2020高中生物 第4章 基因工程检测 北师大版选修3

2020高中生物 第4章 基因工程检测 北师大版选修3

第4章 基因工程 检测 ‎(时间:60分钟,满分:100分)‎ 一、选择题(每小题2.5分,共50分)‎ ‎1.下列有关基因工程中限制性内切酶的描述,正确的是 (　　)‎ ‎①限制性内切酶的活性受温度影响　②限制性内切酶能识别和切割RNA　③限制性内切酶可从原核生物中提取　④限制性内切酶的操作对象是原核细胞 A.①③ B.③④ ‎ C.②④ D.①④‎ 解析:限制性内切酶主要存在于微生物中。酶的活性受温度的影响。限制性内切酶识别和切割的是DNA序列,而不是原核细胞。‎ 答案:A ‎2.下列有关基因工程的叙述,错误的是(　　)‎ A.转基因巨型小鼠实验中的运载体是大鼠的线粒体 B.基因工程能定向地改变生物的遗传性状 C.马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞 D.用同一种限制性内切酶分别处理质粒和含目的基因的DNA,可产生相同的末端 解析:在培养转基因巨型小鼠的实验中,是以细菌的质粒作为运载体将含有大鼠生长激素基因的重组DNA分子导入小鼠受精卵中的,故A项错误。‎ 答案:A ‎3.下列不可能作为基因工程受体细胞的是(　　)‎ A.动物的受精卵 ‎ B.人的神经细胞 C.大肠杆菌细胞 ‎ D.酵母菌细胞 解析:动植物的受精卵均可作为基因工程的受体细胞,以培育成转基因动植物。大肠杆菌细胞和酵母菌细胞是人们常利用的受体细胞,它们具有很强的繁殖能力,是生产某些药品的良好实验材料。人的神经细胞高度分化,失去分裂能力,不能作为基因工程的受体细胞。‎ 答案:B ‎4.限制性内切酶可识别并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下图为4种限制性内切酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ及BglⅡ的识别序列及每一种限制性内切酶的特定切割部位。‎ 其中切割出来的DNA片段末端可以互补结合的两种限制性内切酶及其末端互补序列分别是(　　)‎ A.BamHⅠ和EcoRⅠ;末端互补序列:—AATT—‎ B.BamHⅠ和HindⅢ;末端互补序列:—GATC—‎ C.BamHⅠ和BglⅡ;末端互补序列:—GATC—‎ D.EcoRⅠ和HindⅢ;末端互补序列:—AATT—‎ 解析:BamHⅠ和BglⅡ切出的黏性末端碱基能互补配对,互补序列为—GATC—。‎ 答案:C ‎5.(2015北京高考理综)在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中,不需要的是(　　)‎ A.用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞 B.用选择培养基筛选导入目的基因的细胞 C.用聚乙二醇诱导转基因植株的原生质体融合 D.用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽 解析:‎ 8‎ 应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的过程中,农杆菌携带目的基因侵染植物细胞从而将目的基因导入植物细胞;对于导入目的基因的细胞,需要针对标记基因,设置选择培养基进行筛选;对获得的含目的基因的植物细胞进行植物组织培养时,需用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽;对导入目的基因的植物细胞进行组织培养时不涉及细胞融合,不需要用聚乙二醇诱导转基因植株的原生质体融合。‎ 答案:C ‎6.下列有关质粒的叙述,正确的是(　　)‎ A.质粒是存在于细菌中的一种细胞器 B.质粒改造后可用作基因工程的运载体 C.质粒上基因的表达不遵循中心法则 D.质粒一般具有合成抗生素的基因以便筛选受体细胞 解析:质粒一般含有抗生素抗性基因,而不是具有合成抗生素的基因。‎ 答案:B ‎7.科学家运用转基因技术,将苏云金杆菌的抗虫基因DXT转移到大白菜细胞中,培育出抗虫效果很好的优质大白菜,减少了农药的使用量,减轻了农药对环境的污染。下列说法正确的是(　　)‎ A.目的基因导入受体细胞时可以用灭活的病毒作为运载体 B. DXT基因在大白菜细胞中没有表达 C.该技术所用的工具酶是限制性内切酶、DNA连接酶 D.限制性内切酶的切口一定是GAATTC碱基序列 解析:目的基因导入动物细胞时所用的运载体一般为灭活的病毒,导入植物细胞时一般用质粒作为运载体,A项错误。培育出了抗虫效果好的大白菜,说明DXT基因在大白菜细胞中得到了表达,B项错误。基因工程的关键是用特定的限制性内切酶从苏云金杆菌的DNA中“切取”DXT基因,并在某质粒上打开切口,然后再由DNA连接酶将DXT基因与质粒连接起来,形成重组DNA分子,C项正确。限制性内切酶具有特异性,不同的限制性内切酶识别序列不同,D项错误。‎ 答案:C ‎8.