗虫基因与载体结合形成重组DNA
C.第三步：利用重组DNA将目的基因导入受体细胞——棉花植株的体细胞
D.第四步：直接等待目的基因在受体细胞中表达
3.下列有关基因工程的说法，正确的是（　　）
A.基因工程常用的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体
B.目前常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物和动物病毒等
C.基因工程运用基因突变的原理来培育新品种
D.成功地将目的基因导入受体细胞便完成了基因工程的工作
4.基因工程为花卉育种提供了新的技术保障。如图为花卉育种的过程（字母代表相应的物质或结构，序号代表过程或方法）。下列说法正确的是（　　）
A.①过程需要的酶有限制酶和DNA聚合酶
B.②过程常用的方法是农杆菌转化法
C.③、④过程为分化和再分化，该过程体现了植物细胞具有全能性
D.转基因生物DNA上是否插入目的基因，可用抗原—抗体杂交技术检测
5.如图为数字PCR技术的原理示意图，下列相关叙述错误的是（　　）
A.PCR每一循环包括变性、退火和延伸三步 B.每个反应单位中都含有热稳定的RNA聚合酶
C.每个反应单位有无荧光取决于是否含有靶分子 D.数字PCR技术有利于提高病原体检测的灵敏度
6.如图表示4种限制酶的识别序列及酶切位点，下列叙述错误的是（　　）
A.不同类型的限制酶切割后，有的产生黏性末端，有的产生平末端
B.不同类型的限制酶切割后可能产生相同的黏性末端
C.用酶1和酶2分别切割目的基因和质粒后，连接形成重组DNA分子后，重组DNA分子仍能被酶2识别
D.用酶3和酶4分别切割目的基因和质粒后，其产物经T4 DNA连接酶催化不能连接形成重组DNA分子
7.（2024·南通启东中学检测）在基因表达载体的构建中，下列说法不正确的是（　　）
①一个表达载体的组成只包括目的基因、启动子、终止子　②有了启动子才能驱动基因转录出mRNA　③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止　④所有基因表达载体的构建是完全相同的　⑤构建过程应该在体外进行　⑥选择同种限制酶和DNA连接酶构建可以提高定向连接效率
A.②③⑤ B.①④⑥
C.①②⑤ D.③④⑥
8.下列有关某大学进行“DNA的粗提取和鉴定”实验的叙述，正确的是（　　）
A.与鸡血相比，等体积的猪血提取DNA的量较高
B.等体积鸡（2n＝78）的血液和鸭（2n＝78）的血液提取的DNA量相等
C.DNA鉴定一般使用无色二苯胺试剂，颜色深浅主要与DNA含量有关
D.用棕色瓶收集并保存好剩余的二苯胺试剂，以备下一次实验时继续使用
9.黄金大米是一种新型转基因大米，因米粒呈金黄色而得名，其β-胡萝卜素含量是普通大米的23倍。目前，改良的第二代黄金大米的外源基因包括来自玉米的PSY基因和来自土壤欧文氏杆菌的CRTL基因。下列说法正确的是（　　）
A.水稻是单子叶植物，不能用农杆菌转化法导入基因表达载体
B.基因表达载体中的启动子是DNA聚合酶识别和结合的位点
C.PSY基因和CRTL基因能够在水稻胚乳细胞中特异性表达
D.第二代黄金大米的培育应用了蛋白质工程的原理和技术
10.科研人员先分别PCR扩增尿酸酶基因和原核生物胞外蛋白信号肽基因（编码的肽链能引导新合成的蛋白质转移、分泌），再将它们拼接形成融合基因，并导入大肠杆菌生产尿酸酶。下列相关叙述错误的是（　　）
A.扩增两类基因时可以通过设计引物来控制两类基因的拼接方向
B.构建融合基因的目的是使大肠杆菌能合成尿酸酶并分泌到细胞外
C.融合基因导入大肠杆菌前需构建基因表达载体，以保证目的基因正常表达和遗传
D.在导入融合基因前，应先用NaCl处理大肠杆菌，使其变为感受态细胞
11.甲型流感病毒的抗原性与感染性与其表面的R蛋白（血凝素蛋白）密切相关，现利用基因工程的方法生产相关疫苗。图甲为构建R蛋白基因表达载体的过程，图乙为重组质粒被相关酶切后的电泳结果。下列相关叙述错误的是（　　）
A.电泳技术可以用于人类亲子鉴定、生物间亲缘关系的鉴定
B.图甲过程中至少需要应用到逆转录酶、DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶
C.通过PCR技术从1个cDNA分子中特异性扩增出R蛋白基因，要得到24个不含黏性末端的R蛋白基因至少需要5次循环
D.构建好的重组质粒长度共2 000 bp，据图乙可推测BamH Ⅰ在重组质粒上有3个酶切位点
12.许多大肠杆菌的质粒上含有LacZ基因，其编码的产物β-半乳糖苷酶在X-gal和IPTG存在时，可以产生蓝色沉淀，使菌落呈现蓝色，否则菌落呈现白色。基因工程中常利用该原理从导入质粒的受体细胞中筛选出真正导入重组质粒的细胞，过程如图。图中菌落①②③的颜色分别为（　　）
A.蓝色、白色、蓝色
B.蓝色、蓝色、白色
C.蓝色或白色、白色、白色
D.白色、蓝色、白色
13.猪胰岛素降低人体血糖浓度的效果不明显，其原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素用于治疗人糖尿病，用蛋白质工程进行操作的最佳方案是（　　）
A.对猪胰岛素进行一个不同氨基酸的替换
B.将猪胰岛素和人胰岛素进行拼接组成新的胰岛素
C.将猪胰岛素和人胰岛素混合在一起治疗糖尿病
D.根据人胰岛素设计制造出一种全新的胰岛素
14.科学家设法将生长激素基因导入其他生物体（细胞）内，从而获取大量的生长激素，应用于侏儒症的早期治疗。部分过程如图所示，下列分析错误的是（　　）
A.人的生长激素mRNA只能从人的垂体细胞中提取
B.过程①需要逆转录酶的参与
C.过程②之前可用同一种限制性内切核酸酶处理目的基因和质粒
D.人的生长激素基因可以导入其他生物细胞内，说明生物之间共用一套遗传密码
15.某研究小组为了研制预防H7N9禽流感病毒的疫苗，开展了前期研究工作，其简要的操作流程如图所示。下列有关叙述错误的是（　　）
A.步骤①所代表的过程是逆转录
B.步骤②需使用限制酶和DNA连接酶
C.步骤③可用显微注射法将表达载体导入受体细胞
D.检验Q蛋白的免疫反应特性，可用Q蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原—抗体特异性反应实验
二、多项选择题（共4题，每题3分，共12分。每题有不止一个选项符合题意。每题全选对者得3分，选对但不全的得1分，错选或不答的得0分）
16.某些膀胱上皮细胞可以产生一种称为尿血小板溶素的膜蛋白。科学家将人的生长激素基因插入小鼠基因组内制成膀胱生物反应器，使小鼠膀胱可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。下列说法不正确的是（　　）
A.利用膀胱生物反应器生产人的生长激素属于蛋白质工程的应用
B.需要将尿血小板溶素基因与生长激素基因的启动子重组在一起
C.转基因小鼠中，人的生长激素基因只存在于膀胱上皮细胞中
D.只在小鼠细胞中检测到人的生长激素基因，不能说明该技术已获得成功
17.质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体内。某细菌质粒上有标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因（目的基因）是否转入成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，如图所示是外源基因插入位置（插入点有a、b、c），请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，不正确的是（　　）
细菌在含氨苄青霉素的培养基上的生长状况 细菌在含四环素的培养基上的生长状况
① 能生长 能生长
② 能生长 不能生长
③ 不能生长 能生长
A.①是c；②是b；③是a
B.①是a和b；②是a；③是b
C.①是a和b；②是b；③是a
D.①是c；②是a；③是b
18.如图是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图，载体质粒P0具有四环素抗性基因（TetR）和氨苄青霉素抗性基因（AmpR），EcoRⅤ酶切位点为。下列说法正确的是（　　）
A.EcoRⅤ酶切出来的线性载体P1为平末端
B.载体P1需添加与目的基因片段两端互补的脱氧核苷酸才能与目的基因连接
C.目的基因与载体P2反向连接会导致目的基因产物不能合成
D.只有成功导入载体P3的受体细胞才能在含有氨苄青霉素的培养基上增殖
19.抗凝血酶Ⅲ是一种血浆糖蛋白，临床上主要用于血液性疾病的治疗。如图表示培育转基因奶牛获得抗凝血酶Ⅲ的流程。下列说法错误的是（　　）
A.过程①是基因工程的核心，常用的方法是显微注射法
B.如果要将抗凝血酶Ⅲ的第20位的氨基酸和第24位的氨基酸变为半胱氨酸，直接对蛋白质分子进行改造即可
C.如果检测发现抗凝血酶Ⅲ的基因导入了受精卵，但却没有检测到抗凝血酶Ⅲ的存在，有可能是启动子和终止子没有设计好
D.培养出的转基因奶牛的所有细胞都含有编码抗凝血酶Ⅲ的基因，故该奶牛有性生殖产生的母牛也都能产生抗凝血酶Ⅲ
三、非选择题（共5题，共60分）
20.（12分）（2024·江苏南通检测）PCR技术应用非常广泛，可用于扩增目的基因，制作探针，引入定点突变，定量检测DNA等。完成下列有关PCR技术和相关应用的问题：
