高中生物1基因工程單元素養(yǎng)評價含解析新人教版選修

單元素養(yǎng)評價（一）

（專題1）

（60分鐘100分）

一、選擇題（共8小題,每小題2分，共16分）

1.（2019?徐州高二檢測）已知限制性內(nèi)切酶XmaI和527al的識別序列分別為C*CCGGG和CCC

,GGG?有關(guān)這兩種酶及應(yīng)用的敘述，錯誤的是（）

A.這兩種酶作用的底物都是雙鏈DNA

B.DNA中出現(xiàn)這兩種酶識別序列的幾率不同

C.XmaI切割DNA形成的黏性末端是一GGCC

D.使用這兩種酶時需注意控制反應(yīng)溫度、時間等

【解析】選Bo限制酶作用的底物是雙鏈DNA分子;這兩種限制酶作用的核甘酸序列相同,所以

這兩種酶識別序列在DNA中出現(xiàn)的幾率相同；根據(jù)堿基互補配對原則，CCCGGG的互補鏈?zhǔn)?/p>

GGGCCC,并根據(jù)XmaI的切割位點可知,切割后的黏性末端是一GGCC;溫度能影響酶的活性,所

以使用酶時需要注意控制反應(yīng)溫度和時間等。

2.（2020?濟南高二檢測）基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒,便于重組和

篩選。已知限制酶I的識別序列和切點是一GtATCC—,限制酶n的識別序列和切點是一‘GATC

一。根據(jù)圖示判斷下列操作正確的是（）

注:Gcncl和GeneII表示兩種標(biāo)記基因,

O表示限制酶僅有的識別序列放大

A.目的基因和質(zhì)粒均用限制酶n切割

B.目的基因和質(zhì)粒均用限制酶I切割

C.質(zhì)粒用限制酶I切割，目的基因用限制酶II切割

D.質(zhì)粒用限制酶II切割，目的基因用限制酶I切割

【解析】選c。限制酶n也能將限制酶I識別序列切割,而限制酶I不能將限制酶n的識別序

列切割。獲得目的基因需將目的基因兩端切割，所以用限制酶II切割;切割質(zhì)粒只能切出一個

切口，所以用限制酶I切割。

3.對如圖所示黏性末端的說法錯誤的是（）

a

AATTCAATTG+.TTAAG

G|||C|||C|

甲乙丙

A.甲、乙、丙黏性末端是由不同的限制性核酸內(nèi)切酶切割產(chǎn)生的

B.甲、乙具有相同的黏性末端，可形成重組DNA分子,但甲、丙之間不能

C.DNA連接酶和DNA聚合酶作用形成的化學(xué)鍵不同

D.切割甲的限制性核酸內(nèi)切酶不能識別由甲、乙片段形成的重組DNA分子

【解析】選C。甲、乙、丙黏性末端不完全相同，說明其是由不同的限制性核酸內(nèi)切酶切割產(chǎn)

生的，選項A正確。甲、乙的黏性末端露出來的堿基是互補配對的，所以可形成重組DNA分子,

但甲、丙的黏性末端露出來的堿基不能配對，它們不能形成重組DNA分子，選項B正確。DNA連

接酶和DNA聚合酶都能催化磷酸基團和脫氧核糖之間形成磷酸二酯鍵,選項C錯誤。甲的限制

性核酸內(nèi)切酶識別的是GAATT堿基序列，在GA之間切割；乙的限制性核酸內(nèi)切酶識別的是

CAATT堿基序列,在CA之間切害由甲、乙片段形成的重組DNA分子中沒有切割甲的限制酶切

割位點，所以切割甲的限制性核酸內(nèi)切酶不能識別由甲、乙片段形成的重組DNA分子，選項D

正確。

【補償訓(xùn)練】

圖1為某種質(zhì)粒簡圖，圖2表示某外源DNA上的目的基因，小箭頭所指分別為限制性核酸

內(nèi)切酶￡coRI、Banii\、力為dIII的酶切位點。下列有關(guān)敘述錯誤的是（）

EcoRIEc°RI

‘川川川川fW'-外源DNA

ft

BamHIHindID

圖2

A.在基因工程中若只用一種限制酶完成對質(zhì)粒和外源DNA的切害則可選EcoRI

B.如果將一個外源DNA分子和一個質(zhì)粒分別用￡coRI酶切后,再用DNA連接酶連接,形成一個

含有目的基因的重組DNA,此重組DNA中EcdRI酶切位點有1個

C.為了防止質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化,酶切時可使用BaniXI和HindIII兩種

限制酶同時處理

D.圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)EcdRI切割后,含有2個游離的磷酸基團

【解析】選B。目的基因兩端都含有EcdRI限制酶的切割位點,質(zhì)粒上也含有EcdRI限制酶的

切割位點，因此在基因工程中若只用一種限制酶完成對質(zhì)粒和外源DNA的切害%則可選比.RI,

選項A正確;若將一個外源DNA分子和一個質(zhì)粒分別用￡coRI酶切后再用DNA連接酶連接,則

形成的重組DNA中，目的基因兩端應(yīng)各含1個￡coRI酶切位點，即重組DNA中BcoRI酶切位點

有2個，選項B錯誤;為了防止質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化，酶切時可使用

Ba/iHI和HindIII兩種限制酶同時處理,選項C正確;圖1所示的質(zhì)粒上只有一個EccRI限制

酶切割位點，因此圖1所示的質(zhì)粒分子經(jīng)反。RI切割后，含有2個游離的磷酸基團，選項D正確。

4.如圖表示蛋白質(zhì)工程的操作過程，相關(guān)說法不正確的是()

