1、A卷全国卷基因工程的工具及操作步骤1.(2016全国课标卷，40)生物选修3：现代生物科技专题某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamH酶切后，与用BamH酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌，结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有_(答出两点即可)，而作为
2、基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是_；并且_和_的细胞也是不能区分的，其原因是_。在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌的单菌落，还需使用含有_的固体培养基。(3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自于_。解析(1)作为运载体必须具备如下特点：能自主复制，从而在受体细胞中稳定保存；含标记基因，以供重组DNA的鉴定和选择；具1多个限制酶切割位点以便外源DNA插入。(2)在含有氨苄青霉素
3、的培养基上，只有具有Ampr的大肠杆菌才能够生长。而Ampr位于质粒上，故未被转化的和仅含环状目的基因的大肠杆菌细胞中无Ampr，故不能在培养基中生长，而仅含有质粒载体的和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌均具有Ampr因而能在培养基中生长。目的基因的插入破坏了质粒载体的Tetr，故含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌不能在含有四环素的平板上生长，从而与仅含有质粒载体的大肠杆菌得以区分。(3)噬菌体是病毒，无细胞结构，无法自主合成DNA，需借助宿主细胞完成DNA复制。答案(1)能自我复制、具有标记基因(2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长含有质粒载体含有插入了目的基因
4、的重组质粒(或答含有重组质粒)二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长四环素(3)受体细胞2.(2016全国课标卷，40)生物选修3：现代生物科技专题图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoR、Sau3A的切点是唯一的)。根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)经BamH酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被_酶切后的产物连接，理由是_。(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图(c)所示，这三种重组子中，不能在宿主细胞中表
5、达目的基因产物的有_，不能表达的原因是_。图(c)(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有_和_，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是_。解析(1)由于限制酶Sau3A与BamH切割后形成的黏性末端相同，所以经BamH酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被Sau3A酶切后的产物连接。(2)在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样目的基因才能表达。图中甲、丙均不符合，所以不能表达目的基因的产物。(3)常见的DNA连接酶有Ecoli连接酶和T4DNA连接酶，其中即能连接黏性末端又能连接平末端的是T4DNA连接酶。答案(1)Sau3A两种酶
6、切割后产生的片段具有相同的黏性末端(2)甲、丙甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录(3)EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶3.(2014课标，40)植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题：(1)理论上，基因组文库含有生物的_基因；而cDNA文库中含有生物的_基因。(2)若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，再从中_出所需的耐旱基因。(3)将耐旱基因导入农杆菌，并通过农杆菌转化法将其导入植物_的体细
7、胞中，经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的_，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的_是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为31时，则可推测该耐旱基因整合到了_(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。解析(1)基因文库有两种：基因组文库和部分基因文库，基因组文库含有生物的全部基因；cDNA是以mRNA为模板逆转录得到的，而细胞中只有部分基因表达，所以cDNA文库含有生物的部分基因。(2)建立基因文库后要根据目的基因的特性从中筛选出目的基因。(3)目的基因与载体构
8、建基因表达载体后，导入乙植物细胞(受体细胞)，需要进行表达产物(蛋白质)和生物个体水平(耐旱性)等的检测。(4)若是整合到同源染色体的两条上，则此耐旱二倍体植株为纯合子，自交后代不会发生性状分离，所以根据实验结果可推测：该耐旱基因整合到了同源染色体的一条上。答案(1)全部部分(其他合理答案也可)(2)筛选(其他合理答案也可)(3)乙表达产物(其他合理答案也可)耐旱性(4)同源染色体的一条上4.(2012课标，40)根据基因工程的有关知识，回答下列问题。(1)限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有_和_。(2)质粒运载体用EcoR切割后产生的片段如下：AATT CG GCTTA
9、A为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoR 切割外，还可用另一种限制性核酸内切酶切割，该酶必须具有的特点是_。(3)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即_DNA连接酶和_DNA连接酶。(4)反转录作用的模板是_，产物是_。若要在体外获得大量反转录产物，常采用_技术。(5)基因工程中除质粒外，_和_也可作为运载体。(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是_。解析此题考查基因工程应用的相关知识。(1)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有黏性末端和平末端两种类型。(2)为使运载体与目的基因相连，应使二
