高考生物三轮冲刺易错题易错点28 基因工程（2份打包，原卷版+教师版）

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易错点28 基因工程



1.有关“启动子、起始密码子、终止子、终止密码子”

位置
作用
启动子
位于DNA分子上
RNA聚合酶识别和结合位点，启动转录过程
起始
密码子
位于mRNA分子上
决定翻译的开始
终止子
位于DNA分子上
决定转录的结束
终止
密码子
位于mRNA分子上
决定翻译的结束
2.有关“DNA有关的酶”
名称
作用部位
作用底物
作用结果
限制酶
磷酸二酯键
DNA
将DNA切成两个片段
DNA连接酶
磷酸二酯键
DNA片段
将两个DNA片段连接为一个DNA分子
DNA聚合酶或热稳定DNA聚合酶(Taq酶)
磷酸二酯键
脱氧核苷酸
将单个脱氧核苷酸依次连接到DNA单链末端
DNA(水解)酶
磷酸二酯键
DNA
将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸
解旋酶
碱基对之间的氢键
DNA
将双链DNA分子局部解旋为单链，形成两条长链
RNA聚合酶
磷酸二酯键
核糖核苷酸
将单个核糖核苷酸依次连接到RNA单链末端
3.有关“质粒”
质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。
4. 有关“基因治疗”
基因治疗：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，是治疗遗传病的最有效手段。

　　方法
比较　　
体外基因治疗
体内基因治疗
不
同点
途径
从患者体内获取某种细胞→体外完成基因转移→筛选、细胞扩增→输入体内
直接向患者体内组织细胞中转移基因
特点
操作复杂，但效果可靠
方法较简单，但效果难以控制
相同点
都是将外源基因导入靶细胞，以纠正缺陷基因，目前两种方法都处于临床试验阶段



1．下图为不同限制性核酸内切膀识别的序列及切割位置（箭头所指），下列叙述错误的是（     ）

A．图示4种限制性核酸内切酶均不能够识别和切割RNA分子内的核苷酸序列
B．若DNA上的碱基随机排列，Not I限制性核酸内切酶切割位点出现频率较其他三种限制性核酸内切酶高
C．酶切时使用两种限制酶同时处理是为了防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化
D．用酶Bgl II切出的目的基因与酶BamH I切割的质粒重组后，则不能再被这两种酶切开
【答案】B
【分析】1、常用的运载体：质粒（质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外并具有自我复制能力的双链环状DNA分子）、噬菌体的衍生物、动植物病毒。
2、作为运载体必须具备的条件：①要具有限制酶的切割位点； ②要有标记基因（如抗性基因），以便于重组后重组子的筛选；③能在宿主细胞中稳定存在并复制；④是安全的，对受体细胞无害，而且要易从供体细胞分离出来。
3、天然的质粒不能直接作为载体，基因工程中用到的质粒都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的。
【详解】A、酶具有专一性，限制酶是专门切割DNA序列中一定部位的酶，所以图示4种限制性核酸内切酶均不能够识别和切割RNA分子内的核苷酸序列，A正确；
B、由于Not I限制性核酸内切酶识别的序列比其他三种酶的序列长，若DNA上的碱基随机排列，Not I限制性核酸内切酶切割位点出现频率较其他三种限制性核酸内切酶低，B错误；
C、两种不同的限制酶可产生不同的黏性末端，所以使用两种限制酶同时处理是为了防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化，C正确；
D、用酶BglⅡ切出的目的基因与酶BamHⅠ切割的质粒重组后，重组DNA分子序列为，6个脱氧核苷酸对序列既不能被限制酶BglⅡ识别，也不能被BamHⅠ识别，所以不可能被这两种酶切开 ，D正确。
故选B。
2．下图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因。判断下列说法正确的是（     ）

A．将重组质粒导入细菌B常用的方法是用Ca2+处理细菌
B．将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的是只导入了质粒A的细菌
C．目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有四环素的培养基上生长
D．工程菌产生的生长激素可以直接使用效果良好
【答案】A
【分析】题图分析：图示表示将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的过程。质粒A上含有四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因，构建基因表达载体后，破坏了质粒A的氨苄青霉素抗性基因，但四环素抗性基因正常，所以导入重组质粒或普通质粒的大肠杆菌都能抗四环素，但导入重组质粒的大肠杆菌不能抗氨苄青霉素。
【详解】A、将重组质粒导入细菌B常用的方法是钙离子处理法（CaCl2溶液），使细菌处于易于吸收外源DNA的状态，A正确；
B、因为目的基因插入了氨苄青霉素抗性基因，而四环素抗性基因正常，因此导入了重组质粒的细菌能在含有四环素的培养基上生长，但导入空白质粒的细菌也能在此培养基上生长，B错误；
C、目的基因成功表达的标志是合成人的生长激素，而不是在含有四环素的培养基上生长，C错误；
D、由于细菌无内质网和高尔基体，对合成的生长激素不能加工、修饰，故工程菌产生的生长激素不能直接使用，D错误。
故选A。
3．某种荧光蛋白（GFP）在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白（L1）基因连接在GFP基因的5’端，获得了L1-GFP融合基因（简称为n），并将其插入质粒P，构建基因表达载体P1，其部分结构和酶切位点的示意图如下（图中E1~E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同）。

