高考生物真题专项解析-转基因生物-从基因工程中溯源

高考生物真题专项解析—转基因生物，从基因工程中溯源考向一基因工程【母题来源】2022年全国乙卷【母题题文】(2022·全国·高考真题)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##反转录酶(2)

特异性核苷酸序列

退火##复性(3)

曾感染新冠病毒，已康复

已感染新冠病毒，是患者(4)获取S蛋白基因→构建S蛋白基因与运载体的表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定(检测受体能否产生S蛋白)【试题解析】PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术；过程：①高温变性：DNA解旋过程(PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开)；低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。(1)分析题意可知，新冠病毒的遗传物质是RNA，而RT-PCR法需要先得到cDNA，由RNA到DNA的过程属于逆转录过程，逆转录过程需要的酶是逆转录酶(反转录酶)。(2)PCR过程需要加入引物，设计引物时应有一段已知目的基因的核苷酸序列，在该过程中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中的特异性核苷酸序列来进行；PCR过程每次循环分为3步，分别为变性(90-95℃)、复性(55-60℃)、延伸(70-75℃)，故其中温度最低的一步是复性(或退火)。(3)某人同时进行了新冠病毒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，说明该个体曾经感染过新冠病毒，机体发生特异性免疫反应，产生抗体，将病毒消灭，则核酸检测为阴性，但由于抗体有一定的时效性，能在体内存在一段时间，故抗体检测为阳性；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明该个体体内仍含有病毒的核酸，机体仍进行特异性免疫过程，能产生抗体，则说明该人已经感染新冠病毒，为患者。(4)基因工程的基本操作流程是：获取目的基因→基因表达载体的构建(基因工程的核心)→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定，结合题意，本基因工程的目的是获得大量的S蛋白，故具体流程为：获取S蛋白基因→构建S蛋白基因与运载体的表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定(检测受体能否产生S蛋白)。【命题意图】本部分内容以选考的形式出现，2道选考题，考生任选1道做答，对试题能力的考查主要是识记和理解，难度不大。考查的重点知识为基因工程的3种基本工具、特别要熟悉基因工程的操作流程。其中的PCR技术是最近几年的热门考点。一般以生产生活中的实例（新冠肺炎核酸检测）作为依托载体，利用多种工程共同解决生产生活实际的类型比较常见。【命题方向】在对选修3的考查中，基因工程是三个工程中最重要考点，考查的内容为：基因工程的基本工具，基因工程的操作流程。涉及目的基因的获取（主要是PCR），载体的构建、目的基因导入受体细胞、以及目的基因的检测与鉴定。也会偶尔考查后面的蛋白质工程。展望2023年高考生物试题呈现会结合科技前沿考查基因工程的相关知识，也可能结合后面的细胞工程和胚胎工程一起。考查学生的信息获取能力和知识的综合运用能力的考查为主。【得分要点】一、基因工程的基本工具1．基因工程的概念：指按照人类的意愿，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物新的遗传特性，从而创造出更符合人类需要的新的生物类型和生物产品。(外源基因在受体表达的原因三点：DNA结构相同；中心法则；密码子)2．限制性核酸内切酶(限制酶)——“分子手术刀”(1)来源及化学本质：主要是从原核生物中分离纯化出来的，化学本质是蛋白质。(原核生物中的限制酶：没有切割为点或者有切割位点但是被保护起来了甲基化)(2)功能：催化DNA中特定的磷酸二酯键断裂。(3)作用特点：特异性，即限制酶可识别特定的脱氧核苷酸序列，切割特定的位点。(回文序列)(4)结果：产生黏性末端或平末端。(如图所示)。(命名：生物属名的头一个字母与种名的头两个字母什么型菌的第几个限制酶)3．DNA连接酶——“分子缝合针”(1)种类：E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。(2)作用：将双链DNA片段缝合起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸间的磷酸二酯键。E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端；T4DNA连接酶能连接黏性末端和平末端4．基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”(1)类型eq\b\lc\{(\a\al(（1）最常用载体：质粒,（2）其他载体：λ噬菌体的衍生物、动植物病毒))(2)具备条件：①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制；②有一个至多个限制酶的切割位点，以便于与外源基因连接；③具有标记基因，用于重组DNA的检测和鉴定；(3)特点：可以在细胞中进行自我复制或整合到染色体DNA上随染色体DNA进行同步复制。(1)所有的运载体都具有容易侵入受体细胞的特点，并且能够复制。(2)天然质粒必须经过人工改造后才能作为载体。(3)基因工程中的载体与细胞膜上参与物质运输的载体不同。基因工程中的载体通常是质粒，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等，其本质是DNA，能将目的基因导入受体细胞内；细胞膜上的载体是蛋白质，与细胞膜的功能有关。5．限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶等相关酶的分析比较名称作用部位作用底物形成产物限制酶磷酸二酯键DNA分子带黏性末端或平末端的DNA片段DNA连接酶磷酸二酯键DNA片段重组DNA分子DNA聚合酶磷酸二酯键脱氧核苷酸子代DNA分子热稳定DNA聚合酶磷酸二酯键脱氧核苷酸子代DNA分子DNA(水解)酶磷酸二酯键DNA分子游离的脱氧核苷酸解旋酶碱基对间的氢键DNA分子脱氧核苷酸长链RNA聚合酶磷酸二酯键核糖核苷酸单链RNA分子二、基因工程的操作流程1．目的基因的获取(1)目的基因：主要指编码蛋白质的基因(与生物抗逆性相关、与优良品质相关、与生物药物和保健品相关、与毒物降解相关)，也可以是具有调控作用的因子。(2)获取方法：直接分离，从自然界中已有的物种中分离出来，如从基因文库中获取目的基因。文库类型cDNA文库基因组文库文库大小小大基因中启动子无有基因多少某种生物的部分基因某种生物的全部基因物种之间的基因交流可以部分基因可以基因文库的构建过程说明基因文库的组建过程就包含基因工程的基本操作步骤。从基因文库中获取目的基因的优点是操作简便，缺点是工作量大，具有一定的盲目性。人工合成目的基因：常用的方法有化学合成法、反转录法、PCR扩增法。①化学合成法：已知核苷酸序列的较小基因，直接利用DNA合成仪用化学方法合成，不需要模板。②反转录法：从供体细胞中分离出mRNA单链DNA合成目的基因。(3)利用PCR技术扩增PCR的反应过程及结果2．基因表达载体的构建——基因工程的核心基因表达载体的组成一般构建过程受体细胞有植物、动物、微生物之分，以及目的基因导入受体的方法不同，表达载体的构建也会有所差别3．将目的基因导入受体细胞(1)转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达其遗传特性的过程。(2)常用的转化方法及其过程植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法显微注射技术感受态细胞法(用Ca2＋处理)受体细胞受精卵、体细胞受精卵原核细胞①将目的基因导入植物细胞植物分类双子叶植物、裸子植物单子叶植物转基因抗虫棉花常用方法农杆菌转化法(导入植物细胞采用最多的方法)基因枪法花粉管通道法转化过程将目的基因插入到Ti质粒的T—DNA上→导入农杆菌→植物伤口分泌酚类化合物吸引农杆菌侵染植物细胞→Ti质粒的T­DNA转移至受体细胞并整合到受体细胞的染色体DNA上→表达。这种方法比较经济和有效，迄今为止，约80%的转基因植物都是通过这种方法获得的。基因枪法基因枪法（particlegun）又称微弹表击法，是利用压缩气体产生的动力，将包裹在金属颗粒表面的表达载体DNA打入受体细胞中，使目的基因与其整合并表达的方法。常用的金属颗粒有钨粉粒子和金粉粒子。这是单子叶植物中常用的一种基因转化方法，但是成本较高。是我国科学家独创的一种方法。花粉管通道法就是在植物受粉后，花粉形成的花粉管还未愈合前，剪去柱头；然后，滴加DNA（含目的基因）使目的基因借助花粉管通道进入受体细胞。花粉管通道法是一种十分简便经济的方法。4．目的基因的检测与鉴定5．基因工程的应用(1)植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力（如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等），以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。(2)动物基因工程用于提高动物生长速度、改善畜产品的品质、用转基因动物生产药物、用转基因动物作器官移植的供体。科学家将药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过显微注射等方法，导入哺乳动物的受精卵中，然后，将受精卵送入母体内，使其生长发育成转基因动物。转基因动物进入泌乳期后，可以通过分泌的乳汁来生产所需要的药品，因而称为乳腺生物反应器或乳房生物反应器。目前，科学家已在牛和山羊等动物乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素和α-抗胰蛋白酶等重要医药产品。(3)基因工程药物：构建转基因工程菌，通过发酵获得。（胰岛素、干扰素）(4)基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥作用。（并非全身细胞，而只是某些功能细胞中）6．蛋白质工程(1)概念：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，是包含多学科的综合科技工程领域。(2)蛋白质工程的基本途径：预期的蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找出相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。高考真题汇总及解析1．(2022·湖北·模拟预测)研究员利用PCR技术扩增X基因。两种引物及其与模板链的结合位置如下图甲所示。经4轮循环后产物中有5种不同的DNA分子，如下图乙所示。下列叙述正确的是(

