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x3-1 基因工程 一、选择题 ‎1．下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是 (　　)‎ A．①②③④ B．①②④③ C．①④②③ D．①④③②‎ 解析　①是将一个DNA切成互补的两个黏性末端，由限制性核酸内切酶发挥作用；DNA聚合酶是在DNA复制时发挥作用的(④是DNA复制)；DNA连接酶是将两个DNA片段连接在一起(②)；解旋酶是将DNA分子双链解成两条互补的单链(③)。‎ 答案　C ‎2．某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程的方法，将a转到马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在，下列说法正确的是 (　　)‎ A．基因a只有导入到马铃薯受精卵中才能表达 B．目的基因来自细菌，可以不需要载体直接导入受体细胞 C．基因a导入成功后，将抑制细胞原有的新陈代谢，开辟新的代谢途径 D．目的基因进入受体细胞后，可随着马铃薯的DNA分子的复制而复制，传给子代细胞并表达 解析　培育转基因植株可以以体细胞或受精卵作为受体细胞；目的基因必须借助载体才能导入受体细胞；目的基因导入成功后，不抑制细胞原有的代谢途径。‎ 答案　D ‎3．以下为形成cDNA过程和PCR扩增过程示意图。据图分析，下列说法正确的是 (　　)‎ A．催化①过程的酶是RNA聚合酶 B．④过程发生的变化是引物与单链DNA结合 C．催化②⑤过程的酶都是DNA聚合酶，都能耐高温 D．如果RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%，则一个双链DNA中，A与U之和也占该DNA碱基含量的40%‎ 解析　由题意可知，①②③④⑤分别表示逆转录、DNA的复制、DNA、引物结合到单链DNA及互补链的合成。①过程由逆转录酶催化完成，A错；由以上分析知B正确；催化②⑤过程的酶都是DNA聚合酶，过程⑤是在70～75 ℃的高温条件下进行的，只有该过程中的酶需耐高温，C错；在DNA分子中有T无U，D错。‎ 答案　B ‎4．某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似，只是其热稳定性较差，进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂，临床治疗食物消化不良，最佳方案是 (　　)‎ A．替换此酶中的少数氨基酸，以改善其功能 B．将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶 C．重新设计与创造一种蛋白酶 D．减少此酶在片剂中的含量 解析　蛋白质的结构包括一级结构和空间结构，一级结构是指组成蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序，蛋白质的功能是由一级结构和空间结构共同决定的，特别是空间结构与蛋白质的功能关系更密切。要想使蛋白酶热稳定性有所提高，就要改变蛋白质的结构，此类问题一般是对蛋白质中的个别氨基酸进行替换。‎ 答案　A ‎5．北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是 (　　)‎ A．过程①获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序 B．将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白 C．过程②构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选 D．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达 解析　‎ 因为一种氨基酸可能对应多种密码子、真核生物体内的基因含有内含子等因素，导致逆转录合成的目的基因与原基因有较大的差异，所以人工合成的目的基因不能用于比目鱼基因组测序，A选项错误；抗冻蛋白的11个氨基酸的重复序列重复次数越多，抗冻能力越强，并不是抗冻基因的编码区重复次数越多抗冻能力越强，抗冻基因编码区依次相连形成的新基因已不是原来的抗冻基因，因此不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白，B选项正确；农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的最常用方法，不是为了筛选含有标记基因的质粒，C选项错误；应用DNA探针技术，可以检测转基因植物中目的基因的存在，但不能完成对目的基因表达的检测，D选项错误。‎ 答案　B ‎6．下图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是 (　　)‎ A．DNA连接酶、限制酶、解旋酶 B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶 C．解旋酶、限制酶、DNA连接酶 D．限制酶、DNA连接酶、解旋酶 解析　使碱基对内氢键断裂的是解旋酶；限制酶将特定部位的相邻两脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断开；连接DNA片段间磷酸二酯键的是DNA连接酶。‎ 答案　C ‎7．