2020-2021学年高中生物人教版必修2课后巩固练习：第6章第2节基因工程及其应用

2020-2021学年高中生物人教版必修2课后巩固练习：第6章第2节基因工程及其应用

1．下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是( ) A．一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列 B．限制酶的活性受温度影响 C．限制酶能识别和切割 RNA D．限制酶可从原核生物中提取 解析：限制酶只能识别和切割 DNA，不能识别和切割 RNA。 答案：C 2．为了培育节水高产品种小麦，科学家将大麦中与抗旱节水有关 的基因导入小麦，得到转基因小麦，其水分利用率提高了 20%。这项 技术的遗传学原理是( ) A．基因突变 B．基因重组 C．基因复制 D．基因分离 答案：B 3．基因工程是将目的基因通过一定过程，转入受体细胞，经过受 体细胞的分裂，使目的基因的遗传信息扩大，再进行表达，从而定向 改造生物性状的技术。你认为不支持基因工程技术的理论有( ) A．遗传密码的通用性 B．不同基因可独立表达 C．不同基因表达互相影响 D．DNA 作为遗传物质能够严格地自我复制 答案：C 4．下列有关基因工程的叙述，正确的是( ) A．DNA 重组技术所用的工具酶是限制酶、DNA 连接酶和运载体 B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快 D．目的基因只要进入受体细胞就能实现表达 答案：C 5．在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草的过程中，下列 操作错误的是( ) A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸 B．用 DNA 连接酶连接经切割的抗除草剂基因和运载体 C．将重组 DNA 分子导入烟草原生质体 D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞 解析：构建抗除草剂的烟草要用限制性核酸内切酶切割杂草中含 抗除草剂基因的 DNA 与运载体。 答案：A 6．干扰素是一种糖蛋白，过去从人的白细胞中提取，产量很低。 我国的科研人员成功运用基因工程技术提高了其产量，如图为其原理 过程图。请据图回答下面的问题： (1)图中①过程叫______________________________________。 (2)图中②物质的化学本质是____________________________ ____________________________________________________， 它作为运载体，必须具备的特点是_____________________ _______________________________________________________ _____________________________________ (写出任意两点)。 (3)该过程中，供体细胞是________，受体细胞是______(填字母)， 重组 DNA 分子是________(填序号)，在形成③的过程中需要________ _____________________________________________________。 解析：(1)图中①为目的基因的提取过程。(2)图中②为从大肠杆菌 中提取的质粒；③表示重组 DNA 分子。(3)在该过程中，供体细胞是 人的体细胞，受体细胞是大肠杆菌 b。 答案：(1)提取目的基因 (2)双链环状 DNA 分子(或 DNA 分子) 具有一个或多个限制酶切割位点，在细胞中能够自我复制，有特殊的 标记基因等 (3)人的体细胞 b ③ 限制酶和 DNA 连接酶 A 级 基础巩固 1．在畜牧养殖业上，科学家利用基因工程的方法培育出了转基因 奶牛、超级绵羊等多种转基因动物。“转基因动物”培育利用的原理是 ( ) A．基因突变 B．基因重组 C．染色体结构变异 D．染色体数目变异 答案：B 2．下列关于 DNA 连接酶的叙述，正确的是( ) ①催化具有互补配对的黏性末端的 DNA 片段之间的连接 ②催化具有不同黏性末端的 DNA 片段之间的连接 ③催化两个黏性末端互补碱基间氢键的形成 ④催化 DNA 分子两条链的脱氧核糖与磷酸之间的磷酸二酯键的 形成 A．①③ B．②④ C．②③ D．①④ 解析：在 DNA 重组技术中，两个 DNA 片段之间必须有互补配对 的黏性末端才能进行结合；对具有互补配对的黏性末端的 DNA 分子连 接时，DNA 连接酶的作用是催化 DNA 分子两条链的脱氧核糖与磷酸 之间的磷酸二酯键的形成。 答案：D 3．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 答案：C 4．水母发光蛋白由 236 个氨基酸构成，其中 Asp(天冬氨酸)、Gly(甘 氨酸)、Ser(丝氨酸)构成发光环，现已将这种蛋白质的基因作为生物转 基因的标记。在转基因技术中，这种蛋白质的作用是( ) A．促使目的基因导入受体细胞 B．使目的基因容易被检测出来 C．促使目的基因在受体细胞内复制 D．使目的基因容易成功表达 答案：B 5．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)限 制酶 A (3)DNA 连接酶 重组 DNA 分子 (4)一套遗传密码 B 级 能力训练 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胡萝卜经组织培养产生完整植株 ④将苏云金芽孢杆 菌的某些基因转移到棉花体内，培育出抗虫棉 A．①③ B．①②④ C．①④ D．①② 解析：通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒属于诱变育种，其 原理为基因突变；胡萝卜经组织培养形成完整植株属于无性生殖，体 现了细胞的全能性。 答案：C 7．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：上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 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．