2024-2025學(xué)年高中生物專題1基因工程3基因工程的應(yīng)用精練含解析新人教版選修3

PAGEPAGE7基因工程的應(yīng)用(建議用時：40分鐘)考點(diǎn)基本目標(biāo)發(fā)展目標(biāo)1．植物基因工程的應(yīng)用1,2,3,411,12,13,14,152．乳腺(房)生物反應(yīng)器5,6,73．基因診斷和基因治療的比較8,9,10[基本目標(biāo)]1．我國轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展態(tài)勢良好，農(nóng)業(yè)部依法批準(zhǔn)發(fā)放了轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米、轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻的生產(chǎn)應(yīng)用平安證書。下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因玉米和轉(zhuǎn)基因水稻的敘述，不正確的是()A．轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因B．轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻削減了化學(xué)農(nóng)藥的運(yùn)用，減輕了環(huán)境污染C．轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻是否具有抗蟲性，可通過飼養(yǎng)卷葉螟進(jìn)行檢測D．轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻的外源基因是幾丁質(zhì)酶基因D解析轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因，轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻的外源基因是Bt毒蛋白基因，而幾丁質(zhì)酶基因是抗真菌轉(zhuǎn)基因植物常用的外源基因，A項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯誤；轉(zhuǎn)基因抗蟲水稻削減了農(nóng)藥的運(yùn)用，減輕了環(huán)境污染，B項(xiàng)正確；檢測目的基因是否表達(dá)最簡便的方法是進(jìn)行個體水平的檢測，C項(xiàng)正確。2．轉(zhuǎn)基因食品已大量進(jìn)入我們的日常生活，如轉(zhuǎn)基因西紅柿、轉(zhuǎn)基因草莓等，涉及的問題甚至關(guān)系到國家之間的貿(mào)易競爭。如圖所示為“霸占中國市場的轉(zhuǎn)基因大豆油”包裝的部分圖示。下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因大豆的敘述，不正確的是()A．培育過程中可能用到抗病、抗蟲等抗性基因B．目的基因的受體細(xì)胞可以是大豆受精卵，也可以是體細(xì)胞C．轉(zhuǎn)基因大豆的種植過程中削減了農(nóng)藥等的運(yùn)用量，生產(chǎn)成本更低D．固氮菌的固氮基因也是必需的目的基因之一D解析培育轉(zhuǎn)基因大豆的過程中，須要用到抗病、抗蟲等抗性基因，這樣在增加產(chǎn)量的同時，又削減了對農(nóng)藥等的運(yùn)用，降低了生產(chǎn)成本，A、C項(xiàng)正確；獲得轉(zhuǎn)基因植物時，可將目的基因?qū)胫参锏氖芫阎?，也可將其?dǎo)入植物的體細(xì)胞中，然后通過植物組織培育技術(shù)獲得植株，B項(xiàng)正確；因?yàn)楦鼍裙痰膳c豆科植物互利共生，給大豆供應(yīng)氮元素，所以沒有必要將固氮基因?qū)氪蠖辜?xì)胞中，D項(xiàng)錯誤。3．科學(xué)家利用基因工程培育出了耐鹽的轉(zhuǎn)基因水稻新品系，下列相關(guān)敘述錯誤的是()A．