专题十五 基因工程——高考生物学三年(2022-2024)真题精编卷（含解析）

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高考生物学三年（2022-2024）真题精编卷
专题十五 基因工程
一、单项选择题：在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1.【2024 · 山东卷】关于“DNA 的粗提取与鉴定 ”实验，下列说法正确的是 ( )
A.整个提取过程中可以不使用离心机
B.研磨液在 4℃冰箱中放置几分钟后，应充分摇匀再倒入烧杯中
C.鉴定过程中 DNA 双螺旋结构不发生改变
D.仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰
2.【2024 ·安徽卷】下列关于“DNA 的粗提取与鉴定 ”实验的叙述，错误的是 ( )
A.实验中如果将研磨液更换为蒸馏水，DNA 提取的效率会降低
B.利用 DNA 和蛋白质在酒精中的溶解度差异，可初步分离 DNA
C.DNA 在不同浓度 NaCl 溶液中溶解度不同，该原理可用于纯化 DNA 粗提物
D.将溶解的 DNA 粗提物与二苯胺试剂反应，可检测溶液中是否含有蛋白质杂质
3.【2023 ·重庆卷】某小组通过 PCR（假设引物长度为 8 个碱基短于实际长度）获得了含有目的 基因的 DNA 片段，并用限制酶进行酶切（下图），再用所得片段成功构建了基因表达载体。下 列叙述错误的是 ( )
A.其中一个引物序列为 5'-TGCGCAGT-3'
B.步骤①所用的酶是 SpeI 和 CfoI
C.用步骤①的酶对载体进行酶切，至少获得了2 个片段
D.酶切片段和载体连接时，可使用 E.coli 连接酶或 T4 连接酶
4.【2023 ·浙江卷】以哺乳动物为研究对象的生物技术已获得了长足的进步。对生物技术应用于 人类，在安全与伦理方面有不同的观点，下列叙述正确的是 ( )
A.试管婴儿技术应全面禁止
B.治疗性克隆不需要监控和审查
C.生殖性克隆不存在伦理道德方面的风险
D.我国不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验
5.【2022 ·重庆卷】将人胰岛素 A 链上 1 个天冬氨酸替换为甘氨酸，B 链末端增加 2 个精氨酸， 可制备出一种人工长效胰岛素。下列关于该胰岛素的叙述，错误的是( )
A.进入人体后需经高尔基体加工 B. 比人胰岛素多了 2 个肽键
C.与人胰岛素有相同的靶细胞 D.可通过基因工程方法生产
6.【2023 ·广东卷】“DNA 的粗提取与鉴定 ”实验的基本过程是：裂解→分离→沉淀→鉴定。下 列叙述错误的是 ( )
A.裂解：使细胞破裂释放出 DNA 等物质
B.分离：可去除混合物中的多糖、蛋白质等 C.沉淀：可反复多次以提高 DNA 的纯度
D.鉴定：加入二苯胺试剂后即呈现蓝色
7.【2023 ·湖北卷】用氨苄青霉素抗性基因（AmpR ）、四环素抗性基因（TetR ）作为标记基因构 建的质粒如图所示。用含有目的基因的 DNA 片段和用不同限制酶酶切后的质粒，构建基因表达 载体（重组质粒），并转化到受体菌中。下列叙述错误的是 ( )
A.若用 Hind Ⅲ酶切，目的基因转录的产物可能不同
B.若用 Pvu Ⅰ酶切，在含 Tet（四环素）培养基中的菌落，不一定含有目的基因
C.若用 Sph Ⅰ酶切，可通过 DNA 凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否
D.若用 Sph Ⅰ酶切，携带目的基因的受体菌在含 Amp（氨苄青霉素）和 Tet 的培养基中能形成菌落 8.【2024 ·江西卷】γ-氨基丁酸在医药等领域有重要的应用价值。利用 L-谷氨酸脱羧酶（GadB） 催化 L-谷氨酸脱羧是高效生产 γ-氨基丁酸的重要途径之一。研究人员采用如图方法将酿酒酵母 S 的 L-谷氨酸脱羧酶基因（gadB）导入生产菌株 E.coliA 构建了以 L-谷氨酸钠为底物高效生产 γ-氨 基丁酸的菌株 E.coli B。下列叙述正确的是 ( )
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A.上图表明，可以从酿酒酵母 S 中分离得到目的基因 gadB
B.E.coli B 发酵生产 γ-氨基丁酸时，L-谷氨酸钠的作用是供能 C.E.coli A 和 E.coli B 都能高效降解 γ-氨基丁酸
D.可以用其他酶替代 Nco Ⅰ和 Kpn Ⅰ构建重组质粒
二、非选择题
