高中生物蘇教版現(xiàn)代生物科技專題第一章基因工程 專題高效整合

第一章基因工程一、選擇題(每小題5分，共60分)1．下列關(guān)于基因工程的敘述，不正確的是()A．基因工程的原理是基因重組B．運(yùn)用基因工程技術(shù)，可使生物發(fā)生定向變異C．一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物的DNA分子上，屬于基因工程的內(nèi)容D．是非同源染色體上非等位基因的自由組合解析：基因工程實(shí)現(xiàn)了將一種生物的基因與另一種生物的基因組合到同一個(gè)體中的愿望，所以這是一種基因重組現(xiàn)象?；蚬こ淌莾煞N生物間的基因重組，而非同源染色體上非等位基因的自由組合僅限于一種生物的減數(shù)分裂時(shí)才能實(shí)現(xiàn)。答案：D2．用基因工程技術(shù)可使大腸桿菌合成人的蛋白質(zhì)。下列敘述不正確的是()A．常用相同的限制酶處理目的基因和質(zhì)粒B．DNA連接酶和RNA聚合酶是構(gòu)建重組質(zhì)粒必需的工具酶C．可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測(cè)大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒D．導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能表達(dá)成功解析：應(yīng)用DNA連接酶和限制酶構(gòu)建重組質(zhì)粒。RNA聚合酶的功能是催化DNA轉(zhuǎn)錄為RNA，不用于重組質(zhì)粒的構(gòu)建；目的基因的檢測(cè)應(yīng)用質(zhì)粒上的標(biāo)記基因；目的基因的表達(dá)不一定能成功，有時(shí)還需對(duì)目的基因進(jìn)行修飾。答案：B3．蛋白質(zhì)工程與基因工程相比，其突出特點(diǎn)是()A．基因工程原則上能生產(chǎn)任何蛋白質(zhì)B．蛋白質(zhì)工程能對(duì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)C．蛋白質(zhì)工程可以不通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯來(lái)實(shí)現(xiàn)D．蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的第三代基因工程解析：蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上延伸出來(lái)的第二代基因工程，也需要通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯來(lái)實(shí)現(xiàn)，原則上能生產(chǎn)符合人們要求的蛋白質(zhì)，但和基因工程相比，突出特點(diǎn)是可以改造現(xiàn)有蛋白質(zhì)或制造新的蛋白質(zhì)，而基因工程往往生產(chǎn)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)。答案：B4．下列關(guān)于目的基因的檢測(cè)與鑒定的敘述，錯(cuò)誤的是()A．目的基因在真核細(xì)胞中能否穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是目的基因是否插入細(xì)胞質(zhì)DNA中B．檢測(cè)受體細(xì)胞是否含有目的基因及其是否成功轉(zhuǎn)錄的方法都是分子雜交法C．目的基因的鑒定通常是在個(gè)體水平上進(jìn)行的D．如在受體細(xì)胞內(nèi)檢測(cè)到目的基因表達(dá)的蛋白質(zhì)，可確定目的基因首端含有啟動(dòng)子解析：目的基因在真核細(xì)胞中能否穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是目的基因是否插入到核DNA中；檢測(cè)目的基因用的方法是DNA分子雜交法，檢測(cè)mRNA用到的是DNA—RNA分子雜交法；基因能成功表達(dá)，說(shuō)明其首端含有啟動(dòng)子。答案：A5．科學(xué)家利用生物技術(shù)將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫芫训募?xì)胞核中，經(jīng)培育獲得一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長(zhǎng)激素并分泌到尿液中，在醫(yī)學(xué)研究及相關(guān)疾病治療方面都具有重要意義。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A．選擇受精卵作為外源基因的受體細(xì)胞是因?yàn)檫@種細(xì)胞具有全能性B．采用DNA分子雜交技術(shù)可檢測(cè)外源基因在小鼠細(xì)胞內(nèi)是否成功表達(dá)C．