必刷24 基因工程和细胞利用（共30题）（解析版）

必刷24基因工程与细胞利用

高考题目

1.（2021•全国甲卷）PCR技术可用于临床的病原菌检测。为检测病人是否感染了某种病原菌，

医生进行了相关操作：①分析PCR扩增结果；②从病人组织样本中提取DNA；③利用PCR扩

增DNA片段；④采集病人组织样本。回答下列问题：

（D若要得到正确的检测结果，正确的操作顺序应该是（用数字序号表示）。

（2）操作③中使用的酶是________oPCR反应中的每次循环可分为变性、复性、_________

三步，其中复性的结果是o

（3）为了做出正确的诊断，PCR反应所用的引物应该能与特异性结合。

（4）PCR（多聚酶链式反应）技术是指_____o该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方

面。

【答案】①.④②③①②.Taq酶（热稳定DNA聚合酶）③.延伸④.Taq

酶从引物起始进行互补链的合成⑤.两条单链DNA一项在生物体外复制特定

DNA片段的核酸合成技术

【解析】PCR是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。通过这一技术，可以在

短时间内大量扩增目的基因。利用PCR技术扩增目的基因的前提，是要有一段已知目佗基因

的核昔酸序列，以便根据这一序列合成引物。（1）PCR技术可用于临床的病原菌检测，若要

得到正确的检测结果，正确的操作顺序应该是④采集病人组织样本一②从病人组织样本中提

取DNA-③利用PCR扩增DNA片段一①分析PCR扩增结果。

（2）在用PCR技术扩增DNA时，DMA的复制过程与细胞内DNA的复制类似，操作③中使用

的酶是Taq能（热稳定DNA聚合酶），PCR反应中的每次循环可分为变性、兔性、延伸三步，

其中复性的结果是Taq酶从引物起始进行互补链的合成。⑶DNA复制需要引物，为了做出

正确的诊断，PCR反应所用的引物应该能与两条单链DNA特异性结合。（4）据分析可知，PCR

（多聚酶链式反应）技术是指一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。该技术目

前被广泛地应用于疾病诊断等方面。

2.（2021•全国乙卷）用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人类需要

的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酣，其中4种限制性核酸内切陋的切割位点如图

所示。

IIII

GAATTCCCCGGGCTGCAGGATATC

CTTAAGGGGCCCGACGTCCTATAG

限制酶：EcoRiSnialPsrlEcoRV

问答下列问题：

（1）常用的DNA连接酶有£co"DNA连接酶和T」DNA连接酶。上图中酶切割

后的DNA片段可以用E.coliDNA连接酶连接。上图中___________酶切割后的DNA片段可

以用LDNA连接酶连接。

（2）DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是,

（3）DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征，如质粒DNA分子上有复制原点，可以

保证质粒在受体细胞中能;质粒DNA分子上有,便于外源DNA

插入；质粒DNA分子上有标记基因（如某种抗生素抗性基因），利用抗生素可筛选出含质粒

载体的宿主细胞，方法是o

（4）表达载体含有启动子，启动子是指。

【答案】①.EcoRI、PstI②.EcoRI、PslI、Smal和EcoRV③.磷酸二酯键④.