在某种生物中检测不到绿色荧光,将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后,结果可以检测到绿色荧光。由此可知(　　)‎ A.该生物的基因型是杂合的 B.该生物与水母有很近的亲缘关系 C.绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达 D.改变绿色荧光蛋白基因的1个核苷酸对,就不能检测到绿色荧光 解析:在转基因生物体内能检测到绿色荧光,说明绿色荧光蛋白基因已在该生物体内成功表达。‎ 答案:C ‎9.下列有关基因工程的成果及应用的说法,正确的是 (　　)‎ A.用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒 B.基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体型巨大、品质优良的动物 C.基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物 D.目前,在发达国家,基因治疗已用于临床实践 解析:植物的抗逆性表现为抗虫、抗病、抗除草剂、抗干旱、抗盐碱等,分别是由不同的抗性基因决定的,抗虫植物不能抗病毒。基因工程在畜牧业上的重要应用是改善畜产品的品质,而不是培养体型巨大的动物。基因治疗目前处于初期的临床试验阶段。‎ 答案:C ‎10.下列关于基因工程的叙述,错误的是(　　)‎ A.目的基因和受体细胞均可来自动植物或微生物 B.限制性内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶 C.人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性 D.运载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达 解析:基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动植物或微生物。基因工程中常用的工具酶有限制性内切酶和DNA连接酶。大肠杆菌为原核生物,不含有内质网和高尔基体等细胞器,不能对蛋白质进行加工,其合成的胰岛素原无生物活性。运载体中的抗性基因为标记基因,其作用是筛选含重组DNA的细胞,不能促进目的基因的表达。‎ 答案:D 8‎ ‎11.半乳糖血症病人由于细胞内不能合成半乳糖转移酶,体内过多的半乳糖积聚,引起肝、脑等功能受损。一位科学家用带有半乳糖苷酶基因的噬菌体侵染患者的离体组织细胞,结果发现这些组织细胞能够利用半乳糖了。这种治疗疾病的方法称为(　　)‎ A.免疫治疗 ‎ B.化学治疗 C.基因治疗 ‎ D.药物治疗 答案:C ‎12.基因工程生产人体糖蛋白时,自然状况下的大肠杆菌不宜作为受体细胞,因为它缺少(　　)‎ A.内质网和高尔基体 ‎ B.线粒体和核糖体 C.高尔基体和核糖体 ‎ D.线粒体和内质网 解析:糖蛋白需要内质网和高尔基体加工,大肠杆菌是原核生物,没有内质网和高尔基体。‎ 答案:A ‎13.为达到相应目的,必须使用分子技术检测的是(　　)‎ A.携带链霉素抗性基因受体菌的筛选 B.产生抗人白细胞介素-8抗体的杂交瘤细胞的筛选 C.转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定 D.21三体综合征的诊断 解析:目的基因的检测和鉴定分为分子水平和个体水平。受体菌的筛选属于个体水平,不需要分子检测。杂交瘤细胞的筛选需用抗原—抗体杂交的方法,属于分子水平。对抗虫棉植株抗虫效果的鉴定属于个体水平。21三体综合征检测需进行细胞培养,并分析其染色体组成,属于细胞水平。‎ 答案:B ‎14.利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如下图所示,下列叙述正确的是(　　)‎ A.过程①不需使用反转录酶 B.过程②需使用解旋酶和PCR获取目的基因 C.过程③使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备 D.过程④可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞 解析:由mRNA获得DNA的过程是反转录,需要反转录酶,A项错误。过程②表示用PCR扩增目的基因,此过程不需要解旋酶,通过控制温度达到解旋的目的,B项错误。过程③获得感受态的大肠杆菌是使用CaCl2处理的,C项错误。鉴定目的基因是否导入受体细胞,可以采用DNA分子杂交技术,D项正确。‎ 答案:D ‎15.下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述,正确的是(　　)‎ A.②的构建需要限制性内切酶和DNA聚合酶参与 B.③侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到④的染色体上 C.④的染色体上若含抗虫基因,则⑤就表现出抗虫性状 D.