专题32 基因工程（精练）-备战2024年高考生物一轮复习精讲精练（新高考专用）

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A．Cas9蛋白属于限制酶，能切割目的基因
B．sgRNA具有能与目的基因发生碱基互补配对的结构
C．基因编辑技术能够定点插入、删除或替换部分碱基对
D．通过基因编辑技术引起的变异属于基因重组
【答案】D
【解析】AB、Cas9蛋白能与人工设计的sgRNA形成复合体，复合体中的sgRNA与目的基因按照碱基互补配对原则特异性结合，Cas9蛋白相当于限制酶，Cas9蛋白结合到相应位置并剪切DNA，最终实现对靶基因序列的编辑，AB正确；
C、复合体在sgRNA引导下结合目的基因，Cas9蛋白切割目的基因造成双链断裂，细胞在修复断裂的DNA时会随机插入、删除或替换部分碱基对，C正确；
D、通过基因编辑技术引起的变异属于基因突变，D错误。
故选D。
2、（2023·山东潍坊·潍坊一中统考模拟预测）某遗传病由一对等位基因控制，致病基因有两种类型突变，每种突变基因所编码的蛋白质分子量不同，其系谱图及相关蛋白质电泳结果如图。下列说法正确的是（ ）
A．该病为常染色体或伴X染色体隐性遗传病
B．Ⅲ-1、Ⅲ-2相应蛋白质的电泳条带相同
C．Ⅲ-3携带的致病基因来自I-2的可能性为1/2
D．显性基因的碱基数目大于隐性基因的碱基数目
【答案】C
【解析】A、由图中Ⅱ-1、Ⅱ-2正常，而后代Ⅲ-1患病，可知该病为隐性遗传病。又由Ⅱ-3患病母亲，生出正常儿子Ⅲ-3，可知该病为常染色体隐性遗传病，A错误；
B、Ⅲ-1的致病基因来自Ⅱ-1、Ⅱ-2，Ⅱ-2的致病基因来自Ⅰ-1，Ⅲ-2的致病基因来自Ⅱ-3、Ⅱ-4，Ⅱ-3的致病基因来自Ⅰ-1和Ⅰ-2，由电泳结果可知Ⅰ-1和Ⅰ-2的致病基因不同，Ⅱ-1和Ⅱ-4的致病基因不同，因此Ⅲ-1、Ⅲ-2相应蛋白质的电泳条带可能不相同，B错误；
C、Ⅲ-3只有一个致病基因来自Ⅱ-3，而Ⅱ-3的致病基因来自Ⅰ-1和Ⅰ-2，因此Ⅲ-2携带的致病基因来自I-2的可能性为1/2，C正确；
D、图是蛋白质电泳结果，不能判断基因的长度，D错误。
故选C。
3、（2023·山东·泰安一中校考模拟预测）白细胞介素-2（IL-2）参与移植排斥反应，是免疫调节因子，对机体的免疫应答和抗病毒感染等有重要作用。科研人员将含IL-2基因的DNA片段和质粒pPIC9K（部分结构如图所示）构建成重组质粒，并导入酵母菌GS115（组氨酸缺陷菌株）中，筛选到了能分泌IL-2的工程菌株。下列叙述错误的是（ ）

A．组氨酸合成基因可作为标记基因筛选导入重组质粒的酵母菌细胞
B．构建重组质粒时可选用AvrⅡ和NtⅠ切割目的基因和pPIC9K质粒
C．重组质粒导入酵母菌GS115前，需要先用Ca2+处理酵母菌GS115细胞
D．抑制IL-2基因的表达可在一定程度上减轻机体器官移植后的免疫排斥反应
【答案】B
【解析】A、酵母菌GS115是组氨酸缺陷菌株，不能合成组氨酸，可以用不含组氨酸的培养基筛选导入了重组质粒的酵母菌GS115，A正确；
B、据图可知，为保证目的基因（AvrⅡ会破坏目的基因）和启动子（SacI会破坏启动子）的完整性，可用EcRⅠ和NtⅠ分别切割含有IL-2基因的DNA片段和pPIC9K质粒，B错误；
C、导入重组质粒前，需要先用Ca2+处理酵母菌GS115细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，C正确；
