【生物】2021届一轮复习人教版基因工程作业

【生物】2021届一轮复习人教版基因工程作业

‎2021届 一轮复习 人教版 基因工程 作业 一、选择题 ‎1．某科研小组利用质粒(图甲)和目的基因(图乙)构建重组DNA。下列分析错误的是(　　)‎ A．用限制酶HindⅢ和Pst Ⅰ切割质粒，可得到2条DNA片段 B．不能用AluⅠ酶切割质粒和外源DNA的原因是AluⅠ酶会破坏目的基因 C．构建重组DNA时，需选择SmaⅠ酶和PstⅠ酶同时切割质粒和外源DNA D．导入了重组DNA的细菌能在含四环素的培养基上生长而不能在含氯霉素的培养基上生长 答案　C 解析　质粒中含有限制酶HindⅢ和PstⅠ的切割位点，且各含一个，因此用这两种限制酶切割质粒，可得到2条DNA片段，A正确；由题图可知，限制酶AluⅠ的切割位点位于目的基因上，因此不能用AluⅠ酶切割质粒和外源DNA，否则会破坏目的基因，B正确；用SmaⅠ酶和PstⅠ酶同时切割质粒会导致两个抗性基因均被破坏，因此构建重组DNA时，不能选择SmaⅠ酶和PstⅠ酶同时切割质粒和外源DNA，C错误；构建基因表达载体时，应该选择HindⅢ酶和PstⅠ酶同时切割质粒和外源DNA，这样会破坏质粒上的氯霉素抗性基因，但没有破坏四环素抗性基因，因此导入了重组DNA的细菌能在含四环素的培养基上生长而不能在含氯霉素的培养基上生长，D正确。‎ ‎2．某科研小组将某细胞中的一种转运蛋白X的第158位的丝氨酸变成亮氨酸，第240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质不仅保留了转运功能，还具有催化活性。下列说法正确的是(　　)‎ A．应直接对转运蛋白X的氨基酸序列进行改造 B．该过程能定向地改造蛋白质的结构 C．经改造后的蛋白质不需要再进行功能鉴定 D．经改造后的基因在表达过程中不遵循中心法则 答案　B 解析　应直接对控制转运蛋白X合成的基因进行改造，A错误；该过程能按照人们的意愿定向地改造蛋白质的结构，B正确；经改造后的蛋白质仍需要再进行功能鉴定，C错误；经改造后的基因在表达过程中遵循中心法则，D错误。‎ ‎3．如图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制备“工程菌”的示意图。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因。判断下列说法错误的是(　　)‎ A．制备“工程菌”时，将质粒A或重组质粒导入细菌B常用的方法是Ca2＋处理法 B．细菌B接种在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒A的细菌 C．细菌B涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的只是导入了重组质粒的细菌 D．目的基因成功表达的标志是受体细胞能够产生人的生长激素 答案　C 解析　将质粒A或重组质粒导入细菌B，常用Ca2＋处理细胞，使之变成感受态细胞，能够主动地从外源吸收DNA，A正确；根据题意，细菌B不含有质粒A及其上的基因，即没有抗氨苄青霉素基因和抗四环素基因，质粒含抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因，基因发生重组时抗四环素基因被破坏，保留抗氨苄青霉素基因，如果接种在含四环素的培养基上，能生长的只是导入了普通质粒的细菌，B正确；根据题意，细菌B不含有质粒A及其上的基因，质粒含抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因，基因发生重组时抗四环素基因被破坏，保留抗氨苄青霉素基因，故在含氨苄青霉素的培养基上能生长的包括导入了重组质粒的细菌和导入了普通质粒的细菌，C错误；目的基因成功表达的标志是受体细胞能产生出人的生长激素，D正确。‎ ‎4．2018年1月30日，加拿大食品检验局批准了第三种耐褐变转基因苹果品种上市。