9.【2023 ·辽宁卷】天然 β-淀粉酶大多耐热性差，不利于工业化应用。我国学者借助 PCR 改造 β- 淀粉酶基因，并将改造的基因与 pLN23 质粒重组后导入大肠杆菌，最终获得耐高温的 β-淀粉酶。 回答下列问题：
（1）上述过程属于 工程。
（2）PCR 中使用的聚合酶属于 （填写编号）。
①以 DNA 为模板的 RNA 聚合酶
②以 RNA 为模板的 RNA 聚合酶
③以 DNA 为模板的 DNA 聚合酶
④以 RNA 为模板的 DNA 聚合酶
（3）某天然 β-淀粉酶由484 个氨基酸构成，研究发现，将该酶第 476 位天冬氨酸替换为天冬酰胺， 耐热性明显提升。在图 1 所示的 β-淀粉酶基因改造方案中，含已替换碱基的引物是 （填写
编号）。
（4）为了使上述改造后的基因能在大肠杆菌中高效表达，由图 2 所示的 pLN23 质粒构建得到基 因表达载体。除图示信息外，基因表达载体中还应该有目的基因（即改造后的基因）和 。
（5）目的基因（不含 EcoRI 酶切位点）全长为 1.5kb，将其插入 BamH Ⅰ位点。用 EcoR Ⅰ酶切来自 于不同大肠杆菌菌落的质粒 DNA，经琼脂糖凝胶电泳确定 DNA 片段长度，这一操作的目的 是 。正确连接的基因表达载体被 EcoR Ⅰ酶切后长度为 kb。
（6）采用 PCR 还能在分子水平上确定目的基因是否转录，根据中心法则，可通过 反应获 得 PCR 的模板。
10.【2024 ·湖南卷】百合具有观赏、食用和药用等多种价值， 科研人员对其进行了多种育种技术 研究。回答下列问题：
（1）体细胞杂交育种。进行不同种百合体细胞杂交前，先用 去除细胞壁获得原生 质体，使原生质体融合，得到杂种细胞后，继续培养，常用 （填植物激素名称）诱导愈伤 组织形成和分化，获得完整的杂种植株。
（2）单倍体育种。常用 的方法来获得单倍体植株，鉴定百合单倍体植株的方法是 。
（3）基因工程育种。研究人员从野生百合中获得一个抵抗尖孢镰刀菌侵染的基因 pL，该基因及 其上游的启动子 pL 和下游的终止子结构如图a。图 b 是一种 Ti 质粒的结构示意图，其中基因 gus 编码 CUS 酶，GUS 酶活性可反映启动子活性。
①研究腐原微生物对 L 的启动子 pL 活性的影响。从图a 所示结构中获取 L，首先选用 酶 切，将其与相同限制酶酶切的 Ti 质粒连接，再导入烟草。随机选取 3 组转基因成功的烟草（P1、 P2 和 P3）进行病原微生物胁迫，结果如图 c。由此可知：三种病原微生物都能诱导 pL 的活性增 强，其中 的诱导作用最强。
②现发现栽培种百合 B 中也有 L，但其上游的启动子与野生百合不同，且抗病性弱。若要提高该 百合中 L 的表达量，培育具有 高抗病 原微生物能 力的百合新品种， 简要写 出实验思
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路 。 11.【2024 ·河北卷】新城疫病毒可引起家禽急性败血性传染病，我国科学家将该病毒相关基因改 造为 r2HN，使其在水稻胚乳特异表达，制备获得 r2HN 疫苗，并对其免疫效果进行了检测。
回答下列问题：
（1）实验所用载体的部分结构及其限制酶识别位点如图 1 所示。其中 GtP 为启动子，若使r2HN 仅在水稻胚乳表达，GtP 应为 启动子。Nos 为终止子，其作用为 。r2HN 基因内部不含载体的限制酶识别位点。因此，可选择限制酶 和 对 r2HN 基因与载 体进行酶切，用于表达载体的构建。
（2）利用 方法将 r2HN 基因导入水稻愈伤组织。为检测r2HN 表达情况，可通过 PCR 技 术检测 ，通过 技术检测是否翻译出 r2HN 蛋白。
（3）获得转基因植株后，通常选择单一位点插入目的基因的植株进行研究。此类植株自交一代后， r2HN 纯合体植株的占比为 。选择纯合体进行后续研究的原因是 。
（4）制备 r2HN 疫苗后，为研究其免疫效果，对实验组鸡进行接种，对照组注射疫苗溶剂。检测 两组鸡体内抗新城疫病毒抗体水平和特异应答的 CD8+T 细胞（细胞毒性 T 细胞）水平，结果如图
2 所示。据此分析，获得的 r2HN 疫苗能够成功激活鸡的 免疫和 免疫。
（5）利用水稻作为生物反应器生产 r2HN 疫苗的优点是 。（答出两点即 可）
12.【2024 ·北京卷】学习以下材料，回答下题。
筛选组织特异表达的基因
筛选组织特异表达的基因，对研究细胞分化和组织、器官的形成机制非常重要。“增强子捕获”
是筛选组织特异表达基因的一种有效方法。
