高中生物一輪復(fù)習(xí)同步練習(xí)：基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程

基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程練習(xí)一、選擇題1.基因工程廣泛應(yīng)用于農(nóng)牧業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和食品工業(yè)等方面。有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.乳腺生物反應(yīng)器可用于生產(chǎn)藥物B.干擾素是一種具有干擾細(xì)菌復(fù)制作用的糖蛋白C.基因工程技術(shù)可用于提高作物和畜產(chǎn)品的產(chǎn)量D.將某些病毒的抗病基因?qū)胫参镏?，可培育轉(zhuǎn)基因抗病植物2.如圖表示構(gòu)建重組質(zhì)粒和篩選含人胰島素原基因的細(xì)菌的過(guò)程，其中Ⅰ和Ⅱ表示抗性基因，①～⑦表示過(guò)程，其他數(shù)字表示菌落。下列有關(guān)敘述正確的是()(注：⑦過(guò)程表示用滅菌絨布從含氨芐青霉素培養(yǎng)基中蘸取菌種，再按到含四環(huán)素培養(yǎng)基中培養(yǎng))A.①②只能用同一種限制酶進(jìn)行切割B.Ⅰ表示抗氨芐青霉素基因，Ⅱ表示抗四環(huán)素基因C.3、5菌落是篩選出的含有人胰島素原基因的細(xì)菌D.該基因工程成功的標(biāo)志是細(xì)菌合成具有生物活性的胰島素3.下圖為蛋白質(zhì)工程操作的基本思路，下列敘述錯(cuò)誤的是()A.代表蛋白質(zhì)工程操作思路的過(guò)程是④⑤B.代表中心法則內(nèi)容的是①②C.①代表轉(zhuǎn)錄，②代表翻譯，④代表分子設(shè)計(jì)，⑤代表DNA合成D.蛋白質(zhì)工程的目的是對(duì)基因的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，通過(guò)基因合成或改造實(shí)現(xiàn)4.下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程的說(shuō)法正確的是()A.蛋白質(zhì)工程無(wú)需構(gòu)建基因表達(dá)載體B.蛋白質(zhì)工程需要限制性內(nèi)切核酸酶和DNA連接酶C.對(duì)蛋白質(zhì)的改造是通過(guò)直接改造相應(yīng)的mRNA來(lái)實(shí)現(xiàn)的D.蛋白質(zhì)工程的流程和天然蛋白質(zhì)合成的過(guò)程是相同的5.幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成分，幾丁質(zhì)酶可催化其水解。將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入菊花體內(nèi)，可增強(qiáng)其抗真菌病的能力。下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.將幾丁質(zhì)酶基因插入Ti質(zhì)粒的T－DNA上構(gòu)建表達(dá)載體B.可通過(guò)顯微注射法將農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花受體細(xì)胞C.可用PCR等技術(shù)檢測(cè)目的基因是否成功導(dǎo)入D.可用真菌接種實(shí)驗(yàn)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因菊花對(duì)真菌的抗性程度6.RNA干擾是小分子RNA介導(dǎo)的一種抑制特殊基因表達(dá)的現(xiàn)象。RNA干擾通過(guò)形成并激活沉默復(fù)合體(RISC)，降解靶基因mRNA使基因無(wú)法表達(dá)而沉默。利用人工合成的miRNA研究其作用原理如下圖所示。下列相關(guān)分析錯(cuò)誤的是()A.需依據(jù)靶基因的堿基序列設(shè)計(jì)miRNAB.整個(gè)過(guò)程至少需要7種酶參與C.沉默復(fù)合體中的miRNA可結(jié)合并降解靶基因mRNAD.RNA干擾可防止外來(lái)的有害基因或病毒基因整合到生物基因組中二、非選擇題7.科學(xué)家將人的生長(zhǎng)激素基因與pBR322質(zhì)粒進(jìn)行重組，得到的重組質(zhì)粒導(dǎo)入奶牛受精卵，使其發(fā)育為轉(zhuǎn)基因奶牛。