1、基因工程一、选择题：每小题给出的四个选项中只有一个符合题目要求。1下列关于基因工程技术的叙述，正确的是()A切割质粒的限制性内切核酸酶均特异性地识别6个核苷酸序列BPCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应C载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因D抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体上也未必能正常表达D解析：限制性内切核酸酶大多特异性识别6个核苷酸序列，A错误；PCR反应中耐高温的DNA聚合酶只是在延伸阶段发挥催化作用，B错误；载体质粒上的抗生素抗性基因可作为标记基因，供重组DNA的鉴定和选择，而不是抗生素合成基因，C错误；目的基因导入受体细胞后不一定都能正常表达，D
2、正确。2从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是()A合成编码目的肽的DNA片段B构建含目的肽DNA片段的表达载体C依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽C解析：本题考查蛋白质工程的设计流程的相关知识。如果对多肽P1进行改造，首先根据预期功能设计多肽的分子结构，即根据P1氨基酸序列设计多条模拟肽，再根据模拟肽的氨基酸序列合成编码模拟肽的DNA片段，从而构建含目的肽DNA片段的表达载体，最后从表达产生的模拟肽中筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽。3PCR技术扩增DN
3、A片段，其原理与细胞内DNA复制类似(如下图所示)。图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。下列说法正确的是()A从理论上推测，第一轮循环产物中就能得到含引物对的DNA片段B至少完成两轮循环，才能获得两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段C三个循环后可得到5种长度的DNA片段D30次循环后，所有的DNA单链上都有引物C解析：利用PCR技术扩增目的基因的过程如下：从理论上推测，第一轮循环产物中只含有引物A或引物B，而以新合成的子链为模板合成新DNA分子时，两种引物都含有，A错误；由上图可知，至少完成三轮循环，才能获得两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段，B错误；由上图可知，三个循环后可得到5种长
4、度的DNA片段，C正确；根据DNA半保留复制特点，30次循环后，有2条DNA单链上不含引物，D错误。4下图是“DNA粗提取与鉴定”实验中的两个操作步骤示意图，下列有关叙述错误的是()A图1中的丝状物含有DNAB图1所示操作的原理是DNA能溶于酒精，而蛋白质等杂质不溶C图2所示实验操作完成后，最好待试管溶液冷却后观察颜色变化D图2中的溶液b能够溶解DNAB解析：图1中的丝状物含有DNA，A正确；图1所示操作的原理是DNA不溶于酒精，而蛋白质等杂质溶于酒精，B错误；图2所示实验操作完成后，最好待试管溶液冷却后观察颜色变化，C正确；在图2中的溶液b是氯化钠溶液，能够溶解DNA，D正确。5(2020北
5、京卷)为了对重金属污染的土壤进行生物修复，研究者将从杨树中克隆的重金属转运蛋白(HMA3)基因与外源高效启动子连接，导入杨树基因组中(如图)。为检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因，同时避免内源HMA3基因的干扰，在进行PCR扩增时，应选择的引物组合是()A B C DB解析：PCR扩增时，由于子链延伸方向为5端到3端，因此应在模板DNA两条链的3端分别设计一个引物，A错误。为了对重金属污染的土壤进行生物修复，研究者扩增获得的HMA3基因只要包含外源高效启动子序列，便可排除内源HMA3基因的干扰。若用或引物组合进行PCR扩增，扩增获得的HMA3基因不包含外源高效启动子序列，C、D
6、错误。若用或引物组合进行PCR扩增，获得的HMA3基因符合要求，B正确。6(2020山东淄博模拟)研究人员利用农杆菌侵染水稻叶片，经组培、筛选最终获得了一株水稻突变体。利用不同的限制酶处理突变体的总DNA、电泳、并与野生型的处理结果对比，得到图示放射性检测结果。对该实验的分析错误的是(注：TDNA上没有所用限制酶的酶切位点)()A检测结果时使用了放射性标记的TDNA片段作探针B该突变体产生的根本原因是TDNA插入水稻核DNA中C不同酶切显示的杂交带位置不同，说明TDNA有不同的插入位置D若野生型也出现杂交带，则实验样本可能被污染，检测结果不准确C解析：题图结果突变体中出现放射性，说明使用了放射
