2024年高考生物学二轮复习17：基因工程和蛋白质工程
试卷更新日期：2024-03-13 类型：二轮复习
一、选择题
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1. 某同学拟用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA连接酶为工具，将目的基因(两端含相应限制酶的识别序列和切割位点)和质粒进行切割、连接，以构建重组表达载体。限制酶的切割位点如图所示。
下列重组表达载体构建方案合理且效率最高的是（ ）
A、质粒和目的基因都用酶3切割，用E coli DNA连接酶连接 B、质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4 DNA连接酶连接 C、质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4 DNA连接酶连接 D、质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E coli DNA连接酶连接2. 某生物社团利用洋葱进行实验。下列相关叙述正确的是（ ）A、洋葱鳞片叶内表皮可代替半透膜探究质膜的透性 B、洋葱匀浆中加入新配制的斐林试剂，溶液即呈砖红色 C、制作根尖有丝分裂装片时，解离、漂洗、按压盖玻片都能更好地将细胞分散开 D、粗提取的DNA溶于2mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺试剂后显蓝色3. 根据下图，正确的是（ ）
A、子代动物遗传性状和受体动物完全一致 B、过程1需要MII期去核卵母细胞 C、过程2可以大幅改良动物性状 D、过程2为过程3提供了量产方式，过程3为过程1、2提供了改良性状的方式4. 盐碱胁迫下植物应激反应产生的H2O2对细胞有毒害作用。禾本科农作物AT1蛋白通过调节细胞膜上PIP2s蛋白磷酸化水平，影响H2O2的跨膜转运，如图所示。下列叙述错误的是（ ）
A、细胞膜上PIP2s蛋白高磷酸化水平是其提高H2O2外排能力所必需的 B、PIP2s蛋白磷酸化被抑制，促进H2O2外排，从而减轻其对细胞的毒害 C、敲除AT1基因或降低其表达可提高禾本科农作物的耐盐碱能力 D、从特殊物种中发掘逆境胁迫相关基因是改良农作物抗逆性的有效途径5. 为利用链霉菌生产药物A，研究者构建重组DNA并导入链霉菌。重组DNA含启动子P、药物A基因和Neo基因（卡那霉素抗性基因）。培养和筛选过程如下图所示。
下列叙述不正确的是（ ）
A、导入成功的链霉菌细胞内可能发生基因重组 B、诱变处理使培养液中的链霉菌产生不同突变 C、卡那霉素抗性强弱可反映药物A基因的表达量 D、生产药物A最适合选用培养基b上的菌株6. 下列生物学实验中，对材料的选择不合理的是（ ）A、物质鉴定一般选择本身无色或色浅的材料 B、DNA粗提取需选择猪血等DNA含量高的材料 C、可选择植物花药观察减数分裂各时期的图像 D、选择胚胎或幼龄动物组织进行动物细胞培养7. 科研人员从四川卧龙自然保护区采集到的大熊猫粪便中提取DNA，通过PCR技术扩增DNA来区分不同大熊猫个体，进而统计大熊猫种群密度。下列叙述不正确的是（ ）A、野生大熊猫种群密度调查不适合用标记重捕法 B、PCR扩增的序列应在大熊猫的不同个体间存在差异 C、大熊猫粪便中的脱落细胞可为PCR提供模板DNA D、不同粪便样本的PCR扩增结果一定存在明显差异8. 下列生物学实验的相关操作，叙述正确的是（ ）A、二苯胺鉴定DNA粗提物——借助显微镜观察实验结果 B、培养液中酵母菌种群数量变化——先向计数室滴加培养液再盖好盖玻片 C、探究pH对H2O2酶的影响——先向酶溶液中加不同pH的缓冲液再加底物 D、模拟生物体维持pH的稳定——滴加酸碱前无需测试溶液的起始pH9. 