第一版(14套) 浙江1、河北、河南、云南、湖南、湖北、四川、江西、安徽、黑吉辽蒙、陕晋青宁、广东、山东、贵州
基因工程
一、选择
1.(26云南)16.内含肽(Int)可通过自我催化实现自我切除并无痕连接两侧肽链。构建编码“内含肽+X蛋白”和“内含肽+Y蛋白”的基因,将其导入真核细胞表达后,内含肽自我切除生成X+Y融合蛋白,如图。

下列说法正确的是
A.构建X+Y融合蛋白基因导入细胞,会因碱基序列相互影响而使蛋白功能异常
B.内含肽序列需嵌入X蛋白的功能结构内,以保证获得的融合蛋白功能正常
C.不同内含肽之间通过能匹配的结构相互识别,发挥特异性切除和连接作用
D.为X+Y融合蛋白提供“内含肽+某蛋白”,可赋予X+Y融合蛋白新的结构
2.(26河南)13. 胰蛋白酶可水解精氨酸与下一位氨基酸(脯氨酸除外)之间的肽键。抗体甲的第27、96位均为精氨酸。通过蛋白质工程将第27位替换为苯丙氨酸,第97位替换为脯氨酸。改造后的甲不被胰蛋白酶水解,并保持抗体活性。下列叙述错误的是( )
A. 甲的设计改造需要遵循遗传信息传递的一般规律
B. 胰蛋白酶不能水解改造后的甲,体现了酶的专一性
C. 第96位氨基酸未被替换的原因可能是该位点与抗体功能相关
D. 由于密码子的简并性,改造后编码甲的基因序列不一定改变
3.(26山东)6. 以4种脱氧核苷酸(dATP、dCTP、dGTP和32P标记的dTTP)为原料,以一段单链DNA为模板进行PCR,获得大量双链DNA。酶W可切断DNA中5´碳与磷酸基团之间的化学键。用酶W对上述PCR产物充分酶切后获得3´-核苷酸,如图所示。所有带32P的3´-核苷酸中,碱基均为胞嘧啶。若用32P标记某种脱氧核苷酸,以相同单链DNA为模板进行PCR,产物经充分酶切后,带32P的3´-核苷酸的碱基均为腺嘌呤,则被标记的脱氧核苷酸为( )

A. dATPB. dGTPC. dCTP或dGTPD. dATP或dCTP
4.(26江西)1.(26江西)2. 蛋白酶E被广泛用作洗涤剂的生产原料,但洗涤剂中的物质S能将E的第n位甲硫氨酸氧化,降低其活性。研究人员将上述甲硫氨酸替换为丝氨酸,提高了E对S的耐受性。下列叙述错误的是( )
A. 第n位甲硫氨酸的氧化会影响E的空间结构,从而影响酶的活性
B. 将第n位的甲硫氨酸替换为丝氨酸可通过基因工程实现
C. 判断E的改造效果,需用S处理一段时间后测定酶活性
D. 甲硫氨酸的替换在提高E对S耐受性的同时,降低了E的专一性
5.(26江西)14. 研究人员按图示流程制备T基因编码的耐高温DNA聚合酶T。下列关于该流程的叙述,错误的是( )

A. 需在72℃条件下培养基因工程菌
B. 添加高浓度的诱导物可获得高产量的T
C. 可根据电泳结果初步评价T的纯度
D. 可根据PCR产物的多少计算T的活性
6.(26湖南)7. 将物种A的启动子与物种B的生长激素基因编码序列重组,导入到鲤鱼受精卵,获得多条转基因鱼。与对照组相比,转基因鱼生长速率加快。下列叙述错误的是
A. 来源不同的启动子和基因编码序列可重新组合并表达
B. 不同转基因鱼中重组生长激素基因的表达水平相同
C. 外源基因整合到染色体DNA上是其在受体细胞中稳定遗传的关键
D. 调控启动子活性可验证转基因鱼的生长速率与生长激素基因表达水平的关系
7.(26湖北)12.将患者肿瘤细胞特有的新抗原基因导入益生菌中获得的工程菌可在患者肠道内表达新抗原,从而激活患者的特异性免疫,精准杀伤肿瘤细胞,实现个性化的癌症免疫治疗。下列叙述错误的是
A.选用益生菌的原因是其对人体具有天然的安全性
B.为实现个性化癌症免疫治疗,需针对患者筛选特定肿瘤新抗原
C.工程菌可在体内长期存活,以维持工程菌对肿瘤的持续免疫监视
D.树突状细胞将肿瘤新抗原加工后呈递给辅助性T细胞,激活特异性免疫
8.(26湖北)18.为了研究大肠杆菌中蛋白A的结构与功能,通过设计特异性引物F1、F2,用PCR技术从大肠杆菌DNA中扩增基因A,再用质粒P构建表达载体。基因A和质粒P的部分酶切图谱如图所示。

