基因工程-2022年高考生物一轮复习专练（人教版选修3）

01基因工程试题练

1.新型冠状病毒在世界范围内传播已有一段时间，各国在防止病毒传播、扩散的同时，都在努力加快疫

苗研发进度；到目前为止，已有部分疫苗进入临床使用阶段。下图是部分疫苗制备的流程，结合下图回答

有关问题。

新

冠

疫

苗

研

究

发

路

径

（1）若制备腺病毒载体新冠病毒疫苗，首先需要在_________作用下，以新冠病毒的遗传物质RNA为模

板经过逆转录获得DNA；此外，还需要酶参与，才能制备重组的腺病毒，该步骤在基因

工程中被称为0

（2）此方法使用的是有遗传缺陷（不会整合到宿主细胞染色体的DNA上）的腺病毒，这种重组腺病毒疫

苗必需具备的条件除将新冠病毒抗原基因（目的基因）导入受体细胞内之外，还有

_________________________（写出一点即可）。

（3）无论体内技术还是体外技术得到的疫苗，注射到人体内，均可使人体产生特异性免疫反应，产生相应

抗体和，而起到免疫预防作用。新冠疫苗制备后，经过一段时间后，可能会起不到良好的

预防作用，原因是______________________________

【答案】逆转录酶限制酶和DNA连接酶基因表达载体的构建在受体细胞中表达出抗原蛋白

（或不会导致疾病发生）记忆细胞新冠病毒的遗传物质为RNA,易发生变异

【分析】

图示为几种疫苗的形成，病毒载体疫苗是通过基因工程制备的，核酸疫苗是利用该病毒的核酸制备的，重

组蛋白疫苗是含有病毒抗原性蛋白的疫苗，灭活的病毒是将病毒的毒性减弱或杀死，疫苗进入机体会引起

机体的特异性免疫，使机体产生记忆细胞和抗体。

【详解】

（1）新冠病毒的遗传物质为RNA,而腺病毒遗传物质为DNA,故若制备腺病毒载体新冠病毒疫苗，需要

将RNA作为模板通过逆转录获得目的基因，该过程用到逆转录酶；要获得含有目的基因的重组腺病毒，需

要对目的基因和载体进行切割，故需要用到限制性核酸内切酶，然后再用DNA连接酶将两个片段连接起来,

该步骤为基因表达载体的构建。

（2）这种重组腺病毒疫苗必需具备的条件除将新冠病毒抗原基因（目的基因）导入受体细胞内之外，还有

在受体细胞中表达出抗原蛋白（或不会导致疾病发生）。

（3）疫苗注射到人体后，作为抗原刺激B淋巴细胞，使其增殖分化形成浆细胞和记忆细胞，浆细胞分泌抗

体，从而起到免疫预防的作用；由于新冠病毒的遗传物质为RNA,易发生变异，而疫苗所引起的免疫为特

异性免疫，具有特异性，所以新冠疫苗制备后，经过一段时间后，可能会起不到良好的预防作用。

【点睛】

本题考查疫苗的制备和作用，意在考查考生对所学知识的识记和理解，以及从图中获取信息的能力。

2.下图为科研人员制备能合成干扰素的人参愈伤组织细胞的流程，①一④表示相关的操作，EcoRi、Bam

HI为限制酶，它们的识别序列及切割位点如表所示。回答下列问题：

含干扰素基因的DNA片段EcoRI

限制酶识别序列和切割位点

①PCR扩增农杆菌

■一干扰素、Ti质粒,1

^基因EcoRIGAATTC

EcoRI

EcoRI4

BamRIBamHICCATCC

启动子②।BamHI

基因表根瘤侵染人参电伤检测'筛选能合成干扰素的

农杆菌一^目织细胞~@~*人参愈伤组织细胞

达载体

标记基因

终止子

（1）上述过程中，需将目的基因插入到Ti质粒的片段上才能整合到人参细胞的

上，检测目的基因是否导入人参愈伤组织细胞的方法是o

（2）步骤①中，利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是。科研人员还在

两种引物的一端分别加上了和序列，以便于后续的剪切和连接，PCR过程中要用

到酶，至少需复制一次才可以获得一个单独的目的基因。

（3）过程②所构建的基因表达载体中启动子的作用是,过程③中需先用处理根瘤

农杆菌以便将基因表达载体导入细胞。

（4）和用一种限制酶切割质粒和目的基因相比，用EcoRi、BamHl两种限制酶切割的优点是。

【答案】T-DNA染色体DNADNA分子杂交技术干扰素基因两端的部分核甘酸序列

GAATTCGGATCCTaqDNA聚合酶32是RNA聚合酶识别和结合的部位（是RNA聚

合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA）Ca2+（或CaCL）保证目的基因和质粒定向

连接（防止目的基因和质粒反向连接/防止目的基因和质粒自身环化）

【分析】

分析题图，图中过程①表示利用PCR技术扩增目的基因，过程②表示基因表达载体的构建，过程③表示将

重组质粒导入根瘤农杆菌，过程④表示目的基因的检测和鉴定。

【详解】

(1)Ti质粒的TDNA可以转移并整合到受体细胞的染色体DNA上,故需要把目的基因插入Ti质粒的TDNA

