[专题1 基 因 工 程]
(满分100分 时间45分钟)
一、选择题(每小题3分，共45分)
1．下列有关基因工程技术的叙述，正确的是( )
A ．重组DNA 技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和载体
B ．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列
C ．只要是细菌中的质粒都可以直接作为基因工程中的载体
D ．载体必须具备的条件之一是有多个限制酶切割位点，以便与外源基因进行连接 解析：载体不属于酶。不同的限制酶识别不同的核苷酸序列。天然质粒大多不符合要求，要进行改造。
答案：D
2．(2012·浙江高考) 天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B ，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B 。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是( )
A ．提取矮牵牛蓝色花的mRNA ，经逆转录获得互补的DNA ，再扩增基因B
B ．利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因B
C ．利用DNA 聚合酶将基因B 与质粒连接后导入玫瑰细胞
D ．将基因B 直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞
解析：获得目的基因通常有两种办法：如果目的基因的序列是已知的，可以用化学方法合成目的基因，或者用聚合酶链式反应(PCR)扩增目的基因；如果目的基因的核苷酸序列是未知的，我们可以建立一个包括目的基因在内的基因文库，把DNA 分子的所有基因都包括在这个基因文库中。从基因文库中找到我们想要研究的目的基因，选项B 错误。目的基因(基因B) 与质粒连接应用DNA 连接酶，而非DNA 聚合酶，选项C 错误。不能将目的基因直接导入受体细胞，并且植物一般是用土壤农杆菌导入目的基因，选项D 错误。由于mRNA 是通过转录获得的，DNA 、RNA 的碱基之间遵循碱基互补配对原则，所以在逆转录酶作用下，通过逆转录可以获得目的基因B ，再通过扩增获得大量的基因B ，选项A 正确。
答案：A
3．日本下村修、美国沙尔菲和钱永健因在发现绿色荧光蛋白(GFP)等研究方面作出突出贡献，获得2008年度诺贝尔化学奖。GFP 在紫外光的照射下会发出绿色荧光。依据GFP 的特性，你认为该蛋白在生物工程中的应用价值是( )
A ．作为标记基因，研究基因的表达
B ．作为标记蛋白，研究细胞的转移
C ．注入肌肉细胞，繁殖发光小白鼠
D ．标记噬菌体外壳，示踪DNA 路径
解析：绿色荧光蛋白基因在基因工程中常作为标记基因，其产物可作为标记蛋白，用于研究细胞的转移。
答案：B
4．下列有关质粒的叙述，正确的是( )
A ．质粒是广泛存在于细菌细胞中的一种颗粒状细胞器
B ．质粒是细菌细胞质中能自主复制的小型环状DNA
C ．质粒只有在侵入宿主细胞后，才能在宿主细胞内复制
D ．基因工程中常用的载体除了质粒外，还有核DNA 、动植物病毒以及λ噬菌体的衍生物
解析：质粒是独立存在于细菌DNA 之外的小型环状DNA 分子，不是细胞器。真核细胞的核内DNA 或细菌拟核的DNA 都不能作为基因工程的载体。
答案：B
5．科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并分泌抗体。下列叙述不正确的是( ) ．
A ．该技术将导致定向的变异
B ．受精卵是理想的受体细胞
C ．垂体分泌的促性腺激素能促进浆细胞产生抗体
D ．可采用人工合成法获得目的基因
解析：促性腺激素作用于性腺，促进性腺的生长发育及性激素的合成和分泌。
答案：C
6．科学家运用基因工程技术将人胰岛素基因与大肠杆菌的质粒DNA
分子重组，并且在大肠杆菌体内获得成功表达。图示a 处为胰岛素基因与
大肠杆菌质粒DNA 结合的位置，它们彼此能结合的依据是( )
A ．基因自由组合定律
B ．半保留复制原则
C ．基因分离定律
D ．碱基互补配对原则
解析：构建重组质粒依据的是黏性末端的碱基互补配对原则。
答案：D
7．利用细菌大量生产人的胰岛素，下列叙述错误的是( )
A ．用适当的酶对载体与人的胰岛素基因进行切割与黏合
B ．用适当的化学物质处理受体细菌表面，将重组DNA 导入受体细菌
C ．通常通过检测目的基因产物来检测重组DNA 是否已导入受体细菌
D ．重组DNA 必须能在受体细菌内进行复制与转录，并合成人的胰岛素