真核生物的基本启动子位于基因 5'端附近，没有组织特异性，本身不足以启动基因表达。增强子 位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列。基因工程所用表达载体中的 启动子，实际上包含增强子和基本启动子。
很多增强子具有组织特异的活性，它们与特定蛋白结合后激活基本启动子，驱动相应基因在特定 组织中表达（图 A）。基于上述调控机理，研究者构建了由基本启动子和报告基因组成的“增强 子捕获载体”（图 B），并转入受精卵。捕获载体会随机插入基因组中，如果插入位点附近存在 有活性的增强子，则会激活报告基因的表达（图 C）。
获得了一系列分别在不同组织中特异表达报告基因的个体后，研究者提取每个个体的基因组 DNA，通过 PCR 扩增含有捕获载体序列的 DNA 片段。对 PCR 产物进行测序后，与相应的基因 组序列比对，即可确定载体的插入位点，进而鉴定出相应的基因。
研究者利用各种遗传学手段，对筛选得到的基因进行突变、干扰或过表达， 检测个体表型的改变， 研究其在细胞分化和个体发育中的作用，从而揭示组织和器官形成的机理。
（1）在个体发育中，来源相同的细胞在形态、结构和功能上发生 的过程称为细胞分化， 分化是基因 的结果。
（2）对文中“增强子”的理解，错误的是 （单选）。 A.增强子是含有特定碱基序列的 DNA 片段
B.增强子、基本启动子和它们调控的基因位于同一条染色体上 C.一个增强子只能作用于一个基本启动子
D.很多增强子在不同组织中的活性不同
（3）研究者将增强子捕获技术应用于斑马鱼，观察到报告基因在某幼体的心脏中特异表达。鉴定 出捕获载体的插入位点后，发现位点附近有两个基因 G 和 H，为了确定这两个基因是否为心脏特 异表达的基因，应检测 。
（4）真核生物编码蛋白的序列只占基因组的很少部分，因而在绝大多数表达报告基因的个体中， 增强子捕获载体的插入位点位于基因外部，不会造成基因突变。研究者对图 B 所示载体进行了改
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造，期望改造后的载体随机插入基因组后，在“捕获”增强子的同时，也造成该增强子所调控的 基因发生突变，以研究基因功能。请画图表示改造后的载体，并标出各部分名称。
13.【2023 ·河北卷】单细胞硅藻具有生产生物柴油的潜在价值。研究者将硅藻脂质合成相关的苹 果酸酶（ME）基因构建到超表达载体，转入硅藻细胞，以期获得高产生物柴油的硅藻品系。
回答下列问题：
（1）根据 DNA 和蛋白质在特定浓度乙醇溶液中的 差异获得硅藻粗提 DNA，PCR 扩增得 到目的基因。
（2）超表达载体的基本组件包括复制原点、目的基因、标记基因、 和 等。本研究 中目的基因为 。
（3）PCR 扩增时引物通过 原则与模板特异性结合。根据表达载体序列设计了图 1 所示的 两条引物，对非转基因硅藻品系 A 和转 ME 基因硅藻候选品系 B 进行 PCR 检测，扩增产物电泳 结果见图 2 。其中，样品 1 为本实验的 组，样品 2 有特异性扩增产物，结果表 明 。
（4）利用单细胞硅藻生产生物柴油的影响因素包括胞内脂质含量和繁殖速率等。图 3 为硅藻胞内 脂质含量检测结果。据图分析，相对于品系 A，品系 B 的胞内脂质含量平均水平明显 。 同时，还需测定 以比较在相同发酵条件下品系 A 与 B 的繁殖速率。
（5）胞内脂质合成需要大量 ATP。ME 催化苹果酸氧化脱羧反应产生 NADH。研究表明，品系 B
线粒体中 ME 含量显著高于品系 A。据此分析，ME 基因超表达使线粒体中 NADH 水平升 高， ，最终促进胞内脂质合成。
（6）相对于大豆和油菜等油料作物，利用海生硅藻进行生物柴油生产的优势之处为 。（答 出两点即可）
14.【2022 ·江苏卷】纤毛是广泛存在的细胞表面结构，功能异常可引起多种疾病。因此， 研究纤 毛形成的作用机制具有重要意义。请回答下列问题。
（1）纤毛结构如图 1 所示，由细胞膜延伸形成的纤毛膜主要由 组成。基体由中心体转变 而来，中心体在有丝分裂中的功能是 。
（2）某病人肾小管上皮细胞纤毛异常，为了分析纤毛相关基因 X 是否发生了变异，对基因 X 进 行了 PCR 扩增与产物测序。从细胞样品中分离 DNA 时，可通过交替调节盐浓度将与核蛋白结合 的 DNA 分离出来，溶液中添加 NaCl 至 2.0mo1/L 的目的是 。PCR 扩增时， 需在 催化下，在引物 端进行 DNA 链的延伸，获得扩增产物，用于测序。
（3）为研究蛋白质 X 在细胞中的定位，构建绿色荧光蛋白GFP 与 X 的融合蛋白，融合蛋白具有 绿色荧光，可显示其在细胞内位置。将 X-GFP 基因融合片段 M 导入如图 2 所示载体质粒 Y，构 建 Y-M 重组质粒（在 EcoRⅤ位点插入片段）。请完成下表。
