2019-2020学年人教高中生物选修三同步精练：专题1基因工程跟踪测评1

2019-2020学年人教高中生物选修三同步精练：专题1基因工程跟踪测评1

专题 1 跟踪测评 (时间：90分钟 满分：100分) (见跟踪测评 P1) 一、选择题(每小题 2分，共 50分) 1．关于限制性核酸内切酶识别序列和切开部位的特点，下列叙述错误的是( ) A．所识别的序列都可以找到一条中心轴线 B．中心轴线两侧双链 DNA上的碱基是反向对称重复排列的 C．只识别和切断特定的核苷酸序列 D．在任何部位都能将 DNA切开 D 解析 一种限制酶只能识别 DNA 的某种特定的核苷酸序列，并且只能在特定的位 点上切割 DNA分子。 2．下列对基因工程中有关酶的叙述，不正确的是( ) A．限制酶水解相邻核苷酸间的化学键切断 DNA B．DNA连接酶可连接末端碱基互补的两个 DNA片段 C．DNA聚合酶能够从引物末端延伸 DNA或 RNA D．逆转录酶以一条 RNA为模板合成互补的 DNA C 解析 DNA 聚合酶只能从引物末端延伸 DNA，而不能延伸 RNA。 3．下列对基因工程的理解，正确的是( ) ①可按照人们的意愿，定向改造生物遗传特性的工程 ②对基因的某些碱基进行人为删减或增添 ③是体外进行的人为的基因重组 ④在实验室内，利用相关的酶和原料合成新的 DNA ⑤主要技术为体外 DNA重组技术和转基因技术 ⑥在 DNA分子水平上进行操作 ⑦一旦成功，便可遗传 A．①②③④⑤⑥ B．①③④⑤⑥⑦ C．①③⑤⑥⑦ D．①②③⑤⑥⑦ C 解析 基因工程是对现有基因的剪切和重组，并不删减或增添基因的某些碱基，也 不合成新的 DNA，②④错误。 4．对下图所示黏性末端的说法正确的是( ) A．图甲、乙、丙黏性末端是由两种限制性核酸内切酶作用产生的 B．图乙中的酶切位点在 A与 G之间 C．如果图甲中的 G发生突变，限制性核酸内切酶可能不能识别该切割位点 D．构建基因表达载体所用限制性核酸内切酶和 DNA连接酶分别作用于 a处和 b处 C 解析 据图分析，图甲、乙、丙的黏性末端是由 3种限制性核酸内切酶作用产生的； 形成图乙黏性末端的限制性核酸内切酶的识别序列是 CAATTG，酶切位点在 C与 A之间； 酶的作用具有专一性，如果图甲中 G发生突变，则限制性核酸内切酶可能不能识别该序列； 限制性核酸内切酶能破坏磷酸二酯键，DNA连接酶可恢复磷酸二酯键，它们都作用于 a处。 5．下列获取目的基因的方法中需要模板链的是( ) ①从基因文库中获取目的基因 ②利用 PCR技术扩增目的基因 ③逆转录法 ④通过 DNA合成仪利用化学方法人工合成 A．①②③④ B．①②③ C．①②④ D．②③ D 解析 PCR利用 DNA 双链复制原理，即将 DNA 双链之间的氢键打开，变成单链， 作为聚合反应的模板。逆转录法则是以目的基因转录成的 mRNA为模板，在逆转录酶的作 用下，先得到与之互补的单链，再合成双链 DNA。①④均不需要模板。 6．下列关于 PCR技术的叙述，正确的是( ) A．PCR技术建立在对扩增的目的基因序列完全已知的基础上 B．该技术需要解旋酶和热稳定的 DNA聚合酶 C．该技术需要一对特异性的引物，要求一对引物的序列是互补的 D．该技术利用 DNA双链复制原理，也需要模板、原料、能量、酶等条件 D 解析 利用 PCR 技术扩增目的基因时，只需知道目的基因两端的序列，便于设计 引物，A项错误；PCR技术通过高温使 DNA解旋，不需要解旋酶，B项错误；该技术需要 的一对引物，在复性过程中能分别与模板 DNA 两条链的 3′末端的碱基配对，其序列不是 互补的，C项错误。 7．下图为形成 cDNA(图中的单链 DNA)过程和 PCR扩增过程示意图。据图分析，下列 说法正确的是( ) A．催化①过程的酶是 RNA聚合酶 B．④过程发生的变化是引物与单链 DNA结合 C．催化②⑤过程的酶都是 DNA聚合酶，都能耐高温 D．如果 RNA 单链中 A与 U之和占该链碱基含量的 40%，则所对应的双链 DNA中， A与 U之和也占该 DNA碱基含量的 40% B 解析 由题意可知，①②③④⑤分别表示反转录、DNA的复制、DNA变性、引物 与单链 DNA结合(复性)及互补链的合成(延伸)，①过程由反转录酶催化完成，A项错误，B 项正确；催化②⑤过程的酶都是 DNA聚合酶，过程⑤是在 70～75 ℃的高温条件下进行的， 只有该过程中的 DNA聚合酶(即 Taq酶)耐高温，C项错误；DNA分子中有 T无 U，D项错 误。 