人的生長(zhǎng)激素基因能在小鼠細(xì)胞表達(dá)，說(shuō)明遺傳密碼在不同種生物中可以通用D．將轉(zhuǎn)基因小鼠體細(xì)胞進(jìn)行核移植(克隆)，可以獲得多個(gè)具有外源基因的后代解析：受精卵的全能性最高；采用DNA分子雜交技術(shù)可檢測(cè)受體細(xì)胞是否含目的基因；人的生長(zhǎng)激素基因能在小鼠細(xì)胞中表達(dá)，說(shuō)明生物共用一套遺傳密碼；通過(guò)克隆產(chǎn)生的細(xì)胞相同。答案：B6．下圖為某科研小組采用“基因靶向”技術(shù)先將小鼠的棕毛色基因?qū)牒谏兎N小鼠的胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)中，再將改造后的胚胎干細(xì)胞移植回囊胚繼續(xù)發(fā)育成小鼠的過(guò)程。據(jù)圖分析不正確的是()A．該過(guò)程使用的工具酶是DNA連接酶以及限制性核酸內(nèi)切酶B．完成第Ⅱ步操作得到的由兩個(gè)DNA切段連接成的產(chǎn)物，必定是載體與棕毛色基因形成的重組DNA分子C．第Ⅲ步操作后，還需經(jīng)過(guò)篩選目的基因已成功轉(zhuǎn)移的胚胎干細(xì)胞，才能將該胚胎干細(xì)胞注射到囊胚中D．改造后的胚胎干細(xì)胞移植回囊胚能繼續(xù)發(fā)育成小鼠，其根本原因是細(xì)胞核中含有一整套的遺傳物質(zhì)解析：圖中的第Ⅱ步為形成重組DNA過(guò)程，在DNA連接酶的作用下，目的基因和具有黏性末端的質(zhì)粒形成重組DNA，與此同時(shí)還會(huì)發(fā)生質(zhì)粒和質(zhì)粒的重組，以及目的基因和目的基因的重組。答案：B7．如圖是利用基因工程技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因植物，生產(chǎn)可食用疫苗的部分過(guò)程示意圖，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ為四種限制性內(nèi)切酶。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．圖示過(guò)程是基因工程的核心步驟B．表達(dá)載體構(gòu)建時(shí)需要用到限制酶SmaⅠC．抗卡那霉素基因的存在有利于將含有抗原基因的細(xì)胞篩選出來(lái)D．除圖示組成外，表達(dá)載體中還應(yīng)該含有啟動(dòng)子和終止子等結(jié)構(gòu)解析：圖示過(guò)程為基因表達(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程，是基因工程中的核心步驟。構(gòu)建過(guò)程中需要將目的基因完整切割下來(lái)，此時(shí)要用到限制酶PstⅠ、EcoRⅠ?？箍敲顾鼗蚴菢?biāo)記基因，目的是便于鑒定和篩選含有目的基因的細(xì)胞?；虮磉_(dá)載體包括啟動(dòng)子、目的基因、終止子和標(biāo)記基因等。答案：B8．某研究小組為了研制預(yù)防甲型H1N1流感病毒的疫苗，開展了前期研究工作。其簡(jiǎn)要的操作流程如下圖所示，則下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()甲型H1N1流感病毒eq\o(→,\s\up7(提取))RNAeq\o(→,\s\up7(①))DNAeq\o(→,\s\up7(擴(kuò)增))H基因eq\o(→,\s\up7(②))eq\x(\a\al(攜帶H基因的,重組表達(dá)載體))eq\o(→,\s\up7(③))導(dǎo)入大腸桿菌eq\o(→,\s\up7(④))表達(dá)H基因A．步驟①所代表的過(guò)程是逆轉(zhuǎn)錄B．步驟②需使用限制性核酸內(nèi)切酶和RNA連接酶C．步驟③可用CaCl2處理大腸桿菌，使其處于感受態(tài)D．檢驗(yàn)S蛋白的免疫反應(yīng)特性，可用S蛋白與甲型H1N1流感康復(fù)病人的血清進(jìn)行抗原——抗體特異性反應(yīng)解析：步驟②是重組DNA分子的構(gòu)建，需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。答案：B9．下圖表示基因工程中獲取水稻某目的基因的不同方法。相關(guān)敘述中正確的是()A．這三種方法都用到酶，都是在體外進(jìn)行B．①②③堿基對(duì)的排列順序均相同C．①②③片段均不含內(nèi)含子，但含非編碼區(qū)D．方法a不遵循中心法則解析：圖中①為反轉(zhuǎn)錄法合成目的基因，②為從基因文庫(kù)中提取目的基因，③為人工合成目的基因，這三種方法都需要有關(guān)酶的參與，都是在體外進(jìn)行的。通過(guò)方法①和③獲取的目的基因肯定不含內(nèi)含子，所以與②得到的堿基對(duì)排列順序不一定相同，同時(shí)由于③人工合成法只要保證基因控制合成的蛋白質(zhì)相同即可，因密碼子具有簡(jiǎn)并性，所以堿基對(duì)序列①③也不一定相同；②可能有內(nèi)含子和非編碼區(qū)；方法a是中心法則的由RNA合成DNA的過(guò)程，仍遵循中心法則。