（1）PCR技术可用于基因工程四个基本步骤中的　　　　　　　　　　　　　　　　　　　步骤。
（2）在影响扩增反应的各种因素中，引物的设计最为重要，引物的3'端应采用简并密码较少的氨基酸的对应核苷酸序列，否则会导致扩增的非特异性序列数量　　　　　。
（3）在正常变性和退火之后研究某Taq DNA聚合酶的催化效率，得到了下列表格：
22 ℃ 37 ℃ 55 ℃ 70 ℃ 78 ℃ 83 ℃
子链延伸速率（个核苷酸·秒·酶分子－1） 0.25 1.5 22 60 250 0
83 ℃下没有产物的原因是　　　　　　　　　　　。
（4）PCR反应后期，由于　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　等原因，反应速率会降低。
（5）PCR过程中，温度的控制至关重要，变性温度过低会因为　　　　　　　　　　，最终都会导致反应效率降低。退火温度过高则会因　　　　　　　　　　　导致目标产物的量　　　　　　　。
（6）不对称PCR是利用不等量的一对引物来产生大量单链DNA的方法。这两种引物分别称为限制性引物与非限制性引物，其最佳比例一般为1∶50～1∶100，在PCR反应的最初10～15个循环中，其扩增产物最初主要是双链DNA，但当限制性引物消耗完后，非限制性引物引导的PCR就会产生大量的单链DNA。假设反应体系中原来有a个模板DNA，最初10个循环扩增产生双链DNA，后20个循环均只扩增一条链，则需要限制性引物　　　　　个，需要非限制性引物　　　　 　个。因为双链DNA和单链DNA的分子量大小不同，可通过　　　　　　　　　方法将其分离。
21.（12分）（2024·江苏阶段练习）图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性内切核酸酶切割的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。请回答下列问题：
（1）基因工程是在　　　　　水平上的操作，其原理是　　　　　　　　　　　，该技术所用的工具酶除限制酶外还需要　　　　　　　。
（2）若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段，其产物长度为　　　　　　　。
（3）若图1中虚线方框内的碱基对被T—A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从隐性纯合子分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有　　　　　　种不同DNA片段。为了提高实验成功率，需要通过　　　　　　　技术扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝，该技术原理为　　　　　　　　　，每次循环一般可以分为　　　　　　　　　　三步。
（4）若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是　　　　　　。在导入重组质粒后，为了筛选出含质粒的大肠杆菌，一般需要用添加　　　　　　的培养基进行培养。
（5）假设用BamHⅠ切割DNA获取目的基因，用MboⅠ切割质粒，然后形成重组质粒，若将插入在抗生素B抗性基因处的目的基因重新切割下来，能否再次用BamHⅠ？　　　　　　（填“可以”“不可以”或“不一定”），原因是　　　　　　　　　　　　。
22.（12分）降钙素是一种多肽类激素，临床上用于治疗骨质疏松症等。人体内合成的降钙素活性很低，半衰期较短。某科研机构为了研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素，将能人工合成降钙素的DNA与大肠杆菌的DNA分子进行重组，并成功地在大肠杆菌中得以表达。请分析回答下列问题：
（1）图1表示人工合成降钙素DNA的过程。从预期新型降钙素的功能出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工合成了两条72个碱基的DNA单链，两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段，再利用Klenow酶补平，获得双链DNA。从功能看，Klenow酶是一种　　　　　　酶，合成的双链DNA有　　　　　个碱基对。
（2）若利用PCR技术对人工合成降钙素DNA进行扩增，在PCR反应体系中需要加入模板序列、Taq酶、原料及　　　　　种引物。设计引物时需要避免引物之间存在　　　　　　　　　　　 ，而造成引物之间连接。
（3）研究者利用4种限制酶切割目的基因和质粒，各限制酶的识别序列和切割位点如图所示。
研究者使用不同的限制酶切割目的基因能有效防止目的基因出现　　　　　现象。酶切后的产物连接时，目的基因上SalⅠ切割产生的末端应与质粒上　　　　　　切割产生的末端相连接。连接完成后，该连接点　　　（填“能”或“不能”）被这两种限制酶中的某一种切割。
（4）大肠杆菌是理想的受体细胞，因为它具有　　　　　　　　　　　　　　　优点。
（5）要进行重组质粒的鉴定和选择，大肠杆菌质粒还需要含有　　　　　　　　　　　。若人工合成降钙素基因在大肠杆菌细胞内正常表达，合成降钙素的场所是　　　　　　　　　　。
23.（12分）下图是转基因小鼠的培育过程示意图，Gfp是绿色荧光蛋白基因。回答下列问题：
（1）完成过程①需要用的工具酶是　　　　　　　　　　　。过程②将目的基因导入胚胎干细胞常用的方法是　　　　　　　　　　　。
（2）在构建基因表达载体时，质粒中的标记基因通常是　　　　　　　　　　，使用标记基因的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）步骤⑤应该将细胞注入囊胚的　　　　位置，该处细胞将发育成　　　　　　　。
（4）通过步骤⑥移植胚胎，能在代孕母鼠体内存活的生理基础是　　　　　　　　　　　　。从转基因小鼠体内提取蛋白质，利用　　　　　　　　可以检测目的基因是否表达成功。
24.（12分）（2024·江苏南通期末）微生物吸附是重金属废水的处理方法之一。金属硫蛋白（MT）是一类广泛存在于动植物中的金属结合蛋白，具有吸附重金属的作用。科研人员将枣树的MT基因导入大肠杆菌构建工程菌。请回答下列问题。
（1）从枣树相关细胞中提取　　　　　，通过逆转录获得枣树的MT cDNA，然后根据枣树MT cDNA的核苷酸序列设计了相应的引物（图1甲），以通过PCR扩增MT基因。已知A位点和B位点分别是起始密码子和终止密码子对应的基因位置。选用的引物组合应为　　　　　　　，这些引物的长度一般包含15～23个碱基，过短会导致　　　　　　差。若1个MT cDNA扩增n次，则总共消耗引物　　　　个。
（2）本实验中，PCR所用的　　　　酶扩增出的MT基因，其末端为平末端。由于载体E只有能产生黏性末端的酶切位点，需借助中间载体P将MT基因接入载体E。载体P和载体E的酶切位点及相应的酶切序列如图1乙所示。
①选用　　　　　　酶将载体P切开，再用　　　　　　　　　酶将MT基因与载体P相连，构成重组载体P'。
②选用　　　　　　　　酶的组合对载体P'和载体E进行酶切，将切下的MT基因和载体E用酶连接，将得到的混合物导入到用　　　　离子处理的大肠杆菌，然后筛出MT工程菌。
（3）MT基因在工程菌的表达量如图2所示，结果仍无法说明已经成功构建能较强吸附废水中重金属的MT工程菌，以下叙述中能支持该观点的是　　　　。
①尚未对MT工程菌合成的MT蛋白的活性进行测定
②尚未对MT工程菌吸附重金属的能力进行鉴定
③尚未在个体生物学水平进行抗原－抗体杂交
④尚未对MT基因进行碱基序列的测定和比较
章末质量检测（三）　基因工程
1.D　质粒是基因工程中常用的载体，基因工程的载体还可以是动物病毒、λ噬菌体的衍生物等，A错误；将抗枯萎基因连接到质粒上，用到了DNA连接酶和限制酶，B错误；基因的“剪刀”指的是限制酶，该酶作用于磷酸二酯键，C错误；基因工程可以按照人们的意愿定向改造生物的遗传性状，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，实现基因重组，D正确。
2.D　按照基因工程操作的四个步骤来分析，第四步应为对目的基因在受体细胞中的表达情况进行检测与鉴定，D错误。
3.B　载体不属于工具酶，A错误；目前常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物和动物病毒等，载体需要含有限制酶切点、标记基因等，B正确；基因工程的原理是基因重组，C错误；将目的基因导入受体细胞后，还需要对目的基因进行检测鉴定，D错误。
4.B　①过程是基因表达载体的构建，需要的酶有限制酶和DNA连接酶，A错误；由于受体细胞为植物细胞，所以②过程常用的方法是农杆菌转化法，B正确；由植物细胞培养为转基因植株的③、④过程分别为脱分化和再分化，该过程体现了植物细胞具有全能性，C错误；检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，应采用DNA分子杂交法，不采用抗原—抗体杂交技术，D错误。
