2019-2020学年人教版生物选修三阶段综合测评1　基因工程

2019-2020学年人教版生物选修三阶段综合测评1　基因工程

阶段综合测评(一) 基因工程 (满分：100 分 时间：90 分钟) 一、选择题(共 20 小题。每小题 2 分，共 40 分) 1．下列关于基因工程技术的叙述，正确的是( ) A．切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别 6 个核苷酸序列 B．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 C．载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因 D．抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达 D [A 项，限制性核酸内切酶大多特异性地识别 6 个核苷酸序列，但也有少 数限制性核酸内切酶能识别 4 个、5 个或 8 个核苷酸序列。B 项，PCR 反应中温 度周期性变化是为变性、复性和延伸创造条件。另外，耐高温的 DNA 聚合酶只是 在延伸阶段发挥催化作用，变性和复性过程不需要酶的催化。C 项，载体质粒上 的抗生素抗性基因可作为标记基因，供重组 DNA 的鉴定和选择，而不是抗生素合 成基因。D 项，目的基因导入受体细胞后不一定能正常表达。] 2．下列关于基因工程中有关酶的叙述不正确的是( ) A．限制酶水解相邻核苷酸间的化学键打断 DNA B．DNA 连接酶可将末端碱基互补的两个 DNA 片段连接 C．DNA 聚合酶能够从引物末端延伸 DNA 或 RNA D．逆转录酶以一条 RNA 为模板合成互补的 DNA C [限制酶能够识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链 中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂，故 A 正确；DNA 连接酶可以连 接黏性末端互补的两个 DNA 片段之间的磷酸二酯键，故 B 正确；DNA 聚合酶能 够从引物末端延伸 DNA，而延伸 RNA 的是 RNA 聚合酶，故 C 错误；逆转录过 程就是以 RNA 为模板合成 DNA 的过程，该过程需要逆转录酶的催化，故 D 正确。] 3．细胞通过 DNA 损伤修复可使 DNA 在复制过程中受到损伤的结构大部分 得以恢复。如图为其中的一种方式——切除修复过程示意图。下列有关叙述不正 确的是( ) A．图示过程的完成需要限制酶、解旋酶、DNA 聚合酶、DNA 连接酶等的共 同作用 B．图中二聚体的形成可能是受物理、化学等因素的作用所致 C．图示过程涉及碱基互补配对原则 D．DNA 损伤修复降低了突变率，保持了 DNA 分子的相对稳定性 A [图示过程的完成需要限制酶、DNA 聚合酶、DNA 连接酶等的共同作用， 但不需要解旋酶，A 错误；二聚体的形成可能是受环境因素的影响，如物理、化 学等因素，B 正确；在两个胸腺嘧啶脱氧核苷酸封闭缺口的过程中利用了碱基互 补配对原则，C 正确；图示可以看出，DNA 损伤修复恢复了 DNA 分子的原有结 构，保持了 DNA 分子的相对稳定性，D 正确。] 4．观察分析下图，该图表示的过程是( ) A．构建基因组文库 B．构建 cDNA 文库 C．构建基因表达载体 D．构建转基因工程菌 A [限制酶切割的是该生物的基因组 DNA，而且切成很多片段，总体是该生 物的全部基因，因此该过程构建的是基因组文库，A 项正确；cDNA 文库储存的 是该生物的部分基因，B 项错误；构建基因表达载体以及构建工程菌，涉及的基 因只有一个，即目的基因，C、D 两项均错误。 ] 5．下列有关 PCR 技术的叙述中，正确的是( ) A．作为模板的 DNA 序列必须不断地加进每一次的扩增当中 B．作为引物的脱氧核苷酸序列必须不断地加进每一次的扩增当中 C．反应需要的 DNA 聚合酶必须不断地加进反应当中 D．反应需要的 DNA 连接酶必须不断地加进反应当中 B [作为引物的脱氧核苷酸序列必须不断地加进每一次的扩增当中，而不是 不断地加进其他的物质。] 6．判断基因工程是否成功的标准是( ) A．目的基因能否在受体细胞中检测到 B．目的基因转录产生的 mRNA 能否在受体细胞中检测到 C．目的基因表达产生的蛋白质能否在受体细胞中检测到 D．受体生物个体是否表现出目的基因控制的性状 D [基因工程的最终目的是通过体外 DNA 重组和转基因技术，使受体生物获 得新的遗传性状。] 7．下列关于基因工程的叙述，正确的是( ) A．