2025年新人教版高考生物一轮复习讲义含答案解析 第十单元 第62课时 基因工程的应用、蛋白质工程、DNA的两个重要实验

第62课时基因工程的应用、蛋白质工程、DNA的两个重

要实验

1.举例说明基因工程在农牧业、食品工业及医药卫生领域等方面的广泛应用改善

了人类的生活品质。2.概述人们根据基因工程原理，进行蛋白质设计和改造，可

课标要求

以获得性状和功能更符合人类需求的蛋白质。3.举例说明依据人类需要对原有蛋

白质结构进行基因改造、生产目标蛋白的过程。

2022-河北T242022-广东T222022-全国乙-T38

1.基因工程的应用

2021•河北・T24

2.蛋白质工程的原

2022・湖南,T222021・辽宁-T142022•重庆・T3

理和应用

考情分析3.DNA的粗提取与

2023.广东.T112022.口东.T132021.山东.T13

鉴定

2023•江苏,T222023•山东-T252023•浙江6月选考・T19

4.DNA片段的扩增

2022•辽宁・T122022•江苏-T242021•山东-T252021•全

与电泳鉴定

国甲・T38

考点一基因工程的应用

■整合必备知识

1.基因工程在农牧业方面的应用

抗虫植物：从某些生物中分离出

-具有抗虫功能的基因，将它导入作

物中培育出的具有抗虫性的作物

抗病植物：将来源于某些病毒、真菌

培养抗性

一等的抗病基因导入植物中培育出转

植物

基因抗病植物

抗除草剂植物：将降解或抵抗某

种除草剂的基因导入植物培育出抗

除草:剂的作物品种

将某种必需氨基酸含状多的维包

质编码基因导入植物中,可以提

农

牧-离这种氨基酸的含址

改艮植物

业的品届一将与植物花青索代谢相关的法因

方”［导入矮牵牛中，使它呈现出自然

面

界没有的颜色变异.大大提高了

它的观赏价值

*蚂日的如导入外源生长激素基因

生长速率---------------

将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组.

改善畜产使获得的转基因牛分泌的乳it中,

品的品质乳糖的含员:大大降低，而其他营

养成分不受影响

2.基因工程在医药卫生领域的应用

微生物或动对微生物或动植物的细胞进行

植物的细胞基因改造，使它们能够生产药物

虻科学家将药用蛋白基因与乳腆

药物中特异衣达的基因的启动子等

医喃乳动物批调控元件重组在一起,通过显

药

卫量生产药物微注射的方法导入哺乳动物的

生受精卵中,制成乳腺生物反应

领器或乳房生物反应器

域

在器官供体的基闪组中导入某种调节

因子，以抑制抗原决定基因的衣达,或

盆瞿设法除去抗原决定基因,然后再结合

克隆技术.培育出不会引起免疫排斥

反应的转基因克隆器官

3.基因工程在食品工业方面的应用

利用某因工程菌生产食骷「•业用弱、氨基

酸和维生素等

食

品

科学家将编码牛凝乳醐的基因导入大肠

工

业杆菌、黑曲露或薛母菌的基因组中,再通

方过工业发酵批员生产凝乳酶

面

加T.转化桶浆需要的淀粉酶,加T.烘烤食

品要:用到的脂肪酶等也都可以通过构建捶

因工程菌,然后用发醉技术大员生产

【判断正误】

(I)科学家利用转基因技术培育了抗玉米螟玉米，种植该玉米的农田就不需要进行防虫管理了

X)

提示转基因抗玉米螟玉米能够抵抗玉米螟，但不一定能抵抗其他害虫。

(2)乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入动物的乳腺细庖中(X)

提示乳腺生物反应器是将药用蛋白基因导入哺乳动物的受精卵中，但该基因在乳腺组胞中

表达。

(3)用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类一般称为基因工程菌(J)

(4)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用(X)

提示大肠杆菌细胞中没有内质网、高尔基体等细胞器，获得人的干扰素后要经过进一步的

加工和修饰才具有生物活性.