pBR322質(zhì)粒含氨芐青霉素抗性基因(AmpR)和四環(huán)素抗性基因(TetR)，含5個(gè)限制酶切點(diǎn)(PstⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ、BamHⅠ和SalⅠ)，如圖1所示。重組質(zhì)粒形成與否需要鑒定和篩選，方法是將重組DNA分了導(dǎo)入大腸桿菌并在含抗生素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，觀察大腸桿菌的生長(zhǎng)、繁殖情況以進(jìn)行判斷，如圖2所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)獲取人生長(zhǎng)激素基因可以采用逆轉(zhuǎn)錄法合成，該過(guò)程中所用的mRNA是從________細(xì)胞中獲得的。以mRNA為模板獲取DNA的過(guò)程中，需要用到的酶有________________。該過(guò)程中除需要酶、原料外，還需要加入適量的________。(2)如果用某種限制酶切割質(zhì)粒和人的生長(zhǎng)激素基因，形成重組質(zhì)粒，再將重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌中，若受體菌在A培養(yǎng)基中不能形成菌落，在B培養(yǎng)基中能形成菌落。則使用的限制酶可能是________，即目的基因插入在________________基因中。(3)為了利用轉(zhuǎn)基因奶牛生產(chǎn)人生長(zhǎng)激素，最好讓目的基因在________細(xì)胞中進(jìn)行表達(dá)，在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，需要對(duì)________進(jìn)行改造。(4)將重組DNA分子轉(zhuǎn)入奶牛中的常用方法是____________，檢測(cè)轉(zhuǎn)基因奶牛能否產(chǎn)生人生長(zhǎng)激素常用的方法是____________。(5)如果要加速轉(zhuǎn)基因奶牛的繁育速度，采用核移植技術(shù)比雜交技術(shù)更好，這是因?yàn)殡s交技術(shù)容易造成_________________________________________。8.1965年中國(guó)科學(xué)家人工合成了具有生物活性的結(jié)晶牛胰島素，摘取了人工合成蛋白質(zhì)的桂冠。人胰島素基因表達(dá)的最初產(chǎn)物是一條肽鏈構(gòu)成的前胰島素原，經(jīng)下圖1所示的過(guò)程形成具生物活性的胰島素。此后科學(xué)家又提出了利用基因工程改造大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素的兩種方法：AB法是根據(jù)胰島素A、B兩條肽鏈的氨基酸序列人工合成兩種DNA片段，利用工程菌分別合成兩條肽鏈后將其混合自然形成胰島素；BCA法是利用胰島B細(xì)胞中的mRNA得到胰島素基因，表達(dá)出胰島素原后再用特定酶切掉C肽段。這兩種方法使用同一種質(zhì)粒作為載體。請(qǐng)據(jù)圖分析并回答下列問(wèn)題：(1)在人體胰島B細(xì)胞內(nèi)，圖1中前胰島素原形成具生物活性的胰島素過(guò)程中參與的細(xì)胞器有__________________________________________。(2)由于密碼子的________特性，AB法中人工合成的兩種DNA片段均有多種可能的序列。________(填“AB”“BCA”或“AB和BCA”)法獲取的目的基因中不含人胰島素基因啟動(dòng)子。(3)圖2是利用基因工程生產(chǎn)人胰島素過(guò)程中使用的質(zhì)粒及目的基因的部分結(jié)構(gòu)。為使目的基因與載體正確連接，在設(shè)計(jì)PCR引物時(shí)可添加限制酶________的識(shí)別序列。通過(guò)上述方法獲得人的胰島素基因后，需要通過(guò)PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增，已知胰島素基因左端①處的堿基序列為－CCTTTCAGCTCA－，則其中一種引物設(shè)計(jì)的序列是5′_______________________________________3′。