D、IL-2参与移植排斥反应，抑制IL -2基因的表达可在一定程度上减轻器官移植后机体的免疫排斥反应，D正确。
故选B。
4、（2023·山东泰安·统考模拟预测）通过设计引物，运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变。下图为基因工程中获取突变基因的过程，其中引物1序列中含有一个碱基T不能与目的基因片段配对，但不影响引物与模板链的整体配对，反应体系中引物1和引物2的5′端分别设计增加限制酶a和限制酶b的识别位点。下列有关叙述正确的是（ ）

A．在PCR反应体系中还需要加入4种游离核苷酸、解旋酶、Taq酶等
B．第3轮PCR结束后，含突变碱基对且两条链等长的DNA占1/2
C．引物中设计两种限制酶识别位点有利于目的基因定向插入运载体
D．第2轮PCR，引物1能与图中②结合并且形成两条链等长的突变基因
【答案】C
【解析】A、PCR反应体系通过高温使DNA解旋（变性），不需要加入解旋酶，A错误；
B、第3轮PCR结束后，含突变碱基对且两条链等长的DNA有2个，而总DNA分子有8个，所以占1/4，B错误；
C、引物中设计两种限制酶识别位点，可以使目的基因定向插入限制酶切割后的运载体，C正确；
D、第2轮PCR，引物1能与图中①结合并且形成两条链不等长的突变基因，其中②较长，D错误。
故选C。
5、（2023·山东泰安·统考模拟预测）环境DNA（eDNA）是“在环境样品中所有被发现的不同生物的基因组DNA的混合”，它涵盖的范围非常广泛，无论是土壤、空气、液体，甚至是排泄物，都可以从中找到可作为样品的eDNA。对所得的样品，可使用普通的聚合酶链式反应(PCR)或直接霰弹枪法(shtgun strategy)测序，能够方便获得多个DNA序列。2018年4月12日，美国华盛顿州立大学助理教授Caren Gldberg通过检测环境DNA(eDNA)，确证了全球第四只斑鳖的存在。下列有关说法不正确的是（ ）
A．可分析环境样品中的eDNA分别是属于哪些物种，这与传统的动植物分类调查其实是一致的
B．eDNA技术可寻找环境中是否有单一物种的DNA，用于研究和追踪珍稀物种的分布
C．使用PCR测序，能够方便获得DNA序列
D．每个eDNA中都有一个游离的磷酸基团
【答案】D
【解析】A、由于DNA分子具有特异性，所以可分析环境样品中的eDNA分别是属于哪些物种，这与传统的动植物分类调查其实是一致的，A正确；
B、环境DNA（eDNA）技术是一种新型生物资源调查手段，是指从环境中提取DNA片段，根据DNA分子的特异性，结合PCR和DNA测序等分子生物学技术来定性或定量检测目标生物，从而确定其分布状况等，B正确；
C、PCR是一项体外扩增DNA的技术，其原理是DNA的复制，故扩增微量的样品eDNA，可获得大量的DNA序列，C正确；
D、DNA分子是双螺旋结构，有两条脱氧核苷酸链，若是链状DNA分子，则每个eDNA中都有两个游离的磷酸基团，若是环状DNA分子，则没有游离的磷酸基团，D错误。
故选D。
6、（2023·山东聊城·统考三模）Cre-lxP系统能实现特定基因的敲除(如图1)。把几种荧光蛋白基因和Cre酶能识别并切割的序列(lxP1和lxP2)串在一起，构建表达载体T(如图2)。部分荧光蛋白基因会被Cre酶随机“剪掉”,且两个lxP1之间或两个lxP2之间的基因，最多会被Cre酶敲除一次，剩下的部分得以表达，随机呈现不同的颜色。下列说法错误的是（ ）