目的基因和受体细胞均可来自动物、植物和微生物 B．限制性核酸内切酶、DNA 连接酶及载体是基因工程中常用的工具酶 C．若检测培育的抗虫棉花是否成功，可用相应的病菌侵染棉花植株 D．载体上的抗性基因有利于检测目的基因是否插入受体细胞的染色体上 A [基因工程的目的基因可以来源于动物、植物和微生物，受体细胞也可以 来自动物、植物和微生物，选项 A 正确；基因工程的工具有限制性核酸内切酶、 DNA 连接酶和载体，其中限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶是两类常用的工具酶， 选项 B 错误；若检测培育的抗虫棉花是否成功，可用棉铃虫取食棉花植株，选项 C 错误；载体上的抗性基因有利于检测目的基因是否导入受体细胞，但不能检测 目的基因是否插入受体细胞的染色体上，选项 D 错误。] 8．人组织纤溶酶原激活物(htPA)是一种重要的药用蛋白，可在转 htPA 基因母 羊的羊乳中获得，生产流程如图所示。下列有关叙述正确的是( ) A．构建重组表达载体时需要用 DNA 聚合酶和 DNA 连接酶 B．检测目的基因是否已转录出 mRNA，可采用分子杂交技术 C．将重组表达载体导入受精卵之前用 CaCl2 处理，有利于提高转化效率 D．若在母羊的体细胞中检测到 htPA 基因，说明目的基因成功表达 B [构建基因表达载体需要限制酶和 DNA 连接酶，不需要 DNA 聚合酶，A 错误；检测目的基因是否已转录出 mRNA，可采用分子杂交技术，B 正确；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时 需要用 CaCl2 处理，C 错误；若在母羊的体细胞中检测到 htPA 基因，说明目的基 因成功导入受体细胞，但不能说明目的基因已经表达，只有在转 htPA 基因母羊的 羊乳中，检测到 htPA(或人组织纤溶酶原激活物)，才能说明目的基因已成功表达， D 错误。] 9．半乳糖血症病人由于细胞内不能合成 1－磷酸半乳糖尿苷酰转移酶，从而 导致体内过多的半乳糖积累，引起肝、脑等受损。美国的一位科学家用带有半乳 糖苷酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞，结果发现这些组织细胞能够利用 半乳糖了。这种治疗疾病的方法称为( ) A．免疫治疗 B．化学治疗 C．基因治疗 D．药物治疗 C [将正常基因导入组织细胞，使其表达产物发挥功能，以修复组织细胞在 功能方面的缺陷，这种治疗疾病的方法叫基因治疗。] 10．科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶蛋白。以下有关 该基因工程的叙述错误的是 ( ) A．采用反转录的方法可得到目的基因 B．基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的 C．马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞 D．用不同种限制酶处理质粒和含有目的基因的 DNA，可产生黏性末端而形 成重组 DNA 分子 D [对质粒和含目的基因的 DNA 进行切割时，应形成相同的黏性末端，形成 重组 DNA 分子时，用 DNA 连接酶处理。] 11．利用基因工程技术将鱼的抗冻蛋白基因导入番茄，试图培育出耐寒能力 强的番茄。下列相关说法错误的是( ) A．可用 PCR 技术或逆转录法获得抗冻蛋白基因 B．将抗冻蛋白基因与相应载体连接构建基因表达载体 C．利用农杆菌转化法将基因表达载体导入受体细胞 D．检测到番茄细胞中具有抗冻蛋白基因，则培育出的番茄一定具有抗寒能力 D [基因工程中获取目的基因的方法包括：从基因文库中获取、采用 PCR 技 术体外扩增、人工化学合成(如逆转录法)，A 正确；在培育耐寒转基因番茄的过程 中，需要将抗冻蛋白基因与相应载体连接构建基因表达载体，再导入受体细胞，B 正确；将目的基因导入植物受体细胞最常用的方法是农杆菌转化法，C 正确；番 茄细胞中具有抗冻蛋白基因，但该基因在受体细胞中不一定表达，因而培育出的 番茄不一定具有耐寒能力，D 错误。] 12．某链状 DNA 分子含有 5 000 个碱基对(bp)，先用限制酶 a 切割，再把得 到的产物用限制酶 b 切割，得到的 DNA 片段大小如表所示。限制酶 a、b 的识别 序列和切割位点如图所示。下列有关说法正确的是( ) 酶 a 切割产物长度(bp) 酶 b 再次切割产物长度(bp) 2 100；1 400；1 000；500 1 900；200；800；600；1 000；500 A．