高三二轮复习生物：基因工程课件

基因工程高中生物

二轮复习内容索引第一部分追踪集训融会贯通第三部分真题引领明晰方向第二部分主干整合点播关键真题引领明晰方向第分部一C1．(2025·安徽卷)质粒K中含有β­半乳糖苷酶基因，将该质粒导入大肠杆菌细胞后，其编码的酶可分解Xgal，产生蓝色物质，进而形成蓝色菌落，如图所示。科研小组以该质粒作为载体，采用基因工程技术实现人源干扰素基因在大肠杆菌中的高效表达。下列叙述错误的是(

)

A．使用氯化钙处理大肠杆菌以提高转化效率，可增加筛选平板上白色和蓝色菌落数B．如果筛选平板中仅含卡那霉素，生长出的白色菌落不可判定为含目的基因的菌株C．因质粒K中含两个标记基因，筛选平板中长出的白色菌落即为表达目标蛋白的菌株D．若筛选平板中蓝色菌落偏多，原因可能是质粒K经酶切后自身环化并导入了大肠杆菌解析：使用氯化钙处理大肠杆菌，可使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的状态，提高转化效率，即更多的大肠杆菌能吸收质粒，吸收的可能是含目的基因的重组质粒K(可能形成白色菌落)或未重组的质粒K(形成蓝色菌落)，可增加筛选平板上白色和蓝色菌落数，A正确；如果筛选平板中仅含卡那霉素，未添加Xgal，那么无论导入的是重组质粒还是空白质粒，生长出的菌落均为白色，B正确；筛选平板中长出的白色菌落，可能是导入了重组质粒(含目的基因)的菌落，但导入的重组质粒中目的基因可能没有成功表达目标蛋白，不能仅仅因为是白色菌落就判定为表达目标蛋白的菌株，C错误；若筛选平板中蓝色菌落偏多，原因可能是质粒K经酶切后自身环化并导入了大肠杆菌，因为自身环化的质粒K中β­半乳糖苷酶基因完整，能表达活性β­半乳糖苷酶，分解Xgal，形成蓝色菌落，D正确。2．(2025·河北卷)为治理水体中对生物有毒害的镉污染，研究者构建了分泌信号肽SP7、镉离子结合蛋白CADR、定位于细胞壁的蛋白GP1和黄色荧光蛋白YFP编码序列融合表达的载体，转入单细胞衣藻，实现CADR大量合成、分泌并定位于细胞壁，以吸附水体中的镉离子。回答下列问题：(1)在DNA聚合酶、引物、模板DNA和脱氧核苷酸中，随着PCR反应进行，分子数量逐渐减少的是脱氧核苷酸和引物。模板与引物在PCR反应的复性阶段开始结合。PCR中使用的DNA聚合酶需耐高温，其原因为PCR__反应需要在高温条件下进行变性步骤(超过90__℃使双链DNA解旋为单链)，普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活，而耐高温的__DNA__聚合酶能在高温环境中保持活性，保证__PCR__反应的正常进行。脱氧核苷酸引物复性PCR反应需要在高温条件下进行变性步骤(超过90℃使双链DNA解旋为单链)，普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活，而耐高温的

DNA聚合酶能在高温环境中保持活性，保证

PCR反应的正常进行解析：(1)在PCR反应中，原料是脱氧核苷酸，随着反应进行而不断被消耗，分子数量逐渐减少；引物在PCR过程中会结合到模板DNA上参与子链合成，也会逐渐减少，所以分子数量逐渐减少的是引物和脱氧核苷酸。

模板与引物在PCR的复性阶段开始结合。在复性过程中，温度降低，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合。PCR中使用的DNA聚合酶需耐高温，是因为

PCR反应需要在高温条件下进行变性步骤(超过90℃使双链DNA解旋为单链)，普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活，而耐高温的DNA聚合酶能在高温环境中保持活性，保证PCR反应的正常进行。(2)载体中可用的酶切位点信息和拟构建载体的部分结构如图1所示。在将CADR、GP1和YFP基因逐个构建到载体时，为避免错误连接，需向以上三个基因的两端分别添加限制酶识别序列，其中GP1两端应添加SmaⅠ__和EcoR__Ⅰ(填两种限制酶)的识别序列。用DNA连接酶连接时，可催化载体和目的基因之间形成磷酸二酯键。SmaⅠ

和EcoR

Ⅰ磷酸二酯解析：(2)由图1可知，要避免错误连接，GP1两端应添加SmaⅠ和EcoRⅠ的识别序列。因为将CADR、GP1和YFP基因逐个构建到载体时，使用这两种限制酶切割可以产生不同的黏性末端，能保证目的基因准确插入载体。又因为Nhe