A．构建表达载体T时用到的工具包括限制酶、DNA连接酶
B．若小鼠细胞含一个表达载体T(不含Cre酶),其肌肉组织细胞呈无色
C．若小鼠细胞含一个表达载体T(含Cre酶),其脑组织细胞只能呈红色或黄色
D．若小鼠细胞含两个表达载体T(含Cre酶),其脑组织细胞可能出现两种颜色
【答案】C
【解析】A、基因表达载体构建过程中需要限制酶和DNA连接酶两种工具酶处理，A正确；
B、据图可知，小鼠有编码红、黄、蓝荧光蛋白的基因，前端有脑组织特异性表达的启动子，肌肉细胞不会表达颜色基因，故若小鼠细胞含一个表达载体T(不含Cre酶)，其肌肉组织细胞呈无色，B正确；
C、1xP1、1xP2位置如图2黑白三角符号所示，两个lxP1和两个lxP2之 间的基因最多会被Cre酶敲除一次，将含Cre酶的病毒注入小鼠体内，Cre酶表达情况不同，识别的lxP不同，则有可能未敲除荧光蛋白基因，此时为红色(同不含Cre酶时)，也有可能敲除两个lxP1之间的红色荧光蛋白基因，此时为黄色，也有可能敲除两个1xP2之间的红色和黄色荧光蛋白基因，此时为蓝色，因而不同脑细胞会差异表达红色、黄色或蓝色荧光蛋白基因，C错误；
D、小鼠脑组织细胞内有2个相同表达载体T(含Cre酶)，Cre酶对每个DNA片段随机剪切，因而细胞的颜色由细胞内两种荧光蛋白的颜色叠加而成，故其脑组织细胞可能出现两种颜色，D正确。
故选C。
7、（2023·山东烟台·统考模拟预测）图1是一个家庭中某单基因遗传病的遗传系谱图。用特定限制酶切割Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3与该病相关的基因，产生了大小不同的几种片段。已知被检测的基因为142bp（bp表示碱基对），结果如图2所示。下列叙述错误的是（ ）

A．由图1可推断该病是由常染色体上的隐性基因控制的遗传病
B．该遗传病的致病基因比正常基因多1个如图2所示的特定酶的酶切位点
C．该遗传病形成的原因是正常基因中发生了碱基对的缺失
D．图1中Ⅲ-2与一个该致病基因携带者婚配，子代患该病的概率为0
【答案】C
【解析】A、由图①可知：Ⅱ-1、Ⅱ-2个体生出了患病的Ⅲ-1个体，可推断该病是由常染色体上的隐性基因控制的遗传病，A正确；
B、根据题意分析，已知被检测的Ⅲ-1的基因（aa）为142bp，限制酶切割后产生50bp和42bp两种长度的片段，142- 50- -42=50bp，说明50bp的片段有2个，即切割后产生了三个片段，因此Ⅲ-1的每个基因中均具有2个该特定限制酶的酶切位点，而正常基因A可产生100bp和42bp两种长度的片段，有1个酶切位点，故致病基因比正常基因多1个如图2所示的特定酶的酶切位点，B正确；
C、被检测的基因都为142bp，说明基因中发生了碱基对的替换，并没有缺失，C错误；
D、据图2可知，Ⅲ-2的基因型为AA，与一个该致病基因携带者Aa婚配，子代患该病的概率为0，D正确。
故选C。
8、（2023·山东·山东师范大学附中校考模拟预测）下列关于基因工程及其应用的叙述，错误的是（ ）
A．花粉管通道法可以用微量注射器将含有目的基因的DNA溶液直接注入子房中
B．只要从转基因棉花中检测到Bt抗虫蛋白，就代表转基因抗虫棉培育成功
C．Bt抗虫蛋白被分解为多肽后与害虫肠上皮细胞的特异性受体结合，导致细胞膜穿孔
D．干扰素是一种糖蛋白，科学家用基因工程方法从大肠杆菌细胞内获得了干扰素
【答案】B