回答下列问题：
(1)据图推断，该团队在将n插入质粒P时，应使用图示中的_______________进行酶切，这是为了保证_______________。
(2)体外利用PCR技术扩增基因n时，①使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是_______________；②利用PCR技术扩增基因n时，设计的引物之间不能_______________，以避免影响引物与相应单链的结合。
(3)将P1转入大肠杆菌后，若在该大肠杆菌中观察到了绿色荧光，则说明L1基因在大肠样菌中依次完成了____________过程。
(4)真核生物基因（目的基因）在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解，在实验中应选用____________的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加__________________的抑制剂。
【答案】(1)     E1和E4     保证n（L1-GFP融合基因）的完整性
(2)     Taq酶热稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活     碱基互补配对
(3)转录和翻译
(4)     蛋白酶缺陷型     蛋白酶
【分析】利用PCR技术扩增目的基因时需使用一种特殊的酶，即热稳定的DNA聚合酶 (或Taq酶) 。利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核甘酸序列，以便据此合成引物，PCR扩增的过程是:目的基因DNA受热变性后解链为单链，引物与单链相应互补序列结合，然后在DNA聚合酶作用下延伸，如此重复循环多次。
【详解】（1）L1-GFP融合基因（n）将作为目的基因插入质粒P，在将n插入质粒P时，应使用图示中的E1和E4进行酶切，这是为了保证L1-GFP融合基因（或n）的完整性。
（2）目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是Taq酶热稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活。
引物通过碱基互补配对形成氢键和相应的模板单链结合，利用PCR技术扩增基因n时，设计的引物之间不能碱基互补配对，以避免影响引物与相应单链的结合。
（3）将P1转入大肠杆菌后，若在该大肠杆菌中观察到了绿色荧光，说明有荧光蛋白合成，则说明L1基因在大肠样菌中依次完成了转录和翻译过程。
（4）真核生物基因(的基因) 在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解，为防止蛋白质被降解，选择的大肠杆菌体内应该没有可以降解蛋白质的酶，所以选择蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加蛋白酶的抑制剂。


1.限制酶的选择方法
根据目的基因两端的限制酶切割位点、质粒上的限制酶切割位点以及是否破坏目的基因和标记基因等来确定限制酶的种类。

（1）应选择酶切位点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择Pst Ⅰ；不能选择酶切位点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。
（2）为避免目的基因及质粒的自身环化、反向连接，也可使用不同的限制酶（非同尾酶）切割目的基因所在片段和质粒（双酶切），如图甲可选择用Pst Ⅰ和EcoRⅠ两种限制酶（但要确保质粒上也有这两种酶的切割位点）。
（3）切割质粒的限制酶不能同时切开质粒上的所有标记基因，即至少要保留一个标记基因，以用于重组DNA的鉴定和筛选，如图乙中的质粒不能使用Sma Ⅰ切割。
2.标记基因的作用
标记基因可用于检测目的基因是否导入受体细胞：

3.农杆菌转化法分析

（1）构建基因表达载体需要两种工具酶：限制酶和DNA连接酶。
（2）基因表达载体（重组质粒）导入农杆菌细胞时，要用Ca2＋处理农杆菌细胞，使其处于感受态，有利于重组质粒的导入。
（3）将导入目的基因的受体细胞培育成完整的植株要用到植物组织培养技术。
【拓展】如何筛选出含有目的基因的受体细胞
（1）原理：将目的基因插入含有两种抗生素抗性基因的载体时，如果插入某种抗生素抗性基因内部，则会导致该抗生素抗性基因失活。如下图，目的基因插入四环素抗性基因内部，则四环素抗性基因失活。
（2）被转化的细菌有三种：含环状目的基因的细菌、含重组质粒的细菌、含自身环化质粒的细菌。
（3）筛选方法：将混合处理后的细菌先放在含氨苄青霉素的培养基上培养，能生长的是含重组质粒的细菌和含自身环化质粒的细菌，如图1、2、3、4、5菌落，再利用无菌的绒布影印到含有四环素的培养基上，如图能生长的菌落为2、3、4，则在含四环素培养基上不生长的即为含有目的基因的菌落，如图1、5菌落。最后，可在含氨苄青霉素的培养基上挑取1、5菌落进行培养。


4．几种获取目的基因方法的比较
项目
从基因文库中获取
人工合成
方法
从基因组文库中获取
从cDNA文库中获取
化学合成法
反转录法
过
程
供体细胞中的DNA
↓限制酶
许多DNA片段
↓插入
载体
↓导入
受体菌群(基因组文库)
↓
外源DNA扩增，产生特定性状
↓分离
目的基因
目的基因的
mRNA
↓反转录
单链DNA
↓合成
双链DNA
↓插入
载体
↓导入
受体菌群
(cDNA文库)
↓分离
目的基因
蛋白质的氨
基酸序列
↓推测
mRNA的核
苷酸序列
↓推测
基因的核苷
酸序列
↓化学合成
目的基因
目的基因的mRN A
↓反转录
单链DNA
↓合成
双链DNA
(即目的
基因)
说
明
将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库，包括基因组文库和cDNA文库
适用于片段较小，核苷酸序列已知的目的基因；利用DNA合成仪合成
以RNA为模板，需要逆转录酶
5.PCR技术相关分析
(1)PCR技术的过程