)A．利用DNA连接酶才能完成PCR过程B．一次加入30轮所需的引物1和引物2会干扰PCR进行C．第⑤种DNA分子最早出现在第三轮复制后，只有一个⑤D．经四轮复制产生的第⑤种DNA分子共有8个[答案]D．[解析]A、PCR过程不需要DNA连接酶，A错误；B、一次加入30轮引物，此题为扩增X基因片段，故不会受到干扰正常过程，B错误；C、第⑤种DNA分子最早出现在第三轮复制后，有两个⑤，C错误；D、X基因第四次复制得到16个、五种DNA分子：①复制得①和③，②复制得②和④，2个③复制得2个③和2个⑤，2个④复制得2个④和2个⑤，2个⑤复制得4个⑤，故经四轮复制可产生8个⑤片段DNA分子，D正确。故选D。2．(2022·辽宁·模拟预测)T4溶菌酶来源于T4噬菌体，是重要的工业用酶。科学家通过一定技术使T4溶菌酶的第3位异亮氨酸变为半胱氨酸(异亮氨酸的密码子是AUU、AUC、AUA，半胱氨酸的密码子是UGU、UGC)，于是在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成一个二硫键，从而使T4溶菌酶的耐热性得到了提高。对上述过程的叙述错误的是(

)A．对T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程的范畴B．上述过程通过直接改造T4溶菌酶mRNA上的2个碱基实现C．参与新的T4溶菌酶合成的tRNA种类可能不变D．改造后的T4溶菌酶肽键数不变，二硫键的作用类似于DNA中的氢键[答案]B．[解析]A、对蛋白质分子的设计和改造是通过蛋白质工程来实现的，故对T4溶菌酶的改造属于蛋白质工程的范畴，A正确；B、蛋白质工程直接改造的对象为基因，B错误；C、改造前组成T4溶菌酶的氨基酸中就含有半胱氨酸，改造后组成T4溶菌酶的氨基酸中也可能仍含有异亮氨酸，因此参与其合成的tRNA种类可能不变，C正确；D、改造后的T4溶菌酶替换了一个氨基酸，氨基酸总数不变，且发生替换的两个氨基酸R基上都不含羧基或氨基，所以肽键数不变，二硫键使T4溶菌酶的耐热性提高；DNA分子中氢键越多，热稳定性越强，二者作用类似，D正确。故选B。3．(2022·辽宁·模拟预测)引物是一小段能与DNA母链上一段碱基序列互补配对的短单链核酸。下列相关叙述错误的是(

)A．引物的基本骨架由“磷酸—脱氧核糖”与“碱基”交替排列构成B．引物5'端为游离的磷酸基团C．引物与DNA母链3'端碱基序列互补配对D．若DNA多起点复制，则该过程需要多种引物的参与[答案]A．[解析]A、引物是一小段能与DNA母链上一段碱基序列互补配对的短单链核酸，可能是DNA片段或RNA片段，其基本骨架由磷酸和脱氧核糖(或核糖)交替排列构成，A错误；B、核酸单链5'端均为游离的磷酸基团，B正确；C、碱基序列互补配对的两条链遵循反向平行的原则，DNA单链延伸的方向为5'→3'，所以引物与DNA母链3'端互补，C正确；D、引物作为子链的5'端片段，若DNA多起点复制，则子链有多个起始位点，可能需要多种引物，D正确。故选A。4．(2022·湖北武汉·模拟预测)在研究拟南芥Q基因的功能，获得了该基因T-DNA突变体，该突变体和野生型相比，对重金属镉(Cd)胁迫抗性明显增加。T-DNA中含有植物生长素合成酶基因和细胞分裂素合成酶基因，它们的表达与否能影响相应植物激素含量，进而调节肿瘤组织生长和分化。有关叙述错误的是(

)A．Ti质粒的T-DNA整合到植物染色体DNA上的变异属于基因重组B．该基因有可能编码一个根细胞膜的Cd2+吸收转运载体蛋白质C．可利用T-DNA的特性将目的基因整合到受体细胞染色体DNA中D．可检测拟南芥肿瘤组织的生长和分化情况初步判断T-DNA是否转移[答案]B．[解析]A、T质粒的T-DNA整合到植物染色体DNA上的过程发生基因重新组合，使得植物细胞具有T-DNA上的基因，该变异属于基因重组，A正确；B、与野生型相比，含该基因的突变体对重金属镉(Cd)胁迫抗性明显增加，说明突变体根细胞膜对Cd2+吸收减少，说明该基因编码的不是Cd2+吸收转运载体蛋白质，B错误；C、T-DNA又称为“可转移的DNA”，能转移到受体细胞并整合到受体细胞染色体DNA中，可利用T-DNA这一特性完成目的基因整合到受体细胞染色体DNA中，C正确；D、T-DNA中含有植物生长素合成酶基因和细胞分裂素合成酶基因，含有T-DNA的拟南芥能表达生长素和细胞分裂素，因此可检测拟南芥肿瘤组织的生长和分化情况初步判断T-DNA是否转移，D正确。故选B。5．(2022·江苏·高邮市第一中学模拟预测)将含有基因修饰系统的T-DNA(一段双链DNA序列)插入到水稻细胞M的某条染色体上，在该修饰系统的作用下，一个DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，该脱氨基过程在细胞M中只发生一次。利用培养技术将细胞M培育成植株N。下列说法错误的是()A．N的每一个细胞中都含有T-DNAB．N自交，子一代中含T-DNA的植株占3/4C．M经3次有丝分裂后，含T-DNA且脱氨基位点为A-T的细胞占1/2D．含有基因修饰系统的T-DNA可利用农杆菌转化法将修饰基因转入水稻细胞[答案]C．[解析]A、N是由M细胞利用培养技术形成的，在形成过程中没有DNA的丢失，由于T-DNA插入到水稻细胞M的某条染色体上，所以M细胞含有T-DNA，因此N的每一个细胞中都含有T-DNA，A正确；B、N植株的一条染色体中含有T-DNA，可以记为A，因此N植株关于是否含有T-DNA的基因型记为A、a，如果自交，则子代中相关的基因型为AA∶Aa∶aa=1∶2∶1，有3/4的植株含T-DNA，B正确；C、如果M经3次有丝分裂后，形成子细胞有8个，由于M细胞DNA分子单链上的一个C脱去氨基变为U，所以是G和U配对，所以复制三次后，有4个细胞脱氨基位点为C-G，3个细胞脱氨基位点为A-T，1个细胞脱氨基位点为U-A，因此含T-DNA且脱氨基位点为A-T的细胞占3/8，C错误；D、将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，利用农杆菌DNA上的T—DNA将修饰基因转入水稻细胞，D正确。故选C。6．(2022·北京·杨镇第一中学模拟预测)获得抗除草剂转基因玉米的技术流程如下图。相关叙述正确的是(

