届高考生物二轮复习常考题型大通关新高考非选择题五基因工程.docx

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届高考生物二轮复习常考题型大通关新高考非选择题五基因工程

2021届高考生物二轮复习常考题型大通关（新高考）非选择题（五）基因工程

1.【生物——选修3：

现代生物科技专题】

下表为部分限制酶的识别序列及切割位点，下图为基因工程中构建重组质粒的过程示意图。

请回答下列问题：

限制酶

EcoRⅠ

BamHⅠ

HindⅢ

EcoRⅤ

识别序列及切割位点

G↓AATTC

G↓GATC

A↓AGCTT

CTA↓TAG

（1）过程①中用EcoRⅤ酶切出来的目的基因具有______末端，过程②表示利用PCR技术扩增目的基因，前提是要根据______设计出引物，此外还需在引物的一端加上AGCT序列，以便于后续重组质粒的构建。

（2）过程③中，pUC18质粒需用限制酶______切割，才能与扩增出的目的基因在______作用下，形成重组质粒。

（3）为了便于筛选出含有重组质粒的菌落，需采用含______的平板进行筛选，含重组质粒的菌落应呈______色。

提取上述筛选得到的菌落的RNA，通过逆转录获得DNA，再进行PCR扩增检测，若最终未能检测出目的基因，其最可能的原因是______________________________。

2.H1N1为单链RNA病毒，感染人类会引发甲型H1N1流感。

对H1N1进行基因组测序，发现HA基因是该病毒的一种特征基因。

可通过检测HA基因来检测待测标本中H1N1的含量，过程如图所示。

（1）对H1N1进行基因组测序是测定RNA的______序列。

（2）在过程①和②中，需分别向反应体系加入______酶和______酶。

（3）过程②中对HA基因对应的cDNA序列进行扩增，需设计______种引物。

反应体系中加入dATP、dTTP、dCTP和dGTP的作用是______。

（4）已知反应体系中含有荧光物质，每扩增形成一条DNA链，就会出现一定强度的荧光信号。

现欲检测两个标本中H1N1的含量，可在荧光强度达到某一设定值时，观察比较两个反应体系扩增循环的次数，若某个标本的循环次数较少，则其H1N1含量较______。

（5）检测HA基因还可以采用分子杂交技术。

制备用放射性同位素标记的、与目的基因互补的核酸序列作为______，然后与待测标本中提取的总RNA杂交，若观察到______，则表明标本中存在HA基因。

3.【生物——选修3：

现代生物科技专题】

（1）以从人体得到的乙肝病毒抗原基因作为目的基因时，通常删去基因的______等部分，从而减小目的基因的相对分子质量，利于将目的基因导入受体细胞。

由图可知，过程①用到限制酶是______，在培养农杆菌的培养基中添加______可筛选得到含重组质粒的农杆菌。

（2）将目的基因导入农杆菌时，首先用

处理农杆菌，使农杆菌处于______，利于农杆菌吸收目的基因完成转化过程。

将农杆菌导入番茄细胞时，受损的番茄组织更有利于农杆菌的侵染，原因是________________________。

（3）转基因番茄的细胞具有全能性，在一定的______以及无菌、适宜的pH和温度等条件下，可以形成愈伤组织，再进一步发育形成试管苗，图中过程③④分别为__________________。

（4）可用该植株结的番茄饲喂小鼠，若在小鼠的血清中检测到________，则说明转基因植物疫苗口服有效。

4.普通棉花中含β-甘露糖苷酶基因（GhMnaA2），其能在纤维细胞中特异性表达，产生的β-甘露糖苷酶催化半纤维素降解，使棉纤维长度变短。

为了培育新的棉花品种，科研人员构建了反义GhMnaA2基因表达载体，利用农杆菌转化法导入棉花细胞，成功获得转基因棉花品种，具体过程如图。

请分析回答：

（1）E6启动子的基本单位是______，①过程中所用的限制酶是____________。

（2）基因表达载体除了图示组成外，至少还有复制原点、__________等。

（答两个）

（3）③过程中用酶切法可鉴定正、反义表达载体。

用SmaⅠ和NotⅠ酶切正义基因表达载体获得0.05kb、3.25kb、5.95kb、9.45kb四种长度的DNA片段，则用NotⅠ酶切反义基因表达载体获得的DNA片段长度应是________和__________。

（4）④过程中利用农杆菌介导转化棉花细胞的过程中，整合到棉花细胞染色体DNA的区段是____________。

（5）转基因棉花新品种棉纤维更长的直接原因是___________不能合成，根本原因是______________。

（6）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质作出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是_________________。