5.B　PCR技术中的每次循环包括变性、退火、延伸三步，A正确；每个反应单位中都含有热稳定的DNA聚合酶，催化子链的延伸过程，B错误；荧光的出现是荧光探针水解导致的，荧光探针首先与模板DNA的相应区段结合（靶分子），随着DNA复制延伸至荧光探针部位，导致荧光探针的水解进而产生荧光，显然，每个反应单位有无荧光取决于是否含有靶分子，C正确；根据荧光是否出现能检测目标DNA的存在，因此数字PCR技术更有利于提高病原体检测的灵敏度，D正确。
6.D　不同类型的限制酶切割后，有的产生黏性末端（酶1和酶2），有的产生平末端（酶3和酶4），A正确；不同类型的限制酶切割后可能产生相同的黏性末端，如图中的酶1和酶2，B正确；用酶3和酶4分别切割目的基因和质粒后，其产物经T4 DNA连接酶催化可以连接形成重组DNA分子，D错误。
7.B　基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个表达载体的组成，除了目的基因外，还有复制原点、启动子、终止子和标记基因等，①错误；启动子位于目的基因的上游，是RNA聚合酶识别、结合的部位，控制着转录的开始，②正确；终止子位于目的基因的下游，控制着转录的结束，③正确；由于受体细胞有植物、动物以及微生物之分，且目的基因导入受体细胞的方法不同，因此基因表达载体的构建是不完全相同的，④错误；基因表达载体的构建必须在体外进行，⑤正确；选择不同种限制酶和DNA连接酶构建可以提高定向连接效率，⑥错误。
8.C　猪为哺乳动物，哺乳动物成熟的红细胞中不含细胞核和各种细胞器，而鸡属于鸟类，其红细胞内含有细胞核与各种细胞器，DNA含量较多，A错误；等体积鸡（2n＝78）的血液和鸭（2n＝78）的血液中所含血细胞的数量不一定相同，所以提取到的DNA量也不一定相同，B错误；二苯胺试剂呈无色，与DNA在沸水浴加热的条件下会呈现蓝色，且蓝色的深浅与被鉴定的DNA含量有关，C正确；二苯胺试剂应该现配现用，D错误。
9.C　用农杆菌转化法将基因导入水稻细胞时，先把目的基因插入到农杆菌的Ti质粒的T-DNA上，并需要使用酚类物质处理水稻的组织细胞，以吸引农杆菌移向水稻受体细胞，A错误；基因表达载体中的启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，能控制着转录的开始，B错误；第二代黄金大米的培育应用了基因工程的原理和技术，D错误。
10.D　每个基因的两端都有启动子和终止子，它会调节基因的表达，因此扩增两类基因时可以通过设计引物来控制两类基因的拼接方向，以便它们都能正常表达，A正确；根据题干中原核生物胞外蛋白信号肽基因的功能可知，构建融合基因的目的是使大肠杆菌能合成尿酸酶并分泌到细胞外，B正确；融合基因导入大肠杆菌前需构建基因表达载体，以保证目的基因正常表达和遗传，C正确；在导入融合基因前，应先用CaCl2处理大肠杆菌，使其变为感受态细胞，D错误。
11.C　不同生物的DNA切割后长度不同，切割后再进行电泳，可以用于人类亲子鉴定、生物间亲缘关系的鉴定，A正确；图甲获得重组质粒过程，需要逆转录、形成双链cDNA分子以及R蛋白基因与质粒的重组，所以至少需要应用到逆转录酶、DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶，B正确；通过PCR技术将cDNA分子扩增成双链DNA后，若要从中特异性扩增出完整的R蛋白基因，循环3次可获得2个不含黏性末端的R蛋白基因，循环4次可获得8个不含黏性末端的R蛋白基因，循环5次可获得22个不含黏性末端的R蛋白基因，C错误；用Hind Ⅲ将质粒2 000 bp切割后形成了200 bp、400 bp和1 400 bp共3个片段，说明Hind Ⅲ在重组质粒上有2个酶切位点，而用HindⅢ和BamHⅠ将质粒切割后形成了200 bp、420 bp、560 bp的片段，2 000＝420×2＋560＋200×3，所以一共形成了6个片段，因此共有5个酶切位点，因此BamHⅠ在重组质粒上有5－2＝3个酶切位点，D正确。
12.B　用限制酶EcoRⅠ切割质粒时，会破坏质粒上的LacZ基因，但切割后的质粒发生环化后，LacZ基因又被修复，其编码的产物β-半乳糖苷酶在X-gal和IPTG存在时，可以产生蓝色沉淀，使菌落呈现蓝色，所以菌落①②呈现蓝色；菌落③导入的是重组质粒，其LacZ基因被破坏，不能表达产生β-半乳糖苷酶，在X-gal和IPTG存在时，菌落颜色为白色。
13.A　根据题干信息“猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同”可知，用蛋白质工程进行操作的最佳方案是对猪胰岛素进行一个不同氨基酸的替换，A符合题意。
14.D　人的生长激素基因可以导入其他生物细胞内并表达出人的生长激素，说明生物之间共用一套遗传密码，D错误。
15.C　步骤③可用Ca2＋处理法，即用一定浓度的CaCl2溶液处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞，C错误。
16.ABC　利用膀胱生物反应器生产人的生长激素属于基因工程的应用，A错误；需要将人的生长激素基因与尿血小板溶素基因的启动子重组在一起，B错误；转基因小鼠中，人的生长激素基因存在于所有细胞中，C错误；只在小鼠细胞中检测到人的生长激素基因，不能说明该技术已获得成功，还需要检测尿液中是否产生人的生长激素，D正确。
17.BCD　①细菌能在含氨苄青霉素和四环素的培养基上生长，说明氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因没有被破坏，所以插入点是c。对②细菌来说，能在含氨苄青霉素的培养基上生长，而不能在含四环素的培养基上生长，说明其氨苄青霉素抗性基因正常而四环素抗性基因被破坏，插入点为b。③细菌不能在含氨苄青霉素的培养基上生长，说明其氨苄青霉素抗性基因被插入而破坏，故插入点为a。
18.ABC　由于载体P1两端为平末端，而且目的基因的两端为黏性末端，故载体P1两端需要添加与目的基因片段两端互补的脱氧核苷酸才能与目的基因连接，B正确；成功导入载体P3的受体细胞和导入普通质粒P0的受体细胞都能在含有氨苄青霉素的培养基上增殖，D错误。
19.ABD　图示过程①表示将目的基因导入受体细胞，基因工程的核心是基因表达载体的构建，A错误；对蛋白质进行改造应通过改造基因来完成，B错误；目的基因在受体细胞中并不一定是成对的，所以该奶牛有性生殖产生的母牛体内可能没有目的基因，也就不能生产所需蛋白，D错误。
20.（1）获取目的基因和目的基因的检测与鉴定
（2）增多　（3）引物与模板结合的稳定性遭到破坏（引物不能稳定的与模板结合）　（4）酶活性降低、引物和dNTP浓度降低、反应产物增多　（5）双链不能充分解开　引物不能与模板充分配对　减少　（6）（210－1）a　（21×210－1）a　琼脂糖凝胶电泳
解析：（1）基因工程的四个基本操作步骤是目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞和目的基因的检测与鉴定，PCR技术可用于基因工程四个基本步骤中的获取目的基因和目的基因的检测与鉴定步骤。（2）用简并密码较少的氨基酸的对应核苷酸序列，则氨基酸的种类会增多，非特异性减少，反之由于密码子的简并性，会导致特异性序列增多。（3）据表格信息可知：在22～78 ℃之间，随着温度升高，子链延伸速率增大，但当温度达到83 ℃时没有产物，原因可能是因为温度过高，引物与模板结合的稳定性遭到破坏（引物不能稳定的与模板结合）。（4）PCR扩增需要dNTP等物质，但在反应后期，随着反应进行，由于酶活性降低、引物和dNTP浓度降低、反应产物增多等，导致反应变慢。（5）若变性温度过低，则DNA双链不能充分解开，导致模板减少；若变性温度过高，则会导致引物不能与模板充分配对，导致目标产物的量减少。（6）若只有一个模板DNA，则10次循环后，产生DNA数量为210，每条DNA为两条链，故10次循环后的数量为211，所用引物需减去模板链的数量，则a个模板DNA扩增10个循环后限制性引物数量＝（211－2）a/2＝（210－1）a，非限制性引物从n＝11开始计算，需要的非限制性引物数量为（21×210－1）a个。由于双链DNA和单链DNA的相对分子质量大小不同，故可用琼脂糖凝胶电泳法将其分离。
21.（1）DNA分子　基因重组　DNA连接酶　（2）537 bp、790 bp、661 bp　（3）2　PCR（或聚合酶链式反应）　DNA半保留复制　变性、退火、延伸　（4）BamHⅠ　抗生素B　（5）不一定　目的基因和抗生素B抗性基因拼接处不一定出现GGATCC
解析：（1）基因是在DNA分子水平上的操作，其原理是基因重组，该技术所用的工具酶主要有限制酶和DNA连接酶。（2）SmaⅠ的识别序列和酶切位点是CCC↓GGG，其切割产生的末端是平末端，且均位于目的基因D处，据图可推知经该酶切割后，产物长度分别有：534＋3＝537bp、796－3－3＝790bp、658＋3＝661bp。（3）若图1中虚线方框内的碱基对被T－A碱基对替换，则基因D就突变为基因d，且基因d只有一个SmaⅠ的酶切位点，因而基因d会被SmaⅠ切割形成两个片段（长度分别为1 327bp、661bp）。为了提高实验成功率，可以通过PCR技术大量扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝，该技术模拟了体内DNA复制的过程，原理为DNA半保留复制，每次循环一般分为变性、退火和延伸三步。（4）由图可知，目的基因D两侧都是限制酶BamHⅠ的识别序列，因此应选用限制酶BamHⅠ切割图1中含有目的基因D的外源DNA分子和图2中的质粒。用BamHⅠ切割质粒后会破坏抗生素A抗性基因，但不会破坏抗生素B抗性基因，因此一般需要用添加抗生素B的培养基进行培养。（5）假设用BamHⅠ切割DNA获取目的基因，用MboⅠ切割质粒，然后形成重组质粒，若将插入在抗生素B抗性基因处的目的基因重新切割下来，再次用BamHⅠ不一定能将其切割，因为目的基因和抗生素B抗性基因的黏性末端随意连接，拼接处不一定出现GGATCC。