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异 解析:‎ 8‎ 构建基因表达载体时,需要限制性内切酶和DNA连接酶参与,A项错误。含重组Ti质粒的农杆菌侵染植物后,Ti质粒上的T-DNA整合到受体细胞的染色体DNA上,B项错误。抗虫基因在转基因植株中正常表达才能使其表现出抗虫性状,C项错误。植株抗虫性状的出现是由于获得了外源基因,属于基因重组导致的可遗传变异,D项正确。‎ 答案:D ‎16.下列关于基因工程技术的叙述,正确的是(　　)‎ A.切割质粒的限制性内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列 B.PCR反应中温度的周期性改变是使DNA聚合酶催化不同的反应 C.通常采用抗生素合成基因作为报告基因 D.抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达 解析:每种限制性内切酶分别识别特定的核苷酸序列,大多数限制性内切酶的识别序列由6个核苷酸组成,也有少数限制性内切酶识别的核苷酸序列由4、5或8个核苷酸组成,A项错误。PCR技术中温度在90~‎95 ℃‎时,DNA解旋为单链;温度为55~‎60 ℃‎时,引物与单链相应互补序列结合;温度为70~‎75 ℃‎时,4种脱氧核苷酸在DNA聚合酶作用下,合成新的DNA链,B项错误。作为报告基因的通常是抗生素抗性基因,C项错误。抗虫基因成功导入受体细胞,也未必能正常表达,是否表达需要分子水平和个体水平上的检测和鉴定,D项正确。‎ 答案:D ‎17.人们发现蛛丝蛋白比蚕丝蛋白更细,但强度却更大,于是有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构从而推出其基因结构,以指导对蚕丝蛋白基因的修改,从而让蚕也吐出像蛛丝一样坚韧的丝,此过程的名称和依据的原理分别是 (　　)‎ A.基因突变:DNA→RNA→蛋白质 B.基因工程:RNA→RNA→蛋白质 C.基因工程:DNA→RNA→蛋白质 D.蛋白质工程:蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质 答案:D ‎18.从高粱的基因组中分离出磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(Ppc基因),利用转基因技术将其转入水稻体内可以提高水稻的光合效率,下列叙述不正确的是(　　)‎ A.此技术的关键是基因表达载体的构建 B.此技术将Ppc基因导入水稻常用基因枪法 C.此技术可用抗原—抗体杂交检测基因是否正常转录 D.此技术是否成功必须测定转基因植株与非转基因植株的光合速率并进行对照 解析:基因工程中的关键步骤是基因表达载体的构建。单子叶植物细胞作为受体细胞时常用的导入方法是基因枪法。检测基因是否正常转录利用的方法是分子杂交技术,而不是抗原—抗体杂交技术。‎ 答案:C ‎19.北极比目鱼含有抗冻基因,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。下页左上图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图,下列有关叙述正确的是(　　)‎ 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表达 解析:过程①为反转录过程获得目的基因,获得的目的基因中缺少相应内含子,所以用这种方法获得的基因不能用于比目鱼基因组测序。将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因,得到的蛋白质的抗冻性并不增强。重组质粒上有标记基因,并不是转入农杆菌才能筛选,而是用农杆菌介导的遗传转化法将重组质粒导入受体细胞。应用DNA探针技术可以检测目的基因是否在受体细胞中存在,并不能检测其是否表达。‎ 8‎ 答案:B ‎20.基因芯片相当于对DNA测序,下图为DNA测序仪显示的某真核生物DNA片段一条链的碱基排列顺序图片。其中图1的碱基排列顺序已经解读,其顺序是GGTTATGCGT,那么图2显示的碱基排列顺序应该是 (　　)‎ A.GCTTGCGTAT ‎ B.GATGCGTTCG C.TAGTCTGGCT ‎ D.GCTGAGTTAG 解析:由图1的碱基排列顺序为GGTTATGCGT,再结合图可知该图是从下向上解读的,且纵行从左往右依次代表的是碱基A、C、G、T,由此可推断出图2的碱基排列顺序为GATGCGTTCG。‎ 答案:B 二、非选择题(共50分)‎ ‎21.(12分)(2015江苏高考)胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。图1是该方法所用的基因表达载体,图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋白A、B分别表示β-半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白)。请回答下列问题。