关于引物的2点提醒：①引物是一小段单链的DNA或RNA，作为新子链的合成起点，只能结合在母链的3′端；②只有通过引物，DNA才可以开始进行复制。
(2)PCR技术和DNA复制的比较

6．基因表达载体构建过程

若考虑两两相连，则DNA连接酶连接DNA片段会出现三种情况：目的基因与目的基因的连接、目的基因与质粒的连接、质粒与质粒的连接，需筛选出重组质粒。
7.蛋白质工程与基因工程的比较
项目
蛋白质工程
基因工程
区别
原理
中心法则的逆推、中心法则
基因重组
实质
定向改造或生产人类所需的蛋白质
定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品(基因的异体表达)
结果
可生产自然界没有的蛋白质
生产自然界已有的蛋白质
联系
①蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程，对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现；②基因工程所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造
8．DNA的粗提取与鉴定实验
（1）DNA的粗提取与鉴定实验中的“2、4、4”
实验操作
实验操作的目的
加蒸馏水2次
①加到鸡血细胞液中，使血细胞吸水涨破；②加到含DNA的2 mol/L的NaCl溶液中，使NaCl溶液的物质的量浓度稀释到0.14 mol/L，使DNA析出
用纱布过滤4次
①过滤血细胞破裂液，得到含细胞核物质的滤液；②过滤用2 mol/L的NaCl溶液充分溶解的DNA，滤去溶液中的杂质；③滤取0.14 mol/L的NaCl溶液中析出的DNA(黏稠物)；④过滤溶有DNA的2 mol/L的NaCl溶液
用NaCl溶液4次
①加2 mol/L的NaCl溶液，溶解提取的细胞核物质；②用0.14 mol/L的NaCl溶液使DNA析出；③用2 mol/L的NaCl溶液，溶解滤取的DNA黏稠物；④用2 mol/L的NaCl溶液，溶解丝状物用于鉴定DNA

（2）注意事项
(1)本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核(无DNA)。可选用鸡血细胞作材料。
(2)加入洗涤剂后，动作要轻缓、柔和，否则容易产生大量的泡沫，不利于后续步骤的操作。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分子不能形成絮状沉淀。
(3)二苯胺试剂要现配现用，否则会影响鉴定的效果。
(4)提取植物细胞的DNA时，加入的洗涤剂能溶解细胞膜，有利于DNA的释放；加入食盐(主要成分是NaCl)的目的是溶解DNA。
(5)在DNA进一步提纯时，选用冷却的体积分数为95%的酒精溶液的作用是溶解杂质和析出DNA。


1．下图表示pBR322质粒和人生长激素基因所在片段的结构信息，将二者构建的重组质粒导入受体菌并进行筛选。下列叙述正确的是（   ）

注：AmpR：氨苄青霉素抗性基因，TetR：四环素抗性基因
A．应选择的限制酶E组合和酶F
B．所选用的受体菌不能含有AmpR和TetR基因
C．用含氨苄青霉素的培养基只能筛选出含重组质粒的受体菌
D．同时用三种限制酶处理图中质粒，电泳后可得到3个条带
【答案】B
【分析】题图分析，切割目的基因和质粒最好用酶F和酶G，这样可以获得不同的黏性末端，而且目的基因的两端也具有这两种限制酶的切割位点，既避免切割后DNA片段的自身环化，又保留质粒上的标记基因，由图可知构建基因表达载体破坏了四环素抗性基因，保留了氨苄青霉素抗性基因。
【详解】A、酶E会破坏两种标记基因，为避免切割后DNA片段的自身环化，又保留质粒上的标记基因，切割时应选择的限制酶组合是酶F和酶G，A错误；
B、所选用的受体菌不能含有AmpR和TetR基因，以便于对含有目的基因的受体菌的选择，B正确；
C、用含氨苄青霉素的培养基筛选出的有导入重组质粒的受体菌和导入原质粒的受体菌，C错误；
D、据图可知同时用三种限制酶处理图中质粒，因酶E有两个作用位点，故将质粒切割成了4个DNA片段，电泳后可得到4个条带，D错误。
故选B。
2．下图为科研人员研发冠状病毒疫苗的几种技术思路，请回答：

