2025届高考生物二轮复习【第1部分】大概念整合6限时规范训练15基因工程(新教材)

限时规范训练(十五)基因工程(限时：45分钟)一、选择题1．(2023·广东深圳二模)如图表示改造哺乳动物遗传特性的三种途径，相关叙述错误的是()A．上述动物的获得过程中均运用显微注射法B．动物2含有目的基因的体细胞与其他体细胞的基因种类不同C．获得动物3的重组细胞具有全能性D．获得动物1的受体细胞通常是MⅡ期卵母细胞解析：D上述动物的获得过程中均需要将外源基因导入受体细胞，需要运用显微注射法，A正确；动物2的其他体细胞有原本的受精卵发育而来，含有目的基因的体细胞与其他体细胞的基因种类不同，B正确；获得动物3的重组细胞能够发育出完整的动物3，表明它具有全能性，C正确；获得动物1转基因动物，需将目的基因导入受精卵，因为受精卵的全能性高，D错误。2．(2023·湖北应城二模)乳酸乙酯是白酒中重要的呈香物质，由乳酸脱氢酶催化产生，影响白酒品质和风格。科研人员将酿酒酵母质粒上的丙酮酸脱氢酶基因(PD)替换为植物乳杆菌中的乳酸脱氢酶基因(L-PG)，可获得乳酸乙酯高产菌株，该过程如图所示。下列说法不正确的是()A．可借助序列数据库(GenBank)等查询L-PG基因的序列和功能B．可以利用PCR技术筛选导入了L-PG基因的受体细胞C．酵母菌PD基因被替换为L-PG基因的过程中发生了基因重组D．标记基因AmpR可检测是否成功构建乳酸乙酯高产菌株解析：DGenBank是美国国家生物技术信息中心建立的DNA序列数据库，从公共资源中获取序列数据，可借助序列数据库(GenBank)等查询L-PG基因的序列和功能，A正确；PCR技术是一项体外扩增基因的技术，依据碱基互补配对原则，可以用于筛选含有L-PG基因的受体细胞，B正确；由图可知，通过基因工程技术将酿酒酵母质粒上的丙酮酸脱氢酶基因(PD)替换为植物乳杆菌中的乳酸脱氢酶基因(L-PG)，其原理是基因重组，C正确；标记基因AmpR不能检测是否成功构建乳酸乙酯高产菌株，D错误。3．(2023·山东泰安一中校考)白细胞介素-2(IL-2)参与移植排斥反应，是免疫调节因子，对机体的免疫应答和抗病毒感染等有重要作用。科研人员将含IL-2基因的DNA片段和质粒pPIC9K(部分结构如图所示)构建成重组质粒，并导入酵母菌GS115(组氨酸缺陷菌株)中，筛选到了能分泌IL-2的工程菌株。下列叙述错误的是()A．组氨酸合成基因可作为标记基因筛选导入重组质粒的酵母菌细胞B．构建重组质粒时可选用AvrⅡ和NotⅠ切割目的基因和pPIC9K质粒C．重组质粒导入酵母菌GS115前，需要先用Ca2＋处理酵母菌GS115细胞D．抑制IL-2基因的表达可在一定程度上减轻机体器官移植后的免疫排斥反应解析：B酵母菌GS115是组氨酸缺陷菌株，不能合成组氨酸，可以用不含组氨酸的培养基筛选导入了重组质粒的酵母菌GS115，A正确；据图可知，为保证目的基因(AvrⅡ会破坏目的基因)和启动子(SacⅠ会破坏启动子)的完整性，可用EcoRⅠ和NotⅠ分别切割含有IL-2基因的DNA片段和pPIC9K质粒，B错误；导入重组质粒前，需要先用Ca2＋处理酵母菌GS115细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，C正确；IL-2参与移植排斥反应，抑制IL-2基因的表达可在一定程度上减轻器官移植后机体的免疫排斥反应，D正确。4．(2023·辽宁实验中学校考)研究人员通过RNA沉默技术，特异性降低苹果细胞内多酚氧化酶基因的表达水平，使苹果被切开后即使长时间暴露在空气中也不会被氧化褐变。如图是该过程原理的示意图，下列有关叙述不正确的是()A．构建基因表达载体需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶和RNA聚合酶B．可采用农杆菌转化法将目的基因成功导入苹果细胞C．目的基因与多酚氧化酶基因的表达序列互补，且同时在同一细胞内表达D．