【状元之路】（新课标通用）2022高考生物一轮复习 专题一 基因工程

【状元之路】（新课标通用）2022高考生物一轮复习选3-1专题一基因工程考题反馈抓落实自主演练我成功1.下图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是(　　)A．DNA连接酶、限制酶、解旋酶B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶C．解旋酶、限制酶、DNA连接酶D．限制酶、DNA连接酶、解旋酶答案：C解析：使碱基对内氢键断裂的是解旋酶，限制酶将特定部位的相邻两脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断开；连接DNA片段间磷酸二酯键的是DNA连接酶。2．(江苏省黄桥2022月考)花粉粒通道法是指利用植物受精后花粉萌发形成的花粉管通道，将目的基因导入尚不具备细胞壁的合子，形成含有目的基因的胚。经培养、筛选，可获得有特定性状的转基因植株。下列有关说法中不正确的是(　　)A．为了减少盲目性，可以通过人工合成的途径来获得目的基因B．目的基因导入受体细胞后，通过植物组织培养才能获得相应的植株C．所得转基因植株个体发育的起点是受精卵，形成该植株时无脱分化过程D．将目的基因导入叶绿体DNA中，可避免目的基因通过花粉传递而造成“基因污染”答案：B解析：利用药粉粒通道法，将目的基因导入的受体细胞是合子，可自然发育成植株。3．(2022·浙江卷)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是(　　)A．每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒B．每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点C．每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adaD．每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子答案：C解析：基因导入受体细胞后，每个大肠杆菌细胞中至少含一个重组质粒，10\n每个重组质粒至少含一个限制酶识别位点，每个限制酶的识别位点只能插入一个ada，每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子。故A、B、D三项正确，C项错误。4．(2022·四川卷)北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是(　　)A．过程①获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序B．将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白C．过程②构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选D．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达答案：B解析：由题可知，①过程指用反转录法获得目的基因，因密码子具有简并性和非编码序列的存在，获得的基因片段与原基因不相同，不可用于比目鱼基因组测序，但可用于基因工程，A项错误。将多个抗冻基因编码区依次相连构成的新基因，因真核基因的编码压中存在内含子，故不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白，题干所示应为抗冻基因的表达增强，可调控非编码区得以实现，B项正确。导入农杆菌是为了扩增和更易导入番茄细胞，C项错误。目的基因导入后的检测与表达，常用一定的检测方法，如DNA探针技术可检测目的基因的存在，但不能检测其是否完全表达，后者的标准是足量基因产物抗冻蛋白的合成，D项错误。5．(杭州高中2022届月考)下图为重组质粒形成示意图。将此重组质粒导入大肠杆菌，然后将大肠杆菌放在四种培养基中培养：a－无抗生素的培养基，b－含四环素的培养基，c－含氨苄青霉素的培养基，d－含四环素和氨苄青霉素的培养基。含重组质粒的大肠杆菌能生长的是(　　)A．a　　　　　　　　　B．a和cC．a和bD．b和c答案：B解析：由于人的生长激素基因插入抗四环素基因中，故质粒中，抗氨苄青霉素基因完好，抗四环素基因受到了破坏，10\n含重组质粒的大肠杆菌能生长在α－无抗生素的培养基和c－含氨苄青霉素的培养基中，故B项正确。6．如图为DNA分子的切割和连接过程：(1)EcoRⅠ是一种__________酶，其识别序列是__________，切割点是__________与__________之间的__________键。切割结果产生的DNA片段末端形式为__________。(2)不同来源DNA片段结合，在这里需要的酶应是__________连接酶，此酶是通过在__________与__________之间形成__________键，而起“缝合”作用的。