2025年高考生物一輪復(fù)習(xí)講義（新人教版）-第十單元　課時(shí)練62　基因工程的應(yīng)用、蛋白質(zhì)工程、DNA的兩個(gè)重要實(shí)驗(yàn)含答案及解析

一、選擇題1．(2022·山東，13)關(guān)于“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)，下列說法錯(cuò)誤的是()A．過濾液沉淀過程在4℃冰箱中進(jìn)行是為了防止DNA降解B．離心研磨液是為了加速DNA的沉淀C．在一定溫度下，DNA遇二苯胺試劑呈現(xiàn)藍(lán)色D．粗提取的DNA中可能含有蛋白質(zhì)2．科學(xué)家利用基因工程培育出了能產(chǎn)生乙肝病毒蛋白質(zhì)的番茄，被稱為“番茄乙肝疫苗”。具體操作是：將乙肝抗原基因M導(dǎo)入農(nóng)桿菌，然后利用農(nóng)桿菌將M導(dǎo)入番茄細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)顯示小白鼠連續(xù)五周吃這樣的番茄，體內(nèi)產(chǎn)生了抗乙肝病毒的抗體。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．實(shí)驗(yàn)用PCR技術(shù)對M基因進(jìn)行擴(kuò)增，需要兩種引物B．含M的重組Ti質(zhì)粒必須插入到番茄染色體DNA上C．即使M在番茄中成功表達(dá)，也要做個(gè)體生物學(xué)水平鑒定D．番茄乙肝疫苗成本相對較低且易于儲存3．(2021·遼寧，14)腈水合酶(N0)廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)和醫(yī)藥原料生產(chǎn)等領(lǐng)域，但不耐高溫。利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)在N0的α和β亞基之間加入一段連接肽，可獲得熱穩(wěn)定的融合型腈水合酶(N1)。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．N1與N0氨基酸序列的差異是影響其熱穩(wěn)定性的原因之一B．加入連接肽需要通過改造基因?qū)崿F(xiàn)C．獲得N1的過程需要進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯D．檢測N1的活性時(shí)先將N1與底物充分混合，再置于高溫環(huán)境4．(2024·無錫高三調(diào)研)如圖是蛋白質(zhì)工程中改造目的基因的一種技術(shù)路線。S1核酸酶可以去除雙鏈DNA突出的單鏈區(qū)；外切核酸酶Ⅲ只能從DNA雙鏈的3′末端逐個(gè)水解單核苷酸，可以產(chǎn)生不同長度的5′突出末端。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．步驟一需使用兩種限制酶切割目的基因片段B．步驟二、三分別使用了S1核酸酶、外切核酸酶ⅢC．步驟四宜選用T4DNA連接酶處理DNA片段D．質(zhì)粒載體2中目的基因片段N的長度有多種5．OsGLO1、EcCAT、EcGCL和TSR4個(gè)基因分別編碼4種不同的酶，研究人員將這些基因分別與葉綠體轉(zhuǎn)運(yùn)肽(引導(dǎo)合成的蛋白質(zhì)進(jìn)入葉綠體)基因連接，構(gòu)建多基因表達(dá)載體(載體中部分序列如圖所示)，利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化水稻，在水稻葉綠體內(nèi)構(gòu)建了一條新代謝途徑，提高了水稻的產(chǎn)量。下列敘述正確的是()A．4個(gè)基因轉(zhuǎn)錄時(shí)都以DNA的同一條單鏈為模板B．應(yīng)選用含卡那霉素的培養(yǎng)基篩選被農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化的水稻細(xì)胞C．4個(gè)基因都在水稻葉綠體內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄、翻譯D．可用抗原—抗體雜交技術(shù)檢測4種酶在轉(zhuǎn)基因水稻中的表達(dá)量6．(2024·珠海高三調(diào)研)下列有關(guān)PCR操作過程的敘述，錯(cuò)誤的是()A．PCR實(shí)驗(yàn)中使用的微量離心管、槍頭及蒸餾水等在使用前必須進(jìn)行高壓滅菌B．