上,才能整合到人参细胞的染色体DNA上。可以用DNA分子杂交技术来检测目的基因是否导入受体细胞。

(2)步骤①中，利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是干扰素基因两端的部分核昔

酸序列(因为引物与两端序列碱基互补)。由于需要用EcoRi、BamHl两种限制酶切割目的基因和质粒,

根据题干可知，两者识别序列分别为GAATTC和GGATCC,因此科研人员还在两种引物的一端分别加上了

GAATTC和GGATCC序列，以便于后续的剪切和连接。PCR的原理是DNA双链的复制，需要用到TaqDNA

聚合酶。由于PCR扩增时，子链的延伸是从引物开始延伸，第一次扩增出的两个DNA分子双链不等长，

第二次扩增时，以含引物的2条链为模板分别可以合成一条单独的目的基因的单链，第三次扩增时，以这

两条单独的目的基因的单链为模板复制出的2个DNA分子是单独的目的基因，故至少需要复制3次才能获

得2个单独的目的基因。

(3)基因表达载体中的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位；过程③表示将重组质粒导入根瘤农杆菌，

需先用Ca2+处理根瘤农杆菌使其处于感受态，以便将基因表达载体导入细胞。

(4)用EcoRi、BamHl两种限制酶切割，两端产生的粘性末端不相同，其优点是防止任意连接，保证目

的基因和质粒定向连接(或防止目的基因和质粒反向连接/防止目的基因和质粒自身环化)。

【点睛】

本题的难点在于PCR扩增产物的判断，需要注意PCR与普通的DNA复制是有所区别的，扩增出的DNA

双链不一定等长。

3.普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使

番茄软化，不耐贮藏。科学家将抗多聚半乳糖醛酸酶基因导入番茄细胞，培育出了抗软化、保鲜时间长的

转基因番茄。图1为操作流程图，KmR为卡那霉素抗性基因PstI、Smal、HindULAlul为四种限制酶

切割位点，据图回答问题。

(1)本实验中的目的基因为，使用技术获取大量的该基因。在构建重组质粒过

程中，为了确保目的基因和质粒定向连接，需要使用的限制酶有=

(2)将获得的重组质粒利用导入到普通番茄细胞中，为筛选含有目的基因的番茄细胞，需要在

培养基中加入o

(3)如果利用上述方法培育出的番茄不具抗软化性状，用作探针进行分子杂交技术检测，发

现细胞内有目的基因存在，但检测不到mRNAl分子，可能原因是目的基因上游缺少=

(4)根据图中转基因番茄细胞中的信息表达过程，分析转基因番茄抗软化的原理—o

【答案】抗多聚半乳糖醛酸酶基因PCRSmal和PstI农杆菌卡那霉素抗多聚半乳糖

醛酸酶基因启动子mRNAi和mRNA2相结合后阻碍了多聚半乳糖醛酸酶基因表达时的翻译过程，

最终使番茄获得抗软化的性状

【分析】

将抗多聚半乳糖醛酸酶基因导入番茄细胞，因此抗多聚半乳糖醛酸酶基因即为目的基因；为防止基因和质

粒发生随意连接，可选择两种限制酶切割，据图可知，可选择SmaI和PstI两种酶；形成的重组质粒上有

PstI、SmaI、HindULAluI四种限制酶切割位点，目的基因内部也有AluI限制酶切割位点，因此用PstI

和AhiI切割重组质粒，在重组质粒中有会3个切割位点；重组质粒上有卡那霉素的抗性基因，可以此作为

标记基因进行筛选;从图中可见，目的基因的转录产物mRNAl和多聚半乳糖醛酸酶基因的转录产物mRNA2

的结合，使得mRNA2翻译受阻，导致不能合成多聚半乳糖醛酸酶。

【详解】

(1)本实验的目的基因指的是抗多聚半乳糖醛酸酶基因，使用PCR技术获取大量的该基因。由图可知，为

了确保目的基因和质粒定向连接，应该选用的限制酶是SmaI和PstIo

(2)将获得的重组质粒利用农杆菌导入到普通番茄细胞中。重组质粒中应含卡那霉素抗性基因，因此培养

基中应加入卡那霉素。

(3)如果利用上述方法培育出的番茄不具抗软化性状，用抗多聚半乳糖醛酸酶基因作探针进行分子杂交技

术检测，发现细胞内有目的基因存在，但检测不到mRNAl分子，可能原因是目的基因上游缺少启动子。

(4)根据图中转基因番茄细胞中的信息表达过程可知，mRNAl和mRNA2相结合后阻碍了多聚半乳糖醛

酸酶基因表达时的翻译过程，最终使番茄获得抗软化的性状。

【点睛】

本题结合图解，考查基因工程的相关知识，要求考试识记基因工程的原理、操作步骤、操作工具，掌握各

操作步骤中需要注意的相关细节，能结合图中信息准确答题，属于考纲理解层次的考查。

4.将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗，饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。以下是与

