高中生物 基因工程的應(yīng)用練習(xí)

基因工程的應(yīng)用練習(xí)題

1.復(fù)合型免疫缺陷癥(SCID)患者缺失ada基因，利用基因療法將人正常ada基因轉(zhuǎn)

入患者自身T細(xì)胞，可改善患者的免疫功能，如圖顯示該基因療法的兩個(gè)關(guān)鍵步驟?；?/p>

答下列問(wèn)題：

援言人正X(1)、圖中所示獲取正常ada基因的方法

ada圣因的劃堡是,若要大量獲取該基因，可通過(guò)

CQ]PCR技術(shù)迸行擴(kuò)增.與細(xì)胞內(nèi)DNA復(fù)制過(guò)程相比，PCR

技術(shù)的不同點(diǎn)有(答出兩點(diǎn))

(2)、步驟②是,在該步驟中，病毒

作為起作用，需使用的工具酶

有o

(3)、完成步驟②后，在體外將人正常ada基因?qū)?/p>

入患者自身的T細(xì)胞.此后在將該T細(xì)胞重新輸入患

者體內(nèi)之前，還必須完成哪兩項(xiàng)操作？

2、1990年，在經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的審查后，美國(guó)NIH(美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究所)終于批

準(zhǔn)了對(duì)一名患有嚴(yán)重復(fù)合型免疫缺陷癥的4歲女孩實(shí)施基因治療。腺昔酸脫

氨酶是免疫系統(tǒng)完成正常功能必需的酶，臨床患者先天腺昔酸脫氨酶(ada)基

因缺乏，導(dǎo)致她患重癥聯(lián)合免疫缺陷病(SCID)。因此，她不能抵抗任何微生

物的感染，只能在無(wú)菌條件下生活。

運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)進(jìn)行治療后，患者

的免疫功能得到了很大的修復(fù)。下圖

表示治療SCID的過(guò)程，請(qǐng)據(jù)圖回答

下列問(wèn)題

⑴在這個(gè)實(shí)例中充當(dāng)“分子運(yùn)輸車(chē)”

的是,目的基因是,

細(xì)胭.相拂笛

卜LM的I淋匕如胞料

注入如看體內(nèi)目的基因的受體細(xì)胞是o

砧因汗入I常培井T

已細(xì)胞Q淋巴細(xì)胞⑵要獲得攜帶人正常ada基因的細(xì)

oo。二菌，需要的工具包括、

Q和O

⑶人的ada基因與胰島素基因相比,其主要差別是o

(4)如果科學(xué)家通過(guò)基因工程技術(shù),成功改造了某女性血友病患者的造血干

細(xì)胞，使其凝血功能全部恢復(fù)正常。寫(xiě)出該女性的卵原細(xì)胞在治療前后的基

因型：(正?；?yàn)镠,血友病基因?yàn)閔)、o

(5)如果該女性在恢復(fù)正常后，與一正常男性結(jié)婚，所生子女的表現(xiàn)型

為(在下列選項(xiàng)中選擇正確的一項(xiàng))，并說(shuō)明理由：

A.子、女兒全部正常B.兒子、女兒中各一半正常

C.兒子全部患病、女兒全部正常D.兒子全部正常、女兒全部患病

3、番茄果實(shí)成熟過(guò)程中，某種酶（PG）開(kāi)始合成并顯著增加，促使果實(shí)變紅變軟。但

不利于長(zhǎng)途運(yùn)輸和長(zhǎng)期保鮮。科學(xué)家利用反義RNA技術(shù)（見(jiàn)圖解），可有效解決此問(wèn)題。

該技術(shù)的核心是，從番茄體細(xì)胞中獲得指導(dǎo)PG合成的信使RNA,繼而以該信使RNA

為模板人工合成反義基因并將之導(dǎo)入離體番茄體細(xì)胞，經(jīng)組織培養(yǎng)獲得完整植株。新植

株在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中，反義基因經(jīng)轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的反義RNA與細(xì)胞原有mRNA（靶mRNA）

互補(bǔ)形成雙鏈RNA,阻止靶mRNA進(jìn)一步翻譯形成PG,從而達(dá)到抑制果實(shí)成熟的目

的。請(qǐng)結(jié)合圖解回答：

細(xì)胞原有基因（1）反義基因像一

.（靶基因）般基因一樣是一段雙鏈

,不能合成的DNA分子，合成該

靶mRNA-、--"?"