5.径柳匙叶草是一种泌盐植物，科研工作者将径柳匙叶草液泡膜Na+/K+逆向转运蛋白基因（TaNHX2基因）转移到棉花细胞内，获得了转基因耐盐棉花新品种。

图1是获取的含有目的基因的DNA片段，Sau3AⅠ、EcoRⅠ、BamHⅠ为三种限制酶，图中箭头所指为三种酶的酶切位点；图2是三种限制酶的识别序列与酶切位点示意图；图3是土壤农杆菌中用于携带目的基因的Ti质粒结构示意图。

请分析回答问题：

（1）若图1所示DNA片段是利用径柳匙叶草的DNA直接获得的，则该获取目的基因的方法为____________________________。

（2）不能在径柳匙叶草根尖分生区细胞中获得TaNHX2基因的mRNA，其原因是_________________。

（3）若用BamHⅠ切割图1所示的DNA片段，获得目的基因，则需选用_____________切割图3所示质粒，以便构建基因表达载体，该方案的缺陷是________________________。

故切割图1所示DNA片段的最佳方案是选用________________________。

（4）用上述最佳方案构建基因表达载体，所得重组质粒______（填“能”“不能”或“不一定能”）被BamHⅠ切割。

（5）图3中，质粒上的抗生素抗性基因的作用是________________________。

（6）为了检测技术成果，科研工作者将转基因棉花种植在盐碱地中，观察其生长状况，这属于__________水平的检测。

6.基因定点整合可替换特定基因，该技术可用于单基因遗传病的治疗。

苯丙酮尿症是由PKU基因突变引起的，将正常PKU基因定点整合到PKU基因突变的小鼠胚胎干细胞的染色体DNA上，替换突变基因，可用来研究该病的基因治疗过程。

定点整合的过程是：

从染色体DNA上突变PKU基因两侧各选择一段DNA序列HB1和HB2，根据其碱基序列分别合成HB1和HB2，再将两者分别与基因HSV-tkl、HSV-tk2连接，中间插入正常PKU基因和标记基因neor，构建出如图所示的重组载体。

重组载体和染色体DNA中的HB1和HB2序列发生交换，导致两者之间区域发生互换，如图所示。

（1）构建重组载体时，常用的工具酶有___________。

该实验用小鼠胚胎干细胞作为PKU基因的受体细胞以培育出转基因小鼠，除了胚胎干细胞能大量增殖外，还因为胚胎干细胞____________。

（2）为获得小鼠的胚胎干细胞，可将小鼠囊胚中的________取出，并用________处理使其分散成单个细胞进行培养，培养过程中大部分细胞会贴附在培养瓶的表面生长，这种现象称为__________。

（3）用图中重组载体转化胚胎干细胞时，会出现PKU基因错误整合。

错误整合时，载体的两个HSV-tk中至少会有一个与neor一起整合到染色体DNA上。

已知含有neor的细胞具有G418的抗性。

HSV-tkl、HSV-tk2的产物都能把DHPG转化成有毒物质而使细胞死亡。

转化后的胚胎干细胞依次在含有G418及同时含有G418和DHPG的培养液中进行培养，在双重选择下存活下来的是______的胚胎干细胞。

（4）将筛选得到的胚胎干细胞培育成小鼠，从个体生物学水平检测，若小鼠___________，说明PKU基因成功表达。

7.乙烯具有促进果实成熟的作用，ACC氧化酶和ACC合成酶是番茄细胞内合成乙烯的两个关键酶。

利用反义DNA技术（原理如图1），可以抑制这两个基因的表达，从而使番茄具有耐储存、宜运输的优点。

图2为融合ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因的反义基因表达载体的结构示意图。

（1）图2中的2Al1为特异性启动子，则2Al1应在番茄的_______________（填器官名称）中表达。

（2）从番茄成熟果实中提取_______________作为模板，利用反转录法合成ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因，以进行拼接构成融合基因并扩增。

（3）合成出的ACC氧化酶基因两端分别含限制酶BamHI和XbaI的酶切位点，ACC合成酶基因两端含SacI和XbaI的酶切位点，用限制酶____________对上述两个基因进行酶切，再串联成融合基因，相应的Ti质粒应用限制酶_____________进行切割，确保融合基因能够插入载体中。

（4）为了实现图1中反义基因的效果，应将融合基因_______________（填“正向”或“反向”）插入启动子2Al1的下游即可构成反义融合基因。

将表达载体与农杆菌菌液混合后，接种在含有______________的培养基中，可筛选出含有反义融合基因的农杆菌，再利用农杆菌转化法获得转基因番茄。

（5）在检测番茄细胞中是否存在反义融合基因时，_________________（填“能”或“不能”）用放射性物质标记的ACC氧化（合成）酶基因片段作探针进行检测，理由是_____________。