)A．玉米DNA聚合酶可识别报告基因启动子B．将A自交可得到抗除草剂玉米纯合子C．需用含四环素的培养基筛选愈伤组织D．转化愈伤组织时需用氯化钙处理愈伤组织[答案]B．[解析]A、玉米RNA聚合酶可识别报告基因启动子，A错误；B、除草剂抗性基因会插入到玉米的染色体DNA上，将A自交可得到抗除草剂玉米纯合子，B正确；C、四环素是抗生素，对真核细胞一般不起作用，C错误；D、细菌才需要氯化钙处理，D错误。故选B。7．(2022·湖北·华中师大一附中模拟预测)细菌抵御噬菌体的机理如下图所示：当某些细菌第一次被特定的噬菌体感染后，细菌Cas2基因开始表达出Cas2(一种限制酶)，Cas2会随机低效切断入侵的噬菌体DNA，并将切下的DNA片段插入CRISPR位点。当再次遭到同种噬菌体入侵时，细菌转录产生的crRNA便会将另一种限制酶(如Cas9)准确带到入侵者DNA处，并将之切断。下列叙述错误的是(

)A．Cas2切下1个DNA片段的过程中，需破坏4个磷酸二酯键B．Cas9借助crRNA识别外来噬菌体身份最可能是依靠碱基互补配对来实现C．切下的DNA片段插入CRISPR位点后，会随着细菌DNA的复制而复制D．上图中crRNA的模板链最初来源于噬菌体DNA，其翻译的产物是Cas9[答案]D．[解析]A、Cas2切下1个DNA片段的过程中，需要切割DNA片段的两侧，而DNA是双链结构，共破坏4个磷酸二酯键，A正确；B、由图可知：当细菌再次遭遇同种噬菌体时，由CRISPR位点转录产生的crRNA便会将另一种核酸内切酶准确带到入侵者DNA处，涉及RNA与DNA的结合，与mRNA与DNA模板链的结合的机理类似，利用的是碱基互补配对的原则，B正确；C、切下的DNA片段插入CRISPR位点，相当于基因重组，会随着细菌DNA的复制而复制，C正确；D、对比两图可知，crRNA是由切下的噬菌体DNA片段插入CRISPR位点后转录形成的，其模板链最初来源于噬菌体DNA，但其翻译产物不是Cas9，Cas9是由细菌基因组中Cas9基因转录翻译形成的，D错误。故选D。8．(2022·广东·深圳市光明区高级中学模拟预测)2019年年底，华中农业大学水产学院高泽霞教授团队从斑马鱼身上发现了对调控鱼刺生长起主要作用的主效基因。目前，高泽霞团队和中科院水生所桂建芳院士团队已经通过实验获得了第一代杂合体(F0)的少刺鱼，它们生长良好，形态正常，习性和普通有刺鱼没有差异。培育“无刺鱼”的过程中，筛选控制“鱼刺”生长的候选基因，其流程为：从成体鱼身上挑出每一根“鱼刺”→剔除结缔组织→提取mRNA→获得在鱼刺中表达的DNA片段→测出DNA片段的序列→数据库比对找到对应的基因。假设基因敲除的斑马鱼均能正常生长、发育、繁殖。下列有关叙述错误的是(

)A．筛选控制“鱼刺”生长的候选基因流程中要用到PCR技术B．科研人员要想获得第一代杂合体(F0)的少刺鱼，需找到主效基因进行基因敲除C．科研人员获得第一代杂合体(F0)的少刺鱼可以证明生物体的性状是由基因控制的D．若研究中开始只得到了一条F0，要想通过杂交得到稳定遗传的无刺鱼，最快只需繁育一代[答案]D．[解析]A、培育“无刺鱼”的过程中，需要筛选控制“鱼刺”生长的候选基因，其流程为：从成体鱼身上挑出每一根“鱼刺”→剔除结缔组织→提取mRNA→经逆转录和PCR技术过程得到在鱼刺中表达的DNA片段→测出DNA片段的序列→数据库比对找到对应的基因，A正确；B、科研人员在筛选出“鱼刺”生长的候选基因后，通过比较和检测，找到主效基因进行基因敲除，B正确；C、敲除表达鱼刺的主效基因可以获得无刺鱼，说明了基因控制性状的表达，C正确；D、若研究中开始只得到了一条F0，要想通过杂交得到稳定遗传的无刺鱼，需要先将F0与正常的异性斑马鱼交配，再让子代雌雄鱼相互交配才能得到纯合的基因敲除无刺鱼，即需要繁育两代才能获得无刺鱼，D错误。故选D。9．(2022·湖北·华中师大一附中模拟预测)为了获得抗蚜虫棉花新品种，研究人员将雪花莲凝集素基因(GNA)和尾穗苋凝集素基因(ACA)与载体(pBI121)结合，然后导入棉花细胞。下列叙述错误的是(

)A．用限制酶BsaBI和DNA连接酶处理两种基因可获得GNA-ACA融合基因B．与只用KpnI相比，KpnI和XhoI处理融合基因和载体可保证基因转录方向正确C．在含卡那霉素的培养基上能存活的植物细胞即为成功转入目的基因的细胞D．用PCR技术可检测GNA和ACA基因是否导入棉花细胞中[答案]C．[解析]A、由图可知，GNA、ACA都含有限制酶BsaBI的酶切位点，故用限制酶BsaBI和DNA连接酶处理两种基因可获得GNA-ACA融合基因，A正确；B、图中质粒与ACA-GNA上都含有KpnI和XhoI的酶切位点，与只用KpnI相比，KpnI和XhoI处理融合基因和载体可保证基因转录方向正确，避免反向连接，B正确；C、在含卡那霉素的培养基上能存活的植物细胞为成功转入目的基因的细胞或含有普通质粒的细胞，C错误；D、PCR技术可用于基因探针的制备，可用来检测目的基因是否导入受体细胞，即用PCR技术可检测GNA和ACA基因是否导入棉花细胞中，D正确。故选C。10．(2022·湖北·黄冈中学二模)大肠杆菌经溶菌酶和洗涤剂处理后，拟核DNA就会缠绕在细胞壁碎片上，静置一段时间，质粒分布在上清液中。利用上述原理可初步获得质粒DNA。下列关于质粒的粗提取和鉴定的分析正确的是(

)A．提取DNA时可加入酒精，使不溶于酒精的蛋白质等物质析出B．将提取的DNA溶于0.14mol/LNaCl溶液后，可用二苯胺试剂在沸水条件进行鉴定C．用限制酶Ⅰ和Ⅱ分别处理提取的产物，电泳出现如图结果，说明未提取到质粒D．溶菌酶能溶解大肠杆菌细胞壁，洗涤剂能瓦解其细胞膜，但对DNA没有影响[答案]D．[解析]A、提取DNA时可加入酒精，是为了让DNA析出，A错误；B、将提取的DNA溶于2mol/LNaCl溶液后，可用二苯胺试剂在沸水条件进行鉴定，B错误；C、用限制酶Ⅰ和Ⅱ分别处理提取的产物，电泳出现1条带，说明提取到环状质粒，C错误；D、溶菌酶能溶解大肠杆菌细胞壁，洗涤剂能瓦解其细胞膜，但对DNA没有影响，D正确。故选D。11．(2022·湖北·模拟预测)环境DNA(eDNA)技术是指从环境中提取DNA片段，结合PCR和DNA测序等分子生物学技术来定性或定量检测目标生物，从而确定其分布状况等，是一种新型生物资源调查手段。科学家采用该技术对深圳大鹏湾海域进行了物种信息普查研究，确认了大鹏湾海域出现的布氏鲸“小布”的身份信息及相关海域的鱼类组成。下列叙述错误的是(