8．如下图表示一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。 下列有关说法不正确的是( ) A．X是能合成胰岛素的细菌细胞 B．质粒具有标记基因和多个限制酶切点 C．基因与载体的重组只需要 DNA连接酶 D．该细菌的性状被定向改造 C 解析 根据题图，重组质粒导入的是细菌细胞，所以 X是能合成胰岛素的细菌细胞。 质粒作为载体需要有多个限制酶切点以便转运多种目的基因，同时应具有标记基因以便于检 测目的基因是否导入受体细胞内。基因与载体的重组需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。 基因工程的特点是能够定向改造生物的性状。 9．如图为基因工程中表达载体构建的模式图，若结构 X是表达载体所必需的，则 X最 可能是( ) A．荧光蛋白基因 B．启动子 C．限制酶 D．DNA连接酶 B 解析 启动子是构建基因表达载体所必需的，其功能是启动插入基因的转录过程。 荧光蛋白基因可以作为标记基因，但题图中表达载体已有抗生素抗性基因作为标记基因。限 制酶和 DNA连接酶都不是组成表达载体所必需的。 10．在基因工程中，为将目的基因导入受体细胞常采用土壤农杆菌转化法，在土壤农杆 菌中常含有一个 Ti质粒。某科研小组欲将某抗虫基因导入某植物，下列分析错误的是( ) A．Ti质粒含有对宿主细胞生存具有决定性作用的基因，是基因工程中重要的载体 B．用 Ca2＋处理细菌是重组 Ti质粒导入土壤农杆菌中的重要方法 C．重组 Ti质粒的土壤农杆菌成功感染植物细胞，可通过植物组织培养技术将该细胞培 养成具有抗虫性状的植物 D．若能够在植物细胞中检测到抗虫基因，则说明将重组质粒成功地导入到了受体细胞 A 解析 Ti质粒是基因工程中重要的载体，不含有对宿主细胞生存具有决定性作用的 基因；用 Ca2＋处理细菌可增加细胞壁的通透性，是重组 Ti质粒导入土壤农杆菌中的重要方 法；转基因成功的植物细胞，可通过植物组织培养技术获得转基因植物；若在植物细胞中检 测到抗虫基因，则说明目的基因已成功导入。 11．根据下图分析，下列有关基因工程的说法不正确的是( ) A．为防止目的基因与质粒任意结合而影响基因的表达，应用限制酶Ⅰ、Ⅱ同时切割二 者 B．限制酶、DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键 C．与启动子结合的应该是 RNA聚合酶 D．在能够检测到标记基因表达产物的受体细胞中，也一定会有目的基因的表达产物 D 解析 将质粒与目的基因进行切割、连接时，不能保证二者全部成功连接，导入了 原质粒的受体细胞中能检测到标记基因的表达产物，但检测不到目的基因的表达产物。 12．下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是( ) A．表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞的 mRNA反转录获得 B．表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点 C．借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来 D．启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用 C 解析 由于胰岛素基因只在胰岛 B细胞中表达，通过人肝细胞的 mRNA反转录不 能得到胰岛素基因，A项错误；基因表达载体的复制开始于复制原(起)点，胰岛素基因的转 录启动于启动子，而不是复制原点，B项错误；抗生素抗性基因可作为标记基因，可将含有 目的基因的受体细胞筛选出来，C项正确；终止密码子在基因表达的翻译中起作用，启动子 和终止子均在胰岛素基因的转录中起作用，D项错误。 13．