该 DNA 分子中酶 a 与酶 b 的切割位点分别有 3 个和 2 个 B．酶 a 与酶 b 切出的黏性末端不能相互连接 C．酶 a 与酶 b 切断的化学键不相同 D．若酶 a 完全切割与该 DNA 序列相同的质粒，得到的切割产物有 4 种 A [酶 a 可以把该 DNA 分子切成 4 段，说明该 DNA 分子上酶 a 的切割位点 有 3 个；酶 b 把长度为 2 100 bp 的 DNA 片段切成长度分别为 1 900 bp 和 200 bp 的两个 DNA 片段，把长度为 1 400 bp 的 DNA 片段切成长度分别为 800 bp 和 600 bp 的两个 DNA 片段，说明酶 b 在该 DNA 分子上有 2 个切割位点，A 正确；由图 可以看出，酶 a 和酶 b 切割后产生的黏性末端相同，它们之间能相互连接，B 错 误；限制酶作用的化学键都是磷酸二酯键，C 错误；由 A 选项可知，在该 DNA 分子中酶 a 的切割位点有 3 个，又已知质粒为环状 DNA 分子，故仅用酶 a 切割与 该 DNA 分子序列相同的质粒，得到的切割产物有 3 种，D 错误。] 13．当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程药物，则基因 工程药物与蛋白质工程药物相比较，正确的是( ) A．都与天然产物完全相同 B．基因工程药物常与天然产物相同，蛋白质工程药物常与天然产物不相同 C．都与天然产物不相同 D．基因工程药物常与天然产物不相同，蛋白质工程药物常与天然产物相同 B [基因工程是将外源基因导入另一生物体内，并使之表达，体现人类所需 的性状，或者获取所需的产品，因此，基因工程在原则上只能生产自然界已存在 的蛋白质，所以基因工程药物常与天然产物相同。蛋白质工程从分子水平对蛋白 质进行改造设计，通过对相应的基因进行修饰加工甚至人工进行基因合成，从而 实现对现有蛋白质的改造，或制造一种新的蛋白质以满足人类生产和生活需求， 因此，蛋白质工程产物常与天然产物不相同，选项 B 正确。] 14．如图表示蛋白质工程的操作流程，下列说法不正确的是( ) A．蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作 B．蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术 C．a、b 过程分别表示转录、翻译 D．通过蛋白质工程可制造出一种新的蛋白质 B [蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作，如蛋白质的 空间结构、氨基酸的排列顺序等，这对于合成或改造基因至关重要，A 正确；蛋 白质工程的进行离不开基因工程，因为对蛋白质的改造要通过对基因的改造来完 成，B 错误；图中 a、b 过程分别表示转录、翻译，C 正确；通过蛋白质工程可对 现有蛋白质进行改造，也可制造出一种新的蛋白质，D 正确。] 15．从转基因牛、羊乳汁中提取药物操作简单，甚至可直接饮用治病。如果 将药物蛋白基因转入动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中，从转基因牛、羊尿液中提 取药物比从乳汁中提取药物的更大优越性在于( ) A．技术简单 B．膀胱上皮细胞容易表达药物蛋白 C．膀胱上皮细胞全能性较高 D．无论是雌性个体还是雄性个体，在任何发育时期都可以产生所需药物 D [利用动物乳腺生物反应器生产药物要受动物性别和发育时期的限制。若 从尿液中获取药物，则无论是雌性个体还是雄性个体，在任何发育时期都可以产 生所需药物。] 16．一环状 DNA 分子，设其长度为 1，限制酶 A 在其上的切点位于 0.0 处； 限制酶 B 在其上的切点位于 0.3 处；限制酶 C 的切点未知，但 C 单独切或与 A 或 与 B 同时切的结果如下表，请确定 C 在该环状 DNA 分子上的切点应位于图中的 哪处( ) C 单独切 长度为 0.8 和 0.2 的两个片段 C 与 A 同时切 长度为 2 个 0.2 和 1 个 0.6 的片段 C 与 B 同时切 长度为 2 个 0.1 和 1 个 0.8 的片段 A．0.2 和 0.4 处 B．0.4 和 0.6 处 C．0.5 和 0.7 处 D．0.6 和 0.9 处 A [据图表信息可知：限制酶 C 单独切割环状 DNA 分子，获得长度为 0.8 和 0.2 的两个片段，可推知限制酶 C 有 2 个切割位点，而限制酶 A 只有 1 个切割位 点，且位于 0.0 处。又知限制酶 C 与限制酶 A 同时切割时，获得 2 个 0.2 和 1 个 0.6 的片段，因此以限制酶 A 切割点向左或向右推测，可得知限制酶 C 的切割位 点可能为 0.2、0.4 或 0.6、0.8 处。