某新型病毒是一种RNA病毒，医务工作者利用PCR技术进行病毒检测时，所使用的方法中合理的是（ ）A、用细菌培养基直接培养被测试者体内获取的病毒样本 B、分析该病毒的RNA序列是设计PCR引物的前提条件 C、PCR扩增过程需使用RNA聚合酶和耐高温DNA聚合酶 D、在恒温条件下进行PCR扩增避免温度变化导致酶失活10. 在基因工程操作中，科研人员利用识别两种不同序列的限制酶（R1和R2）处理基因载体，进行聚丙烯酰胺凝胶电泳检测，结果如图所示。以下相关叙述中，不正确的是（ ）
A、该载体最可能为环形DNA分子 B、两种限制酶在载体上各有一个酶切位点 C、限制酶R1与R2的切点最短相距约200 bp D、限制酶作用位点会导致氢键和肽键断裂二、非选择题
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11. GFP是水母体内存在的能发绿色荧光的一种蛋白。科研人员以GFP基因为材料，利用基因工程技术获得了能发其他颜色荧光的蛋白，丰富了荧光蛋白的颜色种类。回答下列问题。(1)、构建突变基因文库，科研人员将GFP基因的不同突变基因分别插入载体，并转入大肠杆菌制备出GFP基因的突变基因文库。通常，基因文库是指。(2)、构建目的基因表达载体。科研人员从构建的GFP突变基因文库中提取目的基因（均为突变基因）构建表达载体，其模式图如下所示（箭头为GFP突变基因的转录方向）。图中①为；②为 ， 其作用是；图中氨苄青霉素抗性基因是一种标记基因，其作用是。
(3)、目的基因的表达。科研人员将构建好的表达载体导入大肠杆菌中进行表达，发现大肠杆菌有的发绿色荧光，有的发黄色荧光，有的不发荧光。请从密码子特点的角度分析，发绿色荧光的可能原因是（答出1点即可）。(4)、新蛋白与突变基因的关联性分析。将上述发黄色荧光的大肠杆菌分离纯化后，对其所含的GFP突变基因进行测序，发现其碱基序列与GFP基因的不同，将该GFP突变基因命名为YFP基因（黄色荧光蛋白基因）。若要通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达，实验思路是。12. 为了将某纳米抗体和绿色荧光蛋白基因融合表达，运用重组酶技术构建质粒，如图1所示。请回答下列问题：
(1)、分别进行PCR扩增片段F1与片段F2时，配制的两个反应体系中不同的有 ， 扩增程序中最主要的不同是。
(2)、有关基因序列如图2．引物F2-F、F1-R应在下列选项中选用____。A、ATGGTG------CAACCA B、TGGTTG------CACCAT C、GACGAG------CTGCAG D、CTGCAG------CTCGTC’(3)、将PCR产物片段与线性质粒载体混合后，在重组酶作用下可形成环化质粒，直接用于转化细菌。这一过程与传统重组质粒构建过程相比，无需使用的酶主要有。(4)、转化后的大肠杆菌需采用含有抗生素的培养基筛选，下列叙述错误的有____。A、稀释涂布平板需控制每个平板30~300个菌落 B、抗性平板上未长出菌落的原因一般是培养基温度太高 C、抗性平板上常常会出现大量杂菌形成的菌落 D、抗性平板上长出的单菌落无需进一步划线纯化(5)、为了验证平板上菌落中的质粒是否符合设计，用不同菌落的质粒为模板，用引物F1-F和F2-R进行了PCR扩增，质粒P1~P4的扩增产物电泳结果如图3．根据图中结果判断，可以舍弃的质粒有。
(6)、对于PCR产物电泳结果符合预期的质粒，通常需进一步通过基因测序确认，原因是。13. 基因递送是植物遗传改良的重要技术之一，我国多个实验室合作开发了一种新型基因递送系统（切—浸—生芽Cut-Dip-Budding，简称CDB法）。图1与图2分别是利用常规转化法和CDB法在某植物中递送基因的示意图。
