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人教版 (2019)选择性必修3第3章 基因工程第2节 基因工程的基本操作程序优秀课后作业题
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这是一份人教版 (2019)选择性必修3第3章 基因工程第2节 基因工程的基本操作程序优秀课后作业题，文件包含322《基因工程的基本操作程序》原卷版分层练习docx、322《基因工程的基本操作程序》解析版分层练习docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共26页， 欢迎下载使用。
单选题
1．基因工程的正确操作步骤是（ ）
①使目的基因与载体相结合 ②将目的基因导入受体细胞③验证目的基因的表达是否符合特定性状要求④提取目的基因
A．③②④①B．②④①③
C．④①②③D．③④①②
【答案】C
【分析】基因工程又叫DNA重组技术，是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。据此答题。
【详解】基因工程的基本操作步骤主要包括四步：（1）目的基因的获取，即④提取目的基因；（2）基因表达载体的构建，即①使目的基因与运载体结合；（3）将目的基因导入受体细胞，即②；（4）目的基因的检测与表达，即③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求。
故选C。
2．下列有关基因工程的叙述正确的是（ ）
A．大肠杆菌质粒上具有控制质粒DNA转移的基因
B．基因工程基本原理是让目的基因在宿主细胞中稳定存在和高效复制
C．用氯化钙处理植物细胞，可增加细胞壁的通透性
D．将乙肝抗原导入酵母菌可以获得能生产乙肝疫苗的工程菌
【答案】A
【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。（4）目的基因的检测与鉴定。
【详解】A、质粒通常具有控制质粒DNA转移的基因，即T_DNA（可转移DNA），A正确；
B、基因工程的基本原理是基因重组，B错误；
C、用氯化钙处理微生物细胞，可增加细胞壁的通透性，C错误；
D、将控制乙肝抗原表达的基因导入酵母菌可以获得能生产乙肝疫苗的工程菌，D错误。
故选A。
3．在检测抗虫棉培育是否成功的方法中，不属于分子水平检测的是（ ）
A．观察害虫吃棉叶后是否死亡
B．检测目的基因片段与DNA探针能否形成杂交带
C．检测目的基因转录形成的mRNA与DNA探针能否形成杂交带
D．检测目的基因表达产物能否与特定抗体形成杂交带
【答案】A
【解析】目的基因的检测与鉴定：（1）分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。（2）个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】A、通过观察害虫吃棉叶是否死亡，属于个体水平上的鉴定，A符合题意；
B、检测目的基因片段与DNA探针能否形成杂交带，采用的是DNA分子杂交技术，属于分子水平上的检测，B不符合题意；
C、检测目的基因转录形成的mRNA与DNA探针能否形成杂交带，采用的是分子杂交技术，属于分子水平上的检测，C不符合题意；
D、检测目的基因表达产物蛋白质能否与特定抗体形成杂交带，采用的是抗原-抗体杂交技术，属于分子水平上的检测，D不符合题意。
故选A。
4．利用基因工程技术生产羧酸酯酶（CarE）制剂的流程如图所示，下列叙述正确的是（ ）
A．过程①所需的逆转录酶可取自于抗农药马拉硫磷小菜蛾的任一细胞
B．过程②利用PCR技术扩增目的基因需使用耐高温的解旋酶和引物对
C．工程菌是用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系
D．过程④可利用抗原一抗体杂交技术鉴定目的基因是否已导入受体细胞
【答案】C
【分析】分析题图：图中过程①表示通过逆转录法合成相应的DNA；过程②表示利用PCR技术对目的基因进行扩增；过程③表示将目的基因导入受体细胞；过程④表示通过筛选获得工程菌。
【详解】A、过程①表示通过逆转录法合成目的基因，该过程需要逆转录酶，但逆转录酶不是抗农药马拉硫磷小菜蛾提供的，A错误；
B、过程②表示利用PCR技术对目的基因进行扩增，该过程中解旋是通过高温断开碱基对之间的氢键实现的，不需要利用解旋酶，B错误；
C、工程菌是用基因工程的方法，使外源基因(羧酸酯酶基因)得到高效表达的菌类细胞株系，C正确；
D、过程④可利用DNA分子杂交技术鉴定目的基因是否已导入受体细胞，D错误。
故选C。
5．植物基因工程可以改造农作物性状，使农作物变得更加高产。如图是培育良种水稻的有关原理和步骤，有关叙述错误的是（ ）
A．图中表达载体中的T-DNA插入外源基因后将失去作用
B．图中②过程需要在无菌环境下用Ca2+处理土壤农杆菌
C．需要用除草剂检测转基因植株是否具有抗除草剂性状
D．该过程需要用到固体和液体培养基
【答案】A
【分析】1、基因表达载体包括目的基因、标记基因、启动子和终止子。标记基因的作用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。
2、将目的基因导入微生物体内，常采用的方法是用一定浓度CaCl2溶液处理微生物，提高细胞摄取外源治理DNA的能力，该方法为感受态细胞法。
3、图中①代表构建基因表达载体，②代表将含有目的基因的Ti质粒转入农杆菌，③代表用农杆菌侵染植物愈伤组织细胞，④代表再分化，⑤代表植物生长发育为植株的过程。
【详解】A、T-DNA可将T-DNA之间的DNA序列转移并整合至受体细胞的染色体DNA上，使目的基因能够稳定遗传，故T-DNA插入外源基因后不会失去作用，A错误；
B、用Ca2+处理农杆菌，使农杆菌处于感受态，利于农杆菌吸收目的基因完成转化过程，故图中②将载体导入农杆菌过程需要在无菌环境下用Ca2+处理土壤农杆菌，B正确；
C、为从个体水平上检测图中植株是否具有抗除草剂性状，可采用的方法是用相应除草剂喷洒待测植株，C正确；
D、筛选含重组质粒的农杆菌时用的是固体培养基，扩大培养时应该用液体培养基，故该过程需要用到固体和液体培养基，D正确。
故选A。
【点睛】
6．科学家将苏云金杆菌中的Bt抗虫蛋白基因（抗虫基因）导入棉花的愈伤组织细胞，鉴定后，将含抗虫基因的受体细胞组织培养获得棉花植株。经棉铃虫饲喂实验，发现棉花植株并无抗虫性状，科学家提取棉花叶片细胞中的有关成分进行了如下操作，下列分析错误的是（ ）
A．提取细胞中的蛋白质，采用抗原—抗体杂交技术进行检测，若检测到细胞中无Bt抗虫蛋白，则说明抗虫基因不能表达
B．若经A检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白，可采用核酸分子杂交技术检测细胞中的RNA，若测到Bt抗虫蛋白的mRNA，则说明抗虫基因能正常转录和翻译