解析：检测重组DNA 是否已导入受体细菌，需要对载体的标记基因进行检测，检测目的基因的表达产物是检测目的基因是否表达的常用方法。
答案：C
8．下列关于图中P 、Q 、R 、S 、G 的描述，正确的是(
)
A ．P 代表的是质粒RNA ，S 代表的是外源DNA
B ．Q 表示限制酶的作用，R 表示RNA 聚合酶的作用
C ．G 是RNA 与DNA 形成的重组质粒
D ．G 是转基因形成的重组质粒DNA
解析：质粒是小型环状DNA 分子，因此P 是质粒DNA ，S 是外源DNA ，G 是质粒和外源DNA 通过DNA 连接酶连接而成的重组质粒；质粒和外源DNA 需经过同一种限制性核酸内切酶切割出相同的黏性末端。
答案：D
9．下列关于目的基因的检测与鉴定的叙述，错误的是( )
A ．目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的关键是目的基因是否插入质DNA 中
B ．检测受体细胞是否含有目的基因及其是否成功转录的方法都是分子杂交法
C ．目的基因的鉴定通常是在个体水平上进行的
D ．如在受体细胞内检测到目的基因表达的蛋白质，可确定目的基因首端含有启动子 解析：目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的关键是目的基因是否插入到核DNA 中；检测目的基因用的方法是DNA 分子杂交法，检测mRNA 用到的是DNA —RNA 分子杂交法；基因能成功表达，说明其首端含有启动子。
答案：A
10．科学家利用生物技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵的细胞核中，经培育获得一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中，在医学研究及相关疾病治疗方面都具有重要意义。下列有关叙述错误的是( )
A ．选择受精卵作为外源基因的受体细胞是因为这种细胞具有全能性
B ．采用DNA 分子杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达
C ．人的生长激素基因能在小鼠细胞表达，说明遗传密码在不同种生物中可以通用
D ．将转基因小鼠体细胞进行核移植(克隆) ，可以获得多个具有外源基因的后代
解析：受精卵的全能性最高；采用DNA 分子杂交技术可检测受体细胞是否含目的基因；
人的生长激素基因能在小鼠细胞中表达，说明生物共用一套遗传密码；通过克隆产生的细胞相同。
答案：B
11．某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a ，通过基因工程的方法，将基因a 与载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy 在成熟块茎细胞中存在。下列有关这一过程的叙述不正确的是(
) ．
A ．获取基因a 的限制酶的作用部位是图中的①
B ．基因a 进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA 分子的复制而复制，传给子代细胞
C ．连接基因a 与载体的DNA 连接酶的作用部位是图中的②
D ．通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状
解析：DNA 连接酶和限制酶的作用部位都是磷酸二酯键，即图中①部位。
答案：C
12．某研究小组为了研制预防禽流感病毒的疫苗，开展了前期研究工作。其简要的操作流程如下图。下列有关叙述错误的是( ) 禽流感病毒――→RNA ――→DNA
③提取①选择性扩增―――――→ Q 基因――→ ④②携带Q 基因 的重组质粒――→导入大肠杆菌――→表达Q 蛋白
A ．步骤①所代表的过程是逆转录
B ．步骤②需使用限制性核酸内切酶和DNA 连接酶
C ．步骤③可用CaCl 2处理大肠杆菌，使其从感受态恢复到常态
D ．检验Q 蛋白的免疫反应特性，可用Q 蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原—抗体特异性反应实验
解析：由图可知，步骤①所代表的过程是逆转录；步骤②需使用限制性核酸内切酶和DNA 连接酶；步骤③可用CaCl 2处理大肠杆菌，使其细胞从常态转化为感受态细胞；检验Q 蛋白的免疫反应特性，可用Q 蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原—抗体特异性反应实验。
答案：C
13．下图是四种不同质粒的示意图，其中ori 为复制必需的序列，amp 为氨苄青霉素抗性基因，tet 为四环素抗性基因，箭头表示同一种限制性核酸内切酶的酶切位点。下列有关叙述正确的是( )