)A．区分不同鱼类时，不能选用tRNA、rRNA这样的结构B．该技术可以针对可能存在的入侵物种设计引物，进行PCR和测序，对其进行早期监测C．DNA技术只能用来调查目标区域的生物种类组成，不能用于评估生物数量的多少D．利用该技术监测目标物种，是建立在知道该物种特有的基因序列的基础上[答案]C．[解析]A、RNA在结构和功能上比较保守，基本不发生变化，所以用tRNA不能区别出不同的物种，应该选用不同物种的特有基因，A正确；B、PCR技术具有高度灵敏性，因此可以根据入侵物种的目的基因设计引物，然后进行PCR扩增，再通过凝胶电泳技术分析产物，如果有扩增产物，表明其中含有目的基因，则目标区域含有该入侵物种，B正确；C、eDNA是从环境样品中提取的DNA，由于DNA分子具有特异性，因此可以结合PCR技术和DNA测序技术检测生物种类，此外，也可以根据提取的同一物种的DNA数量推测生物数量的多少，C错误；D、利用该技术监测目标物种，需要根据该物种特有的基因序列设计引物，D正确。故选C。12．(2022·山东临沂·三模)脱氧核苷三磷酸(dNTP)和双脱氧核苷三磷酸(ddNTP，ddN-Pα～Pβ～Pγ)的结构均与核苷三磷酸(NTP)类似，仅是所含五碳糖的羟基(-OH)数目不同。在DNA复制时，ddNTP可以与dNTP竞争核苷酸链延长位点，从而终止DNA片段延伸。现有一些序列为5＇-GACTATGATCGTA-3＇的DNA分子单链片段，将其作为模板与引物、底物、TaqDNA聚合酶、Mg2﹢及缓冲溶液加入反应管中，底物中仅有一种被32P标记。通过PCR获得被32P标记且3＇端为碱基A的不同长度子链DNA．下列叙述错误的是(

)A．dNTP做PCR的原料时也可为DNA复制提供能量B．反应底物是dCTP、dGTP、dTTP和α位32P标记的ddATPC．ddNTP与dNTP竞争的延长位点是脱氧核苷酸链的3＇末端D．实验结束后最多可得到4种被32P标记的子链DNA[答案]B．[解析]A、分析题意可知，dNTP水解可得到脱氧核苷酸，同时水解化学键可释放能量，故做PCR的原料时也可为DNA复制提供能量，A正确；B、题干中要对模板DNA分子单链片段通过PCR进行扩增，且要获得碱基A的不同长度的DNA分子，说明需要ddATP作为竞争底物参与PCR过程，则反应底物是dCTP、dGTP、dTTP、dATP和α位32P标记的ddATP，B错误；C、DNA复制时，由5'端向3'端延伸，因此ddNTP与dNTP竞争的延长位点是脱氧核苷酸链的3'末端，C正确；D、分析题意可知，5＇-GACTATGATCGTA-3＇的DNA分子单链片段共有四个碱基“A”，内部有4个碱基“T”，因此利用PCR反应体系，最多可得到4种被32P标记的子链DNA，D正确。故选B。13．(2022·湖北·房县第一中学模拟预测)科学家将人的生长激素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组，并成功地在大肠杆菌中得以表达。该过程所用的质粒A与含生长激素基因的DNA上相关限制酶的酶切位点分别如图1、图2所示，其中切割位点相同的酶不重复标注。限制性核酸内切酶BamHI、BclI、Sau3AI、HindⅢ，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为G↓GATCC、T↓GATCA、↓GATC、A↓AGCTT，下列相关叙述错误的是(

)A．图1质粒中没有标注出来的基本结构是复制原点B．图2中的DNA用Sau3AI完全酶切后，反应管中有4种DNA片段C．BamHI酶切的DNA末端与Sau3AI酶切的DNA末端连接，连接部位用BamHI一定能切开D．在构建基因表达载体时，为防止目的基因的反向连接，应选用限制酶HindⅢ和BamHI切割质粒，选用限制酶HindⅢ和BclI切割含目的基因的DNA片段[答案]C．[解析]A、质粒作为载体，需要有标记基因、限制酶切割位点、启动子、终止子、复制原点等，图中没有显示的是复制原点，A正确；B、根据Sau3AI的酶切位点可知，BamHI、BclI这两种酶能切割的位点，Sau3AI的酶也能切割，故将图2中的DNA用Sau3AI完全酶切后，反应管中有4种DNA片段，B正确；C、根据BamHI的识别序列，若BamHI酶切的DNA末端与Sau3AI酶切的DNA末端连接，连接部位用Sau3AI能切开，连接部位用BamHI不一定能切开，C错误；D、在构建基因表达载体时，为防止目的基因的反向连接，不采用同种限制酶，应该选用两种不同的酶，因此应选用限制酶HindⅢ和BamHI切割质粒，选用限制酶HindⅢ和BclI切割含目的基因的DNA片段，D正确。故选C。14．(2022·辽宁·大连二十四中一模)通过引物设计，运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变，如图为基因工程中获取突变基因的过程，其中引物1序列中含有一个碱基T不能与目的基因片段配对，但不影响引物与模板链的整体配对，反应体系中引物1和引物2分别设计增加限制酶a和限制酶b的识别位点。有关叙述正确的是(

)A．限制酶a和限制酶b的识别位点分别加在引物1和引物2的3’端B．PCR反应体系中需要加入脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶、Ca2+等C．第2轮PCR中，引物1与图中②结合并形成两条链等长的突变基因D．在第3轮PCR结束后，含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/4[答案]D．[解析]A、DNA的合成方向是从子链的5'端向3'端延伸的，据此可知，图中限制酶a和限制酶b的识别位点分别加在引物1和引物2的5’端，A错误；B、PCR反应体系中需要加入脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶和扩增缓冲液(含Mg2+)等物质，B错误；C、第2轮PCR中，引物1与图中②结合形成两条链不等长的突变基因，因为图中②是由引物2开始直到完整的DNA单链，而引物1与该模板链的复性过程并没有从该模板DNA单链的一端开始，C错误；D、在第3轮PCR结束后，会产生23=8个DNA分子，其中含突变碱基对且两条链等长的DNA分子有两个，其他的DNA分子均是不等长的，故含突变碱基对且两条链等长的DNA分子所占的比例为1/4，D正确。故选D。15．(2022·山东师范大学附中模拟预测)“筛选”是生物技术与工程中常用的技术手段。下列叙述错误的是(

)A．培育转基因抗虫棉时，需从分子水平及个体水平进行筛选B．单倍体育种时，需对F1的花药进行筛选后再离体培养C．制备单克隆抗体时，用特定的选择性培养基不能筛选出产生所需抗体的杂交瘤细胞D．胚胎移植前，需对来自供体母牛子宫内的胚胎进行筛选以保证其质量[答案]B．[解析]A、培育转基因抗虫棉时，转入的抗虫基因不一定正常表达，抗虫基因即使表达个体也不一定具有抗虫特点，所以需从分子水平及个体水平进行筛选，A正确；B、单倍体育种时，F1花药离体培养后获得单倍体，单倍体均表现为植株弱小，高度不育。秋水仙素处理后获得纯合子，才能进行筛选，B错误；C、制备单克隆抗体时，用特定的选择性培养基可以筛选出杂交瘤细胞，然后对杂交瘤细胞进行克隆化培养和单一抗体检测，才能筛选出产生所需抗体的杂交瘤细胞，C正确；D、胚胎移植前，需选择发育良好、形态正常的桑葚胚或囊胚进行胚胎移植，D正确。故选B。16．(2022·山东潍坊·模拟预测)三叶青为蔓生藤本植物，以根入药。由于生态环境的破坏和过度采挖，目前野生三叶青已十分珍稀。为获其药用成分，科学家利用发根农杆菌侵染三叶青叶片，诱导发根农杆菌质粒上vir系列基因表达形成所需酶，进而从质粒上复制并切割出一段可转移的DNA片段(T－DNA)。T－DNA进入叶片细胞并整合到染色体上，T－DNA上rol系列基因表达，产生相应的植物激素，促使叶片细胞形成毛状根。剪取毛状根，转入含头孢类抗生素的固体培养基上进行多次培养，最后取毛状根转入液体培养基培养，获得大量毛状根，用于提取药用成分。下列叙述错误的是(