限制酶 识别序列
BamH Ⅰ G↓GATCC
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EcoR Ⅴ GAT↓ATC
Hind Ⅲ A↓AGCTT
Bgl Ⅱ A↓GATCT
序列编号 Y-M 连接处测序后部分序列
Q1 5'…AGATCTCCGATATT…3'
Q2 5'…AGATCTCCAAGCTT…3'
Q3 5'…AAGCTTCCGGATCC…3'
Q4 5'…AAGCTTCCGATATC…3'
图 3
分步实验目标 简易操作、结果、分析
PCR 鉴定正向重组质粒 Y-M（图 2 中融合片段 M 中有白色的箭头，代 表方向） ①选择图 2 引物 ； ②PCR 目的产物约为 bp。
确保 M 及连接处序列正确 Y-M 的连 接处上游含有 Hind Ⅲ+EcoR Ⅴ的识 别序列，下游含有 EcoR Ⅴ+BamH Ⅰ 的识别序列 ③质粒测序，图 3 中正确的是 （选 填序列编号）
检测融合蛋白定位 ④对照质粒 Y-GFP（仅表达 GFP）与实验 质粒 Y-M 分别导入细胞，发现对照组整个 细胞均有绿色荧光，而实验组荧光集中在 纤毛基部，说明 。
（4）为研究另一纤毛病相关基因 Z 表达的变化，采用荧光定量 PCR 法检测健康人与病人基因 Z 的转录水平。采集样本、提取总 RNA，经 形成 cDNA 作为模板，PCR 扩增结果显示，在 总 cDNA 模板量相等的条件下，健康人 Ct 值为 15，而病人 Ct 值为 20（Ct 值是产物荧光强度达 到设定阈值时的 PCR 循环数）。从理论上估算， 在 PCR 扩增 20 个循环的产物中，健康人样品的 目的产物大约是病人的 倍。
15.【2023 ·广东卷】种子大小是作物重要的产量性状。研究者对野生型拟南芥（2n=10）进行诱 变，筛选到一株种子增大的突变体。通过遗传分析和测序， 发现野生型 DA1 基因发生一个碱基 G 到 A 的替换，突变后的基因为隐性基因，据此推测突变体的表型与其有关，开展相关实验。
回答下列问题：
（1）拟采用农杆菌转化法将野生型 DA1 基因转入突变体植株，若突变体表型确由该突变造成，
则转基因植株的种子大小应与 植株的种子大小相近。
（2）用 PCR 反应扩增 DA1 基因，用限制性核酸内切酶对 PCR 产物和 进行切割，用 DNA 连接酶将两者连接。为确保插入的 DA1 基因可以正常表达，其上下游序列需具备 。
（3）转化后，T-DNA（其内部基因在减数分裂时不发生交换）可在基因组单一位点插入也可以同 时插入多个位点。在插入片段均遵循基因分离及自由组合定律的前提下，选出单一位点插入的植 株，并进一步获得目的基因稳定遗传的植株（如图），用于后续验证突变基因与表型的关系。
①农杆菌转化 T0 代植株并自交，将 T1 代种子播种在选择培养基上，能够萌发并生长的阳性个体 即表示其基因组中插入了 。
②T1 代阳性植株自交所得的 T2 代种子按单株收种并播种于选择培养基，选择阳性率约 % 的培养基中幼苗继续培养。
③将②中选出的 T2 代阳性植株 （填“ 自交 ”、“与野生型杂交 ”或“突变体杂交 ”）所 得的 T3 代种子按单株收种并播种于选择培养基，阳性率达到 %的培养基中的幼苗即为目 标转基因植株。
为便于在后续研究中检测该突变，研究者利用 PCR 扩增野生型和突变型基因片段，再使用限制性 核酸内切酶 X 切割产物，通过核酸电泳即可进行突变检测，相关信息见下图，在电泳图中将酶切 结果对应位置的条带涂黑。高考生物学三年（2022-2024）真题精编卷
专题十五 参考答案
1.答案：A
解析：DNA 的粗提取和鉴定实验研磨后，可以将研磨液过滤到烧杯中，在 4℃ 冰箱中放置几分钟后，再取上清液，可以不使用离心机，A 正确，B 错误；鉴定 过程中的沸水浴加热可使 DNA 双螺旋结构发生改变，C 错误；该实验中，为排 除二苯胺加热后可能变蓝对实验结果造成干扰，可设置加二苯胺不加 DNA 的对 照组，D 错误。
2.答案：D
解析：研磨液有利于 DNA 的溶解，换为蒸馏水，DNA 提取的效率会降低，A 正 确；DNA 不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精，可分离 DNA ，B 正确；DNA 在 NaCl 溶液中的溶解度随着 NaCl 浓度的变化而改变，因此可用不 同浓度的 NaCl 溶液对 DNA 进行粗提取，C 正确；在沸水浴的条件下，DNA 遇 二苯胺会被染成蓝色，二苯胺试剂用于鉴定 DNA ，D 错误。
3.答案：B