答案：A10．有關(guān)基因工程和蛋白質(zhì)工程的敘述，正確的是()A．通過(guò)基因工程產(chǎn)生的蛋白質(zhì)都符合人類需要B．通過(guò)基因工程能得到自然界中不存在的蛋白質(zhì)C．基因工程是分子水平操作，蛋白質(zhì)工程是細(xì)胞水平(或性狀水平)操作D．蛋白質(zhì)工程可以創(chuàng)造新的、自然界中不存在的蛋白質(zhì)解析：蛋白質(zhì)工程可以創(chuàng)造新的、自然界中不存在的蛋白質(zhì)。通過(guò)基因工程產(chǎn)生的蛋白質(zhì)都是自然界已存在的蛋白質(zhì)，不一定符合人類需要。蛋白質(zhì)工程和基因工程都是在分子水平上的操作。答案：D11．下列關(guān)于“基因探針”的敘述，錯(cuò)誤的是()A．基因探針的工作原理是堿基互補(bǔ)配對(duì)B．待測(cè)的DNA分子可以直接用基因探針測(cè)序C．利用基因探針，可快速靈敏地檢測(cè)飲用水中病毒的含量D．待測(cè)的DNA分子首先要解旋變?yōu)閱捂?，才可用基因探針檢測(cè)解析：“基因探針”的工作原理是按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則，待測(cè)的DNA分子首先要解旋變?yōu)閱捂?，才可檢測(cè)。答案：B12．由于轉(zhuǎn)β-胡蘿卜素基因的水稻產(chǎn)生的米粒富含β-胡蘿卜素，被稱為“金色大米”。這種“金色大米”形成過(guò)程不需要的酶是()A．限制性核酸內(nèi)切酶 B．DNA連接酶C．RNA聚合酶 D．反轉(zhuǎn)錄酶解析：在通過(guò)基因工程技術(shù)將β-胡蘿卜素基因?qū)胨臼荏w細(xì)胞的過(guò)程中，需用限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，而β-胡蘿卜素基因在水稻受體細(xì)胞中成功表達(dá)，要通過(guò)中心法則來(lái)完成，在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中需要RNA聚合酶。整個(gè)過(guò)程中都不需要反轉(zhuǎn)錄酶。答案：D二、非選擇題(共40分)13．(9分)科學(xué)家通過(guò)基因工程方法，將蘇云金芽孢桿菌的Bt毒蛋白基因轉(zhuǎn)入普通棉株細(xì)胞內(nèi)，并成功實(shí)現(xiàn)了表達(dá)，從而培育出了能抗棉鈴蟲的棉花植株——抗蟲棉。其過(guò)程大致如圖所示：(1)基因工程的操作程序主要包括的四個(gè)步驟是__________________、____________________、____________________、________________________。(2)Ti質(zhì)粒是農(nóng)桿菌中的一種質(zhì)粒，其上有T－DNA，把目的基因插入Ti質(zhì)粒的T－DNA中是利用T－DNA的________________________________特點(diǎn)。(3)Bt毒蛋白基因轉(zhuǎn)入普通棉株細(xì)胞內(nèi)并成功實(shí)現(xiàn)表達(dá)的過(guò)程，在基因工程中稱為________。(4)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法有很多種，該題中涉及的是______________。(5)目的基因能否在棉株體內(nèi)穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性的關(guān)鍵是__________________。這需要通過(guò)檢測(cè)才能知道，檢測(cè)采用的方法是_______________________________________________________________________________________。答案：(1)目的基因的獲取基因表達(dá)載體的構(gòu)建將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)與鑒定(2)可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并且整合到受體細(xì)胞染色體DNA上的(3)轉(zhuǎn)化(4)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法(5)目的基因是否插入了受體生物細(xì)胞的染色體的DNA上DNA分子雜交技術(shù)14．(20分)2023年11月，武漢大學(xué)利用細(xì)菌將人的血清白蛋白基因?qū)胨倔w內(nèi)，借助水稻合成了人的血清白蛋白，這種蛋白質(zhì)和人體自然產(chǎn)生的這類物質(zhì)是完全一致的，這一成果轟動(dòng)了生物界。結(jié)合圖示回答轉(zhuǎn)基因水稻培育過(guò)程的相關(guān)問題。