下列叙述正确的是
A.F1、F2的5’-端分别含有HindIII、XhoI酶切位点
B.F1、F2的5’-端分别含有HindIII、XbaI酶切位点
C.F1、F2的5’-端分别含有AccI、HindIII酶切位点
D.F1、F2的5’-端分别含有PvuI、ScaI酶切位点
9.(26浙江1)10. 利用转基因技术将口蹄疫病毒衣壳蛋白P1的基因导入水稻愈伤组织,获得了多个稳定表达P1的转基因水稻株系。转基因水稻的P1激活小鼠免疫反应的能力与大肠杆菌生产的P1相当,且给小鼠饲喂转基因水稻的P1也能激活免疫反应。下列叙述正确的是( )
A. 将愈伤组织进行脱分化和再分化,获得转基因水稻植株
B. 不同株系转基因水稻P1蛋白的基因表达水平相同
C. 转基因水稻与大肠杆菌生产的P1蛋白分子量相等
D. 转基因水稻P1蛋白具备制成口服疫苗的潜力
二、非选择
1.(26云南)21.(12分)
UW4菌株可表达ACC脱氨酶减少植物乙烯合成,促进植物生长,但定殖植物根部能力较弱。现欲将增强定殖能力的五肽整合到UW4中ACC趋化受体(ACCR)的羧基端。
回答下列问题:
第一步:构建pEX质粒(图a),复制原点(ori)不能在UW4菌株中启动复制(质粒不复制策略)。

(1)PCR每次循环一般可以分为变性、复性和____________三步。
(2)构建pEX质粒时,用2种限制酶的目的是____________(答出2点)。
第二步:将pEX质粒导入UW4菌株中,利用DNA同源区段可发生交换的原理,改造得到工程菌UW4-2(图b)。

(3)我国科学家将来自玉米的α-淀粉酶基因与目的基因一起转入植物中,使花粉失活,防止转基因花粉传播;在UW4-2菌株构建中使用了质粒不复制策略。此类设计的主要目的是____________。
(4)要获得UW4-2菌株,需筛选三次。第一次在培养基中添加____________,即可筛选出UW4-1菌株,筛选的原理是____________;在第二次筛选培养基中添加____________。筛选后,培养基中仍同时存在两种菌株,第一种菌株是UW4-2,另一种菌株的拟核DNA结构是____________(填图c中序号);可以通过设计特异性引物进行PCR扩增相应序列并____________。

2.(26河南)21. 4-α糖基转移酶(4αGT)在工业生产中发挥重要作用。为实现产业化生产,研究人员利用双酶切法,从重组克隆载体(仅用于目的基因的复制和保存)中获取目的基因,连入表达载体,构建了高效表达4αGT的工程菌,流程如图1所示。回答下列问题:

(1)为确保目的基因正常复制,重组克隆载体和重组表达载体均应含有的元件为________。为确保目的基因正常表达,相较于重组克隆载体,重组表达载体目的基因两端的元件除启动子外,还有________,作用为________。
(2)根据限制酶识别序列和切割位点,以及目的基因片段的黏性末端(图1),判断所使用的限制酶1是________,限制酶2是________。
(3)琼脂糖凝胶电泳中,DNA分子大小与迁移速率成反比。为检验重组表达载体是否构建成功,用限制酶1和限制酶2切割后,进行电泳鉴定。构建成功的重组表达载体酶切产物的电泳结果如图2所示,条带________(填“a”或“b”)对应目的基因片段,理由是________。