“RNA沉默”的含义是mRNA不能翻译产生多酚氧化酶解析：A构建基因表达载体需要的工具酶有限制酶、DNA连接酶，不需要RNA聚合酶，A错误；苹果属于双子叶植物，可采用农杆菌转化法将目的基因成功导入苹果细胞，B正确；要使目的基因转录形成的mRNA和多酚氧化酶基因转录形成的mRNA互补配对，应使目的基因的表达序列与多酚氧化酶基因的表达序列互补，且要同时在同一细胞内表达，C正确；“RNA沉默”的含义是mRNA不能指导相关多肽链的合成，即不能翻译产生多酚氧化酶，D正确。5．(2023·河北衡水三模)基因工程中需使用特定的限制酶切割基因载体，以便其与目的基因连接形成基因表达载体。研究人员将相同的基因载体分组并进行相应酶切处理(如表所示)，其中限制酶H1和H2识别序列不同。各组基因载体经酶切处理后，进行琼脂糖凝胶电泳检测，实验结果如图所示。下列说法错误的是()分组相应酶切处理甲限制酶H1乙限制酶H2丙限制酶H1＋H2A．该基因载体最有可能为环状DNA分子B．限制酶H1与H2在该载体上都有识别和切割位点C．限制酶H1与H2在该载体上的酶切位点最短相距0.2kbD．限制酶作用于该载体时会直接导致氢键和磷酸二酯键的断裂解析：D由图可知，当仅用一种限制酶切割载体时，仅产生一种长度的DNA片段，因此该载体最有可能为环状DNA分子，A正确；当用一种限制酶切割载体时，产生的DNA片段等长，而用两种限制酶同时切割时，产生两种长度的DNA片段，所以两种限制酶在该载体上都有酶切位点，B正确；用两种限制酶同时切割载体时，产生0.6kb和0.2kb两种长度的DNA片段，所以两种限制酶的酶切位点最短相距0.2kb，C正确；限制酶切割载体时直接破坏的是作用位点上两个脱氧核糖核苷酸之间的磷酸二酯键，D错误。6．(2023·北大附中校考)研究者对绿色荧光蛋白进行改造，将其第203位苏氨酸替换为酪氨酸，使改造后的蛋白质在特定光激发后发射橙色光，称为橙色荧光蛋白。关于橙色荧光蛋白的构建，以下说法正确的是()A．用蛋白酶直接处理绿色荧光蛋白获得目标产物B．设计定点突变PCR获得橙色荧光蛋白基因C．PCR扩增获得的产物激发后可以发橙色荧光D．绿色荧光蛋白基因发生的突变类型为碱基缺失解析：B用蛋白酶直接处理绿色荧光蛋白得到的是各种氨基酸，而不是第203位苏氨酸替换为酪氨酸的橙色荧光蛋白，A错误；要使绿色荧光蛋白第203位苏氨酸替换为酪氨酸，可以通过对其基因进行定点突变PCR实现，这样基因中控制苏氨酸的碱基序列替换为合成酪氨酸的碱基序列，B正确；PCR扩增获得的产物是目的基因片段，不能发橙色荧光，只有该基因片段控制合成的蛋白质才会在特定光激发后发橙色荧光，C错误；绿色荧光蛋白基因发生的突变类型为碱基替换，D错误。7．(2023·安徽校联考二模)在某些生化反应中，积累的产物浓度达到一定程度时，产物会与酶结合，从而抑制酶促反应的进行。如图是苏氨酸脱氢酶催化苏氨酸形成异亮氨酸的过程。下列相关叙述错误的是()A．苏氨酸脱氢酶和苏氨酸中可能都含有氨基和羧基B．图示存在反馈调节，有助于维持异亮氨酸含量的相对稳定C．增加苏氨酸含量可以解除异亮氨酸对苏氨酸脱氢酶的抑制D．可通过蛋白质工程改造苏氨酸脱氢酶的结构来提高异亮氨酸的产量解析：C苏氨酸脱氢酶的本质为蛋白质，由氨基酸组成，含有氨基和羧基，苏氨酸为氨基酸，至少含有一个氨基和一个羧基，A正确；据图可知，当异亮氨酸浓度达到一定程度时，会与苏氨酸脱氢酶结合，从而抑制酶促反应的进行，使异亮氨酸浓度不至于太高，此过程为反馈调节，有助于维持异亮氨酸含量的相对稳定，B正确；据图可知，当异亮氨酸浓度达到一定程度时，会与苏氨酸脱氢酶结合，从而使得苏氨酸不能与苏氨酸脱氢酶结合，则苏氨酸也不能转化为异亮氨酸，即使苏氨酸浓度增大，苏氨酸也不能与苏氨酸脱氢酶结合，所以增加苏氨酸含量不能解除异亮氨酸对苏氨酸脱氢酶的抑制，C错误；蛋白质工程改造了苏氨酸脱氢酶的空间结构之后，可使异亮氨酸不能与苏氨酸脱氢酶结合，即解除了反馈调节，故可通过蛋白质工程改造苏氨酸脱氢酶的结构来提高异亮氨酸的产量，D正确。8．(2023·山东泰安二模)环境DNA(eDNA)是“在环境样品中所有被发现的不同生物的基因组DNA的混合”，它涵盖的范围非常广泛，无论是土壤、空气、液体，甚至是排泄物，都可以从中找到可作为样品的eDNA。