22.（1）DNA聚合　126　（2）2　互补序列　（3）自身环化　XhoⅠ　不能　（4）繁殖快、为单细胞、遗传物质相对较少等
（5）标记基因　核糖体
解析：（1）由图1可知，Klenow酶能催化DNA的合成，应为DNA聚合酶；合成的双链DNA含有（72－18）×2＋18＝126（个）碱基对。（2）若利用PCR技术对人工合成降钙素DNA进行扩增，在PCR反应体系中需要加入模板序列、Taq酶、原料及2种引物。引物是一小段DNA片段，PCR扩增目的基因时，引物之间不能存在互补序列，否则会引起引物之间连接。（3）同种限制酶切割目的基因，目的基因两端的黏性末端是相同的，可能出现自身环化现象，所以研究者使用不同的限制酶切割目的基因能有效防止目的基因出现自身环化现象。根据图示中4种限制酶的识别序列和切割位点可知，限制酶NstⅠ与限制酶PstⅠ切割形成的黏性末端相同，限制酶SalⅠ与限制酶XhoⅠ切割形成的黏性末端相同，因此将酶切后的产物连接时，目的基因上SalⅠ切割产生的末端应与质粒上XhoⅠ切割产生的末端相连接。连接完成后，该连接点的脱氧核苷酸序列与原来的不同，所以不能被这两种限制酶中的某一种切割。（5）要进行重组质粒的鉴定和选择，大肠杆菌质粒需要含有标记基因，标记基因的作用是为了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细胞筛选出来。降钙素是一种多肽类激素，若人工合成降钙素基因在大肠杆菌细胞内正常表达，合成降钙素的场所是核糖体。
23.（1）限制酶和DNA连接酶　显微注射法　（2）抗生素抗性基因　用于鉴定和选择重组DNA分子　（3）内细胞团　胎儿的各种组织　（4）受体子宫对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应　抗原—抗体杂交法
解析：（1）过程①是基因表达载体的构建，该过程所使用的工具酶有限制酶、DNA连接酶；过程②是将目的基因导入胚胎干细胞，常用的方法是显微注射法。（2）在构建基因表达载体时，质粒中的标记基因通常是抗生素抗性基因，使用标记基因的目的是用于鉴定和选择重组DNA分子。（3）囊胚中的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，因此步骤⑤应该将细胞注入囊胚的内细胞团位置。（4）通过步骤⑥胚胎移植，移植的胚胎能在代孕母鼠体内存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应。从转基因小鼠体内提取蛋白质，可利用抗原和抗体特异性结合的原理，用抗原—抗体杂交法检测目的基因是否表达成功。
24.（1）（总）RNA　引物1和引物4（或1和4）　特异性　2n＋1－2
（2）Taq　①EcoRⅤ　T4 DNA连接　②XhoⅠ和PstⅠ　钙
（3）①②
解析：（1）经mRNA获得DNA的技术是逆转录，为获得枣树的MT cDNA，需要从枣树相关细胞中提取（总）RNA；密码子位于mRNA上，是决定氨基酸的三个相邻碱基，起始密码子分别控制翻译的开始和结束，故为保证基因的正常表达，一对引物应分别位于位点A和位点B的两侧，故选择引物1和引物4；引物的长度一般包含15～23个碱基，过短会导致特异性差，若引物长度过长，则退火温度过高且导致碱基错配概率上升；PCR体外扩增DNA时，每条链均需要一个引物，循环n次，会产生2n个DNA，去除原来的模板，故一个DNA经PCR技术扩增n次，需要消耗引物2n＋1－2个。（2）PCR扩增时所需的酶是热稳定的DNA聚合酶，即Taq酶。①MT基因的末端为平末端，故需要用EcoRⅤ或SmaⅠ切割载体P，但后续需进一步将重组载体P'和载体E连接，故需将MT基因插入XhoⅠ和PstⅠ两个酶切位点之间，故选EcoRⅤ将载体P切开；由于E.coli DNA连接酶只能连接黏性末端，而T4 DNA连接酶可以连接平末端，而MT基因的末端为平末端，故需要用T4 DNA连接酶将MT基因与载体P相连，构成重组载体P'。②载体P'是重组质粒，故不含有表达MT基因的启动子和终止子；为避免自身环化和反向连接，可选用两种酶切割两种载体，据图可知，载体P'和载体E均含有XhoⅠ和PstⅠ酶，故可选用XhoⅠ和PstⅠ酶进行酶切；将目的基因导入大肠杆菌的方法是钙离子处理法。（3）由于尚未在个体生物学水平上对MT工程菌吸附重金属的能力进行鉴定，故即使MT工程菌的MT蛋白相对含量较高，也无法说明已经成功构建能较强吸附废水中重金属的MT工程菌，①②正确，③④错误。故选①②。
1 / 8(共73张PPT)
章末质量检测（三）　基因工程
（时间：75分钟　满分：100分）
一、单项选择题（共15题，每题2分，共28分。每题只有一个选项最
符合题意）
1. 科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，并以质粒为载体，采
用转基因方法培育出了抗枯萎病的金茶花新品种，下列有关说法正
确的是（　　）
A. 质粒是基因工程中唯一的载体
B. 将抗枯萎基因连接到质粒上，用到的工具酶是DNA聚合酶
C. 基因的“剪刀”指的是限制酶，该酶作用于氢键
D. 通过该方法可以定向改造生物的性状，实现了基因重组
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解析： 　质粒是基因工程中常用的载体，基因工程的载体还可以
是动物病毒、λ噬菌体的衍生物等，A错误；将抗枯萎基因连接到
质粒上，用到了DNA连接酶和限制酶，B错误；基因的“剪刀”指
的是限制酶，该酶作用于磷酸二酯键，C错误；基因工程可以按照
人们的意愿定向改造生物的遗传性状，从而创造出更符合人们需要
的新的生物类型和生物产品，实现基因重组，D正确。
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2. 下列利用基因工程培育抗虫棉的操作步骤不正确的是（　　）
A. 第一步：从某细菌中提取有抗棉铃虫作用的目的基因
B. 第二步：将抗虫基因与载体结合形成重组DNA
C. 第三步：利用重组DNA将目的基因导入受体细胞——棉花植株的
体细胞
D. 第四步：直接等待目的基因在受体细胞中表达
解析： 　按照基因工程操作的四个步骤来分析，第四步应为对目
的基因在受体细胞中的表达情况进行检测与鉴定，D错误。
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3.下列有关基因工程的说法，正确的是（　　）
A.基因工程常用的工具酶有限制酶、DNA连接酶和载体
B.目前常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物和动物病毒等
C.基因工程运用基因突变的原理来培育新品种
D.成功地将目的基因导入受体细胞便完成了基因工程的工作
解析： 　载体不属于工具酶，A错误；目前常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物和动物病毒等，载体需要含有限制酶切点、标记基因等，B正确；基因工程的原理是基因重组，C错误；将目的基因导入受体细胞后，还需要对目的基因进行检测鉴定，D错误。
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4. 基因工程为花卉育种提供了新的技术保障。如图为花卉育种的过程
（字母代表相应的物质或结构，序号代表过程或方法）。下列说法
正确的是（　　）
A. ①过程需要的酶有限制酶和DNA聚合酶
B. ②过程常用的方法是农杆菌转化法
C. ③、④过程为分化和再分化，该过程体现了植物细胞具有全能性
D. 转基因生物DNA上是否插入目的基因，可用抗原—抗体杂交技术
检测
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解析： 　①过程是基因表达载体的构建，需要的酶有限制酶和
DNA连接酶，A错误；由于受体细胞为植物细胞，所以②过程常用
的方法是农杆菌转化法，B正确；由植物细胞培养为转基因植株的
③、④过程分别为脱分化和再分化，该过程体现了植物细胞具有全
能性，C错误；检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，应
采用DNA分子杂交法，不采用抗原—抗体杂交技术，D错误。
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5. 如图为数字PCR技术的原理示意图，下列相关叙述错误的是（　　）
A. PCR每一循环包括变性、退火和延伸三步
B. 每个反应单位中都含有热稳定的RNA聚合酶
C. 每个反应单位有无荧光取决于是否含有靶分子
D. 数字PCR技术有利于提高病原体检测的灵敏度
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解析： 　PCR技术中的每次循环包括变性、退火、延伸三步，A