可通過農(nóng)桿菌感染法將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞B．含耐鹽基因的水稻細(xì)胞可經(jīng)植物組織培育獲得完整植株C．可用較高濃度的鹽水澆灌來鑒定水稻植株的耐鹽性D．假如目的基因的核苷酸序列全部未知，可用PCR技術(shù)得到D解析通過農(nóng)桿菌感染法可將重組質(zhì)粒導(dǎo)入雙子葉植物受體細(xì)胞，A項(xiàng)正確；組織培育可以保持親本的優(yōu)良性狀，含耐鹽基因的水稻細(xì)胞經(jīng)植物組織培育可獲得耐鹽的植株，B項(xiàng)正確；水稻植株是否耐鹽，主要看植株能否在高濃度的鹽溶液中生活，因此，可以用較高濃度的鹽水澆灌來鑒定水稻植株的耐鹽性，C項(xiàng)正確；假如目的基因的核苷酸序列是全部未知的，可從基因文庫中獲得目的基因，D項(xiàng)錯誤。4．科學(xué)家運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)，將抗菜青蟲的Bt基因轉(zhuǎn)移到優(yōu)質(zhì)油菜中，培育出抗蟲的轉(zhuǎn)基因油菜品種，這一品種在生長過程中能產(chǎn)生特異的殺蟲蛋白，對菜青蟲有顯著抗性。依據(jù)以上信息分析，下列敘述正確的是()A．Bt基因的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)B．Bt基因中有菜青蟲的遺傳物質(zhì)C．轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜能產(chǎn)生殺蟲蛋白是由于Bt基因在其體內(nèi)得以表達(dá)D．轉(zhuǎn)基因抗蟲油菜產(chǎn)生的殺蟲蛋白是無機(jī)物C解析基因的化學(xué)本質(zhì)是脫氧核糖核酸，A項(xiàng)錯誤；Bt基因中不含菜青蟲的遺傳物質(zhì)，B項(xiàng)錯誤；殺蟲蛋白是由Bt基因通過轉(zhuǎn)錄和翻譯合成的，是基因表達(dá)的產(chǎn)物，C項(xiàng)正確；題中蛋白質(zhì)屬于有機(jī)物而不是無機(jī)物，D項(xiàng)錯誤。5．蜘蛛絲(絲蛋白)被稱為“生物鋼”，有著超強(qiáng)的抗張強(qiáng)度，可制成防彈背心、著陸傘繩等。蜘蛛絲還可被制成人造韌帶和人造肌腱。科學(xué)家探討出集中生產(chǎn)蜘蛛絲的方法——培育轉(zhuǎn)基因蜘蛛羊作為乳腺生物反應(yīng)器。下列有關(guān)乳腺生物反應(yīng)器的說法，錯誤的是()A．將蜘蛛絲蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等結(jié)合在一起構(gòu)建表達(dá)載體B．將含有蜘蛛絲蛋白基因的表達(dá)載體導(dǎo)入動物乳腺細(xì)胞中即可獲得乳腺生物反應(yīng)器C．與乳腺生物反應(yīng)器相比，膀胱生物反應(yīng)器不受性別等限制，受體來源更廣泛D．轉(zhuǎn)基因動物產(chǎn)生的生殖細(xì)胞可能含有藥用蛋白基因B解析該過程須要將蜘蛛絲蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動子等結(jié)合在一起構(gòu)建基因表達(dá)載體，再通過顯微注射技術(shù)導(dǎo)入受精卵中，獲得乳腺生物反應(yīng)器，不能只導(dǎo)入動物乳腺細(xì)胞中，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤；與乳腺生物反應(yīng)器(只能選雌性)相比，膀胱生物反應(yīng)器不受性別等限制，受體來源更廣泛，C項(xiàng)正確；轉(zhuǎn)基因動物的全部體細(xì)胞都含有藥用蛋白基因，而其產(chǎn)生的生殖細(xì)胞可能含有藥用蛋白基因，D項(xiàng)正確。6．上海醫(yī)學(xué)探討所勝利培育出第一頭攜帶人白蛋白基因的轉(zhuǎn)基因牛，他們還探討出一種可大大提高基因表達(dá)水平的方法，使轉(zhuǎn)基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍。以下與此相關(guān)的敘述正確的是()A．