还有一种连接平末端的连接酶是__________。答案：(1)限制　GAATTC　鸟嘌呤脱氧核苷酸(或G)　腺嘌呤脱氧核苷酸(或A)　磷酸二酯　黏性末端(2)E·coliDNA　鸟嘌呤脱氧核苷酸(或G)　腺嘌呤脱氧核苷酸(或A)　磷酸二酯　T4DNA连接酶解析：本题考查DNA限制酶和DNA连接酶的有关知识。(1)从图中可看出EcoRⅠ可将DNA片段切割，应为限制酶，其识别序列是GAATTC，切点是G与A之间的磷酸二酯键，切割后产生的是黏性末端。(2)DNA连接酶可将不同来源的DNA片段结合，由图中可看出，此酶是通过在G与A之间形成磷酸二酯键来连接两片段，连接的是黏性末端，对应前面的EcoRⅠ限制酶，此酶应为E·coliDNA连接酶，T4DNA连接酶可连接平末端。7．如图为利用生物技术获得生物新品种的过程，据图回答：(1)在基因工程中，A→B为__________技术，利用的原理是__________，其中①为__________过程。10\n(2)加热至94℃的目的是使DNA中的__________键断裂，这一过程在细胞内是通过__________的作用来完成的。(3)当温度降低时，引物与模板互补结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板链延伸，最终合成两个DNA分子，此过程中原料是__________，遵循的原则是__________。(4)目的基因导入绵羊受体细胞常用__________技术。(5)B→D为抗虫棉的培育过程，其中④过程常用的方法是__________，要确定目的基因(抗虫基因)导入受体细胞后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，请写出在个体生物学水平上的鉴定过程：__________。答案：(1)PCR　DNA复制　变性(2)氢　解旋酶(3)4种脱氧核苷酸　碱基互补配对原则(4)显微注射(5)农杆菌转化法　让害虫吞食转基因棉花的叶子，观察害虫的存活情况，以确定性状解析：(1)A→B为体外DNA复制即PCR技术，与体内DNA复制原理相同，解旋方式不同，PCR技术是用高温变性使其解旋。(2)94℃时DNA双链解旋，破坏的是两条链之间的氢键，而在细胞内DNA复制解旋时解旋酶起相同作用。(3)PCR技术与细胞内DNA复制过程原理是相同的，即碱基互补配对，原料均为4种脱氧核苷酸。(4)转基因动物培育中目的基因的导入常用显微注射技术。(5)将目的基因导入植物细胞常用的方法为农杆菌转化法，其优点是能将外源基因导入到受体细胞的染色体DNA分子上；在个体水平上鉴定，即通过生物体所体现的性状来判断，抗虫棉应具有的性状为害虫吞食后死亡。8．(江苏省黄桥中学2022届高三月考)组建理想的载体需要对天然的质粒进行改造。科学家在体外构建的大肠杆菌的一种质粒只有某限制酶的一个识别序列，位于该质粒的lacZ基因中。lacZ基因若无外源基因插入，便可表达出半乳糖苷酶。当培养基中含有两种物质I和X时，X便会被半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落。如果lacZ基因中插入了外源基因，带有该种质粒的大肠杆菌便不能表达半乳糖苷酶，培养基中的X不会被水解成蓝色，大肠杆菌将形成白色菌落。体外构建的这种大肠杆菌质粒还携带了氨苄青霉素抗性基因。下图是利用lacZ基因的插入失活、筛选出重组质粒的示意图。据图回答下列问题：10\n(1)作为受体大肠杆菌应______________(填“含有”或“不含”)氨苄青霉素抗性基因，以方便筛选已导入重组质粒的受体大肠杆菌。取用氯化钙溶液处理过的受体大肠杆菌，置于试管Ⅱ中，完成基因工程操作的______________________________步骤。(2)图中的选择培养基中除含有大肠杆菌必需的葡萄糖、氮源、无机盐、水、生长因子等营养物质外，还应加入__________________________________等物质，用以筛选导入了重组质粒的受体大肠杆菌。(3)将上述处理后的大肠杆菌置于图中选择培养基上培养，以检测受体大肠杆菌是否导入重组质粒，请预测菌落的颜色，并分析结果：①________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________。(4)若改用噬菌体为运载体，科学家分别用32P、35S标记噬菌体内的目的基因、外壳，在下图中标记元素32P、35S所在部位依次是________________(填图中标号)。答案：(1)不含　目的基因导入受体细胞(2)I、X、氨苄青霉素(3)①如果长出蓝色菌落，说明没有与目的基因重组的质粒已转入受体菌(或说明重组质粒没导入受体大肠杆菌)②如果长出白色菌落，说明重组质粒已导入受体大肠杆菌(4)①、④解析：(1)标记基因是氨苄青霉素基因，受体细胞不应有该标记基因。该步骤是将目的基因导入受体细胞。(2)该选择培养基中除营养物质外，还应该有氨苄青霉素起选择作用和I、X起指示作用。(3)若导入了重组质粒，LacZ基因被破坏，不能表达，X不会水解成蓝色；若未导入，X会水解形成蓝色菌落。