正确；每个反应单位中都含有热稳定的DNA聚合酶，催化子链的
延伸过程，B错误；荧光的出现是荧光探针水解导致的，荧光探针
首先与模板DNA的相应区段结合（靶分子），随着DNA复制延伸
至荧光探针部位，导致荧光探针的水解进而产生荧光，显然，每个
反应单位有无荧光取决于是否含有靶分子，C正确；根据荧光是否
出现能检测目标DNA的存在，因此数字PCR技术更有利于提高病
原体检测的灵敏度，D正确。
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6. 如图表示4种限制酶的识别序列及酶切位点，下列叙述错误的是（　　）
A. 不同类型的限制酶切割后，有的产生黏性末端，有的产生平末端
B. 不同类型的限制酶切割后可能产生相同的黏性末端
C. 用酶1和酶2分别切割目的基因和质粒后，连接形成重组DNA分子
后，重组DNA分子仍能被酶2识别
D. 用酶3和酶4分别切割目的基因和质粒后，其产物经T4 DNA连接酶
催化不能连接形成重组DNA分子
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解析： 　不同类型的限制酶切割后，有的产生黏性末端（酶1和
酶2），有的产生平末端（酶3和酶4），A正确；不同类型的限制
酶切割后可能产生相同的黏性末端，如图中的酶1和酶2，B正确；
用酶3和酶4分别切割目的基因和质粒后，其产物经T4 DNA连接酶
催化可以连接形成重组DNA分子，D错误。
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7. （2024·南通启东中学检测）在基因表达载体的构建中，下列说法
不正确的是（　　）
①一个表达载体的组成只包括目的基因、启动子、终止子　②有了
启动子才能驱动基因转录出mRNA　③终止子的作用是使转录在所
需要的地方停止
④所有基因表达载体的构建是完全相同的　⑤构建过程应该在
体外进行　⑥选择同种限制酶和DNA连接酶构建可以提高定向
连接效率
A. ②③⑤ B. ①④⑥
C. ①②⑤ D. ③④⑥
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解析： 基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个表达载体
的组成，除了目的基因外，还有复制原点、启动子、终止子和标记
基因等，①错误；启动子位于目的基因的上游，是RNA聚合酶识
别、结合的部位，控制着转录的开始，②正确；终止子位于目的基
因的下游，控制着转录的结束，③正确；由于受体细胞有植物、动
物以及微生物之分，且目的基因导入受体细胞的方法不同，因此基
因表达载体的构建是不完全相同的，④错误；基因表达载体的构建
必须在体外进行，⑤正确；选择不同种限制酶和DNA连接酶构建
可以提高定向连接效率，⑥错误。
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8. 下列有关某大学进行“DNA的粗提取和鉴定”实验的叙述，正确
的是（　　）
A. 与鸡血相比，等体积的猪血提取DNA的量较高
B. 等体积鸡（2n＝78）的血液和鸭（2n＝78）的血液提取的DNA量
相等
C. DNA鉴定一般使用无色二苯胺试剂，颜色深浅主要与DNA含量有
关
D. 用棕色瓶收集并保存好剩余的二苯胺试剂，以备下一次实验时继
续使用
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解析： 　猪为哺乳动物，哺乳动物成熟的红细胞中不含细胞核和
各种细胞器，而鸡属于鸟类，其红细胞内含有细胞核与各种细胞
器，DNA含量较多，A错误；等体积鸡（2n＝78）的血液和鸭
（2n＝78）的血液中所含血细胞的数量不一定相同，所以提取到
的DNA量也不一定相同，B错误；二苯胺试剂呈无色，与DNA在沸
水浴加热的条件下会呈现蓝色，且蓝色的深浅与被鉴定的DNA含
量有关，C正确；二苯胺试剂应该现配现用，D错误。
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9. 黄金大米是一种新型转基因大米，因米粒呈金黄色而得名，其β-胡
萝卜素含量是普通大米的23倍。目前，改良的第二代黄金大米的外
源基因包括来自玉米的PSY基因和来自土壤欧文氏杆菌的CRTL基
因。下列说法正确的是（　　）
A. 水稻是单子叶植物，不能用农杆菌转化法导入基因表达载体
B. 基因表达载体中的启动子是DNA聚合酶识别和结合的位点
C. PSY基因和CRTL基因能够在水稻胚乳细胞中特异性表达
D. 第二代黄金大米的培育应用了蛋白质工程的原理和技术
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解析： 　用农杆菌转化法将基因导入水稻细胞时，先把目的基因
插入到农杆菌的Ti质粒的T-DNA上，并需要使用酚类物质处理水稻
的组织细胞，以吸引农杆菌移向水稻受体细胞，A错误；基因表达
载体中的启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，能控制着转录
的开始，B错误；第二代黄金大米的培育应用了基因工程的原理和
技术，D错误。
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10. 科研人员先分别PCR扩增尿酸酶基因和原核生物胞外蛋白信号肽基
因（编码的肽链能引导新合成的蛋白质转移、分泌），再将它们拼
接形成融合基因，并导入大肠杆菌生产尿酸酶。下列相关叙述错误
的是（　　）
A. 扩增两类基因时可以通过设计引物来控制两类基因的拼接方向
B. 构建融合基因的目的是使大肠杆菌能合成尿酸酶并分泌到细胞外
C. 融合基因导入大肠杆菌前需构建基因表达载体，以保证目的基因
正常表达和遗传
D. 在导入融合基因前，应先用NaCl处理大肠杆菌，使其变为感受态
细胞
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解析： 　每个基因的两端都有启动子和终止子，它会调节基因的
表达，因此扩增两类基因时可以通过设计引物来控制两类基因的拼
接方向，以便它们都能正常表达，A正确；根据题干中原核生物胞
外蛋白信号肽基因的功能可知，构建融合基因的目的是使大肠杆菌
能合成尿酸酶并分泌到细胞外，B正确；融合基因导入大肠杆菌前
需构建基因表达载体，以保证目的基因正常表达和遗传，C正确；
在导入融合基因前，应先用CaCl2处理大肠杆菌，使其变为感受态
细胞，D错误。
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11. 甲型流感病毒的抗原性与感染性与其表面的R蛋白（血凝素蛋
白）密切相关，现利用基因工程的方法生产相关疫苗。图甲为构
建R蛋白基因表达载体的过程，图乙为重组质粒被相关酶切后的
电泳结果。下列相关叙述错误的是（　　）
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A. 电泳技术可以用于人类亲子鉴定、生物间亲缘关系的鉴定
B. 图甲过程中至少需要应用到逆转录酶、DNA聚合酶、限制酶、
DNA连接酶
C. 通过PCR技术从1个cDNA分子中特异性扩增出R蛋白基因，要得到
24个不含黏性末端的R蛋白基因至少需要5次循环
D. 构建好的重组质粒长度共2 000 bp，据图乙可推测BamH Ⅰ在重组
质粒上有3个酶切位点
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解析： 　不同生物的DNA切割后长度不同，切割后再进行电泳，可以用于人类亲子鉴定、生物间亲缘关系的鉴定，A正确；图甲获得重组质粒过程，需要逆转录、形成双链cDNA分子以及R蛋白基因与质粒的重组，所以至少需要应用到逆转录酶、DNA聚合酶、限制酶、DNA连接酶，B正确；通过PCR技术将cDNA分子扩增成双链DNA后，若要从中特异性扩增出完整的R蛋白基因，循环3次可获得2个不含黏性末端的R蛋白基因，循环4次可获得8个不含黏性末端的R蛋白基因，循环5次可获得22个不含黏性末端的R蛋白基因，C错误；用Hind Ⅲ将质粒2 000 bp切割后形成了200 bp、400 bp和1 400 bp共3个片段，说明Hind Ⅲ在重组质粒上有2个酶切位点，而用HindⅢ和BamHⅠ将质粒切割后形成了200 bp、420 bp、560 bp的片段，2 000＝420×2＋560＋200×3，所以一共形成了6个片段，因此共有5个酶切位点，因此BamHⅠ在重组质粒上有5－2＝3个酶切位点，D正确。
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12. 许多大肠杆菌的质粒上含有LacZ基因，其编码的产物β-半乳糖苷
酶在X-gal和IPTG存在时，可以产生蓝色沉淀，使菌落呈现蓝色，
否则菌落呈现白色。基因工程中常利用该原理从导入质粒的受体
细胞中筛选出真正导入重组质粒的细胞，
过程如图。图中菌落①
②③的颜色分别为（　　）
A. 蓝色、白色、蓝色
B. 蓝色、蓝色、白色
C. 蓝色或白色、白色、白色
D. 白色、蓝色、白色
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解析： 　用限制酶EcoRⅠ切割质粒时，会破坏质粒上的LacZ基