Ⅰ和XbaⅠ切割后产生的黏性末端相同，所以这两种限制酶只能选一个，按照连接的顺序在将GP1连接到载体时应该用SmaⅠ和EcoRⅠ。DNA连接酶可催化载体和目的基因之间形成磷酸二酯键，从而将载体和目的基因连接起来。(3)若在荧光显微镜下观察到转基因衣藻表现为细胞表面发出黄色荧光，初步表明融合蛋白表达成功。将转基因衣藻和野生型衣藻置于含镉离子的培养液中培养一段时间后，若转基因衣藻细胞壁比野生型衣藻细胞壁的镉离子含量高，则表明融合蛋白能结合镉离子。解析：(3)若在荧光显微镜下观察到转基因衣藻表现为细胞表面发出黄色荧光，初步表明融合蛋白表达成功，因为融合蛋白中有黄色荧光蛋白YFP，其会发出黄色荧光。

将转基因衣藻和野生型衣藻置于含镉离子的培养液中培养一段时间后，若转基因衣藻细胞壁比野生型衣藻细胞壁的镉离子含量高，则表明融合蛋白能结合镉离子。因为融合蛋白中的CADR可吸附水体中的镉离子，若融合蛋白发挥作用，会使细胞壁镉离子含量升高。细胞表面发出黄色荧光高(4)将转基因衣藻和野生型衣藻在不同镉离子浓度的培养液中培养6天后，检测细胞密度，结果见图2。转基因衣藻在含有不同浓度镉离子的培养液中生长均优于野生型衣藻的原因可能是转基因衣藻表达的融合蛋白能结合镉离子，降低了镉离子对衣藻的毒害作用。240μmol·L－1镉离子浓度下，转基因衣藻和野生型衣藻生长均被明显抑制的原因可能是镉离子浓度过高，超出了融合蛋白的吸附能力，对衣藻产生了严重的毒害作用。转基因衣藻表达的融合蛋白能结合镉离子，降低了镉离子对衣藻的毒害作用

镉离子浓度过高，超出了融合蛋白的吸附能力，对衣藻产生了严重的毒害作用解析：(4)转基因衣藻在含有不同浓度镉离子的培养液中生长均优于野生型衣藻的原因可能是转基因衣藻表达的融合蛋白能结合镉离子，降低了镉离子对衣藻的毒害作用。240μmol·L－1镉离子浓度下，转基因衣藻和野生型衣藻生长均被明显抑制的原因可能是镉离子浓度过高，超出了融合蛋白的吸附能力，对衣藻产生了严重的毒害作用。(5)转基因衣藻可用于水体镉污染治理，与施加化学药物法相比，能体现出其环境治理优势的两个特性是①和③。(填标号)①衣藻作为生物材料在水体中可自我繁殖②衣藻生长速率受镉离子浓度影响③衣藻可吸收水体中能引起富营养化的物质④衣藻吸附的镉可沿食物链传递解析：(5)转基因衣藻可用于水体镉污染治理，与施加化学药物法相比，能体现出其环境治理优势的两个特性是①和③。①衣藻作为生物材料在水体中可自我繁殖，能够持续发挥作用；③衣藻可吸收水体中能引起富营养化的物质，便于后续处理，而化学药物可能存在二次污染等问题。①③主干整合点播关键第分部二1．基因工程的三种基本工具磷酸二酯键自我复制限制酶标记基因

若用不同的限制酶切割出不同的黏性末端，则能使目的基因和载体定向连接，避免自身环化和反向连接，提高连接的有效性。2．基因工程的基本操作程序PCR技术RNA聚合酶转录转录目的基因农杆菌转化Ca2＋处理PCR技术①从cDNA文库中获取的目的基因不含启动子和终止子。②目的基因应插入启动子与终止子之间。③当需要目的基因在特定细胞中表达时，需要利用特定的启动子，如目的基因要在乳腺细胞中表达时，启动子要换成在乳腺中特异表达的基因的启动子。④PCR技术不仅可用于获取和扩增目的基因，还可用于检测受体细胞中是否含有目的基因或受体细胞中的目的基因是否转录出mRNA。3．蛋白质工程基因改造结构氨基酸合成新的基因追踪集训融会贯通第分部三⑦1．下列有关基因工程内容的叙述，正确的是(

⑦

)①将溶解的DNA粗提物与二苯胺试剂反应，可检测溶液中是否含有蛋白质杂质。(2024·安徽卷)②关于“DNA的粗提取与鉴定”实验，鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变。(2024·山东卷)③用大肠杆菌和乳腺生物反应器生产胰岛素需相同的启动子。(2024·天津卷)④琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来。(2024·黑吉辽卷)⑤配制PCR反应体系时，加入等量的4种核糖核苷酸溶液作为扩增原料。(2024·河北卷)⑥将质粒DNA进行酶切时，发现DNA完全没有被酶切，原因是酶切条件不合适，可通过调整反应条件，如温度和酶的用量等。(2024·湖南卷)⑦利用添加核酸染料的凝胶对PCR产物进行电泳后，在紫外灯下观察结果。(2024·河北卷)⑧采用PCR方法进行目的基因检测，延伸过程无须引物参与即可完成半保留复制。(2022·辽宁卷)2．(多选)(2025·江西九江二模)下图1、2所示为Ti质粒和含S基因的DNA片段及一些酶切位点，图中所示的限制酶切割位点及其所产生的末端都不相同。下列说法正确的是(