因的蛋白產(chǎn)物

反義RNA分子的第一條鏈時(shí)，使

形成互補(bǔ)雙鏈RNA.用的模板是細(xì)胞質(zhì)中的

合成的反義基因不能與核糖體結(jié)合或

被RNA酶快速降解信使RNA,原料是四

種,所

用的酶是O

（2）如果指導(dǎo)番茄合成PG的信使RNA的堿基序列是一A—u—c—c—A—G—G

—U—C—,那么，PG反義基因的這段堿基對(duì)序列是o

（3）將人工合成的反義基因?qū)敕讶~肉細(xì)胞原生質(zhì)體的運(yùn)輸工具

是,在受體細(xì)胞中該基因指導(dǎo)合成的最終產(chǎn)物

是o

4、隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)農(nóng)藥的產(chǎn)量和品種逐年增加，但害蟲(chóng)的抗藥性也不斷增

強(qiáng)，對(duì)農(nóng)作物危害仍然很?chē)?yán)重。如近年來(lái)，棉鈴蟲(chóng)在我國(guó)大面積暴發(fā)成災(zāi)，造成經(jīng)濟(jì)損

失每年達(dá)100億以上。針對(duì)這種情況，江蘇農(nóng)科院開(kāi)展“轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉”的科技攻關(guān)研究，

成功地將某種能產(chǎn)生抗蟲(chóng)毒蛋白細(xì)菌的抗蟲(chóng)基因?qū)朊藁?xì)胞中，得到的棉花新品種對(duì)

棉鈴蟲(chóng)的毒殺效果高達(dá)80%以上。就以上材料，分析回答：

（1）細(xì)菌的抗蟲(chóng)基因之所以能“插入”到棉花體內(nèi)，原因是o

（2）從細(xì)菌的DNA中“剪下”抗蟲(chóng)基因的酶是。將細(xì)菌的抗蟲(chóng)基因“插入”

棉花體細(xì)胞中的酶是-

（3）“轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉”具有抗害蟲(chóng)的能力，這表明棉花體內(nèi)產(chǎn)生了抗蟲(chóng)的

物質(zhì)。這種變異屬于o這個(gè)事實(shí)說(shuō)明，害蟲(chóng)和植物共用一

套。

（4）假設(shè)抗蟲(chóng)基因含有12000個(gè)堿基對(duì),則該基因控制合成的蛋白質(zhì)共有個(gè)

氨基酸。

（5）棉花的DNA分子被“嫁接”上或“切割”掉某個(gè)基因，實(shí)際并不影響遺傳信息的

表達(dá)功能。這說(shuō)明---------------------------。

（6）“轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉”抗害蟲(chóng)的遺傳信息傳遞過(guò)程可表示為0

（7）該項(xiàng)科技成果在環(huán)境保護(hù)上的作用是。

（8）科學(xué)家預(yù)言，止匕種“轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉”獨(dú)立種植若干代以后，也將出現(xiàn)不抗蟲(chóng)的植

株，此現(xiàn)象來(lái)源于。

（9）害蟲(chóng)抗藥性的增強(qiáng)是的結(jié)果；

5、熒火蟲(chóng)能發(fā)光是因?yàn)闊苫鹣x(chóng)體內(nèi)可以通過(guò)熒光素酶催化的系列反應(yīng)所產(chǎn)生的現(xiàn)象。

如果熒光素酶存在于植物體內(nèi)，也可使植物體發(fā)光。一直以來(lái)熒光素酶的惟一來(lái)源是從

熒火蟲(chóng)腹部提取的。但加利福利亞大學(xué)的一組科學(xué)家成功地通過(guò)轉(zhuǎn)基因工程實(shí)現(xiàn)了將熒

光素酶基因?qū)氲酱竽c桿菌體內(nèi)，并在大腸桿菌體4內(nèi)產(chǎn)生熒光素酶。請(qǐng)你根據(jù)已有的

知識(shí)回答下列有關(guān)問(wèn)題：

（1）在此轉(zhuǎn)基因工程中，目的基因是,提取目的基因的方法通常有兩

種，提取該目的基因的方法最可能的途徑是O

（2）下列可作為受體細(xì)胞的生物有

A.土壤農(nóng)桿菌B.結(jié)核桿菌C.噬菌體D.枯草桿菌

（3）在此轉(zhuǎn)基因工程中，是由質(zhì)粒承擔(dān)運(yùn)載體的，除此結(jié)構(gòu)外，常作為載體的物質(zhì)還

有0在將體外重組體DNA導(dǎo)入大腸桿菌體內(nèi)之前通常要用

處理大腸桿菌，目的是o

（4）與雜交育種、誘變育種相比，通過(guò)基因工程來(lái)培育新品種的主要優(yōu)點(diǎn)是

和0

6、糖尿病是一種常見(jiàn)病，且發(fā)病率有逐年增加的趨勢(shì)，以致發(fā)達(dá)國(guó)家把它列為第三號(hào)