自我复制⑤.一至多个限制酶切位点⑥.用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞,

能够存活的即为含有质粒我体的宿主细胞⑦.位于基因首端的一段特殊DNA序列，是

RNA聚合酶识别及结合的部位，能驱动转录过程

【解析】基因工程至少需要三种工具：限制性核酸内切酶（限制酶）、DNA连接酶、运载体。

（1）限制酶EcoRI和PstI切割形成的是黏性末端，限制酶Smal和EcoRV切割形成的是平

末端，E.coliDNA连接陋来源于大肠杆菌，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷

酸二酯键连接起来，而T4DNA连接酶来源于T4噬菌体，可用于连接黏性末端和平末端，但

连接效率较低。因此图中EcoRI和PstI切割后的DNA片段（黏性末端）可以用E.coliDNA

连接前连接，除了这两种限制酹切割的DNA片段，限制版Smal和EcoRV切割后的DNA片段

（半末端）也可以用TJ）NA连接酶连接。（2）DNA连接酣将两个DNA片段连接形成磷酸二酯

键。（3）质粒是小型环状的DNA分子，常作为基因表达的载体，首先质粒上含有复制原点,

能保证质粒在受体细胞中自我复制。质粒DNA分子上有一个至多个限制性核酸内切酶的酹切

位点，便于目的基因的导入。质粒上的标记基因是为了签定受体细胞中是否含有目的基因,

具体做法是用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞，能够存活的即为含有质粒载体的宿主细

胞。（4）启动子是一段特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合的以别和结合

的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA,最终获得需要的蛋白质。

3.（2020•全国I,38）为研制抗病毒A的单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计/

以卜.实验流程。

暗

筛

选

选2

制备单细胞悬液

〔

杂能产生抗

融

交病毒的

合A

小鼠甲HB淋巴细胞，揄

细单克隆抗

细

胞

骨髓瘤细胞P胞体的杂交

」瘤细胞

回答下列问题：

（1）上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A,该处理的目的是。

（2）写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：o

（3）为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所采

用的培养基属于—，使用该培养基进行细胞培养的结果是

图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是。

⑷若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有

_（答出2点即可）。

【答案】（1）诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞（2）取小鼠甲脾脏剪碎，

用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液（3）选择培养基只有

杂交瘤细胞能够生存抗原与抗体的反应具有特异性：4）将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内

增殖；将杂交瘤细胞在体外培养

【解析】（1）利用小鼠甲制备单克隆抗体时，先要给小鼠甲注射相应的抗原，目的是获得经

免疫的、能产生相应抗体的B淋巴细胞。（2）利用小鼠甲的脾脏制备单细胞悬液的主要步骤

是①取小鼠甲的脾脏并剪碎；②用胰蛋白陋处理使其分散成单个细胞；③利用培养液将分散

的细胞制成细胞悬液。（3）为了得到所需要的杂交瘤细胞，在细胞培养过程中要进行筛选。

第一次筛选（筛选1）是利用选择培养基进行筛选，在选择培养基上只有融合的杂种细胞才能

生长，未融合的、同种细胞融合的细胞都不能存活。后续过程还需要利用抗原与抗体的反应

具有特异性的原理进行多次筛选（筛选2）,目的是得到能产生所需要的抗体并能尢限增殖的

杂交瘤细胞。（4）若要将得到的杂交瘤细胞进行大量培养，可以在体外条件下进行大规模培

养或将其注射到小鼠腹腔内增殆。

4.（2（）19•全国卷I,38）基因工程中可以通过PCR技术寸.增目的基因。|可答下列问题。

（1）基因工程中所用的FI的基因可以人工合成，也可以从基因文库中获得。基因文库包括

和。

（2）生物体细胞内的DNA复制开始时，解开DNA双链的前是。在体外利用PCR技术

扩增FI的基因时，使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是。上述两个解链过

程的共同点是破坏了DNA双链分子中的________。

（3）目前在PCR反应中使用酶而不使用大肠杆菌DNA聚合瓶的主要原因是

【答案】（1）基因组文库cDNA文库（2）解旋酶加热至90〜95'C氢键（3）酶热稳定

性高，而大肠杆菌DNA聚合酹在高温下会失活

【解析】（1）基因文库包括基因组文库和c【）NA文库。（2；生物体细胞内DNA复制开始时是利

接种组织块一诱导组织块形成愈伤组织一诱导愈伤组织形成试管苗

④⑤⑥

回答下列问题：

（1）利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。用分化的植物细胞可以培养成完整的植

株，这是因为植物细胞具有。

（2）步骤③切取的组织块中要带有形成层，原因是

（3）从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基，其原因是