C．若经B检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白的mRNA，可采用核酸分子杂交技术检测细胞中的DNA，若能检测到抗虫基因，则可能是抗虫基因反向插入载体DNA分子中或抗虫基因不能正常转录
D．若经C检测确定细胞中无抗虫基因，则可能只是载体DNA分子导入受体细胞
【答案】B
【分析】目的基因的检测与鉴定：
（1）分子水平上的检测：
①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因：DNA分子杂交技术；
②检测目的基因是否转录出了mRNA：分子杂交技术；
③检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原-抗体杂交技术。
（2）个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】A、提取细胞中的蛋白质，采用抗原-抗体分子杂交技术进行检测，若能检测到无Bt抗虫蛋白，说明抗虫基因不表达，从而导致无抗虫性，A正确；
B、若经A检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白，可采用核酸分子杂交技术检测细胞中的RNA，若能检测到Bt抗虫蛋白的mRNA，则可能是抗虫基因能转录，但不能正常翻译出蛋白质，B错误；
C、若经B检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白的mRNA，可采用核酸分子杂交技术检测细胞中的DNA，若能检测到抗虫基因，则可能是抗虫基因反向插入载体DNA分子中，导致其不能正常转录，从而不能合成Bt抗虫蛋白，C正确；
D、若经C检测确定细胞中无抗虫基因，则可能只是载体DNA分子导入受体细胞，导入部分无目的基因，从而不能合成Bt抗虫蛋白，D正确。
故选B。
7．下列关于基因工程相关叙述正确的是（ ）
A．基因工程需要三种工具酶
B．标记基因就是抗生素的抗性基因
C．PCR的反应过程依次为变性、延伸、复性
D．构建基因表达载体的方法不是千篇一律的
【答案】D
【分析】基因工程的工具：（1）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。（2）DNA连接酶：连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。（3）常用的载体：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒。
【详解】A、基因工程需要三种工具（限制酶、DNA连接酶和载体），其中只有两种是酶（限制酶、DNA连接酶），A错误；
B、标记基因可以是抗生素的抗性基因，也可以是荧光标记基因等，B错误；
C、PCR的反应过程依次为变性、复性、延伸，C错误；
D、将目的基因导入受体细胞前需要构建基因表达载体，而构建基因表达载体的方法不是千篇一律的，需要特定的限制酶和连接酶，D正确。
故选D。
8．绿叶海天牛（简称甲）吸食滨海无隔藻（简称乙）后，身体就逐渐变绿，这些 “夺来”的叶绿体能够在甲体内长期稳定存在，有科学家推测其原因是在甲的染色体 DNA 上可能存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因。为证实上述推测，以这种变绿的甲为材料进行实验，方法和结果最能支持上述推测的是（ ）
A．通过 PCR 技术能从甲消化道内获得的 DNA 中克隆出属于乙的编码叶绿体蛋白的核基因
B．通过核酸分子杂交技术，在甲体内检测到乙的编码叶绿体蛋白的核基因转录出的 RNA
C．给甲提供 14CO2，一段时间后检测到其体内的部分有机物出现放射性
D．用乙编码叶绿体蛋白的核基因做探针与甲的染色体 DNA 杂交，结果显示出杂交带
【答案】D
【分析】目的基因的检测与鉴定
1、分子水平上的检测：
①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因：DNA分子杂交技术。
②检测目的基因是否转录出了mRNA：RNA分子杂交技术。
③检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原—抗体杂交技术。
2、个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】A、通过PCR技术从甲体内的DNA中克隆出属于乙的编码叶绿体蛋白的核基因，这只能说明甲体内含有乙的编码叶绿体蛋白的核基因，但不能说明甲的染色体DNA上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因，A错误；
B、通过核酸分子杂交技术，在甲体内检测到乙的编码叶绿体蛋白的核基因转录出的RNA，这只能说明甲体内含有乙的编码叶绿体蛋白的核基因，但不能说明甲的染色体DNA上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因，B错误；
C、给甲提供14CO2，一段时间后检测到其体内的部分有机物出现放射性，这说明甲中含有叶绿体，但不能说明的染色体DNA上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因，C错误；
D、用乙编码叶绿体蛋白的核基因做探针与甲的染色体DNA杂交，结果显示出杂交带，这说明甲的染色体DNA上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因，D正确。
故选D。
9．EPO是人体肾脏分泌的一种肽类激素，能使骨髓生成红细胞的量增加，提高血红蛋白含量，增加血液携氧、供氧能力，是临床上一种治疗肾性贫血的药物。下图是采用中国仓鼠卵巢细胞表达系统来生产EPO的过程。下列相关叙述错误的是（ ）
A．在③之前，可以对精子用含有Ca2+载体的获能液处理，使其获得受精的能量
B．在③过程，精子需要依次穿越卵母细胞的透明带和卵细胞膜
C．在⑥之前，需要割取囊胚的部分滋养层细胞做DNA分析，鉴定性别
D．甲乙丙丁是同一物种，但只有丁获得了人类的EPO基因
【答案】A
【分析】图中①表示卵母细胞的采集和培养，②为精子的采集和获能，③为体外受精，④为目的基因导入受体细胞，⑤为胚胎的早期培养，⑥为胚胎移植，⑦为转EPO基因仓鼠的生长发育过程，⑧为检测目的基因EPO是否表达出EPO活性成分。
【详解】A、对于仓鼠而言，应采用培养法，即将精子放于人工配制的获能液中，培养一段时间后，精子就可获能；对于牛、羊等家畜的精子而言，可将精子放在含有Ca2+载体的获能液处理，但不是使其获得受精的能量，A错误；
B、③为体外受精，受精时，精子需要依次穿越卵母细胞的透明带和卵细胞膜，B正确；
C、根据题意“采用中国仓鼠卵巢细胞表达系统来生产EPO的过程”，⑥为胚胎移植，在此之前需要割取囊胚的部分滋养层细胞做DNA分析，鉴定性别，C正确；
D、由图示可知，甲乙丙丁仍是同一物种，但只有丁通过转基因技术获得了人类的EPO基因，D正确。