研究人员通过RNA沉默技术，特异性降低苹果细胞内多酚氧化酶基因的表达水平，使苹果被切开后即使长时间暴露在空气中也不会被氧化褐变。下图是此过程原理示意图，下列有关的叙述正确的是(多选)(　　)‎ A．细胞内多酚氧化酶基因的表达包括图示中的①②过程 B．将目的基因成功导入苹果细胞中需限制酶、DNA连接酶和RNA聚合酶 C．“RNA沉默”的含义是mRNA不能翻译产生多酚氧化酶 D．目的基因的表达序列与多酚氧化酶基因的表达序列互补，且要同时在同一细胞内表达 答案　ACD 解析　图示中的①②过程分别为转录、翻译，多酚氧化酶基因的表达指多酚氧化酶基因控制多酚氧化酶合成的过程，需要经过转录、翻译两个过程，A项正确；将目的基因成功导入苹果细胞中需要构建基因表达载体，该过程需要限制酶、DNA连接酶，不需要RNA聚合酶，B项错误；据图可知，目的基因转录形成的mRNA可以和多酚氧化酶基因转录形成的mRNA互补配对，形成RNA双链，使mRNA不能与核糖体结合，从而阻止了翻译过程，C项正确；要使目的基因转录形成的mRNA和多酚氧化酶基因转录形成的mRNA互补配对，应使目的基因的表达序列与多酚氧化酶基因的表达序列互补，且要同时在同一细胞内表达，D项正确。‎ 二、非选择题 ‎5．(2019·湖北华中师大第一附中期中)油菜籽中蛋白质和油脂的相对含量，与酶1和酶2对共同底物丙酮酸的竞争有关。酶1促进蛋白质的合成，酶2促进油脂的合成。通过生物工程技术对油菜进行改造，以得到含有基因A的油菜，流程图如下。请据图作答：‎ ‎(1)上述过程中运用的生物工程技术有______________________________。‎ ‎(2)通过从基因文库中获取、________________或人工化学合成等方法，都可获取目的基因A。‎ ‎(3)过程④中要防止杂菌污染的原因是____________________。通过过程④得到的油菜植株中，所有细胞__________(填“一定”“不一定”或“一定不”)含有基因A，原因是________‎ ‎__________________________________________________。‎ ‎(4)已知转录时基因A的模板链与酶1基因的模板链互补。相对普通油菜，含基因A的油菜籽粒油脂含量显著提高，其机理可能是基因A转录的mRNA与酶1基因转录的mRNA互补，阻碍了酶1基因的_____过程，降低了酶1含量，酶2对丙酮酸的竞争增强，促进了油脂合成。‎ 答案　(1)转基因技术和植物组织培养技术　(2)利用PCR技术扩增　(3)杂菌会竞争培养基中的营养物质，还可能产生有毒有害物质　不一定　农杆菌不一定感染外植体的每个细胞，所以每个细胞的染色体不一定都整合了目的基因　(4)翻译 解析　(1)图中①和②是转基因的过程，③和④是植物组织培养成完整植株的过程。(2)获得目的基因的方法包括从基因文库中获取、PCR技术扩增、人工化学合成等方法。(3)培养基中的杂菌一方面会和培养物争夺营养，另一方面可能会产生一些有毒有害物质影响培养物的培养，因此整个过程要严格灭菌。农杆菌感染外植体的植物细胞时，有可能有的细胞没有被感染，因此不是每个细胞的染色体上都整合了目的基因。(4)‎ 基因表达包括转录和翻译两个阶段，翻译过程是以mRNA为模板合成蛋白质的过程。基因A转录的mRNA和酶1基因转录的mRNA互补，因此使酶1基因转录的mRNA无法进行翻译，使酶1不能合成，抑制了丙酮酸合成蛋白质的过程，促进了丙酮酸合成油脂的过程，使油菜中油脂含量升高。‎ ‎6．(2020·福建三明一中高三开学考)如图表示从苏云金芽孢杆菌分离出来的杀虫晶体蛋白质基因及形成转基因抗虫棉的图解。请据图回答下面的问题：‎ ‎(1)图中a过程要用到的酶是____________________________________。‎ ‎(2)在进行图中b过程时，由我国科学家独创的十分简便经济的方法是______________，此外，也经常采用__________法。若要培育转基因绵羊，则此过程要用______________的方法。