再根据限制酶 C 与限制酶 B 同时切割时，获得 2 个 0.1 和 1 个 0.8 片段，可推知限制酶 C 的切割位点可能为 0.1、0.2 或 0.4、0.5 处。综上分析，只有 0.2 和 0.4 两处与之前推测相吻合，选项 A 正确。] 17．环境雌激素(EEs)会影响动物和人类的性腺发育。斑马鱼在 EEs 的诱导下， 会表达出卵黄蛋白原(vtg)。已知绿色荧光蛋白(GFP)基因能使斑马鱼发光，欲获得 能检测水中是否含有 EEs 的转基因斑马鱼，下列操作合理的是( ) A．将 EEs 基因的启动子与 GFP 基因重组 B．将 vtg 基因的启动子与 GFP 基因重组 C．将 GFP 基因的启动子与 GFP 基因重组 D．将 GFP 基因的启动子与 vtg 基因重组 B [由题意可知，环境中的 EEs 可诱导斑马鱼体内 vtg 基因的表达，在不含 EEs 的环境中，斑马鱼体内 vtg 基因不能表达。因此，只要将 vtg 基因的启动子与 GFP基因重组并导入斑马鱼体内，便能根据斑马鱼是否发光检测水中是否含EEs。] 18．玫瑰人工栽培历史悠久，迄今已培育出 2 500 多个品种。玫瑰没有生成蓝 色翠雀花素所需的“黄酮类化合物 3,5－氢氧化酶”的基因，因此蓝玫瑰被认为是 不可能培育成功的。但日本科研人员将蓝三叶草中的蓝色素基因植入普通玫瑰而 成功培育出了蓝玫瑰，这种玫瑰的花瓣中所含的色素为蓝色。下列有关叙述正确 的是( ) A．蓝色翠雀花素分布于蓝玫瑰花瓣细胞的液泡和叶绿体中 B．培育蓝玫瑰用到的工具酶是限制酶和 DNA 连接酶 C．蓝色素基因在所有玫瑰细胞中都能控制合成蓝色翠雀花素 D．蓝玫瑰的培育成功意味着人类创造了一个新的物种 B [蓝色翠雀花素分布于蓝玫瑰花瓣细胞的液泡中，叶绿体中的色素为叶绿 素等光合色素，A 错误；日本科研人员将蓝三叶草中的蓝色素基因植入普通玫瑰 而成功培育出了蓝玫瑰，为基因工程操作，故用到的工具酶是限制酶和 DNA 连接 酶，B 正确；由于基因的选择性表达，蓝色素基因只在玫瑰花瓣细胞中表达，而 在其他细胞中不表达，C 错误；蓝玫瑰仅仅是转入了一个外源的基因，与其他的 攻瑰未产生生殖隔离，因而没有产生新的物种，D 错误。] 19．腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症是一种免疫缺陷病，对患者进行基因治 疗的方法是取出患者的淋巴细胞，进行体外培养时转入正常 ADA 基因，再将这些 淋巴细胞注入患者体内，使其免疫功能增强。下列有关叙述中，正确的是( ) A．正常 ADA 基因替换了患者的缺陷基因 B．正常 ADA 基因通过控制 ADA 的合成来影响免疫功能 C．淋巴细胞需在体外培养至能无限增殖时再注入患者体内，保证患者体内有 足量的携带正常基因的淋巴细胞 D．体外培养淋巴细胞时可以通过显微注射技术将正常的 ADA 基因直接注入 淋巴细胞 B [正常 ADA 基因并没有替换患者的缺陷基因，而是通过表达 ADA 来改善 患者的免疫功能，A 错误、B 正确；淋巴细胞需在体外培养至一定数量(而非能无 限增殖，无限增殖是癌细胞的特点)时再注入患者体内，保证患者体内有足量的携 带正常基因的淋巴细胞，C 错误；采用显微注射法将正常 ADA 基因注入患者的淋 巴细胞时需要先构建基因表达载体，D 错误。] 20．下列有关蛋白质工程的叙述中，错误的是( ) A．收集大量的蛋白质分子结构的信息，以便分析结构与功能之间的关系 B．蛋白质工程的原理是从预期的蛋白质功能出发，最终推测出脱氧核苷酸序 列的过程 C．T4 溶菌酶中引入二硫键提高了它的热稳定性是蛋白质工程的体现 D．蛋白质工程只能改造现有的蛋白质，而不能制造新的蛋白质 D [蛋白质结构的多样性决定蛋白质功能的多样性，在实施蛋白质工程的准 备阶段，只有收集到大量的蛋白质结构的信息，才能从其中寻求到某一结构跟预 期的蛋白质功能之间的关系，从而据其构建出某一段氨基酸序列，此氨基酸序列 成为构建脱氧核苷酸序列(即基因)的依据，A、B 项正确。T4 溶菌酶是蛋白质，对 其改造属于蛋白质工程，C 项正确。在蛋白质工程中，基因修饰后可以表达出改 造的蛋白质，基因合成后可以制造出新的蛋白质，D 项错误。] 二、非选择题(共 6 小题，共 60 分) 21．(10 分)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图 1 和图 2 中 箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题： 图 1 图 2 (1)一个图 1 所示的质粒分子经 Sma Ⅰ切割前后，分别含有________个游离的 磷酸基团。 (2)若对图中质粒进行改造，插入的 Sma Ⅰ酶切位点越多，质粒的热稳定性越 ________。 (3)用图中的质粒和外源 DNA 构建重组质粒，不能使用 Sma Ⅰ切割，原因是 __________________________________________。 (4)与只使用 EcoR Ⅰ相比较，使用 BamH Ⅰ和 Hind Ⅲ两种限制酶同时处理质 粒、外源 DNA 的优点在于可以防止______________ _____________________________________________________。 (5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入 ________________酶。 (6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了____________。 [解析] (1)质粒为小型环状的 DNA 分子，环状 DNA 分子中没有游离的磷酸 基团；经 Sma Ⅰ切割后在切口处每端各含 1 个游离的磷酸基团，故共有 2 个游离 的磷酸基团。(2)因 Sma Ⅰ酶的识别序列中全部是 G—C 碱基对，而 G—C 碱基对 间氢键数目比 A－T 碱基对间多，故插入的 Sma Ⅰ酶切位点越多，质粒的热稳定 性越强。(3)若用 Sma Ⅰ切割质粒和外源 DNA，则质粒中作为标记基因的抗性基 因的结构被破坏，外源 DNA 中目的基因的结构也会被破坏。(4)若只使用 EcoR Ⅰ 切割目的基因和外源 DNA，则除了含目的基因的片段和质粒连接外，质粒和含目 的基因的片段可能会自身连接而环化。(5)含目的基因的片段与质粒连接形成重组 质粒，需 DNA 连接酶将两个 DNA 片段的末端“缝隙”连接起来。(6)重组质粒中 的抗性基因是作为标记基因，便于鉴别和筛选含有目的基因的细胞。 [答案] (1)0、2 (2)强 (3)Sma Ⅰ会破坏质粒的抗性基因及外源 DNA 中的 目的基因 (4)质粒和含目的基因的外源 DNA 片段自身环化 (5)DNA 连接 (6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞 22．(10 分)(2017·全国Ⅱ)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可 催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌 病的能力。回答下列问题： (1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的 mRNA，常选用 嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是________________。提取 RNA 时，提取 液 中 需 添 加 RNA 酶 抑 制 剂 ， 其 目 的 是 _______________________________________________ _____________________________________________________。 (2)以 mRNA 为材料可以获得 cDNA，其原理是______________ _______________________________________________________ _____________________________________________________。 (3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的 基因导入受体细胞，原因是________________(答出两点即可)。 (4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA 连接酶催化形成的化学键是 _____________________________________________。 (5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病 的 能 力 没 有 提 高 ， 根 据 中 心 法 则 分 析 ， 其 可 能 的 原 因 是 _______________________________________________________。 [解析] (1)与老叶相比，嫩叶组织细胞易破碎，容易提取到几丁质酶的 mRNA。