(1)途径Ⅰ与途径Ⅱ相比，疫苗安全性更高的是途径_____。途径Ⅲ中，过程①的操作需要_____酶，该途径涉及技术的核心是_____（用图中数字作答）。除图中所示外，常见疫苗类型还有_____。
(2)途径IV生产的DNA疫苗在动物细胞中表达将引起机体免疫应答。与DNA疫苗相比，mRNA疫苗的安全性更有优势，因为mRNA不会进入细胞核，无_____的风险，且易被_____水解，不会遗传给子细胞。
(3)人体在感染新冠病毒后可引发“细胞因子风暴”（机体感染病原体后，体液中多种细胞因子迅速大量产生的现象），进而伤害正常细胞。“细胞因子风暴”引发的免疫功能异常称为_____。
(4)该病毒表面蛋白A为主要抗原，为进一步获得更符合治疗要求的单克隆抗体，科研人员通过仔细研究，找到既不影响抗体空间结构又降低免疫反应的_____序列，借助基因工程技术对抗体结构进行人源化改造。
(5)科研人员发现利用农杆菌转化法培育出的抗虫棉品种自交的后代中，抗虫植株均有某抗病性状，原因可能是：
①_____。
②_____。
【答案】(1)     Ⅱ     逆转录     ③     减毒的微生物
(2)     整合到宿主细胞染色体基因组中     RNA（水解）酶
(3)自身免疫病
(4)氨基酸
(5)     该抗虫品种是抗病基因纯合子     抗虫基因与抗病基因位于同一条染色体上
【分析】1.通常的疫苗为灭活或减毒的病原体（抗原），预防接种的原理在于利用对人基本无毒的抗原刺激人体的免疫系统产生对某种病原体的记忆。
2.基因工程的工具有限制酶、DNA连接酶、基因的载体。限制酶识别DNA分子中特定核苷酸序列，在特定的部位将两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。常用的载体有质粒、动植物病毒、λ噬菌体的衍生物等。将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法，农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可整合到受体细胞的染色体DNA上。基因表达载体常包括目的基因、启动子、终止子、标记基因。标记基因是为了鉴别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。
3.蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。
【详解】（1）途径Ⅱ利用的是裂解病毒提取的抗原蛋白，途径Ⅰ利用的是灭活病毒，因此两种途径制备的疫苗，Ⅱ更安全，途径Ⅲ中，过程①表示利用病毒RNA合成DNA片段的过程，是逆转录，需要逆转录酶的参与，基因工程涉及技术的核心是基因表达载体的构建即③；除图中所示外，常见的疫苗类型还有减毒的微生物等。
（2）因为mRNA不会进入细胞核，无整合到宿主细胞染色体基因组中的风险，且易被RNA（水解）酶水解，不会遗传给子细胞，因而与DNA疫苗相比，mRNA疫苗的安全性更有优势。
（3）“细胞因子风暴”是由于机体感染病原体后，体液中多种细胞因子迅速大量产生的现象，免疫机能过强，进而伤害正常细胞，因此属于自身免疫病。
（4）该病毒表面蛋白A为主要抗原，有可能会引起“细胞因子风暴”，为进一步获得更符合治疗要求的单克隆抗体，可以找到既不影响抗体空间结构又降低免疫反应的氨基酸序列，再借助基因工程技术对抗体结构进行人源化改造。
（5）农杆菌转化法将抗虫基因整合到棉花的染色体DNA上，抗虫棉品种自交的后代中，抗虫植株均有某抗病性状，则可能原因有：（1）该受体棉花细胞是抗病基因纯合子，自交后代全是抗病纯合子。（2）抗虫基因正好整合到含有抗病基因的染色体上，两种基因一起遗传。
【点睛】通过疫苗技术思路情境，考查疫苗的原理、基因工程疫苗的生产步骤、蛋白质工程等知识。
3．戊型肝炎病毒是一种RNA病毒，ORF2基因编码的结构蛋白（pORF2）位于病毒衣壳表面。我国科研人员利用基因工程技术，在大肠杆菌中表达pORF2，制备戊型肝炎疫苗，过程如下图。请回答下列问题：

(1)过程①④需要的酶分别是____________、____________。
(2)过程⑤需要用____________处理大肠杆菌使其成为____________细胞，以完成转化过程。
(3)基因表达载体上ORF2基因的启动子需来源于____________。表达载体上往往带有抗性基因，其作用是____________。
(4)生产pORF2的意义主要有两个：一是开发戊肝疫苗，用于预防戊型肝炎；二是用于戊肝抗体诊断试剂盒的生产。抗体诊断试剂盒所利用的原理是____________。
【答案】(1)     逆转录酶（多答限制酶也给分，只答限制酶不给分）     DNA连接酶
(2)     Ca2+     感受态
(3)     大肠杆菌     鉴别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
(4)抗原―抗体杂交（或抗原与抗体特异性结合）
【分析】题图分析，肝炎病毒的遗传物质是RNA，因此，图中①过程表示目的基因的获取过程，经过逆转录过程，用到逆转录酶，②表示从大肠杆菌中获取所需要的质粒，③表示对质粒进行切割，便于和目的基因连接，④表示目的基因表达载体的构建过程，该过程需要DNA连接酶，⑤将目的基因导入到受体细胞中，⑥从转基因大肠杆菌的培养液中活动结构蛋白。
【详解】（1）戊型肝炎病毒是一种RNA病毒，过程①是以病毒RNA为模板合成DNA的过程，需要的酶是逆转录酶；过程④是将目的基因与质粒连接在一起，需要的酶是DNA连接酶。
（2）⑤过程表示将目的基因导入大肠杆菌的过程，由于受体细胞是大肠杆菌，通常需要用Ca2+处理大肠杆菌，使其成为感受态，增大大肠杆菌细胞壁的透过性，利于吸收周围环境中DNA，以完成转化过程。
（3）启动子是一段有特殊结构的DNA片段，其作用是驱动目的基因的转录，启动子具有物种或组织特异性，构建在大肠杆菌细胞内特异性表达pORF2蛋白的载体时，需要选择大肠杆菌细胞的启动子。标记基因的作用是鉴别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。
（4）生产pORF2的意义主要有两个：一是开发戊肝疫苗，用于预防戊型肝炎；二是用于戊肝抗体诊断试剂盒的生产。戊肝抗体诊断试剂盒利用抗原一抗体杂交原理，即利用了抗原和抗体发生特异性结合的原理实现的，通过检测是否产生杂交带来分析被测个体体内是否产生pORF2的特异性抗体。