■提升关键能力

1.基因工程用于提高植物抗逆能力，请思考回答下列转基因抗虫棉的相关问题：

⑴抗虫棉能抗病毒、细菌、真菌吗？为什么？

提示不能。抗虫基因具有专一性。

(2)从环境保护角度出发，分析转基因抗虫棉与普通棉相比在害虫防治方面的优越性有哪些？

提示减少了化学农药的使用量，降低了环境污染。

(3)种植转基因抗虫棉若干年后，害虫会不会对转基因抗虫棉产生抗性？为什么？

提示会。害虫会因遗传物质发生改变产生对转基因抗三棉的抗性。

2.为提高动物的生长速度，需要将外源生长激素基因导入动物体内，应该选择的受体组胞是

什么？并说明理由。

提示应该选择的受体细胞是受精卵。受精卵体枳较大，操作较容易，营养物质含量丰富，

也能保障发育成的个体所有细胞都含有外源生长激素基因，全能性较高。

3.生产乳腺生物反应器构建基因表达载体时有什么特别要求？为什么？

提示必须把目的基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起。因为只有连接了乳

腺蛋白基因的启动子，才能保证相应的目的基因在雌性动物混乳期的乳腺细胞内表达。

【归纳总结】乳腺生物反应器

(1)操作过程

(如血清白蛋白基因)

(在血清白蛋白基因

前加乳腺蛋白基因

的启动子)

(只有在产下的雌性

个体中，转入的基

因才能表达)

B.扩增目的基因时，利用耐高温的DNA聚合酶从引物a、b的3'端进行子链合成

C.导入人血清白蛋白基因的绵羊受体细胞是乳腺细胞

D.利用农杆菌转化法可将含有目的基因的重组质粒整合到植物受体细胞的染色体DNA上

答案CD

解析导入人血清白蛋白基因的绵羊受体细胞是受精卵，C错误：农杆菌中的Ti质粒上的T

一DNA可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体的DMA上，根据农杆菌的这一特点，将

目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以把目的基因整合到

植物细胞中的染色体DNA上，D错误。

考点二蛋白质工程的原理和应用

■整合必备知识

1.蛋白质工程的概念

蛋白质分子蛋改造现有蛋白质，或

白

基

制造一种新的蛋白质.

的结构规律质

及其与生物工以满足人类生产和生

功能的关系,程活的需求

爻

基因改造基因合成

结果

结

果

改造现有蛋白质制造新的蛋白质

2.蛋白质工程与基因工程的异同

项目蛋白质工程基因工程

从预期的蛋白质功能出发f设计预期的四

目的基因的筛选与获取一基因表达

质结构f推测应有的氨基酸序列f找到并改

过程载体的构建一将目的基因导入受体

变相对应的脱氧核廿酸序列(基因)或合成新

细胞一目的基因的检测与鉴定

的基因T获得所需要的蛋白质

定向改造生物的遗传特性，以获得人

实质定向改造或生产人类所需要的蛋白质

类所需的生物类型或生物产品

结果可生产自然界中不存在的蛋白质只能生产自然界中已存在的蛋白质

联系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

3.蛋白质工程的应用

(I)在医药方面

①利用蛋臼质工程研发药物。

②实例：如果将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸,在一定条件下，可以延长保存时

间。

(2)在工业方面

①蛋白质工程被广泛用于改进酶的性能或开发新的工业月酶。

②实例：枯草杆菌蛋白酶具有水解蛋白质的作用，因此常被用于洗涤剂工业、丝绸工业等。

(3)在农业方面

科学家正在尝试改造某些参与调控光合作用的酶，以提高植物光合作用的效率,增加粮食的

产量。

【判断正误】

(I)蛋白质工程需要改变蛋刍质分子的所有氨基酸序列(X)

提示蛋白质工程改变的是蛋白质分子的少数氨基酸。

⑵蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改造分子的结构(X)

提示蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与三物功能的关系作为基础，通过改造

或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。

(3)蛋白质工程是一项难度很大的工程，主要是因为人们对蛋白质更杂的高级结构没有完全认

识(J)

(4)蛋白质工程可以改造酶.提高酶的热稳定性(J)