将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是 (　　)‎ A．每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒 B．每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点 C．每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada D．每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子 解析　大肠杆菌成功表达出腺苷酸脱氨酶，说明这些大肠杆菌都至少含有一个重组质粒，A项正确；作为载体的条件为至少含有一个或多个酶切位点，所以作为载体的质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别位点，B项正确；作为基因表达载体应包括目的基因、启动子、终止子、标记基因四部分，但并不是每个酶切位点都至少插入一个ada，C项错误；由于这些目的基因成功表达，所以每个ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子，D项正确。‎ 答案　C 二、非选择题 ‎8．下图为利用生物技术获得生物新品种的过程，据图回答问题。‎ ‎(1)在基因工程中，A表示________，如果直接从苏云金芽孢杆菌中获得抗虫基因，①过程使用的酶区别于其他酶的特点是________________________，B表示________。‎ ‎(2)B→D的过程中，若使用的棉花受体细胞为体细胞，⑤表示的生物技术是________。要确定目的基因(抗虫基因)导入受体细胞后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，请写出在个体水平上的鉴定过程：________________‎ ‎__________________________________________________________________‎ ‎__________________________________________________________________。‎ 解析　(1)图中A、B分别表示目的基因、重组DNA；根据酶的专一性特点，①过程使用的酶是限制性核酸内切酶，其能够识别特定的脱氧核苷酸序列。(2)B→D的过程是转基因植物的培育过程，其需要的生物技术是植物组织培养；在检测转基因棉花中的抗虫基因(目的基因)是否表达时，可让害虫吞食转基因棉花的叶子，观察害虫的存活情况，以确定其是否具有抗虫性状。‎ 答案　(1)目的基因　能够识别特定的脱氧核苷酸序列　重组DNA　(2)植物组织培养　让害虫吞食转基因棉花的叶子，观察害虫的存活情况，以确定转基因棉花是否具有抗虫性状 ‎9．下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：‎ ‎(1)一个图1所示的质粒分子经SmaⅠ切割前后，分别含有________个游离的磷酸基团。‎ ‎(2)若对图中质粒进行改造，插入的SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越__________。‎ ‎(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma Ⅰ切割，原因是____________________________________________________________________。‎ ‎(4)与只使用EcoRⅠ相比较，使用BamHⅠ和Hind Ⅲ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止 ‎_____________________________________________________________________‎ ‎____________________________________________________________________。‎ ‎(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入_______酶。‎ ‎(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了 ‎_____________________________________________________________________‎ ‎____________________________________________________________________。‎ ‎(7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在____________________的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。‎ 解析　环状DNA分子中磷酸全部参与形成磷酸二酯键，被Sma Ⅰ限制酶切开后相当于一个正常的DNA分子，每个DNA分子单链各含有一个游离的磷酸基团；A—T碱基对有两个氢键，而G—C碱基对有三个氢键，G－C碱基对含量越多，热稳定性越高；从图中读出：Sma I限制酶破坏目的基因和标记基因；用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ两种不同的限制酶处理，形成不同的黏性末端，能有效防止只用一种限制酶形成的相同的黏性末端的质粒或目的基因相互连接、环状化；将质粒与目的基因“缝合”应用DNA连接酶进行处理；标记基因的作用在于鉴别和筛选含有目的基因的细胞；大肠杆菌突变体丧失吸收蔗糖的能力，不能在只有蔗糖为碳源的选择培养基上存活，所以可以用该种选择培养基对导入的蔗糖转运蛋白基因是否表达进行初步检测。