第34讲 基因工程
1．(2024·江苏徐州考前模拟)下列有关基因工程技术的叙述，正确的是( ) A．不同的限制酶切割形成的黏性末端一定不同
B．PCR中周期性的温度设置是特定的，与扩增的目的基因和引物无关 C．在构建基因表达载体时通常需要大量的目的基因和载体 D．质粒上的目的基因都必须整合到受体细胞的DNA上并表达
解析：选C。不同的限制酶切割形成的黏性末端可能相同，也可能不同，A错误；PCR中周期性的温度可在一定范围内设置，不是特定的，B错误；在构建基因表达载体时通常需要大量的目的基因和载体，这样获得基因表达载体的概率更高，C正确；质粒本身也是DNA，也能自我复制，所以进入受体细胞以后，既可以自己进行表达，也可以整合到体细胞的DNA上并表达，D错误。
2．实验室常用PCR技术对DNA进行体外扩增，下列相关叙述正确的是( ) A．95 ℃时DNA的磷酸二酯键断开 B．引物与模板结合后向5′方向延伸 C．反应过程包括变性→复性→延伸 D．需要解旋酶和耐高温的DNA聚合酶
解析：选C。95 ℃时DNA的氢键断开，A错误；引物与模板结合后向3′方向延伸，B错误；反应过程包括变性→复性→延伸，C正确；PCR技术通过高温解旋，不需要解旋酶，D错误。
3．在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中，不需要的是( ) A．用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞 B．用选择培养基筛法导入目的基因的细胞 C．用聚乙二醇诱导转基因细胞的原生质体融合 D．用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽
解析：选C。农杆菌侵染细菌是基因工程中常常用到的把目的基因导入植物细胞的方法，A正确；目的基因是否导入了细胞，需要在选择培养基上进行筛选，B正确；在植物细胞组织培养的过程中，需要调整培养基中生长素和细胞分裂素的比例，来达到对其脱分化和再分化的控制，D正确；在农杆菌侵染植物细胞的过程中并没有涉及原生质体的融合，C错误。
4．下列关于核酸分子杂交和抗原—抗体杂交的叙述，正确的是( ) A．核酸分子杂交是指两条脱氧核苷酸链的杂交 B．抗原—抗体杂交的原理为碱基互补配对原则 C．核酸分子杂交可检测目的基因的存在和转录 D．抗原—抗体杂交常以目的基因产物作为抗体
解析：选C。核酸分子杂交可以是两条脱氧核苷酸链的杂交，也可以是DNA单链和RNA的杂交；抗原—抗体杂交的原理是抗体能与对应的抗原发生特异性结合；核酸分子杂交可检测目的基因的存在和转录；抗原—抗体杂交中目的基因的产物常作为抗原。
5．(不定项)下列关于基因工程的叙述，错误的是( ) A．切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列 B．PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应 C．载体质粒通常采用抗生素合成基因作为标记基因 D．基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建
解析：选ABC。限制酶的识别序列多为6个核苷酸，也有少数限制酶的识别序列由4、5或8个核苷酸组成，A错误；PCR反应中，起初的90～95 ℃高温是使目的基因解旋，后冷却至50 ℃左右是使引物结合到互补DNA链上，最后再加热至72 ℃左右是让DNA聚合酶催化DNA的子链延伸，B错误；载体质粒上的四环素抗性基因、青霉素抗性基因等抗生素抗性基因常作为标记基因，C错误；基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，D正确。
6．(不定项)小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应，为了克服这个缺陷，可选择性扩增抗体的可变区基因(目的基因)后再重组表达。下列相关叙述正确的是( )
A．设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列 B．用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列 C．PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶 D．一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞
解析：选BD。本题主要考查PCR技术的有关知识。利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列设计引物，但不需知道目的基因的全部序列，需要考虑载体的序列；因PCR反应在高温条件下进行，故反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶；因某些目的基因编码的产物需经特殊的加工修饰过程，故一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞。