A ．基因amp 和tet 是一对等位基因，常作为基因工程中的标记基因
B ．质粒包括细菌细胞中能自我复制的小型环状的DNA 和病毒中的DNA
C ．限制性核酸内切酶的作用部位是DNA 分子中特定的两个核苷酸之间的氢键
D ．用质粒4将目的基因导入大肠杆菌，该菌不能在含四环素的培养基上生长
解析：质粒上不含等位基因；质粒是细胞染色体(拟核) 外能够自主复制的很小的环状DNA 分子；限制性核酸内切酶的作用部位是DNA 分子中特定的两个相邻核苷酸之间的磷酸二酯键，而不是氢键。
答案：D
14．某线性DNA 分子含有3 000个碱基对(bp)，先用限制酶a 切割，再把得到的产物用限制酶b 切割，得到的DNA 片段大小如下表。限制酶a 和b 的识别序列和切割位点如图所示。下列有关说法正确的是(
)
A ．在该DNA 分子中，a 酶与b 酶的识别序列分别有3个和2个
B ．a 酶与b 酶切出的黏性末端不能相互连接
C ．a 酶与b 酶切断的化学键不同
D ．用这两种酶和DNA 连接酶对该DNA 分子进行反复切割、连接操作，若干循环后，—AGATCC —序列会明显增多 —TCTAGG —
解析：由表中信息可知，a 酶的识别序列有2个，b 酶的识别序列是1个。a
酶与b 酶切断的化学键相同。a 酶与b 酶切出的黏性末端可以互补。
答案：D
15．下表列举了部分限制酶及其识别的核苷酸序列和切点，有关叙述错误的是( )
A ．Apa Ⅰ与Psp OM Ⅰ识别的核苷酸序列相同，但两者切割DNA 形成的黏性末端不同
B ．不同限制酶可识别相同的核苷酸序列，同一种限制酶也可识别不同的核苷酸序列
C ．Bci T130Ⅰ将其识别的核苷酸序列切开后，形成的黏性末端都能连接在一起
D ．Eco 72Ⅰ切割的化学键和RNA 聚合酶、DNA 聚合酶催化合成的化学键相同
解析：Apa Ⅰ与Psp OM Ⅰ识别的序列都是GGGCCC CCCGGG ，由于切点不同，形
成的黏性末端也就不同；从表格第二栏中的信息可知，B 正确；Bci T130Ⅰ可识别CCATGG GG TACC 和CCTAGG GGATCC 序列，经切割后形成的黏性末端不能互连；Eco 72Ⅰ切割的是磷酸二酯键，RNA 聚合酶、DNA 聚合酶催化合成的也是磷酸二酯键。
答案：C
二、非选择题(共55分)
16．(12分) 下图表示两种限制性核酸内切酶识别DNA 分子的特定序列，并在特定位点
对DNA 进行切割的示意图，请回答以下问题：
甲：
5′—T —C —G —A —A —T —T —C
Eco R Ⅰ↓ 3′—A —G —C —T —T —A —A —G
—T —C —G — —A —A —T —T —C —
乙：
5′—G —T —T —A —A —C — 3′—C —A —A —T —T —G — —A —G —C —T —T —A —A — —G —
↓ Hpa Ⅰ
—G —T —T — —A —A —C — —C —A —A — —T —T —G —
(1)图中甲和乙代表____________________________________________________。
(2)Eco R Ⅰ、Hpa Ⅰ代表________________________________________________。
(3)图中甲和乙经过相应操作均形成两个片段，切口的类型分别为________________、__________________。甲中限制酶的切点是________之间，乙中限制酶的切点是________之间。
(4)由图解可以看出，限制酶的作用特点是__________________________________ ________________________________________________________________________。
(5)如果甲中G 碱基发生改变，可能发生的情况是____________________________ ________________________________________________________________________。 解析：从图解可以看出，甲和乙代表的是不同的DNA 片段，在相应的限制酶(Eco R Ⅰ、Hpa Ⅰ) 的作用下，在特定的位点被剪切成两部分。前者是在识别序列的中心轴线两侧分别切开，形成的末端是黏性末端；后者是在识别序列的中心轴线处切开，形成的末端是平末端。
答案：(1)有特殊脱氧核苷酸序列的DNA 片段
(2)两种不同的限制酶
(3)黏性末端 平末端 G 、A T 、A
(4)能识别双链DNA 分子上特定的脱氧核苷酸序列，并从特定的位点将DNA 分子切开
(5)限制酶不能识别切割位点
