新教材同步備課2024春高中生物第3章基因工程第3節(jié)基因工程的應(yīng)用第4節(jié)蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用課時(shí)訓(xùn)練新人教版選擇性必修3

第3節(jié)基因工程的應(yīng)用第4節(jié)蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用課時(shí)·訓(xùn)練基礎(chǔ)鞏固1.我國(guó)科學(xué)家利用基因工程技術(shù)將海藻合成酶基因轉(zhuǎn)移到甘蔗體內(nèi),獲得了抗旱、高產(chǎn)、高糖的甘蔗新品種。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.我國(guó)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的目的基因來(lái)自某種真菌B.利用基因工程的方法可以獲取干擾素、凝血因子等藥物C.培育抗除草劑的玉米需要使用限制酶、DNA連接酶等工具酶D.通過(guò)基因工程可以提高作物抗鹽堿和抗干旱的能力答案:A解析:培育轉(zhuǎn)基因抗蟲棉用到的目的基因是Bt抗蟲蛋白基因,該目的基因是從蘇云金桿菌中提取的,蘇云金桿菌屬于細(xì)菌。2.科學(xué)家在河南華溪蟹中找到了金屬硫蛋白基因,并以質(zhì)粒為載體,采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育出了硫吸收能力極強(qiáng)的轉(zhuǎn)基因煙草。下列有關(guān)該煙草培育的敘述,正確的是()A.金屬硫蛋白基因需插入質(zhì)粒上,才能轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中B.需用特定的限制酶切割煙草的核酸C.同種限制酶既可以切割含目的基因的DNA片段,又可以切割質(zhì)粒,因此不具有專一性D.轉(zhuǎn)基因煙草與原煙草相比基因組成發(fā)生了變化,導(dǎo)致兩者出現(xiàn)生殖隔離答案:A解析:金屬硫蛋白基因需插入質(zhì)粒上,才能轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中,A項(xiàng)正確。在基因工程中,需用特定的限制酶切割目的基因和載體,而不是切割煙草的核酸,B項(xiàng)錯(cuò)誤。限制酶具有專一性,能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的特定核苷酸序列,并且使每一條鏈中特定部位的磷酸二酯鍵斷開,C項(xiàng)錯(cuò)誤。轉(zhuǎn)基因煙草與原煙草之間一般不會(huì)出現(xiàn)生殖隔離,D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.下圖是某轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻培育流程圖。下列有關(guān)分析錯(cuò)誤的是()A.抗蟲蛋白基因的獲得需要限制酶B.①過(guò)程所依據(jù)的理論基礎(chǔ)之一是DNA分子結(jié)構(gòu)具有相似性C.該基因工程的原理是讓抗蟲蛋白基因在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定存在D.④過(guò)程依據(jù)細(xì)胞的全能性原理答案:C解析:該基因工程的原理是讓抗蟲蛋白基因在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定和高效地表達(dá)。4.凝乳酶是奶酪生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵酶,通過(guò)蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)高效凝乳酶,不需要的步驟是()A.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)B.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能分析C.凝乳酶基因的定向改造D.將定向改造的凝乳酶導(dǎo)入受體細(xì)胞答案:D解析:蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屬于蛋白質(zhì)工程的步驟,A項(xiàng)不符合題意。蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能分析屬于蛋白質(zhì)工程的步驟,B項(xiàng)不符合題意。蛋白質(zhì)工程通過(guò)改造或合成基因來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)的改造,C項(xiàng)不符合題意。需要將定向改造的凝乳酶基因與質(zhì)粒重組后導(dǎo)入受體細(xì)胞,而不是將定向改造的凝乳酶導(dǎo)入受體細(xì)胞,D項(xiàng)符合題意。5.科學(xué)家為提高玉米中賴氨酸含量,計(jì)劃將天冬氨酸激酶的第352位的蘇氨酸變?yōu)楫惲涟彼?將二氫吡啶二羧酸合成酶中第104位的天冬酰胺變?yōu)楫惲涟彼?。下列操作正確的是()A.直接改造上述兩種蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)B.對(duì)指導(dǎo)上述兩種酶合成的mRNA進(jìn)行改造C.利用誘變技術(shù)促使控制上述兩種酶的基因發(fā)生突變D.利用基因工程技術(shù),對(duì)控制上述兩種酶的基因進(jìn)行改造答案:D解析:蛋白質(zhì)的功能與其高級(jí)結(jié)構(gòu)密切相關(guān),而蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)又非常復(fù)雜,所以直接對(duì)蛋白質(zhì)改造非常困難,且即使改造成功也不能遺傳,A項(xiàng)錯(cuò)誤。直接改造相應(yīng)的mRNA,不一定能夠表達(dá)產(chǎn)生所需要的蛋白質(zhì),且即使成功也不能遺傳,B項(xiàng)錯(cuò)誤。由于基因突變具有不定向性和低頻性,所以使用誘變技術(shù)不易獲得符合要求的基因,C項(xiàng)錯(cuò)誤。基因工程可定向改造生物的遺傳性狀,所以可利用基因工程技術(shù),對(duì)控制這兩種酶的基因進(jìn)行改造,D項(xiàng)正確。6.科研人員將抗蟲基因轉(zhuǎn)入菊花,培育出抗蟲菊花。下圖是獲得轉(zhuǎn)基因菊花的技術(shù)流程,請(qǐng)據(jù)圖回答下列問(wèn)題。注卡那霉素抗性基因(KanR)作為標(biāo)記基因,菊花葉片對(duì)卡那霉素高度敏感。(1)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入農(nóng)桿菌的目的是利用農(nóng)桿菌能夠的特點(diǎn),使目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞中,并整合到菊花細(xì)胞的上,最終形成轉(zhuǎn)基因植株。