DNA合成分子設(shè)計

?預(yù)期功能

0^1|-----■S氨KW基酸序,列蛋白質(zhì)

DNAF^ImRNA用多肽鏈三維結(jié)構(gòu)，生物功能

折疊

A.蛋白質(zhì)工程中對蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的了解是非常關(guān)鍵的工作

B.蛋白質(zhì)工程是完全擺脫基因工程技術(shù)的一項全新的生物工程技術(shù)

C.a、b過程分別是轉(zhuǎn)錄、翻譯

D.蛋白質(zhì)工程中可能構(gòu)建出一種全新的基因

【解題關(guān)鍵】解答本題需關(guān)注以下兩點：

⑴圖示信息：從右向左的箭頭所指流程表示蛋白質(zhì)工程，從左向右的箭頭所指流程表示中心

法則。

(2)關(guān)鍵信息：明確蛋白質(zhì)工程與基因工程的區(qū)別和聯(lián)系。

【解析】選B。蛋白質(zhì)工程中了解蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)如蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)、氨基酸的排列順序等,

對于合成或改造基因至關(guān)重要,選項A正確;蛋白質(zhì)工程的進行離不開基因工程,對蛋白質(zhì)的改

造是通過對基因的改造來完成的,選項B錯誤;圖中過程a表示由DNA合成mRNA的轉(zhuǎn)錄過程、

過程b表示由mRNA控制合成蛋白質(zhì)的翻譯過程,選項C正確;蛋白質(zhì)工程中可根據(jù)已經(jīng)明確的

蛋白質(zhì)的氨基酸排列順序構(gòu)建出一種全新的基因,選項D正確。

【互動探究】

(1)過程a、b分別需要哪種原料？

提示:過程a需要的原料是核糖核甘酸;過程b需要的原料是氨基酸。

(2)由圖示的氨基酸序列合成的DNA序列是否是唯一的?為什么？

提示:不唯一，可能有多種。原因是密碼子具有簡并性，即一種氨基酸可能有多個密碼子。

5.質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體，它存在于許多細菌體內(nèi)。質(zhì)粒上有標(biāo)記基因(如圖所示),

通過標(biāo)記基因可以推知外源基因（目的基因）是否轉(zhuǎn)移成功。外源基因插入的位置不同,細菌在

培養(yǎng)基上的生長情況也不同，下表是外源基因不同插入位置（插入點有a、b、c）時細菌的生長

情況，請根據(jù)表中結(jié)果推測①②③三種重組后細菌的外源基因插入點，正確的一組是

（）

質(zhì)粒

居3抗氨節(jié)青霉素基因

m抗四環(huán)素基因

細菌在含氨葦青霉素細菌在含四環(huán)素的

類別項目

的培養(yǎng)基上生長情況培養(yǎng)基上生長情況

①能生長能生長

②能生長不能生長

③不能生長能生長

A.①是c;②是b;③是a

B.①是a和b;②是a;③是b

C.①是a■和b;②是b;③是a

D.①是c;②是a;③是b

【解析】選A。外源基因在a點插入的細菌能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長,外源基因在b點插

入的細菌能在含氨葦青霉素的培養(yǎng)基上生長,外源基因在c點插入的細菌能在含四環(huán)素和氨不

青霉素的培養(yǎng)基上生長,故A項正確。

6.當(dāng)前醫(yī)學(xué)上,蛋白質(zhì)工程藥物正逐步取代第一代基因工程藥物,則基因工程藥物與蛋白質(zhì)工

程藥物相比較，正確的是（）

A.都與天然產(chǎn)物完全相同

B.基因工程藥物與天然產(chǎn)物相同,蛋白質(zhì)工程藥物常與天然產(chǎn)物不相同

C.都與天然產(chǎn)物不相同

D.基因工程藥物與天然產(chǎn)物不相同,蛋白質(zhì)工程藥物常與天然產(chǎn)物相同

【解析】選B?基因工程是將外源基因?qū)肓硪簧矬w內(nèi)，并使之表達，體現(xiàn)人類所需的性狀,

或者獲取所需的產(chǎn)品，因此，基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，所以基因工

程藥物常與天然產(chǎn)物相同。蛋白質(zhì)工程從分子水平對蛋白質(zhì)進行改造設(shè)計,通過對相應(yīng)的基因

進行修飾加工甚至人工進行基因合成,從而實現(xiàn)對現(xiàn)有蛋白質(zhì)的改造,或制造一種新的蛋白質(zhì)