故选A。
10．如图表示应用生物工程技术培育生物新品种的过程，请据图判断下列叙述中正确的是（ ）
A．图中③过程中需要用抗原——抗体杂交技术检测生长激素的基因是否转录
B．图中⑤过程需要的培养基中一般含有植物激素和各种营养物质
C．将PrG导入细胞Ⅱ，经检测筛选得到Ⅲ，则Ⅲ的特点是特异性强，灵敏度高
D．图中生产单克隆抗体的过程中涉及的生物技术有动物细胞融合和动物细胞培养
【答案】B
【分析】根据题意和图示分析可知：图中①表示基因表达载体的构建，②表示利用显微注射法将目的基因导入动物细胞的受精卵中，③表示早期胚胎发育和胚胎移植，④表示将目的基因导入植物细胞， ⑤表示植物组织培养技术。
【详解】A、图中③过程中需要用分子杂交技术检测生长激素的基因是否转录，A错误；
B、⑤表示采用植物组织培养技术将转基因植物细胞培育成转基因植株，该过程需要的培养基中一定含有植物激素和各种营养物质，B正确；
C、将PrG导入到细胞Ⅱ形成的重组细胞经检测筛选得到Ⅲ，体外培养能产生单克隆抗体，则Ⅲ是效应B细胞，能产生抗体，而特异性强，灵敏度高是单克隆抗体的特点，C错误；
D、图中生产单克隆抗体的过程中涉及的生物技术有动物细胞培养、基因工程技术，D错误。
故选B。
11．如图为利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是（ ）
A．图示②→③是基因工程的核心步骤
B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上
C．④的染色体上若含抗虫基因，⑤可能不具备抗虫性状
D．检测⑤的抗虫性状，常用的方法是检测其是否含有Bt蛋白
【答案】C
【分析】分析题图：图示是利用基因工程培育抗虫植物的示意图，其中①为质粒，作为运载体；②为重组质粒；③为含有重组质粒的农杆菌；④为含有目的基因的植物细胞；⑤为转基因植株。
【详解】A、图示①→②为基因表达载体的构建，才是基因工程的核心步骤，A错误；
B、③→④用农杆菌侵染植物细胞，重组Ti质粒的T-DNA片段整合到植物细胞的染色体上，B错误；
C、含有目的基因的植物细胞④的染色体上含有目的基因，但目的基因也可能不能转录或者不能翻译，或者表达的蛋白质不具有生物活性，故⑤转基因植株可能不具备抗虫性状，需要进行筛选，C正确；
D、转基因植株⑤含有Bt基因，能合成Bt蛋白杀死棉铃虫，要检测其抗虫性，常用方法是在棉地里投放棉铃虫，观察棉铃虫吃了叶片后是否死亡，D错误。
故选C。
12．基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质，下列叙述不正确的是（ ）
A．常用相同的限制酶处理目的基因和质粒（载体）
B．DNA连接酶和限制酶是构建重组质粒必需的工具酶
C．可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中的目的基因是否表达
D．将重组质粒导入大肠杆菌细胞用的是感受态细胞法
【答案】C
【分析】基因工程中限制性核酸内切酶和DNA连接酶是构建重组质粒必需的工具酶。质粒作为载体必须具有标记基因，导入的目的基因不一定能成功表达，还要进行修饰或者其他处理。
【详解】A、常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒，目的是形成相同的黏性末端，便于目的基因和质粒的连接，A正确；
B、DNA连接酶和限制酶是构建重组质粒必需的工具酶，B正确；
C、用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了质粒或重组质粒，是利用了质粒上有标记基因（即抗生素抗性基因），检测目的基因是否表达常用抗原-抗体杂交技术，C错误；
D、将重组质粒导入大肠杆菌时，常用Ca2+处理大肠杆菌，使细胞壁的通透性增大，使之容易吸收周围环境中DNA分子，D正确。
故选C。
二、综合题
13．环境雌激素（EEs）严重危害动物和人类的健康。幼年斑马鱼的卵黄蛋白原基因（Z基因）在正常情况下不表达，在EEs的诱导下可表达且表达水平和EEs的浓度呈正相关。为了简便直观地检测水体环境中EEs污染情况，研究人员培育了一种转基因斑马鱼，部分过程如下。
请回答：
(1)启动子的作用是_____。为了获得Z基因的启动子，应从斑马鱼的_____（填“基因组文库”或“cDNA文库”）中获取。
(2)对Z基因启动子进行扩增前，应设计合适的引物，使扩增后的DNA片段中含有_____位点，以便Z基因启动子能定向插入原始质粒的正确位置。
(3)获得的重组质粒可通过显微注射法导入斑马鱼_____中。为鉴定是否成功导入，应选择含有_____（填“Z”或“EGFP”）基因的DNA片段作为探针进行检测。
(4)选取成功导入重组质粒的斑马鱼均分为两组，分别在含EEs、不含EEs的环境中培养。一段时间后检测相关基因的表达情况，结果如下。
注：“+”表示相关基因表达，“-”表示相关基因未表达。
依据上述结果说出水体环境中EES活染程度通过_____反映。
【答案】(1) 作为RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录 基因组文库
(2)EcRⅠ和BamHⅠ
(3) 受精卵 EGFP
(4)观察转基因斑马鱼的荧光强度
【分析】由题干可知，幼年斑马鱼的卵黄蛋白原基因（Z基因）在正常情况下不表达，在EEs的诱导下可表达且表达水平和EEs的浓度呈正相关。将Z基因与EGFP基因连接共同导入斑马鱼受精卵中，Z基因的表达量与EGFP基因相同，通过荧光强度间接反映出Z基因表达量。
(1)启动子是作为RNA聚合酶识别和结合部位，驱动基因转录。cDNA文库中不含启动子，故需要从基因组文库中获取。
(2)由图可知，Z基因启动子插入部位之前有EcRⅠ识别位点，之后有BamHⅠ识别位点，故对Z基因启动子进行扩增前，应设计合适的引物，使扩增后的DNA片段中含有EcRⅠ和BamHⅠ位点，以便Z基因启动子能定向插入原始质粒的正确位置。
(3)目的基因导入动物细胞时，可用显微注射法，故获得的重组质粒可通过显微注射法导入斑马鱼的受精卵中。由于导入前斑马鱼基因组已经含Z基因，而EGFP为外源基因，故要鉴定是否成功导入，应选择含有EGFP基因的DNA片段作为探针进行检测，看是否有杂交带出现。
(4)根据题目结果可知，含EEs的环境中，Z基因和EGFP基因均表达；不含EEs的环境中，Z基因和EGFP基因均不表达。因此，水体环境中EES活染程度通过观察转基因斑马鱼的荧光强度反映。
【点睛】本题考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的概念、原理及操作步骤，掌握各操作步骤中需要注意的细节，能结合题中信息做出准确的判断。
14．遗传毒性是指环境中的理化因素作用于有机体，使其遗传物质在染色体水平、分子水平和碱基水平上受到各种损伤，从而造成的毒性作用。研究人员通过基因工程改造大肠杆菌，以期筛选对遗传毒性物质反应灵敏的工程菌株，用于水质检测。请回答问题：