■提升关键能力

基因工程在原则上.只能生产自然界已存在的蛋白质，这些天然蛋白质是生物在长期进化过程

中形成的，它们的结构和功能符合特定物种生存的需要，却不一定完全符合人类生产和生活

的需要。蛋白质工程的目标是生产出符合人类生产和生活需要的蛋白质，甚至是自然界不存

在的蛋白质。结合图示回答有关问题：

(I)写出流程图中字母代表的含义：

A.预期功能;B.氨基酸序列;C.改造或合成;D.转录;E.翻译。

(2)图示字母中属于中心法则的过程有D、E,属于蛋白质工程的过程有A、B、C、D、E。

⑶对天然蛋白质进行改造,你认为应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作

来实现？原因是什么？

提示应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。主要原因：①蛋白质具有十分复

杂的空间结构，基因的结构相对简单，容易改造；②改造后的基因可以遗传给下一代，而被

改造的蛋白质无法遗传c

（4）通过对Bt抗虫蛋白三维结构图及氨基酸序列进行分析，发现该蛋白质结构中一段由14个

氨基酸组成的螺旋结构缺失，结构变化后的Bt抗虫蛋白能使棉铃虫具有更高的致死率。若要

根据蛋白质工程的原理设计实验对Bt抗虫蛋白进行改造，以提高其致死率，请写出实验设计

思路。

提示参照密码子表，找到合成该14个氨基酸的碱基序列所在的基因位置，将这些碱基序列

进行缺失处理。

【归纳总结】判断基因工程和蛋白质工程

（1）如果仅将基因用限制酶从DNA片段中切割下来，没有经过对编码蛋白序列进行修饰、加

工，或仅对其调控序列进行加工，则属于基因工程；如果将目的基因经过了一些实质性的改

造，如对编码蛋白序列进行了碱基替换、增添或缺失某几个碱基，则属于蛋白质工程。

（2）如果合成的蛋白质是自然界中已存在的蛋白质（天然蛋白质），则是基因工程；如果合成的

蛋白质与天然蛋白质有差异，甚至是自然界中所没有的，则为蛋白质工程。

■评价

考向二辨析蛋白质工程的原理和操作流程

3.（2024.荷泽高三质检）人体内的t-PA蛋白能高效降解由血纤维蛋白凝聚而成的血栓，然而，

为心梗患者注射大剂量的基因工程t-PA会诱发颅内出血，其原因是t-PA与血纤维蛋白结

合的特异性不高。研究证实，通过某技术，将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，可制造

出性能优异的改良t-PA蛋白，进而显著降低颅内出血。下列叙述错误的是（）

A.该技术的关键是了解L%蛋白基因的分子结构

B.该技术生产改良t—PA蛋白的过程遵循碱基互补配对原则

C.该技术是蛋白质工程

D.该技术的原理是从预期的蛋白质功能出发最终找到脱氧核苜酸序列的过程

答案A

解析将t-PA第84位的半胱氮酸换成丝氮酸需要利用蛋白质工程技术，该技术的关键是了

解t-PA蛋白质的分子结构，A错误。

4.（2024.娄底高三调研）蛋白质工程是基因工程的延伸。下列关于蛋白质工程的叙述，错误的

是（）

A.通过蛋白质工程改造后的蛋白质的性状不可以遗传

B.蛋白质工程和基因工程都需要构建基因表达载体

C.蛋白质工程需要限制酣、DNA连接酶和载体等工具

D.蛋白质工程经常要建立蛋白质高级结构的三维模型

答案A

解析蛋白质工程是通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，通

过蛋白质工程改造后的蛋白质的性状可以遗传，A错误。

考点三DNA的粗提取与鉴定、DNA片段的扩增与电泳鉴定

必备知识

1.DNA的粗提取与鉴定

(1)基本原理

DNA不溶于酒精,某些蛋―初步分离DNA、

白质溶于酒精蛋白质

DNA能溶于物质的量浓度

为2mol/L的NaCI溶液

一定温度下,DNA遇二苯

按试剂呈现蓝色

(2)操作流程

取材、研磨

在漏斗中垫上纱布,将研磨液过

滤到烧杯中，在4冰箱中放置

几分钟后(或直接将研磨液倒入

塑料离心管中,离心5min),再

、取上清液

在上清液中加入等体积的、预冷

的体积分数为塑1的酒精溶液，

静置2~3min,用玻璃棒沿一个

DNA的析出J方向搅拌，卷起丝状物,用滤纸

吸去上面的水分(或将溶液倒入

塑料离心管中.离心5min,弃上清

液,将管底的沉淀物喷干)