植物疫苗制备过程相关的图和表。

表1引物对序列表

引物对AP\AACTCAAATCTAGCTATC

P2TTAAGTCCATTACTCTAG

引物对BSIGTCCGACTAGTGCCTCTG

SIACCTGCCGTTTAGCCTCC

表2几种限制酶识别序列及切割位点表

限制酶AlulEcoRIPstISmal

GlAATTCCTGCAlG

切割位点AC：CTCCC1CGC

TCfCACTTAAtGCfACGTCGGGtCCC

图2弓|物对与模板结合示意图

请根据以上图表回答下列问题。

(1)图1中获取目的基因(抗原基因)是用方法，使用该方法获取目的基因的关键在于O

(2)从上图可知，引物应该与一配对结合，故引物对设计注意事项之一是—,需要较高的退火温

度。

(3)为将外源基因转入马铃薯，图1步骤⑥转基因所用的细菌B通常为,目的基因应该插在细菌B

质粒的—上。

(4)对符合设计要求的重组质粒T进行酶切。假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图1中标示

的酶切位点和表2所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。

①采用PstI和EcoRI酶切，得到种不同于质粒T的片段的DNA片断。

②采用EcoRI和AluI酶切，得到种不同于质粒T的片段的DNA片断。

(5)目的基因表达载体成功导入受体细胞后一般使用技术得到转基因植株。

【答案】PCR扩增引物对的设计DNA(单链)模板引物对之间不能进行碱基互补配对(或引

物内部不能碱基互补配对)B农杆菌TDNA21植物组织培养

【分析】

PCR技术是在体外对DNA进行扩增，所用的DNA聚合酶与体内DNA聚合酶不同，是耐高温的DNA聚合

酶，过程为：DNA变性（使DNA分子两条链解旋开来）-DNA复性（让引物与DNA解旋开来的单链互

补配对）一延伸（在DNA聚合酶的作用在引物引导下合成子代DNA分子）。耐高温的DNA分子中通常含

有G与C碱基比例大，因为它们之间形成三个氢键，而A与T之间只有两个氢键。

【详解】

（1）据图可知，图1中是用PCR扩增获取目的基因（抗原基因）。由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,

而只能从3。端延伸DNA链,因此DNA复制需要引物。使用该方法获取目的基因的关键在于引物对的设计。

（2）从上图可知，引物应该与DNA（单链）模板配对结合，故引物对设计时应注意引物对之间不能进行

碱基互补配对（或引物内部不能碱基互补配对）。GC之间形成三个氢键，而A与T之间只有两个氢键，由

于引物B的GC碱基比例大，故引物B需要较高的退火温度。

（3）植物基因工程中常用农杆菌做受体细胞。为将外源基因转入马铃薯，图1步骤⑥转基因所用的细菌B

通常为农杆菌。Ti质粒的TDNA可以转移到受体细胞中，并且整合到受体细胞染色体的DNA上，故目的

基因应该插在细菌B质粒的TDNA上。

（4）据图分析，用EcoRI酶切割质粒，产生M的粘性末端，用EcoRI酶目的基因，产生X的黏性末端，

M和X两个末端重新连接成EcoRI酶识别的序列；用AhiI酶切割目的基因，产生Y的平末端，用Smal

酶切割质粒，产生N的平末端，Y和N重新连接成新的序列，该新的序列没有限制酶能切割。

①采用PstI和EcoRI酶对重组质粒T进行酶切，M和X之间有EcoRI酶的切点，M、N片段间存在PstI

酶切点，因此能产生2种不同于质粒T的片段的DNA片段。

②用EcoRI和AluI酶对重组质粒T进行酶切，只能切割M和X部位的EcoRI酶识别的序列，即只能产

生一种不同于质粒T的片段的DNA片段。

（5）若将目的基因成功导入马铃薯细胞后通常需用植物组织培养技术得到马铃薯植株。该技术的核心步骤

是脱分化与再分化。

【点睛】

本题考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的概念、原理、操作步骤，掌握各操作步骤中需要

注意的细节，了解基因工程技术的相关应用，能结合所学的知识准确答题。

5.四尾栅藻生长周期短、适应性强，是一种高潜力生物柴油新型原料，但油脂产量低。研究人员从含油量

高的紫苏中提取DGAT1（催化油脂合成的关键酶）基因，并成功导入到四尾栅藻细胞内，获得转基因的产

油四尾栅藻。其制备流程如下图，图中Ampr表示氨苇青霉素抗性基因，LacZ基因可使细菌利用培养基中

的物质Xgal进而使菌落呈现蓝色，无该基因或该基因被破坏，菌落呈白色。回答下列问题：

（1）从油量高的紫苏组织细胞中提取总的RNA,经逆转录获得cDNA,用于PCR扩增。该过程获得cDNA

的原理是-

(2)PCR扩增DGAT1基因时，需在反应体系中添加2种引物，引物是指。

(3)构建的pMD19—DGAT1导入到经CaC12溶液处理的感受态大肠杆菌细胞中，并通过稀释涂布平板法

接种到含的培养基中培养。一段时间后，挑选______色的菌落以提取质粒pMD19—DGAT1。

(4)用限制酶BamHI和XbaI切割pMD19—DGAT1和pBI121,将其连接成重组表达载体pBI121—DGAT1,

并将其导入四尾栅藻细胞中。与单酶切相比，双酶切的优点是。

【答案】在逆转录酶作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对原则合成cDNA一小段能与DNA母链

