2024届人教版高考生物一轮复习基因工程作业（不定项）含答案

这是一份2024届人教版高考生物一轮复习基因工程作业（不定项）含答案，共9页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
课时微练(三十七)　基因工程
　
一、选择题:本题共7小题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.细菌中广泛存在限制性内切核酸酶,当有外来DNA入侵时,该酶能够识别入侵者双链DNA中特定核苷酸序列并将其水解。以下相关叙述正确的是(　　)
A.含有限制性内切核酸酶的细菌以RNA为遗传物质
B.细菌中含有多种细胞器
C.该酶可以保护细菌不受某些DNA病毒等的感染
D.含有限制性内切核酸酶的细菌自身的DNA也能被该酶水解
解析　细菌属于原核生物,原核生物也具有细胞结构,有细胞结构的生物的遗传物质均为DNA,A项错误;细菌属于原核生物,原核生物只有核糖体一种细胞器,B项错误;该酶可以识别某些入侵病毒的DNA,并将其水解,使得这些病毒无法感染该细菌,C项正确;细菌中的限制性内切核酸酶能够识别外来双链DNA中特定核苷酸序列并将其水解,细菌自身的DNA不能被限制性内切核酸酶识别并水解,D项错误。
答案　C
2.质粒是基因工程中最常用的目的基因运载工具。下列有关叙述正确的是(　　)
A.质粒是只存在于细菌细胞质中能自主复制的小型环状双链DNA分子
B.在所有的质粒上总能找到一个或多个限制酶切割位点
C.携带目的基因的重组质粒只有整合到宿主细胞的染色体DNA上才会随后者的复制而复制
D.质粒上的抗性基因常作为标记基因供重组DNA的鉴定和选择
解析　质粒不只分布于原核生物中,在真核生物——酵母菌细胞内也有分布,A项错误;并不是所有的质粒都能找到限制酶的切割位点而成为合适运载目的基因的工具,B项错误;重组质粒进入受体细胞后,可以在细胞内自我复制,也可以整合后复制,C项错误;质粒上抗性基因常作为标记基因,D项正确。
答案　D
3.(2023·辽宁模拟)科学研究发现Notch基因编码一类高度保守的细胞表面受体,通过与其相应的配体结合调控细胞增殖、分化和凋亡等。为了研究Notch基因表达产物的功能,科学家构建含Notch基因的重组质粒,并在大肠杆菌中表达。下列相关分析错误的是(　　)
A.可以用逆转录的方法和PCR技术获得Notch基因
B.利用PCR技术扩增目的基因时,高温代替了解旋酶的功能
C.可通过核酸分子杂交的方法判断导入的基因是否成功表达
D.基因表达载体的构建是基因工程的核心
解析　获取目的基因的方法有从基因文库中获取、利用PCR扩增、人工合成等,故可以用逆转录的方法和PCR技术获得Notch基因,A项正确;利用PCR技术扩增目的基因时,高温变性可以将DNA双链打开,代替了解旋酶的功能,B项正确;判断导入的基因是否成功表达,需要用抗原—抗体杂交技术,C项错误;基因表达载体的构建是基因工程的核心,D项正确。
答案　C
4.(2023·北京模拟)如图表示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。下列叙述错误的是(　　)