因，但切割后的质粒发生环化后，LacZ基因又被修复，其编码的
产物β-半乳糖苷酶在X-gal和IPTG存在时，可以产生蓝色沉淀，使
菌落呈现蓝色，所以菌落①②呈现蓝色；菌落③导入的是重组质
粒，其LacZ基因被破坏，不能表达产生β-半乳糖苷酶，在X-gal和
IPTG存在时，菌落颜色为白色。
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13. 猪胰岛素降低人体血糖浓度的效果不明显，其原因是猪胰岛素分
子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素用于治疗人糖尿
病，用蛋白质工程进行操作的最佳方案是（　　）
A. 对猪胰岛素进行一个不同氨基酸的替换
B. 将猪胰岛素和人胰岛素进行拼接组成新的胰岛素
C. 将猪胰岛素和人胰岛素混合在一起治疗糖尿病
D. 根据人胰岛素设计制造出一种全新的胰岛素
解析： 　根据题干信息“猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的
不同”可知，用蛋白质工程进行操作的最佳方案是对猪胰岛素进
行一个不同氨基酸的替换，A符合题意。
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14. 科学家设法将生长激素基因导入其他生物体（细胞）内，从而获
取大量的生长激素，应用于侏儒症的早期治疗。部分过程如图所
示，下列分析错误的是（　　）
A. 人的生长激素mRNA只能从人的垂体细胞中提取
B. 过程①需要逆转录酶的参与
C. 过程②之前可用同一种限制性内切核酸酶处理目
的基因和质粒
D. 人的生长激素基因可以导入其他生物细胞内，说
明生物之间共用一套遗传密码
解析： 　人的生长激素基因可以导入其他生物细胞内并表达出
人的生长激素，说明生物之间共用一套遗传密码，D错误。
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15. 某研究小组为了研制预防H7N9禽流感病毒的疫苗，开展了前期研
究工作，其简要的操作流程如图所示。下列有关叙述错误的是（　）
A. 步骤①所代表的过程是逆转录
B. 步骤②需使用限制酶和DNA连接酶
C. 步骤③可用显微注射法将表达载体导入受体细胞
D. 检验Q蛋白的免疫反应特性，可用Q蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原—抗体特异性反应实验
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解析： 　步骤③可用Ca2＋处理法，即用一定浓度的CaCl2溶液处
理大肠杆菌，使其成为感受态细胞，C错误。
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二、多项选择题（共4题，每题3分，共12分。每题有不止一个选项符
合题意。每题全选对者得3分，选对但不全的得1分，错选或不答的得
0分）
16. 某些膀胱上皮细胞可以产生一种称为尿血小板溶素的膜蛋白。科
学家将人的生长激素基因插入小鼠基因组内制成膀胱生物反应
器，使小鼠膀胱可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。下列说
法不正确的是（　　）
A. 利用膀胱生物反应器生产人的生长激素属于蛋白质工程的应用
B. 需要将尿血小板溶素基因与生长激素基因的启动子重组在一起
C. 转基因小鼠中，人的生长激素基因只存在于膀胱上皮细胞中
D. 只在小鼠细胞中检测到人的生长激素基因，不能说明该技术已获
得成功
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解析： 　利用膀胱生物反应器生产人的生长激素属于基因工
程的应用，A错误；需要将人的生长激素基因与尿血小板溶素基
因的启动子重组在一起，B错误；转基因小鼠中，人的生长激素
基因存在于所有细胞中，C错误；只在小鼠细胞中检测到人的生
长激素基因，不能说明该技术已获得成功，还需要检测尿液中是
否产生人的生长激素，D正确。
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17. 质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体内。某细
菌质粒上有标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因
（目的基因）是否转入成功。外源基因插入的位置不同，细菌在
培养基上的生长情况也不同，如图所示是外源基因插入位置（插
入点有a、b、c），请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③
三种重组后细菌的外源基因插入点，不正确的是（　　）
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细菌在含氨苄青霉素的培养基上
的生长状况 细菌在含四环素的培养基上
的生长状况
① 能生长 能生长
② 能生长 不能生长
③ 不能生长 能生长
A. ①是c；②是b；③是a
B. ①是a和b；②是a；③是b
C. ①是a和b；②是b；③是a
D. ①是c；②是a；③是b
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解析： 　①细菌能在含氨苄青霉素和四环素的培养基上生
长，说明氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因没有被破坏，所
以插入点是c。对②细菌来说，能在含氨苄青霉素的培养基上生
长，而不能在含四环素的培养基上生长，说明其氨苄青霉素抗性
基因正常而四环素抗性基因被破坏，插入点为b。③细菌不能在含
氨苄青霉素的培养基上生长，说明其氨苄青霉素抗性基因被插入
而破坏，故插入点为a。
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18. 如图是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图，载体质粒P0具
有四环素抗性基因（TetR）和氨苄青霉素抗性基因（AmpR），
EcoRⅤ酶切位点为 。下列说法正确的是（　　）
A. EcoRⅤ酶切出来的线性载体P1为平末端
B. 载体P1需添加与目的基因片段两端互补的脱氧核苷酸才能与目的
基因连接
C. 目的基因与载体P2反向连接会导致目的基因产物不能合成
D. 只有成功导入载体P3的受体细胞才能在含有氨苄青霉素的培养基
上增殖
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解析： 　由于载体P1两端为平末端，而且目的基因的两端为
黏性末端，故载体P1两端需要添加与目的基因片段两端互补的脱
氧核苷酸才能与目的基因连接，B正确；成功导入载体P3的受体
细胞和导入普通质粒P0的受体细胞都能在含有氨苄青霉素的培养
基上增殖，D错误。
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19. 抗凝血酶Ⅲ是一种血浆糖蛋白，临床上主要用于血液性疾病的治
疗。如图表示培育转基因奶牛获得抗凝血酶Ⅲ的流程。下列说法
错误的是（　　）
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A. 过程①是基因工程的核心，常用的方法是显微注射法
B. 如果要将抗凝血酶Ⅲ的第20位的氨基酸和第24位的氨基酸变为半
胱氨酸，直接对蛋白质分子进行改造即可
C. 如果检测发现抗凝血酶Ⅲ的基因导入了受精卵，但却没有检测到
抗凝血酶Ⅲ的存在，有可能是启动子和终止子没有设计好
D. 培养出的转基因奶牛的所有细胞都含有编码抗凝血酶Ⅲ的基因，
故该奶牛有性生殖产生的母牛也都能产生抗凝血酶Ⅲ
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解析： 　图示过程①表示将目的基因导入受体细胞，基因工
程的核心是基因表达载体的构建，A错误；对蛋白质进行改造应
通过改造基因来完成，B错误；目的基因在受体细胞中并不一定
是成对的，所以该奶牛有性生殖产生的母牛体内可能没有目的基
因，也就不能生产所需蛋白，D错误。
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三、非选择题（共5题，共60分）
20. （12分）（2024·江苏南通检测）PCR技术应用非常广泛，可用于
扩增目的基因，制作探针，引入定点突变，定量检测DNA等。完
成下列有关PCR技术和相关应用的问题：
（1）PCR技术可用于基因工程四个基本步骤中的
步骤。
获取目的基因
和目的基因的检测与鉴定 　
解析： 基因工程的四个基本操作步骤是目的基因的获
取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞和目的
基因的检测与鉴定，PCR技术可用于基因工程四个基本步骤
中的获取目的基因和目的基因的检测与鉴定步骤。