的一段碱基序列互补配对的短单链核酸Xgal和氨茉青霉素白使DGAT1基因能定向插入表达

载体，减少自身环化

【分析】

首先提取紫苏细胞的总RNA经逆转录得到的cDNA,再获得DGATi基因，再将DGATi基因与克隆质粒

pMD19结合，形成重组质粒，然后将其导入到经CaCb处理后的处于感受态的大肠杆菌细胞，并接种到添

加氨苇青霉素和Xgal的培养基培养、筛选。

【详解】

(1)cDNA是逆转录获得的，在逆转录酶作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对原则合成cDNA。

(2)引物是指一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。

(3)构建的PMD19DGATi导入到经CaC12溶液处理的感受态大肠杆菌细胞中，由于含有LacZ基因的大肠

杆菌可以利用培养物质中的Xgal来使菌落呈现蓝色，质粒中Ampr表示氨革青霉素抗性基因，故可通过稀

释涂布平板法将大肠杆菌细胞接种到含氨苇青霉素和Xgal的培养基中培养，由于LacZ基因成功表达目的

基因的菌落呈现蓝色，而成功导入目的基因的大肠杆菌LacZ基因被破坏，故形成的菌落呈现白色，所以一

段时间后，挑选白色的菌落以提取质粒PMD19DGATL

(4)单酶切切割后的运载体两端的粘性末端相同，可能会导致目的基因和运载体自身环化和反向连接。采

用双切酶切割后的运载体黏性末端不同，故可以控制外源基因插入方向，避免载体自身环化，提高重组效

率。

【点睛】

本题结合图形，主要考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的原理、操作步骤及应用，能从图

形及表格中获取有效信息，再结合所学知识准确答题。

6.我国研制的重组新冠疫苗目前已在全世界广泛应用。重组新冠疫苗的制备流程如下图。

回答下列问题。

(1)图中的S蛋白基因__________(有或无)启动子，图中Ad5的作用是,它应具有的特点是

_____________________(至少答出2点)。

(2)基因工程中步骤④的目的是0

(3)重组疫苗注入人体的作用是,以对抗新型冠状病毒的入侵。

(4)新冠疫苗也可能通过蛋白质工程来生产。蛋白质工程是在__________的基础上发展起来的，通过

制造一种新的蛋白质，或通过对现有蛋白质进行改造，以满足人类的需求。

【答案】无作为载体将目的基因(S蛋白基因)送入受体细胞能自我复制；有一个或多个限制酶切

位点；有标记基因；对受体细胞无害使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传给下一代，同时使目的

基因能够表达和发挥作用刺激机体产生相应的抗体和记忆细胞基因工程基因合成基因修

饰

【分析】

分析图示可知，①过程为提取新型冠状病毒RNA,②过程为逆转录形成cDNA,从cDNA中提取S蛋白基

因，与人5型腺病毒构建形成基因表达载体，形成重组新冠疫苗，将疫苗注射到机体内，检测相应抗体的

形成。

【详解】

(1)图中的S蛋白基因是由cDNA文库中提取的，cDNA是通过RNA逆转录形成的，所以没有启动子，

图中Ad5的作用是作为运载体将S蛋白基因导入受体细胞，运载体具有的特点：能自我复制、有一个或多

个限制酶切位点、有标记基因、对受体细胞无害。

(2)步骤④是基因表达载体的构建，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，

同时，使目的基因能够表达和发挥作用。

(3)重组疫苗注入人体的作用是刺激机体产生相应的抗体和记忆细胞，当新型冠状病毒侵入机体时，可刺

激记忆细胞迅速增殖分化形成浆细胞，浆细胞产生大量抗体，抗体可与新型冠状病毒结合，阻止其在体内

的传播。

(4)蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，通过基因合成一种新基因，控制形成一种新的蛋白质，

或通过基因修饰对目的基因进行修饰，从而达到对蛋白质进行改造，以满足人类的需求。

【点睛】

本题结合图解，考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的概念、原理、操作工具及操作步骤，

掌握各操作步骤中需要注意的细节，再结合所学的知识准确答题。

7.下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图作答。

重复进行⑤

♦⑤z\z\/\/\@

AAAA--*—伏八2大里的A

胰岛素A/vzxy^x/x

mRNA

0SV人胰岛素

〔一◎)一人胰岛素

(1)在利用AB获得C的过程中，必须用切割A和B,使它们产生相同的黏性末端，再

加入，才可形成C。利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动

子等，其中启动子的作用是。

(2)为使过程⑧更易进行，可用(药剂)处理D。

(3)为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA,可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂

交技术称为。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成蛋白质，常用

杂交技术。

(4)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的

中，然后通过农杆菌转化作用将目的基因插入植物细胞的________________上。

【答案】同种限制酶DNA连接酶RNA聚合酶识别和结合部位，驱动基因转录CaChDNA

分子杂交技术抗原抗体T—DNA染色体DNA

【分析】

分析题图：图示是利用基因工程技术生产胰岛素的操作过程示意图；图中①表示从胰岛B细胞中获取胰岛

素mRNA的过程；②为逆转录过程，A为胰岛素基因；③④⑤表示目的基因的扩增过程；⑥表示用限制酶

切割运载体形成黏性末端的过程；⑦表示基因表达载体的构建过程；⑧表示将目的基因导入受体细胞的过

程；⑨表示目的基因随着受体细胞的增殖和扩增；⑩是从培养液中获取胰岛素的过程。

【详解】

(1)构建基因表达载体的过程中，必须用相同的限制酶切割A(含目的基因的外源DNA分子)和B(运

载体)以产生相同的黏性末端，再加入DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成C(重组DNA分子)；利

用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是RNA

聚合酶识别和结合部位，驱动基因转录。

(2)⑧是将目的基因导入受体细胞的过程，当受体细胞是微生物细胞时，常采用感受态细胞法，即用CaCL

处理微生物细胞使其成为易于吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞，从而将目的基因导入受体细胞。

(3)为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA,可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂

交技术称为DNA分子杂交技术；为了检测胰岛素基因请转录的mRNA是否翻译成蛋白质，常用抗原抗体

杂交技术，若有杂交带出现，表明目的基因已形成蛋白质产品。

(4)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的TDNA

(可转移的DNA)中，然后通过农杆菌转化作用将目的基因插入植物细胞的染色体DNA上。

【点睛】

本题结合利用基因工程技术生产胰岛素的操作过程示意图，考查基因工程等相关知识，要求考生识记基因

工程的工具及操作步骤，能准确判断图中各过程或物质的名称，运用所学的知识答题。

8.科学家从某细菌中提取抗盐基因，转入烟草并培育成转基因抗盐烟草。下图是转基因抗盐烟草的培育过

程，含目的基因的DNA和质粒上的箭头表示相关限制酶的酶切位点。请分析回答下列问题：

EcoRiEcoRi

外源DNA

BamHISmaI7//ndIII烟草细胞

BamHI

,£c<?Rl愈伤组织

(1)在该过程中，研究人员首先获取了抗盐基因(目的基因)，并采用技术对目的基因进行

扩增，该技术扩增目的基因的前提是,以便根据这一序列合成引物，同时该技

术必须用酶。如果目的基因进行扩增，循环4次，理论上至少需要加入个引物。

(2)基因工程的核心步骤是(填序号)，该步骤的目的是使目的基因在受体细胞中,

并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够。在该过程中，可用一种或多种限制酶进行切割，

为了避免目的基因和载体在酶切后发生任意连接，在此实验中应该选用分别对含目的基

因的DNA片段和质粒进行切割。同时为了使目的基因正常表达，其首端必须有启动子，它是

识别和结合的部位。

(3)图中将抗盐基因(目的基因)导入烟草细胞的方法一般为。该方法用到的Ti质粒中

含有,可以将目的基因转移至受体细胞并整合到受体细胞的染色体上。

(4)为确定转基因抗盐烟草是否培育成功，要进行分子杂交。若要检测番茄的DNA上是否插入抗盐基因，

应以为探针，与番茄基因组DNA杂交；要确认抗盐基因是否在转基因番茄植株中正

确表达，应通过法检测。

【答案】PCR要有一段已知目的基因的核甘酸序列Taq(热稳定DNA聚合)30③稳

定存在表达和发挥作用BamHI和HindHIRNA聚合酶农杆菌转化法T—DNA用

放射性同位素等标记的目的基因片段抗原一抗体杂交

【分析】

分析题图：图示是转基因抗盐烟草的培育过程，其中①表示含有目的基因的外源DNA分子；②表示质粒;

③表示基因表达载体的构建过程；④表示采用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞；⑤表示脱分化过程；

⑥表示再分化过程。

【详解】

(1)基因工程的第一步是获取目的基因，该基因工程中目的基因是抗盐基因，然后采用PCR技术对目的基

因进行扩增，扩增目的基因的前提是要获得一段已知目的基因核甘酸序列以便合成引物，同时还必须用Taq

(热稳定DNA聚合酶)酶；获得目的基因后，进行基因表达载体的构建，以保证目的基因在受体细胞中能

稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。引物的数目和新合成子链数目

相同，如果目的基因进行扩增，循环4次，理论上至少需要加入2义242=30个引物。

(2)基因工程的核心步骤是③基因表达载体的构建过程，该步骤的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存

在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。在该过程中，可用一种或多种限制酶

进行切割，图中的质粒和目的基因中Smal的酶切位点包含在质粒的抗性基因和目的基因中，因此在构建

重组质粒时不能使用Smal酶切割，若选择该酶会导致质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因被切割。