7、性标记的TDNA片段作探针对目的基因进行检测，A正确；该突变体产生的根本原因是TDNA携带目的基因插入水稻的核DNA中，B正确；不同酶切杂交带位置不同，说明不同酶切后带有TDNA的片段长度不同(不同的酶切位点距离TDNA的远近不同)，C错误；由题图放射性检测结果可知，野生型无放射性杂交条带，若野生型也出现杂交带，则实验样本可能被污染，检测结果不准确，D正确。72020年诺贝尔化学奖颁给了埃马纽埃尔卡彭蒂耶博士和詹妮弗杜德纳博士， 因她们发现了CRISPR/Cas9这一犀利的基因编辑技术。CRISPR/Cas9是大肠杆菌等细菌在长期演化过程中形成的一种适应性免疫防御系统，可用来对抗入侵的部分病毒
8、(DNA)及外源DNA。其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割。CRISPR/Cas9基因编辑技术是通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列，可以对目标DNA上几乎任何一个位置进行删除或添加特定的DNA片段，如下图所示。下列相关叙述错误的是()A大肠杆菌等细菌细胞内能合成与入侵病毒(DNA)及外源DNA互补的RNA序列B识别序列形成杂交区的过程与转录过程的碱基配对方式相同CCas9能专一性破坏双链DNA分子中碱基之间的氢键来切割DNA分子D在被切割后的目标DNA中添加特定的DNA片段需要DNA连接酶C解析：CRISPR/Cas9是大肠杆菌等细菌在长期演化
9、过程中形成的一种适应性免疫防御系统，可用来对抗入侵的部分病毒(DNA)及外源DNA，其原理是由一条单链向导RNA引导核酸内切酶Cas9到一个特定的基因位点进行切割，说明大肠杆菌等细菌细胞内能合成与入侵病毒(DNA)及外源DNA互补的RNA序列，A正确；识别序列形成杂交区的过程是RNA与DNA上的碱基互补配对，存在UA、GC、CG、AT碱基对，转录过程是DNA上碱基序列与RNA上碱基序列的互补配对，存在TA、GC、CG、AU碱基对，故与转录过程的碱基配对方式相同，B正确；由题图可知，Cas9能特异性地切断目标DNA上的磷酸二酯键，C错误；在被切割后的目标DNA中添加特定的DNA片段需要DNA连接
10、酶构建磷酸二酯键，D正确。二、选择题：每小题给出的四个选项中有一个或多个符合题目要求。8下图是利用基因工程技术培育转基因植物生产可食用疫苗的部分过程示意图，其中Pst、Sma、EcoR、Apa为四种限制性内切核酸酶。下列说法错误的是()A图示过程是基因工程的核心步骤B表达载体构建时需要用到限制酶SmaC抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来D除图示组成外，表达载体中还应该含有启动密码和终止密码等结构BD解析：题图过程为基因表达载体的构建过程，是基因工程中的核心步骤，A正确；构建过程中需要将目的基因完整切割下来，此时要用到限制酶Pst、EcoR，B错误；抗卡那霉素基因是标记基因，
11、目的是便于鉴定和筛选含有目的基因的细胞，C正确；基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等，D错误。9(2020山东青岛模拟)下图为农杆菌Ti质粒的TDNA区段结构示意图。农杆菌附着植物细胞后，TDNA首先在农杆菌中从右边界到左边界被剪切、复制，然后进入植物细胞并整合到染色体DNA上，继而诱发细胞异常生长和分裂，形成植物肿瘤。以下有关叙述正确的是()ATi质粒存在于农杆菌的拟核DNA之外B植物肿瘤的形成与A、B两个基因的表达有关C清除植物肿瘤组织中的农杆菌后肿瘤不再生长D利用TDNA进行转基因时需保留LB、RB序列ABD解析：Ti质粒是环状的DNA分子，存在于农杆菌的拟核DNA之外，
12、A正确；A、B两个目的基因导入受体细胞的染色体上，进行表达，继而诱发细胞异常生长和分裂，形成植物肿瘤，B正确；农杆菌将自身Ti质粒的TDNA整合到植物染色体DNA上，诱发了植物肿瘤的形成，故清除肿瘤组织中的农杆菌后，肿瘤仍可继续生长，C错误；只有TDNA保留LB、RB序列，TDNA才能在农杆菌中从右边界到左边界被剪切、复制，然后进入植物细胞并整合到染色体DNA上，D正确。三、非选择题10(2020山东卷)水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻，实现了对直链淀粉合成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑，从而获得了3个突变
13、品系。(1)将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，所需的酶是_，重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为_。(2)根据启动子的作用推测，Wx基因启动子序列的改变影响了_，从而改变了Wx基因的转录水平。与野生型水稻相比，3个突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列_(填“发生”或“不发生”)改变，原因是_。(3)为检测启动子变化对Wx基因表达的影响，科研人员需要检测Wx基因转录产生的mRNA(Wx mRNA)的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA，经_过程获得总cDNA。通过PCR技术可在总cDNA中专一性地扩增出Wx基因的cDNA，原因是