10、者被切割后产生的末端相同，故用另一种限制酶切割产生的末端必须与EcoR 切割产生的末端相同。(3)根据酶的来源不同，DNA连接酶分为Ecoli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。(4)以RNA为模板，合成DNA的过程称为逆转录，若要体外获得大量DNA分子，可以使用PCR技术。(5)在基因工程中，通常利用质粒作为运载体，另外噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。(6)大肠杆菌作为受体细胞时，常用Ca2处理，使之成为能吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞。答案(1)平末端黏性末端(2)切割产生的DNA片段末端与EcoR切割产生的相同(3)T4Ecoli(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PC
11、R(聚合酶链式反应)(5)动植物病毒噬菌体(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱基因工程的应用、安全性及蛋白质工程5.(2015课标卷，40)生物选修3：现代生物科技专题HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。回答下列问题：(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时，可先提取HIV中的_，以其作为模板，在_的作用下合成_，获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，随后导入受体细胞。(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是_，该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV，检测的原理是_。(3)已知某种菌导致的
12、肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分_细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。(4)人的免疫系统有_癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。解析(1)HIV是RNA病毒，其核酸是单链RNA，而在基因工程中构建目的基因表达载体时，载体一般用的是质粒，为双链DNA，故先用逆转录酶催化HIV的RNA逆转录为DNA分子再进行基因工程操作。(2)本题涉及到了免疫学方面知识，抗原进入机体后可以产生特异性免疫反应，产生相应的抗体，抗体与抗原特异性结合。(3)HIV主要破坏人体T细胞。(4)免疫系统除了具有防卫功能外，还有监控和
13、清除功能：监控并清除体内已经衰老或因其他因素而被破坏的细胞，以及癌变的细胞。答案(1)RNA逆转录酶cDNA(或DNA)(2)抗体抗原抗体特异性结合(3)T(或T淋巴)(4)监控和清除6.(2015全国卷，40)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
14、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，之后还需要对合成蛋白质的生物_进行鉴定。解析(1)对蛋白质的氨基酸序列(或结构)进行改造，可达到改变蛋白质的功能的目的。(2)以P基因序列为基础，获得P1基因，可以对P基因进行修饰改造，也可以用人工方法合成P1基因；中心法则的全部内容包括，即：DNA、RNA的复制、DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)。(3)蛋白质工
15、程的基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过设计蛋白质结构和推测氨基酸序列，推测相对应的脱氧核苷酸序列，并获取基因。经表达的蛋白质，要对其进行生物功能鉴定。答案(1)氨基酸序列(或结构)(2)PP1DNA和RNA(或遗传物质)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3)设计蛋白质的结构推测氨基酸序列功能B卷地方卷基因工程的工具及操作步骤1.(2015北京理综，5)在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中，不需要的是()A.用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞B.用选择培养基筛选导入目的基因的细胞C.用聚乙二醇诱导转基因细胞的原生质体融合D.用适当比例的生长素和
16、细胞分裂素诱导愈伤组织生芽解析农杆菌侵染细菌是基因工程中常常用到的把目的基因导入植物细胞的方法，A项正确；目的基因是否导入了细胞，需要在选择培养基上进行筛选，B项正确；在植物细胞组织培养的过程中，需要调整培养基中生长素和细胞分裂素的比例，来达到对其脱分化和再分化的控制，D项正确；在农杆菌侵染植物细胞的过程中并没有涉及到原生质体的融合，所以C项错误。答案C2.(2015重庆理综，6)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是()A.表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得B.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点C.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选
17、出来D.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用解析胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达，不在肝细胞中表达，肝细胞中无相应的mRNA，无法用反转录法获得胰岛素基因，A项错误；复制启动于复制原点，胰岛素基因的表达启动于表达载体的启动子序列，B项错误；抗生素抗性基因作为标记基因，作用是鉴定和筛选含有目的基因的受体细胞，C项正确；终止密码子在翻译过程中起作用，D项错误。答案C3.(2016天津卷，7)人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。(1)为获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取_合成总cDNA，然后以cDNA为模
18、板，采用PCR技术扩增HSA基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。(2)启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是_(填写字母，单选)。A.人血细胞启动子 B.水稻胚乳细胞启动子C.大肠杆菌启动子 D.农杆菌启动子(3)利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是_。(4)人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才能有活性。与途径相比，选择途径获取rHSA的优势是_。(5)为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与_的生物学功能一致。解析(