【解析】A、我国科学家用独创的花粉管通道法将Bt基因导入棉花细胞，如可以用微量注射器将含有目的基因的DNA溶液直接注入子房中，A正确；
B、从转基因棉花中检测到Bt抗虫蛋白，还需要进行个体生物学鉴定才能说明转基因抗虫棉是否培育成功，B错误；
C、Bt抗虫蛋白被分解成多肽后，多肽与某类昆虫肠上皮细胞的特异性受体结合，导致细胞膜穿孔，因而能破坏鳞翅目昆虫的消化系统来杀死棉铃虫，C正确；
D、干扰素是一种糖蛋白，科学家利用大肠杆菌代谢旺盛的特点，用基因工程方法从大肠杆菌细胞内获得了干扰素，D正确。
故选B。
9、（2023·山东济南·济南市历城第二中学校考一模）（多选题）DNA琼脂糖凝胶电泳的分子筛效应是指作为支持介质的琼脂糖，具有网络结构，使大分子物质在通过时受到较大阻力，借此分离不同大小的DNA片段。下列说法正确的是（ ）
A．琼脂糖凝胶电泳可用于分离、鉴定DNA分子的混合物
B．双链DNA分子片段长度越大，在琼脂糖中的移动速率越大
C．凝胶制备中加入的核酸染料能与DNA分子结合，用于分离后DNA的检测
D．凝胶中的DNA分子通过染色，可在波长为300nm的紫外灯下被检测出来
【答案】ACD
【解析】A、琼脂糖凝胶电泳可根据DNA分子大小、电荷等对DNA混合物进行分离、鉴定，A正确；
B、双链DNA分子片段长度越大，在琼脂糖中的移动速率越小，B错误；
C、为了便于对分离后的DNA片段进行检测，在凝胶制备中加入核酸染料，该染料能够与DNA分子结合，C正确；
D、凝胶中的DNA分子经染色后，对波长为300nm的紫外光吸收性强，可在波长为300nm的紫外灯下被检测出来，D正确。
故选ACD。
10、（2023·山东烟台·统考模拟预测）（多选题）红细胞生成素（EPO）是人体内促进红细胞生成的一种糖蛋白，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限，某科研团队采用基因工程培育转基因羊作为乳腺生物反应器，使其能合成EPO。下列有关叙述正确的是（ ）
A．构建表达载体时需将EPO基因插入乳腺蛋白基因的启动子的下游
B．一般情况下，该转基因羊中的EPO基因只在羊的乳腺细胞中表达
C．用显微注射技术将含EPO基因的表达载体导入羊的乳腺细胞中可合成并提取EPO
D．用PCR扩增人EPO基因，需要一段已知的EPO基因核苷酸序列
【答案】ABD
【解析】A、启动子是一段特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，故构建表达载体时需将EPO基因（目的基因）插入乳腺蛋白基因的启动子的下游，A正确；
B、某科研团队采用基因工程培育转基因羊作为乳腺生物反应器，使其能合成EPO，所以一般情况下，该转基因羊中的EPO基因只在羊的乳腺细胞中表达，B正确；
C、用显微注射技术将含EPO基因的表达载体导入羊的受精卵（将来发育成雌性个体）中，待其发育到一定阶段，方可合成EPO，C错误；
D、用PCR扩增人EPO基因，前提是需要一段已知的EPO基因核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物，D正确。
故选ABD。