“殺手”。

（1）目前對(duì)糖尿病I型的治療，大多采用激素療法，所用激素為,由

________________細(xì)胞分泌。

（2）這種治療用的激素過(guò)去主要是從動(dòng)物的內(nèi)臟中提取，數(shù)量有限，20世紀(jì)70年代

后，開(kāi)始采用基因工程的方法生產(chǎn)，如圖乙所示，請(qǐng)回答：

①指出圖中2、4、6、7的名稱(chēng)：

J7-------------'丁4-------------'_II_I_II_II_III

②一般獲取4采用的方法是

③6的獲得必須用____________切割3?窿卷、^3

和4,使它們產(chǎn)生相同的,弋逛郭一?

再加入適量的酶，才可形成。12

④2的化學(xué)本質(zhì)為o

7、下圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過(guò)程示意圖，請(qǐng)據(jù)圖作答。

重復(fù)進(jìn)行⑤

且小21^大量的A

A/XAA

胰島素A/\zx/\z\

mRNA

細(xì)胞器是o

（2）自然界中生物的變異是的，而以上的基因工程技術(shù)使大腸桿菌按照

人們

目的發(fā)生的變異。

（3）家蠶的體細(xì)胞共有56條染色體，對(duì)家蠶的基因組進(jìn)行分析（參照人類(lèi)基因組計(jì)劃

要求），應(yīng)測(cè)定家蠶的條雙鏈DNA分子上的核昔酸序列，它們分別

是。

（4）為了提高蠶絲的產(chǎn)量和品質(zhì)，可以通過(guò)家蠶遺傳物質(zhì)改變引起變異和進(jìn)一步的選

育來(lái)完成.這些變異的來(lái)源有：。

8、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。

請(qǐng)根據(jù)以上圖表回

答下列問(wèn)題。

(1)在米用常規(guī)

PCR方法擴(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)廣一引物對(duì)表1引物對(duì)序列表

一^S_DNA引物對(duì)P\AACTGAAATGTAGCTATC

的DNA聚合酶，其八UUHWH型“川用nlfiihmillli川||||“||川岫||“山—一模板A.P2TTAAGTCCATTACTCTAG

最主要的特點(diǎn)模最-［川川IIW川由川I皿UnilUuM皿皿皿弓1物對(duì)SIGTCCGACTAGTGGCTGTG

BS2AGCTGGCGTTTAGCCTCG

是_____________圖2引物對(duì)與模板結(jié)合示意圖

表2幾種限制附識(shí)別序列及切徵J位點(diǎn)表

________________________________O

限制酶AluIEcoRIPsiISniaI

(2)PCR過(guò)程中AGJ.CTGXAATTCCTGCA；GCCCJGGG

切割位點(diǎn)

退火(復(fù)性)溫度TCTGACTTAATGGTACGTCGGGtCCC

必須根據(jù)引物的堿基數(shù)量和種類(lèi)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？O

(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(zhuān)一性要

求？_O

(7T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O

(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片斷。

②采用EcoRI和SmaI酶切，得到種DNA片斷。

練習(xí)題答案

1、（1）從基因文庫(kù)中獲取目的基因不需要解旋酶，需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶

（2）建構(gòu)基因表達(dá)載體運(yùn)載體限制酶和DNA連接酶

（3）將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞目的基因的檢測(cè)與表達(dá)

2、（1）病毒腺甘脫氨酶基因T淋巴細(xì)胞

（2）限制酶DNA連接酶載體

（3）脫氧核甘酸排列順序不同

（4）XhXhXhXh（5）C在基因治療過(guò)程中，只是在患者的造血干細(xì)胞內(nèi)導(dǎo)入正常基因，其它的

體細(xì)胞（包括卵原細(xì)胞）中仍存在成對(duì)的血友病基因，所形成的配子中，都帶有血友病基因，因此

該女子與正常男子結(jié)婚，其后代中兒子全部患病、女兒全部正常。其它答案合理