2019-2020学年度人教新课标版高中生物必修二课后作业20　基因工程及其应用

2019-2020学年度人教新课标版高中生物必修二课后作业20　基因工程及其应用

课后作业(二十) [学业水平合格练] 1．科学家们经过多年的努力，创立了一种新兴生物技术——基 因工程，实施该工程的最终目的是( ) A．定向提取生物体的 DNA 分子 B．定向地对 DNA 分子进行人工“剪切” C．定向地改造生物的遗传性状 D．在生物体外对 DNA 分子进行改造 [解析] 根据基因工程的概念可知，实施该工程的最终目的是定 向地改造生物的遗传性状。 [答案] C 2．基因工程中，切割运载体和含有目的基因的 DNA 片段时， 需使用( ) A．同种限制酶 B．两种限制酶 C．同种 DNA 连接酶 D．两种 DNA 连接酶 [解析] 用同种限制酶切割运载体和含有目的基因的 DNA 片 段，可以使两者产生相同的黏性末端，可通过互补碱基的配对结合起 来，再用 DNA 连接酶使两条链上的缺口结合，就形成一个完整的重 组 DNA。 [答案] A 3．在下列基因操作的四个基本步骤中，不需要进行碱基互补配 对的步骤是( ) A．人工合成目的基因 B．将目的基因导入受体细胞 C．目的基因与运载体结合 D．目的基因的检测与鉴定 [解析] 用人工方法使体外重组的 DNA 分子转移到受体细胞， 主要借助于细胞膜的流动性，此过程中不需要碱基互补配对。 [答案] B 4．人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工合成，通过 转基因技术，可以使人的糖蛋白基因得以表达的受体细胞是( ) A．大肠杆菌 B．酵母菌 C．T4 噬菌体 D．质粒 DNA [解析] 人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工合成， 故受体细胞内应有内质网和高尔基体，题干中只有酵母菌符合此条 件。 [答案] B 5．你认为支持基因工程技术的理论有( ) ①遗传密码的通用性 ②不同基因可独立表达 ③不同基因表 达可互相影响 ④DNA 作为遗传物质能够严格地自我复制 A．①②④ B．②③④ C．①③ D．①④ [解析] 转基因之所以在不同种生物间可以进行是因为遗传密 码的通用性——同一基因在不同生物中表达产生的蛋白质(或性状) 相同；不同基因表达的独立性——在不同生物中基因的表达不受其他 基因的影响；DNA 自我复制的严格性——从而保证遗传的稳定性。 [答案] A 6．下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是( ) ①利用杂交技术培育出超级水稻 ②通过返回式卫星搭载种子 培育出太空椒 ③通过体细胞克隆技术培养出克隆牛 ④将苏云金 杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉 ⑤将健康人的正常 基因植入病人体内治疗基因病 ⑥用一定浓度的生长素处理，获得无 子番茄 A．①③⑤ B．①②④ C．①④⑤ D．①②⑥ [解析] 通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒属于太空育种， 其原理为基因突变；通过体细胞克隆技术培养出克隆牛属于无性生 殖，应用的原理是细胞核的全能性；用一定浓度的生长素处理，获得 无子番茄应用的是生长素的生理作用。 [答案] C 7．据图所示，有关工具酶功能的叙述不正确的是( ) A．限制酶可以切断 a 处 B．DNA 连接酶可以连接 a 处 C．解旋酶可以使 b 处解开 D．DNA 连接酶可以连接 b 处 [解析] 限制酶和 DNA 连接酶作用的部位是磷酸二酯键即 a 处， 解旋酶作用的部位是氢键即 b 处。 [答案] D 8．下图是应用基因工程技术获得转基因动物和植物的过程，相 关叙述不正确的是( ) A．通过①过程形成重组质粒只需要两种工具 B．②是重组质粒导入受体细胞的过程 C．通过③过程产生的转基因牛的细胞中都含有人的生长激素基 因 D．通过④⑤过程培育的抗虫棉需要检测抗虫效果 [解析] ①是目的基因与运载体结合的过程，既需要限制酶和 DNA 连接酶，也需要载体质粒。 [答案] A 9．基因工程技术也称 DNA 重组技术，其实施时需要的四个必 要条件是( ) A．目的基因、限制酶、运载体、体细胞 B．重组 DNA、RNA 聚合酶、内切酶、连接酶 C．模板 DNA、信使 RNA、质粒、受体细胞 D．工具酶、目的基因、运载体、受体细胞 [解析] 基因工程必须用到限制酶、DNA 连接酶等工具酶，需 要将目的基因与运载体结合，并导入受体细胞，所以基因工程实施时 需要的四个必要条件是工具酶、目的基因、运载体和受体细胞。 [答案] D [学业水平等级练] 10．