提取 RNA 时，提取液中添加 RNA 酶抑制剂可防止 RNA 被 RNA 酶催化 降解。 (2)以 mRNA 为模板，按照碱基互补配对原则，在逆转录酶的作用下，通过逆 转录(反转录)可以获得 cDNA。 (3)因该目的基因是通过逆转录形成的，无表达所需的启动子，也无在受体细 胞内进行复制所需的复制原点等，所以在受体细胞内不能稳定存在和表达，也不 能遗传下去。 (4)构建基因表达载体时，DNA 连接酶能催化目的基因和质粒载体这两个 DNA 片段之间形成磷酸二酯键。 (5)转基因植株的基因组中含有几丁质酶基因，但该植株抗真菌的能力并没有 提高，可能是由于转录或翻译异常，即几丁质酶基因未能正常表达。 [答案] (1)嫩叶组织细胞易破碎 防止 RNA 降解 (2)在逆转录酶的作用下， 以 mRNA 为模板按照碱基互补配对的原则可以合成 cDNA (3)目的基因无复制原 点；目的基因无表达所需启动子 (4)磷酸二酯键 (5)目的基因的转录或翻译异常 23．(10 分)降钙素是一种多肽类激素，临床上用于治疗骨质疏松症等。人的 降钙素活性很低，半衰期较短。某科研机构为了研发一种活性高、半衰期长的新 型降钙素，从预期新型降钙素的功能出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工 合成了两条都含有 72 个碱基的 DNA 单链，两条链通过 18 个碱基对形成部分双链 DNA 片段，再利用 Klenow 酶补平，获得双链 DNA，过程如图所示。在此过程中 发现，合成较长的核苷酸单链易产生缺失碱基的现象。请分析并回答下列问题： (1)Klenow 酶是一种________酶，合成的双链 DNA 有________个碱基对。 (2) 获 得 的 双 链 DNA 经 EcoR Ⅰ( 识 别 序 列 和 切 割 位 点 是 — ) 和 BamH Ⅰ( 识 别 序 列 和 切 割 位 点 是 )双酶切割后插入大肠杆菌质粒中，筛选含重组质粒的 大肠杆菌并进行 DNA 测序验证。 ①大肠杆菌是理想的受体细胞，这是因为它______________ _____________________________________________________。 ②设计 EcoR Ⅰ和 BamH Ⅰ双酶切割的目的是______________ _____________________________________________________。 ③要进行重组质粒的鉴定和选择，需要大肠杆菌质粒中含有________。 (3)经 DNA 测序表明，最初获得的多个重组质粒均未发现完全正确的基因序 列，最可能的原因是____________________________ _____________________________________________________。 (4)上述制备该新型降钙素的过程，运用的现代生物工程技术是 _______________________________________________________ _____________________________________________________。 [解析] 本题以研发降钙素为背景，主要考查蛋白质工程和基因工程的相关知 识。由图可知，人工合成两条都含有 72 个碱基的 DNA 单链，两条链形成的部分 双链 DNA 片段有 18 个碱基对，两条链上的单链部分各有 72－18＝54(个)碱基， 利用 Klenow 酶补平后获得的双链 DNA 有 54＋54＋18＝126(个)碱基对。为了防 止目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接，所以设计 EcoR Ⅰ和 BamH Ⅰ双酶进行切割。 [答案] (1)DNA 聚合 126 (2)①繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少 ② 保证目的基因和载体定向连接 ③标记基因 (3)合成的核苷酸单链较长，出现缺 失碱基的现象 (4)蛋白质工程和基因工程 24．(10 分)(2017·江苏高考)金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白， 某研究小组计划通过多聚酶链式反应(PCR)扩增获得目的基因，构建转基因工程 菌，用于重金属废水的净化处理。PCR 扩增过程示意图如下，请回答下列问题： (1)从高表达 MT 蛋白的生物组织中提取 mRNA，通过________获得________ 用于 PCR 扩增。 (2)设计一对与 MT 基因两端序列互补配对的引物(引物 1 和引物 2)，为方便构 建重组质粒，在引物中需要增加适当的________________位点。设计引物时需要 避免引物之间形成________________，而造成引物自连。 (3)图中步骤 1 代表________，步骤 2 代表退火，步骤 3 代表延伸，这三个步 骤组成一轮循环。 (4)PCR 扩增时，退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏 ________的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关，长度相同但 ________的引物需要设定更高的退火温度。 (5)如果PCR反应得不到任何扩增产物，则可以采取的改进措施有________(填 序号：①升高退火温度 ②降低退火温度 ③重新设计引物)。 [解析] (1)目的基因的获取：从高表达 MT 蛋白的生物组织中提取 mRNA， 通过逆转录获得 cDNA 用于 PCR 扩增。 (2)设计一对与 MT 基因两端序列互补配对的引物(引物 1 和引物 2)，为方便基 因与载体相连构建重组质粒，在引物中需要增加适当的限制性核酸内切酶的切割 位点。为了避免引物自连，设计引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对。 (3)根据 PCR 的过程可知，图中步骤 1 为变性，步骤 2 为退火，步骤 3 为延伸， 这三个步骤组成一轮循环。 (4)退火温度过高，会破坏引物与模板的碱基配对。因 A、T 之间形成两个氢 键，G、C 之间形成三个氢键，GC 碱基含量高的引物，需要设定更高的退火温度。 (5)如果 PCR 反应得不到任何扩增产物，可能的原因是退火温度过高，或者设 计的引物不合适，不能与模板碱基配对。因此可采取的改进措施有降低退火温度、 重新设计引物等。 [答案] (1)逆转录 cDNA (2)限制性核酸内切酶 碱基互补配对 (3)变性 (4)引物与模板 GC 含量高 (5)②③ 25．(10 分)科研人员通过基因工程实现了β甘露聚糖酶基因在猪肠道野生酵母 菌中的表达，使原来不能被猪利用的粗纤维在猪肠道内被分解成可直接吸收的单 糖。如图为构建工程菌的部分过程，其中介导序列能引导载体整合到酵母菌的染 色体 DNA 上。请回答下列问题： 限制酶 识别序列和切割位点 EcoR Ⅰ G↓AATTC BamH Ⅰ G↓GATCC Bgl Ⅱ A↓GATCT Sal Ⅰ G↓TCGAC (1)①过程中需要的工具酶是____________________，②③过程中需要的工具 酶是____________。 (2)同尾酶是指切割 DNA 分子后能产生相同黏性末端的限制酶，图中 4 种限 制酶中属于同尾酶的是________。 (3)重组表达载体中的介导序列引导目的基因整合到酵母菌的染色体 DNA 上， 其意义在于________________________________ _____________________________________________________。 (4)①过程从野生酵母菌染色体 DNA 中 PCR 扩增介导序列时，科研人员设计 了 如 下 一 对 引 物 ： GAATTC GACCTCAAATCAGGTAGG 和 TTGCATTGACTTACA CCTAGG ， 其 中 下 划 线 部 分 序 列 的 设 计 依 据 是 ________，方框部分序列的设计目的是______________ _____________________________________________________。 (5)对重组表达载体进行酶切鉴定，假设所用的酶均可将识别位点完全切开。 若使用 EcoR Ⅰ和 Sal Ⅰ酶切，得到________种 DNA 片段。若使用 EcoR Ⅰ和 BamH Ⅰ酶切，得到________种 DNA 片段。 [解析] (1)图中①表示采用 PCR 技术扩增介导序列的过程，该过程在高温条 件下进行，需要热稳定性 DNA 聚合酶；②③表示基因表达载体的构建过程，除了 图中的限制酶外，该过程中还需要 DNA 连接酶。(2)表中限制酶 BamH Ⅰ和 Bal Ⅱ 的识别序列不同，但两者切割产生的黏性末端相同，属于同尾酶。(3)转基因生物 染色体的 DNA 上是否插入目的基因是目的基因能否在真核生物中稳定遗传的关 键。重组表达载体中的介导序列引导目的基因整合到酵母菌的染色体 DNA 上，这 可使目的基因能随工程菌染色体稳定遗传和表达。