(2)將愈傷組織轉(zhuǎn)移到添加一定濃度植物激素和的培養(yǎng)基中,在適宜條件下進(jìn)行培養(yǎng),篩選轉(zhuǎn)基因菊花。

(3)用PCR方法檢測(cè)轉(zhuǎn)基因菊花是否含有目的基因時(shí),需根據(jù)的核苷酸序列設(shè)計(jì)引物,以為模板進(jìn)行第一輪擴(kuò)增。

答案:(1)侵染菊花(或植物)細(xì)胞,并將其Ti質(zhì)粒上的T-DNA轉(zhuǎn)移到被侵染的細(xì)胞染色體DNA(2)卡那霉素(3)抗蟲基因(或目的基因)轉(zhuǎn)基因菊花的DNA(或含目的基因的菊花DNA)7.胰島素可以用于治療糖尿病,但是胰島素被注射入人體后,會(huì)堆積在皮下,要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間才能進(jìn)入血液,而進(jìn)入血液的胰島素又容易被分解,治療效果受到影響。下圖是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)的速效胰島素的生產(chǎn)過(guò)程,據(jù)圖回答下列問(wèn)題。(1)通過(guò)人工合成的新基因應(yīng)與結(jié)合后轉(zhuǎn)移到中才能得到準(zhǔn)確表達(dá)。

(2)若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素,需用到的生物工程有、和發(fā)酵工程。

(3)圖中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是

。答案:(1)載體大腸桿菌或其他細(xì)胞(2)蛋白質(zhì)工程基因工程(3)根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列,推測(cè)出其基因中的脫氧核苷酸序列,然后利用DNA合成儀來(lái)合成新的胰島素基因能力提升1.α1-抗胰蛋白酶缺乏癥是一種單基因遺傳病,患者成年后會(huì)出現(xiàn)肺氣腫及其他疾病,嚴(yán)重者甚至死亡。利用基因工程技術(shù)將控制該酶合成的基因?qū)胙虻氖芫?最終培育出能在乳腺細(xì)胞表達(dá)人α1-抗胰蛋白酶的轉(zhuǎn)基因羊,從而更容易獲得這種酶,如下圖所示。下列關(guān)于該過(guò)程的敘述,錯(cuò)誤的是()A.載體上綠色熒光蛋白基因的作用是便于篩選含有目的基因的受體細(xì)胞B.將目的基因與在羊膀胱細(xì)胞中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子連接在一起構(gòu)建基因表達(dá)載體,導(dǎo)入羊受精卵,將會(huì)更加容易得到α1-抗胰蛋白酶C.培養(yǎng)出的轉(zhuǎn)基因羊的所有細(xì)胞中都含有該目的基因,故該羊有性生殖產(chǎn)生的后代也都能產(chǎn)生α1-抗胰蛋白酶D.目的基因與載體的重組過(guò)程需要DNA連接酶的催化答案:C解析:載體上綠色熒光蛋白基因作為標(biāo)記基因,可用于篩選含目的基因的受體細(xì)胞,A項(xiàng)正確。將目的基因與在羊膀胱細(xì)胞中特異表達(dá)的基因的啟動(dòng)子連在一起構(gòu)建基因表達(dá)載體,導(dǎo)入羊受精卵,制得膀胱生物反應(yīng)器,獲取產(chǎn)品將不受性別和發(fā)育時(shí)期的限制,B項(xiàng)正確。轉(zhuǎn)基因羊有性生殖產(chǎn)生的后代會(huì)發(fā)生性狀分離,有的子代不再具有轉(zhuǎn)基因生物的特性,C項(xiàng)錯(cuò)誤。目的基因與載體的重組需要DNA連接酶的催化,D項(xiàng)正確。2.下列有關(guān)蛋白質(zhì)工程的敘述,錯(cuò)誤的是()A.蛋白質(zhì)工程不需要構(gòu)建基因表達(dá)載體B.通過(guò)蛋白質(zhì)工程改造后的蛋白質(zhì)有的是自然界沒(méi)有的蛋白質(zhì)C.蛋白質(zhì)工程需要限制酶和DNA連接酶D.蛋白質(zhì)工程是在基因水平上改造蛋白質(zhì)的答案:A解析:蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ),通過(guò)改造或合成基因,來(lái)改造現(xiàn)有蛋白質(zhì),或制造一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求,故需要構(gòu)建基因表達(dá)載體,也需要限制酶和DNA連接酶,A項(xiàng)錯(cuò)誤,B、C兩項(xiàng)正確。蛋白質(zhì)工程是在基因水平上改造蛋白質(zhì)的,D項(xiàng)正確。3.科學(xué)家對(duì)鼠源雜交瘤抗體進(jìn)行改造,生產(chǎn)出效果更好的鼠—人嵌合抗體,用于癌癥治療。下圖表示形成鼠—人嵌合抗體的過(guò)程,據(jù)圖回答下列問(wèn)題。(1)改造鼠源雜交瘤抗體,生產(chǎn)鼠—人嵌合抗體,屬于(生物工程)的范疇。(2)圖示過(guò)程是從預(yù)期的出發(fā),設(shè)計(jì),最終必須對(duì)進(jìn)行操作,此操作中改變的是。