(4)将重组表达载体导入受体细胞,获得的工程菌接入液体培养基中培养。定时检测培养液中4αGT的含量,结果如图3所示。阶段2中4αGT含量迅速升高的原因可能是________(答出一点即可)。
3.(26山东)25. 小鼠基因W编码的蛋白质可调节脂肪代谢。研究人员将基因W转入酵母菌并使其稳定表达,实现了该蛋白的高效合成。该过程中用到末端脱氧核苷酸转移酶(TdT),该酶不需要模板,可在DNA的3´端随机添加4种脱氧核苷酸,若只提供1种脱氧核苷酸,则连续添加多个该种脱氧核苷酸,称为同聚物加尾。相关信息所示。

(1)载体上RNA聚合酶识别和结合的部位是_______,载体上与其能自我复制相关的结构是_______。
(2)研究人员选取2种限制酶切开载体,再用TdT分别对基因W和切开的载体进行同聚物加尾,然后将两者连接;若载体酶切后产生的黏性末端为5´端突出,则需先用DNA聚合酶补平后再进行同聚物加尾。因后续研究还需要用这2种限制酶将基因W从重组载体中切下,据图分析,应选取的2种限制酶为___________。
(3)基因W和载体两者的同聚物尾配对后形成的重组载体存在部分单链区,为构建完整重组载体需要的2种酶是_______________________________,该过程中___________(填“需要”或“不需要”)添加引物,原因是______________________________________________。
(4)为检测基因W是否在酵母菌中表达出相应蛋白,在分子水平上的检测方法是__________________
4.(26广东)20. 疟疾是由疟原虫引起、经按蚊传播的传染病,对人类健康构成严重威胁。雌蚊成虫吸血后产卵,雄蚊不吸血。研究人员成功培育出一种转抗菌肽基因(MM-CP)按蚊。该抗菌肽仅在雌蚊吸血后高表达,可有效抑制按蚊肠道内疟原虫的发育,为疟疾防控提供了新思路。回答下列问题:
(1)构建该转基因按蚊涉及的可遗传变异类型属于______________。MM-CP转录形成的mRNA在翻译过程中,tRNA上的____________与mRNA上的密码子互补配对,将氨基酸转运至核糖体参与抗菌肽合成。
(2)研究发现,抗菌肽影响按蚊自身存活。转基因雌蚊吸血后存活率显著降低,但多数个体能在死亡前完成繁殖。推测转基因按蚊中调控MM-CP表达的启动子类型为_____________。从基因传递的角度分析,选用该类启动子的原因是________________________________________________________________________。为降低抗菌肽对按蚊的不利影响,运用蛋白质工程原理提出一种改造MM-CP的设计思路。_______________________________________________________________________________。
(3)基于CRISPR/Cas9系统的基因驱动技术,可使特定基因从亲代到子代的遗传概率显著高于50%,从而在种群中快速扩散。研究人员培育了驱动型和非驱动型转基因按蚊(如图)。与非驱动型相比,驱动型后代中携带MM-CP的个体比例显著增加,其原因是:形成配子时,Cas9切割野生型染色体,然后______________________________________,使更多配子携带MM-CP。

(4)若将该驱动型转基因按蚊大范围释放,可能引发一些潜在风险。试从生物进化角度提出一种潜在风险。_______________________________________________。
5.(26黑吉辽蒙)25.(11分)平沙绿僵菌是一种昆虫病原真菌,通过分生孢子侵染蚊子,对蚊子致死率高,但引诱能力弱。利用松树长叶烯合酶基因(Tps)改造平沙绿僵菌,增强其引诱能力,据此研发“诱杀一体”的灭蚊剂。回答下列问题。
(1)为提高Tps基因在平沙绿僵菌中的表达效率,重新设计了长叶烯合酶焖码序列,该序列与天然基因序列存在较大差异,但编码的氨基酸序列不变,获取该目的基因的方法是________.