为了避免目的基因和载体在酶切后发生任意连接，在此实验中应该选用BamHI和Hindlll分别对含目的基

因的DNA片段和质粒进行切割。同时为了使目的基因正常表达，其首端必须有启动子，它是RNA聚合酶

识别和结合的部位。

(3)烟草细胞是植物细胞，将抗盐基因(目的基因)导入烟草细胞的方法一般为农杆菌转化法。该方法用

到的Ti质粒中含有T—DNA,可以将目的基因转移至受体细胞并整合到受体细胞的染色体上。

(4)为确定转基因抗盐烟草是否培育成功，既要进行分子杂交检测，又要在个体水平上鉴定，若要检测番

茄的DNA上是否插入抗盐基因，应以用放射性同位素等标记的目的基因片段为探针，与番茄基因组DNA

杂交；要确认抗盐基因是否在转基因番茄植株中正确表达，应通过抗原一抗体杂交法检测。个体水平上鉴

定的具体做法是将培育的烟草幼苗栽培于含有一定盐浓度的土壤中，观察该烟草植株的生长状态，若生长

良好则意味着培育成功。

【点睛】

本题结合图解，考查基因工程的原理及技术，要求考生识记基因工程的原理及操作步骤，掌握各操作步骤

中的相关细节，能正确分析题图，再结合所学的知识准确答题，属于考纲识记和理解层次的考查。

9.人参是一种名贵中药材，具有良好的滋补作用。干扰素可用于治疗慢性乙肝、丙肝及部分肿瘤。下图为

三种限制酶识别序列与酶切点及制备能合成干扰素的人参愈伤组织细胞的示意图。请回答：

扩增干扰素基因时，扩增第n次时，需要个引物。

（2）假设图中质粒上BamHl识别位点的碱基序列变为了另一种限制酶BelI识别位点的碱基序列，现用

BelI和Hindlll切割质粒，那么该图中①的DNA右侧还能选择BamHI进行切割吗？（填“能”或“不能”）,

理由是o

若上述假设成立，并成功形成重组质粒，则重组质粒（填字母）

A.既能被BamHI切开，也能被Hindlll切开

B.能被BamHl切开，但不能被Hindlll切开

C.既不能被BamHI切开，也不能被Hindlll切开

D.能被Hindlll切开，但不能被BamHl切开

（3）在构建重组质粒的过程中，用Hindlll、BamHl切割质粒和目的基因比只用BamHl好，这样可以防

止________________o②过程需要用到的酶是»

