2020届高中生物一轮复习人教版 基因工程 作业含答案

2020届一轮复习人教版基因工程作业1．用XhoⅠ和SalⅠ两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段，酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是()

A．图1中两种酶识别的核苷酸序列不同

B．图2中酶切产物可用于构建重组DNA

C．泳道①中是用SalⅠ处理得到的酶切产物

D．图中被酶切的DNA片段是单链DNA

解析：选D通过图1可知，两种限制性核酸内切酶切割DNA分子的不同部位，说明两种限制性核酸内切酶识别的核苷酸序列不同；图2中的酶切产物是DNA分子片段，可用于构建重组DNA；观察图1可知，该DNA片段有3个SalⅠ酶切位点，故用SalⅠ处理后，可形成4个DNA分子片段，电泳后出现4条电泳带，与电泳条带①对应；限制性核酸内切酶作用的是双链DNA片段，因此图中被酶切的DNA片段应是双链DNA。

2．为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图1)，拟将其与质粒(图2)重组，再借助农杆菌导入菊花中。

下列操作与实验目的不符的是()

A．用限制性核酸内切酶Eco RⅠ和连接酶构建重组质粒

B．用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞

C．在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞

D．用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上

解析：选C目的基因C和质粒都有可被Eco RⅠ切割的酶切位点，另外需要DNA连接酶将切好的目的基因和质粒连接起来；愈伤组织全能性较高，是理想的植物受体细胞，将目的基因导入植物受体细胞的方法通常为农杆菌转化法；质粒中含有潮霉素抗性基因，因此选择培养基中应该加入潮霉素；使用分子杂交方法可检测目的基因是否整合到受体染色体上。

3．(2018·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)由题意可知，L1基因和GFP基因合成了L1-GFP融合基因(简称为甲)，题图中显示了四个酶切位点，当将L1-GFP融合基因插入质粒P0时，可用E1和E4限制酶进行酶切，用这两种酶进行酶切不会破坏甲的完整性，同时能保

证甲按照正确的方向与载体连接。(2)若在牛皮肤细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1-GFP融合基因得到表达，即目的基因在受体细胞中通过转录和翻译合成了荧光蛋白。(3)为了获得含有甲的牛，可将含有目的基因的细胞的细胞核移入牛的去核卵母细胞中，然后进行体外培养、胚胎移植等。(4)利用PCR技术扩增目的基因，可以检测目的基因是否存在。PCR扩增的模板是DNA。

答案：(1)E1和E4甲的完整甲与载体正确连接(2)转录翻译(3)细胞核去核卵母细胞(4)核DNA

4．(2019·滨州模拟)科学家通过利用PCR定点突变技术改造Rubisco酶基因，提高了光合作用过程中Rubisco酶基因对CO2的亲和力，从而显著提高了植物的光合速率。请回答下列问题：

(1)PCR过程所依据的原理是______________，该过程需要加入的酶是________________。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，以便根据这一序列合成________。

(2)该技术不直接改造Rubisco酶，而是通过Rubisco酶基因进行改造，从而实现对Rubisco酶的改造，其原因是______________________________。和传统基因工程技术相比较，定点突变最突出的优点是获得的产物一般是自然界中________(填“存在的”或“不存在的”)，PCR定点突变技术属于________工程的范畴。

(3)可利用定点突变的DNA构建基因表达载体，常用____________________法将基因表达载体导入植物细胞，将该细胞经植物组织培养技术培育成幼苗，从细胞水平分析所依据的原理是_____________________________________________________________。

解析：(1)PCR过程所依据的原理是DNA双链复制，该过程需要加入的酶是耐高温的DNA聚合酶。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，以便根据这一序列合成引物。(2)该技术不直接改造Rubisco 酶，而是通过对Rubisco酶基因进行改造，从而实现对Rubisco酶的改造，其原

因是蛋白质空间结构较为复杂，改造困难。和传统基因工程技术相比较，定点突变最突出的优点是获得的产物一般是自然界中不存在的，PCR定点突变技术属于蛋白质工程的范畴。(3)可利用定点突变的DNA构建基因表达载体，常用农杆菌转化法将基因表达载体导入植物细胞，将该细胞经植物组织培养技术培育成幼苗，从细胞水平分析所依据的原理是植物细胞的全能性。

答案：(1)DNA双链复制耐高温的DNA聚合酶(或Taq酶)引物(2)蛋白质空间结构较为复杂，改造困难不存在的蛋白质(3)农杆菌转化植物细胞的全能性

5．真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题：

(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是____________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _______

_________________________________________________________________ _______。

(2)若用家蚕作为表达基因A的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用________作为载体，其原因是__________________________________。

(3)若要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比，大肠杆菌具有____________________________________(答出两点即可)等优点。

(4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A，可用的检测物质是______________(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。

(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，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_____________________________________________________________________ ___