以滿足人類生產(chǎn)和生活需求,因此,蛋白質(zhì)工程產(chǎn)物常與天然產(chǎn)物不相同,選項B正確。

【補償訓(xùn)練】

下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說法不正確的是（）

A.蛋白質(zhì)工程能將人抗體某些區(qū)段替代鼠抗體的區(qū)段,降低鼠抗體的抗原性

B.蛋白質(zhì)工程可對酶的催化活性、底物專一性、抗氧化性、熱變性、堿變性等加以改變

C.理論上通過對關(guān)鍵氨基酸的轉(zhuǎn)換與增刪是進行蛋白質(zhì)工程的唯一方法

D.蛋白質(zhì)工程的崛起主要是工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)理論研究的需要

【解析】選C。蛋白質(zhì)工程的類型主要有兩種:一是基因合成，即完全按照人的意志設(shè)計合成新

的蛋白質(zhì)；二是基因修飾，即在已有的蛋白質(zhì)基礎(chǔ)上，只進行局部的改造,通過造成一個或幾個

堿基定位突變，以達到修飾蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的目的。A、B兩選項中的目標(biāo)通過基因修飾即可實

現(xiàn)。

7.如圖是利用基因工程技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因植物,生產(chǎn)可食用疫苗的部分過程示意圖,其中PstI、

SmaI、EccRI、勿aI為四種限制性核酸內(nèi)切酶。下列說法錯誤的是（）

PstISmaIEcoRI

素基因

A.圖示過程是基因工程的核心步驟

B.表達載體構(gòu)建時需要用到限制酶加I

C.抗卡那霉素基因的存在有利于將含有抗原基因的細胞篩選出來

D.除圖示組成外,表達載體中還應(yīng)該含有啟動子和終止子等結(jié)構(gòu)

【解析】選B。圖示過程為基因表達載體的構(gòu)建,是基因工程的核心步驟。構(gòu)建基因表達載體

時需要將目的基因完整切割下來，此時要用到限制酶PstI、EcdRIo抗卡那霉素基因是標(biāo)

記基因，目的是便于鑒定和篩選含有目的基因的細胞?；虮磉_載體包括啟動子、目的基因、

終止子和標(biāo)記基因等。

8.（2020?福州高二檢測）21世紀(jì)被認為是生物的世紀(jì)，目前基因芯片可以在很短的時間內(nèi)觀察

病變的細胞,并分析出數(shù)種由于基因突變而引起的疾病。下列與基因芯片有關(guān)的敘述中，不正

確的是（）

A.利用基因芯片可以進行基因鑒定

B.基因芯片可以用于遺傳病的檢測,而基因治療可用于遺傳病的治療

C.基因芯片可以改造變異基因

D.基因芯片技術(shù)能識別堿基序列

【解析】選C?；蛐酒蛇M行基因鑒定,A正確;根據(jù)題干信息“基因芯片可以在很短時間內(nèi)

觀察病變細胞，并分析出數(shù)種由于基因突變而引起的疾病”可知，基因芯片可以檢測變異基

因,B正確;基因芯片可以檢測變異基因，但不能改造變異基因,C錯誤;基因芯片技術(shù)能識別堿

基序列,D正確。

【補償訓(xùn)練】

化學(xué)降解法是一種傳統(tǒng)的測定DNA堿基序列的方法。特定化學(xué)試劑的處理能使DNA單鏈

在某種特定堿基處斷開，且每條鏈只在一處斷開;利用凝膠電泳可將不同長度的DNA片段彼此

分離，通過放射自顯影可使帶標(biāo)記的DNA片段在X光底片上顯現(xiàn)出相應(yīng)譜帶。如圖為測定已標(biāo)