‎ ‎(3)为确定抗虫棉是否培育成功，既要用放射性同位素标记的______________________作探针进行分子杂交测试，又要在个体水平上鉴定，后者具体过程是______________________。‎ ‎(4)活化的毒性物质应是一种____________分子，可以全部或部分嵌合于昆虫的细胞膜上，使细胞膜产生孔道，导致细胞由于渗透平衡的破坏而破裂。‎ 答案　(1)限制性核酸内切酶　(2)花粉管通道法　农杆菌转化　显微注射　(3)杀虫晶体蛋白质基因(或目的基因)　让害虫吞食抗虫棉叶子，观察害虫的存活状态(或其他合理答案)　‎ ‎(4)多肽 解析　(1)图中a过程是提取目的基因，用到的酶是限制酶(限制性核酸内切酶)。(2)b过程是将目的基因导入受体细胞。花粉管通道法是我国科学家所创，此外农杆菌转化法、基因枪法也可将目的基因导入植物细胞，最常用的是农杆菌转化法。若以动物受精卵为受体细胞，则常用显微注射技术。(3)检测目的基因是否成功表达，可在分子水平检测，用杀虫晶体蛋白质基因(或目的基因)作探针，进行分子杂交。在个体水平上进行鉴定时，可以让害虫吞食抗虫棉叶子，观察害虫的存活状态。(4)活化的毒性物质是晶体蛋白在蛋白酶的作用下得到的，应该是多肽。‎ ‎7．科学家成功制备出“嫁接”了人胰岛素基因的工程菌，它能大量合成人胰岛素，用来治疗糖尿病，使胰岛素的生产成本大大降低。回答相关问题：‎ ‎(1)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__________________、热稳定DNA聚合酶、引物和4种脱氧核糖核苷酸。已知DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸，利用PCR技术以题图的DNA片段为模板扩增目的基因，需使用引物__________(从A、B、C、D四种单链片段中选择)。‎ ‎(2)利用某人的胰岛B细胞为材料，同时构建cDNA文库和基因组文库，cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少，其原因是______________________________。‎ ‎(3)人的基因中有内含子，转录后内含子对应的RNA序列会被切除，而大肠杆菌没有相应机制。故想让大肠杆菌表达出人胰岛素，应从____________________(填“cDNA文库”或“基因组文库”)中获得人胰岛素基因。‎ ‎(4)分别从DNA重组和基因的表达角度分析基因工程能够成功的两个原因_______________、‎ ‎__________________。‎ 答案　(1)模板DNA　B、C　(2)cDNA文库中只含有胰岛B细胞已转录(或已表达)的基因，而基因组文库中含有这个人的全部基因　(3)cDNA文库　(4)不同生物的DNA分子的双螺旋结构相同　生物界共用一套遗传密码 解析　(1)PCR是一种在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术，它利用了DNA双链复制的原理。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模板DNA、热稳定DNA聚合酶、引物和4种脱氧核糖核苷酸。DNA复制时，子链总是从5′端向3′端方向延伸，而子链与模板链反向平行，所以利用PCR技术扩增目的基因时，可以从题图的A、B、C、D四种单链DNA片段中选取B和C片段作为引物。(2)以某人的胰岛B细胞为材料，利用从该胰岛B细胞中提取的mRNA反转录产生的多种互补的cDNA片段构建的cDNA文库中，只含有胰岛B细胞已转录(或已表达)的基因，而基因组文库中则含有这个人的全部基因，所以cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少。(3)“cDNA文库”中的基因不含内含子，而“基因组文库”中的基因含内含子，因此若要让大肠杆菌表达出人胰岛素，应从cDNA文库中获得人胰岛素基因。(4)基因工程实现了不同物种间的基因重组，其原因是不同生物的DNA分子的双螺旋结构相同；导入的目的基因能够在转基因生物的细胞中表达，其原因是生物界共用一套遗传密码。