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（2）在影响扩增反应的各种因素中，引物的设计最为重要，引物
的3'端应采用简并密码较少的氨基酸的对应核苷酸序列，否
则会导致扩增的非特异性序列数量 。
解析： 用简并密码较少的氨基酸的对应核苷酸序列，
则氨基酸的种类会增多，非特异性减少，反之由于密码子的
简并性，会导致特异性序列增多。
增多
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（3）在正常变性和退火之后研究某Taq DNA聚合酶的催化效率，
得到了下列表格：
22 ℃ 37
℃ 55 ℃ 70 ℃ 78 ℃ 83 ℃
子链延伸速率
（个核苷
酸·秒·酶分子
－1） 0.25 1.5 22 60 250 0
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83 ℃下没有产物的原因是
。
解析： 据表格信息可知：在22～78 ℃之间，随着温度
升高，子链延伸速率增大，但当温度达到83 ℃时没有产
物，原因可能是因为温度过高，引物与模板结合的稳定性遭
到破坏（引物不能稳定的与模板结合）。
引物与模板结合的稳定性遭到
破坏（引物不能稳定的与模板结合）
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（4）PCR反应后期，由于
等原因，反应速率会降低。
解析： PCR扩增需要dNTP等物质，但在反应后期，随
着反应进行，由于酶活性降低、引物和dNTP浓度降低、反
应产物增多等，导致反应变慢。
酶活性降低、引物和dNTP浓度降
低、反应产物增多
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（5）PCR过程中，温度的控制至关重要，变性温度过低会因
为 ，最终都会导致反应效率降低。退
火温度过高则会因 导致目标产
物的量 。
解析： 若变性温度过低，则DNA双链不能充分解开，
导致模板减少；若变性温度过高，则会导致引物不能与模板
充分配对，导致目标产物的量减少。
双链不能充分解开
引物不能与模板充分配对
减少
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（6）不对称PCR是利用不等量的一对引物来产生大量单链DNA
的方法。这两种引物分别称为限制性引物与非限制性引物，
其最佳比例一般为1∶50～1∶100，在PCR反应的最初10～
15个循环中，其扩增产物最初主要是双链DNA，但当限制
性引物消耗完后，非限制性引物引导的PCR就会产生大量的
单链DNA。假设反应体系中原来有a个模板DNA，最初10
个循环扩增产生双链DNA，后20个循环均只扩增一条链，
则需要限制性引物 个，需要非限制性引
物 个。因为双链DNA和单链DNA的分
子量大小不同，可通过 方法将其分离。
（210－1）a
（21×210－1）a
琼脂糖凝胶电泳
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解析： 若只有一个模板DNA，则10次循环后，产生
DNA数量为210，每条DNA为两条链，故10次循环后的数量
为211，所用引物需减去模板链的数量，则a个模板DNA扩增
10个循环后限制性引物数量＝（211－2）a/2＝（210－1）
a，非限制性引物从n＝11开始计算，需要的非限制性引物
数量为（21×210－1）a个。由于双链DNA和单链DNA的相
对分子质量大小不同，故可用琼脂糖凝胶电泳法将其分离。
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21. （12分）（2024·江苏阶段练习）图1表示含有目的基因D的DNA
片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结
构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制
性内切核酸酶切割的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、
G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。请回答下列问题：
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（1）基因工程是在 水平上的操作，其原理是
，该技术所用的工具酶除限制酶外还需要
。
解析： 基因是在DNA分子水平上的操作，其原理是
基因重组，该技术所用的工具酶主要有限制酶和DNA连
接酶。
DNA分子
基因
重组　
DNA连接
酶
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（2）若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段，其产物长度
为 。
解析： SmaⅠ的识别序列和酶切位点是CCC↓GGG，其
切割产生的末端是平末端，且均位于目的基因D处，据图可
推知经该酶切割后，产物长度分别有：534＋3＝537bp、796
－3－3＝790bp、658＋3＝661bp。
537 bp、790 bp、661 bp　
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（3）若图1中虚线方框内的碱基对被T—A碱基对替换，那么基因
D就突变为基因d。从隐性纯合子分离出图1及其对应的DNA
片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有 种不同
DNA片段。为了提高实验成功率，需要通过
技术扩增目的基因，以获得目的基因的大
量拷贝，该技术原理为 ，每次循环一
般可以分为 三步。
2
PCR（或聚
合酶链式反应）
DNA半保留复制
变性、退火、延伸
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解析： 若图1中虚线方框内的碱基对被T－A碱基对替
换，则基因D就突变为基因d，且基因d只有一个SmaⅠ的酶切
位点，因而基因d会被SmaⅠ切割形成两个片段（长度分别为
1 327bp、661bp）。为了提高实验成功率，可以通过PCR技
术大量扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝，该技术
模拟了体内DNA复制的过程，原理为DNA半保留复制，每
次循环一般分为变性、退火和延伸三步。
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（4）若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连
接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是 。
在导入重组质粒后，为了筛选出含质粒的大肠杆菌，一般需
要用添加 的培养基进行培养。
解析： 由图可知，目的基因D两侧都是限制酶BamHⅠ
的识别序列，因此应选用限制酶BamHⅠ切割图1中含有目的
基因D的外源DNA分子和图2中的质粒。用BamHⅠ切割质粒
后会破坏抗生素A抗性基因，但不会破坏抗生素B抗性基
因，因此一般需要用添加抗生素B的培养基进行培养。
BamHⅠ
抗生素B
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（5）假设用BamHⅠ切割DNA获取目的基因，用MboⅠ切割质粒，
然后形成重组质粒，若将插入在抗生素B抗性基因处的目的
基因重新切割下来，能否再次用BamHⅠ？
（填“可以”“不可以”或“不一定”），原因是
。
不一定
目的基
因和抗生素B抗性基因拼接处不一定出现GGATCC
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解析： 假设用BamHⅠ切割DNA获取目的基因，用
MboⅠ切割质粒，然后形成重组质粒，若将插入在抗生素B抗
性基因处的目的基因重新切割下来，再次用BamHⅠ不一定
能将其切割，因为目的基因和抗生素B抗性基因的黏性末端
随意连接，拼接处不一定出现GGATCC。
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22. （12分）降钙素是一种多肽类激素，临床上用于治疗骨质疏松症
等。人体内合成的降钙素活性很低，半衰期较短。某科研机构为
了研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素，将能人工合成降钙
素的DNA与大肠杆菌的DNA分子进行重组，并成功地在大肠杆菌
中得以表达。请分析回答下列问题：
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（1）图1表示人工合成降钙素DNA的过程。从预期新型降钙素的
功能出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工合成了两条
72个碱基的DNA单链，两条链通过18个碱基对形成部分双
链DNA片段，再利用Klenow酶补平，获得双链DNA。从功