‎ 图1‎ 图2‎ ‎(1)图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)图1中启动子是　　　　　　　　　　酶识别和结合的部位,有了它才能启动目的基因的表达;氨芐青霉素抗性基因的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)构建基因表达载体时必需的工具酶有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)β-半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达,可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部,其意义在于 　。 ‎ ‎(5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键,用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链,且β-半乳糖苷酶被切成多个肽段,这是因为  　。 ‎ ‎(6)根据图2中胰岛素的结构,请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。你的推测结果是　　　　　　　　,理由是　 　。 ‎ 解析:(1)一个完整的基因表达载体包括目的基因、复制原点、启动子、终止子、标记基因等。图1中没有标注的基本结构是终止子。(2)启动子是基因中的一段DNA序列,是RNA聚合酶的结合位点,它启动目的基因的表达。氨苄青霉素抗性基因是标记基因,其作用是筛选含有重组质粒的大肠杆菌。(3)构建基因表达载体时要将目的基因连接在运载体上,所以必需的工具酶有限制性内切酶和DNA连接酶。(4)胰岛素是在大肠杆菌内生产的,将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部,可以防止胰岛素的A、B链被大肠杆菌体内的蛋白酶降解。(5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键,用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链,说明胰岛素A、B链中不含甲硫氨酸。β 8‎ ‎-半乳糖苷酶被切成多个肽段,说明其中含多个甲硫氨酸。(6)从图2可以看出胰岛素分子由两条肽链组成,所以每个胰岛素分子至少含有两个游离氨基,因为两条肽链的一端各有一个游离的氨基,氨基酸的R基团中还可能含有游离的氨基。‎ 答案:(1)终止子 ‎(2)RNA聚合　作为标记基因,将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来 ‎(3)限制性内切酶和DNA连接酶 ‎(4)防止胰岛素的A、B链被大肠杆菌体内的蛋白酶降解 ‎(5)β-半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸,而胰岛素A、B链中不含甲硫氨酸 ‎(6)至少两个　两条肽链的一端各有一个游离的氨基,氨基酸R基团中可能还含有游离的氨基 ‎22.(10分)下面是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内,制备“工程菌”的示意图。请据图回答下列问题。‎ ‎(1)获得A有两条途径:一是以A的mRNA为模板,在　　　　　　　酶的催化下,合成互补的单链DNA,然后在　　　　　　　　　　　作用下合成双链DNA,从而获得所需基因;二是根据目标蛋白质的　　　　　　　序列,推测出相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测其DNA的　　　　　　　　　　序列,再通过化学方法合成所需基因。 ‎ ‎(2)利用PCR技术扩增DNA时,需要在反应体系中添加的有机物质有　　　　　　　、　　　　　　　　、4种脱氧核苷酸和耐热性的DNA聚合酶,扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。 ‎ ‎(3)由A和载体B拼接形成的C通常称为　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)在基因工程中,常用Ca2+处理D,其目的是 　。 ‎ 解析:(1)利用反转录法合成目的基因的过程:以mRNA为模板,在反转录酶的催化作用下合成单链DNA,然后在DNA聚合酶作用下,合成双链DNA分子。根据蛋白质工程合成目的基因的过程:根据目标蛋白质的氨基酸序列,推测相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序,再通过化学方法合成。(2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。(3)目的基因和运载体结合,形成基因表达载体。(4)利用大肠杆菌做受体细胞时,需要先用Ca2+处理,使之成为感受态细胞,有利于吸收重组DNA分子。