‎ ‎8．(2019·广东惠州第二次调研)回答下列与基因工程研究历程有关的问题：‎ ‎(1)20世纪中叶，一系列基础理论研究取得了重大突破，如艾弗里等人通过肺炎双球菌的转化实验不仅证明了_________________，还证明了___________________。‎ ‎(2)接下来，技术发明使基因工程的实施成为可能。‎ ‎①如__________________的发现为DNA的切割、连接创造了条件；____________________为目的基因的体外大量扩增提供了可能。‎ ‎②细菌中的质粒分松散型质粒和严谨型质粒。当宿主菌蛋白质合成停止时，严谨型质粒DNA复制随之停止，松散型质粒DNA复制仍可进行。通常选用松散型质粒作为基因工程载体，原因是__________________________。‎ ‎(3)从哪种基因文库中获取的基因含有启动子？______________(填“基因组文库”“cDNA文库”或“基因组文库和cDNA文库”)。‎ ‎(4)植物基因工程主要用于提高农作物的抗逆能力，如抗虫、抗病、抗干旱等，‎ 请写出一种常用的抗虫基因名称____________________。‎ ‎(5)培育转基因抗逆新品种时最好要将目的基因插入植物细胞染色体的DNA上，理由是__________________________________________________________________。‎ 答案　(1)生物的遗传物质是DNA　DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体　‎ ‎(2)①限制酶、DNA连接酶　PCR技术　②目的基因容易复制(或目的基因的复制不容易受干扰)　(3)基因组文库　(4)Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因，植物凝集素基因(答案合理即可)　(5)使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达 解析　(1)艾弗里等人通过肺炎双球菌的转化实验证明了DNA是遗传物质，还证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体，并表达特定的性状。(2)①DNA的切割、连接需要限制酶和DNA连接酶的催化，PCR技术为目的基因的体外大量扩增提供了可能。②当宿主菌蛋白质合成停止时，严谨型质粒DNA复制随之停止，松散型质粒DNA复制仍可进行，因此选用松散型质粒作为基因工程载体，有利于目的基因在受体菌内的复制。(3)cDNA文库是通过提取细胞内的mRNA，经过反转录过程获得，mRNA不含有启动子对应的碱基序列，因此从cDNA文库中获得的基因不含有启动子，基因组文库具有该生物的全部基因，具有启动子。(4)用于杀虫的基因主要是Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因等。(5)培育转基因抗逆新品种时最好要将目的基因插入植物细胞染色体的DNA上，这样目的基因可以随着染色体DNA复制而复制，可以使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。‎ ‎9．鸡干扰素是一种具有高效和广谱抗病毒作用的细胞因子，广泛用于动物领域的抗病毒治疗。科研人员将鸡干扰素基因作为目的基因，构建基因表达载体，通过农杆菌转化法导入烟草，以获得抗病毒烟草。下图为科研人员制备能合成鸡干扰素的烟草愈伤组织细胞的流程，①～④表示相关的操作，两种限制酶的识别序列及切割位点如表所示。请回答下列问题：‎ ‎(1)步骤①中，利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是______________。科研人员还在两种引物的一端分别加上了__________________和____________________序列，以便于后续的剪切和连接。