7．(不定项)(2024·山东威海模拟)下列关于DNA重组技术基本工具的叙述，正确的是( )
A．天然质粒须经过人工改造后才能作为载体
B．限制酶和DNA连接酶分别催化磷酸二酯键的水解和形成
C．一个基因表达载体除了有目的基因外，还必须有起始密码子、终止密码子以及标记基因等
D．DNA连接酶能将单个脱氧核苷酸结合到引物链上
解析：选AB。天然质粒不完全符合载体的要求，通常须经过人工改造后才能作为载体，A正确；限制酶识别特定的核苷酸序列并在特定的位点切割，使磷酸二酯键水解，DNA连接
酶是通过形成磷酸二酯键将两个DNA片段连接起来，不能将单个脱氧核苷酸结合到某一DNA片段上，B正确，D错误；基因表达载体需要有复制原点、启动子、终止子、目的基因和标记基因，C错误。
8．(2024·江西重点中学盟校一模)回答下列与基因工程有关的问题：
(1)基因工程技术中，______________是将目的基因导入植物细胞最常用的方法，其中的Ti质粒上的T-DNA是指____________________。
(2)获得的目的基因可利用PCR技术在体外反应体系中扩增，该过程利用的原理是____________，需要加入的原料是__________，DNA解旋利用的是________原理。
(3)基因工程中使用的载体，除质粒外，还有_____________和____________。 (4)该技术可以培育抗病转基因植物，也可用于动物的基因治疗。与之相比，单克隆抗体也用于诊断或携带药物治疗癌症，这是利用了它___________________________的优点。
解析：(1)将目的基因导入植物细胞最常用的方法是农杆菌转化法，其中的Ti质粒上的T-DNA是指可转移的DNA。(2)PCR技术利用的原理是DNA双链复制，需要的原料是dATP、dTTP、dCTP和dGTP。DNA解旋利用的是热变性原理，即DNA受热变性(或高温变性)后解旋为单链。(3)基因工程中使用的载体，除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。(4)单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的优点，可用于诊断或携带药物治疗癌症。
答案：(1)农杆菌转化法 可转移的DNA (2)DNA双链复制 四种脱氧核苷酸(或dATP、dTTP、dCTP和dGTP) 热变性(或高温变性等类似意思) (3)λ噬菌体的衍生物 动植物病毒(两空可调换) (4)特异性强、灵敏度高
9．(高考全国卷Ⅰ)某一质粒载体如图所示，外源DNA插入Ampr或Tet中会导致相应的基因失活(Amp表示氨苄青霉素抗性基因，Tet表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamH Ⅰ酶切后，与用BamH Ⅰ酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：
r
r
r
(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有______________________(答出两点即可)，
而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。
(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是_______________________；并且
____________和____________的细胞也是不能区分的，其原因是______________________。在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落，还需使用含有____________的固体培养基。
(3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自____________。
解析：(1)作为运载体的质粒上应有一个至多个限制酶切割位点，在细胞中能够自我复制，且含有特殊的标记基因。(2)未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌中均未导入质粒载体，而质粒上含有氨苄青霉素抗性基因，因此这样的大肠杆菌在含有氨苄青霉素的培养基中不能生长。含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌中都含有氨苄青霉素抗性基因，二者在含有氨苄青霉素的培养基中都能生长，因此无法区分。据题图可知，用BamH Ⅰ切割质粒后将四环素抗性基因破坏，因此可将经氨苄青霉素培养基筛选出的菌落置于含有四环素的培养基上再次筛选，能在含四环素培养基上生存的是含有质粒载体的大肠杆菌，不能生存的是含有插入目的基因的重组质粒的大肠杆菌。(3)噬菌体为病毒，经改造后作为载体时，其DNA复制所需原料来自受体细胞。