17．(8分) 除草剂草甘膦会把普通大豆植株与杂草一起杀死。科学家从抗草甘膦的矮牵牛中分离克隆出EPSP 合成酶基因，培育出了抗草甘膦的转基因大豆，从而大大降低了田间管理成本。抗草甘膦转基因大豆培育过程如下图所示。请分析回答有关问题：
(1)科学家在进行上述基因操作时，通常要用同一种________分别切割质粒和含目的基因的DNA ，质粒的黏性末端与目的基因两侧的黏性末端就可通过________而黏合。这一过程体现了质粒作为运载体必须具备的条件是_______________________________________。
(2)为了确定转基因大豆是否培育成功，既要用放射性同位素标记的____________作探
针进行分子杂交检测，又要用______________________方法从个体水平鉴定大豆植株的抗除草剂特性。
(3)有人提出，种植上述转基因大豆，它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种造成“基因污染”。另一方观点认为，由于存在________，它们很难与其他植物杂交。
解析：在构建基因表达载体时，要用限制酶分别切割目的基因和运载体。检测目的基因是否导入或表达可用DNA 分子杂交的方法。不同物种之间存在着生殖隔离。
答案：(1)限制酶(限制性核酸内切酶) 碱基互补配对 具有一个或多个限制酶切点
(2)EPSP合成酶基因(目的基因) 喷施除草剂(草甘膦) (3)生殖隔离
18．(12分) 科学家研究发现，一种植物激素——油菜素内酯能促进农药在植物体内的降解和代谢。研究人员发现，用油菜素内酯处理后，许多参与农药降解的基因(如P450) 的表达和酶活性都得到提高，在这些基因的“指导”下合成的蛋白酶能把农药逐渐转化为水溶性物质或低毒无毒物质，有的则被直接排出体外。某课题组进一步进行了如下的实验操作，请回答：
(1)获得油菜素内酯基因的方法有________________、________________(举两种即可) 。第①步用PCR 技术扩增基因时用到的耐高温的酶通常是指__________________。步骤②用到的酶有_________________________________________________________________。
(2)图中导入重组质粒的方法是________。在导入之前应用________处理。
(3)导入重组质粒以后，往往还需要进行检测和筛选，可用________制成探针，检测是否导入了重组基因；在培养基中加入________可将含有目的基因的细胞筛选出来。
(4)请你为该课题命名：__________________________________________________。
(5)请你说说该研究发现的生态学意义（至少写出三项）：______________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)油菜素内酯基因是目的基因，获得目的基因的方法有：从cDNA 文库中获取、从基因文库中获取、人工合成目的基因或利用PCR 技术扩增等。PCR 技术中耐高温的酶是DNA 聚合酶(Taq 酶) 。步骤②用到的是对质粒进行剪切和拼接，要用到限制酶和DNA 连接酶。(2)将重组质粒导入受体细菌中，采用Ca 2转化法，导入前应用CaCl 2溶液处理，使受＋
体菌成为感受态细胞，增加受体细菌细胞壁的通透性。(3)对目的基因检测和筛选中应用红霉素抗性基因制作成探针，检测是否导入重组基因；筛选出含有目的基因的细胞可在培养基中加入红霉素。(4)课题命名可以是：探究油菜素内酯能否促进土壤中农药的分解。(5)该项研究的意义：加速农药的分解，降低植物体内的农药含量，有利于环境保护和人体健康。
答案：(1)从cDNA 文库中获取、从基因文库中获取、人工合成目的基因或利用PCR 技术扩增(任答两种即可) DNA 聚合酶 限制酶和DNA 连接酶
(2)Ca2转化法 氯化钙溶液 ＋
(3)红霉素抗性基因 红霉素
(4)探究油菜素内酯能否促进土壤中农药的分解
(5)加速农药的分解，降低植物体内的农药含量，有利于环境保护和人体健康
19．(9分) 降钙素是一种多肽类激素，临床上用于治疗骨质疏松症等。人的降钙素活性很低，半衰期较短。某科研机构为了研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素，从预期新型降钙素的功能出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工合成了两条各含72个碱基的DNA 单链，两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA 片段，再利用Kleno w 酶补平，获得双链DNA ，过程如下图。