記后的DNA片段中胞喀咤位置的過程示意圖。下列敘述正確的是（）

放射性標(biāo)記的末端

A.使用特定化學(xué)試劑的作用是破壞堿基之間的氫鍵

B.此過程需解旋酶、限制性核酸內(nèi)切酶和DNA聚合酶的參與

C.測定此DNA片段中鳥喋吟位置時,X光底片上會顯現(xiàn)2種不同長度的譜帶

D.從理論上分析,按圖中模式操作兩次即可測定出DNA片段的全部堿基順序

【解析】選C。DNA單鏈在某種特定堿基處斷開，表示磷酸與脫氧核糖之間的磷酸二酯鍵斷開,

而非氫鍵,選項A錯誤;此過程中在從DNA分子中獲得單鏈時需用到解旋酶，使DNA單鏈在特定

堿基處斷裂，需要的是限制性核酸內(nèi)切酶,接下來放射自顯影等，沒有用到DNA聚合酶，選項B

錯誤;在此DNA單鏈片段上，鳥嘿吟只有兩個位置,所以僅能形成4種不同長度的DNA片段,其

中帶標(biāo)記的僅有2種，因此在X光底片上顯示的不同長度譜帶為2種,選項C正確;DNA中含有

四種堿基，每次操作可測定一種堿基的位置，所以按圖中模式需操作四次才可測定出DNA片段

全部的堿基順序,選項D錯誤。

二、非選擇題（共9小題，共84分）

9.（9分）乳腺炎和口蹄疫分別是由細菌和病毒引起的危害奶牛養(yǎng)殖業(yè)的兩種嚴重疾病。研究者

利用生物技術(shù)培育出轉(zhuǎn)乳鐵蛋白肽（抗細菌）和人干擾素（抗病毒）基因的雙轉(zhuǎn)基因奶牛品種。

圖1為基因表達載體，圖2為培育流程。請據(jù)圖回答問題：

啟動子干擾素基因

【RES序列

新毒素抗

終止子性基因

牛乳鐵蛋終止子

白肽基因

酪蛋白

啟動子

0一0

基因表

達載體

分散

處理田裝一

培養(yǎng)胚胎

牛胎兒成

纖維細胞

轉(zhuǎn)基因奶牛

圖2

干擾素基因

5'~ppq?-1~nnmcTTn—3，

3，_Binn11111D___

圖3

⑴基因表達過程包括，圖1中一般能同時表達的基因

是o新霉素抗性基因的作用是。

（2）圖2中研究者可利用技術(shù)篩選出干擾素基因成功表達的胚胎進行移植。

（3）若利用PCR技術(shù)增加目的基因的數(shù)量，由圖3可知,A、B、C、D四種單鏈DNA片段中應(yīng)選取

作為引物（DNA復(fù)制子鏈的延伸方向5'-3'）。若該基因復(fù)制2次，則共需要這兩種引物各

個;PCR程序中“適溫延伸”中的適溫是酶的最適溫度。

【解析】（1）基因表達過程包括轉(zhuǎn)錄和翻譯,據(jù)圖可知,干擾素基因與新霉素抗性基因均位于相

同的啟動子和終止子之間,可同時轉(zhuǎn)錄。新霉素抗性基因的作用是便于篩選出含有目的基因的

細胞。（2）圖2可利用抗原一抗體雜交技術(shù)篩選干擾素基因成功表達的胚胎。（3）若利用PCR

技術(shù)增加目的基因的數(shù)量，由圖3可知,DNA復(fù)制只能從5'到3’,因此利用PCR技術(shù)擴增干擾素

基因時,A、B、C、D四種單鏈DNA片段中應(yīng)選取B和C作為引物。若該基因復(fù)制2次,則共需

要這兩種引物各3個;PCR程序中“適溫延伸”中的適溫是全＜?(耐高溫的DNA聚合)酶的最適

溫度。

答案：(1)轉(zhuǎn)錄和翻譯干擾素基因和新霉素抗性基因便于篩選出含有目的基因的細胞

(2)抗原一抗體雜交

(3)B和C3%1(耐高溫的DNA聚合)

10.(9分)海洋石油污染正引起廣泛關(guān)注。利用基因工程菌進行生物降解具有巨大的應(yīng)用潛力。

P450是石油降解的關(guān)鍵酶，用SalI和用el聯(lián)合酶切獲得的P450基因，與甲圖所示的質(zhì)粒

PCom8重組,導(dǎo)入土著石油降解菌種Y9,獲得了基因工程菌。甲圖中73是黑色素合成基因，其

表達能使白色的菌落變成黑色,aacCl是慶大霉素(一種抗生素)抗性基因，限制酶Wei,

XhoI和SspI在原質(zhì)粒上均只有一個酶切位點,數(shù)字表示酶切位點間的堿基對數(shù)，乙圖表示幾

種限制酶的識別序列和切割位點。

甲乙

(1)構(gòu)建重組質(zhì)粒時,需要使用限制酶和酶。乙圖所示的幾種限制酶中,切割目的基

因產(chǎn)生平末端的是o

(2)質(zhì)粒pCom8需用限制酶作用后,才能與P450基因形成重組質(zhì)粒。為了便于重組

質(zhì)粒的導(dǎo)入,常使用處理Y9細胞，使其成為感受態(tài)細胞。若對重組質(zhì)粒再次使用Sal

I和AWeI聯(lián)合酶切割,可獲得個DNA片段。

(3)經(jīng)測定原質(zhì)粒為7.6kb(lkb為1000個堿基對)，重組質(zhì)粒經(jīng)Ndel、SspI聯(lián)合酶切后獲得

了6.Okb和1.2kb的兩個片段,則目的基因的長度為kb。

(4)由于重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細胞的成功率很低，所以需要經(jīng)過篩選才能獲得工程菌。操作的大

致思路是：

第一步,配制培養(yǎng)基。除表中的成分外,還必須添加瓊脂和o

NaClKC1MgCl

蛋白陳酵母浸膏2H2OpH

20g5.0g0.5go.2g1.0g1000mL7.0

第二步，將待檢菌液接種在第一步配制的培養(yǎng)基上。

第三步,選擇色菌落擴大培養(yǎng)即可獲得所需的工程菌。

【解析】⑴構(gòu)建重組質(zhì)粒時,需要使用限制酶將質(zhì)粒和目的基因切出相同的黏性末端并用DNA

連接酶將目的基因和質(zhì)粒連接在一起。由圖可知，乙圖所示的幾種限制酶中，切割目的基因產(chǎn)