将丝状物或沉淀物用2mol/L的

NaCI溶液溶解,然后加入二苯

DNA的鉴定

--—胺试剂，混匀后置于沸水中加

热5min,冷却后观察颜色变化

【注意】加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA

分子不能形成丝状沉淀。

2.DNA片段的扩增及电泳鉴定

(1)实验基础

①PCR原理：利用了DNA的热变性原理。

②电泳：DNA分子具有可解离的基团，这些基团可以带上正电荷或负电荷。在电场的作用下,

这些带电分子会向着与它所带电荷相反的电极移动，这人过程就是电泳。

③PCR的产物一般通过琼指糖凝胶电泳来鉴定。在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓

度、DNA分子的大小和构象等有关。

(2)PCR实验操作步骤

(_用微量移液器按照配方或PCR试剂盒的

〔移，厂说明书，向微量离心管中依次加入各组分

〔症尸盖严离心管的盖子

国\_将微量离心管放在离心机里,离心约10s,

〔电广使反应液集中在管的底部

一

(/设置好PCR仪的循环程序，将装有反应液

〔心L的微量离心管放在PCR仪中进行反应

(3)DNA的电泳鉴定：凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为邈」im_的紫外灯下被检

测出来。

【判断正误】

(I)提取DNA时，如果没有鸡血材料，可用猪血代甘(X)

提示猪为哺乳动物，其成熟红细胞中没有细胞核。

(2)DNA与蛋白质都溶于酒精(X)

提示DNA不溶于酒精，某些蛋白质溶于酒精。

(3)为了节约资源，移液器上的枪头在实验过程中不必更换(X)

提示为避免外源DNA等因素的污染，在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试

剂后，移液器上的枪头都必须更换。

(4)进行DNA片段的扩增及电泳鉴定实验所需的缓冲液和酶应分装成小份，并在20C条件下

储存(X)

提示PCR所用的缓冲液和酶应分装成小份，并在一20c储存。使用前，将所需试剂从冰箱

拿出，放在冰块上缓慢融化。

(5)PCR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(X)

提示PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA链高温变性、低温复性及中温延伸。

⑹在凝胶中DNA分子的迁移速率只与DNA分子的大小有关(X)

