高考生物一輪復(fù)習(xí) 1-1-1基因工程的原理隨堂雙基訓(xùn)練 中圖版選修3

第一單元生物技術(shù)與生物工程第一章基因工程和蛋白質(zhì)工程第一節(jié)基因工程的原理選修三1．(·蘇州模擬)下圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中依次表示限制性內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是() A．①②③④B．①②④③C．①④②③D．①④③② 解析：①是將一個(gè)DNA切成互補(bǔ)的兩個(gè)黏性末端，由限制性內(nèi)切酶發(fā)揮作用；DNA聚合酶是在DNA復(fù)制時(shí)發(fā)揮作用的(④是DNA復(fù)制)；DNA連接酶是將兩個(gè)DNA片段連接在一起(②)；解旋酶是將DNA分子雙鏈解成兩條互補(bǔ)的單鏈(③)。 答案：C2．(·諸暨模擬)采用基因工程技術(shù)將人凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫?，培育出了轉(zhuǎn)基因羊。但是人凝血因子只存在于該轉(zhuǎn)基因羊的乳汁中。下列有關(guān)敘述，正確的是() A．人體細(xì)胞中凝血因子基因的堿基對(duì)數(shù)目，小于凝血因子氨基酸數(shù)目的3倍 B．可用顯微注射技術(shù)將含有人凝血因子基因的重組DNA分子導(dǎo)入羊的受精卵 C．在該轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子基因只存在于乳腺細(xì)胞，而不存在于其他體細(xì)胞中 D．人凝血因子基因開(kāi)始轉(zhuǎn)錄后，DNA連接酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA 解析：人體細(xì)胞內(nèi)遺傳信息的表達(dá)過(guò)程中存在終止密碼子等不編碼氨基酸的情況，因此，細(xì)胞中凝血因子基因的堿基對(duì)數(shù)目應(yīng)大于凝血因子氨基酸數(shù)目的3倍；在該轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子基因存在于所有的體細(xì)胞中；催化mRNA合成的酶是RNA聚合酶。 答案：B3．已知某種限制性內(nèi)切酶在一線性DNA分子上有3個(gè)酶切位點(diǎn)，如右圖中箭頭所指。如果該線性DNA分子在3個(gè)酶切位點(diǎn)上都被該酶切斷，則會(huì)產(chǎn)生a、b、c、d四種不同長(zhǎng)度的DNA片段?，F(xiàn)有多個(gè)上述線性DNA分子，若在每個(gè)DNA分子上至少有1個(gè)酶切位點(diǎn)被該酶切斷，則從理論上講，經(jīng)該酶酶切后，這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長(zhǎng)度不同的DNA片段種類數(shù)是() A．3B．4C．9D．12 解析：限制性內(nèi)切酶具有專一性，據(jù)題干信息可知，三個(gè)切點(diǎn)都是該酶的切點(diǎn)，若線性DNA分子在三個(gè)切點(diǎn)都被切斷，則得a、b、c、d；有一個(gè)切點(diǎn)被切斷，得ab、cd，或abc、d，或a、bcd；有兩個(gè)切點(diǎn)被切斷，得a、b、cd，若ab、c、d，或a、bc、d。因此，共得到不同長(zhǎng)度的DNA片段有9種。 答案：C4．在已知某小片段基因堿基序列的情況下，獲得該基因的最佳方法是() A．用mRNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成DNA B．以4種脫氧核苷酸為原料人工合成 C．將供體DNA片段轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞中，再進(jìn)一步篩選 D．由蛋白質(zhì)的氨基酸序列推測(cè)mRNA 解析：在已知某小片段基因堿基序列的情況下，獲得該基因的最佳方法是以4種脫氧核苷酸為原料，人工合成目的基因；以mRNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成DNA是獲得真核生物目的基因的常用方法；將供體DNA片段轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞中，再進(jìn)一步篩選，檢測(cè)目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞。 答案：B5．圖為利用生物技術(shù)獲得生物新品種的過(guò)程，據(jù)圖回答： (1)在基因工程中，A表示________，如果直接從蘇云金桿菌中獲得抗蟲(chóng)基因，①過(guò)程使用的酶區(qū)別于其他酶的特點(diǎn)是________，B表示________。 (2)B→D的過(guò)程中，若使用的棉花受體細(xì)胞為體細(xì)胞，⑤表示的生物技術(shù)是________。