(1)研究人员准备在图1表达载体上添加SRR基因的启动子sul。图2显示了启动子sul内部存在的酶切位点，箭头表示转录方向。
①据图1、2信息，克隆启动子sul时，在其A端和B端应分别添加限制性内切核酸酶____________的酶切位点，从而确保启动子sul可与已被酶切的表达载体正确连接。
②将重组表达载体导入大肠杆菌，置于含有______________的选择培养基中进行筛选、鉴定及扩大培养，获得工程菌sul。
(2)改造成功的工程菌中的启动子sul中应存在可被____________激活的毒性响应启动子序列。当该序列被激活后，_____________识别并与启动子结合，驱动SRR基因（噬菌体裂解基因）_____________，表达产物可使大肠杆菌裂解。
(3)研究人员陆续克隆了其他4种启动子（rec、imu、qnr、cda），分别转入表达载体，用同样的方法获得导入重组载体的工程菌，以筛选最灵敏的检测菌株。
①将5种工程菌和对照菌在LB培养基（一种用于培养基因工程受体菌的常用培养基）中培养一段时间后，检测菌体密度，结果如图3。图中结果说明________________________。
②上述菌株在LB培养基中生长2h后加入遗传毒性物质，检测结果如图4。据图可知，5种工程菌均启动了对遗传毒性物质的响应，出现了不同程度的裂解，应选择_____________________________作为最优检测菌株。
【答案】(1) XhⅠ和SapⅠ 氨苄青霉素
(2) 遗传毒性物质 RNA聚合酶 转录##表达
(3) 工程菌在自然生长状态下不会产生裂解现象 转入rec启动子的菌株
【分析】基因表达载体的构建（基因工程的核心）：
1、基因表达载体构建的目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用。
2、基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因等。
（1）启动子在基因的首段，它是RNA聚合酶的结合位点，能控制着转录的开始；
（2）终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束；
（3）标记基因便于目的基因的鉴定和筛选。
(1)①结合图2可知，启动子sul序列内部有SmaⅠ和HindⅢ的识别序列，为避免将启动子切断，且同时形成的sul能正确插入到质粒上，结合图1中限制酶的种类和识别位点可知，在克隆启动子sul时，需在其A端和B端分别添加限制性内切核酸酶Xh Ⅰ和SapⅠ。
②质粒中的氨苄青霉素抗性基因为标记基因，表达产物可使导入基因表达载体的大肠杆菌可以在含氨苄青霉素的培养基上生长，因而将重组表达载体导入大肠杆菌，置于含有氨苄青霉素的选择培养基中进行筛选、鉴定及扩大培养，可获得工程菌sul。
(2)改造成功的工程菌中的启动子sul中应存在可被遗传毒性物质激活的毒性响应启动子序列。基因中启动子的作用是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因的转录，毒性响应启动子插入图1所示表达载体的P区，在驱动噬菌体裂解基因（SRR）的前面，当改造后的大肠杆菌遇到遗传毒性物质时，RNA聚合酶与该启动子结合；驱动噬菌体裂解基因（SRR）的转录，进而使该基因表达，表达产物可使大肠杆菌裂解。
(3)①分析图3可知，含有4种启动子（rec、imu、qnr、cda）的工程菌和对照菌的数量增长趋势是相近的，说明工程菌在自然生长状态下不会产生自裂解现象。
②分析图4可知，加入有毒物质后，与对照相比，5种工程菌的菌密度值均低，其中转入rec启动子的菌株菌体密度值最低，说明5种工程菌均启动了对遗传毒性物质的响应，选择工程菌转入rec启动子的菌株最敏感，应作为最优检测菌株。
【点睛】本题考查学生对基因工程中基因表达载体的构建的相关知识，结合微生物培养技术的内容，考查学生对知识的综合及迁移能力。此外，对实验结果的图形分析也是解答此题的关键。
15．环境中常检出残留的四环素类抗生素，科学家采用基因工程技术构建出一种能高效降解四环素的基因工程菌，如图所示。将四环素降解酶基因tetX经过PCR扩增后，与经过酶切的质粒pET28a融合，构建重组质粒并导入大肠杆菌BL21，筛选后得到工程菌ETD-1，ETD-1可通过发酵工程大量生产四环素降解酶并应用于生产实践。SapI、HindⅢ、BamHI、NdeI是几种不同的限制酶。回答下列问题：
(1)利用PCR技术扩增tetX基因需要设计引物，引物的作用是________________；若扩增n次，需要的引物数量至少是________。
(2)图中pET28a的启动子和终止子的作用分别是________________________。
(3)为了将tetX基因准确地整合到质粒的插入位点，在对tetX基因进行扩增时，需在A、B两端引入限制酶________的识别序列，原因是________________________。
(4)将重组质粒导入大肠杆菌之前，需要用一定浓度的Ca2+处理大肠杆菌BL21，使细胞处于________。筛选工程菌ETD-1的培养基中需加入的抗生素是________。
【答案】(1) 使耐高温DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸 2n+1－2
(2)RNA聚合酶的识别和结合位点，驱动tetX基因的转录、使转录在需要的地方停下来
(3) BamHI、NdeI 在tetX基因的两端引入的这两种酶酶切位点不会破坏tetX基因本身的碱基序列，同时引入这两种酶酶切位点可以使tetX基因定向插入启动子和终止子之间
(4) 感受态 卡那霉素
【分析】基因工程的基本操作步骤主要包括四步：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；目的基因的检测与表达。
【详解】（1）PCR技术的原理是DNA双链复制，为半保留复制，利用PCR技术获取目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便合成一对引物，其引物的作用是使DNA聚合酶能从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸。DNA复制为半保留复制，每形成一个子链都需要一个引物，一个目的基因在PCR仪中经过n次循环，形成了2n个基因，DNA链为2n+1条，除两条亲代模板链，其它链均为新合成的子链，因此需要消耗2n+1－2个引物。
（2）图中pET28a的启动子是启动转录，因此是RNA聚合酶的识别和结合位点，驱动tetX基因的转录；终止子的作用是使转录在需要的地方停下来。
（3）为了将tetX基因准确地整合到质粒的插入位点，在对tetX基因进行扩增时，需在A、B两端引入限制酶BamHI、NdeI的识别序列。在tetX基因的两端引入的这两种酶酶切位点不会破坏tetX基因本身的碱基序列，同时引入这两种酶酶切位点可以使tetX基因定向插入启动子和终止子之间。
