2020-2021学年高中人教版生物选修3课后分层检测案1-3基因工程的应用

2020-2021学年高中人教版生物选修3课后分层检测案1-3基因工程的应用

课后分层检测案 3 基因工程的应用 [基础巩固练] 1．我国转基因抗虫棉是在棉花细胞中转入 Bt 毒蛋白基因培育出 来的，它对棉铃虫具有较强的抗性。下列叙述错误的是( ) A．Bt 毒蛋白基因是从苏云金芽孢杆菌中分离的 B．Bt 毒蛋白基因可借助花粉管通道进入棉花细胞中 C．培育的转基因棉花植株需要做抗虫的接种实验 D．用 DNA 聚合酶连接经切割的 Bt 毒蛋白基因和载体 2．我国已能自行生产乙肝疫苗等基因工程药物，乙肝疫苗的生产 方法是( ) A．在受体细胞内大量增殖乙肝病毒 B．在液体培养基中大量增殖乙肝病毒 C．将乙肝病毒的全部基因导入受体细胞并表达 D．将乙肝病毒的表面抗原基因导入受体细胞并表达 3．下列关于基因工程应用的叙述，正确的是( ) A．基因治疗能治愈所有遗传病 B．基因诊断的基本原理是 DNA 分子杂交 C．一种基因探针能检测水体中的各种病毒 D．利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在于人体 B 淋巴 细胞的 DNA 中 4．下列关于基因工程相关知识的叙述，正确的是( ) A．在基因工程操作中为了获得重组质粒，必须用相同的限制酶切 割，露出的黏性末端可以不相同 B．若要生产转基因抗病水稻，可将目的基因先导入大肠杆菌中， 再转入水稻细胞中 C．如要提高作物中某种氨基酸的含量，可以导入控制合成含有该 种氨基酸比较多的蛋白质的基因 D．基因治疗主要是对具有缺陷的体细胞进行全面修复 5．将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新置入大肠 杆菌的细胞内，通过发酵就能大量生产人生长激素。下列叙述正确的 是( ) A．发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初级代谢产物 B．大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传 C．大肠杆菌质粒标记基因中腺嘌呤与尿嘧啶含量相等 D．生长激素基因在转录时需要限制酶和 DNA 连接酶 6．将甜菜碱、海藻糖等有机小分子的合成基因转入烟草细胞中， 会使烟草的抗旱性增强。下列关于这类转基因烟草及其培育过程的叙 述，错误的是( ) A．细胞中甜菜碱等有机小分子的合成量增加 B．细胞液渗透压增大，避免细胞过度失水 C．将抗旱基因导入烟草细胞中常用农杆菌转化法 D．在干旱条件下筛选出成功导入抗旱基因的烟草细胞 7．有关基因工程的成果及应用的说法，不正确的是( ) ①用基因工程方法能培育抗虫植物和抗病毒植物 ②基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培育体型巨大、品质优 良的动物 ③目前基因治疗已广泛应用于临床实践 ④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 A．①② B．③④ C．②③ D．②④ 8．干扰素是抗病毒的特效药，它是一种糖蛋白，现在某基因公司 用如图所示方法生产干扰素。请回答下列相关问题。 (1)从人的淋巴细胞中提取出________，使它同质粒相结合，然后 导入酵母菌体内。 (2)科学家成功地把人的干扰素基因插入烟草的 DNA 分子上，使烟 草获得了抗病毒的能力，试分析： ① 人 的 基 因 能 移 入 植 物 体 内 ， 其 物 质 基 础 是 ________________________________________________。 ②烟草有了抗病毒的能力，这表明烟草体内产生了________。烟 草植株产生这种新性状(变异性状)的来源属于________。 ③要检测干扰素基因是否进入了烟草细胞，可采用的方法是 ________________；若要检测干扰素基因是否表达出干扰素，可采用 ____________的方法。 [能力提升练] 9．我国转基因技术发展态势良好，农业部依法批准发放了转植酸 酶基因玉米、转基因抗虫水稻的生产安全证书。下列关于转基因玉米 和转基因水稻的叙述，不正确的是 ( ) A．转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因 B．转基因抗虫水稻减少了化学农药的使用，减少了环境污染 C．转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可通过饲养卷叶螟进行检测 D．转基因抗虫水稻的外源基因是几丁质酶基因 10．《人类基因治疗》报道，在美国佛罗里达大学基因治疗中心接 受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定的视力，并且没 有严重的副作用。基因治疗是指( ) A．把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的 目的 B．