)A．离体三叶青的叶需灭菌后才能作为植物组织培养的材料B．vir系列基因表达形成的酶包含DNA聚合酶和限制性核酸内切酶C．再分化形成毛状根的培养基中细胞分裂素比生长素的比例低D．培养基中添加抗生素的主要目的是杀灭发根农杆菌[答案]A．[解析]A、离体的植物组织、器官必需经过消毒才能作为植物组织培养的材料，A错误；B、复制DNA片段需要DNA聚合酶，切割DNA片段需要限制性核酸内切酶，依据基因工程原理，诱导发根农杆菌质粒上vir系列基因表达形成的酶包含DNA聚合酶和限制性核酸内切酶，进而从质粒上复制并切割出一段可转移的DNA片段，B正确；C、生长素比细胞分裂素比值高时，有利于根的分化，因此再分化形成毛状根的培养基中细胞分裂素比生长素的比例低，C正确；D、据题意可知，本实验利用发根农杆菌侵染三叶青叶片，转入含头孢类抗生素的固体培养基上进行多次继代培养，据此推测培养基中添加抗生素用以杀灭发根农杆菌，D正确。故选A。17．(2022·湖南·模拟预测)自2020年7月1日起，我国饲料进入了“无抗时代”，肉鸡养殖业面临的首要挑战就是肠道健康问题，因此，研发抗生素替代品，改善肠道健康迫在眉睫。抗菌肽作为各种生物体内自身产生的一种具有生物活性的小分子多肽，具有抗菌活性和防御功能，同时还具有抗菌谱广、生物活性稳定、不易产生耐药性、作用机制独特等优点，在畜禽养殖中的应用前景良好。以下相关说法错误的是(

)A．不宜在鸡饲料中添加抗生素的最主要原因是会加速抗药性病原体的选择B．有的种类的抗菌肽进入畜禽的消化道后可以起到良好的抗菌作用，说明其具有抵挡胰蛋白酶和胃蛋白酶水解的作用C．利用基因工程技术在细菌中表达抗菌肽可以解决抗菌肽在体内分泌过少的问题D．抗菌肽变性后不能用双缩脲试剂检测[答案]D．[解析]A、添加抗生素会加速对抗药性病原体的选择，A正确；B、抗菌肽进入畜禽的消化道后可以起到良好的抗菌作用，说明其具有抵挡胰蛋白酶或胃蛋白酶水解的作用，B正确；C、抗菌肽在体内分泌过少的问题可以利用基因工程技术在细菌中表达来解决，C正确；D、抗菌肽变性后肽键并没有被破坏，故能用双缩脲试剂检测，D错误。故选D。18．(2022·辽宁·三模)新型冠状病毒的检测主要包含核酸检测、抗体检测、抗原检测等几种方法。其中利用实时荧光RT-PCR技术检测新型冠状病毒特异性核酸序列是最常用的方法。RT-PCR是将逆转录(RT)、PCR以及荧光标记等相结合的技术。下列说法错误的是()A．抗体诊断试剂盒不需要直接根据病毒内部的核酸研制B．利用上述技术检测新型冠状病毒时，PCR的模板实际上是逆转录得到的cDNAC．利用上述技术检测新型冠状病毒时，逆转录酶在每次循环中都能够发挥作用D．抗原检测虽能在非实验室的环境中较快地完成，检测效率高，但不可以取代其他检测法[答案]C．[解析]A、抗体诊断试剂盒是根据新型冠状病毒的蛋白质研制的，A正确；B、新冠病毒的遗传物质为RNA，要先将病毒RNA逆转录，再将得到的cDNA进行多聚酶链式反应扩增得到了大量DNA片段，故PCR的模板实际上是逆转录得到的cDNA，B正确；C、由于PCR反应体系加热至95℃时，逆转录酶会变性失活，因此逆转录酶不能在每次循环中都发挥作用，C错误；D、RT-PCR技术(聚合酶链式反应)是在实验室以少量样品制备大量DNA的一项生化技术，反应系统中包括微量DNA样品、耐高温的DNA聚合酶、引物、4种脱氧核苷酸、逆转录酶等，D正确。故选C。19．(2022·山东省实验中学模拟预测)水稻根部一般没有根瘤菌，在种植时常需要施加氮肥。科学家想利用基因工程技术将相关基因导入水稻细胞中，建立水稻“小型化肥厂”，让水稻直接固氮，减少使用氮肥的生产成本以及可能造成的环境污染。下列相关叙述错误的是(

)A．PCR技术可用于固氮基因的获取和检测B．为了提高PCR扩增固氮基因的特异性，可适当增加引物长度并降低复性温度C．PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压蒸汽灭菌处理D．实验中需将转基因水稻种植在缺氮培养液中进行筛选[答案]B．[解析]A、PCR技术的原理是模拟生物体内DNA分子复制过程，故用PCR技术可从根瘤菌DNA中获取固氮基因，也可用于固氮基因的检测，A正确；B、PCR包括变性、复性(退火)、延伸三步，当复性温度提高时，只有引物与模板碱基匹配程度高，才能结合到模板上，而引物与模板匹配度低的区域则不能结合，这样扩增出来的产物种类少，特异性增强，因此为了提高PCR扩增固氮基因的特异性，可适当提高复性温度，B错误；C、为避免外源DNA等的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压蒸汽灭菌处理，C正确；D、具有固氮基因的水稻根系微生物能利用空气中的氮气，故培养基中不需要加入氮源，从而对转基因水稻进行筛选，即实验中需将转基因水稻种植在缺氮培养液中进行筛选，D正确。故选B。20．(2022·辽宁·本溪高中三模)下列关于DNA粗提取与鉴定及DNA片段的扩增与电泳鉴定的叙述，正确的是(

)A．用同样方法从等体积猪血和鸡血中提取的DNA量相近B．将丝状物加入二苯胺试剂，沸水浴冷却后呈蓝色C．PCR扩增的DNA片段在琼脂糖凝胶中迁移的速率与凝胶浓度、DNA分子大小等有关D．PCR扩增4次循环后，得到的含有两种引物的DNA片段所占比例为1/8[答案]C．[解析]A、猪是哺乳动物，哺乳动物的成熟红细胞中没有细胞核，不含DNA，因此用同样方法从等体积猪血和鸡血中提取的DNA量不是相近的，A错误；B、丝状物为粗提取的DNA，将其加入2mol/L的NaCl溶液中溶解，再加入二苯胺，于沸水中加热5min会被染成蓝色，B错误；C、PCR扩增的DNA片段在琼脂糖凝胶中迁移的速率与凝胶浓度、DNA分子大小等有关，C正确；D、PCR扩增4次即DNA复制4次，共形成16个DNA，根据半保留复制，有2个子代DNA含有其中一种引物，14个子代DNA同时含有两种引物，因此同时含有两种引物的DNA占14/16=7/8，D错误。故选C。21．(2022·福建·上杭一中模拟预测)2021年，我国科学家设计了一种下图所示的人造淀粉合成代谢路线(ASAP)，在高密度氢能的作用下，成功将CO2和H2转化为淀粉。ASAP由11个核心反应组成，依赖许多不同生物来源的工程重组酶。科学家表示，按照目前的技术参数，在不考虑能量输入的情况下，1立方米生物反应器的年淀粉产量，理论上相当于种植1/3公顷玉米的淀粉年产量。下列说法错误的是(