（4）一定浓度的Ca2+处理大肠杆菌BL21，使细胞处于感受态，使重组质粒更容易进入。重组质粒上的卡那霉素抗性基因是完好的，因此可以在筛选工程菌ETD-1的培养基中需加入卡那霉素以便筛选。培养条件
Z基因
EGFP基因
含EEs
+
+
不含EEs
-
-
单选题
1．基因工程的正确操作步骤是（ ）
①使目的基因与载体相结合 ②将目的基因导入受体细胞③验证目的基因的表达是否符合特定性状要求④提取目的基因
A．③②④①B．②④①③
C．④①②③D．③④①②
【答案】C
【分析】基因工程又叫DNA重组技术，是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。据此答题。
【详解】基因工程的基本操作步骤主要包括四步：（1）目的基因的获取，即④提取目的基因；（2）基因表达载体的构建，即①使目的基因与运载体结合；（3）将目的基因导入受体细胞，即②；（4）目的基因的检测与表达，即③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求。
故选C。
2．下列有关基因工程的叙述正确的是（ ）
A．大肠杆菌质粒上具有控制质粒DNA转移的基因
B．基因工程基本原理是让目的基因在宿主细胞中稳定存在和高效复制
C．用氯化钙处理植物细胞，可增加细胞壁的通透性
D．将乙肝抗原导入酵母菌可以获得能生产乙肝疫苗的工程菌
【答案】A
【分析】基因工程技术的基本步骤：（1）目的基因的获取：方法有从基因文库中获取、利用PCR技术扩增和人工合成。（2）基因表达载体的构建：是基因工程的核心步骤，基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。（3）将目的基因导入受体细胞：根据受体细胞不同，导入的方法也不一样。（4）目的基因的检测与鉴定。
【详解】A、质粒通常具有控制质粒DNA转移的基因，即T_DNA（可转移DNA），A正确；
B、基因工程的基本原理是基因重组，B错误；
C、用氯化钙处理微生物细胞，可增加细胞壁的通透性，C错误；
D、将控制乙肝抗原表达的基因导入酵母菌可以获得能生产乙肝疫苗的工程菌，D错误。
故选A。
3．在检测抗虫棉培育是否成功的方法中，不属于分子水平检测的是（ ）
A．观察害虫吃棉叶后是否死亡
B．检测目的基因片段与DNA探针能否形成杂交带
C．检测目的基因转录形成的mRNA与DNA探针能否形成杂交带
D．检测目的基因表达产物能否与特定抗体形成杂交带
【答案】A
【解析】目的基因的检测与鉴定：（1）分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因--DNA分子杂交技术；②检测目的基因是否转录出了mRNA--分子杂交技术；③检测目的基因是否翻译成蛋白质--抗原-抗体杂交技术。（2）个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】A、通过观察害虫吃棉叶是否死亡，属于个体水平上的鉴定，A符合题意；
B、检测目的基因片段与DNA探针能否形成杂交带，采用的是DNA分子杂交技术，属于分子水平上的检测，B不符合题意；
C、检测目的基因转录形成的mRNA与DNA探针能否形成杂交带，采用的是分子杂交技术，属于分子水平上的检测，C不符合题意；
D、检测目的基因表达产物蛋白质能否与特定抗体形成杂交带，采用的是抗原-抗体杂交技术，属于分子水平上的检测，D不符合题意。
故选A。
4．利用基因工程技术生产羧酸酯酶（CarE）制剂的流程如图所示，下列叙述正确的是（ ）
A．过程①所需的逆转录酶可取自于抗农药马拉硫磷小菜蛾的任一细胞
B．过程②利用PCR技术扩增目的基因需使用耐高温的解旋酶和引物对
C．工程菌是用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系
D．过程④可利用抗原一抗体杂交技术鉴定目的基因是否已导入受体细胞
【答案】C
【分析】分析题图：图中过程①表示通过逆转录法合成相应的DNA；过程②表示利用PCR技术对目的基因进行扩增；过程③表示将目的基因导入受体细胞；过程④表示通过筛选获得工程菌。
【详解】A、过程①表示通过逆转录法合成目的基因，该过程需要逆转录酶，但逆转录酶不是抗农药马拉硫磷小菜蛾提供的，A错误；
B、过程②表示利用PCR技术对目的基因进行扩增，该过程中解旋是通过高温断开碱基对之间的氢键实现的，不需要利用解旋酶，B错误；
C、工程菌是用基因工程的方法，使外源基因(羧酸酯酶基因)得到高效表达的菌类细胞株系，C正确；
D、过程④可利用DNA分子杂交技术鉴定目的基因是否已导入受体细胞，D错误。
故选C。
5．植物基因工程可以改造农作物性状，使农作物变得更加高产。如图是培育良种水稻的有关原理和步骤，有关叙述错误的是（ ）
A．图中表达载体中的T-DNA插入外源基因后将失去作用
B．图中②过程需要在无菌环境下用Ca2+处理土壤农杆菌
C．需要用除草剂检测转基因植株是否具有抗除草剂性状
D．该过程需要用到固体和液体培养基
【答案】A
【分析】1、基因表达载体包括目的基因、标记基因、启动子和终止子。标记基因的作用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。
2、将目的基因导入微生物体内，常采用的方法是用一定浓度CaCl2溶液处理微生物，提高细胞摄取外源治理DNA的能力，该方法为感受态细胞法。
3、图中①代表构建基因表达载体，②代表将含有目的基因的Ti质粒转入农杆菌，③代表用农杆菌侵染植物愈伤组织细胞，④代表再分化，⑤代表植物生长发育为植株的过程。
【详解】A、T-DNA可将T-DNA之间的DNA序列转移并整合至受体细胞的染色体DNA上，使目的基因能够稳定遗传，故T-DNA插入外源基因后不会失去作用，A错误；
B、用Ca2+处理农杆菌，使农杆菌处于感受态，利于农杆菌吸收目的基因完成转化过程，故图中②将载体导入农杆菌过程需要在无菌环境下用Ca2+处理土壤农杆菌，B正确；
C、为从个体水平上检测图中植株是否具有抗除草剂性状，可采用的方法是用相应除草剂喷洒待测植株，C正确；
D、筛选含重组质粒的农杆菌时用的是固体培养基，扩大培养时应该用液体培养基，故该过程需要用到固体和液体培养基，D正确。
故选A。
【点睛】
6．科学家将苏云金杆菌中的Bt抗虫蛋白基因（抗虫基因）导入棉花的愈伤组织细胞，鉴定后，将含抗虫基因的受体细胞组织培养获得棉花植株。经棉铃虫饲喂实验，发现棉花植株并无抗虫性状，科学家提取棉花叶片细胞中的有关成分进行了如下操作，下列分析错误的是（ ）
A．提取细胞中的蛋白质，采用抗原—抗体杂交技术进行检测，若检测到细胞中无Bt抗虫蛋白，则说明抗虫基因不能表达
B．若经A检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白，可采用核酸分子杂交技术检测细胞中的RNA，若测到Bt抗虫蛋白的mRNA，则说明抗虫基因能正常转录和翻译