对有缺陷的细胞进行检测、修复，从而使其恢复正常，达到治 疗疾病的目的 C．运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而 恢复正常 D．运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目 的 11．科学家在河南华溪蟹中找到了金属硫蛋白基因，并以质粒为 载体，采用转基因方法培育出了汞吸收能力极强的转基因烟草。下列 有关该烟草培育的说法，正确的是( ) A．金属硫蛋白基因需插入到质粒上，才能转移到受体细胞中 B．为培育出转基因烟草植株，选择的受体细胞一定是烟草的受精 卵 C．同种限制酶既可以切割含目的基因的 DNA 片段又可以切割质 粒，因此不具有专一性 D．转基因烟草与原烟草相比基因组成发生了变化，导致两者出现 生殖隔离 12．近年诞生的具有划时代意义的 CRISPR/Cas9 基因编辑技术可 简单、准确地进行基因定点编辑，其原理是由一条单链向导 RNA 引导 核酸内切酶 Cas9 到一个特定的基因位点进行切割，通过设计向导 RNA 中 20 个碱基的识别序列，可人为选择 DNA 上的目标位点进行切割(见 下图)。下列相关叙述错误的是( ) A．Cas9 蛋白由相应基因指导在核糖体中合成 B．向导 RNA 中的双链区遵循碱基配对原则 C．向导 RNA 可在逆转录酶催化下合成 D．若α链剪切点附近序列为……TCCAGAATC……，则相应的识 别序列为……UCCAGAAUC…… 13．科学家利用转基因技术成功培育出一头转入了赖氨酸基因的 转基因牛，从其乳汁中可获得大量的赖氨酸。以下相关叙述中，正确 的是( ) A．基因表达载体的受体细胞的性染色体组成可以是 XX，也可以 是 XY B．将赖氨酸基因导入牛的卵细胞中，通过组织培养也能形成转基 因牛 C．人们只在转基因牛的乳汁中才能获取赖氨酸，是因为只在转基 因牛的乳腺细胞中才有赖氨酸基因 D．运用基因工程技术让牛合成大量的赖氨酸，该技术将导致定向 变异 14．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： (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 苄 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 ____________________________________________________________ ____________ ________________________________________________________ ________________。 [素养养成练] 15．利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术。该 技术生产的药用蛋白具有表达效率高、成本低、安全性高、易于分离 纯化的优点，可产生乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等医药产品，造福人 类健康。下图为利用生物技术获得这一生物新品种和抗虫棉的过程， 据图回答： (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 的 功 能 特 点 是 ____________________________________________________________ ____________ ________________________________________________________ ________________， B 表示____________。 (2)在研究过程中，研究人员首先从相关基因组中获取了目的基因， 并采用________技术对目的基因进行了扩增，然后将目的基因与质粒 等载体组合形成了重组载体。在重组载体的构建过程中需要的工具酶 有____________。 (3)基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个完整的基因表达 载 体 至 少 包 括 哪 些 部 分 ？ ____________________________________________________________ ____________ ________________________________________________________ ________________。 (4)将目的基因导入受体细胞的过程中，在③过程中一般是采用 ________，在②过程中一般采用____________，受体细胞一般是 ________。 (5)由于转基因表达产物存在于山羊的乳汁中，检测其体内是否出 现 药 用 蛋 白 ， 在 分 子 水 平 上 的 检 测 方 法 及 结 果 是 什 么 ？ ____________________________________________________________ ____________ ________________________________________________________ ________________ ________________________________________________________ ________________。 (6)要确定目的基因(抗虫基因)导入棉花细胞后，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： ____________________________________________________________ ____________ ________________________________________________________ ________________。 课后分层检测案 3 1．解析：Bt 毒蛋白基因是从苏云金芽孢杆菌中分离出来的抗虫基 因；Bt 毒蛋白基因可借助花粉管通道进入棉花细胞中(花粉管通道法)； 培育的转基因棉花植株需要做抗虫的接种实验，以确定转基因棉花植 株的抗性及抗性程度；切割得到的 Bt 毒蛋白基因和载体的连接是靠 DNA 连接酶来完成的。 答案：D 2．解析：疫苗具有抗原性，乙肝病毒的抗原性由蛋白质外壳决定， 所以生产乙肝疫苗利用的是乙肝病毒的蛋白质外壳。生产乙肝疫苗的 方法是：获取乙肝病毒表面抗原基因，导入受体细胞，使受体细胞表 达乙肝病毒表面抗原。 答案：D 3．解析：基因治疗不能治愈所有遗传病；基因诊断又称 DNA 诊 断，即在 DNA 分子水平上分析检测某一基因，从而对疾病作出判断， 利用的原理是 DNA 分子杂交；基因探针是用放射性同位素(或荧光分 子)标记的含有目的基因的 DNA 片段，一种基因探针只能检测水体中 的一种或一类病毒；利用基因工程生产乙肝疫苗是通过构建含有乙肝 病毒表面抗原基因的重组质粒，然后导入相应的宿主细胞(如酵母菌细 胞)，生产乙肝病毒表面抗原蛋白。 答案：B 4．解析：获得重组质粒，必须要求有相同的黏性末端或平末端， 使用的限制酶可以不同。转基因技术操作过程中，必须通过重组载体 才能将目的基因导入受体细胞。基因治疗并不能修复缺陷基因。 答案：C 5．解析：人生长激素不是大肠杆菌生长和繁殖所必需的物质，因 此其不是大肠杆菌的初级代谢产物，A 错误；可遗传的变异包括基因 突变、基因重组和染色体变异，利用基因工程技术使大肠杆菌获得的 能产生人生长激素的变异属于基因重组，B 正确；大肠杆菌质粒是小 型环状 DNA 分子，不含尿嘧啶，C 错误；生长激素基因在转录时需要 RNA 聚合酶，D 错误。 答案：B 6．解析：将甜菜碱、海藻糖等有机小分子的合成基因转入烟草细 胞后，细胞中甜菜碱等有机小分子的合成量增加，会使烟草细胞液的 渗透压升高，避免细胞过度失水，因此会使烟草的抗旱性增强；将目 的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法；在干旱条件下可以筛选出成 功导入抗旱基因的烟草植株，但并不能筛选出成功导入抗旱基因的烟 草细胞。 答案：D 7．解析：用基因工程方法能培育抗虫植物和抗病毒植物，①正确； 基因工程在畜牧业上应用的主要目的是提高动物生长速度、改善畜产 品品质、生产药物等，而不是为了培育体型巨大的个体，②错误；目 前，基因治疗处于初期临床试验阶段，③错误；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，④正 确。 答案：C 8．解析：(1)通过基因工程构建“工程菌”的方法：从人的淋巴细 胞中提取出干扰素基因，使它与质粒结合形成重组质粒，然后将重组 质粒导入酵母菌中，通过相应的检测与鉴定得到成功转入了重组质粒 的酵母菌，再通过培养这种酵母菌，使之合成大量的干扰素。(2)基因 工程的理论基础：不同生物的 DNA 结构基本相同，不同生物间能进行 基因的移接。基因工程的原理是基因重组。若要检测干扰素基因是否 进入了烟草细胞，可采用的方法是 DNA 分子杂交技术；若要检测干扰 素基因是否表达出干扰素，可采用抗原—抗体杂交的方法。 答案：(1)干扰素基因 (2)①它们的 DNA 结构基本相同 ②干扰 素 基因重组 ③DNA 分子杂交技术 抗原—抗体杂交 9．解析：转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因，A 不符合 题意；转基因抗虫水稻具有抗虫特性，一定程度上能够杀死某些农业 害虫，减少了化学农药的使用，从而减少了环境污染，B 不符合题意； 转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可利用转基因水稻饲养卷叶螟，观 察卷叶螟是否能够被杀死进行检测，C 不符合题意；转基因抗虫水稻 的外源基因是 Bt 毒蛋白基因，D 符合题意。 答案：D 10．解析：基因治疗只是将正常的外源基因导入病人体内，使该 基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺 陷基因并未修复，和正常基因同时存在，基因治疗也不是切除病变基 因或诱发其突变，因而 B、C、D 的说法都不符合基因治疗的概念。 