提示在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。

■提升关键能力

可通过PCR技术扩增Bl抗虫蛋白基因的数量，PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定,

回答卜列有关问题：

1.是否成功扩增出DNA片段，判断的依据是什么？

提示可以通过在紫外灯下直接观察DNA条带的分布及粗细程度来评价扩增的结果。

2.进行电泳鉴定的结果如果不止一条条带，请分析产生这个结果的可能原因。

提示如果扩增结果不止一条条带，可能的原因有：引物设计不合理，它们与非目的序列有

同源性或容易聚合形成二聚体；复性温度过低；DNA聚合酶的质量不好等。

■评价

考向三辨析DNA的粗提取与鉴定、DNA片段的扩增与电泳鉴定

5.（2023・广东，11）“DNA的粗提取与鉴定”实验的基石过程：裂解一分离一沉淀一鉴定。

下列叙述错误的是（）

A.裂解：使细胞破裂释放出DNA等物质

B.分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等

C.沉淀：可反复多次以提高DNA的纯度

D.鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色

答案D

解析裂解是使细胞破裂释放出DNA等物质，针对不同的实验材料，可选捽不同的方法破

坏细胞，如植物细胞可选择研磨的方法，而动物细胞可选择吸水涨破的方法，A正确：DNA

在不同浓度的NaCI溶液中溶解度不同，能溶于2moi/L的NaQ溶液，将溶液过滤，即可将

混合物中的多糖、蛋白质等与DNA分离，B正确；DNA不溶于酒精，而某些蛋白质溶于酒

精，可以反复多次用酒精沉淀出DNA,提高DNA的纯度，C正确；将DNA溶于NaCl溶液

中，加入二苯胺试剂，沸水浴加热5分钟，待冷却后，溶液能呈现蓝色，D错误。

6.（2021・湖北，16）某实验利用PCR技术获取目的基因，实验结果显示除目的基因条带（引物

与模板完全配对）外，还有2条非特异条带（引物和模板不完全配对）。为了减少反应非特异条

带的产生，以下措施中有效的是（）

A.增加模板DNA的量

B.延长热变性的时间

C.延长延伸的时间

D.提高复性的温度

答案D

解析增加模板DNA的量可以提高反应速度，但不能有效减少非特异条带，A错误：延长

热变性的时间和延长延伸的时间会影响变性、延伸过程，但对于延伸中的配对影响不大，故

不能有效减少反应非特异条带的产生，B、C错误。

五分钟查落实

1.（选择性必修3PG乳腺生物反应器是指将药用蛋白基因与乳腺中特异袤达的基因的启动了

等调控元件重组在一起，通过显微注射的方法导入哺乳动物的受精卵中，由这个受精卵发育

成的转基因动物在进入泌乳期后，可以通过分泌乳汁来三产所需要的药物。

2.（选择性必修3P卬）用转基因动物（猪）作器官移植的供体，方法是在器官供体基因组中导入

某种调节因子,以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因,然后再结合克隆技

术，培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆猪器官。

3.（选择性必修3Pr）蛋白质工程是指以蛋白质分了•的结构规律及其与生物功能的关系作为基

础，通过改造或合成基因,来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质,以满足人类生产和

生活的需求。

4.（选择性必修3P8）基因工程原则上只能生产自然界中只存在的蛋白质。

5.（选择性必修3P94）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。

6.（选择性必修3P94）蛋白质工程的基本思路：从预期的蛋白质功能出发一设计预期的蛋白质

结构一推测应有的氨基酸序列一找到并改变相对应的脱氧核苻酸序列（基因）或合成新的基因

f获得所需要的蛋白质。

7.（选择性必修3P74）DNA的粗提取与鉴定的原理：DNA不溶于酒精,但某些量自原溶于酒

精，利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度

不同，它能溶于mnEL的NaCl溶液。在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色,因

此二苯胺试剂可以作为鉴定DNA的试剂。

8.（选择性必修3Pg4）PCR的产物一般通过琼脂糖凝胶电泳来鉴定。

在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关。凝胶中的

DNA分子通过染色，可以在波长为300nm的紫处红下被检测出来。

9.（2020.全国山，38节选）W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳

腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得W,基本过程如图所示。

回答下列问题：

（1）步骤①中需要选择的启动子是是胱上皮细胞蛋白基基的启动子,选择该启动子的目的是使

W基因在膀胱上皮细胞中特异性表达。步骤②所代表的操作是显微注射。

（2）与乳腺生物反应器相比,用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的性别、

年龄（答出2点即可）的限制。

1（）.（2019•海南，31节选）人的T细胞可以产生某种具有临床价值的蛋白质（Y）,该蛋白质由

一条多肽链组成。目前可以利用现代生物技术生产Y。天然的Y通常需要在低温条件下保存。

假设将Y的第6位氨基酸甲改变为氨基酸乙可提高其热稳定性，若要根据蛋白质工程的原理

对Y进行改造以提高其热稳定性，具体思路是找到第6位氨基酸甲对应的碱基所在的基因位

置，参照密码了表，将第6位氨基酸甲对应的碱基替换为室基酸乙的碱基。

课时精练

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.（2022•山东，13）关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，下列说法错误的是（）