(4)對(duì)重組表達(dá)載體進(jìn)行酶切鑒定，若選擇限制酶SalⅠ，最多能獲得________種大小不同的DNA片段。(5)β－半乳糖苷酶可以分解無(wú)色的X－gal產(chǎn)生藍(lán)色物質(zhì)使菌落呈現(xiàn)藍(lán)色，否則菌落為白色。經(jīng)Ca2＋處理的大腸桿菌與重組質(zhì)?；旌吓囵B(yǎng)一段時(shí)間后，采用________法將大腸桿菌接種到添加了_______________________的培養(yǎng)基上篩選出________色的菌落即為工程菌種。(6)科學(xué)家利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)，研制出了賴脯胰島素，與天然胰島素相比，其皮下注射后易吸收、起效快。獲得賴脯胰島素基因的途徑是：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→________________→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列。答案：1.B干擾素是一種具有干擾病毒復(fù)制作用的糖蛋白，B錯(cuò)誤。2.C由于不同限制酶切割形成的黏性末端可能相同，因此①②也可以用不同種限制酶進(jìn)行切割，A錯(cuò)誤；根據(jù)⑥⑦篩選結(jié)果可知，構(gòu)建基因表達(dá)載體后，抗四環(huán)素基因被破壞，而抗氨芐青霉素基因沒(méi)有被破壞，因此Ⅰ表示抗四環(huán)素基因，Ⅱ表示抗氨芐青霉素基因，B錯(cuò)誤；3、5菌落中的細(xì)菌能抗氨芐青霉素，但不能抗四環(huán)素，篩選出的是含有人胰島素原基因的細(xì)菌，C正確；細(xì)菌是原核生物，不含內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，不能對(duì)胰島素進(jìn)行加工，因此細(xì)菌不能合成具有生物活性的胰島素，D錯(cuò)誤。3.D代表蛋白質(zhì)工程操作思路的過(guò)程是④⑤，A正確；①代表轉(zhuǎn)錄，②代表翻譯，④代表分子設(shè)計(jì)，⑤代表DNA合成，B、C正確；蛋白質(zhì)工程的目的是對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，通過(guò)基因合成或改造實(shí)現(xiàn)，D錯(cuò)誤。4.B蛋白質(zhì)工程是以基因工程為基礎(chǔ)的，蛋白質(zhì)工程需要限制性內(nèi)切核酸酶(切割目的基因和載體)和DNA連接酶(連接切割后的目的基因和載體)，構(gòu)建基因表達(dá)載體，A錯(cuò)誤，B正確；對(duì)蛋白質(zhì)的改造是通過(guò)直接改造相應(yīng)的基因來(lái)實(shí)現(xiàn)的，C錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)工程是從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)，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)，故蛋白質(zhì)工程的流程和天然蛋白質(zhì)合成的過(guò)程是不完全相同的，D錯(cuò)誤。5.B可通過(guò)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花受體細(xì)胞，顯微注射法是用于將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞的方法，B錯(cuò)誤。6.CmiRNA通過(guò)堿基互補(bǔ)配對(duì)的方式識(shí)別并與目標(biāo)mRNA結(jié)合，需依據(jù)靶基因的堿基序列設(shè)計(jì)miRNA，A正確；整個(gè)過(guò)程需要兩種限制酶和DNA連接酶構(gòu)建DNA表達(dá)載體，需要RNA聚合酶合成miRNA，需要逆轉(zhuǎn)錄酶合成DNA，需要RNAseⅢ酶切割miRNA前體，然后利用RNA水解酶將mRNA降解，所以至少需要7種酶參與，B正確；沉默復(fù)合體中的miRNA可結(jié)合靶基因mRNA，AGO2蛋白起到降解作用，C錯(cuò)誤；RNA干擾可降解侵入細(xì)胞的mRNA，可防止外來(lái)的有害基因或病毒基因整合到生物基因組中，D正確]7.