19、1)总cDNA是由细胞内mRNA经逆转录获得。DNA两条链是反向平行的，另一条引物扩增方向应向左。(2)据题意，启动子具有物种特异性，它应与受体细胞启动子一致，应选B。(3)在农杆菌转化时，加入某物质，其目的应为“促进”或“有利于”转化，推测酚类物质可吸引农杆菌侵染水稻受体细胞。(4)水稻是真核细胞，具有对分泌蛋白加工的内质网和高尔基体。途径受体为大肠杆菌，没有上述细胞器。(5)制备的rHSA应具有与HSA相同的生物学功能才具有医用价值。答案(1)总RNA(或mRNA)(2)B(3)吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化(4)水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效
20、加工(5)HSA4.(2016江苏卷，33)下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题：(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用_两种限制酶切割，酶切后的载体和目的基因片段，通过_酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒，需将其转入处于_态的大肠杆菌。(2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加_，平板上长出的菌落，常用PCR鉴定，所用的引物组成为图2中_。(3)若BamH酶切的DNA末端与Bcl酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为_，对于该部位，这两种酶_(填“都能”、“都
21、不能”或“只有一种能”)切开。(4)若用Sau3A切图1质粒最多可能获得_种大小不同的DNA片段。解析(1)选择的限制酶应在目的基因两端存在识别位点，但BamH可能使质粒中启动子丢失，因此只能选Bcl和Hind。酶切后的载体和目的基因片段，通过DNA连接酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒，需将其转入处于感受态的大肠杆菌。(2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，根据质粒上的抗性基因，应在筛选平板培养基中添加四环素。PCR技术要求两种引物分别和目的基因的两条单链结合，沿相反的方向合成子链。(3)根据BamH和Bcl的酶切位点，BamH酶切的DNA末端与Bcl酶切的DNA末端连接，连接部位的6
22、个碱基对序列为，与两种酶的酶切位点均不同。(4)根据BamH、Bcl和Sau3A的酶切位点，Sau3A在质粒上有三个酶切位点，完全酶切可得到记为A、B、C三种片段，若部分位点被切开，可得到AB、AC、BC、ABC四种片段，所以用Sau3A切图1质粒最多可能获得7种大小不同的DNA片段。答案(1)Bcl和Hind连接感受(2)四环素引物甲和引物丙(3)都不能(4)75.(2014天津卷，8)嗜热土壤芽孢杆菌产生的葡萄糖苷酶(BglB)是一种耐热纤维素酶，为使其在工业生产中更好地应用，开展了以下试验：利用大肠杆菌表达BglB酶(1)PCR扩增bglB基因时，选用_基因组DNA作模板。(2)下图为质
23、粒限制酶酶切图谱。bglB基因不含图中限制酶识别序列。为使PCR扩增的bglB基因重组进入该质粒，扩增的bglB基因两端需分别引入_和_不同限制酶的识别序列。注：图中限制酶的识别序列及切割形成的黏性末端均不相同。(3)大肠杆菌不能降解纤维素，但转入上述建构好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力，这是因为_。解析(1)bglB基因存在于嗜热土壤芽孢杆菌基因组中，故应以该菌的基因组DNA为模板进行基因扩增。(2)目的基因与质粒进行重组时，需将目的基因插入到启动子和终止子之间，结合示意图可知，应在扩增的bglB基因两端分别引入Nde和BamH两种限制酶的识别序列。(3)该基因表达载体中含有bglB基
24、因，可表达产生葡萄糖苷酶，其可分解纤维素，这样大肠杆菌就获得了分解纤维素的能力。答案(1)嗜热土壤芽孢杆菌(2)NdeBamH(3)转基因的大肠杆菌分泌出有活性的BglB酶基因工程的应用、安全性及蛋白质工程6.(2014重庆卷，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解析在转基因过程中，为避免基因污染和对人类的影响，必须严格选择
25、目的基因，A正确；我国不反对治疗性克隆，但坚决反对生殖性克隆，B正确；反对设计试管婴儿原因之一是防止选择性设计婴儿性别，违背伦理道德，C正确；生物武器是指有意识的利用微生物、毒素、昆虫侵袭敌人的军队、人口、农作物或者牲畜等目标，以达到战争目的的一类武器，干扰素为淋巴因子，并非生物武器，D错误。答案D7.(2013江苏，15)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
26、安全性和环境安全性上解析为了维护消费者对转基因产品的知情权和选择权，我国对转基因食品和转基因农产品实行了标识制度，A项正确；只有经确定是安全的转基因食品才能向消费者出售，可能存在危害的转基因产品不允许出售，B项错误；为保障转基因生物安全，可开展风险评估、预警跟踪和风险管理等措施，C项正确；转基因生物是否安全的争论主要集中在它是否能保证食用安全及环境安全上，D项正确。答案B8.(2014山东卷，36)人组织纤溶酶原激活物(htPA)是一种重要的药用蛋白，可在转htPA基因母羊的羊乳中获得。流程如下：(1)htPA基因与载体用_切割后，通过DNA连接酶连接，以构建重组表达载体。检测目的基因是否已插
27、入受体细胞DNA，可采用_技术。(2)为获取更多的卵(母)细胞，要对供体母羊注射促性腺激素，使其_。采集的精子需要经过_，才具备受精能力。(3)将重组表达载体导入受精卵常用的方法是_。为了获得母羊，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行_。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体，这体现了早期胚胎细胞的_。(4)若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到_，说明目的基因成功表达。解析(1)用同种限制酶切割质粒和含有htPA基因的DNA片段可产生相同的黏性末端，便于构建基因表达载体；通常采用DNA分子杂交技术来检测目的基因是否已插入受体细胞DNA。(2)为获得更多的卵母细胞，通常对供体母羊注射促性腺激素使其超数排卵；采集的精子需要经过获能处理才具备受精能力。(3)通常用显微注射法将重组表达载体导入动物的受精卵；为了获得母羊，移植前需要对已成功转入目的基因的胚胎进行性别鉴定；早期胚胎细胞具有全能性，可利用胚胎分割和胚胎移植技术获得多个转基因个体。(4)htPA基因的表达产物为人组织纤溶酶原激活物，若在转基因母羊的羊乳中检测到人组织纤溶酶原激活物，说明目的基因成功表达。答案(1)同种限制性核酸内切酶(或同种限制酶)DNA分子杂交(或核酸探针)(2)超数排卵获能(处理)(3)显微注射法性别鉴定全能性(4)htPA(或人组织纤溶酶原激活物)