(4)32P存在于脱氧核苷酸的磷酸基中，35S存在于蛋白质的R基中。(5)效应T细胞与靶细胞密切接触，使靶细胞裂解死亡。10\n9．科学家通过基因工程方法，将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞内，并成功实现了表达，从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株——抗虫棉。其过程大致如图所示：(1)基因工程的操作程序主要包括的四个步骤是______________、______________、______________、______________。(2)Ti质粒是农杆菌中的一种质粒，其上有TDNA，能把目的基因插入Ti质粒的TDNA中是利用了TDNA__________________的特点。(3)Bt毒蛋白基因转入普通棉株细胞中并成功实现表达的过程，在基因工程中称为__________。(4)将目的基因导入受体细胞的方法有很多种，该题中涉及的是__________。(5)目的基因能否在棉株体内稳定维持和表达其遗传特性的关键是________________________，这需要通过检测才能知道，检测采用的方法是________________________________________________。答案：(1)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　(2)可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体DNA上　(3)转化　(4)农杆菌转化法　(5)目的基因是否插入了受体细胞的染色体DNA上　DNA分子杂交技术解析：农杆菌侵染双子叶植物后，其Ti质粒上的TDNA可转移到受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上，因此可将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上，通过农杆菌的转化作用，使目的基因进入植物细胞。1.(2022·浙江理综)天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是(　　)A．提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因BB．利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因BC．利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞D．将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞答案：A解析：此题考查基因工程及其应用的相关知识。获取目的基因B，10\n可先提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再经PCR技术扩增，A正确；基因文库构建时是将目的基因与载体连接起来，形成重组载体，再导入受体菌中储存和扩增，提取目的基因时不需使用限制酶，B错误；连接目的基因与质粒的酶是DNA连接酶，C错误；将目的基因导入植物细胞，常用农杆菌转化法，不使用大肠杆菌，D错误。2．(2022·天津理综)黄曲霉毒素B1(AFB1)存在于被黄曲霉菌污染的饲料中，它可以通过食物链进入动物体内并蓄积，引起癌变。某些微生物能表达AFB1解毒酶，将该酶添加在饮料中可以降解AFB1，清除其毒性。回答下列问题：(1)AFB1属于________类致癌因子。(2)AFB1能结合在DNA的G上，使该位点受损伤变为G*，在DNA复制中，G*会与A配对。现有受损伤部位的序列为，经两次复制后，该序列突变为________。(3)下图为采用基因工程技术生产AFB1解毒酶的流程图。―→据图回答问题：①在甲、乙条件下培养含AFB1解毒酶基因的菌株，经测定，甲菌液细胞密度小、细胞含解毒酶；乙菌液细胞密度大、细胞不含解毒酶。过程Ⅰ应选择________菌液的细胞提取总RNA，理由是________________________________________________________________________。②过程Ⅱ中，与引物结合的模板是________________________________________________________________________。③检测酵母工程菌是否合成了AFB1解毒酶，应采用________方法。(4)选取不含AFB1的饲料和某种实验动物为材料，探究该AFB1解毒酶在饲料中的解毒效果。实验设计及测定结果见下表。组别添加肝脏AFB1残留量(ng/g)AFB1(μg/kg饲料)AFB1解毒酶(g/kg饲料)A006.4B100020.9C100116.8D100311.7E10057.3F10077.3据表回答问题：①本实验的两个自变量分别为________________________________________________________________________。