1．二代乙肝疫苗是将乙肝病毒表面抗原基因进行质粒构建，再将重组质粒导入酵母菌，经发酵、纯化制作而成。下列叙述错误的是（     ）
A．构建重组质粒需要限制酶和DNA连接酶
B．重组质粒的构建是一种DNA重组技术
C．二代乙肝疫苗是酵母菌细胞产生的抗体
D．该技术定向地改造了生物的遗传性状
【答案】C
【分析】疫苗是将病原微生物（如细菌、立克次氏体、病毒等）及其代谢产物，经过人工减毒、灭活或利用转基因等方法制成的用于预防传染病的自动免疫制剂。疫苗保留了病原菌刺激动物体免疫系统的特性。当动物体接触到这种不具伤害力的病原菌后，免疫系统便会产生一定的保护物质，如免疫激素、活性生理物质、特殊抗体等；当动物再次接触到这种病原菌时，动物体的免疫系统便会依循其原有的记忆，制造更多的保护物质来阻止病原菌的伤害。
【详解】A、构建重组质粒需要限制酶分别对质粒和目的基因进行切割，再用DNA连接酶进行连接，A正确；
B、质粒是环状DNA，重组质粒的构建是一种DNA重组技术，B正确；
C、二代乙肝疫苗是酵母菌细胞产生的蛋白质，可以使机体产生记忆细胞和抗体，C错误；
D、该技术定向地改造了生物的遗传性状，使酵母菌能产生乙肝疫苗，D正确。
故选C。
2．Kampen等科学家为研究脂肪酶突变体对底物专一性的影响，将其蛋白质第356位的丝氨酸替换为缬氨酸，发现其活性降低了12倍，下列叙述错误的是（　　）
A．上述过程属于蛋白质工程
B．蛋白质工程需要构建重组DNA分子
C．该过程的实质是对脂肪酶在分子水平上进行改造
D．常用化学方法直接将脂肪酶第356位的丝氨酸替换为缬氨酸
【答案】D
【分析】蛋白质工程指以蛋白质的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行基因改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需要。
蛋白质工程的过程：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）→最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成。
【详解】A、将蛋白质第356位的丝氨酸替换为缬氨酸， 是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，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，属于蛋白质工程，A正确；
B、蛋白质工程是对基因进行修饰改造或重新合成，然后进行表达，须构建重组DNA分子，B正确；
C、蛋白质工程是在分子水平上对现有蛋白质的基因分子进行操作，对蛋白质在分子水平上进行改造，C正确；
D、蛋白质工程不是直接对氨基酸进行替换，而是从预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因）→最终还是回到基因工程上来解决蛋白质的合成，D错误。
故选D。
3．利用PCR技术扩增目的基因，其原理与细胞内DNA复制类似（如下图所示）。图中引物为单链DNA片段，它是子链合成延伸的基础。下列叙述错误的是（     ）