)A．该反应器的能量输入需要人工提供高能氢和ATPB．人工合成淀粉同样需要CO2的固定和C5的再生，最终将C6合成淀粉C．ASAP代谢路线有助于减少农药、化肥等对环境造成的负面影响D．大量工程重组酶的制备是该项技术走向工业化可能面临的难题[答案]B．[解析]A、该反应器需要高能氢以及ATP还原C3，故该反应器的能量输入需要人工提供高能氢和ATP，A正确；B、人工合成淀粉同样需要CO2的固定，但不需要C5的再生，B错误；C、由题意知，ASAP代谢路线有助于减少农药、化肥等对环境造成的负面影响，C正确；D、该反应器需要酶，大量工程重组酶的制备是该项技术走向工业化最可能面临的难题，D正确。故选B。22．(2022·福建·上杭一中模拟预测)研究表明，正常女性细胞核内两条X染色体中的一条会随机失活，浓缩形成染色较深的巴氏小体。肾上腺脑白质营养不良(ALD)是伴X染色体隐性遗传病(致病基因用a表示)，女性杂合子中有5%的个体会患病，图1为某患者家族遗传系谱图。利用图中四位女性细胞中与此病有关的基因片段经能识别特定碱基序列的酶进行切割(如图2)，产物的电泳结果如图3所示。下列叙述错误的是()A．女性杂合子患ALD的原因很可能是巴氏小体上的基因无法正常表达B．Ⅱ﹣2个体的基因型是XAXa，患ALD的原因是来自母方的X染色体形成巴氏小体C．a基因酶切后会出现3个大小不同的DNA片段，新增酶切位点位于310bpDNA片段中D．若Ⅱ﹣1和一个基因型与Ⅱ﹣4相同的女性婚配，后代患ALD的概率为2.5%[答案]B．[解析]A、根据题干信息“两条X染色体中的一条会随机失活”，女性杂合子患ALD的原因很可能是巴氏小体上的基因无法正常表达,A正确；B、Ⅱ-2个体患病，基因型是XAXa，据题可知其父方Ⅰ-2基因型为XAY，故其XA来自其父亲，Xa来自母亲，但含XA的Ⅱ-2依然表现为患病，故推测其患ALD的原因可能是来自父方的X染色体失活，Xa正常表达，B错误；C、a基因新增了一个酶切位点后应该得到三个DNA片段，对照Ⅱ-4可以判断另外的两个条带长度分别为217bp和93bp，长度之和为310bp，与A基因酶切的片段之一310bp长度相同，故新增的酶切位点位于310bpDNA片段中，C正确；D、Ⅱ-1基因型为XaY，和一个与Ⅱ-4基因型(XAXA)相同的女性婚配，后代女儿基因型为XAXa，儿子基因型为XAY，可知所生男孩均不含致病基因，都正常，所生女孩均为杂合子，由于女性杂合子中有5%的个体会患病，因此后代患ALD的概率为1/2×%=2.5%，D正确。故选B。23．(2022·山东临沂·二模)肿瘤细胞表达的PD-L1可结合T细胞表面的PD-1，使T细胞失去识别和打击肿瘤细胞的能力。为研究PD-1基因敲除的T细胞治疗结肠癌的有效性，研究人员采用CT26细胞(结肠癌细胞株)、小鼠等实验材料进行相关实验。下列叙述错误的是(

)A．肿瘤细胞表面的PD-L1与T细胞表面的PD-1结合，抑制T细胞的活化B．可用基因敲除技术敲除小鼠T细胞中PD-1基因，建立实验模型小鼠C．进行CT26细胞传代培养时，需在培养液中加入胰蛋白酶防止细胞贴壁D．肿瘤细胞的PD-L1高水平表达，一般不利于肿瘤细胞的免疫逃逸[答案]D．[解析]A、由题干信息，即肿瘤细胞表达的PD-L1可结合到T细胞表面的PD-1，使T细胞失去识别和打击肿瘤细胞的能力可知，肿瘤细胞表面的PD-L1与T细胞表面的PD-1结合，抑制T细胞的活化，A正确；B、基因敲除技术敲除小鼠T细胞中PD-1基因，抑制PD-1的合成，阻止PD-L1分子与PD-1结合，从而使T细胞能行使正常的免疫功能，从而利于建立小鼠结肠癌模型，B正确；C、细胞间物质的主要成分是蛋白质，CT-26细胞进行传代培养时，一般用胰蛋白酶处理，形成单个细胞，防止细胞贴壁，C正确；D、肿瘤细胞可通过大量表达PD-L1，与T细胞表面的PD-1结合，抑制T细胞活化，有利于肿瘤细胞的免疫逃逸，D错误。故选D。24．(2022·黑龙江·佳木斯一中三模)基因工程是按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需求的新的生物类型和生物产品。下图是通过基因工程培养的转基因生物或产品的过程，结合相关知识回答下列问题：(1)利用基因工程技术，让转基因牛的乳汁中含有药用蛋白的流程是：通过①构建药用蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，通过②___________方法导入受精卵，选取今后发育成___________个体的受精卵进行③培养，③运用的技术手段有________技术培育出“批量生产药物的工厂”-转基因牛。(2)为了治疗新冠肺炎，科学工作者从新冠病毒的RNA中，剪切出能指导S蛋白(能引起新冠病毒侵染人体肺部细胞的蛋白质)的RNA经___________形成单链DNA，再合成双链DNA，编辑成目的基因并与相应的质粒结合构建基因表达载体后，导入工程菌中培养，从中分离提取_______，加工制成新冠疫苗，利用这种方法制备疫苗的优点是___________(至少答两点)。(3)选用农杆菌的Ti质粒与富含赖氨酸的蛋白质编码基因构建基因表达载体，是因为农杆菌的Ti质粒上的___________转移到被侵染的细胞，并且能将目的基因整合到受体细胞的___________上，把重组Ti质粒导入玉米体细胞中的方法是___________，选用玉米体细胞作为受体细胞而不选用玉米的受精卵作为受体细胞的原因是玉米体细胞易获取且具有全能性。[答案](1)

显微注射

雌性

早期胚胎培养和胚胎移植(2)

逆转录

S抗原蛋白

快速、大量、安全等(3)

T-DNA

染色体DNA

农杆菌转化法[解析](1)构建基因表达载体时除了需要标记基因外，还需要启动子、终止子等调控组件，需要将药用蛋白基因(目的基因)与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，以便目的基因能够表达。将重组质粒导入动物受精卵细胞需要用显微注射法，因为要从乳汁中提取药用蛋白，选取今后发育成的雌性个体的受精卵进行培养。从受精卵培育转基因牛运用的技术手段有早期胚胎培养和胚胎移植技术。(2)由mRNA到DNA，是通过逆转录过程实现的，因此S蛋白(能引起新冠病毒侵染人体肺部细胞的蛋白质)的RNA经逆转录形成单链DNA。导入工程菌中培养，从工程菌中分离提取S抗原蛋白，加工制成新冠疫苗，利用这种方法制备疫苗由于只有S抗原蛋白，不能致人患病，故这种疫苗更安全，可快速和大量制备。(3)农杆菌的Ti质粒上的T-DNA(可转移的DNA)可转移到受体细胞，并且能将目的基因整合到受体细胞的染色体DNA上。根据农杆菌的这种特点，将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上，把重组Ti质粒导入玉米体细胞中完成转化的方法是农杆菌转化法。25．(2022·湖南·宁乡市教育研究中心模拟预测)心脏移植是挽救终末期心脏病患者生命唯一有效的手段，然而心脏移植过程中会发生缺血再灌注损伤(IRI)，可能导致心脏坏死。研究发现，IRI通过促进Caspase8等一系列凋亡基因的表达，导致细胞凋亡坏死最终引起器官损伤。根据Caspase8基因合成的小干扰RNA(siRNA)可以使Gaspase8基因沉默，有效抑制IRI所致的器官损伤。图是利用猪的心肌细胞开展siRNA作用研究的示意图。回答下列问题：(1)图中步骤②构建重组质粒需要使用_________等工具酶。与直接将siRNA导入猪的心肌细胞相比，通过重组质粒将siRNA对应的DNA序列导入心肌细胞，其优点是___________(答出一点)。(2)siRNA对应DNA序列在心肌细胞中表达产生的siRNA，与RISC组装形成基因沉默复合物，通过抑制基因表达的_____________过程，使Caspase8基因沉默，从而降低IRI引起的细胞凋亡。(3)研究人员根据Caspase8基因的碱基序列，设计了三种序列分别导入猪的心肌细胞，通过测定靶基因Caspase8的mRNA含量来确定最优序列。测定mRNA含量时，需提取心肌细胞的总RNA，经过_________过程得到cDNA，再进行PCR扩增，测定PCR产物量，结果如图所示。据此判断最优序列是_________。(4)选用猪的心肌细胞做受体细胞是因为猪在基因、解剖结构、生理生化和免疫反应等方面与人类极为相似。为了解决心脏移植供体短缺问题，许多科学家正在研究用猪心脏代替人的心脏。你认为将猪心脏移植到人体面临的最大挑战是__________，这是因为免疫系统会把外来器官当作__________成分进行攻击。请说出一种解决这一问题的思路：_____________________。[答案](1)