解析：DNA 复制过程中，子链的合成方向是 5'→3'，由扩增获得的 DNA 片段可 知，一个引物序列是 5'-TGCGCAGT-3'，另一个引物序列是 5'-AGCTAGCA-3'，A 正确；扩增获得的 DNA 片段中没有限制酶 SpeI 的识别序列，步骤①不能用限制 酶 SpeI 进行酶切，经分析可知，步骤①所用的限制酶是 NheI 和 CfoI ，B 错误； 步骤①用到两种限制酶进行切割，这两种限制酶的识别序列不同，载体一般为环 状，且载体中至少含有 1 个限制酶 NheI 的识别序列，至少含有 1 个限制酶 CfoI 的识别序列。因此， 用步骤①的酶对载体进行酶切，至少可获得 2 个片段，C 正 确；用步骤①的两种限制酶进行切割后形成的都是黏性末端，E.coliDNA 连接酶 和 T4 DNA 连接酶都可“缝合 ”黏性末端，D 正确。
4.答案：D
解析：试管婴儿属于有性生殖，合理范围内，试管婴儿技术是可以使用的，A 错 误；治疗性克隆要在严格监管下进行，B 错误；生殖性克隆会引起严重的道德、 伦理、社会和法律问题，C 错误。
5.答案：A
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解析：胰岛素作用于细胞表面的受体，不需要经高尔基体的加工，A 错误；人工 长效胰岛素比人胰岛素的 B 链上多了两个精氨酸，氨基酸与氨基酸之间通过肽 键连接，故多 2 个肽键，B 正确；人工胰岛素和人胰岛素作用相同，都是降血糖 的作用，故靶细胞相同，C 正确；人工长效胰岛素是对天然蛋白质的改造，需要 通过基因工程生产，D 正确。
6.答案：D
解析：DNA 粗提取与鉴定实验的基本过程是：裂解、分离、沉淀、鉴定。裂解 的目的是使细胞破裂，释放出 DNA 等物质，A 正确；DNA 不溶于酒精，但某些 蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初步分离 DNA 与蛋白质等，DNA 分离过 程中混合物中的多糖、蛋白质等可被去除，B 正确；DNA 在不同浓度的 NaCl 溶液中溶解度不同，通过控制 NaCl 溶液的浓度去除杂质，可反复多次以提高 DNA 的纯度，C 正确；进行 DNA 鉴定时可以使用二苯胺试剂，但要进行沸水浴 加热后才能观察到颜色变化，D 错误。
7.答案：D
解析：若用 HindⅢ酶切质粒和含有目的基因的 DNA 片段，用DNA 连接酶将两 者连接成重组质粒，目的基因和质粒有正向连接和反向连接两种连接形式，因此， 目的基因转录的产物可能不同，A 正确；若用 PvuⅠ酶切，会破坏氨苄青霉素抗 性基因，在含 Tet（四环素）培养基中的菌落可能是含有目的基因的重组质粒， 也可能是质粒自身连接的普通质粒，因此，在含 Tet（四环素）培养基中的菌落， 不一定含有目的基因，B 正确；若用 SphⅠ酶切，由于重组质粒和普通质粒的碱基 对数不同，因此可通过 DNA 凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否，C 正确； 若用 SphⅠ酶切，会破坏四环素抗性基因，氨苄青霉素抗性基因不受影响，因此携 带目的基因的受体菌在含 Amp（氨苄青霉素）的培养基中能形成菌落，不能在 含 Tet（四环素）的培养基中形成菌落，D 错误。
8.答案：A
解析：题意显示，研究人员采用如图方法将酿酒酵母 S 的 L-谷氨酸脱羧酶基因 （gadB）导入生产菌株 E.coli A，说明可以从酿酒酵母 S 中分离得到目的基因 gadB，A 正确；题意显示，用L-谷氨酸脱羧酶（GadB）催化 L-谷氨酸脱羧是高 效生产 γ-氨基丁酸的重要途径之一，E.coli B 中能表达 L-谷氨酸脱羧酶（GadB），
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因此可用 E.coli B 发酵生产 γ-氨基丁酸，该过程中L-谷氨酸钠的作用不是供能， B 错误；E.coli A 中没有 L-谷氨酸脱羧酶（GadB），因而不能降解 L-谷氨酸， 而 E.coliB 中含有该酶的基因，因而能高效降解 γ-氨基丁酸，C 错误；图中质粒 上含有 NcoⅠ和 KpnⅠ的酶切位点，因而不可以用其他酶替代 NcoⅠ和 KpnⅠ构建重组 质粒，D 错误。
9.答案：（1）蛋白质 （2）③
（3）②
（4）标记基因
（5）筛选出导入目的基因的大肠杆菌；5.7
（6）逆转录
