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专练103基因工程授课提示：对应学生用书133页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答案：A解析：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．[2023·新课标卷]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.coliDNA连接酶连接B．质粒用酶3切割、目的基因用酶1切割，用T4DNA连接酶连接C．质粒和目的基因都用酶1和酶2切割，用T4DNA

连接酶连接D．质粒和目的基因都用酶2和酶4切割，用E.coliDNA连接酶连接答案：C解析：只用一种限制酶切割质粒和目的基因，会使质粒和目的基因发生自身环化或者使目的基因在质粒中反向连接，A错误；用酶1

切割目的基因，产生的是黏性末端，用酶3切割质粒，产生的是平末端，无法连接，B错误；质粒和目的基因都用酶1和酶2切割后，可使用T4DNA连接酶连接，使目的基因定向插到质粒中，C正确；酶2和酶4切割后产生的黏性末端相同，易导致目的基因和质粒自身环化或者使目的基因在质粒中反向连接，并且用酶4

切割会破坏标记基因，D错误。3.[2023·浙江6月]某研究小组利用转基因技术，将绿色荧光蛋白基因(GFP)整合到野生型小鼠Gata3基因一端，如图甲所示。实验得到能正常表达两种蛋白质的杂合子雌雄小鼠各1只，交配以期获得Gata3－GFP基因纯

合子小鼠。为了鉴定交配获得的4只新生小鼠的基因型，设计了引物1和引物2用于PCR扩增，PCR产物电泳结果如图乙所示。下列叙述正确的是()A．Gata3基因的启动子无法控制GFP基因表达B．翻译时先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白C．2号条带的小鼠是野生型，4号条带的小鼠是Gata3－GFP

基因纯合子D．若用引物1和引物3进行PCR，能更好地区分杂合子和纯合子答案：B解析：分析题图可知，启动子在左侧，GFP基因整合Gata3基因的右侧，启动子启动转录后，可以使GFP基因转录，Gata3基因的启动子能控制GFP基因的

表达，A错误；因启动子在左侧，转录的方向向右，合成的mRNA从左向右为5′→3′，刚好是翻译的方向，所以翻译时先合成Gata3蛋白，再合成GFP蛋白，B正确；整合GFP基因后，核酸片段变长，2号个体只有大片段，

所以是Gata3－GFP基因纯合子，4号个体只有小片段，是野生型，C错误；若用引物1和引物3进行PCR，杂合子和Gata3－GFP基因纯合子均能扩出条带，仅有Gata3基因时无法扩出条带，不利于区分杂合子和纯合子，D错误。4．[2024·吉林卷]关于采用琼脂糖凝

胶电泳鉴定PCR产物的实验，下列叙述正确的是()A．琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小B．凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置C．在同一电场作用下，DNA片段越长，向负极迁移速率越快D．琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫光灯下被检测出来答案：A解析：应根据待分离DNA片

段的大小，用电泳缓冲液配制琼脂糖溶液，一般配制质量体积比为0.8%～1.2%的琼脂糖溶液，A正确；凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示电泳的进度，而不是指示DNA分子的具体位置，B错误；在凝胶中DNA分子的迁移速率与凝胶的浓度、DNA分子的大小和构象等有关，在同一电场作用下，DNA片段(带负电

)越长，DNA向正极迁移的速率越慢，C错误；凝胶中的DNA分子通过染色，可以在波长为300nm的紫外灯下被检测出来，D错误。5．下列关于DNA的提取和DNA片段的扩增及电泳鉴定的叙述，正确的是()A．利用DNA和蛋白质在冷酒精中溶解性的差异可以初

步分离DNA与蛋白质B．在提取白色丝状物时双向搅拌比单向搅拌更有利于获得结构完整的DNAC．PCR实验中使用的微量离心管、枪头、蒸馏水和移液器等在使用前都必须进行湿热灭菌处理D．电泳鉴定DNA利用了DNA在电场中会向着它所带电荷相同的电极移动的原理答案：A解析：DNA

不溶于酒精溶液，但细胞中的某些蛋白质溶于酒精，可利用这个特性将DNA与蛋白质分离，A正确；在提取白色丝状物时用玻璃棒轻轻单向搅拌更有利于获得结构完整的DNA，B错误；PCR实验中使用的微量离心管、枪头、蒸馏水在使用前都

必须进行湿热灭菌处理，移液器不需要进行湿热灭菌处理，C错误；电泳鉴定DNA利用了DNA在电场中会向着它所带电荷相反的电极移动的原理，D错误。6．[2023·全国乙卷]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________________________________________________________________________________________

________________________________________________________。答案：(1)将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同

的基因(2)终止子启动子RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录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细胞筛选出来(3)密码子具有简并性(4)选择合适的运载体，利用合适的限制酶和DNA连接酶将YFP基因和运载体连接