_________________________________________________________________________0

在新的培养基上愈伤组织通过细胞的过程，最终可形成试管苗。

（4）步骤⑥要进行照光培养,其作用是__________________________________________________

__________________________________________________________________________O

（5）经组织培养得到的植柝,一般可保持原品种的,这种繁殖方式属于

繁殖。

【答案】（1）全能性（或形成完整植株所需的全部基因）（2）形成层容易诱导形成愈伤组织

（3）诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不

同再分化（或分化）（4）诱导叶绿素的形成，使试管苗能够进行光合作用（5）遗传特性

无性

【解析】（1）分化的植物细胞可以培养成完整的植株，这是因为植物细胞具有全能性。（3）

决定植物细胞脱分化和再分化的关键因素是植物激素的种类和比例，步骤⑤（诱导组织块形

成愈伤组织）和步骤⑥（诱导愈伤组织形成试管苗）所需的生长素和细胞分裂素的比例不同，

故步骤⑤到步骤⑥需更换培养基。愈伤组织通过细胞的再分化过程形成试管苗。（5）植物组

织培养没有经过两性生殖细胞的结合，因此属于无性繁殖，组织培养得到的植株保持了原品

种的遗传特性。

7.（20汨•全国IH,照）201a年《细胞》期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非

人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴一一“中中”和“华华”。回答下列问题：

（1）“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指。

通过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目（填“减

半”“加倍”或“不变”），

（2）哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆

动物的难度（填“大于”或“小于”）体细胞核移植，其原因是。

⑶在哺乳动物核移植的过程中，若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，通常,

所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目i填“相同”或“不同”），性染色体

组合________（填“相同”或“不同”）。

【答案】（1）将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已去淖细胞核的卵母细胞中不变（2）

小于胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易（3）相同不同

【解析】（1）核移植是指将动物的一个细胞的细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中，

形成重组细胞。重组细胞形成的早期胚胎可移植到受体子宫内进一步发育，最终分娩得到克

隆动物。因为染色体在细胞核中，所以克隆动物体细胞的染色体数目与提供细胞核的个体的

体细胞相同。（2）由于动物的胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易，而动物的体细胞

分化程度高，恢复全能性十分困难，因此，动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移

植。（3）哺乳动物雌雄个体的体细胞中，细胞核内常染色体的数目是相同的，性染色体组合

是不同的。若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，则得到的克隆动物的体细胞

中常染色体的数目相同，性染色体组合不同。

必刷点一基因工程和操作工具

8.（2022•天津一中高三月考）为使水稻获得抗除草剂性状，科研人员将除草剂草甘璘抗性

基因转入水稻植株，获得抗草甘瞬转基因水稻。回答下列问题：

GUS基因

T-DNA

Ti质粒

潮为索抗4/7-

性基因______

卓甘一漉基因

注：GUS基因表达产物经染色能从元色变成蓝色。

（D将草甘鳞抗性基因作为,

与Ti质粒构建基因表达载体。

（2）用处理农杆菌后获得感受态细胞，将其与基因表达载体混合完

成后，在添加潮霉素的培养基中，经筛选1得到含基因表达载体的农杆菌。

（3）取某品种水稻的幼胚，先进行处理，然后接种到培养基中，水稻幼

胚细胞发生________形成愈伤组织。用含基因表达载体的农杆菌侵染该愈伤组

织。

（4）利用PCR技术，可以鉴定被侵染的愈伤组织中是否含有草甘瞬抗性基因。草甘瞬抗性基

因的部分序列如下：

5'—ATGGCT……AGGAAC—3'

3'—TACCGA...TCCTTG—5'

根据上述序列应选择引物（填字母）进行PCRo

A.引物：5'—TACCGA—3*B.引物：5'—GTTCCT—3Z

C.引物：5'—AUGGCU—3'D.引物：5'—ATGGCT—3?

（5）除了鉴定愈伤组织中是否含有目的基因以外，还可以利用G£5基因表达产物的鉴定进行

图中的筛选2,以确定目的基因是否________o两次筛选后得到的转基因愈伤组织经过细胞

的过程，获得转基因水稻。

【答案】（1）目的基因⑵C/2+转化（3）消毒脱分化（4）BD（5）表达再分化

【解析】（4）已知草甘瞬抗性基因的部分序列，由于PCR技术中，子链合成的方向是从5'