解析：（1）蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作 为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质。本 题中根据人们对蛋白质功能的需求，改造了基因，最终获得耐高温的β-淀粉酶 这属于蛋白质工程。（2）PCR 的原理是 DNA 的半保留复制，利用的酶是耐高 温的 DNA 聚合酶，该酶在合成子链时以 DNA 为模板。（3）替换的碱基在编码 序列中，则利用的引物应该把编码序列全部扩增出来，则所用的引物是②③, 再 结合题意可知， β-淀粉酶由 484 个氨基酸构成，而替换位，点位于 476 位，则 含已替换碱基的引物是②。（4）作为载体的质粒应该包含：复制原点限制酶的 切割位点标记基因、启动子和终子， 根据图示可知，基因表达载体中还应该有目 的基因和标记基因。（5）用 EcoR I 酶切来自不同大肠杆菌菌落的质粒 DNA ， 经琼脂糖凝胶电泳确定 DNA 片段长度，可以筛选出导入目的基因的大肠杆菌。 正确连接的基因表达载体中只有一个 EcoR I 酶切位点，则用 EcoR I 切割后的长 度为 4.2+1.5=5.7（kb）。（6）利用 PCR 在分子水平上确定目的基因是否转录， 需要以 RNA 为模板逆转录出DNA 作为 PCR 的模板。
10.答案：（1）纤维素酶和果胶酶；生长素和细胞分裂素
（2）花药离体培养；利用显微镜观察根尖有丝分裂中期细胞中染色体的数目
（3）Hind Ⅲ 、BamH Ⅰ;交链格孢；利用转基因技术将百合 B 中 L 基因的启动 子替换为野生百合中 L 基因的启动子 pL
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解析：（1）因植物细胞细胞壁的成分主要是纤维素和果胶，因此获得原生质体 的方法是用纤维素酶和果胶酶对植物细胞进行处理。得到原生质体后使原生质体 融合，形成杂种细胞，再用生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织形成和分化，从而 获得完整的杂种植株。（2）获得单倍体植株的常用方法是花药（花粉）离体培 养；鉴定百合单倍体植株的方法是利用显微镜观察根尖有丝分裂中期细胞中染色 体的数目，如果染色体数目减少一半，则获得的植株即为单倍体植株。（3）根 据目的片段以及质粒上限制酶的识别位点，若要获得 pL 并连接到质粒上，可选 用限制酶 HindⅢ、BamHI 进行酶切，以替换 Ti 质粒中的启动子，从而达到根据 GUS 酶活性反映启动子活性的目的。根据图 c 的结果可知，交链格孢处理的每 一组转基因烟草中的 GUS 酶活性都最高，可确定其诱导作用最强。欲培育具有 高抗病原微生物能力的百合新品种，可利用转基因技术将百合 B 中 L 基因的启 动子替换为野生百合中 L 基因的启动子 PL。
11.答案：（1）在胚乳中特异性表达的基因；使转录在所需要的地方停下来； Hind Ⅲ; EcoR Ⅰ
（2）农杆菌转化；是否转录出 mRNA；抗原一抗体杂交
（3）1/4；纯合体自交后代不发生性状分离
（4）体液；细胞
（5）水稻易于种植，容易获得疫苗；水稻的产量较高，能够获得大量的疫苗（合 理即可）
解析：（1）若使 r2HN 仅在水稻胚乳中表达，则 GtP 应为在胚乳中特异性表达 的基因启动子。终止子是基因下游的一端有特殊序列结构的 DNA 片段，使转录 在所需要的地方停下来。r2HN 应插入启动子 GtP 和终止子 Nos 之间，由于 GtP 中有限制酶 KpnI 的识别序列，而 Sac I 的一个识别序列位于终止子之后，因此不 能选择这两种限制酶切割，应选择 Hind Ⅲ和 EcoR I 对 r2HN 和载体进行切割。 （2）通常采用农杆菌转化法将目的基因导入水稻的愈伤组织。检测 r2HN 是否 表达，可以采用 PCR 技术检测该基因是否转录出mRNA，通过抗原—抗体杂交 技术检测是否翻译出相关蛋白。（3）设 r2HN 为基因 N，则单一位点插入目的 基因的植株的基因型为 Nn，其自交后代的基因型及比例为 NN ∶Nn ∶nn=1 ∶2 ∶ 1 ，r2HN 纯合体植株的比例为 1/4。纯合体自交后代不会发生性状分离，因此选
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择纯合体进行后续研究。（4）抗体参与体液免疫，CD8+T 细胞为细胞毒性 T 细 胞，参与细胞免疫。分析图形，实验组的抗体水平及 CD8+T 细胞水平的相对值 都高于对照组，说明获得的 r2HN 疫苗能够成功激活鸡的体液免疫和细胞免疫。 （5）水稻属于常见的农作物，易于种植，其作为生物反应器容易获得疫苗；水 稻的产量高，作为生物反应器容易从胚乳中大量获得疫苗。
12.答案：（1）稳定性差异；选择性表达