10\n②本实验中，反映AFB1解毒酶解毒效果的对照组是________。③经测定，某污染饲料中AFB1含量为100μg/kg，则每千克饲料应添加________克AFB1解毒酶，解毒效果最好，同时节约了成本。(5)采用蛋白质工程进一步改造该酶的基本途径是：从提高酶的活性出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的________序列。答案：(1)化学(2)—ATT—,—TAA—)(3)①甲　甲菌液细胞的AFB1解毒酶基因已转录生成mRNA，而在乙菌液细胞中该基因未转录　②AFB1解毒酶基因的cDNA　③抗原—抗体杂交(4)①AFB1的添加量和AFB1解毒酶的添加量　②B组(或B组＋A组)　③5(5)脱氧核苷酸解析：本题考查考生对DNA的复制、基因工程相关知识的掌握情况，重点考查考生的实验设计及实验分析能力，难度较大。(1)黄曲霉毒素属于化学致癌因子。(2)分析题意：AFB1能使DNA中的G突变为G*，G*与A配对，受损伤部位序列为—AG*T—，其互补链为—TAA—，即双链DNA的—AG*T—,—TCA—)突变后序列变为—ATT—,—TAA—)，复制两次后仍为—ATT—,—TAA—)。(3)分析采用基因工程技术生产AFB1解毒酶的流程图，可知获取目的基因的方法为反转录法，因此从细胞中提取的总RNA中，必须含有AFB1解毒酶基因转录形成的mRNA，因此选择甲菌液获取RNA；乙菌液细胞中虽然含有AFB1解毒酶基因，但细胞不含解毒酶，可能是该基因未发生转录；PCR扩增的目的基因即AFB1解毒酶基因的cDNA；从分子水平上检测工程菌是否合成了AFB1解毒酶，应采用抗原—抗体杂交技术。(4)根据对照实验设计的原则分析：A组与B组比较，自变量为AFB1的添加量；B组与F组比较，自变量为AFB1解毒酶的添加量，反映解毒酶效果的对照组应为B组(或A＋B组)。分析数据得出：E组、F组解毒效果最好，为了节约成本，每千克饲料添加5gAFB1解毒酶最适宜。(5)蛋白质工程是从蛋白质的功能出发，推测应有的氨基酸序列，然后找到相应的脱氧核苷酸序列，最后通过基因修饰或基因合成达到目的。3．(2022·江苏，32)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MpsⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性核酸内切酶，它们识别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：10\n(1)图①的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由________________________连接。(2)若用限制酶SmaⅠ完全切割图①中DNA片段，产生的末端是________末端，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。从杂合子中分离出图①及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有________种不同长度的DNA片段。(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，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加________的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖(2)平　537bp、790bp、661bp(3)4(4)BamHⅠ　抗生素B　同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接解析：(1)一条脱氧核苷酸链中相邻的两个碱基之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连的，要注意与两条脱氧核苷酸键的相邻碱基之间通过氢键相连进行区分。(2)从SmaⅠ的识别序列和切点可见，其切割后产生的是平末端，图①中DNA片段有SmaⅠ的两个识别序列，故切割后产生的产物长度为537(534＋3)bp、790(796－3－3)bp和661(658＋3)bp三种。(3)图示方框内发生碱基的替换后，形成的d基因失去了1个SmaⅠ的识别序列，故D基因、d基因用SmaⅠ完全切割后产物中除原有的3种长度的DNA片段外，还增加一种537＋790bp的DNA片段。(4)目的基因的两端都有BamHⅠ的识别序列，质粒的抗生素A抗性基因上也有BamHⅠ10\n的识别序列，故应选用的限制酶是BamHⅠ，此时抗生素B抗性基因作为标记基因，故筛选时培养基中要添加抗生素B。若重组质粒已导入了受体细胞却不能表达，很可能是因为用同种限制酶切割后，目的基因和质粒有两种连接方式，导入受体细胞的重组质粒是目的基因和质粒反向连接形成的。10