(1)限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的識(shí)別序列及切割位點(diǎn)分別是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。為保證重組質(zhì)粒表達(dá)載體的準(zhǔn)確構(gòu)建，應(yīng)該怎樣操作？______________________，______________________，_________________________。(2)②過(guò)程常用的細(xì)菌是________。(3)③經(jīng)歷的生理過(guò)程主要有________和________兩個(gè)階段。培育出轉(zhuǎn)基因水稻完整個(gè)體所依據(jù)的生物學(xué)原理是____________________________。(4)基因工程的最后步驟是目的基因的檢測(cè)與鑒定，在此步驟可對(duì)培育的植株進(jìn)行分子水平的檢測(cè)，可檢測(cè)的物質(zhì)有________________________、____________________、________________。解析：(1)目的基因的兩側(cè)是限制酶EcoRⅠ的識(shí)別序列，因此需用限制酶EcoRⅠ切割含目的基因的DNA分子；但是若用限制酶EcoRⅠ切割質(zhì)粒，會(huì)破壞標(biāo)記基因，因此，需用限制酶MunⅠ切割質(zhì)粒；用這兩種酶切出的黏性末端相同，因此可用DNA連接酶連接目的基因和質(zhì)粒。(2)將表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞最常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，因此常用的細(xì)菌是農(nóng)桿菌。(3)過(guò)程③是組織培養(yǎng)獲得完整植株的過(guò)程，因此主要的過(guò)程是脫分化獲得愈傷組織，經(jīng)再分化獲得胚狀體。轉(zhuǎn)基因植物的培育體現(xiàn)了植物細(xì)胞的全能性。(4)目的基因的檢測(cè)與鑒定在分子水平上來(lái)看，應(yīng)進(jìn)行目的基因、轉(zhuǎn)錄出的mRNA和翻譯出的蛋白質(zhì)三種物質(zhì)的檢測(cè)。答案：(1)用限制酶MunⅠ切割質(zhì)粒用限制酶EcoRⅠ切割含目的基因的DNA分子用DNA連接酶連接目的基因和質(zhì)粒(2)農(nóng)桿菌(3)脫分化再分化植物細(xì)胞的全能性(4)人血清白蛋白基因人血清白蛋白基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA人血清白蛋白15．(11分)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，一種植物激素——油菜素內(nèi)酯能促進(jìn)農(nóng)藥在植物體內(nèi)的降解和代謝。研究人員發(fā)現(xiàn)，用油菜素內(nèi)酯處理后，許多參與農(nóng)藥降解的基因(如P450)的表達(dá)和酶活性都得到提高，在這些基因的“指導(dǎo)”下合成的蛋白酶能把農(nóng)藥逐漸轉(zhuǎn)化為水溶性物質(zhì)或低毒無(wú)毒物質(zhì)，有的則被直接排出體外。某課題組進(jìn)一步進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)操作，請(qǐng)回答：(1)獲得油菜素內(nèi)酯基因的方法有________________、____________________(舉兩種即可)。第①步用PCR技術(shù)擴(kuò)增基因時(shí)用到的耐高溫的酶通常是指____________。步驟②用到的酶有________________________。(2)圖中導(dǎo)入重組質(zhì)粒的方法是____________。在導(dǎo)入之前應(yīng)用____________處理。(3)導(dǎo)入重組質(zhì)粒以后，往往還需要進(jìn)行檢測(cè)和篩選，可用________________制成探針，檢測(cè)是否導(dǎo)入了重組基因；在培養(yǎng)基中加入________可將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來(lái)。(4)請(qǐng)你說(shuō)說(shuō)該研究發(fā)現(xiàn)的生態(tài)學(xué)意義：______________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)油菜素內(nèi)酯基因是目的基因，獲得目的基因的方法有：從cDNA文庫(kù)中獲取、從基因文庫(kù)中獲取、人工合成目的基因或利用PCR技術(shù)擴(kuò)增等。PCR技術(shù)中耐高溫的酶是DNA聚合酶(Taq酶)。步驟②用到的是對(duì)質(zhì)粒進(jìn)行剪切和拼接，要用到限制酶和DNA連接酶。(2)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)菌中，采用