PCR所用緩沖液和酶從冰箱拿出之后，應(yīng)緩慢融化C．PCR所用的緩沖液和酶應(yīng)分裝成小份，并在常溫下儲存D．在微量離心管中添加反應(yīng)組分時(shí)，每吸取一種試劑后，移液器上的槍頭都必須更換7．科學(xué)家從轉(zhuǎn)基因羊的羊奶中提取到治療血栓性疾病的特效藥——組織纖溶酶原激活劑(tPA)。獲得轉(zhuǎn)基因羊的過程中，以下操作非必要的是()A．將tPA基因與羊乳腺特異表達(dá)啟動子重組B．將表達(dá)載體顯微注射到羊受精卵中C．將羊受精卵的核注入去核的卵母細(xì)胞中D．將體外培養(yǎng)的胚胎移植到羊的子宮內(nèi)8．L－天冬氨酸－α－脫羧酶(PanD)能夠催化β-丙氨酸的生成，但天然PanD酶活力較低且易失活。研究人員通過易錯(cuò)PCR技術(shù)引入隨機(jī)突變，對相應(yīng)酶基因進(jìn)行改造，再進(jìn)行定向篩選，最終第305位氨基酸替換后，獲得活力和穩(wěn)定性均較高的PanD。該技術(shù)與普通PCR類似。已知Mg2＋可以提高已發(fā)生錯(cuò)配區(qū)域的穩(wěn)定性，Mn2＋可以降低DNA聚合酶對底物的專一性。下列說法正確的是()A．該研究運(yùn)用了蛋白質(zhì)工程技術(shù)直接對酶結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造B．易錯(cuò)PCR技術(shù)按照復(fù)性、變性、延伸三個(gè)步驟進(jìn)行C．易錯(cuò)PCR技術(shù)的操作過程中需要使用耐高溫的解旋酶D．為提高錯(cuò)配概率，可適當(dāng)提高M(jìn)g2＋濃度和Mn2＋濃度9．(2024·鹽城高三調(diào)研)染色質(zhì)是由一定長度的核小體為基本單位構(gòu)成的。將大鼠肝細(xì)胞中分離出的染色質(zhì)用非特異性核酸酶水解后去除染色質(zhì)蛋白，對得到的DNA片段進(jìn)行凝膠電泳，結(jié)果如圖所示。若先將染色質(zhì)中的蛋白質(zhì)去掉，后用同樣的非特異性核酸酶處理，則得到長度隨機(jī)的DNA片段。據(jù)此分析，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．凝膠中的DNA分子通過染色，可以在波長為300nm的紫外燈下被檢測出來B．染色質(zhì)中的蛋白質(zhì)可能對DNA具有保護(hù)作用C．構(gòu)成核小體的基本單位是脫氧核糖核苷酸和氨基酸D．當(dāng)DNA分子處于不同構(gòu)象時(shí)，其在瓊脂糖凝膠中的移動速率是一樣的二、非選擇題10．基因工程自20世紀(jì)70年代興起后，在農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域和食品工業(yè)等方面展示出廣闊的前景。如圖是通過基因工程獲得轉(zhuǎn)基因生物或產(chǎn)品的流程圖，請回答下列問題：(1)若要構(gòu)建小鼠乳腺生物反應(yīng)器批量生產(chǎn)人抗利尿激素，應(yīng)先從人體______細(xì)胞中獲取總RNA，通過逆轉(zhuǎn)錄獲得cDNA，再經(jīng)PCR后獲得抗利尿激素基因。與人體細(xì)胞中的基因相比，該方法獲取的抗利尿激素基因不具有______________________等組件。(2)通過PCR技術(shù)可擴(kuò)增目的基因，PCR的每次循環(huán)一般可以分為______________三步。一條單鏈cDNA在PCR儀中進(jìn)行n次循環(huán)，需要消耗______個(gè)引物。一般通過_______________來鑒定PCR的產(chǎn)物。(3)圖中質(zhì)粒A上m、n分別是啟動子和終止子，RNA聚合酶在模板DNA鏈上的移動方向是____________________。已知目的基因轉(zhuǎn)錄的模板鏈b鏈，箭頭處是限制酶的切點(diǎn)(NcoⅠ：5′－C↓CATGG－3′；NheⅠ：5′－G↓GATCC－3′)，目的基因無法與載體A連接，為了使目的基因成功表達(dá)，需要在目的基因兩側(cè)加接末端，b鏈處加接末端5′－____________。(4)構(gòu)建小鼠乳腺生物反應(yīng)器時(shí)，科研人員需要將抗利尿激素基因與小鼠乳腺蛋白基因啟動子重組在一起，目的是______________________________________。