8.地中海贫血症是一种基因遗传病，常见的治疗手段是进行异体骨髓移植。

目前科学家正在研究利用生物工程技术将患者的体细胞转化为多能干细胞，以获得用于自体移植的细胞，具体操作过程如图。

（1）异体骨髓移植治疗的局限性主要是机体易发生______________反应。

图中所用生物工程技术没有该局限性，其变异原理是_____________。

（2）分析生物工程操作过程并回答。

I：

基因表达载体含有目的基因、启动子、终止子等，其中启动子是___________的部位。

慢病毒表达载体所含的病毒RNA经______________形成cDNA片段，该片段可帮助外源基因整合到宿主细胞染色体DNA上，使外源基因稳定表达。

Ⅱ：

由图可知，将____________导入包装细胞，一段时间后可以获得能够转化患者多能干细胞的慢病毒颗粒。

Ⅲ：

为了便于筛选出成功转化的多能干细胞，其中的____________载体应含有易检测的标记基因。

（3）理论上在获得成功转化的多能干细胞后，需要诱导其定向分化为___________，然后植入患者骨髓。

该方法虽然操作复杂，但效果较为可靠，称为___________治疗。

9.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，理由是__________________________________。

（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。

培养条件

Z基因

EGFP基因

含EEs

+

+

不含EEs

-

-

注：

“+”表示相关基因表达，“-”表示相关基因未表达。

依据上述结果，说出利用转基因斑马鱼简便直观地检测水体环境中EEs污染的原理：

_____________________________________________________________________________________。

10.核酸疫苗是将编码某种抗原蛋白的外源基因（DNA或RNA片段）导人动物体细胞内，通过宿主细胞的表达系统合成抗原蛋白，诱导宿主产生对该抗原蛋白的免疫应答，以达到预防或治疗相应疾病的一类新型疫苗。

研究表明核酸疫苗不仅具有良好的免疫原性与安全性，且由于核酸更易于修饰与改造，较以往蛋白疫苗具有更大的灵活性和更广阔的应用前景。

请回答：

（1）研发DNA疫苗时，构建含有病原体抗原基因表达载体的过程中需要用到的工具酶有___________。

构建基因表达载体的目的是__________，基因表达载体中，驱动病原体抗原基因转录的结构为___________。

（2）mRNA疫苗可以由计算机设计、制造并通过高速机器大批量生产。

目前用于制造疫苗的RNA有两种，非复制型mRNA和自我扩增型mRNA，从图中可以看出自我扩增型mRNA的优点是可在细胞内__________。

mRNA常被包裹在脂质体颗粒中注射到相关人员的手臂肌肉，脂质体颗粒的作用是____________。

（3）病毒核酸检测试剂盒通常以病毒独特的基因序列为检测靶标。

PCR扩增时每一个循环分为___________三步，使靶标DNA序列呈指数增加。

每一个扩增出来的DNA序列都与预先加入的一段荧光标记_________结合，产生荧光信号，扩增出来的靶标DNA序列越多，累积的荧光信号就越强。

在没有病毒的样本中，因为没有靶标DNA序列扩增，所以就检测不到荧光信号。

答案以及解析

1.答案：

（1）平；一段已知目的基因的核苷酸序列式

（2）HindⅢ；DNA连接酶

（3）氨苄青霉素（amp）和X-gal；无；目的基因未能在受体菌中转录

解析：

（1）根据EcoRV酶的识别位点在序列中轴线上可知，切出来的是平末端。

（2）目的基因加上了AGCT序列，与HindⅢ切割产生的末端相同，因此应用HindⅢ切割质粒。

目的基因与运载体的连接需要DNA连接酶。

（3）基因表达载体上含有氨苄青霉素（amp）和X-gal标记基因，因此可用含有氨苄青霉素（amp）和Xgal的平板来初步筛选含目的基因的受体细胞。

由于HindⅢ已经将lacZ基因破坏，无法使X-gal水解，菌落无色。

RNA→DNA属于逆转录过程。

RNA进行分子杂交，若本身DNA未转录则无法检测。

2.答案：

（1）核糖核苷酸

（2）逆转录；Taq

（3）2；提供反应所需的原料和能量

（4）多

（5）探针；杂交带

解析：

本题考查基因检测和PCR等知识，意在考查考生的识图析图能力和理解能力。

（1）由题意知，H1N1为单链RNA病毒，因此对H1N1进行基因组测序是测定其RNA的核糖核苷酸序列。

（2）据图分析可知，①为逆转录过程，该过程需逆转录酶催化②为PCR过程，需要的酶是耐高温的Taq酶。

（3）在PCR过程中，对HA基因对应的cDNA序列进行扩增时，需设计2种引物。

反应体系中加入的dATP、dTTP、dCTP、dGTP中的高能磷酸键断裂时，可产生4种脱氧核苷酸，并释放大量能量，因此反应体系中加入dATP、dTTP、dCTP和dGTP的作用是为反应提供所需的原料和能量。