生平末端的是SspIo⑵根據(jù)題干信息已知,切割P450基因的限制酶是SalI和毗I聯(lián)合酶,

而甲圖質(zhì)粒上沒有SalI酶的酶切位點,所以切割質(zhì)粒時可用乙圖中的肪。I酶代替,二者作用

后可形成相同的黏性末端。所以質(zhì)粒pCom8需用限制酶陽el、肪oI作用后，再與目的基因在

DNA連接酶的作用下形成重組質(zhì)粒。為了便于重組質(zhì)粒的導(dǎo)入,常使用Ca。+處理Y9細胞,使其

成為感受態(tài)細胞。若對重組質(zhì)粒再次使用SalI和除I聯(lián)合酶切割，由于只有NdeI酶可識別

其切割位點,所以可獲得1個線性DNA片段。⑶據(jù)圖分析,用用eI、肪。I切割質(zhì)粒后質(zhì)粒的

長度部位7.6-1.8=5.8kb,而重組質(zhì)粒長度=6.0+1.2=7.2kb,因此目的基因的長度

=7.2-5.8=1.4kb?（4）重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細胞的成功率很低,大多數(shù)質(zhì)粒是空白質(zhì)粒,沒有目的

基因，因此需要經(jīng)過篩選才能獲得工程菌:第一步，配制培養(yǎng)基，表格中的成分有碳源、氮源、

水和無機鹽，由于重組質(zhì)粒上含有標(biāo)記基因，且選擇培養(yǎng)基是固體培養(yǎng)基，因此培養(yǎng)基中還必

須添加瓊脂和慶大霉素。

第二步，將待檢菌液用稀釋涂布平板法接種在第一步配制的培養(yǎng)基上。

第三步，甲圖中/e/是黑色素合成基因,其表達能使白色的菌落變成黑色,而該基因已經(jīng)被限制

酶切割和破壞了，因此應(yīng)該選擇白色菌落擴大培養(yǎng)即可獲得所需的工程菌。

答案：（1）DNA連接SspI②Ndel、XholCa2+1（3）1.4⑷慶大霉素白

H.（9分）（2020?揚州高二檢測）幾丁質(zhì)是許多真菌細胞壁的重要成分，自然界有些植物能產(chǎn)生

幾丁質(zhì)酶催化幾丁質(zhì)水解從而抵抗真菌感染。通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入沒有抗性的

植物體內(nèi)，可增強其抗真菌的能力。如圖表示為獲取幾丁質(zhì)酶基因而建立cDNA文庫的過程。

組織分離r..............

翁施"

mRNAmRNA-cDNAcDNA

復(fù)合體|構(gòu)建基因表達

載體、感染細

\菌、建立文庫

獲得_分離

cDNA文庫相關(guān)菌落

探針篩選

⑴圖示以mRNA為材料通過法獲得cDNA,該方法依據(jù)的原理

是,通過這種方法獲得的基因中缺乏

和結(jié)構(gòu),導(dǎo)致將其直接導(dǎo)入受體細胞中不能復(fù)制和表達。

⑵與選用老葉相比,選用嫩葉更易提取到mRNA,原因是,且提取RNA時,提取液中需

添加RNA酶抑制齊（其目的是0

（3）將從cDNA文庫中獲得的幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體用酶和DNA連接酶

處理后連接起來,構(gòu)建基因表達載體,DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是0

【解析】（1）構(gòu)建cDNA文庫時，以mRNA通過反轉(zhuǎn)錄法依據(jù)堿基互補配對原理合成DNA,通過反

轉(zhuǎn)錄合成的基因中無啟動子、終止子、復(fù)制原點等結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致將其直接導(dǎo)入受體細胞中不能復(fù)

制和表達。（2）嫩葉組織細胞易破碎,更易提取到mRNA,且提取RNA時,添加RNA酶抑制劑可以

防止RNA降解。（3）構(gòu)建基因表達載體時,需要用限制酶和DNA連接酶進行處理,限制酶破壞磷

酸二酯鍵,DNA連接酶催化磷酸二酯鍵形成。

答案：（1）反轉(zhuǎn)錄堿基互補配對復(fù)制原點啟動子（2）嫩葉組織細胞易破碎防止RNA降

解

⑶限制磷酸二酯鍵

12.（11分）現(xiàn)代基因編輯CRISPR/Cas9技術(shù)可以對生物的DNA序列進行定點切割。將編碼Cas9

酶和sgRNA的基因作為外源基因構(gòu)建基因表達載體后，導(dǎo)入受體細胞，可將細胞內(nèi)某個基因定

向敲除，其作用機理如圖所示。請回答問題。

==--=~水解

被剪下的DNA片段

敲除后的A基因

敲除前的A基因

（1）sgRNA與Cas9酶是一個功能復(fù)合體。如圖所示,sgRNA有引導(dǎo)作用，與A基因中部分序列堿

基互補配對，Cas9酶在配對區(qū)域定點切割，導(dǎo)致A基因發(fā)生堿基

對，基因喪失功能。sgRNA與Cas9酶的聯(lián)合作用類似于

酶的作用。如果要獲得基因敲除動物個體，應(yīng)以作為受體細胞,用法導(dǎo)

入CRISPR/Cas9基因表達載體。

（2）研究人員擔(dān)心基因編輯發(fā)生“脫靶效應(yīng)”，導(dǎo)致其他非目標(biāo)基因發(fā)生突變，我國科學(xué)家對此

進行了檢測。在小鼠受精卵分裂為兩個細胞時，向其中一個細胞注入基因編輯工具，之后將此

胚胎移植入母鼠子宮,待其發(fā)育到14天時,將胚胎取出，把胚胎的細胞全部分散開,分成基因編

輯細胞后代和非基因編輯細胞后代兩個細胞群，分別提取DNA,測序、比對。結(jié)果發(fā)現(xiàn)