一端到3'一端，因此应选择引物B、D进行PCR。

9.大肠杆菌的质粒上含有lacL基因，其编码的产物B-半乳糖伊睡在X-gal和IPTG同时

存在时，可以产生蓝色沉淀，使菌落呈现蓝色，否则菌落呈现白色。如图为利用该质粒进行

的转基因过程，回答下列问题：

培养基中加入|培养基中加入培养基中加入

X-gakIPTG|X-gakIPTG\X-gal.IPTG

菌落①菌落②菌落③

（1）在基因工程中，大肠杆菌质粒通常作为,除此以外，基因工程操作还需要

和两种工具前。

（2）基因工程的核心操作步骤是o

（3）本题中将目的基因导入受体细胞的方法是,目的基因在受体细胞内维持

稳定和表达的过程，称为。

（4）加入了X-gal和IPTG培养基被称为培养基，能够筛选出含目的基因的菌落是

________（填“①”“②”或“③”），颜色是。

【答案】（1）载体限制性核酸内切酶DNA连接酣（2）基因表达载体的构建（3）感受态

细胞法转化（4）选择③白色

【解析】（1）基因工程的囚个步骤分别是目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基

因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定，在将目的基因导入受体细胞时，大肠杆菌质粒通

常作为载体；除此以外，在目的基因的获取、构建基因表达载体时，还需要限制性核酸内切

酶和DNA连接酶两种工具握。（4）加入X-gal和1PTG的培养基属于选择培养基，因此加入

X-gal和IPTG的目的是将导入重组质粒的大肠杆菌筛选出来。在同时具有X—gal和IPTG

的培养基中，如果大肠杆菌中导入完整的lacL基因，则该基因可以控制合成8-半乳糖甘酶,

菌落应该呈现蓝色，否则菌落呈现白色，因此菌落①和②均呈现蓝色，而菌落③呈现白色。

10•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。回答下列问题。

(1)若要获得Y的基因，可从人的T细胞中提取________作为模板，在催化下合成

cDNA,再利用技术在体外扩增获得大量Y的基因。

(2)将忖的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法。若将上述所得Y的基因插入农杆

菌Ti质粒上的________中，得到含目的基因的重组Ti质粒，则可用农杆菌转化法将该基因

导入某种植物的叶肉细胞中。若该叶肉细胞经培养、筛选等得到了能稳定表达Y的愈伤组织,

则说明Y的基因已经o

(3)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

【答案】(l)mRNA逆转录酶PCR(2)T-DNA整合到叶肉细胞染色体DNA上(3)找到第

6位氨基酸甲对应的碱基所在的基因位置，参照密码子表，将第6位氨基酸甲对应的碱基替

换为氨基酸乙的碱基

【解析】(1)由于人的T细胞可以产生蛋白质Y,要获得Y的基因，可从人的T细胞中提取

mRNA作为模板，在逆转录酶催化下，利用四种游离的脱氧核苜酸合成cDNA,再利用PCR技

术(体外扩增DNA的技术)在体外扩增获得大量Y的基因。

(2)农杆菌转化法中，T-DNA可以携带目的基因转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色

体DNA上，故需要Y的基因插入农杆菌Ti质粒上的T—DNA中得到含目的基因的重组Ti质

粒，把含目的基因的重组Ti质粒导入到农杆菌中，再让含目的基因的农杆菌侵染植物的叶

肉细胞。若该叶肉细胞经培养、筛选等得到了能稳定表达Y的愈伤组织，则说明Y的基因已

经整合到叶肉细胞染色体DNA上。

(3)蛋白质工程需要从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推出相应的氨基酸

序列，找到相应的脱氧核昔酸序列，故对Y进行改造以提高其热稳定性，需要找到第6位氨

基酸甲对应的碱基所在的基因位置，参照密码子表，将第6位氨基酸甲对应的碱基替换为氨

基酸乙的碱基。

11.某质粒上有Sa/I、历次山、三种限制的切割位点，同时还含有抗四环素基因和

抗氨节青霉素基因。利用此质粒获得转基因抗盐烟草的过程，如下图所示。请回答下列问题:

HindDIBamHlsal\

含抗盐基

因的DNA

salI

重组质粒

抗四环索基内

质粒

抗我常青BamHI

毒素基因

HindHI

农杆菌

烟草幼苗

(1)将目的基因导入植物细胞，采用最多的方法是农杆菌转化法。其中用到的质粒是

;该质粒含有一段特殊的DNA片段，称为。该方法

中农杆菌的作用是.

(2)在构建重组质粒时，和只用一种酶切割FI的基因的两端及质粒相比，选用M./Tdin和S&J

I两种酶的好处是。

(3)含有目的基因的农杆菌可根据标记基因进行筛选。若农杆菌在含有氨节青霉素和四环素

的培养基上都可以生长繁殖，农杆菌中是否已含有目的基因？(填“是”或“否”)。

为什么？O

(4)将己经转化的农杆菌进行如下操作，筛选出符合要求的农杆菌。先把转化的农杆菌接种

到A培养基中培养，长出菌落后，用无菌牙签挑取A上的单个菌落，分别接种到B(含氨羊

青霉素)和C(含四环素和氨节青霉素)两个培养基的相同位置上，•段时间后，菌落的生长

状况如图所示。含目的基因的菌落位「B或C上的哪些菌落中？请在图中相应的位置上圈出

来。

含四环素和含氨羊

氨苇青霉素青霉素

【答案】(l)Ti质粒T-DNA感染烟草细胞，把目的基因插入到烟草细胞的染色体INA上

(2)防止FI的基因自连和质粒自连，以提高带有FI的基因的重组质粒的合成效率(3)否含

有目的基因的质粒中抗四环素基因被破坏

(4)如图所示

含四环素和含氨节

氨片青霉素青雷索

12.图1是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图，载体质粒P0具有四环素抗性基因(Mf)