(4)①过程从野生酵母菌染色体 DNA 中 PCR 扩 增 介 导 序 列 时 ， 科 研 人 员 设 计 了 如 下 一 对 引 物 ： GAATTC GACCTCAAATCAGGTAGG 和 TTGCATTGACTTACA CCTAGG ， 引物是根据已知核苷酸序列设计的，因此其中下划线部分序列的设计依据是介导 序列两端的部分 DNA 序列；GAATTC 是限制酶 EcoR Ⅰ的识别序列，而 CCTAGG 是限制酶 BamH Ⅰ的识别序列，因此方框部分序列的设计目的是使扩增出的介导 序列两端含有限制酶 EcoR Ⅰ和 BamH Ⅰ的识别序列。(5)由题图可知，重组的基 因表达载体含有 2 个 EcoR Ⅰ酶切位点，含有 1 个 Sal Ⅰ酶切位点，因此使用 EcoR Ⅰ和 Sal Ⅰ酶切重组质粒可以得到 3 种 DNA 片段。重组的基因表达载体含有 2 个 EcoR Ⅰ酶切位点，但不再含有 BamH Ⅰ酶切位点，因此用 EcoR Ⅰ和 BamH Ⅰ 酶切重组质粒可以得到 2 种 DNA 片段。 [答案] (1)热稳定性 DNA 聚合酶(Taq 酶或耐高温的 DNA 聚合酶) DNA 连 接酶 (2)BamH Ⅰ和 Bgl Ⅱ (3)使目的基因能随工程菌染色体稳定遗传和表达 (4)介导序列两端的部分DNA序列 使扩增出的介导序列两端含有限制酶EcoR Ⅰ 和 BamH Ⅰ的识别序列 (5)3 2 26．(10 分)已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由 305 个氨基酸组成。如果将 P 分子中 158 位的丝氨酸变成亮氨酸，240 位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白 质(P1)不但保留 P 的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题： (1)从 上 述 资 料 可 知 ， 若 要 改 变 蛋 白 质 的 功 能 ， 可 以 考 虑 对 蛋 白 质 的 ________________________________________进行改造。 (2)以 P 基因序列为基础，获得 P1 基因的途径有修饰________基因或合成 ________基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包 括________的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即： _____________________________________________________。 (3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出 发，通过________________和________________，进而确定相对应的脱氧核苷酸 序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物 ________进行鉴定。 [解析] (1)从题中所述资料可知，将 P 分子中 158 位的丝氨酸变成亮氨酸， 240 位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸后，该蛋白质的功能发生了改变，此过程是通过对 构成蛋白质的氨基酸的排列顺序进行改造，进而改变了蛋白质的结构，从而改变 了蛋白质的功能。 (2)在蛋白质工程中，目的基因可以以 P 基因序列为基础，对生物体内原有 P 基因进行修饰，也可以通过人工合成法合成新的 P1 基因。 中心法则的内容如下图所示： 由图可知，中心法则的全部内容包括：DNA 以自身为模板进行的复制，DNA 通过转录将遗传信息传递给 RNA，最后 RNA 通过翻译将遗传信息表达成蛋白质； 在某些病毒中 RNA 可自我复制(如烟草花叶病毒等)，在某些病毒中能以 RNA 为 模板逆转录合成 DNA(如 HIV)，这是对中心法则的补充。 (3)蛋白质工程的基本途径是预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测 应有的氨基酸序列→合成 DNA→表达出蛋白质，经过该过程得到的蛋白质，需要 对其生物功能进行鉴定，以保证其发挥正常作用。 [答案] (1)氨基酸序列(或结构)(其他合理答案也给分) (2)P P1 DNA 和 RNA(或遗传物质) DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→ 蛋白质(或转录、逆转录、翻译) (3)设计蛋白质的结构 推测氨基酸序列 功能