A．用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列
B．设计引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对而造成引物自连
C．复性温度过高可能导致PCR反应得不到任何扩增产物
D．第四轮循环产物中同时含有引物A和引物B的DNA片段所占的比例为15/16
【答案】D
【分析】1、PCR原理：在高温的作用下，打开DNA双链，每条DNA单链作为母链，以4中游离脱氧核苷酸为原料，合成子链，在引物作用下，DNA聚合酶从引物3'端开始延伸DNA链，即DNA的合成方向是从子链的5'端向3'端延伸的。实际上就是在体外模拟细胞内DNA的复制过程。DNA的复制需要引物，其主要原因是DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链。
2、PCR反应过程是：变性→复性→延伸。
【详解】A、用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列，只需要知道一段已知目的基因的核苷酸序列，从而根据这段序列合成引物，A正确；
B、设计引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对而造成引物自连，B正确；
C、复性的目的是引物与模板DNA结合，故复性温度过高可能导致引物与模板DNA不能结合，因而使得PCR反应得不到任何扩增产物，C正确；
D、DNA复制为半保留复制，DNA复制n次，共形成2n个DNA，其中两个DNA含有母链和子链（引物A或引物B），（2n-2）个DNA都含有子链（含有引物A和引物B），第四轮循环即DNA复制4次，共形成16个DNA，其中2个DNA含有引物A或引物B，所以第四轮循环产物中同时含有引物A和引物B的DNA片段所占的比率为14/16＝7/8，D错误。
故选D。
4．下列利用洋葱进行“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，正确的是（     ）
A．将研磨液加入切碎的洋葱，充分研磨后过滤，要弃去上清液
B．采用体积分数为95%酒精溶液析出DNA的方法可去除部分杂质
C．用塑料离心管是因为用玻璃离心管容易破损
D．将白色丝状物溶解在NaCl溶液中，加入二苯胺试剂后振荡，观察颜色变化
【答案】B
【分析】DNA粗提取和鉴定的原理：
(1)DNA的溶解性：DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同；DNA不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精，DNA对酶、高温和洗涤剂的耐受性。
(2)DNA的鉴定：在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺会被染成蓝色。
【详解】A、将研磨液加入切碎的洋葱，充分研磨后过滤要弃去沉淀物，收集上清液，A错误；
B、DNA 不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理可将 DNA 与蛋白质进一步分离，进行DNA的粗提取，B正确；
C、用塑料离心管可减少提取过程中 DNA的损失，C错误；
D、将白色丝状物溶解在 NaCl溶液中，加入二苯胺试剂后沸水加热5min，观察颜色变化，D错误。
故选B。
5．下列有关限制酶和DNA连接酶的叙述正确的是（　　）
A．限制酶将DNA双链切割成两条单链
B．同种限制酶既可以切割含目的基因的DNA片段又可以切割质粒，因此不具有专一性
C．序列—CTAG↓—和—G↓GATCC—被限制酶切出的黏性末端相同
D．E．coli DNA连接酶能催化平末端和黏性末端的连接
【答案】C
【分析】限制性核酸内切酶是可以识别并附着特定的核苷酸序列，并对每条链中特定部位的两个脱氧核糖核苷酸之间的磷酸二酯键进行切割的一类酶，简称限制酶。
【详解】A、DNA双链之间为氢键相连，而限制酶破坏的是磷酸二酯键，因此将DNA双链切割成两段，A错误；
B、同种限制酶既可以切割含目的基因的DNA片段又可以切割质粒，是由于目的基因和质粒都具有相同的酶切位点，因此具有专一性，B错误；
C、序列—CTAG↓—和—G↓GATCC—被限制酶切出的黏性末端相同，均为GATC—，C正确；
D、E．coli DNA连接酶能催化黏性末端的连接，不能催化平末端连接，D错误。
故选C。
6．“试管婴儿”技术是通过将不孕夫妇的精子和卵细胞取出，在试管中完成受精，并在试管中培养使其发育到如图所示的时期，再将胚胎植入女性子宫内发育成胎儿，该技术使一部分不能生育的夫妇重新获得了生育的机会。下列叙述错误的是（     ）

A．“试管婴儿”技术在生物学上所依据的原理是有性生殖
B．试管婴儿技术中为了某些需要，需要提取③处的细胞DNA进行检测
C．“试管婴儿”的形成用到的技术有人工授精、体内培养、核移植
D．设计试管婴儿与普通试管婴儿的区别在于前者在植入前需要对胚胎进行遗传学诊断
【答案】C
【分析】1.试管婴儿技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植后产生后代的技术。
2.设计试管婴儿技术是通过体外受精获得许多胚胎，然后从中选择符合要求的胚胎，再经移植后产生后代的技术。
【详解】A、“试管婴儿”技术中存在体外受精，经过两性生殖细胞的融合，因此属于有性生殖，A正确；
B、图示时期是胚胎发育的囊胚期，①代表内细胞团，②代表囊胚腔，③代表滋养层，为了某些需要，需要提取③滋养层处的细胞DNA进行检测，这样可避免对胚胎造成伤害，B正确；
C、“试管婴儿”的形成用到的技术有人工授精、早期胚胎培养、胚胎移植，C错误；
D、“设计试管婴儿”技术可用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植的疾病，因此，在植入前需要对胚胎进行遗传学诊断，“试管婴儿”技术用于解决不孕不育问题，二者对人类的作用是不同的，D正确。
故选C。
7．抗虫和耐除草剂玉米双抗12-5是我国自主研发的转基因品种。为给监管转基因生物安全提供依据，采用PCR方法进行目的基因监测，反应程序如图所示。下列叙述正确的是（    ）