限制酶、DNA连接酶

可持续产生siRNA，使靶基因长时间沉默(2)翻译(3)

逆转录

序列2(4)

免疫排斥反应

抗原(“非己”)

可以利用基因工程技术将免疫排斥有关猪的抗原基因敲除或转入一些人类特有蛋白的基因，将猪细胞伪装人的细胞[解析](1)限制酶(切割目的基因和运载体)、DNA连接酶(连接切合后的目的基因和运载体)是构建重组质粒需要的工具酶；与直接将sRNA导入猪的心肌细胞相比，通过重组质粒将siRNA对应的DNA序列导入心肌细胞，siRNA可随重组质粒增殖而持续产生，从而使靶基因长时间沉默。(2)mRNA是翻译的模板，据图可知，基因沉默复合物作用于Gaspase8mRNA，抑制了基因表达的翻译过程，使Caspase8基因沉默。(3)测定mRNA含量时，需提取细胞总RNA，经过逆转录过程得到cDNA，再进行PCR扩增，通过PCR产物的量间接反映细胞中相关基因的mRNA含量；据图示可知，在序列2作用下，PCR产物量最少，推测Caspase8的mRNA含量最低，表明其抑制效果最好，是最优序列。(4)对于人体而言，猪的器官属于外来物质，免疫系统会把外来器官当作抗原成分进行攻击；故免疫排斥反应是将猪心脏移植到人体面临的最大挑战；利用基因工程技术将猪与免疫排斥有关的抗原基因敲除，转入一些人类特有蛋白的基因，将猪细胞伪装人的细胞等方面可能解决这一问题。26．(2022·福建漳州·一模)CRISPR/Cas9基因编辑系统包含Cas9基因和SgRNA编码序列(gRNAs)。该系统表达Cas9蛋白和SgRNA(单链RNA)。Cas9蛋白能与SgRNA结合，并在SgRNA引导下，切割双链DNA以敲除目标基因或插入目的基因。(1)SgRNA与Cas9蛋白结合形成复合体后，SgRNA通过_____原则与目标DNA序列结合，引导Cas9蛋白切断DNA双链的_____。(2)基因驱动是指特定基因有偏向性地遗传给下一代的自然现象。借助CRISPR/Cas9基因编辑，科学家构建拟南芥蓝光受体CRY1基因驱动元件，过程如图1所示，以实现人工基因驱动。为确定基因驱动元件是否插入CRY1基因，应选择引物_____进行PCR-电泳鉴定。PCR反应体系中除了引物、模板DNA、缓冲液、无菌水外，还应加入_____(写出两种)。电泳结果如图2，据图分析，基因驱动元件的大小约为_____bp。(3)用基因驱动技术改造传播疟疾的按蚊X染色体上的A基因获得a基因，含a基因的精子不能成活。用改造后的纯合雌蚊突变体与野生型雄蚊交配获得子一代，子一代相互交配、子二代性别情况是_____。部分子一代按蚊在胚胎发育前，Cas9蛋白切割同源染色体上的A基因。A基因受损后，携带a基因的染色体将作为模板修复受损的DNA，当修复完成后，这一对同源染色体都携带a基因。因此，子二代中含有1基因的个体比例_____(填“大于”“等于”或“小于”)1/2。(4)若将改造后的纯合雌蚊突变体释放到疟疾疫区，可通过_____，从而降低按蚊的种群密度。[答案](1)

碱基互补配对

磷酸二酯键(2)

P1和P4

TaqDNA聚合酶、4种脱氧核苷酸

4600(3)

均为雄性

大于(4)破坏按蚊种群的性别比例、降低出生率[解析](1)根据题干信息“Cas9蛋白能与SgRNA结合，并在SgRNA引导下，切割双链DNA以敲除目标基因或插入目的基因”可知、SgRNA能通过碱基互补配对原则与目标DNA序列结合、引导Cas9蛋白将目标DNA的磷酸二酯键切断。(2)PCR扩增基因驱动元件时，需要一对方向相反的引物，据图可知，选择引物Pl和P4才能完整扩增出基因驱动元件；PCR反应体系中需要引物、模板DNA、缓冲液、无出水、TaqDNA聚合酶、4种脱氧核苷酸(dNTP)；图2中条带M为指示分子大小的标准参照物﹑条带1是插入基因驱动元件的DNA片段，条带2是未插入基因驱动元件的DNA片段、基因驱动元件的大小为条带1大小减去条带2的大小、即7800-3200=4600bp。(3)改造后的纯合雌蚊突变体(XaXa)与野生型雄蚊(XAY)交配获得子一代(XAXa、XaY)、子一代相互交配，由于含Xa的精子不能成活，因此子二代的基因型为XAY、XaY，均为雄性。部分子一代按蚊(XAXa)在胚胎发育前，Xa上的基因驱动元件表达Cas9蛋白切割XA，XA受损后，携带Xa的染色体将作为模板修复受损的DNA，使这部分按蚊的基因型改变为XAXa、因此子一代的堆按蚊产生的雌配子中Xa>XA，导致子二代中XaY>XAY，即含有Xa的个体数比例大于1/2。(4)若将改造后的纯合雌蚊突变体(XaXa)释放到疟疾疫区，与疟疾疫区的野生雄按交配,后代为雄性．导致疫区按蚊种群的性别比例改变，出生率下降、从而降低按蚊的种群密度。27．(2022·江苏连云港·模拟预测)甜玉米与普通玉米相比，甜玉米中可溶性糖向淀粉的转化较慢含可溶性糖量高，汁多质脆，富含多种维生素。为了使甜玉米更富有生产应用价值，科研人员通过转基因技术培育出了超量表达P蛋白转基因甜玉米。在超量表达P基因载体的构建中，所用DNA片段和Ti质粒的酶切位点如图1所示，P蛋白在玉米株系的表达量如图2所示。回答下列问题：(1)组成强启动子的基本单位是____，为使P基因在玉米植株中超量表达，应优先选用____酶组合，将片段和Ti质粒切开后构建重组表达载体。(2)外植体经____形成的玉米愈伤组织放入农杆菌液浸泡后进行植物组织培养，培养基中需加入____进行筛选，最终获得多个玉米株系a1、a2、a3、a4。通过对a1、a2、a3、a4四株甜玉米株系的蛋白质表达量进行测定结果如图2，___(填“能”或“不能”)说明a4株系未导入重组质粒，原因是____。(3)真核基因的编码区含有内含子和外显子，图为淀粉酶合成基因片段，其转录后形成的前体RNA需通过剪接(切去内含子对应序列)和加工后方能用于翻译。科研人员通过降低调控淀粉酶合成基因的表达实现提高甜玉米中可溶性糖的含量，吗啉反义寡核苷是RNA剪接抑制剂，注入植物细胞内会使基因表达受阻。为验证吗啉反义寡核苷能阻止前体RNA上内含子1的对应序列被剪切，科研人员将吗啉反义寡核苷酸导入玉米的受精卵作为实验组，设计相关实验，请完成下列表格：操作流程操作方法或操作要点获取cDNA从受精卵发育后3天的实验组和对照组胚细胞中提取①____，逆转录形成cDNA。扩增cDNA以获得的cDNA为模板进行PCR时需加入引物②____产物鉴定用电泳技术鉴定PCR扩增后获得的产物分析结果，得出结论实验组有目的条带，对照组无目的条带，说明③_____(4)某次实验结果电泳发现：实验组和对照组都没有任何条带，从PCR操作过程角度解释可能的原因是_____(至少写出两点)。[答案](1)