)

A．最好选用XbaⅠ和HindⅢ切割含S基因的DNA片段和Ti质粒B．PCR扩增S基因时，引物结合在S基因两条链的5′末端C．S基因应插入Ti质粒T­DNA的启动子与终止子之间D．基因工程中使用的各种限制酶切割DNA所形成的末端都不相同AC解析：由图可知，最好选用XbaⅠ和HindⅢ切割含S基因的DNA片段和Ti质粒，这样可以在目的基因的两端形成不同的黏性末端，同时这两种限制酶在质粒的T­DNA中各存在一个相对应的识别序列，进而可以保证目的基因的正向连接，A正确；PCR扩增S基因时，引物结合在S基因两条链的3′末端，因为引物上子链的延伸方向是5′→3′，且引物和模板链是反向平行的，B错误；S基因应插入Ti质粒T­DNA的启动子与终止子之间，这样可以保证目的基因的转移和表达，C正确；基因工程中使用的各种限制酶切割DNA所形成的末端可能相同，即存在同尾酶，D错误。◀题后归纳▶与DNA有关的几种酶的比较3．(2025·广东广州一模)鹅源星状病毒属于RNA病毒，鹅群感染后死亡率高，对鹅类养殖构成巨大威胁。其全基因组结构模式图如图1所示，ORF2区域编码的纤突蛋白是该病毒的主要抗原性蛋白。研究人员以疑似感染该病毒死亡鹅的组织为样本，通过研磨提取上清液，进而制备单克隆抗体。回答下列问题：(1)鹅死亡的原因还可能包括感染鹅细小病毒(一种DNA病毒)或感染致病细菌。为确定感染源，研究人员以样本总DNA为模板，在PCR反应体系中通过加入鹅细小病毒的特异性引物进行特定片段的扩增并进行相应检测；同时，将样本上清液接种于固体培养基上，在适宜的条件下培养一段时间后，观察并鉴定培养基上是否出现致病细菌菌落。解析：(1)为确定感染源，以样本总DNA为模板进行PCR扩增时，需要加入鹅细小病毒的特异性引物，因为引物能与特定的DNA片段结合，从而实现对相应DNA片段的扩增，进而通过检测扩增产物来判断是否存在相应感染源。将样本上清液接种于固体培养基上培养，是为了检测是否有致病细菌。如果存在致病细菌，在适宜条件下培养一段时间后，培养基上会出现致病细菌菌落，通过对菌落的观察和鉴定可判断是否有致病细菌感染。鹅细小病毒的特异性引物致病细菌菌落(2)成功分离出鹅源星状病毒后，研究人员提取了该病毒的RNA，并通过逆(反)转录获得该病毒的cDNA作为纤突蛋白基因序列的扩增模板。扩增产物通过琼脂糖凝胶电泳进行鉴定，图2电泳结果中最有可能代表纤突蛋白基因序列的是B(填字母)。逆(反)转录B解析：(2)从病毒的RNA获得cDNA需要通过逆(反)转录过程，逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程，这样就能得到与病毒RNA对应的cDNA作为纤突蛋白基因序列扩增的模板。由图1可知ORF2区域编码纤突蛋白，其长度为6939－4807＝2132，因此图2电泳结果中最有可能代表纤突蛋白基因序列的是B。(3)从凝胶中分离得到纤突蛋白基因序列并扩增后，需要构建基因表达载体，使目的基因在受体细胞中稳定存在并表达；之后导入特定受体细胞，最后进行目的基因的检测与鉴定。进行细胞培养后可从中获得纤突蛋白。解析：(3)从凝胶中分离得到纤突蛋白基因序列并扩增后，需要构建基因表达载体，使目的基因在受体细胞中稳定存在并表达；之后导入特定受体细胞，最后进行目的基因的检测与鉴定。进行细胞培养后可从中获得纤突蛋白。构建基因表达载体目的基因的检测与鉴定(4)研究人员利用纤突蛋白制备获得了纤突蛋白单克隆抗体，该单克隆抗体可应用于快速诊断鹅是否感染鹅源星状病毒、治疗鹅源星状病毒的感染(答出两点)。解析：(4)纤突蛋白单克隆抗体可应用于病毒检测，因为其能特异性识别纤突蛋白，可用于检测样本中是否存在鹅源星状病毒；还可应用于疾病治疗，通过与病毒上的纤突蛋白结合，可能阻止病毒侵染细胞等，达到治疗疾病的目的。快速诊断鹅是否感染鹅源星状病毒、治疗鹅源星状病毒的感染4．(2025·湖北武汉一模)OsCYP2基因已被证实为水稻耐盐碱关键基因。科研人员通过克隆OsCYP2基因，构建OsCYP2基因表达载体，并将其转化到烟草中，探讨OsCYP2基因对烟草耐盐碱能力大小的影响。回答下列问题：(1)构建OsCYP2基因表达载体时所用Ti质粒结构如图1所示，在构建重组质粒时要将OsCYP2基因插入农杆菌Ti质粒的T­DNA中，当农杆菌侵染烟草细胞时，OsCYP2基因能随T­DNA整合到烟草细胞的染色体DNA上。注：Bar基因为抗草甘膦(一种除草剂)基因。染色体DNA解析：(1)Ti质粒的T­DNA可以将目的基因导入受体细胞的染色体DNA上，故在构建重组质粒时要将OsCYP2基因插入农杆菌Ti质粒的T­DNA中，当农杆菌侵染烟草细胞时，OsCYP2基因能随T­DNA整合到烟草细胞的染色体DNA上。(2)OsCYP2基因两端碱基序列如图2所示，为了让OsCYP2基因和Ti质粒正确连接，利用PCR技术扩增OsCYP2基因时需要设计一对引物，这对引物的序列分别为5′­AGATCTATGTCT­3′；5′­GCTAGCCTAGGA­3′(从引物5′端开始书写，只写前12个碱基即可)。5′­-AGATCTATGTCT­-3′；5′­-GCTAGCCTAGGA­-3′解析：(2)应将目的基因导入启动子和终止子之间，且为避免反向连接和自身环化，应选择两种限制酶进行切割，据图可知，应选择启动子2与终止子之间的限制酶切点，故应选择的限制酶是Bgl