关于转基因技术的应用，不正确的是( ) A．可以将抗病虫害、抗除草剂等基因转入农作物使其具有相应的 抗性 B．可以使用 DNA 重组的微生物，生产稀缺的基因药物 C．可以通过转基因技术使奶牛变成生物反应器，使它们的奶中富 含某种营养物质、珍贵药材或人类所需要的蛋白质 D．将不同生物的 DNA 进行转移和重组，可以创造出新物种 解析：可以将抗病虫害、抗除草剂等基因转入农作物使其具有相 应的抗性；可以使用 DNA 重组的微生物，生产稀缺的基因药物；可以 通过转基因技术使奶牛变成生物反应器，使它们的奶中富含某种营养 物质、珍贵药材或人类所需要的蛋白质；将不同生物的 DNA 进行转移 和重组，可以创造出新品种，但不能产生新物种。 答案：D 10．下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性核酸内切酶， 使运载体和目的基因形成相同的末端，然后用 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，以便于进 行筛选；能在宿主细胞中复制并稳定保存，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(GCU)和丝氨酸(UCU)。(4)该抗虫棉植株 是杂合子，根据基因分离定律，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纯合子。 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 11．通过 DNA 重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动 物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，如图表示这一技术的 基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G ↓GATCC—。请回答下列问题： (1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是________________， 人 体 蛋 白 质 基 因 “ 插 入 ” 后 连 接 在 羊 染 色 体 中 需 要 的 酶 是 _________________________________________________。 (2)人体蛋白质基因之所以能连接到羊的染色体 DNA 中，原因是 _______________________________________________________ _____________________________________________________， 人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的工具是________________ _____________________________________________________。 (3)此过程中目的基因的检测与表达中的表达是指___________ _____________________________________________________。 (4)你认为此类羊产的奶安全可靠吗？理由是什么？ _______________________________________________________ _______________________________________________________ ______________________________________________________。 解析：(1)剪切获取目的基因的酶是限制性核酸内切酶，将不同的 DNA 片段连接起来的酶是 DNA 连接酶。(2)不同生物的 DNA 化学组 成和空间结构相同，即都具有相同的物质基础和结构基础。目的基因 导入受体细胞需要先与运载体结合，最常用的运载体是质粒，也可以 用病毒。(3)基因的表达是指基因通过转录和翻译过程合成相应的蛋白 质。(4)为开放性问题，理由与观点相对应即可。 答案：(1)限制性核酸内切酶 DNA 连接酶 (2)具有相同的物质基础和结构基础 细菌质粒或病毒 (3)人体 蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质 (4)安全。因为目的基 因导入受体细胞后没有改变，控制合成的人体蛋白质成分没有改变(或 不安全。因为目的基因导入受体细胞后，可能由于羊细胞中某些成分 的影响，合成的蛋白质成分发生一定的改变) C 级 拓展提升 12．GDNF 是一种神经营养因子，对损伤的神经细胞具有营养和 保护作用。研究人员构建了含 GDNF 基因的表达载体(如图 1 所示)， 并导入到大鼠神经干细胞中，用于干细胞基因治疗的研究。请回答： (1)构建基因表达载体时必需的工具酶有________。构建含 GDNF 基因的表达载体时，需选择图 1 中的______限制酶进行酶切。 (2)经酶切后的载体和 GDNF 基因进行连接，连接产物经筛选得到 的载体主要有 3 种：单个载体自连、GDNF 基因与载体正向连接、GDNF 基因与载体反向连接(如图 1 所示)。为鉴定这 3 种连接方式，选择 Hpa Ⅰ酶和 BamH Ⅰ酶对筛选得到的载体进行双酶切，并对酶切后的 DNA 片段进行电泳分析，结果如图 2 所示。图中第________泳道显示所鉴 定的载体是正向连接的。 解析：(1)基因工程使用的工具酶包括限制酶和 DNA 连接酶。据 图 1 可知，GDNF 基因两端和载体上都有 Xho Ⅰ限制酶的酶切位点。 (2)据图 1 可知，Hpa Ⅰ和 BamH Ⅰ酶对三种载体进行酶切，单个载 体自连只有 Hpa Ⅰ限制酶的酶切位点，得到 6 000 bp DNA 的片段； 正向连接重组载体有 Hpa Ⅰ和 BamH Ⅰ限制酶的酶切位点，得到 700 bp DNA 的片段和 6 000 bp DNA 的片段；反向连接重组载体有 Hpa Ⅰ 和 BamH Ⅰ限制酶的酶切位点，得到 200 bp DNA 的片段和 6 500 bp DNA 的片段。 答案：(1)限制酶和 DNA 连接酶 Xho Ⅰ (2)②