对所得的样品，可使用普通的聚合酶链式反应(PCR)或直接霰弹枪法(shotgunstrategy)测序，能够方便获得多个DNA序列。下列有关说法不正确的是()A．可分析环境样品中的eDNA分别是属于哪些物种，这与传统的动植物分类调查是一致的B．eDNA技术可寻找环境中是否有单一物种的DNA，用于研究和追踪珍稀物种的分布C．使用PCR测序，能够方便获得DNA序列D．每个eDNA中都有一个游离的磷酸基团解析：D由于DNA分子具有特异性，所以可分析环境样品中的eDNA分别是属于哪些物种，这与传统的动植物分类调查其实是一致的，A正确；环境DNA(eDNA)技术是一种新型生物资源调查手段，是指从环境中提取DNA片段，根据DNA分子的特异性，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，B正确；PCR是一项体外扩增DNA的技术，其原理是DNA的复制，故扩增微量的样品eDNA，可获得大量的DNA序列，C正确；DNA分子是双螺旋结构，有两条脱氧核苷酸链，若是链状DNA分子，则每个eDNA中都有两个游离的磷酸基团，若是环状DNA分子，则没有游离的磷酸基团，D错误。9．(2023·湖南长沙二模)研究人员将雪花莲凝集素(GNA)基因和尾穗苋凝集素(ACA)基因连接成融合基因后再与pBI121质粒载体结合并导入玉米细胞，最终获得了抗蚜虫玉米新品种，部分操作过程如图所示。下列叙述正确的是()A．过程①和过程②分别需要使用DNA聚合酶和DNA连接酶B．可将含有重组载体的溶液滴加到玉米受粉后形成的花粉管通道内，获得抗蚜虫玉米新品种C．在加入了卡那霉素的培养基上存活下来的玉米细胞均成功导入了重组载体D．若用PCR技术检测出玉米细胞含有融合基因，则该玉米为抗蚜虫玉米解析：B过程①为获得融合基因，过程②为构建基因表达载体，两过程均需要使用DNA连接酶，A错误；将含有重组载体的溶液滴加到玉米受粉后形成的花粉管通道内，重组载体可通过花粉管通道进入卵细胞、合子或早期胚胎细胞中，这是将目的基因导入植物细胞的方法之一，B正确；在加入了卡那霉素的培养基上存活下来的玉米细胞，可能是成功导入重组载体的细胞，也可能是导入含有卡那霉素抗性基因的非重组载体的细胞，C错误；用PCR技术检测出玉米细胞含有融合基因，不能说明该玉米为抗蚜虫玉米，因为融合基因可能不能正常表达，D错误。10．基因定点突变的目的是通过定向地改变基因内一个或少数几个碱基来改变多肽链上一个或几个氨基酸。该技术是蛋白质工程的重要技术。如图为利用PCR技术进行定点突变的流程，下列相关叙述不正确的是()注：引物1和引物3的突起处代表与模板不能互补的突变位点，而这两条引物有部分碱基(包括突变位点)是可以互补的。A．由于基因决定蛋白质，因此要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过改造或合成基因来完成B．酶①应为耐高温的DNA聚合酶，引物X和Y应该为引物2和4C．可以将引物1、引物2、引物3和引物4置于同一个反应系统中同时进行第一个阶段的反应，进而缩短实验时间D．利用图示流程技术可以将两个不同的基因拼接到一起解析：C基因控制蛋白质的合成，因此要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过改造或合成基因来完成，A正确；酶①要在高温条件下延伸DNA，所以酶①为耐高温的DNA聚合酶，由图可知，要得到两条链一样长的DNA单链，应选择引物2和引物4，所以引物X和Y应该为引物2和4，B正确；由图可知，引物1和引物3存在互补配对片段，置于同一个反应系统时它们会发生结合而失去作用，C错误；图示的过程为重叠延伸PCR技术，利用重叠互补引物将两个不同的基因拼接到一起，D正确。二、非选择题11．(2023·云南昆明二模)科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵核基因组中，再通过核移植、胚胎培养和胚胎移植等技术获得转基因克隆牛分泌的乳汁，乳汁中乳糖含量大大降低。