pBR322质粒　

人生长激素基因
注:AmpR:氨苄青霉素抗性基因,TetR:四环素抗性基因。
A.应选择的限制酶组合是酶F和酶G
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4个条带
解析　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项正确;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项正确;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项错误;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项正确。
答案　C
5.(2023·海南海口模拟)CCR5是HIV入侵人体辅助性T细胞的主要辅助受体之一。有科学家为了使婴儿一出生就具有抵抗艾滋病的能力,通过基因编辑破坏了受精卵中的CCR5基因,该做法引起了民众普遍的担忧。下列不属于担忧依据的是(　　)
A.CCR5基因可能还参与了其他生理过程的调控
B.基因编辑技术有可能因编辑对象错误(脱靶)造成不可预知的后果
C.被编辑个体受其他疾病感染的风险可能会提高
D.该技术虽然符合人类伦理道德,但可能存在潜在的安全风险
解析　CCR5基因除了控制T细胞上与HIV识别的受体之外,可能还参与其他生理过程的调控,编辑受精卵中的CCR5基因,有可能影响其他生理过程,A项不符合题意;有可能因编辑对象错误(脱靶)造成不可预知的后果,B项不符合题意;基因编辑技术的遗传学原理是使基因发生定向突变,有可能引发其他疾病,C项不符合题意;该技术不符合人类伦理道德,存在潜在的安全风险,D项符合题意。
答案　D
6.(2023·安徽阶段练习)有些膀胱上皮细胞可以产生一种称为尿血小板溶素的膜蛋白。科学家将人的生长激素基因插入小鼠基因组内制成膀胱生物反应器,使小鼠膀胱可以合成人的生长激素,并分泌到尿液中。下列说法正确的是(　　)
A.利用膀胱生物反应器生产人的生长激素属于蛋白质工程的应用
B.需要将尿血小板溶素基因与生长激素基因的启动子重组在一起
C.需用显微注射法将基因表达载体导入膀胱上皮细胞
D.只在小鼠细胞中检测到人的生长激素基因,不能说明该技术已获得成功
解析　分析可知,利用膀胱生物反应器生产人的生长激素,属于基因工程的应用,A项错误;在研制膀胱生物反应器时,应使外源基因在小鼠的膀胱上皮细胞中特异表达,故应将尿血小板溶素基因(目的基因)与膀胱组织基因的启动子等重组在一起,B项错误;需用显微注射法将基因表达载体导入小鼠的受精卵中,C项错误;只在小鼠细胞中检测到人的生长激素基因,不能说明该技术已获得成功,若证明该技术成功,则需要检测到成功表达的尿血小板溶素,可通过抗原—抗体杂交技术进行检测,D项正确。
答案　D
7.科学家利用PCR技术搭建了世界上第一个古DNA研究的超净室,利用现代人的DNA序列设计并合成了一种类似磁铁的“引子”,成功将极其微量的古人类DNA从土壤沉积物的多种生物的DNA中识别并分离出来,完成一种古人类——尼安德特人的全基因组测序。下列有关说法正确的是(　　)
A.设计“引子”的DNA序列信息只能来自现代人的核DNA
B.尼安德特人的双链DNA可直接与“引子”结合从而被识别
C.PCR检测古人类DNA时需“引子”、解旋酶和耐高温的DNA聚合酶
D.设计“引子”前不需要知道尼安德特人的DNA序列
解析　由于线粒体中也含有DNA,因此设计“引子”的DNA序列信息还可以来自线粒体DNA,A项错误;土壤沉积物中的古人类双链DNA需要经过提取,且在体外经过加热解旋后,才能与“引子”结合,而不能直接与引子结合,B项错误;PCR扩增过程需使用“引子”、耐高温的DNA聚合酶,但不需要使用解旋酶,该技术是通过高温使DNA双链打开的,C项错误;根据题干信息“利用现代人的DNA序列设计并合成了引子”,说明设计“引子”前不需要知道古人类的DNA序列,D项正确。
答案　D
二、选择题:本题共3小题,在每小题给出的四个选项中,有一个或多个选项符合题目要求。
8.ACC合成酶是乙烯合成的关键酶,乙烯的合成会影响番茄的储藏和运输。如图为科学家利用ACC合成酶基因的反向连接构建载体,通过基因工程设计的耐储转基因番茄流程图。

下列说法正确的是(　　)
A.引物的特异性是能够从番茄DNA中获取ACC合成酶基因的关键
B.反向连接的ACC合成酶基因合成的mRNA通过与正常的ACC合成酶基因的mRNA互补,限制了细胞内乙烯的合成
C.可以在培养基中加入氨苄青霉素和四环素,存活下来的细胞内则含有携带目的基因的质粒
D.设计双酶切处理目的基因及载体是为了更好的保证目的基因的反向连接
解析　引物能与ACC合成酶基因通过碱基互补配对结合定位ACC合成酶基因的位置,因此引物的特异性是能够从番茄DNA中获取ACC合成酶基因的关键,A项正确;反向连接的ACC合成酶基因合成的mRNA通过与正常的ACC合成酶基因的mRNA互补,使ACC合成酶基因不能正常表达,限制了细胞内乙烯的合成,B项正确;从题图中可知,基因表达载体中ACC合成酶基因破坏了四环素抗性基因,因此含有携带目的基因的质粒的细胞能在氨苄青霉素培养基中存活,但不能在四环素培养基中存活,C项错误;设计双酶切处理目的基因及载体是为了更好的保证目的基因的反向连接,D项正确。
答案　ABD
9.转基因小鼠肿瘤模型的建立为肿瘤研究带来了巨大变化,转基因动物模型也成为致癌性研究的重要选择之一,应用转基因小鼠模型进行化学物质致癌性研究越来越受到重视和认可。目前,精子载体法逐渐成为最具诱惑力的制备转基因动物的方法之一。该方法以精子作为外源基因载体,使精子携带外源基因进入卵细胞。如图表示利用该方法制备转基因鼠的基本流程。下列说法错误的是(　　)