C．若经B检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白的mRNA，可采用核酸分子杂交技术检测细胞中的DNA，若能检测到抗虫基因，则可能是抗虫基因反向插入载体DNA分子中或抗虫基因不能正常转录
D．若经C检测确定细胞中无抗虫基因，则可能只是载体DNA分子导入受体细胞
【答案】B
【分析】目的基因的检测与鉴定：
（1）分子水平上的检测：
①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因：DNA分子杂交技术；
②检测目的基因是否转录出了mRNA：分子杂交技术；
③检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原-抗体杂交技术。
（2）个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】A、提取细胞中的蛋白质，采用抗原-抗体分子杂交技术进行检测，若能检测到无Bt抗虫蛋白，说明抗虫基因不表达，从而导致无抗虫性，A正确；
B、若经A检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白，可采用核酸分子杂交技术检测细胞中的RNA，若能检测到Bt抗虫蛋白的mRNA，则可能是抗虫基因能转录，但不能正常翻译出蛋白质，B错误；
C、若经B检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白的mRNA，可采用核酸分子杂交技术检测细胞中的DNA，若能检测到抗虫基因，则可能是抗虫基因反向插入载体DNA分子中，导致其不能正常转录，从而不能合成Bt抗虫蛋白，C正确；
D、若经C检测确定细胞中无抗虫基因，则可能只是载体DNA分子导入受体细胞，导入部分无目的基因，从而不能合成Bt抗虫蛋白，D正确。
故选B。
7．下列关于基因工程相关叙述正确的是（ ）
A．基因工程需要三种工具酶
B．标记基因就是抗生素的抗性基因
C．PCR的反应过程依次为变性、延伸、复性
D．构建基因表达载体的方法不是千篇一律的
【答案】D
【分析】基因工程的工具：（1）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。（2）DNA连接酶：连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。（3）常用的载体：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒。
【详解】A、基因工程需要三种工具（限制酶、DNA连接酶和载体），其中只有两种是酶（限制酶、DNA连接酶），A错误；
B、标记基因可以是抗生素的抗性基因，也可以是荧光标记基因等，B错误；
C、PCR的反应过程依次为变性、复性、延伸，C错误；
D、将目的基因导入受体细胞前需要构建基因表达载体，而构建基因表达载体的方法不是千篇一律的，需要特定的限制酶和连接酶，D正确。
故选D。
8．绿叶海天牛（简称甲）吸食滨海无隔藻（简称乙）后，身体就逐渐变绿，这些 “夺来”的叶绿体能够在甲体内长期稳定存在，有科学家推测其原因是在甲的染色体 DNA 上可能存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因。为证实上述推测，以这种变绿的甲为材料进行实验，方法和结果最能支持上述推测的是（ ）
A．通过 PCR 技术能从甲消化道内获得的 DNA 中克隆出属于乙的编码叶绿体蛋白的核基因
B．通过核酸分子杂交技术，在甲体内检测到乙的编码叶绿体蛋白的核基因转录出的 RNA
C．给甲提供 14CO2，一段时间后检测到其体内的部分有机物出现放射性
D．用乙编码叶绿体蛋白的核基因做探针与甲的染色体 DNA 杂交，结果显示出杂交带
【答案】D
【分析】目的基因的检测与鉴定
1、分子水平上的检测：
①检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因：DNA分子杂交技术。
②检测目的基因是否转录出了mRNA：RNA分子杂交技术。
③检测目的基因是否翻译成蛋白质：抗原—抗体杂交技术。
2、个体水平上的鉴定：抗虫鉴定、抗病鉴定、活性鉴定等。
【详解】A、通过PCR技术从甲体内的DNA中克隆出属于乙的编码叶绿体蛋白的核基因，这只能说明甲体内含有乙的编码叶绿体蛋白的核基因，但不能说明甲的染色体DNA上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因，A错误；
B、通过核酸分子杂交技术，在甲体内检测到乙的编码叶绿体蛋白的核基因转录出的RNA，这只能说明甲体内含有乙的编码叶绿体蛋白的核基因，但不能说明甲的染色体DNA上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因，B错误；
C、给甲提供14CO2，一段时间后检测到其体内的部分有机物出现放射性，这说明甲中含有叶绿体，但不能说明的染色体DNA上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因，C错误；
D、用乙编码叶绿体蛋白的核基因做探针与甲的染色体DNA杂交，结果显示出杂交带，这说明甲的染色体DNA上存在乙编码叶绿体部分蛋白的核基因，D正确。
故选D。
9．EPO是人体肾脏分泌的一种肽类激素，能使骨髓生成红细胞的量增加，提高血红蛋白含量，增加血液携氧、供氧能力，是临床上一种治疗肾性贫血的药物。下图是采用中国仓鼠卵巢细胞表达系统来生产EPO的过程。下列相关叙述错误的是（ ）
A．在③之前，可以对精子用含有Ca2+载体的获能液处理，使其获得受精的能量
B．在③过程，精子需要依次穿越卵母细胞的透明带和卵细胞膜
C．在⑥之前，需要割取囊胚的部分滋养层细胞做DNA分析，鉴定性别
D．甲乙丙丁是同一物种，但只有丁获得了人类的EPO基因
【答案】A
【分析】图中①表示卵母细胞的采集和培养，②为精子的采集和获能，③为体外受精，④为目的基因导入受体细胞，⑤为胚胎的早期培养，⑥为胚胎移植，⑦为转EPO基因仓鼠的生长发育过程，⑧为检测目的基因EPO是否表达出EPO活性成分。
【详解】A、对于仓鼠而言，应采用培养法，即将精子放于人工配制的获能液中，培养一段时间后，精子就可获能；对于牛、羊等家畜的精子而言，可将精子放在含有Ca2+载体的获能液处理，但不是使其获得受精的能量，A错误；
B、③为体外受精，受精时，精子需要依次穿越卵母细胞的透明带和卵细胞膜，B正确；
C、根据题意“采用中国仓鼠卵巢细胞表达系统来生产EPO的过程”，⑥为胚胎移植，在此之前需要割取囊胚的部分滋养层细胞做DNA分析，鉴定性别，C正确；
D、由图示可知，甲乙丙丁仍是同一物种，但只有丁通过转基因技术获得了人类的EPO基因，D正确。
故选A。
10．如图表示应用生物工程技术培育生物新品种的过程，请据图判断下列叙述中正确的是（ ）
A．图中③过程中需要用抗原——抗体杂交技术检测生长激素的基因是否转录
B．图中⑤过程需要的培养基中一般含有植物激素和各种营养物质