（4）④过程检测人参愈伤组织细胞是否产生干扰素，所用的方法是0

【答案】42"能BamHl、Bell切割后的黏性末端相同D目的基因的自身环化（或质

粒的自身环化；或目的基因反向接入质粒；或目的基因与质粒的任意连接）DNA连接酶抗原抗体

杂交技术

【分析】

题图为三种限制酶识别序列与酶切点及制备能合成干扰素的人参愈伤组织细胞的示意图。①为用限制酶切

割获取目的基因，②为构建基因表达载体，③为将目的基因导入受体细胞，④为目的基因的检测与鉴定。

【详解】

(1)据图可知，图①的DNA上有2个BamHI酶识别序列和1个Hindlll酶识别序列，用HindllLBamHI

完全酶切后，会得到4种DNA片段。PCR技术为体外DNA复制，由于每合成1个DNA需要1个引物，

扩增第n次时，得到2n个DNA,即需要2n个引物。

(2)据图可知，BamHI、Bell虽然识别序列不同，但切割后的黏性末端相同，因此假设图中质粒上BamHI

识别位点的碱基序列变为了另一种限制酶BelI识别位点的碱基序列，用BelI和Hindlll切割质粒，则该图

中①的DNA右侧仍能选择BamHI进行切割，并能获得所需的重组质粒。

质粒和目的基因都被Hindlll进行切割，形成相同的黏性末端，则形成的重组质粒能被Hindlll进行切害U；质

粒原来BamHI识别位点的碱基序列变为了另一种限制酶BelI识别位点的碱基序列，形成的黏性末端与目

的基因用BamHI切割形成的黏性末端相同，但用DNA连接酶连接后形成的序列不再为BamHI和BelI

的识别序列，故该重组质粒只能被Hindlll切开，但不能被BamHI切开，ABC错误，D正确。

故选D。

(3)若只用一种酶切，产生的黏性末端完全一致，在构建重组质粒的过程中，目的基因和质粒则都容易发

生自身环化(或目的基因反向接入质粒；或目的基因与质粒的任意连接)，所以用Hindlll、BamHI切割质

粒和目的基因比只用BamHI好。②为构建基因表达载体，需要用DNA连接酶。

(4)干扰素是一种糖蛋白，可以用抗原抗体杂交技术检测蛋白质产物。

【点睛】

本题结合图示考查基因工程和PCR的相关知识，意在考查学生对基因工程的基本步骤过程的记忆和理解。

10.质粒P含有氨茉青霉素抗性基因(Ampr)和四环素抗性基因(Tetr),外源DNA的插入会导致插入部

位基因的失活。重组人干扰素alb是我国第一个国内批准生产的基因工程药物。下图所示为利用质粒P和

人干扰素基因构建基因表达载体Pi的示意图。回答下列问题：

EcoRVEcoRV

’GATC

CT/JTAGG'GATCC

识别序列及切割位点

OTAjTAGCTAG,CCTAG’G

(1)据图分析，为便于过程①所获得的目的基因片段能够顺利与质粒P连接，需要在目的基因片段加上

____________序列。成功导入P1的受体菌落具有的抗药性特点为

(2)过程③用到的酶为o为了保证目的基因能够正常表达，在构建

Pi时需要将目的基因插入之间。

(3)科学家最早就是利用基因工程方法在大肠杆菌和酵母菌细胞内获得了干扰素，利用大肠杆菌作为受体

菌的优点是O

(4)若要检测是否表达出干扰素，可用(物质)对工程菌中提取的蛋白质进行检测。

(5)利用PCR扩增目的基因，引物和模板的端结合。

【答案】GATC具有四环素抗药性，没有氨革青霉素抗药性BamHl和DNA连接酶启动子和终

止子生理结构和遗传物质简单，生长繁殖快，对环境因素敏感和容易对遗传物质操作干扰素抗体

3'

【分析】

基因工程技术的基本步骤：

(1)目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。

(2)基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记

基因等。

(3)将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。将目的基因导入植物细胞的方

法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法；将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；将