CRISPR/Cas9技術(shù)的脫靶率很低,而另一類單堿基突變系統(tǒng)的基因編輯技術(shù)脫靶率極高。

①用同一受精卵分裂形成的兩個細胞作為處理對象和對照,優(yōu)點是o

②利用二細胞胚胎分裂產(chǎn)生的子細胞DNA作為測序?qū)ο?，而不是將實驗組細胞和對照組細胞

DNA進行PCR擴增后測序,原因是-

③為方便將基因編輯細胞后代和非基因編輯細胞后代分開，可在構(gòu)建基因表達載體

時O

（3）基因編輯的“脫靶效應(yīng)”可能對被編輯個體帶來什么不良影響?。

【解析】（l）sgRNA與Cas9酶是一個功能復(fù)合體。如圖所示,sgRNA有引導(dǎo)作用，與A基因中部

分序列堿基互補配對,Cas9酶在配對區(qū)域定點切割,導(dǎo)致A基因發(fā)生堿基對缺失,基因喪失功

能。sgRNA與Cas9酶的聯(lián)合作用類似于限制酶的作用。如果要獲得基因敲除動物個體,應(yīng)以受

精卵作為受體細胞，用顯微注射法導(dǎo)入CRISPR/Cas9基因表達載體。（2）①用同一受精卵分裂

形成的兩個細胞作為處理對象和對照，優(yōu)點是這兩個細胞的基因序列相同,避免因?qū)嶒灲M和對

照組細胞原有的基因序列差異掩蓋“脫靶效應(yīng)”。②利用二細胞胚胎分裂產(chǎn)生的子細胞DNA作

為測序?qū)ο?而不是將實驗組細胞和對照組細胞DNA進行PCR擴增后測序,原因是PCR擴增會

產(chǎn)生較多的復(fù)制錯誤，掩蓋“脫靶效應(yīng)”。③為方便將基因編輯細胞后代和非基因編輯細胞后

代分開，可在構(gòu)建基因表達載體時利用某種熒光蛋白基因作為標(biāo)記基因。（3）基因編輯的“脫

靶效應(yīng)”可能對被編輯個體帶來的不良影響是如果脫靶效應(yīng)發(fā)生在原癌基因,可能導(dǎo)致細胞癌

變。

答案：（1）缺失限制受精卵顯微注射（2）①這兩個細胞的基因序列相同，避免因?qū)嶒?/p>

組和對照組細胞原有的基因序列差異掩蓋“脫靶效應(yīng)”②PCR擴增會產(chǎn)生較多的復(fù)制錯誤,

掩蓋“脫靶效應(yīng)”③利用某種熒光蛋白基因作為標(biāo)記基因（3）如果脫靶效應(yīng)發(fā)生在原癌

基因,可能導(dǎo)致細胞癌變

13.（10分）口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一種動物傳染病，目前常用接種弱毒疫苗的方法預(yù)

防。疫苗的主要成分是該病毒的一種結(jié)構(gòu)蛋白VP1?？茖W(xué)家嘗試利用轉(zhuǎn)基因番茄來生產(chǎn)口蹄疫

疫苗。請回答下列問題：

Za〃':卡那霉素

抗性基因

HO7dli18mMHIHindIII能產(chǎn):四環(huán)素抗

性基因

VP1基因

⑴如圖是VP1基因、農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒結(jié)構(gòu)示意圖,若用以構(gòu)建具有VP1基因的基因表達載體,

還需要在質(zhì)粒中插入,該結(jié)構(gòu)的作用是o

(2)口蹄疫病毒的遺傳物質(zhì)為RNA,則獲得可重組到質(zhì)粒的VP1基因必須用到

酶。要獲得大量VP1基因,可利用PCR技術(shù)進行擴增,擴增時需要設(shè)計種

引物。PCR技術(shù)中所用的DNA聚合酶與生物體內(nèi)的DNA聚合酶有何區(qū)別。

⑶通常用BanRI、應(yīng)“Mil兩種限制酶切割VP1基因和Ti質(zhì)粒的目的是

要篩選出含有該目的基因表達載體的農(nóng)桿菌,首先需要在含的培養(yǎng)基上進行。

(4)VP1基因應(yīng)插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA上，通過轉(zhuǎn)化作用進入番茄細胞并插

入，使VP1基因能夠穩(wěn)定存在并發(fā)揮作用。

(5)獲得表達VP1蛋白的番茄植株以后，要進行免疫效力的測定，具體方法是:將從轉(zhuǎn)基因番茄

葉片中提取的VP1蛋白注射到一定數(shù)量的豚鼠體內(nèi)，每半個月注射一次，三次注射后檢測豚鼠

血液中產(chǎn)生的數(shù)量,為了使結(jié)果可信,應(yīng)設(shè)置空白對照組,注射o

【解析】(1)構(gòu)建具有VP1基因的基因表達載體還需要在質(zhì)粒中插入啟動子，啟動子是RNA聚

合酶的識別、結(jié)合位點,能啟動轉(zhuǎn)錄過程。(2)口蹄疫病毒的遺傳物質(zhì)為RNA,以RNA為模板反

轉(zhuǎn)錄獲得VP1基因;PCR技術(shù)可在體外大量擴增目的基因,該過程中需要設(shè)計兩種引物分別與模

板鏈結(jié)合,PCR擴增過程中需要耐高溫的DNA聚合酶催化子鏈的延伸。(3)用6a加I、HinAIII

兩種限制酶切割出的末端完全不同，這樣可以防止目的基因、載體自身環(huán)化，也能防止目的基

因和載體反向連接，即可以保證目的基因和質(zhì)粒的定向連接。由圖可知，標(biāo)記基因是卡那霉素

抗性基因，因此要篩選出含有該目的基因表達載體的番茄細胞,首先需要在含卡那霉素的培養(yǎng)