回答下列问题。
(1)、图1中，从外植体转变成愈伤组织的过程属于；从愈伤组织到幼苗的培养过程需要的激素有生长素和 ， 该过程还需要光照，其作用是。(2)、图1中的愈伤组织，若不经过共培养环节，直接诱导培养得到的植株可以保持植株A的。图1中，含有外源基因的转化植株A若用于生产种子，其包装需标注。(3)、图1与图2中，农杆菌侵染植物细胞时，可将外源基因递送到植物细胞中的原因是。(4)、已知某酶（PDS）缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体（含有绿色荧光蛋白标记基因），利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B，长出毛状根，成功获得转化植株B．据此分析，从毛状根中获得阳性毛状根段的方法是 ， 图2中，鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是 ， 依据是。(5)、与常规转化法相比，采用CDB法进行基因递送的优点是（答出2点即可）。14. 某植物四号染色体上面的A基因可以指导植酸合成，不能合成植酸的该种植物会死亡。现有A3-和A25-两种分别由A基因缺失3个和25个碱基对产生的基因，已知前者不影响植酸合成，后者效果未知。(1)、现有基因型为AA25-的植物，这两个基因是基因。该植物自交后代进行PCR，正向引物与A25-缺失的碱基配对，反向引物在其下游0.5kb处，PCR后进行电泳，发现植物全部后代PCR产物电泳结果均具有明亮条带，原因是 ， 其中明亮条带分为较明亮和较暗两种，其中较明亮条带代表基因型为的植物，比例为。(2)、将一个A基因导入基因型为A3-A25-的植物的6号染色体，构成基因型为A3-A25- A的植物、该植物自交子代中含有A25-A25-的比例是。(3)、在某逆境中，基因型为A3-A3-的植物生存具有优势，现有某基因型为A3-A的植物，若该种植物严格自交，且基因型为A3-A3-的植物每代数量增加10%，补齐下面的表格中，子一代基因频率数据（保留一位小数）：代
亲代
子一代
子二代
A基因频率
50%
%
46.9%
A3-基因频率
50%
%
53.1%
基因频率改变，是的结果。
15. 基因工程：制备新型酵母菌(1)、已知酵母菌不能吸收淀粉，若想使新型酵母菌可以直接利用淀粉发酵，则应导入多步分解淀粉所需的多种酶，推测这些酶生效的场所应该是（填“细胞内”和“细胞外”）(2)、同源切割是一种代替限制酶、DNA连接酶将目的基因导入基因表达载体的方法。当目的基因两侧的小段序列与基因表达载体上某序列相同时，就可以发生同源切割，将目的基因直接插入。研究人员，运用同源切割的方式，在目的基因两端加上一组同源序列A、B，已知酵母菌体内DNA有许多A-B序列位点可以同源切割插入。构建完成的目的基因结构如图，则应选择图中的引物对目的基因进行PCR。
(3)、已知酵母菌不能合成尿嘧啶，因此尿嘧啶合成基因（UGA）常用作标记基因，又知尿嘧啶可以使5-氟乳清酸转化为对酵母菌有毒物质。（i）导入目的基因的酵母菌应在的培养基上筛选培养。由于需要导入多种酶基因，需要多次筛选，因此在导入一种目的基因后，要切除UGA基因，再重新导大。研究人员在UGA基因序列两端加上酵母菌DNA中不存在的同源C．C'序列，以便对UGA基因进行切除。C．C'的序列方向将影响切割时同源序列的配对方式，进而决定DNA片段在切割后是否可以顺利重连，如图，则应选择方式进行连接。
（ii）切去UGA基因的酵母菌应在的培养基上筛选培养。