要確定目的基因(抗蟲(chóng)基因)導(dǎo)入受體細(xì)胞后，是否能穩(wěn)定遺傳并表達(dá)，需進(jìn)行檢測(cè)和鑒定工作，請(qǐng)寫(xiě)出在個(gè)體水平上的鑒定過(guò)程：_________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)圖中A、B分別表示目的基因、重組DNA；根據(jù)酶的專一性特點(diǎn)，①過(guò)程使用的酶是限制性核酸內(nèi)切酶，其能夠識(shí)別特定的脫氧核苷酸序列。(2)B→D的過(guò)程是轉(zhuǎn)基因植物的培育過(guò)程，其需要的生物技術(shù)是植物組織培養(yǎng)；在檢測(cè)轉(zhuǎn)基因棉花中的抗蟲(chóng)基因(目的基因)是否表達(dá)時(shí)，可讓害蟲(chóng)吞食轉(zhuǎn)基因棉花的葉子，觀察害蟲(chóng)的存活情況，以確定其是否具有抗蟲(chóng)性狀。 答案：(1)目的基因能夠識(shí)別特定的脫氧核苷酸序列重組DNA(2)植物組織培養(yǎng)讓害蟲(chóng)吞食轉(zhuǎn)基因棉花的葉子，觀察害蟲(chóng)的存活情況，以確定轉(zhuǎn)基因棉花是否具有抗蟲(chóng)性狀6．(·山東省濰坊市光華中學(xué)高三月考)已知SARS是由一種RNA病毒感染所引起的疾病。SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康復(fù)后的血清中有抗S蛋白的特異性抗體。某研究小組為了研制預(yù)防SARS病毒的疫苗，開(kāi)展了前期研究工作。其簡(jiǎn)要的操作流程如下： (1)實(shí)驗(yàn)步驟①所代表的反應(yīng)過(guò)程是________________________________________________________________________。 (2)步驟②構(gòu)建重組表達(dá)載體A和重組表達(dá)載體B必須使用________________________________________________________________________。 (3)如果省略步驟②而將大量擴(kuò)增的S基因直接導(dǎo)入大腸桿菌，一般情況下，不能得到表達(dá)的S蛋白，其原因是S基因在大腸桿菌中不能________，也不能______________。 (4)為了檢驗(yàn)步驟④所表達(dá)的S蛋白是否與病毒S蛋白有相同的免疫反應(yīng)特征，可用________與________進(jìn)行抗原—抗體特異性反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，從而得出結(jié)論。 (5)步驟④和⑥的結(jié)果相比，原核細(xì)胞表達(dá)的S蛋白與真核細(xì)胞表達(dá)的S蛋白的氨基酸序列________(填“相同”或“不同”)，根本原因是________________________________________________________________________。 解析：本題考查基因工程的工具及操作步驟和學(xué)生識(shí)圖能力。(1)圖中①RNA→DNA表示通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄方式獲得目的基因。(2)基因表達(dá)載體構(gòu)建時(shí)，需要利用限制酶對(duì)載體和目的基因進(jìn)行剪切，形成黏性末端，然后用DNA連接酶將目的基因和載體連接起來(lái)，形成重組載體。(3)目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，需要借助于載體在受體細(xì)胞中進(jìn)行復(fù)制而擴(kuò)增目的基因，從而獲得大量的表達(dá)產(chǎn)物，而直接導(dǎo)入則容易被受體細(xì)胞中的DNA水解酶所水解，導(dǎo)致得不到表達(dá)產(chǎn)物。(4)S蛋白為SARS病毒表面主要的病毒抗原，因此用抗原—抗體特異性反應(yīng)實(shí)驗(yàn)可檢測(cè)其是否具有同樣的抗原性。(5)步驟④和⑥相比，基因相同，只是導(dǎo)入的受體細(xì)胞的種類不同，因?yàn)檎婧松锖驮松锕灿靡惶酌艽a子，所以表達(dá)產(chǎn)物相同。 答案：(1)逆轉(zhuǎn)錄(2)限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶(3)復(fù)制合成S基因的mRNA(或轉(zhuǎn)錄)(4)大腸桿菌中表達(dá)的S蛋白SARS康復(fù)病人血清(5)相同表達(dá)蛋白質(zhì)所用的基因相同7．(·銀川一中測(cè)試)年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予了美國(guó)科學(xué)家馬里奧·R·卡佩奇和奧利弗·史密西斯、英國(guó)科學(xué)家馬丁·J·埃文斯，獎(jiǎng)勵(lì)他們創(chuàng)造了一套完整的“基因敲除小鼠”的方式。所謂“基因敲除小鼠”，就是先在小鼠的胚胎干細(xì)胞上通過(guò)基因重組的辦法進(jìn)行基因修飾，即將胚胎干細(xì)胞中的某基因改掉，然后將“修飾”后的胚胎干細(xì)胞植入小鼠的早期胚胎，生成嵌合體小鼠。