“轉(zhuǎn)基因動物”是指體細(xì)胞中出現(xiàn)了新基因的動物B．“提高基因表達(dá)水平”是指設(shè)法使牛的乳腺細(xì)胞中含有更多的人白蛋白基因C．只有在轉(zhuǎn)基因牛乳汁中才能獲得人白蛋白，是因?yàn)槿税椎鞍谆蛑辉谂Ｈ橄偌?xì)胞中是純合的D．轉(zhuǎn)基因牛的肌肉細(xì)胞中也有人白蛋白基因，但不發(fā)生轉(zhuǎn)錄、翻譯，故不能合成人白蛋白D解析“轉(zhuǎn)基因動物”是指攜帶有外源基因并能表達(dá)和遺傳的動物，外源基因在自然界中原來就存在，A項(xiàng)錯誤；“提高基因表達(dá)水平”是指增加人白蛋白基因的表達(dá)，人白蛋白基因數(shù)目沒有增多，B項(xiàng)錯誤；只有在轉(zhuǎn)基因牛乳中才能獲得人白蛋白，是因?yàn)槿税椎鞍谆蛑辉谌橄偌?xì)胞表達(dá)，而在其他細(xì)胞不表達(dá)，C項(xiàng)錯誤；因?yàn)榛虻倪x擇性表達(dá)，轉(zhuǎn)基因牛的肌肉細(xì)胞中雖然也有人白蛋白基因，但不發(fā)生轉(zhuǎn)錄、翻譯，故不能合成人白蛋白，D項(xiàng)正確。7．下列有關(guān)乳腺生物反應(yīng)器與利用微生物生產(chǎn)藥物的敘述中，錯誤的是()A．前者在乳汁中提取藥物，后者在細(xì)胞中提取B．前者是在畜牧業(yè)中的應(yīng)用，后者是在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用C．前者合成的蛋白質(zhì)可加工成熟，后者合成的蛋白質(zhì)一般不行加工成熟D．兩者與人體基因結(jié)構(gòu)均相同D解析動物基因的結(jié)構(gòu)與人類基因的結(jié)構(gòu)基本相同，微生物基因的結(jié)構(gòu)與人類基因的結(jié)構(gòu)有較大差異。8．下列關(guān)于基因治療的說法，正確的是()A．基因治療只能治療一些傳染病，如艾滋病B．基因治療的主要方法是讓患者口服一些健康的外源基因C．基因治療的主要原理是引入健康基因并使之表達(dá)D．基因治療在發(fā)達(dá)國家已成為一種常用的臨床治療手段C解析基因治療是指將正?；?qū)胗腥毕莸募?xì)胞內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的?；蛑委熓侵委熯z傳病的最有效手段，但不能治療傳染病。目前基因治療處于初期的臨床試驗(yàn)階段。9．在基因診斷技術(shù)中，所用的探針DNA分子必需存在肯定量的放射性同位素，其作用是()A．為形成雜交的DNA分子供應(yīng)能量B．引起探針DNA產(chǎn)生不定向的基因突變C．作為探針DNA的示蹤元素D．增加探針DNA的分子量C解析在基因診斷中，探針將和待檢測的DNA配對，用放射性同位素標(biāo)記后，便利確定探針的位置及是否配對。10．近年來，基因工程的發(fā)展特別迅猛，科學(xué)家可以用DNA探針和外源基因?qū)氲姆椒ㄟM(jìn)行遺傳病的診斷和治療，下列做法中不正確的是()A．用DNA探針檢測鐮刀形細(xì)胞貧血癥B．用DNA探針檢測病毒性肝炎C．用導(dǎo)入外源基因的方法治療半乳糖血癥D．用基因替換的方法治療21三體綜合征D解析把已知致病基因中的一條鏈用同位素標(biāo)記，做成DNA探針，通過與疑似患者的基因組DNA雜交，可依據(jù)檢測是否顯示雜交帶來推斷是否患病。21三體綜合征是一種染色體異樣遺傳病，無法用此方法檢測，也不能用外源基因?qū)氲姆椒ㄖ委?。[發(fā)展目標(biāo)]11．某科學(xué)家從細(xì)菌中分別出耐高溫淀粉酶(Amy)基因a，通過基因工程的方法，將基因a轉(zhuǎn)移到馬鈴薯植株中，經(jīng)檢測發(fā)覺Amy在馬鈴薯成熟塊莖細(xì)胞中存在。下列說法中正確的是()A．基因a只有導(dǎo)入到馬鈴薯受精卵中才能表達(dá)B．目的基因來自細(xì)菌，可以不須要載體干脆導(dǎo)入受體細(xì)胞C．基因a導(dǎo)入勝利后，將抑制細(xì)胞原有的新陳代謝，開拓新的代謝途徑D．