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序列与质粒重组导入细菌中，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，并使之进入 受精卵 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ C 解析 将目的基因导入受体细胞时，通过限制酶和 DNA 连接酶将目的基因和载体 连接起来，然后导入受体细胞中。将毒素蛋白直接注射到棉受精卵中和将编码毒素蛋白的 DNA序列注射到棉受精卵中都是不对的，没有表达载体的协助，它们不能在受体细胞中表 达。 14．苏云金芽孢杆菌的抗虫基因导入棉花细胞是否已表达，其检测方法是( ) A．是否有抗生素抗性 B．是否能检测到标记基因 C．是否有相应的性状 D．是否能分离到目的基因 C 解析 转基因成功的标志是目的基因在受体细胞内表达，受体细胞表现出一定的性 状，故选 C项。 15．(2017·北京卷)为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因 C(图 a)，拟将其与质粒(图 b)重组，再借助农杆菌导入菊花中。 下列操作与实验目的不符的是( ) A．用限制性核酸内切酶 EcoR Ⅰ和连接酶构建重组质粒 B．用含 C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将 C基因导入细胞 C．在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞 D．用分子杂交方法检测 C基因是否整合到菊花染色体上 C 解析 目的基因 C和质粒都有可被 EcoR Ⅰ切割的酶切位点，另外需要 DNA连接 酶将切好的目的基因和质粒连接起来，A项正确；愈伤组织全能性较高，是理想的植物受体 细胞，将目的基因导入植物受体细胞的方法通常为农杆菌转化法，B项正确；质粒中含有潮 霉素抗性基因，因此选择培养基中应该加入潮霉素，C项错误；使用分子杂交方法可检测目 的基因是否整合到受体染色体上，D项正确。 16．能够使植物体产生动物蛋白的育种方法是( ) A．单倍体育种 B．杂交育种 C．基因工程育种 D．多倍体育种 C 解析 单倍体育种、多倍体育种及杂交育种只能发生在同种生物或近缘生物之间， 而基因工程育种可以发生在不同种生物，甚至是动物和植物之间，打破了物种间的界线和生 殖隔离，可创造出具有新性状的品种。 17．我国转基因抗虫棉是在棉花细胞中转入 Bt(苏云金芽孢杆菌)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法进入棉花细胞中 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 D 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 可借助花粉管通道法进入棉花细胞中；培育的转基因棉花植株需要做抗虫的接种实验，来检 测棉花是否表现出抗虫性状；切割下来的 Bt毒蛋白基因和载体的连接是靠 DNA 连接酶来 完成的。 18．目前人类利用基因工程的方法成功培育出转基因抗虫棉，下列有关抗虫棉的说法正 确的是( ) A．苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后直接进入棉花的叶肉细胞表达 B．抗虫基因导入棉花叶肉细胞后，可通过传粉、受精的方法，使抗虫性状遗传下去 C．标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因 D．转基因抗虫棉经过种植，棉铃虫不会产生抗性，这样可以有效消灭棉铃虫 C 解析 苏云金芽孢杆菌的毒蛋白基因与质粒结合后需用花粉管通道法导入棉花的 受精卵中，不能直接进入棉花的叶肉细胞表达；棉花叶肉细胞不能进行减数分裂产生配子， 故抗虫基因直接导入棉花叶肉细胞后，需通过组织培养技术，将抗虫性状遗传下去；由于生 物变异是不定向的，因此棉铃虫可能产生抗性，这种抗性逐渐积累，最终可能导致抗虫棉失 去杀虫效果。 19．