A．预变性过程可促进模板DNA边解旋边复制
B．后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分
C．延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制
D．转基因品种经检测含有目的基因后即可上市
【答案】B
【分析】PCR过程为：①变性，当温度上升到90℃以上时，氢键断裂，双链DNA解旋为单链；②复性，当温度降低到50℃左右是，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合；③延伸，温度上升到72℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸，在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
【详解】A、预变性是使引物完全变性解开，A错误；
B、后延伸过程后延伸是为了让引物延伸完全并让单链产物完全退火形成双链结构，可使目的基因的扩增更加充分，B正确；
C、延伸过程需引物参与，C错误；
D、转基因品种不只需要检测是否含有目的基因，还要检测是否表达，还有安全性问题，D错误；
故选B。
8．乙酰胆碱酯酶（AChE）是催化乙酰胆碱分解的水解酶，还能与有机磷农药发生特异反应，在水质检测中可用于有机磷农药污染的快速检测，乙酰胆碱酯酶对防治人类疾病、保护生态环境等方面的研究具有非常重要的意义。回答下列问题：
(1)AChE的提取与纯化：AChE广泛存在于各种动物组织中，欲从动物肝脏中提取AChE，获取新鲜肝脏后，必须立即处理或低温保存，因为______。将猪肝切碎后，加低温蒸馏水，为了防止血液过快的凝结，可适量加入______，在组织捣碎机中捣碎后离心，取______用于进一步分离和纯化。
(2)AChE的基因克隆技术：利用PCR技术或RT－PCR技术（即利用逆转录和PCR技术）克隆AChE基因时，反应体系中均需要加入______酶，加入dNTP用于提供______。PCR产物经______技术纯化后，可用______酶处理回收的DNA和克隆载体，获得重组DNA分子，最终达到体内克隆AChE基因的目的。
(3)AChE的基因表达：若构建大肠杆菌表达系统，最好选择______技术（填“PCR”或“RT－PCR”）获取AChE基因．与克隆AChE基因相比，表达载体中还需要加入大肠杆菌的______等。在培养大肠杆菌时，常使用______培养基进行扩大培养，用______法接种到平板上，更易获得相应菌株。
(4)研究人员在进行某地水质检测时，发现水样能与AChE发生特异反应，若不及时治理，可能会造成水体______。
【答案】(1)     乙酰胆碱酯酶很有可能失去活性     血液抗凝剂     上清液
(2)     耐高温的DNA聚合酶##Taq DNA聚合酶##Taq酶##耐高温的TaqDNA聚合酶     原料和能量     凝胶电泳     限制性内切核酸酶和DNA连接酶
(3)     RT－PCR     启动子和终止子     LB液体     稀释涂布平板
(4)富营养化
【分析】PCR技术：
（1）概念：PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。
（2）原理：DNA复制。
（3）前提条件：要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成一对引物。
（4）条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。
（5）过程：①高温变性：DNA解旋过程；②低温复性：引物结合到互补链DNA上；③中温延伸：合成子链。PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶，高温条件下氢键可自动解开。
【详解】（1）从动物肝脏中提取AChE（乙酰胆碱酯酶）时，由于乙酰胆碱酯酶很容易活性，故应在获取新鲜肝脏后，必须立即处理或低温保存，为了防止血液过快的凝结，可适量加入血液抗凝剂，在组织捣碎机中捣碎后离心，沉淀物为细胞碎片、细胞器等，上清液中AChE的含量较多，故取上清液用于进一步分离和纯化。
（2）利用PCR技术克隆AChE基因时，需要加入热稳定DNA聚合酶（Taq酶），加入的dNTP既可以作为合成DNA的原料，又可以为反应提供能量，PCR产物可以用凝胶电泳技术进行纯化，纯化后的目的基因（AChE基因），可用限制性内切核酸酶和DNA连接酶处理回收的DNA和克隆载体，获得基因表达载体。
（3）反转录PCR又称逆转录PCR（RT-PCR），是以mRNA为模板进行的特殊PCR。真核生物的编码区是不连续的，分为外显子和内含子，在转录过程中会修剪内含子，并拼合外显子来形成转录产物，原核生物的编码区是连续的，由RT-PCR技术获得的目的基因不含内含子，故在构建大肠杆菌表达系统，最好选择RT－PCR技术获取AChE基因。与克隆AChE基因相比，表达载体中还需要加入大肠杆菌的启动子和终止子等，实验中，大肠杆菌在LB液体（培养基）培养基中进行扩大培养，培养液经稀释后，在LB固体培养基上进行涂布分离，并置于恒温培养箱中培养，更易获得相应菌株。
（4）水样能与AChE发生特异反应，说明水样中含有有机磷农药，若不及时治理，可能会造成水体富营养化。
9．下图表示某种绿色荧光蛋白基因表达载体的构建过程，绿色荧光蛋白基因有720个碱基对（bp），质粒有5369个碱基对（bp）。请据图回答问题：