‎ 答案　(1)0、2　(2)高　(3)SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因　(4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化　(5)DNA连接　(6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞　(7)蔗糖为唯一含碳营养物质 ‎10．科学家设法将人的生长激素基因导入其他生物体(细胞)内，从而获取大量的人的生长激素，应用于侏儒症的早期治疗，如下图所示。请据图回答下列问题。‎ ‎(1)过程①采用的方法是______，过程②之前需用________处理目的基因和质粒。‎ ‎(2)过程③需事先对大肠杆菌用________________处理，使其处于感受态，接着________________，从而完成转化过程。‎ ‎(3)过程④动物细胞培养中使用的工具酶是________，与植物组织培养的培养基相比，动物细胞培养液中通常需加入________。‎ ‎(4)过程⑤一般先将生长激素基因导入奶牛的________，然后进行________，再进行胚胎移植，生下转基因牛犊。‎ 解析　过程①是由mRNA到DNA的过程，为反转录法，过程②是将质粒和目的基因拼接在一起，在拼接前要用同一种限制酶对目的基因和质粒进行切割，以形成相同的黏性末端。过程③是将重组质粒导入大肠杆菌细胞，需要事先用Ca2＋处理，使之成为感受态细胞，接着将重组质粒与感受态细胞混合，在一定温度下促进感受态细胞吸收DNA分子。过程④是将目的基因导入动物细胞，在对细胞进行培养中使用的工具酶是胰蛋白酶，在培养中要加入动物血清、血浆等物质，满足动物细胞的营养需求。过程⑤将生长激素基因导入奶牛的受精卵中，然后进行早期胚胎培养，胚胎移植，就可以生下转基因牛犊了。‎ 答案　(1)反(逆)转录　同一种限制酶　(2)Ca2＋　将重组表达载体溶于缓冲液与感受态细胞混合，在一定温度下促进感受态细胞吸收DNA分子　(3)胰蛋白酶　动物血清、血浆　(4)受精卵　早期胚胎培养 ‎11．科学家通过探究DNA载体途径的RNA干扰技术抑制端粒酶的活性，从而抑制肿瘤细胞生长增殖，以寻找一种抑制肿瘤增长的新途径。‎ 方法思路：‎ ‎①构建干扰质粒_____[插入针对人体端粒酶逆转录酶亚基(hTERT)的mRNA的干扰序列]和对照质粒PSG－CTR(插入不针对人体任何DNA序列的对照组序列)。‎ ‎②用空质粒PSG(不含目的基因)、干扰质粒PSG－AS和对照质粒分别感染肝癌细胞。‎ ‎③一段时间后观察检测细胞的________。计算细胞凋亡率，绘制肝癌细胞生长曲线。结果如下图：‎ 请回答下列问题。‎ ‎(1)完成方法思路中的空格：‎ ‎①________；③_____________________________________________________。‎ ‎(2)在构建质粒时，要将质粒导入大肠杆菌细胞并用________培养基进行筛选鉴定，然后再提取。因此，在构建的表达载体质粒上必须含有________。‎ ‎(3)端粒酶可以通过以自身的________为模板，________为原料来合成端粒DNA。‎ ‎(4)分析DNA载体途径的RNA干扰技术能否抑制肿瘤细胞的增殖？‎ 解析　(1)题干中指出干扰质粒是PSG－AS。题图中有端粒酶活性细胞凋亡率、细胞数(生长情况)，因此，端粒酶活性、细胞凋亡情况、细胞生长情况是检测指标。(2)标记基因用于筛选鉴定含有质粒的大肠杆菌，用选择培养基进行筛选鉴定。(3)端粒酶是逆转录酶，以自身RNA为模板，以脱氧核苷酸为原料，合成端粒DNA。(4)从题图看出，PSG－AS组端粒酶活性低，细胞凋亡率高，细胞数增长缓慢，能较好地抑制肿瘤细胞。‎ 答案　(1)①PSG－AS　③端粒酶活性、细胞凋亡情况、细胞生长情况 ‎(2)选择　标记基因 ‎(3)RNA　4种脱氧核苷酸 ‎(4)从结果可知PSG－AS导入肝癌细胞发挥作用后，端粒酶活性降低，细胞凋亡率升高，细胞生长受抑制，说明通过DNA载体途径的RNA干扰技术抑制端粒酶活性的方法，能较好地抑制肿瘤细胞的增殖。‎ ‎12．如图表示转基因马铃薯的培育过程，请回答相关问题：‎ ‎(1)如果用马铃薯发育的某个时期的mRNA反转录产生的__________片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群就叫做马铃薯的__________。‎ ‎(2)重组质粒中，目的基因的两端还必须有__________和终止子。用含重组质粒的土壤农杆菌感染植物细胞后，采用__________技术检测转基因马铃薯的__________上是否插入了目的基因，同时还要采用__________技术检测目的基因是否在转基因马铃薯细胞中表达。‎ ‎(3)培育愈伤组织的固体培养基中，除了无机盐、有机营养物质、琼脂、卡那霉素外，还需添加的物质是__________，添加卡那霉素的作用是__________。‎ 答案　(1)多种cDNA　cDNA(部分基因)文库 ‎(2)启动子　DNA分子杂交　染色体的DNA　抗原—抗体　杂交 ‎(3)植物激素　筛选含卡那霉素抗性基因的细胞