和氨革青霉素抗性基因(赳口。请回答下列问题；

图1

-GATIATC-

(1)氏oRV酶切位点为5…，氏。RV酶切出来的线性载体P1为________末端。

••,CTATTAG…

(2)用TaqDNA聚合酹进行PCR力,增获得的目的基因片段，具两端各自带有一个腺喋吟脱氧

核甘酸。载体P1用酶处理，在两端各添加了一个碱基为的脱氧核甘酸，形成P2；

P2和目的基因片段在_______酶作用下，形成重组质粒P3。

(3)为筛选出含有重组质粒P3的菌落，采用含有不同抗生素的平板进行筛选，得到A、B、C

三类菌落，其生长情况如表(“+”代表生长，“一”代表不生长)。根据表中结果判断，应

选择的菌落是(填表中字母)类，另外两类菌落质粒导入情况分别是

类型

ABC

无抗生素+++

氨羊青霉素十+—

四环素十——

氨苇青霉素十四环素+——

(4)为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒，拟设计引物进行PCR鉴

定。图2所示为甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒中的相应位置，PCR鉴定时应选择的一

对引物是_______o某学生尝试用图中另外一对引物，从某一菌落的质粒中扩增出了400bp

的片段，原因是。

amp'

图2

【答案】（1）半（2）胸腺喀呢（T）DNA连接（3）BA菌落含有POC类菌落未转入质

粒

（4）乙、丙目的基因反向连接

【解析】（1）反。RV酶切位点在酶所识别序列的中心轴线处，产生的是平末端。（2）DMA连接

酹对平末端的连接效率较低，因此通常要将平末端改造成黏性末端后再进行连接。由于目的

基因片段的两端各自带一个腺噪吟脱氧核昔酸，根据碱基互补配对原则，处理后的载体质粒

两端需要各添加•个碱基为胸腺喀咤的脱氧核苛酸：要将处理后的质粒与目的基因连接起

来，需要用D5IA连接酶。（3）由于四环素抗性基因中含有反oRV酶识别的序列及切割位点，

所以形成的重组质粒中四环素抗性基因已经被破坏，而氨苇青霉素抗性基因正常。根据表中

结果可知，A菌落抗氨羊青霉素和四环素，说明A菌落中导入的是P0质粒；B菌落抗氨茉青

霉素而不抗四环素，说明B菌落中导入的是重组质粒：C菌落既不抗氨羊青霉素，也不抗四

环素，说明C菌落中没有导入质粒。（4）由于处理后的P0质粒的两个末端都含一个胸腺啥咤

脱氧核甘酸，而目的基因片段的两端各自带一个腺喋吟脱氧核甘酸，所以目的基因在和P0

质粒连接时可能会出现两种情况：正向连接和反向连接。分析图2可知，理论上可以选择的

引物组合有甲和丙、乙和丙两种情况。如果选择甲和丙这对引物，则无论目的基因是否正确

插入，扩增的片段都是5。bp+300bp+100bp=450bp,不符合要求；如果选择乙和丙这

对引物，正向连接和反向连接后所得结果不同，所以应选择乙和丙这对引物进行PCR鉴定。

如果目的基因和P0质粒反向连接，则引物乙会出现在堂:组质粒的外侧，此时若加入引物甲

和乙，则可以扩增出300bp+100bp=400bp的片段。

13.（2022•济南联考）下图是利用工程菌（大肠杆菌）生产人生长激素的实验流程。所用的

PBR322质粒含有限制酶Pstl、EcoRI和HI的切点各一个，且三种酶切割形成的末端

各不相同，而加犷表示氨节青霉素抗性基因，表示四环素抗性基因。请回答以下杆关问

题：

因表达大肠

载体杆菌

无菌牙签