（4）欲检测两个标本中H1N1的含量，可在荧光强度达到某一设定值时，观察比较两个反应体系扩增循环的次数，若某个标本的循环次数较少，说明其H1N1含量较多。

（5）检测HA基因还可以采用分子杂交技术，制备用放射性同位素标记的、与目的基因互补的核酸序列作为探针，使探针与待测标本中提取的总RNA杂交，若观察到杂交带，则表明标本中存在HA基因。

3.答案：

（1）内含子（和启动子）；HindⅢ和XhoⅠ卡那霉素

（2）感受态；当番茄植株受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞，提高侵染率

（3）营养和激素脱分化、再分化

（4）乙肝病毒抗体

解析：

（1）乙肝病毒抗原基因需删去内含子（和启动子）等部分，利于导入受体细胞。

由图可知，用HindⅢ和XhoⅠ酶处理目的基因和质粒，既可得到完整的目的基因，又可切割质粒，但抗四环素基因被破坏，因此只能用卡那霉素筛选含重组质粒的农杆菌。

（2）用

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。

将农杆菌导入番茄细胞时，受损的番茄细胞会分泌大量的酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞，提高侵染率。

（3）离体的细胞在一定的营养和激素等条件下，可脱分化形成愈伤组织，愈伤组织在一定的培养条件下，又可以再分化形成试管苗。

（4）若在食用转基因番茄的小鼠血清中检测到乙肝病毒抗体，则说明转基因植物疫苗口服有效。

4.答案：

（1）脱氧核苷酸；HindⅢ、BamHⅠ

（2）终止子、标记基因

（3）6.0kb；12.7kb

（4）（含有E6启动子和ChMnaA2的）T-DNA

（5）β-甘露糖苷酶；导入细胞内的反义GhMnaA2转录的mRNA能与细胞内的GhMnaA2转录的mRNA互补配对，从而抑制基因的表达

（6）DNA可以从一种生物细胞转移到另一种生物细胞

解析：

（1）本题考查基因工程的有关知识。

纤维细胞E6启动子是位于基因首端的一段特殊的DNA片段，其基本单位是脱氧核苷酸；E6启动子前后含有限制酶HindⅢ和BamHⅠ的切割位点，因此可以用这两种酶切割。

（2）基因表达载体由启动子、目的基因、复制原点、终止子和标记基因等部分组成。

（3）③过程中，用SmaⅠ和NotⅠ酶切正义基因表达载体获得0.05kb、3.25kb、5.95kb、9.45kb四种长度的DNA片段，则用NotⅠ酶切反义基因表达载体获得DNA的片段的长度应是0.05kb+5.95kb=6.0kb、3.25kb+9.45kb=12.7kb。

（4）农杆菌Ti质粒上的T-DNA能够转移至受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上。

（5）导入细胞内的反义GhMnaA2转录的mRNA能与细胞内的GhMnaA2转录的mRNA互补配对，从而抑制基因表达的翻译过程，进而阻上β-甘露糖苷酶合成，使棉纤维更长。

（6）肺炎双球菌转化实验中，S型菌的DNA能够转移到R型菌中并成功表达，说明DNA可以从一种生物细胞转移到另一种生物细胞。

5.答案：

（1）从基因文库中获取

（2）基因的选择性表达（或径柳匙叶草根尖分生区细胞中的TaNHX2基因不能表达）

（3）Sau3AⅠ；会出现目的基因和质粒的自我环化、目的基因在质粒上的连接方向不确定EcoRⅠ和BamHⅠ

（4）不一定能

（5）筛选出含有目的基因的受体细胞

（6）个体

解析：

本题考查基因工程的知识。

（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。

利用径柳匙叶草的DNA直接获得目的基因的方法为从基因文库中获取。

（2）径柳匙叶草根尖分生区细胞中TaNHX2基因不能表达，故不能在径柳匙叶草根尖分生区细胞中获得TaNHX2基因的mRNA。

（3）由图2分析可知，用Sau3AⅠ与BamHⅠ酶切后产生的黏性末端相同，故若用BamHⅠ切割图1所示的DNA片段获得目的基因，则需选用Sau3AⅠ切割图3所示质粒，以便构建基因表达载体，该方案由于酶切后的目的基因和质粒两端的黏性未端相同，故容易出现目的基因和质粒的自我环化、目的基因在质粒上的连接方向不确定的缺陷。