答案：(1)能自我复制、具有标记基因 (2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长 含有质粒载体 含有插入了目的基因的重组质粒(或含有重组质粒) 二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长 四环素 (3)受体细胞
10．(2024·广东肇庆模拟)含有限制酶的细胞中通常还具有相应的甲基化酶，这两种酶对DNA分子有相同的作用序列，但具有不同的催化功能。甲基化酶可以对DNA序列进行修饰，使限制酶不能对这一序列进行识别和切割。回答下列问题：
(1)目前，基因工程中使用的______________主要是从原核生物中分离纯化获得的。构建“基因组文库”和“cDNA文库”的过程中需要使用DNA连接酶的是____________(填“基因组文库”“cDNA文库”或“基因组文库和cDNA文库”)。
(2)含有某种限制酶的细胞，可以利用该限制酶切割外源DNA，但不破坏细胞自身的DNA，其原因可能有
①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。 (3)利用PCR扩增目的基因的过程由高温变性(90～95 ℃)、低温复性(55～60 ℃)、适温延伸(70～75 ℃)三个步骤构成一个循环，为使得酶能够重复利用，选用的酶应在90～95 ℃处理后仍然具备催化活性，因此应选用____________________酶。
(4)在PCR扩增目的基因时，为实现序列中的腺嘌呤被放射性同位素标记，反应体系中添加的原料应包括碱基已被标记的________(填“腺嘌呤核糖核苷酸”“dATP”或“ATP”)。
解析：(1)基因工程中的限制酶主要是从原核生物中分离纯化获得的。构建“基因组文库”和“cDNA文库”的过程中都需要利用DNA连接酶将DNA片段与载体连接导入受体菌群
储存，只不过两者使用的DNA片段不同，cDNA文库是利用反转录法获得的DNA(部分基因)，基因组文库使用的是某种生物的全部DNA(全部基因)。(2)原核细胞自身的DNA分子没有该限制酶的识别序列或者甲基化酶对细胞自身的DNA分子进行了修饰，这使含有某种限制酶的原核细胞，可以利用该限制酶切割外源DNA，但不破坏细胞自身的DNA。(3)PCR扩增目的基因的三个步骤是高温变性(90～95 ℃)、低温复性(55～60 ℃)和适温延伸(70～75 ℃)，该过程使用的DNA聚合酶需是热稳定DNA聚合酶(Taq酶)。(4)在PCR扩增目的基因时，使用的原料是dATP、dTTP、dCTP和dGTP。
答案：(1)限制酶(或限制性核酸内切酶) 基因组文库和cDNA文库 (2)①细胞自身的DNA分子没有该限制酶的识别序列 ②甲基化酶对细胞自身的DNA分子进行了修饰 (3)热稳定DNA聚合(Taq) (4)dATP
11．(2024·高考全国卷Ⅱ)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5′末端。获得了L1-GFP融合基因(简称为甲)，并将其插入质粒P0，构建了真核表达载体P1，其部分结构和酶切位点的示意图如下，图中E1～E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。
回答下列问题：
(1)据图推断，该团队在将甲插入质粒P0时，使用了两种限制酶，这两种酶是_________，使用这两种酶进行酶切是为了保证________，也是为了保证________。
(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后，若在该细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了________和________过程。
(3)为了获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：将能够产生绿色荧光细胞的________移入牛的________中、体外培养、胚胎移植等。
(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，某同学用PCR方法进行鉴定，在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的________(填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。
解析：(1)据题图可知，将L1-GFP融合基因(甲)插入质粒时使用酶E1和E4进行酶切，既能保证L1-GFP融合基因的完整，又能保证L1-GFP融合基因与载体的正确连接。(2)目的基因在受体细胞中的表达包括转录和翻译两个过程。(3)将体外培养的含有目的基因的动物体细胞核移入该动物的去核卵母细胞中，经过体外胚胎培养、胚胎移植等技术可获得转基因动物。(4)检测目的基因是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，采用PCR技术鉴定时，应以该牛不同组织细胞中的核DNA作为PCR模板。
答案：(1)E1和E4 甲的完整 甲与载体正确连接
(选考)2024版新高考生物一轮复习第十单元生物技术与工程第34讲基因工程高效作业知能提升新人教版