（2）C
（3）其他器官细胞中，G 和 H 两个基因是否转录出相应的 mRNA 或是否翻译出 相应的蛋白质
（4）
解析：（1）细胞分化是指在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代， 在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。分化是基因选择性表达的结 果。（2）A 依据题干“增强子位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基 因表达的调控序列 ”可知，增强子是含有特定碱基序列的 DNA 片段，增强子、 基本启动子和它们调控的基因位于同一条染色体上，AB 正确；由图 C 可知，一 个增强子可作用于多个基本启动子，C 错误；依据题干“很多增强子具有组织特 异的活性 ”可知，很多增强子在不同组织中的活性不同，D 正确。（3）若要确 定这两个基因是否为心脏特异表达的基因，可通过 PCR 等技术检测其他器官细 胞中G 和H 两个基因是否转录出相应的 mRNA 或是否翻译出相应的蛋白质。（4） 增强子位于基因上游或下游，与基本启动子共同组成基因表达的调控序列。基因 工程所用表达载体中的启动子，实际上包含增强子和基本启动子。增强子捕获载 体的插入位点位于基因外部，不会造成基因突变。而当增强子捕获载体的插入位 点位于基因内部，会引起造成该增强子所调控的基因发生突变，为研究某目的基 因的功能，需要将增强子插入到目的基因内部。图如下：
13.答案：（1）溶解度
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（2）启动子；终止子（答案“启动子 ”和“终止子 ”不分顺序）；苹果酸酶基 因（或“ME 基因 ”）
（3）碱基互补配对；对照；引物间的载体序列整合到硅藻细胞基因组中（或“ME 基因序列整合到硅藻细胞基因组中 ”）
（4）增加；细胞数量
（5）有氧呼吸生成的 ATP 增多
（6）节约土地资源、不受季节和气候限制（或“节约粮食资源”或“节约淡水” 或“能够通过发酵大量生产”）
解析：（1）DNA 不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精，利用这一原理，可以初 步分离 DNA 和蛋白质。因此，根据 DNA 和蛋白质在特定浓度乙醇溶液中的溶 解度差异可以得到硅藻的粗提 DNA。以此方法得到的粗提 DNA 可以作为 PCR 扩增目的基因的模板。（2）基因表达载体除目的基因、标记基因外，还必须有 启动子、终止子等。启动子和终止子均为一段有特殊序列结构的 DNA 片段。它 们分别位于目的基因的上下游。本研究中的目的基因是来源于硅藻的苹果酸酶 （ME）基因。（3）PCR 是一项根据 DNA 半保留复制原理，在体外提供参与 DNA 复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技 术。引物是一小段能与 DNA 母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸。对照 实验一般要设置对照组和实验组。本实验的对照组中以非转基因的硅藻细胞基因 组 DNA 作为 PCR 模板，而在实验组中以转 ME 基因的硅藻细胞基因组 DNA 作 为模板。如此比较两个实验扩增结果可以判定引物间的载体序列是否整合到硅藻 细胞的基因组中，从而推测 ME 基因序列是否整合到硅藻细胞基因组中。（4） 硅藻细胞内的脂质含量和繁殖速率是利用单细胞硅藻生产生物柴油的两个重要 影响因素。据图 3 分析可知，相对于非转基因硅藻细胞品系 A，转基因硅藻细胞 品系 B 的胞内脂质含量平均值显著提高。在测定硅藻细胞内脂质含量的同时， 还需测定在相同发酵条件下品系 A 与 B 的硅藻细胞数量，从而可筛选获得高产 生物柴油的优良硅藻细胞品系。（5）细胞内脂质的合成需要大量 ATP。苹果酸 酶（ME）可催化苹果酸生成 NADH。研究表明，品系 B 线粒体中ME 含量显著 高于品系 A。据此分析可知，ME 基因的超表达导致线粒体中的 NADH 水平升 高，NADH 进一步通过有氧呼吸产生大量 ATP，最终促进细胞内脂质的合成。
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（6）相对于大豆和油菜等油料作物，利用海生硅藻进行生物柴油生产的优势为： 能够通过发酵大量生产、不受季节和气候限制、节约土地资源、节约淡水以及节 约粮食资源等。