这有利于解决我国约有1/3的成年人因对乳糖不耐受食用牛奶后出现腹泻等不适症状的问题。分析回答下列问题：(1)利用PCR技术扩增肠乳糖酶基因时，PCR反应中的每次循环可分为变性、复性和________________三步，其中使反应体系中的模板DNA解聚为单链的条件是________________，解聚为单链过程破坏了DNA双链分子中的________________，复性的结果是_______________________。(2)科学家将肠乳糖酶基因与____________细胞中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，以使乳汁中的乳糖含量降低。构成启动子的基本单位是_____________________________________________________________。(3)为了促进转肠乳糖酶基因牛的繁育，将含肠乳糖酶基因的胚胎细胞的细胞核移入牛的________________。然后用物理或化学方法激活重构胚，激活重构胚的目的是________________________________________________________。解析：(1)PCR反应中的每次循环可分为变性、复性和延伸三步，其中使反应体系中的模板DNA解聚为单链的条件是90℃以上高温，解聚为单链过程破坏了DNA双链分子中的氢键，复性的结果是两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。(2)科学家将肠乳糖酶基因与乳腺细胞中特异性表达的基因的启动子等调控元件重组在一起，以使乳汁中的乳糖含量降低。构成启动子的是DNA，其基本单位是脱氧核苷酸。(3)将含肠乳糖酶基因的胚胎细胞的细胞核移入牛的去核卵母细胞，为了促进转肠乳糖酶基因牛的繁育，然后用物理或化学方法激活重构胚，激活重构胚的目的是使其完成细胞分裂和发育进程。答案：(1)延伸90℃以上高温氢键两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合(2)乳腺脱氧核苷酸(3)去核卵母细胞使其完成细胞分裂和发育进程12．(2023·江苏盐城二模)党的二十大对保障粮食安全提出了更高要求，马铃薯是我国重要的粮食作物之一。致病疫霉导致的晚疫病及干旱、高低温和盐胁迫等是导致马铃薯减产的重要原因。研究人员为探究StNPR4和StproNPR4基因在马铃薯应对致病疫霉和高盐胁迫中的功能进行了相关实验，基因表达载体构建示意图如图。基因表达载体构建示意图(1)用SacⅡ等限制酶切割含目的基因的DNA片段，与经相同酶切割后的pENTR-L16质粒用________________酶连接，构建重组pENTR-L16。(2)经________________酶将含目的基因的片段切出并连接到载体pORE04上构建重组pORE04。(3)将重组pORE04导入马铃薯细胞常用的方法是__________法，它利用了T-DNA的________特性，最终使目的基因整合到马铃薯细胞______________上。经转化后得到5个品系，命名为1、2、3、4和5。如图A表示马铃薯基因相对表达量分析，B表示马铃薯接种致病疫霉后病原菌相对生物量分析，C表示150mmol·L－1的NaCl处理对马铃薯快繁生根率的影响，**表示组别间差异达到极显著水平。①据图A分析，只有转基因品系________________的表达量显著低于野生型(WT)和其余4个转化品系，因此后续试验不再检测此品系。②据图B和图C分析，与野生型马铃薯比较，转基因马铃薯品系的优势是具有__________，致病疫霉相对生物量低；生根率高，__________________。(4)为研究转基因马铃薯植株的分子机理，研究人员利用TaqMan探针和反转录PCR技术，对转基因马铃薯StproNPR4和StNPR4基因的表达进行检测：①StproNPR4基因的两端碱基序列如下：采用PCR技术获取和扩增StproNPR4基因，需要使用的引物2序列为5′－CTTGGATGAT－3′，则引物1的序列为________(标出5′和3′端，写出前6个碱基即可)。