A.PCR扩增外源基因时,应根据外源基因设计引物碱基序列
B.导入外源基因的精子与卵细胞结合即可完成转化
C.②采用体外受精技术,受精的标志是在卵黄膜和透明带之间观察到两个极体
D.②③过程所用培养液的成分不完全相同
解析　PCR扩增外源基因时,应根据外源基因设计引物碱基序列,A项正确;将外源基因导入精子后即可完成转化,B项错误;②采用体外受精技术,受精的标志是在卵黄膜和透明带之间观察到两个极体,C项正确;②为体外受精过程,③为早期胚胎培养过程,前者在获能溶液或专用的受精溶液中进行,后者在发育培养基中进行,这两个过程所用培养液的成分不完全相同,D项正确。
答案　B
10.胰岛素用于治疗糖尿病,但胰岛素注射后易在皮下堆积,需较长时间才能进入血液,进入血液后又易被分解,因此治疗效果受到影响。如图是新的速效胰岛素的生产过程,有关叙述正确的是(　　)

A.新的胰岛素的产生是依据基因工程原理完成的
B.新的胰岛素生产过程中不涉及中心法则
C.新的胰岛素产生过程中最困难的一步是由胰岛素分子结构推测氨基酸序列
D.若用大肠杆菌生产新的胰岛素,常用Ca2+处理大肠杆菌
解析　生产新的胰岛素属于蛋白质工程,是依据基因工程原理完成的,A项正确;新的胰岛素生产过程中涉及中心法则,B项错误;新的胰岛素生产过程中最关键也是最困难的一步是由胰岛素分子结构推测氨基酸序列,C项正确;若要利用大肠杆菌生产新的胰岛素,常用Ca2+处理大肠杆菌以导入修饰改造好的胰岛素基因,D项正确。
答案　ACD
三、非选择题
11.(2023·湖北调研)临床上人血清白蛋白主要作为血浆容量扩充剂广泛应用于出血性休克、烧伤等的治疗。研究人员利用农杆菌转化法将人血清白蛋白基因导入水稻胚乳细胞中,成功培育出能产生人血清白蛋白的转基因水稻。回答下列问题:
(1)利用血清白蛋白mRNA,在　　　　　的催化下获得双链DNA片段(血清白蛋白基因),再利用PCR技术扩增得到血清白蛋白基因。PCR扩增时,要设计一对引物(引物1和引物2),PCR过程完成三次循环所需引物的总数为　　　　　。 
(2)在构建基因表达载体时,常用同种限制酶对含人血清白蛋白基因的DNA片段和Ti质粒进行酶切,目的是　　　　　　　　　　　　　　　。在基因工程中,农杆菌Ti质粒上的T⁃DNA片段的功能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(3)血清白蛋白基因应插入Ti质粒中启动子的下游,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;除此之外,构建的表达载体还需要具有的结构有　　　　　　　　　　　　　　(答出两点即可)。 
(4)与利用乳腺生物反应器生产人血清白蛋白相比,利用转基因植物生产药用蛋白的优势在于　　　　　　　　　　　　　　　(答出三点即可)。 
解析　(1)RNA逆转录为DNA需要逆转录酶的参与,所以利用血清白蛋白mRNA,在逆转录酶的催化下获得双链DNA片段(血清白蛋白基因)。PCR过程完成一次循环产生两个DNA分子,所需引物为2个,完成第二次循环产生四个DNA分子,所需引物为4个,完成第三次循环产生8个DNA分子,所需引物为8 个,所以PCR过程完成三次循环所需引物的总数为2+4+8=14。(2)限制酶可以识别特定的DNA序列,并在特定的位点将DNA片段切开,形成黏性末端,因此用同种限制酶对含人血清白蛋白基因的DNA片段和Ti 质粒进行酶切,目的是形成相同的黏性末端,以便进行连接。在基因工程中,农杆菌Ti质粒上的T⁃DNA片段的功能是将目的基因整合到受体细胞染色体DNA上。(3)血清白蛋白基因应插入Ti质粒中启动子的下游,其原因是血清白蛋白基因是通过逆转录得到的,无启动子等调控序列,故插入位点在启动子后。基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等,所以本题中构建的表达载体还需要具有的结构有:复制原点、标记基因、终止子。(4)利用转基因植物生产药用蛋白的优势在于不受性别限制,生产周期更短,更容易大规模培养等。
答案　(1)逆转录酶　14　(2)形成相同的黏性末端,以便进行连接　将目的基因整合到受体细胞染色体DNA上　(3)血清白蛋白基因是通过逆转录得到的,无启动子等调控序列,故插入位点在启动子后　复制原点、标记基因、终止子　(4)不受性别限制,生产周期更短,更容易大规模培养等
12.发展利用生物能源是实现碳中和的有效途径。紫苏种子含大量油脂,出油率达35%~64%,三酰甘油(TAG)是紫苏种子主要储藏脂类,DGAT1是TAG合成的关键酶。科研人员将紫苏DGAT1基因导入微藻中,培养高产生物柴油的工程藻,如图所示。