起来，构建基因表达载体，之后将基因表达载体导入酵母菌，检测其是否会发黄色荧光解析：(1)将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，称为基因文库。(2)一个基因表达载

体的组成，除了目的基因外，还必须有启动子、终止子以及标记基因等，且基因的转录方向为从启动子到终止子，故图中①为终止子，②为启动子，启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。标记基因的

作用是为了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细胞筛选出来，如抗生素基因就可以作为这种基因。(3)正常情况下，GFP突变基因应该不发绿色荧光，而大肠杆菌有的发绿色荧光，从密码子特点的角度分析，原因是密码子具有简并性，即一种氨基酸

可能由一个或多个密码子决定。(4)基因工程研究中常用的真核表达系统有酵母表达系统、昆虫细胞表达系统和哺乳动物细胞表达系统。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，可将构建好的表达载体(含有目的基因YFP)导入酵母菌中

进行表达，如果酵母菌发出黄色荧光，说明YFP基因能在真核细胞中表达，反之则不能在真核细胞中表达。7．[2023·全国甲卷]接种疫苗是预防传染病的一项重要措施，乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒的传播，降低乙型肝炎发

病率。乙肝病毒是一种DNA病毒。重组乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技术获得的乙肝病毒表面抗原(一种病毒蛋白)。回答下列问题。(1)接种上述重组乙肝疫苗不会在人体中产生乙肝病毒，原因是________________________________________________________

________________________________________________________________________________________。(2)制备重组乙肝疫苗时，需要利用重组表达载体将乙肝病毒表面抗原基因(目的基因)导入酵母细胞中表达。

重组表达载体中通常含有抗生素抗性基因，抗生素抗性基因的作用是________。能识别载体中的启动子并驱动目的基因转录的酶是_________________________________________________________________

_______。(3)目的基因导入酵母细胞后，若要检测目的基因是否插入染色体中，需要从酵母细胞中提取________进行DNA分子杂交，DNA分子杂交时应使用的探针是________________________________

________________________________________。(4)若要通过实验检测目的基因在酵母细胞中是否表达出目的蛋白，请简要写出实验思路。___________________________________________________________

_____________。答案：(1)重组乙肝疫苗成分为蛋白质，无法独立在宿主体内增殖(2)筛选RNA聚合酶(3)基因组DNA被标记的目的基因的单链DNA片段(4)从转基因酵母菌中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗

体杂交，观察是否有杂交带出现解析：(1)重组乙肝疫苗的成分是乙肝病毒表面的一种病毒蛋白。蛋白质注入人体后，无法完成病毒遗传物质的复制与蛋白质的合成，无法独立增殖。(2)抗生素抗性基因作为标记基因，用于转

化细胞的筛选。RNA聚合酶能识别启动子并驱动目的基因转录。(3)目的基因导入酵母细胞后，若要检测目的基因是否插入染色体中，可采用DNA分子杂交技术，即将酵母细胞中的基因组DNA提取出来，在含有乙肝病毒表面抗原基因的DNA片段上用放射性同位素等作标记，以

此作为探针，使探针与基因组DNA杂交，如果显示出杂交带，就表明目的基因已插入染色体DNA中。(4)若要通过实验检测目的基因在酵母细胞中是否表达出目的蛋白，应从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—

抗体杂交，若有杂交带出现，表明目的基因已形成蛋白质产品。8．水蛭是我国的传统中药材，主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构，提高其抗凝血活性。回答下列问题：(1)蛋白质工程流程如图所

示，物质a是________________，物质b是________。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是________________。(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有___________

_、________________和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是______________________________________。(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性，结果如图所示。推

测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的________(填“种类”或“含量”)有关，导致其活性不同的原因是____________________________________________

____________________________。(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，简要写出实验设计思路___________________

___________________________。答案：(1)氨基酸序列多肽链mRNA密码子的简并性(2)从基因文库中获取目的基因通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成DNA双链复制(3)种类提取的水蛭

蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏(4)取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一种动物(如家兔)血液，立即将等量的血液

加入1、2、3号三支试管中，静置相同时间，统计三支试管中血液凝固时间解析：(1)物质a是氨基酸序列多肽链，物质b是mRNA。在生产过程中，物质b可能不同，合成的蛋白质空间构象却相同，原因是密码子的简并性，即一种氨基酸可能有

几个密码子。(2)蛋白质工程是基因工程的延伸，基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取目的基因、通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是DNA双链复制。(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后，据

图可知，水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升，且差别不大；而水解产物中抗凝血活性有差异，经酶甲处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后相对稳定，经酶乙处理后，随着酶解时间的延长，抗凝血活性先上升后下降，且酶甲处理后的酶解产物

的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性，差异明显，据此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关，导致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同，导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏。(4)若要比较蛋白质

工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异，实验设计思路：取3支试管，分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素；用酒精消毒，用注射器取同一种动物(如家兔)血液，立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管

中，静置相同时间，统计三支试管中血液凝固时间。