膀胱生物反應(yīng)器與乳腺生物反應(yīng)器相比，具有的顯著優(yōu)勢在于不受轉(zhuǎn)基因動物的______和______的限制，而且從尿液中提取蛋白質(zhì)比在乳汁中提取簡便、高效。11．人胰島素基因表達(dá)的最初產(chǎn)物是一條肽鏈構(gòu)成的前胰島素原，經(jīng)圖2所示的過程形成具生物活性的胰島素。此后科學(xué)家又提出了利用基因工程改造大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素的兩種方法：AB法是根據(jù)胰島素A、B兩條肽鏈的氨基酸序列人工合成兩種DNA片段，利用工程菌分別合成兩條肽鏈后將其混合自然形成胰島素；BCA法是利用胰島B細(xì)胞中的mRNA得到胰島素基因，表達(dá)出胰島素原后再用特定酶切掉C肽段。這兩種方法使用同一種質(zhì)粒作為載體。請分析并回答下列問題：(1)由于密碼子具有____________，AB法中人工合成的兩種DNA片段均有多種可能的序列。__________________(填“AB”“BCA”或“AB和BCA”)法獲取的目的基因中不含人胰島素基因啟動子。(2)圖1是利用基因工程生產(chǎn)人胰島素過程中使用的質(zhì)粒及目的基因的部分結(jié)構(gòu)。為使目的基因與載體正確連接，在設(shè)計(jì)PCR引物時(shí)可添加限制酶__________________的識別序列。通過上述方法獲得人的胰島素基因后，需要通過PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增，已知胰島素基因左端①處的堿基序列為—CCTTTCAGCTCA—，則其中一種引物設(shè)計(jì)的序列是5′______________3′。(3)β-半乳糖苷酶可以分解無色的X－gal產(chǎn)生藍(lán)色物質(zhì)使菌落呈現(xiàn)藍(lán)色，否則菌落為白色。經(jīng)Ca2＋處理的大腸桿菌與重組質(zhì)?；旌吓囵B(yǎng)一段時(shí)間后，將大腸桿菌接種到添加了____________________的培養(yǎng)基上篩選出____色的菌落即為工程菌種。(4)科學(xué)家利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)，研制出了賴脯胰島素，與天然胰島素相比，其皮下注射后易吸收、起效快。獲得賴脯胰島素基因的途徑是：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→________________________→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列。12．(2022·湖南,22)水蛭是我國的傳統(tǒng)中藥材，主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。擬通過蛋白質(zhì)工程改造水蛭素結(jié)構(gòu)，提高其抗凝血活性?；卮鹣铝袉栴}：(1)蛋白質(zhì)工程流程如圖所示，物質(zhì)a是________________，物質(zhì)b是__________。在生產(chǎn)過程中，物質(zhì)b可能不同，合成的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象卻相同，原因是______________________。(2)蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸，基因工程中獲取目的基因的常用方法有_____________、______________________________和利用PCR技術(shù)擴(kuò)增。PCR技術(shù)遵循的基本原理是___________________________________________________________________________。(3)將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后，分析水解產(chǎn)物中的肽含量及其抗凝血活性，結(jié)果如圖所示。推測兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的______(填“種類”或“含量”)有關(guān)，導(dǎo)致其活性不同的原因是____________________________________________________________________________________________________________。(4)若要比較蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素的抗凝血活性差異，簡要寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