_________________________________________________________________ _______。

解析：(1)人为真核生物，从人的基因组文库中获取的基因A含有内含子，基因A转录出的产物中有与内含子对应的RNA序列。大肠杆菌为原核生物，没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制，因此以大肠杆菌作为受体细胞，不能切除内含子对应的RNA序列，无法表达出蛋白A。(2)噬菌体和动物病毒均可作为基因工程的载体，但它们的宿主细胞不同。题中受体为家蚕，是一种昆虫，因此，选择昆虫病毒作为载体，噬菌体的宿主是细菌，不适合作为该实验的载体。(3)大肠杆菌具有繁殖快、容易培养、单细胞、遗传物质少等优点，因此，常作为基因工程的受体细胞。(4)常用抗原—抗体杂交的方法检测目的基因是否表达，故能用于检测蛋白A的物质为蛋白A的抗体。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中，S型菌的DNA转移到了R型菌体内，其对基因工程理论的建立提供的启示是DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体。

答案：(1)基因A有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出蛋白A(2)噬菌体噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕(3)繁殖快、容易培养(4)蛋白A的抗体(5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体

6.(2017·全国卷Ⅲ，节选)编码蛋白甲的DNA序列(序列甲)

由A、B、C、D、E五个片段组成，编码蛋白乙和丙的序列由

序列甲的部分片段组成，如图所示。回答下列问题：

(1)现要通过基因工程的方法获得蛋白乙，若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙，原因是______________________________。

(2)某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中，在PCR反应体系中加入了DNA聚合酶、引物等，还加入了序列甲作为________，加入了________作为合成DNA的原料。

解析：(1)若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，则转录出的mRNA上缺少起始密码子，故不能翻译出蛋白乙。(2)使用PCR技术获取DNA片段时，应在PCR反应体系中添加引物、耐高温的DNA聚合酶、模板、dNTP作为原料。

答案：(1)编码乙的DNA序列起始端无ATG(TAC)，转录出的mRNA无起始密码子(2)模板dNTP(脱氧核苷酸)

7．(2019·德州一模)真核生物基因中通常含有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。如图表示从基因文库提取胰岛素基因的过程。回答下列问题：

(1)从基因结构分析，与基因组文库中的基因相比，cDNA文库中获得的目的基因少了_____________________________________________________________________ ___

等结构(至少写两个)。

(2)将获得的胰岛素基因导入受体菌内，并在受体菌内维持稳定和表达的过程，在基因工程中称为________。

(3)过程⑤需将纤维素膜上的细菌裂解，释放出________，再用32P标记的________作为探针进行杂交。依据杂交结果，应选取培养基上________(填字母)菌落继续培养，才能获得含有胰岛素基因的受体菌。

(4)经过目的基因的检测和表达，从大肠杆菌中获得的“胰岛素”未能达到期待的生物活性，导致这种差异的原因可能是______________________________________________。

(5)与从基因组文库获取目的基因相比，图示方法获得的目的基因在受体菌

中更容易表达，原因是___________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _______。

解析：(1)cDNA文库是由mRNA经逆转录而来，成熟的mRNA已经切除了内含子对应的碱基序列，且mRNA不含有启动子、终止子对应的碱基序列，因此cDNA文库中获得的目的基因少了启动子、终止子、内含子等结构。(2)将获得的胰岛素基因导入受体菌内，并在受体菌内维持稳定和表达的过程，在基因工程中称为转化。(3)过程⑤用32P标记的目的基因(或胰岛素基因)单链作为探针检测受体菌中是否含有目的基因，首先需将纤维素膜上的细菌裂解，释放出DNA。培养基上a菌落对应位置出现杂交带，说明a菌落是由含有胰岛素基因的受体菌形成的。(4)大肠杆菌中没有内质网、高尔基体等细胞器，无法对核糖体合成的肽链进行有效的折叠、加工，所以从大肠杆菌中获得的“胰岛素”未能达到期待的生物活性。(5)cDNA文库中获得的目的基因没有内含子，转录出的RNA不需要经过加工，可直接作为合成蛋白质的模板，所以在受体菌中更容易表达。

答案：(1)启动子、终止子、内含子(2)转化(3)DNA目的基因(或胰岛素基因)a(4)受体菌中基因表达获得的蛋白质未加工(5)cDNA中不含有内含子，转录出的RNA不需要经过加工，可直接作为合成蛋白质的模板8．(2019·昆明调研)科学家将拟南芥的抗寒基因(CBFl)，转入香蕉以获得抗寒的香蕉品种。如图是某质粒载体上的SacⅠ、XbaⅠ、Eco RⅠ、HindⅢ四种限制酶的切割位点示意图。据图回答问题：