(3)經(jīng)過(guò)改造的鼠—人嵌合抗體,與鼠源雜交瘤抗體相比較,突出的優(yōu)點(diǎn)是(從免疫角度考慮)。

答案:(1)蛋白質(zhì)工程(2)嵌合抗體功能嵌合抗體的結(jié)構(gòu)基因基因的堿基序列(3)減輕人體的免疫排斥反應(yīng)解析:(1)由題圖可知,鼠—人嵌合抗體是通過(guò)人工設(shè)計(jì)而形成的具有特定功能的蛋白質(zhì),其生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)屬于蛋白質(zhì)工程的范疇。(2)蛋白質(zhì)工程的基本思路:預(yù)期蛋白質(zhì)的功能→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到并改變相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質(zhì)。(3)從免疫的角度考慮,對(duì)人體來(lái)說(shuō)鼠源抗體為抗原,若利用人的抗體與之嵌合,則免疫排斥反應(yīng)會(huì)減輕,對(duì)人體的副作用會(huì)減少。4.人參是一種藥材,具有良好的滋補(bǔ)作用。干擾素在慢性乙肝、丙肝及部分腫瘤的治療中有一定療效。下圖為科研人員制備能合成干擾素的人參愈傷組織細(xì)胞的流程,①~④表示相關(guān)的操作,EcoRⅠ、BamHⅠ為限制酶,它們的識(shí)別序列及切割位點(diǎn)如下表所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題。限制酶識(shí)別序列及切割位點(diǎn)EcoRⅠBamHⅠ(1)過(guò)程①中,利用PCR擴(kuò)增干擾素基因時(shí),設(shè)計(jì)引物序列的主要依據(jù)是?？蒲腥藛T還需在兩種引物的一端分別加上相應(yīng)的堿基序列,以便后續(xù)基因的剪切和連接,這兩種堿基序列分別是和。

(2)過(guò)程②所構(gòu)建的基因表達(dá)載體中未標(biāo)注出的必需元件還有,基因表達(dá)載體中的啟動(dòng)子的作用是,標(biāo)記基因的作用是。

(3)過(guò)程③中需先用處理根瘤農(nóng)桿菌,可使根瘤農(nóng)桿菌處于的狀態(tài),以便將基因表達(dá)載體導(dǎo)入細(xì)胞。

(4)過(guò)程④中,科研人員提取愈傷組織細(xì)胞的RNA后,先通過(guò)過(guò)程獲得DNA,再進(jìn)行PCR擴(kuò)增,若最終未能檢測(cè)出干擾素基因,可能原因有

。(5)科研人員認(rèn)為,將轉(zhuǎn)干擾素基因的人參愈傷組織加工成的藥物比單純干