C．将PrG导入细胞Ⅱ，经检测筛选得到Ⅲ，则Ⅲ的特点是特异性强，灵敏度高
D．图中生产单克隆抗体的过程中涉及的生物技术有动物细胞融合和动物细胞培养
【答案】B
【分析】根据题意和图示分析可知：图中①表示基因表达载体的构建，②表示利用显微注射法将目的基因导入动物细胞的受精卵中，③表示早期胚胎发育和胚胎移植，④表示将目的基因导入植物细胞， ⑤表示植物组织培养技术。
【详解】A、图中③过程中需要用分子杂交技术检测生长激素的基因是否转录，A错误；
B、⑤表示采用植物组织培养技术将转基因植物细胞培育成转基因植株，该过程需要的培养基中一定含有植物激素和各种营养物质，B正确；
C、将PrG导入到细胞Ⅱ形成的重组细胞经检测筛选得到Ⅲ，体外培养能产生单克隆抗体，则Ⅲ是效应B细胞，能产生抗体，而特异性强，灵敏度高是单克隆抗体的特点，C错误；
D、图中生产单克隆抗体的过程中涉及的生物技术有动物细胞培养、基因工程技术，D错误。
故选B。
11．如图为利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是（ ）
A．图示②→③是基因工程的核心步骤
B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上
C．④的染色体上若含抗虫基因，⑤可能不具备抗虫性状
D．检测⑤的抗虫性状，常用的方法是检测其是否含有Bt蛋白
【答案】C
【分析】分析题图：图示是利用基因工程培育抗虫植物的示意图，其中①为质粒，作为运载体；②为重组质粒；③为含有重组质粒的农杆菌；④为含有目的基因的植物细胞；⑤为转基因植株。
【详解】A、图示①→②为基因表达载体的构建，才是基因工程的核心步骤，A错误；
B、③→④用农杆菌侵染植物细胞，重组Ti质粒的T-DNA片段整合到植物细胞的染色体上，B错误；
C、含有目的基因的植物细胞④的染色体上含有目的基因，但目的基因也可能不能转录或者不能翻译，或者表达的蛋白质不具有生物活性，故⑤转基因植株可能不具备抗虫性状，需要进行筛选，C正确；
D、转基因植株⑤含有Bt基因，能合成Bt蛋白杀死棉铃虫，要检测其抗虫性，常用方法是在棉地里投放棉铃虫，观察棉铃虫吃了叶片后是否死亡，D错误。
故选C。
12．基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质，下列叙述不正确的是（ ）
A．常用相同的限制酶处理目的基因和质粒（载体）
B．DNA连接酶和限制酶是构建重组质粒必需的工具酶
C．可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中的目的基因是否表达
D．将重组质粒导入大肠杆菌细胞用的是感受态细胞法
【答案】C
【分析】基因工程中限制性核酸内切酶和DNA连接酶是构建重组质粒必需的工具酶。质粒作为载体必须具有标记基因，导入的目的基因不一定能成功表达，还要进行修饰或者其他处理。
【详解】A、常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒，目的是形成相同的黏性末端，便于目的基因和质粒的连接，A正确；
B、DNA连接酶和限制酶是构建重组质粒必需的工具酶，B正确；
C、用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了质粒或重组质粒，是利用了质粒上有标记基因（即抗生素抗性基因），检测目的基因是否表达常用抗原-抗体杂交技术，C错误；
D、将重组质粒导入大肠杆菌时，常用Ca2+处理大肠杆菌，使细胞壁的通透性增大，使之容易吸收周围环境中DNA分子，D正确。
故选C。
二、综合题
13．环境雌激素（EEs）严重危害动物和人类的健康。幼年斑马鱼的卵黄蛋白原基因（Z基因）在正常情况下不表达，在EEs的诱导下可表达且表达水平和EEs的浓度呈正相关。为了简便直观地检测水体环境中EEs污染情况，研究人员培育了一种转基因斑马鱼，部分过程如下。
请回答：
(1)启动子的作用是_____。为了获得Z基因的启动子，应从斑马鱼的_____（填“基因组文库”或“cDNA文库”）中获取。
(2)对Z基因启动子进行扩增前，应设计合适的引物，使扩增后的DNA片段中含有_____位点，以便Z基因启动子能定向插入原始质粒的正确位置。
(3)获得的重组质粒可通过显微注射法导入斑马鱼_____中。为鉴定是否成功导入，应选择含有_____（填“Z”或“EGFP”）基因的DNA片段作为探针进行检测。
(4)选取成功导入重组质粒的斑马鱼均分为两组，分别在含EEs、不含EEs的环境中培养。一段时间后检测相关基因的表达情况，结果如下。
注：“+”表示相关基因表达，“-”表示相关基因未表达。
依据上述结果说出水体环境中EES活染程度通过_____反映。
【答案】(1) 作为RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录 基因组文库
(2)EcRⅠ和BamHⅠ
(3) 受精卵 EGFP
(4)观察转基因斑马鱼的荧光强度
【分析】由题干可知，幼年斑马鱼的卵黄蛋白原基因（Z基因）在正常情况下不表达，在EEs的诱导下可表达且表达水平和EEs的浓度呈正相关。将Z基因与EGFP基因连接共同导入斑马鱼受精卵中，Z基因的表达量与EGFP基因相同，通过荧光强度间接反映出Z基因表达量。
(1)启动子是作为RNA聚合酶识别和结合部位，驱动基因转录。cDNA文库中不含启动子，故需要从基因组文库中获取。
(2)由图可知，Z基因启动子插入部位之前有EcRⅠ识别位点，之后有BamHⅠ识别位点，故对Z基因启动子进行扩增前，应设计合适的引物，使扩增后的DNA片段中含有EcRⅠ和BamHⅠ位点，以便Z基因启动子能定向插入原始质粒的正确位置。
(3)目的基因导入动物细胞时，可用显微注射法，故获得的重组质粒可通过显微注射法导入斑马鱼的受精卵中。由于导入前斑马鱼基因组已经含Z基因，而EGFP为外源基因，故要鉴定是否成功导入，应选择含有EGFP基因的DNA片段作为探针进行检测，看是否有杂交带出现。
(4)根据题目结果可知，含EEs的环境中，Z基因和EGFP基因均表达；不含EEs的环境中，Z基因和EGFP基因均不表达。因此，水体环境中EES活染程度通过观察转基因斑马鱼的荧光强度反映。
【点睛】本题考查基因工程的相关知识，要求考生识记基因工程的概念、原理及操作步骤，掌握各操作步骤中需要注意的细节，能结合题中信息做出准确的判断。
14．遗传毒性是指环境中的理化因素作用于有机体，使其遗传物质在染色体水平、分子水平和碱基水平上受到各种损伤，从而造成的毒性作用。研究人员通过基因工程改造大肠杆菌，以期筛选对遗传毒性物质反应灵敏的工程菌株，用于水质检测。请回答问题：
(1)研究人员准备在图1表达载体上添加SRR基因的启动子sul。图2显示了启动子sul内部存在的酶切位点，箭头表示转录方向。
①据图1、2信息，克隆启动子sul时，在其A端和B端应分别添加限制性内切核酸酶____________的酶切位点，从而确保启动子sul可与已被酶切的表达载体正确连接。