为防止酶切产物自身环化，构建表达载体需用两种限制酶，选择的原则是：Ti质粒内，每种限制酶有__________个切割位点，酶切后，目的基因形成的两个黏性末端序列__________(填“相同”或“不相同”)。‎ ‎(2)步骤②所构建的基因表达载体中未标出的必需元件还有____________，步骤③中需先用____________处理农杆菌以便将基因表达载体导入细胞。‎ ‎(3)步骤④中，科研人员提取愈伤组织细胞的RNA后，先通过__________获得DNA，再进行PCR扩增，若最终未能检测出干扰素基因，可能的原因是___________________________。‎ 答案　(1)鸡干扰素基因两端的部分核苷酸序列　GAATTC　GGATCC　1　不相同　(2)复制原点　Ca2＋　(3)反(逆)转录　鸡干扰素基因未能导入烟草愈伤组织细胞或导入烟草愈伤组织细胞的鸡干扰素基因未能转录或鸡干扰素的mRNA已经被水解 ‎10．乙肝病毒是一种DNA病毒。中国的乙肝病毒携带者约占总人口的10%。我国科学家通过基因工程生产出乙型肝炎病毒疫苗，为预防乙肝提供了有力的保障。回答下列问题：‎ ‎(1)乙肝病毒专一侵染肝细胞的原因是_______________________________________。‎ ‎(2)乙肝病毒的基因组可编码的蛋白质及功能如下：Core蛋白是外壳蛋白；Pre－core与抑制宿主的免疫反应有关；X蛋白与病毒复制有关；S蛋白是病毒的包膜蛋白，与病毒进入细胞有关。通过基因工程生产的乙肝疫苗的有效成分是上述病毒蛋白中的____________________。‎ ‎(3)通过基因工程生产乙肝疫苗的过程如图所示：‎ 乙肝病毒有关基因细菌大量生产疫苗 a．若要获得大量的目的基因，可采用PCR技术进行体外扩增，该技术中使用的引物有_______种，其作用是_________________。‎ b．在①②过程中需使用的工具酶是________________。②过程中常用的载体是________。‎ c．为提高②过程的转化效率，常采用的方法是________________________________________。‎ ‎(4)使用酵母菌作为受体菌生产乙肝疫苗的效果更好，从细胞结构的角度分析，原因是______‎ ‎_______________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)肝细胞表面有乙肝病毒的受体　(2)Core蛋白和S蛋白　(3)a.2　使热稳定的DNA聚合酶能够从引物的结合端开始连接脱氧核苷酸　b．限制酶和DNA连接酶　质粒　c．用Ca2＋(CaCl2)溶液处理细菌　(4)酵母菌具有内质网、高尔基体，可以对核糖体合成的肽链进行剪切、折叠、加工、修饰等处理 解析　(1)由于肝细胞表面有乙肝病毒的受体，所以乙肝病毒专一侵染肝细胞。‎ ‎(2)根据题意分析，乙肝病毒作为抗原的部分应该是其外壳蛋白和包膜蛋白，即通过基因工程生产的乙肝疫苗的有效成分是上述病毒蛋白中的Core蛋白和S蛋白。‎ ‎(3)a.PCR技术中，需要2种不同的引物，使热稳定DNA聚合酶能够从引物的结合端开始连接脱氧核苷酸。‎ b．在构建基因表达载体的过程中，需要使用的工具酶是限制酶和DNA连接酶，常用的载体是质粒。‎ c．为了提高将重组质粒导入细菌的转化效率，常用Ca2＋(CaCl2)溶液处理细菌，使之成为感受态细胞。‎ ‎(4)‎ 酵母菌具有内质网、高尔基体，可以对核糖体合成的肽链进行剪切、折叠、加工、修饰等处理，因此使用酵母菌作为受体菌生产乙肝疫苗的效果更好。‎ ‎11．下图为“DNA的粗提取与鉴定”实验的相关操作。‎ ‎(1)图中实验材料A可以是__________等，研磨前加入的B应该是________________。‎ ‎(2)通过上述所示步骤得到滤液C后， 再向滤液中加入2 mol/L的NaCl溶液的目的是__________，再过滤得到滤液D，向滤液D中加入蒸馏水的目的是_____________________。