目的基因导入微生物细胞的方法是感受态细胞法。

(4)目的基因的检测与鉴定：分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因DNA

分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质抗

原抗体杂交技术。个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。

【详解】

(1)质粒P含有三种限制酶的识别序列，其中限制酶EcoRV的识别序列位于复制原点上，用该酶切割会

破坏复制原点，而限制酶Sau3Al和限制酶BamHl切割形成的黏性末端相同，都是GATC,因此为便于过

程①所获得的目的基因片段能够顺利与质粒P连接，需要在目的基因片段加上GATC序列。用限制酶

Sau3Al切割会同时破坏两个标记基因，因此不能用该酶切割，即构建基因表达载体时应该选用限制酶

BamHl,而用该酶切割时会破坏氨革青霉素抗性基因，但不会破坏四环素抗性基因，因此成功导入P1的

受体菌落具有的抗药性特点为具有四环素抗药性，没有氨茶青霉素抗药性。

(2)根据第(1)题可知，过程③构建基因表达载体时用到的酶为BamHl和DNA连接酶。调控基因表达

的控件是启动子和终止子，因此为了保证目的基因能够正常表达，在构建P1时需要将目的基因插入启动子

和终止子之间。

(3)基因工程利用大肠杆菌作为受体菌的优点是：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。

(4)利用抗体抗原杂交的原理，可用干扰素抗体对是否表达出干扰素进行检测。

(5)DNA分子复制时，子链延申的方向是从5,端到夕端，因此利用PCR扩增目的基因，引物应和模板的

3,端结合。

【点睛】

本题结合图表，考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的概念、原理及操作步骤，掌握各操作

步骤中需要注意的细节，能正确分析题图，再结合所学的知识准确答题。

11.大米铁含量极低，科研人员通过基因工程、植物组织培养等现代生物技术，培育出了铁含量比普通大

米高60%的转基因水稻，改良了稻米的营养品质。下图为培育转基因水稻过程示意图，其中①一⑥为过程，

EcoRI、HindllLBamHI为限制酶。

水稻幼胚煎伤组

―⑥f~A^■转基因水稻

2号培养基3号培养基4号培养基

(1)该转基因水稻培育过程中选取的目的基因是一oPCR是获取大量目的基因的一种方法，PCR反应体

系的成分中有两种引物，在复性时引物会结合到互补DNA链，对两种引物的设计要求之一是：两种引物之

间不能碱基互补配对，试分析原因一;PCR反应体系的成分中能够决定复制特定DNA片段的是—(填

“模板“、“引物"或”taq酶”)；从引物设计的角度考虑，如果目的基因两侧没有酶切位点，用PCR技术

(“可以"或‘不可以")为目的基因设置酶切位点。

(2)完成图中①过程需选用限制酶处理Ti质粒和含目的基因的DNA。将图示重组质粒导入农杆菌

时，可用—处理农杆菌，为了筛检成功导入重组质粒的农杆菌，1号培养基需要加入—o诱导组织细胞

去分化的是一号培养基。

(3)图中④⑤⑥过程，属于—技术，该技术依据的基本原理(理论基础)是=

(4)为诱导愈伤组织产生不定芽，通常应在培养基中加入两类植物激素，其中起主要作用的是o

【答案】铁合蛋白基因防止引物之间结合形成双链，降低引物与DNA模板链结合的效率引物

可以BamHl和Hindlll氯化钙(Ca2+)潮霉素2植物组织培养植物细胞的全能性

细胞分裂素

【分析】

1、根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类：

(1)应选择切点位于目的基因两端的限制酶。

(2)不能选择切点位于目的基因内部的限制酶。

(3)为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒。

2,植物组织培养的原理和过程：

(1)原理：植物细胞的全能性；

(2)过程：外植体收分化愈伤组织冉力化胚状体或丛芽分裂却分化幼苗移技植株。

【详解】

(1)据图分析，目的基因为铁合蛋白基因。两种引物之间若能碱基互补配对，会导致引物结合形成双链，

降低引物与DNA模板链结合的效率。PCR过程中，根据一段已知目的基因的核甘酸序列来合成引物，所以

决定复制特定DNA片段的是引物。获得目的基因后一般需要将目的基因连接到质粒载体上，在引物上加酶

切位点可以使后续的连接过程简单、可控，因此如果目的基因两侧没有酶切位点，用PCR技术可以为目的

基因设置酶切位点。

(2)图中①过程为基因表达载体的构建。若选用EcoRi,会破坏目的基因；由于目的基因两侧的酶切位

点被Hindlll、BamHl识别，且质粒中也存在同样的酶切位点，则所选用的限制酶为BamHI和Hindlll。

将图示重组质粒导入农杆菌(微生物)时，可用钙离子转化法，即用一定浓度的氯化钙溶液处理农杆菌，

质粒中的标记基因是潮霉素抗性基因，所以成功导入重组质粒的农杆菌能够抗潮霉素，则1号培养基需要

加入潮霉素。3号培养基中培养的为愈伤组织，其为脱分化的结果，则诱导组织细胞失去分化的是2号培养

基。

(3)据图分析，④⑤⑥过程属于植物组织培养技术，依据的原理是植物细胞的全能性。

(4)生长素可以诱导根的形成，细胞分裂素可以诱导芽的形成，因此为诱导愈伤组织产生不定芽，通常应

在培养基中加入生长素和细胞分裂素，根据二者的配比不同，作用结果不同，在诱导芽形成过程中起主导

作用的是细胞分裂素。

【点睛】

本题考查基因工程和植物组织培养的知识点，要求学生掌握限制酶的作用和选择的原则，把握PCR扩增技

术的操作过程，理解标记基因的作用，识记植物组织培养过程中植物激素的作用。解答本题的关键是熟知

基因工程和植物组织培养技术，尤其是对PCR技术过程的理解。

12.B基因存在于水稻基因组中，其仅在体细胞（2n）和精子中正常表达，但在卵细胞中不转录。为研究B

基因表达对卵细胞的影响，设计了如下实验。据图回答：

水稻B基因

编码蛋白的序列基因T-DNA

B-Z〃c融合基因

启动子*

潮毒素

T-DNA

抗性基因

表达

载体

卡那毒素

抗性基因一

（1）从水稻体细胞或精子中提取总RNA,构建文库，进而获得B基因编码蛋白的序列。将该序列

与Luc基因（表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光）连接成融合基因（表达的蛋白质能保留两种蛋白质

各自的功能），然后构建重组表达载体。

（2）在过程①、②转化筛选中，过程_____________在培养基中应加入卡那霉素。

（3）获得转基因植株过程中，以下鉴定筛选方式不正确的是0

A.将随机断裂的B基因片段制备成探针进行DNA分子杂交

B.以Luc基因为模板设计探针进行DNA分子杂交

C.以B基因编码蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的mRNA杂交

D.检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光

（4）从转基因植株未成熟种子中分离出胚，观察到细胞内仅含一个染色体组，判定该胚是由未受精的卵细

胞发育形成的，而一般情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育，由此表明o

【答案】cDNA①AB基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚

【分析】

基因工程的基本操作程序：1、目的基因的获取：（1）目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。（2）获取方

法：①从基因文库中获取；②人工合成（反转录法和化学合成法）；③PCR技术扩增目的基因。

2、基因表达载体的构建：（1）目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的

基因能够表达和发挥作用。（2）组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。①启动子：是一段有特殊结构

的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA,最终获得

所需的蛋白质。②终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。③标记基因的作用：是为

了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基

因。（3）基因表达载体的构建过程

3、将目的基因导入受体细胞：（1）转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定

和表达的过程。（2）常用的转化方法：常用方法有农杆菌转化法、显微注射技术、Ca2+处理法。（3）重组

细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是标记基因是否表达。

4、目的基因的检测和表达：（1）首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采

用DNA分子杂交技术。（2）其次还要检测目的基因是否转录出mRNA,方法是用标记的目的基因作探针与

mRNA杂交。（3）最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗

体进行抗原抗体杂交。（4）有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。

【详解】

（1）通过题干信息可知，水稻的体细胞和精子中B基因可表达，故可从水稻的体细胞和精子中提取RNA。

通过逆转录产生DNA,从而构建cDNA文库，进而获得B基因编码蛋白的序列。

（2）图示中过程①表示筛选含有重组质粒的农杆菌，图示中质粒有抗卡那霉素标记基因和抗潮霉素标记基

因，如果选择培养基中加入的是卡那霉素，可以抑制不含抗性基因得细菌的繁殖。过程②表示将筛选出含

有目的基因的愈伤组织，抗生素不起作用。

（3）A、随机断裂的B基因片段不具有特异性，用其准备的基因探针不能用于鉴定是否含有目的基因，A

错误；

B、获得转基因植株，鉴定筛选方式可以用DNA分子杂交技术，即以Luc基因为模板设计探针进行DNA

分子杂交，B正确；

C、鉴定筛选方式可以用用标记的目的基因作探针与mRNA杂交，即以B基因编码蛋白的序列为模板设计

探针与从卵细胞提取的mRNA杂交，C正确；

D、鉴定筛选方式可以用检测目的基因是否翻译成蛋白质，通过（2）可知B基因与Luc基因连接形成BLuc

融合基