采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法 正确的是( ) ①将毒素蛋白注射到棉受精卵中 ②将编码毒素蛋白的 DNA 序 列注射到棉受精卵中 ③将编码毒素蛋白的 DNA 序列与质粒重组 后，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养 ④将编 码毒素蛋白的 DNA 序列与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受 精卵 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ [解析] 基因工程中，在导入目的基因前要将目的基因与运载体 结合，即与细菌质粒重组，之后再将含有目的基因的重组质粒导入受 体细胞，即棉的体细胞或受精卵，目的基因导入受体细胞后，可随受 体细胞的繁殖而复制。若直接将毒素蛋白或编码毒素蛋白的 DNA 序 列注射到棉受精卵中，都很容易被相应的酶水解，不会被保留下来。 [答案] C 11．利用某目的基因(图甲)和 P1 噬菌体(图乙)构建重组 DNA。3 种酶(BglⅡ、EcoRⅠ和 Sau3AⅠ)在目的基因所在片段与 P1 噬菌体 上的切点均如图中箭头所示。下列分析错误的是( ) A．构建重组 DNA 时，可用 BglⅡ和 Sau3AⅠ切割目的基因所 在片段和 P1 噬菌体 B．构建重组 DNA 时，可用 EcoRⅠ和 Sau3AⅠ切割目的基因所 在片段和 P1 噬菌体 C．图乙中的 P1 噬菌体只用 EcoRⅠ切割后，含有 2 个游离的磷 酸基团 D．用 EcoRⅠ切割目的基因所在片段和 P1 噬菌体，再用 DNA 连接酶连接，只能产生一种重组 DNA [解析] 由题图可知，BglⅡ、Sau3AⅠ及 EcoRⅠ三种酶在目的 基因所在片段和 P1 噬菌体上都有切点，故可用 BglⅡ和 Sau3AⅠ或 EcoRⅠ和 Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和 P1 噬菌体；从图乙知 P1 噬菌体为环状 DNA，只用 EcoRⅠ切割后产生两条反向双螺旋链 状 DNA，有 2 个游离的磷酸基团；用 EcoRⅠ切割目的基因所在片段 和P1噬菌体载体，再用DNA连接酶连接，能产生不止一种重组DNA。 [答案] D 12．由于乙肝病毒感染的宿主范围很窄，仅限于人和灵长类动物， 因此无法用细胞培养的方法生产疫苗，但可用基因工程的方法进行生 产，现已知乙肝病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白的氨基酸序列，生产 示意图如下。下列相关说法不正确的是( ) 乙肝病毒――→ ① 分离 有关基因――→ ② 导入 细菌――→ ③ 发酵 大量生产疫苗 A．生产乙肝疫苗的过程也达到了定向改造细菌的目的 B．在①②过程中需要限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶 C．用于生产疫苗的目的基因为编码核心蛋白的基因和表面抗原 蛋白基因 D．这种转基因的细菌一定是安全的，不用担心其扩散到自然界 [解析] 题干中所述过程应用了基因工程技术，能定向改造生物 的遗传性状；在操作时要应用限制酶来获得目的基因，并用 DNA 连 接酶使之与运载体结合；该过程的目的基因为表面抗原蛋白基因和编 码核心蛋白的基因；转基因生物的安全性还存在争议，无法判断其安 全性，应避免其扩散进入自然界。 [答案] D 13．科学家通过基因工程，成功培育出能抗棉铃虫的棉花植株 ——抗虫棉，其过程大致如图所示： (1)目的基因能否在棉株体内稳定维持和表达其遗传特性的关键 是目的基因是否插入受体细胞染色体 DNA 上，这需要通过检测才能 知道，检测采用的最好方法是_______________________________ _______________________________________________________。 (2)科学家预言，此种“转基因抗虫棉”独立种植若干代以后， 将出现不抗虫的植株，此现象来源于________________________ ________________________________________________________。 (3)利用基因工程技术培育抗虫棉，相比诱变育种和杂交育种， 具有目的性强和________________等突出的优点。 (4)有人担心种植上述转基因抗虫棉，它所携带的目的基因可以 通过花粉传递给近缘物种，造成“基因污染”，请提出你的解决方法： ____________________________________________________ ___________________________________________________________ _______________________________________________________。 [解析] 由题图可知，目的基因是苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基 因，与 Ti 质粒重组后，利用农杆菌导入植物细胞产生了抗虫棉植株。 这种育种方式能克服远缘杂交不亲和性，可用 DNA 分子杂交技术检 测目的基因是否整合到受体细胞染色体上。 [答案] (1)DNA 分子杂交技术 (2)基因突变 (3)克服远缘杂交不亲和性(或能有效地打破物种间的生殖隔离界 限) (4)将目的基因导入叶绿体或线粒体基因组中 14．在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kanR)常作 为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基 上生长。如图为获得抗虫棉的技术流程，请据图回答： (1)基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：提取目的基因、 _____________、将目的基因导入受体细胞、____________。 (2)要使运载体与该抗虫基因连接，A 过程中首先应使用________ 进 行 切 割 。 假 如 运 载 体 被 切 割 后 ， 得 到 的 分 子 末 端 序 列 为 ，则能与该运载体连接的抗虫基因分子的末端是 ________________。 (3)切割完成后，用____________将运载体与该抗虫基因连接， 连接后得到的 DNA 分子称为____________。 (4)来自苏云金杆菌的抗虫基因能在植物体内成功表达，说明苏 云金杆菌和植物等生物共用____________。 [解析] (1)基因工程的四个步骤中，第二、四步分别是目的基因 与运载体结合、目的基因的检测与鉴定。(2)切割目的基因和运载体 时用同一种限制酶，以便切出的黏性末端能够完成碱基互补配对，并 且能连接在一起。(3)目的基因和运载体结合时，用 DNA 连接酶催化 该过程，形成的分子称为重组 DNA 分子。(4)同一种基因在不同生物 体内合成了相同的蛋白质，说明这些生物的密码子与氨基酸的对应关 系是相同的，即共用一套遗传密码。 [答案] (1)目的基因与运载体结合 目的基因的检测与鉴定 (2)同种限制酶 A (3)DNA 连接酶 重组 DNA 分子 (4)一套遗传 密码 [应用创新综合练] 15．如图表示利用基因工程培育抗虫棉过程的示意图，请据图回 答下列有关问题： (1)科学家在进行图中[①]操作时，要用_________________分别 切割运载体和目的基因，还要用____________________________ 将运载体和目的基因连接起来，形成________。 (2)经过[②]操作将目的基因导入________，然后经过组织培养形 成抗虫棉植株，此过程体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是 __________________、__________________。 (3)下列是几种氨基酸对应的密码子，据此推断图中合成的多肽 的前三个氨基酸的种类(按前后顺序排列)________________。(几种氨 基酸对应的密码子：甲硫氨酸(AUG)、甘氨酸(GGA)、丝氨酸(UCU)、 酪氨酸(UAC)、精氨酸(AGA)、丙氨酸(GCU)。) (4)经过培养、筛选获得一株有抗虫特性的转基因植株。经过分 析，该植株细胞中含有一个携带目的基因的 DNA 片段，因此可以把 它看作是杂合子。理论上，在该转基因植株自交产生的 F1 中，仍具 有抗虫特性的植株占总数的________。将上述抗虫棉植株的后代种子 种植下去后，后代往往有很多植株不再具有抗虫特性，原因是 __________________ 。 要 想 获 得 纯 合 子 ， 常 采 用 的 方 法 是 __________________。 [解析] (1)切割运载体和目的基因要用同一种限制酶，使运载体 和目的基因形成相同的黏性末端，用 DNA 连接酶将运载体和目的基 因连接起来形成重组质粒。(2)将目的基因导入受体细胞，经过组织 培养形成抗虫棉植株。作为运载体必须具有标记基因，以便于筛选； 能在宿主细胞中复制并稳定存在，才能表达一定的性状。(3)如图Ⅳ 合成多肽的起始密码子是 AUG，所以第一个氨基酸是甲硫氨酸，其 余两个依次是丙氨酸和丝氨酸。(4)该抗虫棉植株是杂合子，根据基 因分离定律，由自交产生的 F1 中具有抗虫特性的植株占总数的3 4 ，需 要进行连续自交才能获得稳定遗传的性状。 [答案] (1)同一种限制性核酸内切酶 DNA 连接酶 重组质粒 (2)受体细胞 具有标记基因 能在宿主细胞中复制并稳定保存 (3) 甲硫氨酸、丙氨酸、丝氨酸 (4)3/4 发生了性状分离 连续自交