11、（2023·山东菏泽·山东省鄄城县第一中学校考三模）（多选题）PCR扩增时在加入一对引物的同时加入一个特异性的荧光探针，该探针两端分别标记一个报告荧光基团（Q蛋白质）和一个淬灭荧光基团（R蛋白质）。开始时，探针完整地结合在DNA任意一条单链上，报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收，检测不到荧光信号；当Taq DNA聚合酶催化子链延伸至探针R处，会水解淬灭荧光基团，荧光监测系统从而可接收到荧光信号，即每扩增一条DNA链，就有一个荧光分子形成，实现了荧光信号的累积与PCR产物形成的完全同步。下列相关叙述正确的是（ ）

A．引物、探针和模板三者之间通过碱基互补配对相互结合
B．Taq DNA聚合酶催化DNA的合成方向总是从子链的5'端向3'端延伸
C．PCR产物的量与荧光信号的累积成正相关
D．报告荧光基团和淬灭荧光基团的组成单位是脱氧核苷酸
【答案】BCD
【解析】A、据图可知，引物和探针都能与模板结合，但引物不能与探针结合，否则该PCR过程无法完成，A错误；
B、引物与模板的3'端结合，此后TaqDNA聚合酶催化DNA的合成方向是从子链的5′端向3′端延伸，B正确；
C、PCR扩增时，Taq酶的5'→3'核酸外切酶活性将探针酶切降解，使R和Q分离，R发射的荧光不被淬灭，切割的荧光分子数与PCR产物的数量成正比，荧光的强度能反映PCR产物的数量，通过对荧光信号强弱的监测就可实现对产物的检测，C正确；
D、报告荧光基团和淬灭荧光基团都是DNA片段，其基本单位是脱氧核苷酸，D正确。
故选BCD。
12、（2023·山东青岛·统考三模）炎症性肠病（IBD）是一种易导致结肠癌的慢性疾病，患者肠道内会产生硫代硫酸盐。科研人员以小鼠为研究对象，建立了下图所示的炎症性肠病检测模型，GFP基因是绿色荧光蛋白基因。

(1)据图分析，可以通过检测荧光强弱来判定小鼠肠道内硫代硫酸盐的浓度，其原因是 。
(2)研究者利用基因工程技术构建含硫代硫酸盐检测传感器的大肠杆菌工程菌，通过PCR扩增R基因时应该选择的引物是 ，在A、B两端引物的5′端需添加的限制酶识别序列为 和 。
限制酶识别序列和酶切位点如下表：
(3)研究发现患者肠道内硫代硫酸盐的生成量与疾病严重程度呈正相关。为简化疾病诊断和精确用药，科研人员开发了智能工程菌。科研人员将抗炎蛋白基因与硫代硫酸盐特异性诱导激活的启动子P连接，构建出下图所示表达载体（部分片段），导入用 处理的大肠杆菌细胞内，选用启动子P的优点是 。

【答案】(1)硫代硫酸盐能够解除R蛋白对启动子B的抑制作用，使GFP基因表达，发出绿色荧光
(2) 引物1和引物4 GGATCC CTGCAG
(3) Ca2+ 仅在IBD发生时才表达抗炎蛋白且能精准治疗IBD
【解析】（1）硫代硫酸盐能够解除R蛋白对启动子B的抑制作用，使GFP基因表达，发出绿色荧光，所以可以通过检测荧光强弱来判定小鼠肠道内硫代硫酸盐的浓度。
（2）获得的目的基因必须包括完整的启动子和终止子，则需要用到引物1和引物4进行PCR。目的基因中含有BglⅡ酶切位点，则不能用BglⅡ进行酶切，HindⅢ将启动子B破坏，也不能用，则需要在A、B两端引物的5′端需添加BamHⅠ和PastⅠ的酶切位点，其识别序列分别为GGATCC和CTGCAG。
（3）利用Ca2+处理大肠杆菌细胞，可以使细胞处于一种能够吸收周围环境DNA分子的生理状态，从而将重组的基因表达载体导入其中。启动子P仅在IBD发生时才表达抗炎蛋白且能精准治疗IBD，所以构建表达载体时选用启动子P。
限制酶
HindⅢ
BamHⅠ
PastⅠ
EcRⅠ
BglⅡ
识别序列（5′→3′）
A↓AGCTT
G↓GATCC
C↓TGCAG
G↓AATTC
A↓GATCT