(4)、综上，目的基因、标记基因和同源序列在导入酵母菌的基因表达载体上的排列方式应该如图。
16. 二十大报告提出“种业振兴行动”。油菜是重要的油料作物，筛选具有优良性状的育种材料并探究相应遗传机制，对创制高产优质新品种意义重大。(1)、我国科学家用诱变剂处理野生型油菜（绿叶），获得了新生叶黄化突变体（黄化叶）。突变体与野生型杂交，结果如图甲，其中隐性性状是。
(2)、科学家克隆出导致新生叶黄化的基因，与野生型相比，它在DNA序列上有一个碱基对改变，导致突变基因上出现了一个限制酶B的酶切位点（如图乙）。据此，检测F2基因型的实验步骤为：提取基因组DNA→PCR→回收扩增产物→→电泳。F2中杂合子电泳条带数目应为条。
(3)、油菜雄性不育品系A作为母本与可育品系R杂交，获得杂交油菜种子S（杂合子），使杂交油菜的大规模种植成为可能。品系A1育性正常，其他性状与A相同，A与A1杂交，子一代仍为品系A，由此可大量繁殖A。在大量繁殖A的过程中，会因其他品系花粉的污染而导致A不纯，进而影响种子S的纯度，导致油菜籽减产。油菜新生叶黄化表型易辨识，且对产量没有显著影响。科学家设想利用新生叶黄化性状来提高种子S的纯度。育种过程中首先通过一系列操作，获得了新生叶黄化的A1，利用黄化A1生产种子S的育种流程见图丙。
①图丙中，A植株的绿叶雄性不育子代与黄化A1杂交，筛选出的黄化A植株占子一代总数的比例约为。
②为减少因花粉污染导致的种子S纯度下降，简单易行的田间操作用。
17. 变胖过程中，胰岛B细胞会增加。增加的B细胞可能源于自身分裂（途径I），也可能来自胰岛中干细胞的增殖、分化（途径Ⅱ）。科学家采用胸腺嘧啶类似物标记的方法，研究了L基因缺失导致肥胖的模型小鼠IK中新增B细胞的来源。(1)、EdU和BrdU都是胸腺嘧啶类似物，能很快进入细胞并掺入正在复制的DNA中，掺入DNA的EdU和BrdU均能与（用字母表示）互补配对，并可以被分别检测。未掺入的EdU和BrdU短时间内即被降解。(2)、将处于细胞周期不同阶段的细胞混合培养于多孔培养板中，各孔同时加入EdU，随后每隔一定时间向一组培养孔加入BrdU，再培养十几分钟后收集该组孔内全部细胞，检测双标记细胞占EdU标记细胞的百分比（如图）。图中反映DNA复制所需时长的是从点到点。
(3)、为研究变胖过程中B细胞的增殖，需使用一批同时变胖的小鼠。为此，本实验使用诱导型基因敲除小鼠，即饲喂诱导物后小鼠的L基因才会被敲除，形成小鼠IK。科学家利用以下实验材料制备小鼠IK：①纯合小鼠Lx：小鼠L基因两侧已插入特异DNA序列（x），但L的功能正常；
②Ce酶基因：源自噬菌体，其编码的酶进入细胞核后作用于x，导致两个x间的DNA片段丢失；
③Er基因：编码的Er蛋白位于细胞质，与Er蛋白相连的物质的定位由Er蛋白决定；
④口服药T：小分子化合物，可诱导Er蛋白进入细胞核。
请完善制备小鼠IK的技术路线：→连接到表达载体→转入小鼠Lx→筛选目标小鼠→→获得小鼠IK。
(4)、各种细胞DNA复制所需时间基本相同，但途径I的细胞周期时长（t1）是途径Ⅱ细胞周期时长（t2）的三倍以上。据此，科学家先用EdU饲喂小鼠IK，t2时间后换用BrdU饲喂，再过t2时间后检测B细胞被标记的情况。研究表明，变胖过程中增加的B细胞大多数来源于自身分裂，与之相应的检测结果应是。18. 基因检测是诊断和预防遗传病的有效手段。研究人员采集到一遗传病家系样本，测序后发现此家系甲和乙两个基因存在突变：甲突变可致先天性耳聋；乙基因位于常染色体上，编码产物可将叶酸转化为N5-甲基四氢叶酸，乙突变与胎儿神经管缺陷（NTDs）相关；甲和乙位于非同源染色体上。家系患病情况及基因检测结果如图所示。不考虑染色体互换，回答下列问题：