14、_。(4)各品系Wx mRNA量的检测结果如图所示，据图推测糯性最强的品系为_，原因是_。解析：(1)构建重组载体所需的工具酶是限制性内切核酸酶和DNA连接酶，重组载体进入受体细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为转化。(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，可驱动基因转录出mRNA，若启动子序列改变，将会影响RNA聚合酶与启动子的识别和结合，从而影响基因的转录。由题意知，3个突变品系发生改变的部位是Wx基因的启动子，而启动子位于基因的非编码区，编码直链淀粉合成酶的碱基序列(即编码区)中不含启动子，故 3个突变品系合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列不发生改变，只是Wx基因的表达水平发生了改变
15、。(3)检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA，经反转录过程获得总cDNA。利用cDNA进行PCR扩增前需根据Wx基因的一段已知序列设计特定引物，从而专一性地扩增出Wx基因的cDNA。(4)水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉，由于直链淀粉所占比例越小糯性越强，因此Wx基因表达量最少即Wx mRNA量最少的品系3糯性最强。答案：(1)限制性内切核酸酶和DNA连接酶转化(2)RNA聚合酶与启动子的识别和结合不发生编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含启动子(3)反转录引物是根据Wx基因的一段已知序列设计合成的(或引物能与Wx基因的cDNA特异性结合)(4)品系3品系3的Wx mRNA最少，控制合成的直链淀粉
16、合成酶最少，直链淀粉合成量最少，糯性最强11(2020天津卷)1型糖尿病是因免疫系统将自身胰岛素作为抗原识别而引起的自身免疫病。小肠黏膜长期少量吸收胰岛素抗原，能诱导免疫系统识别该抗原后应答减弱，从而缓解症状。科研人员利用1型糖尿病模型小鼠进行动物实验，使乳酸菌在小鼠肠道内持续产生人胰岛素抗原，为此构建重组表达载体，技术路线如下。据图回答：(1)为使人胰岛素在乳酸菌中高效表达，需改造其编码序列。下图是改造前后人胰岛素B链编码序列的起始30个核苷酸序列。据图分析，转录形成的mRNA 中，该段序列所对应的片段内存在碱基替换的密码子数有_个。(2)(多选)在人胰岛素A、B肽链编码序列间引入一段短肽编
17、码序列，确保等比例表达A、B肽链。下列有关分析正确的是_。A引入短肽编码序列不能含终止子序列B引入短肽编码序列不能含终止密码子编码序列C引入短肽不能改变A链氨基酸序列D引入短肽不能改变原人胰岛素抗原性(3)在重组表达载体中，Sac和Xba限制酶仅有图示的酶切位点。用这两种酶充分酶切重组表达载体，可形成_种DNA片段。(4)检测转化的乳酸菌发现，信号肽重组人胰岛素分布在细胞壁上。由此推测，信号肽的合成和运输所经历的细胞结构依次是_。(5)(多选)用转化的乳酸菌饲喂1型糖尿病模型小鼠一段时间后，小鼠体内出现人胰岛素抗原，能够特异性识别它的免疫细胞有_。AB细胞 BT细胞 C吞噬细胞 D浆细胞解析：
18、(1)分析题图，可转化为下表：改造前单链TTTGTGAACCAACAC改造后单链TTTGTCAACCAACAT密码子改变改变改造前单链CTGTGCGGCTCACAC改造后单链TTATGTGGATCACAT密码子改变改变改变改变由表可知，共有6个密码子发生了碱基替换。(2)对人胰岛素A、B肽链编码序列间引入一段短肽编码序列后不应破坏其正常功能，若引入的短肽编码序列含有终止子序列，则会导致DNA转录提前结束，形成的mRNA过短，其翻译成的多肽链将不完整而失效，A正确；如果引入的短肽编码序列含有终止密码子编码序列，则该mRNA的翻译过程将提前结束，氨基酸数目减少从而导致蛋白质失效，B正确；由题干分析
19、可知，加入短肽编码序列的目的是使A、B肽链等比例表达，并不应该改变A、B肽链的氨基酸序列，更不能改变原人胰岛素的抗原性，C、D正确。(3)由重组表达载体图分析可知，该环形DNA上有两个Sac酶切位点和一个Xba酶切位点，则用这两种酶充分酶切重组表达载体后将产生三个短链，即3种DNA片段。(4)由于乳酸菌为原核生物，没有细胞核且只有核糖体一种细胞器，再结合题意，其所形成的蛋白质最终分布在细胞壁上，故信号肽在核糖体上合成，经细胞质基质后，先到达细胞膜再分布到细胞壁上。(5)根据免疫调节基础知识判断，能特异性识别抗原的细胞有B细胞、T细胞、记忆细胞；吞噬细胞只有识别能力，但并不拥有特异性识别能力；浆细胞没有识别能力，其分泌的抗体虽然有特异性识别能力，但是抗体是蛋白质，其不属于细胞结构。综合分析A、B正确。答案：(1)6(2)ABCD(3)3(4)核糖体、细胞质基质、细胞膜、细胞壁(5)AB