目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞后，可隨著馬鈴薯DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子代細(xì)胞并表達(dá)D解析植物基因工程的受體細(xì)胞可以是受精卵，也可以是體細(xì)胞，A項(xiàng)錯誤；目的基因須要構(gòu)建基因表達(dá)載體后才能導(dǎo)入受體細(xì)胞，B項(xiàng)錯誤；基因a導(dǎo)入勝利后，不會抑制細(xì)胞原有的新陳代謝途徑，C項(xiàng)錯誤；基因a進(jìn)入受體細(xì)胞后，會整合到馬鈴薯細(xì)胞的DNA分子上，可以隨著馬鈴薯DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，并能傳給子代細(xì)胞及完成表達(dá)，D項(xiàng)正確。12．科學(xué)家將編輯基因的分子工具構(gòu)建到靶向侵染心肌細(xì)胞的病毒中，通過尾部靜脈注射到成年小鼠體內(nèi)，勝利編輯線粒體DNA，該探討讓耳聾、癲癇、肌無力等線粒體遺傳病迎來治愈的希望。下列說法錯誤的是()A．線粒體基因的遺傳遵循分別定律和自由組合定律B．線粒體DNA的突變可能會導(dǎo)致能量代謝障礙C．侵染心肌細(xì)胞的病毒在該探討中作為載體起作用D．該項(xiàng)探討中雌性小鼠后代心臟功能仍舊未能改善A解析線粒體基因?qū)儆诩?xì)胞質(zhì)基因，不遵循分別定律和自由組合定律，A項(xiàng)錯誤；線粒體是進(jìn)行有氧呼吸的主要場所，是細(xì)胞的能量供應(yīng)車間，線粒體DNA的突變可能會導(dǎo)致能量代謝障礙，B項(xiàng)正確；侵染心肌細(xì)胞的病毒在該探討中作為運(yùn)載基因的載體，C項(xiàng)正確；該技術(shù)使小鼠心肌細(xì)胞的線粒體功能得到改善，但并沒有變更其生殖細(xì)胞中線粒體的功能，故該項(xiàng)探討中雌性小鼠后代的心臟功能仍舊未能改善，D項(xiàng)正確。13．利用生物工程技術(shù)，可從轉(zhuǎn)基因奶山羊乳汁中分別獲得人凝血因子Ⅳ，用于血友病的治療。請回答下列問題：(1)依據(jù)凝血因子Ⅳ基因上游和下游的堿基序列，可用________技術(shù)獲得并擴(kuò)增基因。構(gòu)建該基因表達(dá)載體時，所用到的工具酶是________________，該基因表達(dá)載體中，凝血因子Ⅳ基因的上游和下游分別是________________。(2)將目的基因表達(dá)載體導(dǎo)入奶山羊受精卵的常用方法是________________。受體細(xì)胞選用受精卵的優(yōu)點(diǎn)是細(xì)胞大易操作、養(yǎng)分物質(zhì)含量高和________________。(3)人凝血因子Ⅳ是一種胞外酶，該蛋白的加工是在____________________等細(xì)胞器上進(jìn)行的。人凝血因子Ⅳ只在乳腺細(xì)胞合成的緣由是________________。解析(1)可以依據(jù)目的基因序列兩端的部分堿基序列設(shè)計引物，用PCR技術(shù)進(jìn)行體外大量擴(kuò)增獲得目的基因。構(gòu)建該基因表達(dá)載體時，須要限制性核酸內(nèi)切酶切割目的基因和載體，再用DNA連接酶連接形成基因表達(dá)載體。啟動子是一段有特別結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，最終獲得所需的蛋白質(zhì)。終止子也是一段有特別結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的尾端。(2)受體細(xì)胞是動物細(xì)胞時，常用顯微注射技術(shù)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中。因?yàn)槭芫鸭?xì)胞大易操作、養(yǎng)分物質(zhì)含量高、細(xì)胞全能性高，所以常被用作受體細(xì)胞。(3)分泌蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體上合成后，先進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行加工、分類、包裝，再形成囊泡進(jìn)入高爾基體，由高爾基體進(jìn)一步加工，形成囊泡，運(yùn)向細(xì)胞膜，最終由細(xì)胞膜分泌到細(xì)胞外。