脱氧核苷酸

BamHⅠ和SacⅠ(2)

脱分化

潮霉素

不能

a4株系玉米中可能导入目的基因未表达(3)

总RNA

引物2和引物4

吗啉反义寡核苷能阻止前体RNA上内含子1的对应序列被剪切(4)退火温度太高、引物自连或互连[解析](1)启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，据此可推知，组成强启动子的基本单位是脱氧核苷酸。为使P基因在玉米植株中超量表达，同时确保强启动子和P基因不被破坏，由图1可知，应优先选用BamHⅠ和SacⅠ酶组合，将片段和Ti质粒切开后构建重组表达载体。(2)外植体经脱分化形成愈伤组织。由图1可知，潮霉素抗性基因属于基因工程中的标记基因，位于Ti质粒的T–DNA，随T–DNA整合到玉米细胞的染色体上，因此将农杆菌浸泡过的玉米愈伤组织进行植物组织培养，培养基中需加入潮霉素进行筛选。图2显示，a4株系玉米的P蛋白相对表达量与野生型玉米的相同，可能是由于a4株系玉米中导入的目的基因没有表达所致，所以图2的测定结果不能说明a4株系未导入重组质粒。(3)为验证吗啉反义寡核苷能阻止前体RNA上内含子1的对应序列被剪切，可以从受精卵发育后3天的实验组和对照组胚细胞中提取总RNA，逆转录形成cDNA。若吗啉反义寡核苷能阻止前体RNA上内含子1的对应序列被剪切，则实验组RNA前体上内含子1的对应序列不能被剪切下去，对照组RNA前体上内含子1的对应序列能被剪切下去，使用上图所示引物2和引物4进行PCR扩增并对扩增后的产物用电泳技术进行鉴定，其结果为实验组有目的条带，对照组无目的条带。(4)PCR是通过调节温度来控制DNA双链的解聚与结合的。在PCR操作过程中，如果退火温度太高、引物自连或互连，均会导致电泳后的实验组和对照组没有任何条带出现。28．(2022·河南·新安县第一高级中学模拟预测)2020年，2019--nCoV(新型冠状病毒)肆虐全球，直至今日，疫情在很多国家仍没有得到有效控制。下图1为2019-nCoV的结构示意图，其中蛋白S(刺突糖蛋白)通过与人体黏膜细胞表面的ACE2受体结合而进入细胞，蛋白M能刺激机体产生免疫反应；图2是科研人员研制新冠病毒疫苗的一条技术路线。请据图回答有关问题。(1)2019-nCoV能通过蛋白S感染人的黏膜细胞，却不能感染人的皮肤细胞，其根本原因是______。(2)图2中①过程为______，构建重组DNA需要的工具酶有______，过程③要先将大肠杆菌处理成______。(3)pVAX1是一种可以应用于人体的载体质粒，它在与目的基因一起构建疫苗II时，一般需要使用两种限制性核酸内切酶切割目的基因和pVAX1，这样做的目的是：______。(4)疫苗I和疫苗II同为通过基因工程获得的疫苗，它们在人体内引起的免疫效应的不同之处是：疫苗I是注射蛋白M(蛋白细胞)，可直接作为抗原激发人体的免疫反应并产生______；而疫苗II则是将构建的______疫苗注射到动物体内通过转录、翻译合成蛋白M，进而激发免疫反应。[答案](1)ACE2受体基因在皮肤细胞中不表达(2)

逆转录

限制酶、DNA连接酶

感受态细胞(3)保证重组DNA序列的唯一性(或若只用一种限制酶切割可能会导致目的基因与运载体反向连接或避免目的基因的自身环化或将pVAX1重新连接等)(4)

抗体和记忆细胞

DNA[解析](1)人体细胞所含基因相同，但由于基因的选择性表达，不同细胞的蛋白质种类并不完全相同，2019-nCoV能通过蛋白S感染人的黏膜细胞，却不能感染人的某些其他细胞，说明人的某些细胞表面没有ACE2受体，其根本原因是ACE2受体基因在人的某些细胞中未表达。(2)图2中①过程以蛋白M的RNA为模板合成DNA的过程为逆转录；所以图2中①过程为逆转录构建重组DNA，需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶；过程③为将重组DNA导入大肠杆菌中，所以需要先将大肠杆菌处理成感受态细胞。(3)质粒的化学本质是DNA，它在与目的基因一起构建疫苗Ⅱ时，一般需要使用两种限制性核酸内切酶切割目的基因和pVAX1，这样做的目的是：如果用同一种限制酶切割目的基因和载体，则目的基因和载体都只有一种黏性末端，那么在构建基因表达载体时可能会出现DNA连接酶将目的基因的首尾相连或者将切开的载体重新连接或将目的基因与载体进行反向连接的现象。(4)疫苗Ⅰ和疫苗Ⅱ同为通过基因工程获得的疫苗，它们在人体内引起的免疫效应的不同之处是：疫苗Ⅰ是注射蛋白M(蛋白细胞)，可直接作为抗原激发人体的免疫反应并产生抗体和记忆细胞；而疫苗Ⅱ则是将构建的DNA疫苗注射到动物体内通过转录、翻译合成蛋白M，进而激发免疫反应。29．(2022·辽宁·模拟预测)研究发现，新冠病毒外壳中的S蛋白具有很强的抗原性，可利用其制作疫苗。人类已通过基因工程合成S蛋白基因，并采用仓鼠乳腺细胞表达系统来获取产物S蛋白，其过程如图所示。回答下列问题：(1)可利用PCR技术特异性地快速扩增S蛋白基因，该反应需要在一定的_____中才能进行，且需要引物等。已知DNA复制子链的延伸方向是5'→3'，应该选用图甲中_____(填字母)作为引物。若S蛋白基因扩增了4次，则需要_____个引物，该过程可以在_____中自动完成，完成以后，常采用_____来鉴定PCR的产物。(2)基因工程的核心工作是_____，其目的是_____。图乙中过程④⑦分别涉及_____、_____技术。早期胚胎的_____阶段开始出现细胞分化，其中的细胞分化去向是_____。[答案](1)

缓冲溶液

B、C

30

PCR扩增仪

琼脂糖凝胶电泳(2)

基因表达载体的构建

让目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用

体外受精

胚胎移植

囊胚

内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘[解析](1)PCR反应需要在一定的缓冲溶液中才能进行。已知DNA复制时子链的延伸方向是5'→3'，B引物左侧为5'，右侧为3'，C引物右侧为5'，左侧为3'，应该选用题图甲中的B、C作为引物，S蛋白基因扩增4次后，共产生16个S蛋白基因，32条DNA链，由于最初的S蛋白基因的两条链不需要引物，所以S蛋白基因扩增4次，需要30个引物。PCR在PCR扩增仪中自动完成，完成以后，常采用琼脂糖凝胶电泳来鉴定PCR产物。(2)基因工程的核心工作是构建基因表达载体，将目的基因与运载体连接形成基因表达载体，目的是让目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。题图中过程④为采集的精子和卵母细胞进行体外受精，涉及的技术有体外受精；题图中过程⑦为将早期胚胎移植到代孕仓鼠体内，涉及的技术有胚胎移植。早期胚胎在囊胚阶段开始出现细胞分化，其中的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，将来发育成胎儿，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。30．(2022·四川内江·三模)全球新冠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。我国陈薇院士团队通过基因工程研发的重组腺病毒疫苗为全球防疫作出了巨大贡献，如图为腺病毒重组体的构建过程示意图。回答下列问题：(1)新冠病毒核酸