課時(shí)練62基因工程的應(yīng)用、蛋白質(zhì)工程、DNA的兩個(gè)重要實(shí)驗(yàn)1．B2．B[含M的T－DNA插入到番茄染色體DNA上，才能穩(wěn)定存在和表達(dá)，而不是整個(gè)Ti質(zhì)粒，B錯(cuò)誤；即使M在番茄中成功表達(dá)，也必須進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平鑒定，來確定實(shí)際效果，C正確。]3．D[在N0的α和β亞基之間加入一段連接肽，可獲得熱穩(wěn)定的融合型腈水合酶(N1)，則N1與N0氨基酸序列有所不同，這可能是影響其熱穩(wěn)定性的原因之一，A正確；蛋白質(zhì)工程的作用對象是基因，即加入連接肽需要通過改造基因?qū)崿F(xiàn)，B正確；N1為蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)的合成需要經(jīng)過轉(zhuǎn)錄和翻譯兩個(gè)過程，C正確；酶具有高效性，檢測N1的活性需先將其置于高溫環(huán)境，再與底物充分混合，D錯(cuò)誤。]4．B5.D6．C[PCR所用緩沖液和酶從冰箱拿出之后，應(yīng)放在冰塊上緩慢融化，這樣才能不破壞緩沖液中穩(wěn)定性較差的成分，同樣保護(hù)酶的活性不被破壞，B正確；PCR所用的緩沖液和酶應(yīng)分裝成小份，并在－20℃儲存，C錯(cuò)誤。]7．C[目的基因?qū)胙蚴芫押罂芍苯舆M(jìn)行體外早期胚胎培養(yǎng)，不需要將受精卵的核注入去核的卵母細(xì)胞中，C符合題意。]8．D[該研究運(yùn)用了蛋白質(zhì)工程技術(shù)，應(yīng)直接對相應(yīng)酶的基因進(jìn)行改造，A錯(cuò)誤；PCR利用的原理是DNA半保留復(fù)制，每輪循環(huán)包括變性→復(fù)性→延伸三個(gè)步驟，B錯(cuò)誤；易錯(cuò)PCR技術(shù)的操作過程中需要使用耐高溫的DNA聚合酶，PCR技術(shù)是通過高溫使DNA解旋，不需要另外加入解旋酶，C錯(cuò)誤；由題意可知，Mg2＋可以提高已發(fā)生錯(cuò)配區(qū)域的穩(wěn)定性，Mn2＋可以降低DNA聚合酶對底物的專一性，為提高錯(cuò)配概率，可適當(dāng)提高M(jìn)g2＋濃度和Mn2＋濃度，D正確。]9．D10．(1)下丘腦啟動子、終止子和內(nèi)含子(2)變性、復(fù)性、延伸2n－1瓊脂糖凝膠電泳(3)3′→5′GATC(4)使抗利尿激素基因在小鼠的乳腺中表達(dá)性別年齡解析(1)人抗利尿激素是由人體下丘腦細(xì)胞合成分泌的，若利用圖示流程構(gòu)建小鼠乳腺生物反應(yīng)器批量生產(chǎn)人抗利尿激素，應(yīng)先從人體下丘腦細(xì)胞中獲取總RNA，通過逆轉(zhuǎn)錄獲得cDNA，再經(jīng)PCR后獲得抗利尿激素基因。由于成熟的mRNA只有編碼區(qū)，是轉(zhuǎn)錄后經(jīng)剪接等過程形成的，故與人體細(xì)胞中的基因相比，該方法獲取的抗利尿激素基因不具有的結(jié)構(gòu)是啟動子、終止子和內(nèi)含子。(3)轉(zhuǎn)錄時(shí)以DNA的一條鏈為模板合成RNA，RNA聚合酶在模板DNA鏈上的移動方向是3′→5′。圖中質(zhì)粒A上m、n分別是啟動子和終止子，箭頭處是限制酶的切點(diǎn)，由圖示可知，質(zhì)粒上有限制酶NcoⅠ和NheⅠ的切割位點(diǎn)，已知目的基因轉(zhuǎn)錄的模板鏈b鏈，結(jié)合圖示啟動子和終止子的方向可知，b鏈5′處應(yīng)加接GATC，即添加的是NheⅠ切割后的序列。(4)構(gòu)建小鼠乳腺生物反應(yīng)器時(shí)，科研人員需要將抗利尿激素基因與小鼠乳腺蛋白基因啟動子重組在一起，目的是使抗利尿激素基因在小鼠的乳腺中表達(dá)；乳腺生物反應(yīng)器只有雌性個(gè)體泌乳期才能制造產(chǎn)物，而膀胱生物反應(yīng)器的顯著優(yōu)勢在于不受轉(zhuǎn)基因動物的性別、年齡的限制，而且正常情況下尿液中沒有蛋白質(zhì)，所以從尿液中提取蛋白質(zhì)比在乳汁中提取簡便、高效。11．(1)簡并性AB和BCA(2