基上進行。(4)VP1基因應(yīng)插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA上,通過轉(zhuǎn)化作用進入番茄細胞并插入

染色體DNA,使VP1基因能夠穩(wěn)定維持并發(fā)揮作用。(5)獲得表達VP1蛋白的番茄植株以后,要

進行免疫效力的測定，具體方法是:將從轉(zhuǎn)基因番茄葉片中提取的VP1蛋白注射到一定數(shù)量的

豚鼠體內(nèi)，每半個月注射一次,三次注射后檢測豚鼠血液中產(chǎn)生的VP1蛋白的抗體數(shù)量,為了使

結(jié)果可信,應(yīng)設(shè)置空白對照組,注射與VP1蛋白抗體等量的生理鹽水。

答案：(1)啟動子RNA聚合酶識別、結(jié)合的部位,驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄

(2)反轉(zhuǎn)錄兩耐高溫

⑶防止VP1基因、Ti質(zhì)粒的自身環(huán)化(和任意連接)卡那霉素

(4)染色體DNA

(5)VP1蛋白的抗體等量生理鹽水

14.(8分)人血清白蛋白(HSA)具有重要的醫(yī)用價值，只能從人血漿中制備。如圖是以基因工程

技術(shù)獲取重組HSA(rHSA)的兩條途徑。

(1)為獲取HSA基因，首先需采集人的血液,提取合成總cDNA,然后以cDNA為模板，

采用PCR技術(shù)擴增HSA基因。如圖中箭頭表示一條引物結(jié)合模板的位置及擴增方向，請用箭頭

在方框內(nèi)標(biāo)出另一條引物的位置及擴增方向。

=日

1___!HSA基因匚二！

(2)啟動子通常具有物種及組織特異性，構(gòu)建在水稻胚乳細胞內(nèi)特異表達rHSA的載體，需要選

擇的啟動子是(填寫字母,單選)o

A.人血細胞啟動子B.水稻胚乳細胞啟動子

C.大腸桿菌啟動子D.農(nóng)桿菌啟動子

(3)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細胞的過程中，需添加酚類物質(zhì)，其目的是—o

⑷人體合成的初始HSA多肽，需要經(jīng)過膜系統(tǒng)加工形成正確的空間結(jié)構(gòu)才有活性。與途徑n

相比,選擇途徑I獲取rHSA的優(yōu)勢是0

⑸為證明rHSA具有醫(yī)用價值,需確認rHSA與的生物學(xué)功能一致。

【解析】(1)合成總cDNA需提取細胞中所有的mRNA,然后通過反轉(zhuǎn)錄過程獲得。采用PCR技術(shù)

擴增HSA時,母鏈的方向是3'到5',子鏈的延伸方向是5'到3',兩條引物分別與模板鏈的5'

端互補配對結(jié)合,引導(dǎo)子鏈延伸,故兩條引物延伸方向是相反的。(2)根據(jù)啟動子通常具有物種

及組織特異性,在水稻胚乳細胞內(nèi)特異表達rHSA,需選擇水稻胚乳細胞的啟動子。(3)當(dāng)植物受

到損傷時，傷口處的細胞會分泌大量的酚類化合物吸引農(nóng)桿菌向受傷組織集中轉(zhuǎn)化。研究證明,

這些酚類化合物主要在雙子葉植物細胞中合成,通常不存在于單子葉植物中。水稻是單子葉植

物,不能產(chǎn)生上述的酚類化合物，故在農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細胞的過程中，需要添加酚類化合

物,吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細胞。（4）水稻是真核生物,具有生物膜系統(tǒng),能對初始rHSA多肽

進行加工才能形成正確的空間結(jié)構(gòu),獲得的HSA才有活性,而大腸桿菌是原核生物,細胞中無具

膜結(jié)構(gòu)的細胞器,無法對初始rHSA多肽進行加工。（5）為證明rHSA具有醫(yī)用價值,需確認rHSA

與天然的HSA的生物學(xué)功能是否一致。

答案：（1）總RNA（或mRNA）

=D

=HSA基因.