(1)质粒中“氨苄青霉素抗性基因”的作用是______________。研究发现复制原点处的A和T特别多，有利于DNA复制时______________过程的发生。
(2)限制酶BamHⅠ的识别序列和切割位点是G↓GATCC，该酶切形成的黏性末端是______________。过程③所需的工具酶是______________。
(3)已知图中质粒经BamHⅠ、HindⅢ双酶切后进行电泳，出现了一条长度为5300bp的DNA条带，则重组质粒的长度为______________的DNA片段条带。
(4)过程①用两种限制酶切割质粒，与单一酶切相比，其优势有______________。过程②通过PCR技术实现，进行PCR时，需要在两种引物的______________端分别添加BamHⅠ和HindⅢ的识别序列。
(5)将重组质粒导入大肠杆菌前，要用CaCl2处理大肠杆菌，其目的是______________；进行筛选时，大肠杆菌培养基中除需要加入水、无机盐、C源、N源、琼脂等物质外，还要分别添加______________。
【答案】(1)     便于筛选目的基因是否导入受体细胞     解旋
(2)     —CTAG     DNA连接酶
(3)6020bp
(4)     可以避免目的基因自身环化；可使目的基因定向插入到运载体中     5'
(5)     使大肠杆菌处于感受态（或处于容易吸收DNA的状态）     四环素、氨苄青霉素
【分析】在质粒上存在一个复制原点，两个抗性基因和三个酶切位点，但是限制酶BamH的切割位点存在于四环素抗性基因中．因此在利用BamHl和Hindlll双酶切割时，原质粒上将缺少部分片段；而目的基因也用这两种酶进行切割，能够保证目的基因和质粒之间定向连接．因此图中③表示利用DNA连接酶形成重组质粒。PCR技术中，在低温复性的过程中，引物将结合到DNA的两条链上，并且遵循碱基的互补配对原则。
【详解】（1）氨苄青霉素抗性基因属于标记基因，质粒中标记基因的作用都是，便于筛选目的基因是否导入受体细胞；AT碱基对之间形成两个氢键，C和G之间形成三个氢键，AT对多便于解旋。
（2）限制酶BamH的识别序列和切割位点是G↓GATCC，则该酶切割DNA后形成的黏性末端是—CTAG，过程③表示切割后的目的基因和质粒发生重组，该过程需要DNA连接酶。
（3） 根据题意可知，绿色荧光蛋白基因有720个碱基对 (bp），质粒有5369个碱基对 (bp)，质粒经BamHⅠ、HindⅢ双酶切后进行电泳，出现了一条长度为5300bp的DNA条带，说明5300bp的DNA条带是原质粒中切去部分片段的质粒；重组质粒的长度=5300+720=6020kb。
（4）用同一种酶切割目的基因和质粒，可形成相同的黏性末端，在质粒和目的基因连接的时候可能出现反向连接，目的基因和质粒也能出现自身环化的可能性；故用两种限制酶切割质粒，与单一酶切相比，可以避免目的基因自身环化；可使目的基因定向插入到运载体中。
（5）CaCl2处理大肠杆菌后，大肠杆菌会处于容易吸收DNA的状态，也即是处于感受态。图中的标记基因有四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因，四环素抗性基因已经被破坏，大肠杆菌培养基中除需要加入水、无机盐、C源、N源、琼脂等物质外，分别添加四环素、氨苄青霉素，选择抗氨苄青霉素而不抗四环素的即为需要的目的菌株。
10．大肠杆菌pUC18质粒是基因工程中常用的载体。某限制酶在此质粒上的唯一酶切位点位于LacZ基因中，如果没有插入外源基因，LacZ基因便可表达出β­半乳糖苷酶。当培养基中含有IPTG和X－gal时，X－gal便会被β­半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落。反之，则形成白色菌落。下图表示利用此质粒实施基因工程的主要流程。请分析并回答下列问题：

(1)基因工程的核心步骤是_______。
(2)目的基因插入质粒构建重组质粒的过程中，需要DNA连接酶恢复____键。
(3)将试管Ⅰ中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是进行______；大肠杆菌需事先用_____进行处理，使大肠杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。
(4)将试管Ⅱ中的菌液接种于选择培养基上培养，培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质_______和生长因子，还应加入IPTG、X－gal以及氨苄青霉素，其中加入_______的作用是筛选出导入pUC18质粒和重组质粒的大肠杆菌。
(5)若观察到培养基上出现____色菌落，则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒。如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因，则不利于重组质粒的筛选，原因是______。
【答案】(1)基因表达载体的构建
(2)磷酸二酯
(3)     转化     Ca2＋
(4)     碳源、氮源、无机盐、水     氨苄青霉素
(5)     白     无论大肠杆菌中是否导入重组质粒，均会呈现蓝色菌落
【分析】分析题图：大肠杆菌pUC18质粒含有氨苄青霉素抗性基因和LacZ基因，但限制酶的切割位点位于LacZ基因上，所以构建成的重组质粒含有氨苄青霉素抗性基因，但LacZ基因被破坏，不能产生β一半乳糖苷酶。试管Ⅰ中是基因表达载体，试管Ⅱ中是大肠杆菌，将试管I中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是进行转化，最后用选择培养基进行筛选。
【详解】（1）基因工程的核心步骤是构建基因表达载体，其组成必须有目的基因、启动子、终止子以及标记基因等。
（2）目的基因插入质粒构建重组质粒的过程中，利用DNA连接酶连接载体和目的基因形成磷酸二酯键。
（3）将试管Ⅰ中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是使目的基因进人受体细胞内，并在受体细胞内维持稳定和表达，即进行转化；大肠杆菌需事先用Ca2+进行处理，增大细胞壁的通透性，使之处于易于吸收周围环境中DNA分子的感受态。
（4）培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质，包括碳源、氮源、无机盐、水和生长因子等，还应加入IPTG、X－gal以及氨苄青霉素。由于重组质粒含有氨苄青霉素抗性基因，且没有被破坏，因此导入重组质粒的大肠杆菌能抗氨苄青霉素，所以培养基中加入氨苄青霉素的作用是筛选出导入pUC18质粒的大肠杆菌。
（5）重组质粒上的LacZ基因被破坏，不能产生β一半乳糖苷酶，若大肠杆菌中已成功导入了重组质粒，则其在含有IPTG和X-gal的培养基中形成白色菌落。如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因，则无论大肠杆菌是否导入重组质粒，均会呈现蓝色菌落。