注:质粒中限制酶切割位点间碱基对长度可忽略不计;kb:千碱基对。
实验如上图,用限制酶EcoR V切割pPK2质粒,然后与Tps基因连接,用________(填“E.coli”或“T4”)DNA连接酶可获得更高的连接效率。
经卡那霉素筛选得到的农杆菌中,除含有目的基因的重组质粒外,还可能存在________。为鉴定重组质粒是否正确连接,利用限制酶切割并电泳检测,下列限制酶组
合和片段大小,属于正确连接的是________和________.
A.BamH I/EcoRI、0.7kb+6.1kb
B.BamH I/EcoR I、1.1kb+5.7kb
C.Hind III/EcoR 1、0.7kb+6.1kb
D.Hind Ⅲ/EcoR I、1.1kb+5.7b
农葡萄转化后,重组质粒上的T-DNA会转移并整合到平沙绿僵苗的_________上。
为筛选工程化平沙绿僵菌,用PCR技术进行鉴定。Tps基因的转录模板链部分序列为:
5’-ATGCTCGTTCC……ATTGGCTCC-3’,下列引物对可用于扩增该片段的是______。
A.5’-ATGTC……-3’、5’-CCTCG……-3’B.5’-ATGTC……-3’、5’-GGAGC……-3’
C.5’-TACAG……-3’、5’-CCTCG……-3’D.5’-TACAG……-3’、5’-GGAGC……-3’
(2)研究人员比较了等量·平沙绿僵菌和工程菌培养物对蚊子的诱杀效果,如下表。
相关指标培养物 | 访问次数(次/小叶) | 停留时间(分钟/小时) | 2小时感染率(%) | LTs(天) | 第7天死亡率(%) |
平沙绿僵菌 | 0.9 | 1.1 | 100 | 5.84 | 62.4 |
工程菌 | 2.4 | 5.9 | 100 | 4.04 | 843 |
注:感染率:感染孢子的蚊子比例;LTso(半数致死量间):享致50%蚊子死亡所离的平均时间。
已知孢子附着量决定蚊子死亡速度,结合表中数据解释工程菌培养物使蚊子的LTso显著缩短且第7天死亡率更高的原因是________。
(3)该工程菌剂在推广前,需经过严格的________评价,符合标准后方可推广。
6.(26陕晋青宁)21. 研究人员筛选天然抗虫蛋白时发现,棉铃虫取食过表达J蛋白的棉花植株后会死亡,然而棉花细胞核中积累过量的J蛋白会导致棉花不育。我国科学家运用基因工程技术,构建了一种新型抗虫棉。回答下列问题。
(1)当转入的外源J基因与棉花内源J基因序列相同时,可能会抑制J基因在细胞内的表达。为避免该问题,基于密码子的___________性,可设计与内源J基因序列不同但编码氨基酸序列相同的外源J基因(J*)。确定获得的J*基因是否与设计相符的方法是___________(选填序号:①PCR;②琼脂糖凝胶电泳;③测序并序列比对)。
(2)为解决过表达J蛋白导致的棉花不育问题,按照蛋白质工程的设计思路,利用下图所示载体,构建仅在棉铃虫啃食后才表达J*蛋白的抗虫棉。在该载体中,启动子P属于___________型启动子。棉铃虫啃食后,棉花细胞中的___________酶与启动子P结合,启动融合基因S-J*表达,之后检测到J*蛋白在细胞外积累,则S-J*融合蛋白中信号肽S的作用是___________。

(3)已合成的J*基因两端仅含有对应的限制酶识别序列,无额外碱基序列。为使J*基因插入载体并正确表达S-J*融合蛋白,需使用两种限制酶对载体进行酶切,限制酶识别序列如图,可选择的限制酶组合是___________或___________两种组合,原因是___________。
(4)为获得足够的重组质粒,需对转化成功的大肠杆菌振荡培养,振荡培养的原因是___________。可利用___________法将融合基因导入棉花茎尖细胞,进而获得植株。棉铃虫在啃食抗虫棉后,J*蛋白会进入肠道细胞核中,___________(填“促进”或“抑制”)组蛋白去乙酰化酶的活性,组蛋白乙酰化水平升高,诱导肠细胞凋亡,棉铃虫死亡。
7.(26贵州)21.(10分)高粱是酿酒的优质原料,虫害严重影响高粱产量和品质。将外源抗虫基因导入高粱植株,可培育具有抗虫性状的新品种。回答下列问题:
(1)科研人员拟将抗虫基因V连接到图甲中的质粒上,为避免错误连接,应选用图甲中的________对质粒进行酶切。
(2)将重组质粒导入受体细胞并获得高粱植株,为检测目的基因是否正确导入,以叶片基因组DNA为模板,设计如图乙所示的引物进行PCR及电泳鉴定。其中引物组合为________的扩增产物电泳迁移速率最快;抗虫基因V的长度约为________bp。