Ⅱ和Nhe

Ⅰ，再结合图2的转录方向及碱基序列可知，利用PCR技术扩增OsCYP2基因时需要设计一对引物，该对引物需要与模板的3′端结合，且需要在首端加上上述两种限制酶的碱基识别序列，故最终为5′-AGATCTATGTCT-­3′和5′­-GCTAGCCTAGGA-­3′。(3)科研人员将OsCYP2基因导入烟草细胞(烟草细胞无该基因)，然后利用植物组织培养技术将含目的基因的受体细胞培养为转基因植株，利用反(逆)转录PCR技术等检测OsCYP2基因是否转录，其大致步骤为提取转基因植株的RNA→将提取的RNA反(逆)转录为cDNA→利用PCR技术进行扩增→对扩增产物进行电泳分析。在构建PCR反应体系时需加入的物质有模板DNA、引物、缓冲液、耐高温的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)、四种脱氧核苷酸(dNTP)、Mg2＋等(至少答出两种)。解析：(3)反(逆)转录是以RNA为模板合成DNA的过程，利用反(逆)转录PCR技术等检测OsCYP2基因是否转录，其大致步骤为提取转基因植株的RNA→将提取的RNA反(逆)转录为cDNA→利用PCR技术进行扩增→对扩增产物进行电泳分析；PCR是一项体外扩增DNA的技术，在构建PCR反应体系时需加入的物质有模板DNA、引物、缓冲液、耐高温的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)、四种脱氧核苷酸(dNTP)、Mg2＋等。将提取的RNA反(逆)转录为cDNA耐高温的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)、四种脱氧核苷酸(dNTP)、Mg2＋(4)科研人员选择上述扩增产物出现特异性扩增条带(呈阳性)的转基因植株，在个体生物学水平检测“转OsCYP2基因烟草的耐盐碱性是否明显提高”，请写出实验的大致思路：将等量、长势相同的转OsCYP2基因烟草和非转基因烟草分为甲、乙两组，用一定浓度NaCl溶液＋完全营养液进行水培，在其他条件相同且适宜条件下培养一段时间，观察并记录两组烟草的生长状况。解析：(4)在个体生物学水平检测“转OsCYP2基因烟草的耐盐碱性是否明显提高”，需要将转基因植物与非转基因植物进行比较，实验设计应遵循对照原则与单一变量原则，故可设计实验如下：将等量、长势相同的转OsCYP2基因烟草和非转基因烟草分为甲、乙两组，用一定浓度NaCl溶液＋完全营养液进行水培，在其他条件相同且适宜条件下培养一段时间，观察并记录两组烟草的生长状况。

将等量、长势相同的转OsCYP2基因烟草和非转基因烟草分为甲、乙两组，用一定浓度NaCl溶液＋完全营养液进行水培，在其他条件相同且适宜条件下培养一段时间，观察并记录两组烟草的生长状况