切割后的质粒

人生K激

素基因含氨若青含四

霉索和四环素

环索

乌人生长激素mRNA」一人的某组织细胞

(1)目的基因主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有的因子。过程①所用

到的组织细胞是,③过程的目的是,⑤过程常

用处理大肠杆菌。

(2)如果用限制酶Pst1.^1和〃力川H对图中质粒进行切割，形成的DNA片段种类有

和h这些种类的DNA片段中含有完整氨节青霉素抗性基因的DNA片段和四环素抗性

基因的DNA片段分别有种和种。

(3)如果只用限制酶Pst1切割Fl的基因和质粒，完成过程④、⑤后(受体大肠杆菌不含A时、

乃钓，将三角瓶内的大肠杆菌先接种到甲培养基上，形成菌落后用无菌牙签挑取甲培养基

上的单个菌落，分别接种到乙和丙两个培养基的相同位置上，一段时间后，菌落的生长状况

如图乙、丙所示。接种到甲培养基上的目的是筛选____________________的大肠杆菌；接种

到乙培养基上的大肠杆菌菌落，能存活的大肠杆菌体内导入的是

。含有目的基因的大肠杆菌在培养基乙和丙上的生存情况是

【答案】(1)调控作用人垂体组织细胞将平末端处理为黏性末端Ca2+(2)933

(3)含四环素抗性基因完整的PBR322质粒(或含有力磔/、肥-的质粒)在丙中能存活，在

乙中不能存活

【解析】(2)(后面的f均按照顺时针方向)假设PstI、RI和必TzdlH三种酶的切点分别

用1、2、3表示。一种酶分别能切时，一共可以得到3种片段1-1、2f2、3f3；任意两

种酶分别同时酶切时,可得到1-2、2-1、2-3、3-2、1-3、3fl六种片段;三种酶同

时酶切时，可得到1-2、2-3、3-1三种片段。综上所述，共计9种不同的片段(1—1、1

f2、1->3>2-1、2-2、2f3、3-1、3f2、3-3)o其中片段3f2、2f2、3-3共3种

含有完整氨节青霉素抗性基因，片段2-1、2-2、1-1共3种含有完整四环素抗性基因。

14.如图是从酵母菌获取某植物需要的某种酶基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下

列问题：

⑴图中B过程是,cDNA文库（填“大于”“等于”或者“小于”）基因组

文库。

⑵为在短时间内大量获得目的基因，可用________扩增的方法，其原理是

（3）目的基因获取之后，需要进行,此步骤是基因工程的核心。完成此

步骤后产生的结构必须含有以及目的基因等。

（4）将该目的基因导入某双子叶植物细胞，常采用的方法是,其能否在此

植物体内稳定遗传的关键是此植物的染色体DNA中是否插入了目的基因，可以用

技术进行检测。

（5）如果要想使该酶活性更强或具有更强的耐受性需要对现有蛋白质进行改造，这要通过被

称为第二代基因工程的。首先要设计预期的蛋白质结构，再推测应有

的氨基酸序列，找到相对应的。

（6）除植物基因工程硕果累累之外。在动物基因工程、基因工程药物和基因治疗等方面也取

得了显著成果，请列举出至少两方面的应用：

【答案】（1）反（逆）转录小于（2）PCR技术DNA双链复制（3）基因表达载体的构建

启动子、终止子、标记基因（4）农杆菌转化法DNA分子杂交（5）蛋白质工程脱氧核苜

酸序列（6）乳腺生物反应器，体外基因治疗复合型免疫缺陷症等

必刷点二结合RCR技术的应用

15.如图为转基因抗病毒马铃薯培育过程图，请据图回答有关问题:

jK-目标片段一H

r券杷DNA片段

5'---------।-V

引物A引物B引物C-----------------------

~~目标片段

>），-9

.5>、

抗病品植株卢I愈伤组织卜斗虫组细胞留

I受体细胞I

（l）PCR技术利用的基本原理是

利用该技术扩增目标DNA片段（子链的延伸方向从5'-3'）,应选择图中的引物

（填字母）与模板DNA结合。

（2）PCR体系经过〃次循环可使DNA数量得到约20倍的扩增。若反应体系加入/〃个靶DNA,

经3次循环后图中所示目标DNA片段所占的比例为________o

（3）在构建基因表达载体时，常用两种不同的限制酶切割目的基因和质粒，获得不同的黏性

末端，其主要目的是____________________________________________

（4）重组细胞经过G、H过程成功地培育出了转基因抗病毒马铃薯植株，此过程涉及的细胞工

程技术是,该技术广泛应用于、

_________________________等育种过程。

（5）研究表明，转基因植物可以通过花粉将外源基因扩散到其他植物，从而对生态环境造成

潜在的危害。因此，科学家设法将目的基因整合到受体细胞的（填“细胞核”或“叶

绿体”）基因组中，以防止口的基因通过花粉向其他植物扩散。

【答案】（DDNA双链复制B和E（2）；（3）防止目的基因和质粒自身环化

（4）植物组织培养技术基因工程育种单倍体育种（5）叶绿体

【解析】（DPCR技术扩增目的基因的原理是DNA双链复制。引物是一小段单链DNA,引物5,

端的碱基可以与DNA两条捱的3'端的碱基进行碱基互补配对，可作为DNA复制的起始点。

子链的延伸方向从5'-3',DNA聚合酶从引物的3'端开始延伸DNA链。因此要扩增目的

基因，应选用图中的B和E作为引物。（2）PCR体系经过〃次循环可使DNA数最得到约2”倍

2加1

的扩增，则加个靶DNA经3次循环得到8勿个DNA分子，目标DNA片段所占的比例为薮

8卬4

⑶用两种酶切割目的基因和质粒，可以防止目的基因和质粒自身环化。（4）重组细胞经过G、

H过程成功地培育出了转基因抗病毒马铃薯植株，此过程涉及的细胞工程技术是植物组织培

养。植物组织培养技术广泛用于•植物体细胞杂交育种、基因工程育利单倍体育种等育种过

程中。（5）花粉中含有精子，几乎不含细胞质，而受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，

所以科学家设法将H的基因整合到受体细胞的叶绿休基因组中，以防止目的基因通过花粉向

其他植物扩散。

16.PCR是多聚酹链式反应的缩写，利用PCR技术可对目的基因进行扩增。请根据下面PCR

反应原理示意图回答有关问题：

(1CTP

dATP

dGTP

模板DNAdTTP

热稳定DNA入3

聚合酶(7>“/脩上，每一防环

拷贝数加倍

WWou,

(M喻血

加热至“it

DNA解链

WP\P

nOnnUHn

冷却至55~60年加热至7O-75t

(l)PCR的原理是o

(2)PCR技术使DNA解链是通过实现的，DNA的这种解链现象在一定条件下是

(填“可逆的”或“不可逆的”)。

(3)DNA解链后冷却的目的是o

(4)温度加热至70〜75℃时，酶把单个脱氧

核甘酸通过键连接到引物上。如此逐渐延伸形成互补链，进而使目的基因加倍。

(5)通过重复循环过程，便目的基因以形式扩增。

【答案】(l)DNA双链复制(2)高温加热可逆的

(3)让引物与互补DNA链相结合(4)热稳定DNA聚合磷酸二酯(5)指数

必刷点三蛋白质工程

17.其因工程已成为生物科学的核心技术，在农牧业、医药卫生等领域中有着广步的应用。

请回答下列问题：

(D在基因工程操作过程中，少・CO//DNA连接酶催化形成的化学键是。

(2)应用基因工程技术获得抗虫棉的过程：目的基因一受体细胞一转基因抗虫棉，为使抗虫

基因在抗虫棉细胞中高效表达，需要把目的基因片段插入基因表达载体的

之间。抗虫基因的遗传特性能在抗虫棉株体内维持和表达的关键是

_____________________________________________o通过此过程产生的抗虫棉

还需要在________水平上检验抗虫效果。为防止抗虫棉的抗虫基因通过花粉转移到自然界中

的其他植物中，科学家设法将抗虫基因整合到受体细胞的中，其原因是

(3)干扰素是抗病毒的特效药，由于干扰素在体外保存困难，可利用蛋白质工程对干扰素进

行改造，基本途径：从预期的蛋白质功能出发一一推测应有的氨基酸序列一找到相

对应的脱氧核甘酸序列(基因)。

【答案】（1）磷酸二酯键⑵启动子、终止子目的基因通入到了棉株细胞的染色体DNA上

个体叶绿体基因组（DNA）受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞（3）设计预期的蛋白

质结构

【解析】（1）基因工程操作过程中，£・co〃DNA连接酶催化形成磷酸二酯键。（2）为使抗虫

基因在抗虫棉细胞中高效表达，需要把目的基因片段插入基因表达载体的启动子和终止子之

间，因为启动子和终止子负责调控基因的转录过程。目的基因要想在宿主细胞中维持和表达,

其关键是将目的基因插入棉株细胞的染色体DNA上。通过此过程产生的抗虫棉还需要在个体

水平上检验抗虫效果，即洛棉铃虫接种于抗虫棉上，看是否具有抗虫效果。为防止抗虫棉的

抗虫基因通过花粉转移到自然界中的其他植物中，科学家常将抗虫基因整合到受体细胞的叶

绿体基因组（DNA）中，因为受精卯中的细胞质儿乎全部来自卵细胞。（3）蛋白质工程的基本途

径：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相对

应的脱氧核甘酸序列（基因）。

18.科学家将人的生长激素基因与PBR322质粒进行重组，得到的重组质粒导入牛的受精卯，

使其发育为转基因牛，再通过细胞工程培育出转基因克隆牛。PBR322质粒含有两个抗生素

抗性基因和5个限制酶切点（如图2）。将重组质粒导入大肠杆菌，并成功地在大肠杆菌中得

以表达。请据图回答问题：

切点2切点3

切点4

抗氨节寻。切点5

雅案基因.