（2）B（3）吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細胞，有利于目的基因成功轉(zhuǎn)化（4）水稻是真核生物，具

有膜系統(tǒng),能對初始rHSA多肽進行高效加工（5）HSA

15.（10分）（2020?惠州高二檢測）凡是具有抗原性、接種于機體可產(chǎn)生特異性免疫、可抵抗傳

染病的發(fā)生和流行的物質(zhì)均可稱為疫苗。如圖是三代乙肝疫苗的生產(chǎn)原理示意圖，回答下列問

題：

一一|減毒或滅活卜第一代疫苗

乙國

肝

病

毒第三代疫苗

一.阿

|酵母菌I外衣殼蛋白A|第二代疫苗國

⑴目前臨床使用的乙肝疫苗是第二代疫苗。圖中外衣殼蛋白基因A的大量擴增可通過

技術(shù),需要用到的一種重要酶是和種引物。構(gòu)

建含基因A的重組質(zhì)粒需要用到的工具酶是0

（2）據(jù)信息和所學(xué)知識分析:第一代疫苗基本被淘汰的原因是。

⑶結(jié)合圖中第二代、第三代疫苗的化學(xué)本質(zhì)，分析推測哪一代疫苗有利于運輸及其原

因:。

（4）外源DNA進入機體后,如果整合到人體基因組中可能會引起和

發(fā)生突變而導(dǎo)致機體癌變,這也是第三代疫苗可能存在的安全隱患，目前正在研

究中。

【解析】（1）目的基因大量擴增可通過PCR技術(shù),該過程需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶。由于DNA的

結(jié)構(gòu)特點是兩條鏈反向平行,因此擴增過程需要兩種引物。構(gòu)建基因表達載體需要用到的工具

酶是限制酶和DNA連接酶。（2）第一代疫苗用的是減毒或滅活的病毒，病毒有可能恢復(fù)致病性

或引起血源性疾病。（3）從圖中分析，第三代疫苗要比第二代疫苗更有利于運輸,因為第三代疫

苗本質(zhì)是DNA,第二代疫苗本質(zhì)是蛋白質(zhì),DNA的穩(wěn)定性比蛋白質(zhì)高。（4）細胞癌變的原因是原

癌基因和抑癌基因發(fā)生突變。

答案：（l）PCR熱穩(wěn)定DNA聚合酶（或Taq酶）兩限制酶與DNA連接酶（2）有引起血源性

疾病的嫌疑（或病毒有可能恢復(fù)致病性）（3）第三代疫苗更有利于運輸，因為第三代疫苗的本

質(zhì)是DNA,第二代疫苗的本質(zhì)是蛋白質(zhì),DNA穩(wěn)定性比蛋白質(zhì)高

⑷原癌基因抑癌基因

16.（9分）科學(xué)家將擬南芥的抗寒基因（CBF1）轉(zhuǎn)入香蕉，以獲得抗寒的香蕉品種。如圖是某質(zhì)粒

載體上的SacI、XbaI>￡coRI、必III四種限制酶的切割位點示意圖。

Amp”氨芾青霉

素抗性基因〃塞“HindHI

\*-Xba\

'EcoRI

據(jù)圖回答問題：

（1）在該實驗中為構(gòu)建基因表達載體,用SacI、Xba\切下CBF1基因后,對質(zhì)粒載體進行切割

的限制酶是,理由是?

（2）連接CBF1基因到該質(zhì)粒載體后，作為基因表達載體的組成還必須有o將重組質(zhì)粒導(dǎo)

入香蕉細胞最常用的方法是0

（3）為了鑒別受體細胞中是否含有CBF1基因,可用含的培養(yǎng)基進行篩選。

（4）科學(xué)家將生長健壯、苗齡一致的轉(zhuǎn)基因香蕉（實驗組）與非轉(zhuǎn)基因香蕉（對照組）進行

處理,鑒定兩組香蕉之間的抗寒性差異，如果，則說

明獲得了抗寒的香蕉優(yōu)質(zhì)品種。

【解析】（1）在基因工程中，用相同的限制酶切割來源不同的DNA后，可產(chǎn)生相同的末端，所以

和含目的基因的DNA一樣,質(zhì)粒也應(yīng)使用SacI、肪aI進行切割。（2）基因表達載體的組成包

括啟動子、終止子、標(biāo)記基因、目的基因等。香蕉細胞是植物細胞，將目的基因?qū)胫参锛毎?/p>

常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。（3）據(jù)圖分析,質(zhì)粒上的標(biāo)記基因是氨葦青霉素抗性基因,所以為了鑒別受

體細胞中是否含有CBF1基因,可用含氨革青霉素的培養(yǎng)基進行篩選。（4）根據(jù)題干信息已知目

的基因是抗寒基因,所以科學(xué)家將生長健壯、苗齡一致的轉(zhuǎn)基因香蕉（實驗組）與非轉(zhuǎn)基因香蕉

（對照組）進行低溫處理,鑒定兩組香蕉之間的抗寒性差異，如果實驗組香蕉的抗寒能力明顯高

于對照組,則說明獲得了抗寒的香蕉優(yōu)質(zhì)品種。

答案：（l）SacI、Xba\用相同的限制酶切割來源不同的DNA后，可產(chǎn)生相同的末端

（2）啟動子和終止子農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法

（3）氨芳青霉素

（4）低溫實驗組香蕉的抗寒能力明顯高于對照組

17.（9分）（2020?長沙高二檢測）如圖是將某抗原基因?qū)氪竽c桿菌內(nèi)制備“工程菌”的示意

圖，圖中止血H、￡c°RI、物aI、必力加I分別代表相應(yīng)的限制酶?；卮鹣铝袉栴}：

轉(zhuǎn)