這種嵌合體小鼠長(zhǎng)大后，體內(nèi)同時(shí)存在被“修飾”過(guò)的基因和未被“修飾”的基因。如果某些小鼠的生殖細(xì)胞恰巧被“修飾”過(guò)，則它們就會(huì)生出基因完全被“修飾”過(guò)的小鼠。據(jù)所學(xué)知識(shí)回答下列問(wèn)題： (1)切割目的基因時(shí)，如上圖所示，該限制酶能識(shí)別的堿基序列是________，切點(diǎn)在________之間。 (2)將目的基因轉(zhuǎn)入小鼠胚胎干細(xì)胞后，胚胎干細(xì)胞能夠發(fā)育成轉(zhuǎn)基因小鼠，所依據(jù)的生物學(xué)原理是________。胚胎干細(xì)胞在體外培養(yǎng)的條件下可以增殖而不發(fā)生________，但通過(guò)體外定向誘導(dǎo)，能培育出人造________。 (3)從胚胎干細(xì)胞轉(zhuǎn)化到獲得目的基因純合子，并配合基因檢測(cè)，最少需要代。育種過(guò)程是：檢測(cè)目的基因→________→從中選出目的基因純合的個(gè)體。 (4)基因敲除技術(shù)中存在著一個(gè)難以克服的缺陷：敲除了某個(gè)基因后，可能不會(huì)產(chǎn)生容易識(shí)別的表型改變，因此就不能獲知該基因的功能，請(qǐng)你分析原因：________________________________________________________________________。 解析：本題以新信息為載體考查基因工程的操作及其應(yīng)用。（1）限制酶識(shí)別的堿基序列為回文序列，兩條鏈的序列正好相反。由題圖可知，限制酶識(shí)別的堿基序列為GAATTC，且在G和A之間切開(kāi)。（2）胚胎干細(xì)胞發(fā)育成個(gè)體，體現(xiàn)了動(dòng)物細(xì)胞的全能性；胚胎干細(xì)胞在體外培養(yǎng)條件下一般不發(fā)生分化，但在一定誘導(dǎo)條件下，可以定向分化形成一定的組織或器官供移植所用。（3）基因工程育種過(guò)程為：檢測(cè)目的基因→選擇目的基因進(jìn)入生殖細(xì)胞的個(gè)體交配(第一代)→從中選出目的基因純合的個(gè)體(第二代)，所以如果配合基因檢測(cè)，共需要兩代。(4)因基因和性狀之間的關(guān)系并不是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，有的性狀是由多對(duì)基因控制，有的基因之間可以互補(bǔ)，敲除了某個(gè)基因后，可能產(chǎn)生不易識(shí)別的表型改變，因此就不能獲知該基因的功能。 答案：(1)GAATTCG和A(2)細(xì)胞全能性分化組織或器官(3)2選擇目的基因進(jìn)入生殖細(xì)胞的個(gè)體交配(4)許多基因在功能上是多余的，敲除后，其他基因可以提供同樣的功能8．為擴(kuò)大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，黃河三角洲等鹽堿地的開(kāi)發(fā)利用備受關(guān)注。我國(guó)科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系。 (1)獲得耐鹽基因后，構(gòu)建重組DNA分子所用的限制性內(nèi)切酶作用于圖中的________處，DNA連接酶作用于________處。(填“a”或“b”) (2)將重組DNA分子導(dǎo)入水稻受體細(xì)胞的常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法和________法。 (3)由導(dǎo)入目的基因的水稻細(xì)胞培養(yǎng)成植株需要利用________技術(shù)，該技術(shù)的核心是________和________。 (4)為了確定耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素標(biāo)記的________作探針進(jìn)行分子雜交檢測(cè)，又要用________方法從個(gè)體水平鑒定水稻植株的耐鹽性。 解析：本題以“科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系”為背景，考查基因工程和植物細(xì)胞工程的基本內(nèi)容?；蚬こ讨械墓ぞ呙浮拗泼负虳NA連接酶的作用是斷開(kāi)或連接兩核苷酸間的磷酸二酯鍵。將目的基因?qū)胫参锸荏w細(xì)胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法。目的基因的檢測(cè)與鑒定，常利用DNA分子雜交技術(shù)(探針)等作分子水平的檢測(cè)和個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。植物組織培養(yǎng)的基本過(guò)程是植物在離體狀態(tài)下，進(jìn)行脫分化與再分化。 答案：(1)aa(2)基因槍(或花粉管通道)(3)植物組織培養(yǎng)脫分化(去分化)再分化 (4)耐鹽基因(目的基因)一定濃度鹽水澆灌(或移栽到鹽堿地中)9．將動(dòng)物致病菌的抗原基因?qū)腭R鈴薯制成植物疫苗，飼喂轉(zhuǎn)基因馬鈴薯可使動(dòng)物獲得免疫力。