(1)在该实验中为构建基因表达载体，用SacⅠ、XbaⅠ切下CBFl基因后，对质粒载体进行切割的限制酶是________________，理由是

___________________________________。

(2)连接CBFl基因到该质粒载体后，作为基因表达载体的组成还必须有__________________。将重组质粒导入香蕉细胞最常用的方法是_________________。

(3)为了鉴别受体细胞中是否含有CBFl基因，可用含______________的培养基进行筛选。

(4)科学家将生长健壮、苗龄一致的转基因香蕉(实验组)与非转基因香蕉(对照组)进行______________处理，鉴定两组之间的抗寒性差异，如果__________________________，则说明获得了抗寒的香蕉优质品种。

解析：(1)在基因工程中，用相同限制酶切割来源不同的DNA后，可产生相同的末端，所以和含目的基因的DNA一样，质粒也应使用SacⅠ、XbaⅠ进行切割。(2)基因表达载体的组成包括启动子、终止子、标记基因、目的基因等。香蕉细胞是植物细胞，将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法。(3)据图分析可知，质粒上的标记基因是氨苄青霉素抗性基因，所以为了鉴别受体细胞中是否含有CBFl基因，可用含氨苄青霉素的培养基进行筛选。(4)根据题干信息已知目的基因是抗寒基因，所以科学家将生长健壮、苗龄一致的转基因香蕉(实验组)与非转基因香蕉(对照组)进行低温处理，鉴定两组之间的抗寒性差异，如果实验组的抗寒能力明显高于对照组，则说明获得了抗寒的香蕉优质品种。

答案：(1)SacⅠ、XbaⅠ用相同限制酶切割来源不同的DNA后，可产生相同的末端(2)启动子和终止子农杆菌转化法(3)氨苄青霉素(4)低温实验组的抗寒能力明显高于对照组

9．(2019·泰安模拟)下面为“DNA的粗提取与鉴定”实验的一些重要操作示意图，据图回答下列有关该实验的问题：

(1)正确的操作顺序是______________________________。

(2)上图C、E步骤都加入蒸馏水，但其目的不同，分别是____________和__________________________________。

(3)图A步骤中所用酒精必须经过____________才能使用，该步骤的目的是______________________________。

(4)为鉴定A中所得到的丝状物的主要成分为DNA，可滴加____________试剂，沸水浴，如果出现________，则该丝状物的主要成分为DNA。

解析：两次加入蒸馏水的作用：第一次是使鸡血细胞吸水涨破，DNA从细胞中释放出来进入滤液；第二次是使溶解于物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中的DNA析出，与杂质分离。本题还涉及DNA的鉴定，DNA可在沸水浴条件下与二苯胺试剂作用，被染成蓝色。

答案：(1)C→B→E→D→A(2)加速鸡血细胞的破裂降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出(3)充分冷却提取含杂质少的DNA(4)二苯胺蓝色10．干扰素是动物或人体细胞受到病毒感染后产生的一种糖蛋白，具有抗病毒、抑制细胞增殖及抗肿瘤的作用。培育转干扰素基因马铃薯植株的大致流程如图所示。请回答下列问题：

(1)过程①中剪切质粒和目的基因时所需要的工具酶是________________，使用上述酶的优点是____________________________________(答两点)。

(2)过程②中将重组质粒导入根瘤农杆菌时，常用________处理根瘤农杆菌，

使其成为感受态细胞，最终使干扰素基因插入马铃薯细胞的________________上。

(3)在分子水平上检测转基因是否成功包括三个方面：

_________________________________________________________________ _______

_________________________________________________________________ _______。

解析：据图分析可知，过程①表示构建基因表达载体，需要使用的工具酶有限制酶和DNA连接酶；过程②表示将重组质粒导入植物细胞，利用的是农杆菌转化法；过程③表示脱分化形成愈伤组织；过程④表示再分化形成胚状体，进而发育成完整植株的过程。(1)过程①中剪切质粒和目的基因时所需要的工具酶是PstⅠ、Eco RⅠ，分别使用这两种限制酶，可以防止目的基因被破坏，确保目的基因以唯一方式和质粒连接。(2)图中将重组质粒(含有目的基因)导入根瘤农杆菌时，常用Ca2＋处理根瘤农杆菌，使其成为感受态细胞，以便重组质粒的导入，最终使干扰素基因插入马铃薯细胞的染色体DNA上。(3)在分子水平上检测转基因是否成功包括目的基因、mRNA和蛋白质的检测，即检测转基因生物的DNA 是否插入干扰素基因，检测干扰素基因是否转录出mRNA，检测干扰素基因是否翻译出干扰素。

答案：(1)PstⅠ、Eco RⅠ可防止目的基因被破坏；确保目的基因以唯一方式和质粒连接(2)Ca2＋染色体DNA(3)检测转基因生物的DNA是否插入干扰素基因，检测干扰素基因是否转录出mRNA，检测干扰素基因是否翻译出干扰素