答案：A 11．解析：金属硫蛋白基因需插入到质粒上，才能转移到受体细 胞中，A 正确；由于植物细胞具有全能性，因此植物基因工程的受体 细胞可以是受精卵或体细胞，B 错误；限制酶具有专一性，能识别特 定的脱氧核苷酸序列，C 错误；转基因烟草与原烟草之间一般不会出 现生殖隔离，D 错误。 答案：A 12．解析：蛋白质的合成是由基因控制的，在核糖体中以 mRNA 为模板合成蛋白质，A 正确；向导 RNA 双链中碱基的配对需要遵循碱 基互补配对原则，B 正确；逆转录酶催化的反应是以 RNA 为模板，合 成 相 应 的 DNA ， C 错 误 ； 若 α 链 剪 切 点 附 近 序 列 为 ……TCCAGAATC……，则其对应链的序列为……AGGTCTTAG……， 则根据碱基互补配对原则，Cas9 识别序列为……UCCAGAAUC……， D 正确。 答案：C 13．解析：根据题干信息可知，从转基因牛的乳汁中可获得大量 的赖氨酸，这说明基因表达载体的受体细胞的性染色体组成应为 XX， A 错误；在基因工程中，常将目的基因导入动物的受精卵中，若将目 的基因导入卵细胞中，通过组织培养不能形成完整的个体，B 错误； 由于将赖氨酸基因导入哺乳动物的受精卵中，因此转基因动物的体细 胞中都有赖氨酸基因，但是该基因只在乳腺细胞中表达，C 错误；基 因工程是人为地将目的基因导入受体细胞，定向地改造生物的性状，D 正确。 答案：D 14．解析：(1)基因表达载体中应具有启动子、目的基因、终止子、 标记基因和复制原点。(2)启动子是转录过程中 RNA 聚合酶识别和结合 的部位，有了它才能启动目的基因的转录。图中的氨苄青霉素抗性基 因充当了标记基因，可用含有氨苄青霉素的培养基筛选含有重组质粒 的大肠杆菌。(3)构建基因表达载体时，需要用同种限制酶分别切割目 的基因和载体，然后用 DNA 连接酶将目的基因和载体连接。(4)胰岛素 肽链上具有蛋白酶的切割位点，会导致胰岛素被菌体内的蛋白酶降解， 而通过融合表达将切割位点隐藏在内部可防止胰岛素的 A、B 链被菌 体内的蛋白酶降解。(5)根据溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽 键，并结合β半乳糖苷酶被切成多个肽段，获得了完整的胰岛素 A 链、 B 链这一信息，可以推测β半乳糖苷酶中必然含有多个甲硫氨酸，胰岛 素 A 链、B 链不含甲硫氨酸。(6)每一条肽链的两个末端分别含有一个 游离的氨基和一个游离的羧基，某些氨基酸的 R 基中可能也含有游离 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)限制酶和 DNA 连接酶 (4)防止胰岛素的 A、 B 链被菌体内蛋白酶降解 (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 2 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 15．解析：(1)据图可知，A 是从人的 DNA 分子上获取的合成乙肝 表面抗原或抗凝血酶Ⅲ的基因，或者是从苏云金芽孢杆菌中提取的 Bt 毒蛋白基因，在基因工程中即所谓要转移的目的基因；基因工程的工 具有限制酶、DNA 连接酶、载体等，其中限制酶的功能特点是：一种 限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割 DNA 分子；B 是载体和目的基因重组形成的基因表达载体(重组 DNA 分子)。 (2)目的基因的获取一般有 3 种途径：从基因文库中获取目的基因；利 用 PCR 技术扩增目的基因；通过 DNA 合成仪用化学方法直接人工合 成。构建基因表达载体需要限制酶和 DNA 连接酶。(3)一个完整的基因 表达载体至少包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分。(4) 目的基因导入受体细胞的方法因受体细胞的不同而不同，植物细胞通 常采用农杆菌转化法，动物细胞是显微注射法，微生物细胞是 Ca2＋处 理法。其中动物通常的受体细胞是受精卵。(5)检测目的基因是否已经 表达出相应的蛋白质，通常采用抗原—抗体杂交技术。(6)进行个体生 物学水平的鉴定时，通常采用抗虫或抗病的接种实验。 答案：(1)目的基因 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列， 并在特定的位点上切割 DNA 分子 基因表达载体(重组 DNA 分子) (2)PCR 限制酶、DNA 连接酶 (3)至少包括目的基因、启动子、终止 子、标记基因等部分 (4)农杆菌转化法 显微注射技术 受精卵 (5) 从转基因羊的乳汁中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交， 若出现杂交带，表明乳汁中出现了抗原蛋白，实验成功；若没有出现 杂交带，表明乳汁中没有出现抗原蛋白，实验失败 (6)让害虫食用转 基因棉的叶子，观察害虫的存活情况，以确定其是否具有抗虫性状