②TaqMan探针的结构如图所示，由于探针有________________的片段，导致游离探针上的荧光素会与淬灭剂结合无法发出荧光。③经检测，转基因马铃薯水杨酸(SA)信号通路相关蛋白基因表达量显著上升，SA是一种植物抗病有关的调节物质。研究人员推测L仪器检测通过激活SA途径提升抗病能力，欲验证这一假设，需要进行的实验是___________________。解析：(1)用SacⅡ等限制酶切割含目的基因的DNA片段，与经相同酶切割后的pENTR-L16质粒具有相同的黏性末端，再用DNA连接酶连接，构建重组pENTR-L16。(2)分析题图可知，两个质粒都有SacⅡ和KpnⅠ的酶切位点，故经SacⅡ和KpnⅠ酶将含目的基因的片段切出并连接到载体pORE04上构建重组pORE04。(3)将重组pORE04导入马铃薯细胞常用的方法是农杆菌转化法，T-DNA是可转移DNA，能够最终使目的基因整合到马铃薯细胞染色体的DNA上。经转化后得到5个品系，命名为1、2、3、4和5。①A表示马铃薯基因相对表达量分析，据图A分析，只有转基因品系5的表达量显著低于野生型(WT)和其余4个转化品系，因此后续试验不再检测此品系。②B表示马铃薯接种致病疫霉后病原菌相对生物量分析，C表示150mmol·L－1的NaCl处理对马铃薯快繁生根率的影响，图中的**表示组别间差异达到极显著水平。据图B和图C分析，与野生型马铃薯比较，转基因马铃薯品系的致病疫霉相对生物量低，说明具有抗病性；而生根率高，故存活能力强。(4)引物需要与模板链的3′端互补配对，即—OH端，故根据StproNPR4基因两端碱基序列可知，采用PCR技术获取和扩增StproNPR4基因，需要使用的引物2序列为5′－CTTGGATGAT－3′，则引物1的序列为5′－TCTGTT－3′。②依据TaqMan探针的结构图可知，由于探针有碱基互补配对的片段，导致游离探针上的荧光素会与淬灭剂结合无法发出荧光。③分析题意，实验目的为验证L仪器检测通过激活SA途径提升抗病能力，自变量为有无SA途径，故欲验证这一假设，需要进行的实验是敲除SA受体基因或抑制SA信号途径，检测马铃薯的抗病情况。答案：(1)DNA连接(2)SacⅡ和KpnⅠ(3)农杆菌转化可转移染色体的DNA①5②抗病性存活能力强(4)①5′－TCTGTT－3′②碱基互补配对③敲除SA受体基因或抑制SA信号途径，检测马铃薯的抗病情况。13．(2023·广东深圳二模)人体细胞中的ICF45蛋白与细胞周期调控、肿瘤发生过程有关。为探究ICF45蛋白的相关作用机制，某研究人员进行了如下实验。回答下列问题：(1)研究人员先通过基因工程技术构建了可表达ICF45蛋白的工程菌大肠杆菌，再通过培养大肠杆菌获得ICF45蛋白。在构建过程中，研究人员从宫颈癌细胞系细胞中提取mRNA，然后以mRNA为模板，在________________酶的作用下合成cDNA。再依据一段________________的核苷酸序列设计引物，进行PCR扩增。PCR技术的一个循环包括的环节是________________。将含有目的基因的表达载体导入大肠杆菌前，一般先用____________处理大肠杆菌细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。(2)研究人员将获得的ICF45蛋白注射到若干只健康小鼠体内，一段适宜时间后从小鼠的脾脏中提取出小鼠B淋巴细胞，将其与________________细胞诱导融合。然后经特定的选择性培养基筛选，对筛选出的杂交瘤细胞进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选，最终选择出________________细胞在体外条件下进行大规模培养，这样就可以从培养液中获得大量的ICF45单克隆抗体。(3)该研究人员利用获得的ICF45单克隆抗体，通过免疫共沉淀技术进一步