A.过滤液沉淀过程在4℃冰箱中进行是为了防止DNA降解

B.离心研磨液是为了加速DNA的沉淀

C.在一定温度下，DNA遇二苯胺试剂呈现蓝色

D.粗提取的DNA中可能含有蛋白质

答案B

解析离心研磨液是为了使细胞碎片沉淀，B错误；在沸水浴条件下，DNA遇二苯胺试剂呈

现蓝色.C正确。

2.（2024.张家界高三联考）科学家利用基因工程培育出了能产生乙肝病毒蛋白质的番茄，被称

为“番茄乙肝疫苗”。具体操作是：将乙肝抗原基因M导入农杆菌，然后利用农杆菌将M

导入番茄细胞。实验显示小白鼠连续五周吃这样的番茄，体内产生了抗乙肝病毒的抗体。下

列叙述错误的是（）

A.实验用PCR技术对M基因进行扩增，需要两种引物

B.含M的重组Ti质粒必须插入到番茄染色体DNA上

C.即使M在番茄中成功表达，也要做个体生物学水平鉴定

D.番茄乙肝疫苗成本相对较低且易于储存

答案B

解析含M的T-DNA插入到番茄染色体DNA上，才能稳定存在和表达，而不是整个Ti

质粒，B错误；即使M在番茄中成功表达，也必须进行个体生物学水平鉴定，来确定实际效

果，C正确。

3.（2021・辽宁，14）睛水合酶（No）广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域，但不耐高温。