PBR322抗四环

①②双排DNA质粒素基因

mRNA-►单钻DNA^*（目的基因）

（1）图1中显示的人的生长激素基因是人工合成的，图中①过程需要的随是。与②

过程比较，①过程所特有的碱基配对方式是（用字母和箭头表示）。

（2）图1中的mRNA是从人体的________细胞中获取的。

（3）重组质粒形成与否需要鉴定和筛选，方法是将重组质粒的DNA分子导入大肠杆菌，通过

含抗生素的培养基进行培养，观察大肠杆菌的生长、繁殖情况并进行判断，如图3所示：

受体菌

含斌节青毒素的培养基含四环索的培养基

AB

①如果受体菌在培养基A上能生长、繁殖形成菌落，而天能在培养基B上生长、繁殖，则限

制酹a的切点是图2中的。

②如果受体菌在培养基A上不能生长、繁殖形成菌落，而在培养基B上能生长、繁殖，则限

制酶a的切点是图2中的_______o

③如果受体菌在培养基A和培养基B上都能生长、繁殖形成菌落，则限制随a的切点是图2

中的O

（4）将目的基因导入大肠杆菌时，常利用Ca2+处理大肠杆菌细胞，使其成为________,与溶

有目的基因的缓冲液混合，从而完成转化过程。若重组大肠杆菌产生的中间代谢产物扩散到

水体或土壤中，会引发安全问题。

【答案】（1）逆转录酶U-A（2）垂体（3）①切点3或切点4或切点5②切点1③切点

2（4）感受态细胞环境

【解析】（1）图1中①过程为逆转录过程，需要用逆转录酶，②过程为单链DNA合成双链DNA

的过程，①过程与②过程共有的碱基互补配对方式有A-T、G-C、C-G,不同的是①过程

有U-A,②过程有T-A。（2）在人体内几乎所有细胞内都含有生长激素基因，但其只在垂体

细胞中表达，因此生长激素基因的mRNA应从垂体细胞中提取。（3）①由题意可知，若受体菌

在培养基A上能生长而在培养基B上不能生长，则质粒中抗氨节青霉素基因完整而抗匹环素

基因被破坏，限制酶a的力点是图2中切点3或切点4或切点5：②若受体菌在培养基BI：

能生长而在培养基A上不能生长，则质粒中抗氨苇青霉素基因被破坏而抗四环素基因完整，

判断限制酌a的切点是切点1；③若受体菌在培养基A和培养基B上都能土长，则质粒中抗

氨羊青霉素基因和抗四环素基因都未被破坏，判断限制酶a的切点是切点2。（4）将目的基

因导入大肠杆菌时，用Ca*处理大肠杆菌细胞，使其成为感受态细胞。若重组大肠杆菌产生

的中间代谢产物扩散到水体或土壤中，会引发环境安全问题。

19.干扰素可以用于治疗病毒感染和癌症，但在体外保存相当困难。如果将其分子上的一个

半胱氨酸变成丝氨酸，那么，便能在一70℃条件下保存半年之久，这需要利用蛋白质工程

来完成。请回答下列问题：

（1）天然组:白质的合成过程是按照进行的，而蛋白质工程与之相反。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

，对现有蛋白质进行改造，或制造新的蛋白质，以满足人类生产

和生活的需求。

（2）若将干扰素的一个半胱氨酸变成丝氨酸，推测相应的脱氧核甘酸序列________（填“是”

或“不是”）唯一的。可利用PCR技术扩增目的基因，该技术的前提是要有一段

__________________________________,以便根据这一序列合成引物，

⑶科学家在基因工程和蛋白质工程中常用大肠杆菌作为受体细胞，原因是其

______________________________________________________________（答出两点即可）。大肠

杆菌常用的转化方法是首先用处理后成为细胞，再与重组表达载体溶于缓

冲溶液中完成转化。

（4）可