以下是與植物疫苗制備過(guò)程相關(guān)的圖和表。 表1引物對(duì)序列表引物對(duì)AP1AACTGAAATGTAGCTATCP2TTAAGTCCATTACTCTAG引物對(duì)BS1GTCCGACTAGTGGCTGTGS2AGCTGGCGTTTAGCCTCG 表2幾種限制性內(nèi)切酶識(shí)別序列及切割位點(diǎn)表限制性內(nèi)切酶AluⅠEcoRⅠPstⅠSmaⅠ切割位點(diǎn)AG↓CTTC↑GAG↓AATTCCTTAA↑GCTGCA↓GG↑ACGTCCCC↓GGGGGG↑CCC 請(qǐng)根據(jù)以上圖表回答下列問(wèn)題。 (1)在采用常規(guī)PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的過(guò)程中，使用的DNA聚合酶不同于一般生物體內(nèi)的DNA聚合酶，其最主要的特點(diǎn)是________________________________________________________________________。 (2)PCR過(guò)程中退火(復(fù)性)溫度必須根據(jù)引物的堿基數(shù)量和種類來(lái)設(shè)定。表1為根據(jù)模板設(shè)計(jì)的兩對(duì)引物序列，圖2為引物對(duì)與模板結(jié)合示意圖。請(qǐng)判斷哪一對(duì)引物可采用較高的退火溫度？________________________________________________________________________。 (3)圖1步驟③所用的DNA連接酶對(duì)所連接的DNA兩端堿基序列是否有專一性要求？ __________________。 (4)為將外源基因轉(zhuǎn)入馬鈴薯，圖1步驟⑥轉(zhuǎn)基因所用的細(xì)菌B通常為_(kāi)_______。 (5)對(duì)符合設(shè)計(jì)要求的重組質(zhì)粒T進(jìn)行酶切，假設(shè)所用的酶均可將識(shí)別位點(diǎn)完全切開(kāi)，請(qǐng)根據(jù)圖1中標(biāo)示的酶切位點(diǎn)和表2所列的識(shí)別序列，對(duì)以下酶切結(jié)果作出判斷。 ①采用EcoRI和PstI酶切，得到________種DNA片段。 ②采用EcoRI和SmaI酶切，得到________種DNA片段。 解析：(1)PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的過(guò)程中使用的DNA聚合酶是熱穩(wěn)定性DNA聚合酶，其特點(diǎn)是耐高溫。 (2)分析表1可知，引物對(duì)A中AT數(shù)量明顯多于GC，引物對(duì)B中GC數(shù)量明顯多于AT，因此引物對(duì)B與模板結(jié)合更穩(wěn)定。連接GC對(duì)的是三個(gè)氫鍵，連接AT對(duì)的是兩個(gè)氫鍵。引物對(duì)A中AT多，引物對(duì)B中GC多，引物對(duì)B與模板鏈之間形成的GC堿基對(duì)也多，打開(kāi)堿基對(duì)時(shí)，引物對(duì)B比引物對(duì)A消耗的能量多，因而需要較高的退火溫度。 (3)DNA連接酶沒(méi)有特異性。 (4)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。 (5)分析圖1和表2，我們可獲得下列信息：抗原基因DNA經(jīng)①過(guò)程，被EcoRI切割得一黏性末端(X端)，被AluI切割得一平末端(Y端)。載體質(zhì)粒DNA分子經(jīng)②過(guò)程，被EcoRI切割得一黏性末端(M端)，被SmaI切割得一平末端(N端)。經(jīng)過(guò)程③，目的基因與載體DNA連接在一起，要注意的是X端與M端結(jié)合后，其堿基序列仍為EcoRI的識(shí)別序列，Y與N端結(jié)合后，其堿基序列既不是AluI的識(shí)別序列，也不是SmaI的識(shí)別序列。在M、N之間有一個(gè)PstI的切割位點(diǎn)。也就是說(shuō)，重組質(zhì)粒T中有EcoRI和PstI兩種酶的切割位點(diǎn)，而沒(méi)有SmaI和AluI的切割位點(diǎn)。因而采用EcoRI和PstI酶切，可得到兩種DNA片段，采用EcoRI和SmaI酶切，只得到一種DNA片段。 答案：(1)耐高溫(2)引物對(duì)B(3)否(4)農(nóng)桿菌(5)①2②110．我國(guó)科研人員發(fā)現(xiàn)，彎曲的蠶絲由于彎折處易斷裂，其強(qiáng)度低于由蜘蛛紡績(jī)器拖牽絲的直絲，并首次在世界上通過(guò)了轉(zhuǎn)基因方法將“綠色熒光蛋白基因”與“蜘蛛拖牽絲基因”拼接后成功插入蠶絲基因組中，并在受體細(xì)胞中成功表達(dá)。 (1)在這項(xiàng)“基因工程”的操作中，目的基因是________，采用綠色熒光蛋白基因的主要目的是__________。 (2)兩基因組合在導(dǎo)入受體細(xì)胞前必須進(jìn)行的步驟是：將其與由細(xì)菌體內(nèi)取得的________進(jìn)行切割處理，以保證有相同