注:BamHⅠ和HindⅢ是两种限制酶。
回答下列问题。
(1)从紫苏组织细胞中提取总RNA时,需要加入RNA酶抑制剂,目的是　　　　　　　　　　　　　　。将RNA逆转录合成的cDNA作模板,PCR扩增DGAT1基因,反应体系中需加入　　　　　　　　酶,其作用是　　　　　　　　　　　　　　。为使DGAT1基因两端分别添加BamHⅠ和HindⅢ识别序列,可将相应序列分别添加在两种引物的　 　　(填“5'”或“3'”)端。 
(2)构建DGAT1基因表达载体的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　,并且使DGAT1基因能够表达并发挥作用。若只考虑DNA片段的两两连接,构建表达载体时可得到　　　　种大小不同的连接产物。利用　　　　　　　　方法将不同大小的DNA片段和连接产物分离,再将基因表达载体分离纯化导入微藻细胞。 
(3)若鉴定微藻基因组中整合有DGAT1基因,　　　　(填“能”或“不能”)说明高产油工程藻已生产成功。理由是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出1点即可)。“碳中和”含义是通过计算二氧化碳的排放总量,然后通过植树等方式把这些排放量吸收掉。与使用石油等化石燃料相比,生产利用产油工程藻的“生物柴油”有利于实现碳中和,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
解析　(1)从紫苏组织细胞中提取总RNA时,为避免RNA酶降解RNA,通常加入RNA酶抑制剂。将RNA逆转录合成的cDNA作模板,PCR扩增DGAT1基因,反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶,该酶能将游离的脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接到引物3'端,进而合成DNA子链。为使DGAT1基因两端分别添加BamHⅠ和HindⅢ识别序列,由于限制酶的特定的识别位点位于目的基因的两端,因此,可将相应序列分别添加在两种引物的5'端。(2)为了让目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,需要构建目的基因表达载体,这是基因工程的核心步骤。即构建DGAT1基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在且能够表达并发挥作用。若只考虑DNA片段的两两连接,构建表达载体时可得到三种大小不同的连接产物,即目的基因自连、质粒自连以及目的基因和质粒相互连接的状态,由于它们的分子量有差别,因此,可利用琼脂糖凝胶电泳方法将不同大小的DNA片段和连接产物分离,再将基因表达载体分离纯化导入微藻细胞。(3)若鉴定微藻基因组中整合有DGAT1基因,不能说明高产油工程藻已生产成功,还需要检测DGAT1基因在微藻细胞是否成功表达。“碳中和”含义是通过计算二氧化碳的排放总量,然后通过植树等方式把这些排放量吸收掉。与使用石油等化石燃料相比,生产利用产油工程藻的“生物柴油”有利于实现碳中和,这是因为使用化石燃料只会增加排放CO2,利用产油工程藻生产“生物柴油”则需要吸收CO2为原料。
答案　(1)防止RNA酶降解RNA　耐高温的DNA聚合(或Taq DNA聚合)　将游离的脱氧核苷酸连接到引物3'端,合成DNA子链　5'　(2)让目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代　3　琼脂糖凝胶电泳　(3)不能　DGAT1基因在微藻细胞中不一定成功表达(或微藻细胞不一定产生TAG、微藻细胞出油率可能不高等)　使用化石燃料只会排放CO2,利用产油工程藻生产“生物柴油”需要吸收CO2为原料
13.(科学探究)长期高血糖可引发血管细胞衰老。科研人员为研究S蛋白在因高血糖引发的血管细胞衰老中的作用,以腺病毒为载体将编码S蛋白的S基因导入血管细胞,实现S蛋白在血管细胞中的大量表达。