为了防止目的基因和质粒的自我环化以及目的基因反接，可选用EcoRⅠ和BamHⅠ同时切割图1所示的DNA片段。

（4）用EcoRⅠ和BamHⅠ切出的黏性末端再用DNA连接酶连接在一起形成的序列不一定还是BamHⅠ的识别序列，故所得重组质粒不一定能被BamHⅠ切割。

（5）图3中质粒上的抗生素抗性基因属于标记基因，其作用是筛选出含有目的基因的受体细胞。

（6）将转基因棉花种植在盐碱地中，观察其生长状况，属于个体水平的检测。

6.答案：

（1）限制酶、DNA连接酶；具有发育的全能性

（2）内细胞团；胰蛋白酶或胶原蛋白酶；贴壁生长

（3）正确整合（含

而不含HSV−k1）

（4）尿液中不含大量苯丙酮酸

解析：

（1）构建基因表达载体时，需要使用的工具酶为限制酶和DNA连接酶；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开，DNA连接酶可以将限制酶切开的DNA片段拼接成新的DNA分子。

胚胎干细胞具有发育的全能性，且能大量增殖，常被用作受体细胞。

（2）胚胎干细胞可来自囊胚的内细胞团，内细胞团细胞间相互黏连，可用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞；动物细胞培养过程会出现贴壁生长。

（3）由题意可知，含有

的细胞具有G418的抗性，故在含G418的培养液存活说明转化后的胚胎干细胞中含

。

（4）苯丙酮尿症患者体内缺乏一种酶，导致体内苯丙氨酸不能转化为酪氨酸，而大量转化为苯丙酮酸，在体内积累，随尿液排出，若转基因小鼠的尿液中不含大量苯丙酮酸，说明PKU基因正常表达。

7.答案：

（1）果实

（2）RNA

（3）XbaI；BamHI和SacI

（4）反向；卡那霉素

（5）不能；番茄细胞内本来就存在ACC氧化（合成）酶基因，能与ACC氧化（合成）酶基因探针发生分子杂交

解析：

本题主要考查基因工程的相关知识，意在考查考生的理解能力、获取信息能力。

（1）番茄食用的是果实，因此，启动子2Al1应在番茄的果实中表达。

（2）从番茄成熟果实中提取RNA作为模板，利用反转录法合成ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因。

（3）使用限制酶XbaⅠ对合成出的ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因进行酶切后，两种基因有相同的黏性末端，可将二者串联起来形成融合基因。

相应的Ti质粒和融合基因分别用限制酶BamHI和SacⅠ进行切割，然后再连接，可以确保融合基因能够插入载体中。

（4）为了实现图1中反义基因的效果，应将融合基因反向插入启动子2Al1的下游。

卡那霉素抗性基因是标记基因，将表达载体与农杆菌菌液混合后，接种在含有卡那霉素的培养基中，可筛选出含有反义融合基因的农杆菌。

（5）番茄细胞内本来就存在ACC氧化（合成）酶基因，能与ACC氧化（合成）酶基因探针发生分子杂交，因此，不能用放射性物质标记的ACC氧化（合成）酶基因作为探针进行检测。

8.答案：

（1）免疫排斥；基因重组

（2）RNA聚合酶识别和结合；逆转录；表达载体和包装载体；表达

（3）造血干细胞；体外基因

解析：

本题考查基因工程和基因治疗等知识，意在考查考生的识记能力和综合分析问题和解决问题的能力。

（1）对地中海贫血症常见的治疗手段是进行异体骨髓移植，异体骨髓移植治疗的局限性主要是机体易发生免疫排斥反应。

图中所用生物工程技术是将患者的体细胞转化为多能干细胞，进而获得用于自体移植的细胞，该技术没有该局限性，其变异原理是基因重组。

（2）I：

基因表达载体含有目的基因、启动子、终止子等，其中启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。

慢病毒表达载体所含的病毒RNA经逆转录形成cDNA片段，该片段可帮助外源基因整合到宿主细胞染色体DNA上，使外源基因稳定表达。

Ⅱ：

由图可知，将包装载体和表达载体一起导入包装细胞，一段时间后可以获得能够转化患者多能干细胞的慢病毒颗粒。

Ⅲ：

为了便于筛选出成功转化的多能干细胞