(3)科研人员发现转基因高粱中V基因的表达量未达到预期,推测与启动子部分序列5’-ATCGCGAACG-3’的胞嘧啶甲基化有关。用亚硫酸氢盐(能使未甲基化的碱基C转变为U)处理高粱DNA,将处理后的样品进行PCR扩增等操作获得上述片段的互补链。将所得互补链的5’末端用P标记,再分别用四种化学试剂处理,使识别的核苷酸的3’端磷酸二酯键断裂,并通过控制反应时间使断裂反应不充分进行,然后对四组反应产物进行电泳并检测放射性,化学试剂对碱基的识别情况及检测结果如图丙(只显示含有P的条带)。③中加入的是________试剂;a和b两片段长度相差________个核苷酸;启动子的该序列从5’端到3’端第________位核苷酸发生了甲基化。
8.(26河北)22.(13分)黑曲霉中的淀粉酶R能直接将不经高温处理的淀粉降解为葡萄糖。R基因的表达受CreA 蛋白抑制。研究者利用基因工程手段,抑制了黑曲霉CreA基因的表达,并进行了相关检测。
回答下列问题:
(1)黑曲霉菌种的分离纯化应选用(填“固体”或“液体”)培养基。
(2)细胞中具有特定结构的双链RNA 可被相关酶识别并降解为小片段。RNA 小片段可识别与自身序列互补的mRNA,引导该mRNA发生降解。如图1所示,为使含片段A和C的转录产物能按照原则自身折叠形成双链,扩增CreM基因D片段时,可在两个引物的端分别添加两个限制酶识别序列。一部分PCR 产物用限制酶KpnⅠ和SpeⅠ酶切连接到载体中A所在的位置,另一部分再用限制酶①和②构建到载体中 C所在的位置。因此可判断,限制酶①应该是。

(3)构建的基因表达载体除含有启动子、终止子和目的基因外,还需具有基因,以使表达载体转入受体细胞后可利用培养基筛选出转基因成功的菌株。
(4)构建的表达载体转入菌株C获得G1,将G和G1在相同且适宜的条件下培养,对其生长状况和菌液的淀粉酶活力进行检测,实验结果(图2)表明。(答出两点)
(5)传统工艺中需对淀粉进行高温糊化、淀粉酶液化和糖化酶糖化等处理,才可获得葡萄糖。相较于传统工艺,对淀粉酶R的研发利用所体现的优势是。(答出两点)
9.(26四川)19. 肿瘤的快速增殖使其内部缺氧,有人将普拉梭菌fp基因转入兼性厌氧大肠杆菌(E.coli),构建工程菌E.coli-fp并评估其抗肿瘤效果,部分操作如图1。回答下列问题。

(1)DNA连接酶可催化fp基因与载体之间生成________键,连接形成重组质粒。工程菌E.coli-fp表达的产物中His标签可被抗体识别。将His标签置于fp基因后并融合表达,目的是____________________________________。
(2)PD-1抗体是一种抗癌药物。为分析FP蛋白对肿瘤的疗效,有人开展了相关实验,结果如图2,请评价FP蛋白和PD-1抗体对肿瘤的治疗效果______________________。