利用蛋白质工程技术在N。的a和p亚基之间加入一段连接肽，可获得热稳定的融合型胎水

合陋（N）。下列有关叙述错误的是（）

A.N,与No氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一

B.加入连接肽需要通过改造基因实现

C.获得Ni的过程需要进行转录和翻译

D.检测Ni的活性时先将Ni与底物充分混合，再置于盛温环境

答案D

解析在No的a和。亚基之间加入一段连接肽，可获将热稳定的融合型肪水合酶（ND,则

Ni与No氨基酸序列有所不同，这可能是影响其热稳定性的原因之一，A正确；蛋白侦工程

的作用对象是基因，即加入连接肽需要通过改造基因实现，B正确；Ni为蛋白质，蛋白质的

合成需要经过转录和翻译两个过程，C正确；酶具有高效性，检测Ni的活性需先将其置于高

温环境，再与底物充分混合，D错误。

4.（2024.无锡高三调研）如图是蛋白质工程中改造目的基因的一种技术路线。S1核酸前可以

去除双链DNA突出的单链区；外切核酸酶川只能从DNA双链的3'末端逐个水解单核甘酸,

可以产生不同长度的5'突出末端。下列叙述错误的是（）

步骤一

转化大

目的腐因'At>li太曲肠杆曲目的

9M平末端—修山末演1

步彝:二用侬处理漆杳«片段N

盘笊X5'突出末端f——聿出末端心吵涌动子

电"夕\步骤三：用例b处理

幼子=

步骤四：用DNA连接版处理

A.步骤一需使用两种限制酶切割目的基因片段

B.步骤二、三分别使用了S1核酸酶、外切核酸酶HI

C.步骤四宜选用T4DNA连接酹处理DNA片段

D.质粒载体2中目的基因片段N的长度有多种

答案B

解析由图可知，经步骤一酶切后的DNA片段一端是五末端，另一端是黏性末端，故步骤

一需要使用两种限制酶切割目的基因片段，A正确；外切核酸酶III只能从DNA双链的3'末

端逐个水解单核昔酸，可以产生不同长度的5'突出末端，由图可知，步骤二使用的是外切

核酸酶HI,步骤三使用的是S1核酸晦，B错误；T4DNA连接酶可连接平末端，故步骤四宜

选用T4DNA连接酶处理DNA片段，C正确；质粒载体2中目的基因片段N的长度有多种,

因为外切核酸酶HI处理后可以获得不同长度的5'突出末端，D正确。

5.（2024・泰安高三质检）0,cGLO/、EcCAT.反GCL和73R4个基因分别编码4种不同的酶，

研究人员将这些基因分别与叶绿体转运肽（引导合成的蛋白质进入叶绿体）基因连接，构建多

基因表达载体（教体中部分序列如图所示），利用农杆菌转化法转化水稻，在水稻叶绿体内构

建了一条新代谢途径，提高了水稻的产量。下列叙述正确的是（）

.T-DNA-

u>启动子|终止子与叶绿体转运肽

A.4个基因转录时都以DNA的同•条单链为模板

B.应选用含卡那霉素的培养基筛选被农杆菌转化的水稻细胞

C.4个基因都在水稻叶绿体内进行转录、翻译

D.可用抗原一抗体杂交技术检测4种酶在转基因水稻中的表达量

答案D

解析由题图可知，在同一个T-DNA中OsGLOi启动子启动转录的方向与其他三个基因不

同，4个基因转录时不都以DNA的同一条单链为模板，A错误；卡那霉素抗性基因不在T一

DNA中，而潮霉素抗性基因在T-DNA中，应选用含潮霉素的培养基筛选被农杆菌赭化的

水稻细胞，B错误：由题意可知，利用农杆菌转化法转亿水稻，可使目的基因插入到水稻细

胞的染色体DNA上，所以与叶绿体转运肽基因连接的4个基因，在细胞核中进行转录，在

核糖体中进行翻译，由叶绿体转运肽引导合成的蛋白质进入叶绿体，C错误。

6.（2024.扬州高三调研）下列有关PCR操作过程的叙述，错误的是（）

A.PCR实验中使用的微量离心管、枪头及蒸偏水等在使用前必须进行高压灭菌

B.PCR所用缓冲液和酶从冰箱拿出之后，应缓慢融化

C.PCR所用的缓冲液和酸应分装成小份，并在常温下储存

D.在微鼠离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换

答案C

解析PCR所用缓冲液和悔从冰箱拿出之后，应放在冰块上缓慢融化，这样才能不破坏缓冲

液中稳定性较差的成分，同样保护酶的活性不被破坏，B正确；PCR所用的缓冲液和薛应分

装成小份，并在一20°C储存，C错误。

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。

7.（2024・荷泽高三模拟）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”降

低使用氮肥的生产成本以及可能造成的环境污染。下列相关叙述正确的是（）

A.用PCR技术可从根瘤菌DNA中获取固氮基因

B.PCR扩增后的目的基因可直接注入水稻细胞中

C.PCR技术可用于检测目的基因是否插入水稻基因组中

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ACD

解析PCR扩增后的目的基因需要与载体结合，构建基因表达载体后再注入水稻细胞中，B

错误。

8.苏云金芽泡杆菌中的杀虫晶体蛋白Cry具有杀虫毒性，但Cry蛋白存在杀虫谱窄、毒力有

限等问题，制约了其在农业生产中的进一步应用。科学家通过定点突变，将Cry蛋白第168

位的组氨酸替换为精氨酸后，Cry蛋白对烟草天蛾的毒性提高了3倍；将Cry蛋白第282位、

第283位的丙氨酸和亮氨酸分别替换成甘氨酸和丝氨酸后，Cry蛋白对烟草天蛾的毒性提高

了7倍。下列有关叙述错误的是（）

A.对Cry蛋白的改造是通过直接替换Cry蛋白中的氨基酸来实现的

B.Cry蛋白的毒性提高了3〜7倍的原因可能是改变了该蛋白质的空间结构

C.改造Cry蛋白应从Cry蛋白基因的脱氧核甘酸序列出发设计其特有的结构

D.使用蛋白质工程改造Cry蛋白过程中需要使用限制联和DNA连接睡

答案AC

解析对Cry蛋白的改造是通过改造Cry蛋白的相关基因来实现的，A错误：改造Cry蛋白

应从Cry蛋白的预期功能出发设计其特有的结构，并改造或合成相关基因，C错误。

9.（2024.盐城高三调研）染色质是由一定长度的核小体为基本单位构成的。将大鼠肝细胞中分

离出的染色质川非特异性核酸酶水解后去除染色质蛋白，对得到的DNA片段进行凝胶电泳,

结果如图所示。若先将染色质中的蛋白质去掉，后用同样的非特异性核酸酶处理，则得到长

度随机的DNA片段。据此分析，下列有关叙述错误的是（）

bp

8()。

600

40()

20()

A.凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300nm的紫外灯下被检测出来

B.染色质中的蛋白质可能对DNA具有保护作用

C.构成核小体的基本单位是脱氧核糖核甘酸

D.当DNA分子处于不同构象时，其在琼脂糖凝胶中的移动速率是一样的

答案CD

解析染色质用核酸酶处理后，得到的是部分水解的染色质，但若先将染色质中的蛋白质去

掉后，用同样的核酸酶处理，则得到长度随机的DNA片段，说明染色质中的蛋白质可能对

DNA具有保护作用，B正确：染色质是由一定长度的核小体为基本单位构成的，核小体的组

成成分是蛋白质和DNA,其基本单位是脱氧核甘酸和氨基酸，C错误；在凝胶中DNA分子

的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关，故当DNA分子处于不同构象时，

其在琼脂糖凝胶中的移动速率是不一样的，D错误。

三、非选择题

10.（2024.邵阳高三模拟）基因工程自20世纪70年代兴起后，在农牧业、医药卫生领域和食

品工业等方面展示出广阔的前景。如图是通过基因工程获得转基因生物或产品的流程图，请

回答下列问题：

①5②

一

一>

»