(1)垂體逆轉(zhuǎn)錄酶、DNA聚合酶引物(2)PstⅠ氨芐青霉素抗性(AmpR)(3)乳腺啟動(dòng)子(4)顯微注射法抗原—抗體雜交(5)(性狀分離導(dǎo)致)目的基因丟失解析人生長(zhǎng)激素基因只在垂體細(xì)胞中表達(dá)，所以所用的mRNA從垂體細(xì)胞中獲得。受體菌在A培養(yǎng)基中不能形成菌落，在B培養(yǎng)基中能形成菌落，說(shuō)明目的基因插入氨芐青霉素抗性基因中，所以使用的限制酶是PstⅠ。8.(1)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和線粒體(2)簡(jiǎn)并AB和BCA(3)XhoⅠ和MunⅠ—CTCGAGCCTTTCAGCTCA—(4)7(5)稀釋涂布平板氨芐青霉素和X－gal白(6)設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)解析(1)胰島素屬于分泌蛋白，前胰島素原形成具生物活性的胰島素過(guò)程中參與的細(xì)胞器有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和線粒體。(2)密碼子具有簡(jiǎn)并的特性，故AB法中人工合成的兩種DNA片段均有多種可能的序列；結(jié)合題意“BCA法是利用人體胰島B細(xì)胞中的mRNA得到胰島素基因，表達(dá)出胰島素原后再用特定酶切掉C肽段”可知，BCA法是從人體胰島B細(xì)胞中獲取mRNA，在基因的結(jié)構(gòu)中，啟動(dòng)子在非編碼區(qū)，是不會(huì)被轉(zhuǎn)錄和翻譯的，根據(jù)題干信息“AB法是根據(jù)胰島素A、B兩條肽鏈的氨基酸序列人工合成兩種DNA片段，利用工程菌分別合成兩條肽鏈后將其混合自然形成胰島素”可知，由AB法中的“胰島素A、B兩條肽鏈的氨基酸序列”，和BCA法中的“胰島B細(xì)胞中的mRNA”得到的目的基因中均不含人胰島素基因啟動(dòng)子。(3)根據(jù)圖2，對(duì)于目的基因，SalⅠ和NheⅠ的作用位點(diǎn)在目的基因的中間，會(huì)破壞目的基因，則在引物設(shè)計(jì)時(shí)不能選用這兩種限制酶，那么只能在XhoⅠ和MunⅠ和EcoRⅠ中選擇；同時(shí)質(zhì)粒上EcoRⅠ的其中一個(gè)作用位點(diǎn)是在標(biāo)記基因上，所以只能選擇XhoⅠ和MunⅠ兩種限制酶，則需要在設(shè)計(jì)PCR引物時(shí)添加限制酶XhoⅠ和MunⅠ的識(shí)別序列。已知胰島素基因左端①處的堿基序列為－CCTTTCAGCTCA－，在設(shè)計(jì)PCR引物時(shí)需要添加限制酶XhoⅠ和MunⅠ的識(shí)別序列，根據(jù)兩種酶在質(zhì)粒上的位置上可知，XhoⅠ的識(shí)別序列需要添加在目的基因左側(cè)、MunⅠ的識(shí)別序列需要添加在目的基因右側(cè)，已知胰島素基因左端①處的堿基序列為－CCTTTCAGCTCA－，由于DNA合成時(shí)，新鏈的延伸方向是：5′→3′，即其中一種引物與模板鏈3′端(①處互補(bǔ)的位置)堿基互補(bǔ)配對(duì)，同時(shí)該引物序列需要包含XhoⅠ的識(shí)別序列，所以其中一種引物設(shè)計(jì)的序列是5′—CTCGAGCCTTTCAGCTCA—3′。(4)對(duì)重組表達(dá)載體進(jìn)行酶切鑒定，由(3)可知用限制酶XhoⅠ和MunⅠ來(lái)構(gòu)建重組表達(dá)載體，根據(jù)圖2可知，目的基因中含有2個(gè)SalⅠ的識(shí)別位點(diǎn)，若用酶切要獲得最多DNA片段，則質(zhì)粒中的SalⅠ的識(shí)別位點(diǎn)不被目的基因破壞，則重組表達(dá)載體中一共含有3個(gè)SalⅠ的識(shí)別位點(diǎn)，所以選擇限制酶SalⅠ來(lái)酶切重組表達(dá)載體，最多可以獲得7種大小不同的DNA片段。(5)常見(jiàn)的微生物接種方法為稀釋涂布平板法和平板劃線法，其中常用的是稀釋涂布平板法，獲得的菌落能均勻分布；由于重組質(zhì)粒中含有氨芐青霉素抗性基因，成功導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌可以在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上存活下來(lái)，而未導(dǎo)入的則會(huì)死亡，將目的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞常用Ca2＋處理，使細(xì)胞處于一