(3)色谱分析可区分不同的小分子,同一分子会在固定时间出现峰值。向ATP或GTP溶液中加入FP蛋白,反应后的色谱分析结果如图3。FP蛋白的反应底物是__________。
(4)有人将E.coli或含厌氧启动子的工程菌E.coli-fp注射到小鼠尾静脉,证明E.coli-fp具有抗肿瘤作用。据图4分析,用His标签抗体杂交,检测到的组1是__________(填“E.coli”或“E.coli-fp”);兼性厌氧大肠杆菌主要在肿瘤中存活并增殖,原因可能是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。综合分析,E.coli-fp能有效治疗肿瘤的作用机制是_______________________________________________________________________________。
基因工程·参考答案
一、选择
1.C 2.D 3.B 4.D 5.AB 6.B 7.C 8.B 9.D
二 、非选择
1.(1)延伸
(2)防止目的基因自身环化、防止质粒自身环化、防止目的基因与质粒反向连接
(3)防止工程菌(或重组质粒)扩散到环境中,造成基因污染
(4)庆大霉素;质粒含庆大霉素抗性基因,导入质粒的菌株能在含庆大霉素培养基上生长;蔗糖;②;测序
2.(1)复制原点终止子终止目的基因的转录
(2) XhoⅠ. NcoⅠ
(3) b重组表达载体总长度为5129bp,双酶切后得到3617bp的载体片段和1512bp的目的基因片段;DNA分子越小电泳迁移速率越快,目的基因更小,迁移更远,因此条带b对应目的基因
(4)工程菌适应环境后进入快速增殖阶段,菌体数量大量增加,合成的4αGT总量升高
3.(1) 启动子复制原点
(2)Pst Ⅰ 、 Xho Ⅰ
(3)DNA聚合酶、DNA连接酶不需要同聚物尾配对后存在可直接延伸的3'端,DNA聚合酶可直接从该末端延伸合成互补链,无需引物起始
(4)抗原-抗体杂交
4.(1)基因重组反密码子
(2)诱导型启动子避免抗菌肽基因在吸血前高表达产生不利影响(1分),有利于抗菌肽基因的传递(1分)【评分标准:两点分开给分:使得抗菌肽基因在雌蚊吸血后才(可替换成“再、方可”)表达(1分),有利于抗菌肽基因的传递(1分)】
官方答案:设计/改造减少对按蚊毒性但不降低对疟原虫抑制作用的抗菌肽结构,再改造MM-cp基因。
(3)以MM-cp为模板进行复制
(4)疟原虫产生对抗菌肽产生抗性
【补充答案:(疟原虫抗MM-CP(抗菌肽)基因频率上升、MM-CP基因扩散到近缘物种。只要有关键词“基因污染”“基因扩散”即可给满分】
拓展:除了疟原虫产生抗性,还有其他风险。比如,基因驱动技术会让MM-CP基因近乎100%传递给子代,野生型按蚊染色体不断被替换,种群遗传多样性下降。面对环境剧变,按蚊种群可能大面积崩溃。再比如,驱动型转基因片段可能通过杂交扩散到其他蚊子(伊蚊、库蚊),带来未知的疾病传播风险。
5.(1)人工合成法 T4 未导入目的基因空质粒 AD 染色体DNA B (2)工程菌的引诱能力更强,蚊子访问次数更多、停留时间更长,附着的孢子量更多,孢子附着量决定蚊子死亡速度,因此致死速度更快,LT50显著缩短且第7天死亡率更高安全性
6.(1) 简并性③
(2)诱导RNA聚合引导S-J*融合蛋白分泌到棉花细胞外,避免在细胞核内积累导致棉花不育
(3) EcoR I和Kpn IEcoR I和SaI I从EcoR I位点插入才能保证翻译正常进行,其余位点均会抑制翻译(即发生移码突变)
(4)增加培养液中的溶解氧,振荡使大肠杆菌与营养物质充分接触农杆菌转化法抑制
7.(1)Bcl I和Xba I
(2)3+6 2500
(3)X 4 3和9
8.(1)固体
(2)碱基互补配对 5′ ③. Sac Ⅰ
(3)标记 选择
(4)①抑制CreA基因的表达对黑曲霉的生长(生物量)无显著影响;②抑制CreA基因的表达可显著提高黑曲霉的淀粉酶活力
(5)①省去高温糊化、液化步骤,节约能源,简化工艺流程,降低生产成本;②酶促反应条件温和,副产物少,产物纯度更高
9.(1) 磷酸二酯 His标签可被抗体识别,便于重组质粒的筛选
(2)FP蛋白、PD-1抗体单独使用 时均具有抗肿瘤的效果,两者联合使用时疗效更显著
(3)ATP
(4). E.coli-fp 大肠杆菌为兼性厌氧生物,能适应肿瘤内部的低氧环境而存活;在缺氧条件下,大肠杆菌能通过无氧呼吸获取能量,还可利用肿瘤区 域丰富的代谢产物进行增殖 基因工程改造的E.coli-力可特异性富集在肿瘤低氧区域,并大量表达FP蛋 白;FP蛋白能结合并消耗肿瘤细胞的ATP,切断肿瘤细胞的能量供给,最终使肿瘤细胞因能量匮乏而凋亡,实现靶 向抗肿瘤效果