‎ 答案:(1)反转录　DNA聚合酶　氨基酸　脱氧核苷酸 ‎(2)引物　(目的基因或基因A)模板 ‎(3)基因表达载体 ‎(4)使其成为感受态细胞,更容易吸收重组DNA分子 ‎23.(10分)人组织纤溶酶原激活物(htPA)是一种重要的药用蛋白,可在转htPA基因母羊的羊乳中获得。流程如下。‎ ‎(1)htPA基因与运载体用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　切割后,通过DNA连接酶连接,以构建重组表达载体。检测目的基因是否已插入受体细胞DNA,可采用　　　　　　　　　　技术。 ‎ ‎(2)为获取更多的卵细胞,要对供体母羊注射促性腺激素,使其　　　　　　　。采集的精子需要经过　　　　　　　　　才具备受精能力。 ‎ ‎(3)将重组表达载体导入受精卵常用的方法是　　　　　　　　　　　。为了获得母羊,移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行　　　　　　　。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体,这体现了早期胚胎细胞的　　　　　　　。 ‎ 8‎ ‎(4)若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到　　　　　　　　　　　　　　　,说明目的基因成功表达。 ‎ 解析:(1)构建基因表达载体时,通常用同一种限制性内切酶切割目的基因与运载体,然后用DNA连接酶进行连接。检测目的基因是否已导入受体细胞,可采用DNA分子杂交技术。‎ ‎(2)促性腺激素可使供体超数排卵,采集的精子没有受精能力,需要对精子进行获能处理。‎ ‎(3)将目的基因导入动物受体细胞的常用方法是显微注射法,为了繁殖某一性别的个体,应对胚胎进行性别鉴定;分割后的早期胚胎能发育成个体,说明早期胚胎细胞具有全能性。‎ ‎(4)若检测到目的基因的表达产物,说明目的基因成功表达,本题中的基因表达产物是htPA。‎ 答案:(1)同种限制性内切酶　DNA分子杂交 ‎(2)超数排卵　获能(处理)‎ ‎(3)显微注射法　性别鉴定　全能性 ‎(4)htPA(或人组织纤溶酶原激活物)‎ ‎24.(8分)下图是某种类似动物蛋白质工程的示意图,请分析回答下列问题。‎ ‎(1)目前蛋白质工程中难度最大的是图中编号[　]所示过程。‎ ‎(2)实现③过程所依据的原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)经过④过程得到目的基因,所采取的手段与基因突变相比最大的特点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)⑤过程中对核苷酸序列有严格要求的工具酶是　　　　　　　　　　　　,进行⑤过程的目的是　  　。 ‎ 解析:(1)蛋白质空间结构较复杂,难测定,是蛋白质工程中难度最大的工作。(2)依据氨基酸与密码子的对应关系,由氨基酸序列推出mRNA中碱基序列,进而推出基因中碱基排列顺序后,再用DNA合成仪合成目的基因。(3)④过程是对已有的基因进行相应的改造,是定向的。(4)限制性内切酶能识别特定的核苷酸序列,具有专一性,⑤过程是基因表达载体的构建,它可以使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代,同时,使目的基因能够表达和发挥作用。‎ 答案:(1)①‎ ‎(2)氨基酸与密码子的对应关系 ‎(3)基因突变是不定向的,而④过程是定向地改变基因 ‎(4)限制性内切酶　使目的基因能够在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代,同时,使目的基因能够表达和发挥作用 ‎25.(10分)右上图表示利用致病病毒M的表面蛋白基因和无害病毒N,通过基因工程制作重组M病毒疫苗的部分过程。其中①~⑤表示操作流程,a~h表示分子或结构。请结合相关知识回答下列有关遗传信息传递和表达的问题。‎ 8‎ ‎(1)在上图所示过程中,获取目的基因的步骤是流程　　　　　　　(填图中编号);在流程③中必需的工具酶有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)结构h中　　　　　　　　　　　　成分是疫苗的有效成分。 ‎ ‎(3)下列说法正确的是　　　(多选)。 ‎ A.图中⑥过程相当于基因工程操作步骤中将目的基因导入受体细胞 B.质粒运载体只能在与目的基因重组后进入细胞 C.⑥过程用到限制性内切酶、DNA聚合酶 D.质粒是环状DNA分子 E.图示中制作的疫苗可引起人体发生特异性免疫 F.没有限制性内切酶就无法使用质粒运载体 ‎(4)据图比较结构g和结构h的异同,并解释产生差异的原因。‎ 答案:(1)①②　限制性内切酶、DNA连接酶 ‎(2)蛋白质外壳 ‎(3)DEF ‎(4)相同点:遗传物质相同;不同点:表面蛋白质不同。‎ 产生差异的原因:g导入受体细胞后,目的基因得以表达,合成了致病病毒M的表面蛋白。‎ 8‎