14.解析：（1）脂质和蛋白质；参与纺锤体的形成
（2）溶解 DNA；耐高温的 DNA 聚合酶（Taq 酶）；3 ′
（3）①b；②1100；③Q4；④纤毛基部可能含有 X 蛋白特异性结合的物质
（4）逆转录；32
解析：（1）细胞膜主要由脂质和蛋白质组成。中心体可参与纺锤体的形成，其 与有丝分裂有关。（2）DNA 在 2.0mol/L 的 NaCl 溶液中的溶解度最大，高于或 低于这一浓度，DNA 的溶解度均会下降，因此实验过程中添加 NaCl 至 2.0mol/L 的目的是溶解 DNA 。PCR 扩增时，需在耐高温的 DNA 聚合酶（即 Taq 酶）的 催化下，在引物的 3'端进行 DNA 链的延伸，获得扩增产物。（3）据图可知，应 选择图 2 中的引物 a 和引物 b ，PCR 目的产物约为 300+800=1100（bp）。结合 题中信息知，Y-M 的连接处上游含有 Hind Ⅲ+EcoR Ⅴ的识别序列，下游含有
EcoR Ⅴ+BamH Ⅰ的识别序列，又知构建 Y-M 重组质粒时，在 EcoRⅤ识别位点插 入片段，则 Y-M 连接处测序后部分序列应含 EcoR Ⅴ的识别序列，根据各限制酶 识别序列分析，质粒测序正确的是 Q4。（4）RNA 在逆转录酶的作用下可形成 cDNA。结合题中信息知，在总 cDNA 模板量相等的条件下，健康人 Ct 值为 15， 而病人 Ct 值为 20，说明病人的基因 Z 表达水平较低，设健康人 Z 基因的 mRNA 数为 x，病人 Z 基因的 mRNA 数为y，则有 x×215=y×220，从理论上估算，在 PCR 扩增 20 个循环的产物中，健康人样品的目的产物大约是病人的 25=32（倍）。
15.答案：（1）野生型
（2）载体（基因表达载体）；启动子和终止子
（3）①DA1基因（和卡那霉素抗性基因）；②75；③自交；100；如图所示
解析：（1）据题干信息可知，突变体是由野生型 DA1 基因发生隐性突变形成的， 采用农杆菌转化法将野生型 DA1 基因转入突变体植株，若突变体表型确由隐性
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突变造成，由于转入的基因为显性基因，则转基因植株的种子大小应与野生型植 株的种子大小相近。（2）利用 PCR 技术扩增 DA1 基因后，应该用同种限制性 核酸内切酶对 DA1基因和运载体进行切割，再用DNA 连接酶将两者连接起来： 在基因表达载体中，启动子位于目的基因的首端，终止子位于目的基因的尾端， 因此为确保插入的 DA1 基因可以正常表达，其上下游序列需具备启动子和终止 子。（3）①卡那霉素抗性基因为标记基因，标记基因的作用是鉴别受体细胞中 是否含有目的基因，从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来。用农杆菌转化 T0 代植株并自交，将 T1 代种子播种在含有卡那霉素的培养基上，能够萌发并生 长的阳性个体即表示其基因组中插入了 DA1 基因（和卡那霉素抗性基因）。② 假设 DA1 基因用 A 表示，结合题中信息知，T1 代中能在含有卡那霉素的培养基 上生长的植株的基因型为 Aa 或 AA 或多位点插入，T1 代阳性植株自交所得 T2 代种子按单株收种并播种于含有卡那霉素的培养基上， T1 代阳性植株基因型为 Aa 时，该植株上所结种子有 75%能够萌发并长成幼苗，因此，应选择阳性率约 为 75%的培养基中幼苗继续培养。③T2 代阳性植株的基因型为 1/3A2/3Aa，将② 中选出的 T2 代阳性植株自交，所得的 T3 代种子按单株收种并播种于含有卡那霉 素的培养基上，基因型为 AA 的植株自交，其后代不会发生性状分离，在含有卡 那霉素的培养基上，所有种子都能够萌发并生长，而基因型为 Aa 的植株自交， 其后代会发生性状分离，在含有卡那霉素的培养基上部分种子不能萌发，因此阳 性率达到 100%的培养基中的幼苗为纯合子（AA），即目标转基因植株。分析题 图可知，野生型相关基因中不含限制性核酸内切酶 X 的识别序列，不能被该酶 切割，已知 DA1 基因的长度为 150bp，因此，野生型相关基因被限制性核酸内切 酶 X 切割并电泳后得到的条带为 150bp。突变型相关基因中含有限制性核酸内切 酶 X 的识别序列，用该酶切割后，突变基因被切割成 100bp、50bp 两种 DNA 片 段，经电泳后得到的条带为 100bp 和 50bp。突变型和野生型相关基因经限制性
核酸内切酶 X 切割并电泳后得到的结果如图所示。
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