CAD

NA

⑴若要构建小鼠乳腺生物反应器批量生产人抗利尿激素，应先从人体细胞中获取总

RNA,通过逆转录获得cDNA,再经PCR后获得抗利尿激素基因。与人体细胞中的基因相比,

该方法获取的抗利尿激素基因不具有等组件。

(2)通过PCR技术可扩增目的基因，PCR的每次循环一般可以分为三步。一

条单链cDNA在PCR仪中进行〃次循环，需要消耗个引物。一般通过_________________

来鉴定PCR的产物。

(3)图中质粒A上m、n分别是启动子和终止子，RNA聚合晦在模板DNA链上的移动方向是

。已知目的基因转录的模板链b链，箭头处是限制酶的切点(NeoI：

5'-ClCATGG-3/；NheI：5'-G^ATCC-S'),目的基因无法与载体A连接，为了

使目的基因成功表达，需要在目的基因两侧加接末端，b链处加接末端5'-o

(4)构建小鼠乳腺生物反应器时，科研人员需要将抗利尿激素基因与小鼠乳腺蛋白基因启动子

重组在一起，目的是，膀胱生物反应器与乳腺生

物反应器相比，具有的显著优势在于不受转基因动物的和的限制，而且从尿液

中提取蛋白质比在乳汁中提取简便、高效。

答案(1)下丘脑启动子、终止子和内含子

⑵变性、复性、延伸2〃一1琼脂糖凝胶电泳(3)3'—5'GATC(4)使抗利尿激素基因

在小鼠的乳腺中表达性别年龄

解析(1)人抗利尿激素是由人体下丘脑细胞合成分泌的，若利用图示流程构建小鼠乳腺生物

反应器批量生产人抗利尿激素，应先从人体下丘脑细胞中获取总RNA,通过逆转录获得

cDNA,再经PCR后获得抗利尿激素基因。由于成熟的mRNA只有编码区，是转录后经剪接

等过程形成的，故与人体细胞中的基因相比，该方法获取的抗利尿激素基因不具有的绐构是

启动子、终止子和内含子。(3)转录时以DNA的一条镂为模板合成RNA,RNA聚合酶在模

板DNA链上的移动方向是3'-5'。图中质粒A上m、n分别是启动子和终止子，箭头处

是限制酶的切点，由图示可知，质粒上有限制海Nc。1和NheI的切割位点，已知目的基因

转录的模板链b链，结合图示启动子和终止子的方向可知，b链5,处应加接GATC,即添加

的是NheI切割后的序列。(4)构建小鼠乳腺生物反应器时，科研人员需要将抗利尿激素基因

与小鼠乳腺蛋白基因启动子重组在一起，目的是使抗利尿激素基因在小鼠的乳腺中表达；乳

腺生物反应器只有雌性个体泌乳期才能制造产物，而膀胱生物反应器的显著优势在于不受转

基因动物的性别、年龄的限制，而且正常情况下尿液中没有蛋白质，所以从尿液中提取蛋白

质比在乳汁中提取简便、高效。

11.（2024.苏州高三质检）重叠延伸PCR技术是一种通过寡聚核背酸链之间重叠的部分互相搭

桥、互为模板，经过多次PCR扩增，从而获得H的基因的方法。利用该技术可以实现基因的

定点诱变，其操作步骤如图所示。回答下列问题：

引物a

PCRi引物d

PCR2

产物AB

产物CD

AB上链

CD下链

重叠延伸

突变产物AD

一表示突变位点

（1）重叠延伸PCR技术扩增DNA片段时遵循的原理是o

（2）实现基因的定点诱变时，需要根据目的基因序列设计两种常规引物，以及根据突变碱基序

列所处位置设计两种突变引物，图中属于突变引物的是引物;与常规引物相比，突

变引