(1)、此家系先天性耳聋的遗传方式是。1-1和1-2生育育一个甲和乙突变基因双纯合体女儿的概率是。(2)、此家系中甲基因突变如下图所示：正常基因单链片段5'-ATTCCAGATC……（293个碱基）……CCATGCCCAG-3'
突变基因单链片段5'-ATTCCATATC……（293个碱基）……CCATGCCCAG-3'
研究人员拟用PCR扩增目的基因片段，再用某限制酶（识别序列及切割位点为
）酶切检测甲基因突变情况，设计了一条引物为5′-GGCATG-3'，另一条引物为（写出6个碱基即可）。用上述引物扩增出家系成员Ⅱ-1的目的基因片段后，其酶切产物长度应为bp（注：该酶切位点在目的基因片段中唯一）。(3)、女性的乙基因纯合突变会增加胎儿NTDs风险。叶酸在人体内不能合成，孕妇服用叶酸补充剂可降低NTDs的发生风险。建议从可能妊娠或孕前至少1个月开始补充叶酸，一般人群补充有效且安全剂量为0.4~1.0mg.d-1 ， NTDs生育史女性补充4mg.d-1。经基因检测胎儿（Ⅲ-2）的乙基因型为-/-，据此推荐该孕妇（Ⅱ-1）叶酸补充剂量为mg.d-1。19. 自然界中的光强常在短时间内剧烈变化，影响植物的光合作用效率。科研人员对拟南芥的叶绿体响应光强变化的机理进行了探究。(1)、类囊体膜上的蛋白复合物PSI催化水在光下分解，变化的光强会影响这一过程，从而影响光反应产生 ， 最终影响暗反应过程有机物的合成。(2)、PSII复合物的主要部分延伸到类囊体腔中，科研人员推测类囊体腔中的蛋白参与PSⅡ的组装。为此，利用农杆菌转化拟南芥，由于农杆菌的会随机整合到拟南芥的核基因组中，因而可得到类囊体腔内蛋白基因发生突变的突变体。(3)、科研人员在所得突变体中观察到，B基因突变体无法编码类囊体腔内的蛋白B，该突变体表现为缺乏PSⅡ复合物。科研人员进行实验，处理及结果如图。
实验结果
a组
b组
c组
d组
B基因突变体
++
+
++
+++
野生型
++
++
++
++
注：“+” 数量多代表生长状况好。
①据图分析，本实验的自变量是。
②依据实验结果推测，PSII复合物的功能是对变化光强的适应。
(4)、进一步将b组植株的叶肉细胞置于电镜下观察，结果如图。
基于本实验结果推断，B基因参与PSII复合物的组装，PSII复合物帮助植物适应变化的光强。请对观察结果能否证实该推断作出判断，并阐明理由。
20. 儿童癫痫是由大脑神经元异常放电所致的神经系统疾病，遗传因素是其重要病因。(1)、研究者对某儿童癫痫患者家系进行调查，结果如图1，据图可知该病为遗传病。对患者和健康志愿者进行基因组测序，推测S基因为致病基因。
(2)、核基因转录的前体RNA中内含子对应序列被识别并剪切，外显子对应序列拼接为成熟mRNA.对患者及父母的S基因测序后发现 ， 推测S基因外显子4突变导致癫痫。为验证该推测，研究者分别设计如图2中的引物扩增外显子1及外显子1-内含子1交界处，并对其他外显子及外显子-内含子交界处扩增、测序（除外显子4外），发现患者及父母的测序结果相同。对外显子-内含子交界处进行测序的原因是该部位。
(3)、研究者利用基因工程技术将人突变S基因外显子4替换小鼠正常S基因外显子4，并利用标记基因N筛选出成功替换的小鼠胚胎干细胞，进而培育出杂合转基因小鼠甲。为进一步得到去除N基因的纯合突变鼠，可利用转Flp基因小鼠（Flp酶可识别并敲除同一条DNA两个FRT序列间的序列）与甲杂交。①从以下选项中选出正确的重组质粒以获得小鼠甲。
A.
B.
C.
D.
②在图中补充培育纯合突变鼠的杂交流程：
(4)、出生两周的幼鼠乙可在尖锐嘈杂声的刺激下诱发癫痫。进一步研究表明S基因突变增强了脑内兴奋性突触的活性。S基因表达产物是一种膜蛋白，参与调节细胞内囊泡膜与细胞膜的融合。推测S基因突变导致 ， 引发了癫痫。