‎ ‎(3)在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，将含有一定杂质的DNA丝状物分别放入体积为2 mL的4种溶液中，经搅拌后过滤，获得下表所示的4种滤液，含DNA最少的是滤液________。‎ ‎1‎ 研磨液中 搅拌研磨后过滤 滤液E ‎2‎ ‎2 mol/L的NaCl溶液中 搅拌后过滤 滤液F ‎3‎ ‎0.14 mol/L的NaCl溶液中 搅拌后过滤 滤液G ‎4‎ 冷却的体积分数为95%的酒精溶液中 搅拌后过滤 滤液H ‎(4)DNA鉴定的原理是_________________________________________________。‎ 答案　(1)洋葱(或菜花)　洗涤剂和食盐　(2)使DNA溶解　使DNA析出　(3)H　(4)在沸水浴条件下，DNA与二苯胺反应呈现蓝色 解析　(1)选用洋葱、菜花等植物材料提取DNA时，要在切碎的材料中加入一定的洗涤剂和食盐，进行充分地搅拌和研磨。(2)DNA在2 mol/L的NaCl溶液中的溶解度较高，而在0.14 mol/L的NaCl溶液中的溶解度最小。向滤液中加入2 mol/L 的NaCl溶液可以使DNA溶解，过滤除去不溶的杂质得到滤液D。向滤液D中加入蒸馏水可降低NaCl溶液的浓度，使DNA的溶解度下降而沉淀析出，以便除去溶解在低盐溶液中的杂质。(3)DNA不溶于冷却的体积分数为95%的酒精，因此在4种滤液中滤液H含DNA最少。(4)DNA鉴定的原理是在沸水浴的条件下，DNA与二苯胺反应呈现蓝色。‎ ‎12．(2019·陕西宝鸡4月联考)研究人员利用小鼠的单倍体ES细胞(只有一个染色体组)，成功培育出转基因小鼠。其主要技术流程如图所示，请分析回答下列问题：‎ 注：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表四种限制酶。箭头指向的位置为限制酶的切割位点：Ampr 是氨苄青霉素抗性基因，Neor是G418抗性基因。‎ ‎(1)利用PCR技术可以扩增目的基因，PCR反应体系中除含缓冲液、模板DNA、dNTP(包含dATP、dCTP、dGTP、dTTP)、引物外，还应含有_____________；引物应选用下图中的_______(填图中字母)。‎ ‎(2)在基因工程操作步骤中，过程①②称为__________________。已知氨苄青霉素不能有效杀死小鼠细胞，而一定浓度的G418能有效杀死不具有Neor的小鼠细胞。结合上图推测，过程①选用的2种限制酶是________(填图中的编号)，③处的培养液应添加________(填“氨苄青霉素”或“G418”)。‎ ‎(3)细胞乙与__________类似，图中桑椹胚需通过__________技术移入代孕小鼠子宫内继续发育，进行该操作前需对受体小鼠进行__________处理。‎ 答案　(1)热稳定的DNA聚合酶(或Taq酶)　A和D　(2)基因表达载体的构建　Ⅰ和Ⅱ　G418　(3)受精卵　胚胎移植　同期发情 解析　(1)根据分析可知，PCR反应体系中除含缓冲液、模板DNA、dNTP(包含dATP、dCTP、dGTP、dTTP)、引物以外，还应含有热稳定的DNA聚合酶(Taq酶)。为了扩增目的基因的片段，根据图示可知需要在引物A和D作用下以目的基因的两条链为模板合成子代目的基因。‎ ‎(2)由题图可知，过程①②是将目的基因和载体分别切割并连接形成重组质粒，即基因表达载体的构建过程。重组质粒上的抗生素抗性基因可作为标记基因，其作用是有利于筛选出含有目的基因的细胞。根据题意可知，氨苄青霉素不能有效杀死小鼠细胞，而一定浓度的G418能有效杀死不具有Neor的小鼠细胞，因此应选择Neor作为标记基因，即质粒上Neor不能用限制酶切割，则过程①应选用Ⅰ和Ⅱ两种限制酶，题图中③处的培养液应添加G418以便于起到筛选的作用。‎ ‎(3)经处理形成的细胞乙与受精卵类似，应用早期胚胎培养技术可以使其发育成桑椹胚。再将桑椹胚通过胚胎移植技术移入代孕小鼠子宫内继续发育，进行该操作前需对受体小鼠进行同期发情处理，以保证供体与受体处于相同或相近的生理状态。‎