能看，Klenow酶是一种 酶，合成的双链DNA
有 个碱基对。
DNA聚合
126
解析： 由图1可知，Klenow酶能催化DNA的合成，
应为DNA聚合酶；合成的双链DNA含有（72－18）×2
＋18＝126（个）碱基对。
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（2）若利用PCR技术对人工合成降钙素DNA进行扩增，在PCR反
应体系中需要加入模板序列、Taq酶、原料及 种引物。
设计引物时需要避免引物之间存在 ，而造成引
物之间连接。
2　
互补序列　
解析：若利用PCR技术对人工合成降钙素DNA进行扩增，在PCR反应体系中需要加入模板序列、Taq酶、原料及2种引物。引物是一小段DNA片段，PCR扩增目的基因时，引物之间不能存在互补序列，否则会引起引物之间连接。
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（3）研究者利用4种限制酶切割目的基因和质粒，各限制酶的识别序列和切割位点如图所示。
研究者使用不同的限制酶切割
目的基因能有效防止目的基因
出现 现象。酶切
后的产物连接时，目的基因
上SalⅠ切割产生的末端应与质粒上 切割产生的末端
相连接。连接完成后，该连接点 （填“能”或“不
能”）被这两种限制酶中的某一种切割。
自身环化
XhoⅠ
不能
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解析：同种限制酶切割目的基因，目的基因两端的黏性末端是相同
的，可能出现自身环化现象，所以研究者使用不同的限制酶切割
目的基因能有效防止目的基因出现自身环化现象。根据图示中4种
限制酶的识别序列和切割位点可知，限制酶NstⅠ与限制酶PstⅠ切割
形成的黏性末端相同，限制酶SalⅠ与限制酶XhoⅠ切割形成的黏性末
端相同，因此将酶切后的产物连接时，目的基因上SalⅠ切割产生的
末端应与质粒上XhoⅠ切割产生的末端相连接。连接完成后，该连
接点的脱氧核苷酸序列与原来的不同，所以不能被这两种限制酶
中的某一种切割。
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（4）大肠杆菌是理想的受体细胞，因为它具有
优点。
（5）要进行重组质粒的鉴定和选择，大肠杆菌质粒还需要含
有 。若人工合成降钙素基因在大肠杆菌细胞内
正常表达，合成降钙素的场所是 。
繁殖快、为单细
胞、遗传物质相对较少等
标记基因
核糖体
解析：要进行重组质粒的鉴定和选择，大肠杆菌质粒需要含有标记
基因，标记基因的作用是为了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细胞筛选出来。降钙素是一种多肽类激素，
若人工合成降钙素基因在大肠杆菌细胞内正常表达，合成降钙素
的场所是核糖体。
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23. （12分）如图是转基因小鼠的培育过程示意图，Gfp是绿色荧光
蛋白基因。回答下列问题：
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（1）完成过程①需要用的工具酶是 。
过程②将目的基因导入胚胎干细胞常用的方法是
。
解析： 过程①是基因表达载体的构建，该过程所使用
的工具酶有限制酶、DNA连接酶；过程②是将目的基因导
入胚胎干细胞，常用的方法是显微注射法。
限制酶和DNA连接酶
显微注射
法
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（2）在构建基因表达载体时，质粒中的标记基因通常是
，使用标记基因的目的是
。
解析： 在构建基因表达载体时，质粒中的标记基因通
常是抗生素抗性基因，使用标记基因的目的是用于鉴定和选
择重组DNA分子。
抗生素
抗性基因
用于鉴定和选择重组
DNA分子
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（3）步骤⑤应该将细胞注入囊胚的 位置，该处细胞
将发育成 。
解析： 囊胚中的内细胞团将来发育成胎儿的各种组
织，因此步骤⑤应该将细胞注入囊胚的内细胞团位置。
内细胞团
胎儿的各种组织
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（4）通过步骤⑥移植胚胎，能在代孕母鼠体内存活的生理基础
是 。从转
基因小鼠体内提取蛋白质，利用 可以
检测目的基因是否表达成功。
解析： 通过步骤⑥胚胎移植，移植的胚胎能在代孕母
鼠体内存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎基本不发生免
疫排斥反应。从转基因小鼠体内提取蛋白质，可利用抗原和
抗体特异性结合的原理，用抗原—抗体杂交法检测目的基因
是否表达成功。
受体子宫对外来胚胎基本不发生免疫排斥反应
抗原—抗体杂交法
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24. （12分）（2024·江苏南通期末）微生物吸附是重金属废水的处理
方法之一。金属硫蛋白（MT）是一类广泛存在于动植物中的金属结合蛋白，具有吸附重金属的作用。科研人员将枣树的MT基因导入大肠杆菌构建工程菌。请回答下列问题。
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（1）从枣树相关细胞中提取 ，通过逆转录获得
枣树的MT cDNA，然后根据枣树MT cDNA的核苷酸序列设
计了相应的引物（图1甲），以通过PCR扩增MT基因。已知
A位点和B位点分别是起始密码子和终止密码子对应的基因
位置。选用的引物组合应为 ，
这些引物的长度一般包含15～23个碱基，过短会导致
差。若1个MT cDNA扩增n次，则总共消耗引物
个。
（总）RNA
引物1和引物4（或1和4）
特异
性
2n＋1
－2
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解析： 经mRNA获得DNA的技术是逆转录，为获得枣
树的MT cDNA，需要从枣树相关细胞中提取（总）RNA；
密码子位于mRNA上，是决定氨基酸的三个相邻碱基，起始
密码子分别控制翻译的开始和结束，故为保证基因的正常表
达，一对引物应分别位于位点A和位点B的两侧，故选择引
物1和引物4；引物的长度一般包含15～23个碱基，过短会导
致特异性差，若引物长度过长，则退火温度过高且导致碱基
错配概率上升；PCR体外扩增DNA时，每条链均需要一个
引物，循环n次，会产生2n个DNA，去除原来的模板，故一
个DNA经PCR技术扩增n次，需要消耗引物2n＋1－2个。
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（2）本实验中，PCR所用的 酶扩增出的MT基因，其末
端为平末端。由于载体E只有能产生黏性末端的酶切位点，
需借助中间载体P将MT基因接入载体E。载体P和载体E的酶
切位点及相应的酶切序列如图1乙所示。
①选用 酶将载体P切开，再用
酶将MT基因与载体P相连，构成重组载体P'。
Taq
EcoRⅤ
T4 DNA连接
②选用 酶的组合对载体P'和载体E进行酶
切，将切下的MT基因和载体E用酶连接，将得到的混合
物导入到用 离子处理的大肠杆菌，然后筛出MT工
程菌。
XhoⅠ和PstⅠ
钙
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解析： PCR扩增时所需的酶是热稳定的DNA聚合酶，即Taq酶。①MT基因的末端为平末端，故需要用EcoRⅤ或SmaⅠ切割载体P，但后续需进一步将重组载体P'和载体E连接，故需将MT基因插入XhoⅠ和PstⅠ两个酶切位点之间，故选EcoRⅤ将载体P切开；由于E. coli DNA连接酶只能连接黏性末端，而T4 DNA连接酶可以连接平末端，而MT基因的末端为平末端，故需要用T4 DNA连接酶将MT基因与载体P相连，构成重组载体P'。②载体P'是重组质粒，故不含有表达MT基因的启动子和终止子；为避免自身环化和反向连接，可选用两种酶切割两种载体，据图可知，载体P'和载体E均含有XhoⅠ和PstⅠ酶，故可选用XhoⅠ和PstⅠ酶进行酶切；将目的基因导入大肠杆菌的方法是钙离子处理法。
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（3）MT基因在工程菌的表达量如图2所示，结果仍无法说明已
经成功构建能较强吸附废水中重金属的MT工程菌，以下叙
述中能支持该观点的是 。
①②
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①尚未对MT工程菌合成的MT蛋白的活性进行测定
②尚未对MT工程菌吸附重金属的能力进行鉴定
③尚未在个体生物学水平进行抗原－抗体杂交
④尚未对MT基因进行碱基序列的测定和比较
解析： 由于尚未在个体生物学水平上对MT工程菌吸附
重金属的能力进行鉴定，故即使MT工程菌的MT蛋白相对含
量较高，也无法说明已经成功构建能较强吸附废水中重金属
的MT工程菌，①②正确，③④错误。故选①②。
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