因?yàn)榛虻倪x擇性表達(dá)，所以人凝血因子Ⅳ只在乳腺細(xì)胞合成。答案(1)PCR限制(性核酸內(nèi)切)酶和DNA連接酶啟動子和終止子(2)顯微注射技術(shù)細(xì)胞全能性高(3)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體基因的選擇性表達(dá)14．南瓜易種植，抗病、抗蟲實(shí)力強(qiáng)，產(chǎn)量高。有人突發(fā)奇想，欲用南瓜生產(chǎn)人胰島素。下圖是用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育轉(zhuǎn)基因南瓜的示意圖，請回答下列問題：(1)圖中的目的基因是________________，利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因時，復(fù)性后引物在________________作用下進(jìn)行延長合成子鏈，擴(kuò)增循環(huán)6次可產(chǎn)生________個目的基因。(2)載體a是________，在①過程中將目的基因插入到載體a的[b]________上，再通過②整合到南瓜細(xì)胞染色體的DNA上，得到轉(zhuǎn)基因南瓜細(xì)胞。(3)過程③采納的技術(shù)是植物組織培育，檢測該轉(zhuǎn)基因南瓜是否可以生產(chǎn)胰島素的方法是__________________。解析(1)依據(jù)題意，欲利用基因工程用南瓜生產(chǎn)人胰島素，則目的基因是胰島素生成基因。利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因時，先變性使目的基因解開雙鏈，再復(fù)性使引物與目的基因單鏈互補(bǔ)配對，并在熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)的作用下進(jìn)行延長合成子鏈，擴(kuò)增循環(huán)6次可產(chǎn)生26＝64個目的基因。(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法所用的載體是Ti質(zhì)粒；Ti質(zhì)粒上的T-DNA能攜帶目的基因轉(zhuǎn)移到受體植物細(xì)胞染色體DNA上，得到轉(zhuǎn)基因南瓜細(xì)胞。(3)過程③是將含目的基因的南瓜細(xì)胞通過植物組織培育技術(shù)得到轉(zhuǎn)基因南瓜植株的過程，檢測該轉(zhuǎn)基因南瓜是否可以生產(chǎn)胰島素的方法是抗原—抗體雜交。答案(1)胰島素生成基因熱穩(wěn)定DNA聚合酶(或Taq酶)64(2)Ti質(zhì)粒T-DNA(3)抗原—抗體雜交15．如圖為含鐵量較高的轉(zhuǎn)基因水稻的培育過程示意圖，請分析回答：(注：MS培育基為植物組織培育所用培育基。)(1)鐵結(jié)合蛋白基因來自菜豆，若利用菜豆細(xì)胞內(nèi)形成的mRNA通過反轉(zhuǎn)錄過程得到cDNA，將這些cDNA用限制酶處理后儲存在受體菌群體內(nèi)，這些受體菌群被稱為菜豆的______________。除了通過上述方法獲得鐵結(jié)合蛋白基因外，還可以通過化學(xué)合成的方法獲得鐵結(jié)合蛋白基因，其前提條件是__________________________。(2)構(gòu)建重組Ti質(zhì)粒時，通常要用同種限制性核酸內(nèi)切酶分別切割____________________________，該酶作用的部位為____________(填化學(xué)鍵名)。將重組Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌時，可以用________處理農(nóng)桿菌，使重組Ti質(zhì)粒易于導(dǎo)入。完整的重組Ti質(zhì)粒除圖示結(jié)構(gòu)外，還應(yīng)包括_________