图1　

图2　

图3　
(1)腺病毒的遗传物质为DNA,其复制需要E1、E2、E3基因共同完成。为将S基因导入腺病毒,科研人员首先构建了含S基因的重组质粒,如图1所示。在构建含S基因的重组质粒时,通过　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的方法可鉴定重组质粒是否插入了S基因。将图1中含S基因的重组质粒用　　　　　酶切割后,获得改造后的腺病毒DNA;将其导入A细胞(A细胞含有E3基因,可表达E3蛋白),如图2所示。腺病毒DNA在A细胞内能够　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,从而产生大量重组腺病毒,腺病毒进入宿主细胞后不整合到宿主细胞染色体上。 
(2)综合上述信息,从生物安全性角度分析重组腺病毒载体的优点:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(写出2点)。 
(3)用含S基因的重组腺病毒分别感染正常人及糖尿病患者的血管细胞,使S蛋白在血管细胞中大量表达。对正常人、糖尿病患者及二者转入S基因后血管细胞中能促进细胞衰老的Ⅰ蛋白进行检测,结果如图3所示(颜色越深代表表达量越高)。可用　　　　　　方法检测Ⅰ蛋白的表达量:实验结果显示　　　　　血管细胞中Ⅰ蛋白表达量最高,推测S蛋白对高血糖引发的血管细胞衰老的作用及机制是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
解析　(1)在构建含S基因的重组质粒时,通过设计S基因特异的引物进行PCR的方法可鉴定重组质粒是否插入了S基因。根据图1中限制酶切割位点可知,图1中含S基因的重组质粒用PacⅠ酶切割后,获得改造后的腺病毒DNA;腺病毒DNA在A细胞内能够复制并指导腺病毒外壳蛋白的合成,从而产生大量重组腺病毒,腺病毒进入宿主细胞后不整合到宿主细胞染色体上。(2)综合上述信息,从生物安全性角度分析重组腺病毒载体的优点是重组腺病毒只能在A细胞中复制,即使侵染其他细胞,也不能复制;重组腺病毒进入宿主细胞后不整合到宿主细胞染色体上;腺病毒是人工改造的载体,不含致病基因。(3)检测Ⅰ蛋白的表达量可用抗原—抗体杂交的方法,图2中显示糖尿病患者血管细胞中Ⅰ蛋白表达量最高,推测S蛋白对高血糖引发的血管细胞衰老的作用及机制是S蛋白通过降低Ⅰ蛋白的含量,抑制高血糖引发的血管细胞衰老。
答案　(1)设计S基因特异的引物进行PCR(或用S基因特异序列作为探针进行核酸分子杂交)　PacⅠ　复制并指导腺病毒外壳蛋白的合成　(2)重组腺病毒只能在A细胞中复制,即使侵染其他细胞,也不能复制;重组腺病毒进入宿主细胞后不整合到宿主细胞染色体上;腺病毒是人工改造的载体,不含致病基因
(3)抗原—抗体杂交　糖尿病患者(或2组)　S蛋白通过降低Ⅰ蛋白的含量,抑制高血糖引发的血管细胞衰老