②将重组表达载体导入大肠杆菌，置于含有______________的选择培养基中进行筛选、鉴定及扩大培养，获得工程菌sul。
(2)改造成功的工程菌中的启动子sul中应存在可被____________激活的毒性响应启动子序列。当该序列被激活后，_____________识别并与启动子结合，驱动SRR基因（噬菌体裂解基因）_____________，表达产物可使大肠杆菌裂解。
(3)研究人员陆续克隆了其他4种启动子（rec、imu、qnr、cda），分别转入表达载体，用同样的方法获得导入重组载体的工程菌，以筛选最灵敏的检测菌株。
①将5种工程菌和对照菌在LB培养基（一种用于培养基因工程受体菌的常用培养基）中培养一段时间后，检测菌体密度，结果如图3。图中结果说明________________________。
②上述菌株在LB培养基中生长2h后加入遗传毒性物质，检测结果如图4。据图可知，5种工程菌均启动了对遗传毒性物质的响应，出现了不同程度的裂解，应选择_____________________________作为最优检测菌株。
【答案】(1) XhⅠ和SapⅠ 氨苄青霉素
(2) 遗传毒性物质 RNA聚合酶 转录##表达
(3) 工程菌在自然生长状态下不会产生裂解现象 转入rec启动子的菌株
【分析】基因表达载体的构建（基因工程的核心）：
1、基因表达载体构建的目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用。
2、基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因等。
（1）启动子在基因的首段，它是RNA聚合酶的结合位点，能控制着转录的开始；
（2）终止子在基因的尾端，它控制着转录的结束；
（3）标记基因便于目的基因的鉴定和筛选。
(1)①结合图2可知，启动子sul序列内部有SmaⅠ和HindⅢ的识别序列，为避免将启动子切断，且同时形成的sul能正确插入到质粒上，结合图1中限制酶的种类和识别位点可知，在克隆启动子sul时，需在其A端和B端分别添加限制性内切核酸酶Xh Ⅰ和SapⅠ。
②质粒中的氨苄青霉素抗性基因为标记基因，表达产物可使导入基因表达载体的大肠杆菌可以在含氨苄青霉素的培养基上生长，因而将重组表达载体导入大肠杆菌，置于含有氨苄青霉素的选择培养基中进行筛选、鉴定及扩大培养，可获得工程菌sul。
(2)改造成功的工程菌中的启动子sul中应存在可被遗传毒性物质激活的毒性响应启动子序列。基因中启动子的作用是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因的转录，毒性响应启动子插入图1所示表达载体的P区，在驱动噬菌体裂解基因（SRR）的前面，当改造后的大肠杆菌遇到遗传毒性物质时，RNA聚合酶与该启动子结合；驱动噬菌体裂解基因（SRR）的转录，进而使该基因表达，表达产物可使大肠杆菌裂解。
(3)①分析图3可知，含有4种启动子（rec、imu、qnr、cda）的工程菌和对照菌的数量增长趋势是相近的，说明工程菌在自然生长状态下不会产生自裂解现象。
②分析图4可知，加入有毒物质后，与对照相比，5种工程菌的菌密度值均低，其中转入rec启动子的菌株菌体密度值最低，说明5种工程菌均启动了对遗传毒性物质的响应，选择工程菌转入rec启动子的菌株最敏感，应作为最优检测菌株。
【点睛】本题考查学生对基因工程中基因表达载体的构建的相关知识，结合微生物培养技术的内容，考查学生对知识的综合及迁移能力。此外，对实验结果的图形分析也是解答此题的关键。
15．环境中常检出残留的四环素类抗生素，科学家采用基因工程技术构建出一种能高效降解四环素的基因工程菌，如图所示。将四环素降解酶基因tetX经过PCR扩增后，与经过酶切的质粒pET28a融合，构建重组质粒并导入大肠杆菌BL21，筛选后得到工程菌ETD-1，ETD-1可通过发酵工程大量生产四环素降解酶并应用于生产实践。SapI、HindⅢ、BamHI、NdeI是几种不同的限制酶。回答下列问题：
(1)利用PCR技术扩增tetX基因需要设计引物，引物的作用是________________；若扩增n次，需要的引物数量至少是________。
(2)图中pET28a的启动子和终止子的作用分别是________________________。
(3)为了将tetX基因准确地整合到质粒的插入位点，在对tetX基因进行扩增时，需在A、B两端引入限制酶________的识别序列，原因是________________________。
(4)将重组质粒导入大肠杆菌之前，需要用一定浓度的Ca2+处理大肠杆菌BL21，使细胞处于________。筛选工程菌ETD-1的培养基中需加入的抗生素是________。
【答案】(1) 使耐高温DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸 2n+1－2
(2)RNA聚合酶的识别和结合位点，驱动tetX基因的转录、使转录在需要的地方停下来
(3) BamHI、NdeI 在tetX基因的两端引入的这两种酶酶切位点不会破坏tetX基因本身的碱基序列，同时引入这两种酶酶切位点可以使tetX基因定向插入启动子和终止子之间
(4) 感受态 卡那霉素
【分析】基因工程的基本操作步骤主要包括四步：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；目的基因的检测与表达。
【详解】（1）PCR技术的原理是DNA双链复制，为半保留复制，利用PCR技术获取目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便合成一对引物，其引物的作用是使DNA聚合酶能从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸。DNA复制为半保留复制，每形成一个子链都需要一个引物，一个目的基因在PCR仪中经过n次循环，形成了2n个基因，DNA链为2n+1条，除两条亲代模板链，其它链均为新合成的子链，因此需要消耗2n+1－2个引物。
（2）图中pET28a的启动子是启动转录，因此是RNA聚合酶的识别和结合位点，驱动tetX基因的转录；终止子的作用是使转录在需要的地方停下来。
（3）为了将tetX基因准确地整合到质粒的插入位点，在对tetX基因进行扩增时，需在A、B两端引入限制酶BamHI、NdeI的识别序列。在tetX基因的两端引入的这两种酶酶切位点不会破坏tetX基因本身的碱基序列，同时引入这两种酶酶切位点可以使tetX基因定向插入启动子和终止子之间。
（4）一定浓度的Ca2+处理大肠杆菌BL21，使细胞处于感受态，使重组质粒更容易进入。重组质粒上的卡那霉素抗性基因是完好的，因此可以在筛选工程菌ETD-1的培养基中需加入卡那霉素以便筛选。培养条件
Z基因
EGFP基因
含EEs
+
+
不含EEs
-
-
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