在此过程中发现，合成较长的核苷酸单链易产生缺失碱基的现象。分析回答下列问题：
(1)Kleno w 酶是一种________酶，合成的双链DNA 有________个碱基对。
(2)获得的双链DNA 经Eco R Ⅰ(识别序列和切割位点—G AATTC —) 和Bam H Ⅰ(识别序列和切割位点—G GATTC —) 双酶切后插入到大肠杆菌质粒中，筛选含重组质粒的大肠杆菌并进行DNA 测序验证。
①大肠杆菌是理想的受体细胞，这是因为它________________________________
________________________________________________________________________。 ②设计Eco R Ⅰ和Bam H Ⅰ双酶切的目的是_________________________________ ________________________________________________________________________。 ③要进行重组质粒的鉴定和选择，需要大肠杆菌质粒中含有__________________。
(3)经DNA 测序表明，最初获得的多个重组质粒，均未发现完全正确的基因序列，最可能的原因是_________________________________________________________
________________________________________________________________________。 解析：(1)由题干信息可知，Kleno w 酶是一种DNA 聚合酶。合成的双链DNA 中碱基对数为72＋72－18＝126。
(2)大肠杆菌繁殖快，遗传物质相对较少，是作为基因工程理想的受体细胞。双酶切可防止目的基因和载体任意连接。
(3)由题干信息可知，合成较长的核苷酸单链易产生缺失碱基现象。
答案：(1)DNA聚合 126 (2)①繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少(答案合理也给分) ↓↓
②保证目的基因和载体定向连接(或防止目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接) ③标记基因 (3)合成的核苷酸单链仍较长，产生缺失碱基的现象
20．(14分) 人工构建的大肠杆菌质粒pBR322是基因工程中应用最广泛的载体之一(见图1) 。除标注外，图中其他英文缩写表示该质粒上不同的限制性核酸内切酶的切割位点。请分析回答：
(1)此质粒的化学本质是________，它可以作为多种目的基因的(运) 载体，原因是________________________________________。amp r 和tet r 在基因工程中的主要作用是________________________________________________________________________。
(2)人胰岛素由两条肽链共有51个氨基酸组成，如图2所示。
①通过基因工程培育能合成人胰岛素的工程菌时，可先依据________推出________序列，再推出________序列，然后用化学方法人工合成A 链和B 链基因的片段。将此基因片段分别与________重组后，再导入大肠杆菌内。
②在大肠杆菌内合成的单独的A 、B 两条多肽链没有生物活性，是因为细菌中缺少 ________________________________________________________________________， 不能_________________________________________________________________。 若要直接获得有活性的转基因人胰岛素，可以选择________作为受体细胞。
解析：(1)质粒的本质是环状的DNA ，质粒具有多种限制性核酸内切酶的酶切位点，所以可以作为多种目的基因的运载体。amp r 和tet r 在基因工程中的主要作用是作为标记基因。
(2)①通过基因工程培育合成人胰岛素的工程菌时，首先通过氨基酸的排列顺序，推测出信使RNA 的碱基序列，由信使RNA 的碱基序列推测出DNA 的碱基序列，最后将此片段与质粒重组后，导入大肠杆菌。②大肠杆菌为原核生物，无内质网和高尔基体，故大肠杆菌合成的多肽链无生物活性。真核生物的细胞有内质网和高尔基体等细胞器，要直接获得有活性的转基因人胰岛素，选择真核细胞作为受体细胞即可。
答案：(1)DNA 含有多种限制性核酸内切酶的酶切位点 作为标记基因
(2)①氨基酸的排列顺序 信使RNA 的碱基 DNA(基因) 的碱基 不同质粒(2个质粒) ②内质网、高尔基体等细胞器 对多肽链进行加工 真核细胞(酵母菌)