科学家利用生物技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵的细胞核中，经培育获得 一种转基因小鼠，其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中，在医学研究及相 关疾病治疗方面都具有重要意义。下列有关叙述不正确的是( ) A．选择受精卵作为外源基因的受体细胞是因为这种细胞具有全能性 B．采用 DNA分子杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达 C．人的生长激素基因能在小鼠细胞内表达，说明遗传密码在不同种生物间可以通用 D．转基因小鼠的所有细胞中均含有人的生长激素基因 B 解析 DNA 分子杂交技术只能检测目的基因是否成功导入小鼠细胞中，检测目的 基因是否成功表达需用抗原—抗体杂交法。转基因小鼠的所有细胞均由同一个受精卵发育而 来，所以均含有人的生长激素基因，只是生长激素基因仅在其膀胱上皮细胞中表达。 20．科学家在某种植物中找到了抗枯萎的基因，并以质粒为载体，采用转基因的方法培 育出了抗枯萎病的金茶花新品种。下列有关说法中正确的是( ) A．质粒是最常用的载体之一，它仅存在于原核细胞中 B．将抗枯萎基因连接到质粒上，用到的工具酶仅是 DNA连接酶 C．用叶肉细胞作为受体细胞培育出的植株不能表现出抗枯萎性状 D．通过该方法获得的抗枯萎病金茶花，产生的配子不一定含抗枯萎病基因 D 解析 质粒也存在于某些真核细胞中，如酵母菌；将目的基因连接到质粒上，不仅 要用到 DNA连接酶，在连接之前还要用同一种限制酶处理目的基因和质粒以得到相同的末 端；植物的体细胞具有全能性，因此可以作为受体细胞；由于重组质粒只结合在某条染色体 上，因此产生的配子不一定含有目的基因。 21．利用细菌大量生产人胰岛素，下列叙述错误的是( ) A．用同一种限制酶对载体与人胰岛素基因进行切割 B．用适当的 Ca2＋处理受体细菌表面，将重组 DNA导入受体细菌 C．通常通过检测目的基因产物来检测重组 DNA是否已导入受体细菌 D．重组 DNA必须能在受体细菌内进行复制与转录，才能合成人胰岛素 C 解析 一般需用同一种限制酶对载体和含有人类胰岛素基因的 DNA 分子进行切 割，并用 DNA连接酶将两者连接起来形成重组 DNA 分子，A项正确；将目的基因导入受 体细菌时，需用 CaCl2处理细菌细胞，使之处于易于吸收周围环境中 DNA分子的感受态， B项正确；通常通过检测目的基因产物来检验重组 DNA 是否表达，而用 DNA分子杂交技 术检测重组 DNA 是否已导入受体细菌，C项错误；重组 DNA 必须能在受体细菌内复制、 转录，才能合成人胰岛素，D项正确。 22．人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程： 甲生物的蛋白质―→mRNA①,目的基因――→ ② 与质粒 DNA 重组――→ ③ 导入乙细胞――→ ④ 获 得甲生物的蛋白质。下列说法中正确的是( ) A．①过程需要的酶是反转录酶，原料是 A、U、G、C B．②要用限制性核酸内切酶切断质粒 DNA，再用 DNA 连接酶将目的基因与质粒连接 在一起 C．如果受体细胞是动物细胞，③过程可以用农杆菌转化法 D．④过程中用的原料不含有 A、U、G、C B 解析 ①过程是反转录，利用反转录酶合成 DNA片段，所以需要 A、T、G、C四 种脱氧核苷酸原料，A项错误；②过程是目的基因与质粒 DNA 的重组，需要用限制性核酸 内切酶切断质粒 DNA，再用 DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起，B项正确；如果受 体细胞是动物细胞，重组基因的导入常用显微注射技术，农杆菌转化法多用于植物细胞的转 化，C项错误；④过程是基因的表达，包括转录和翻译，转录需要的原料为 A、U、G、C， D项错误。 23．蛛丝的强度和柔韧度得益于蛛丝蛋白的特殊布局，产生了一个由坚硬的结晶区和非 结晶区构成的混合区域。有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构从而推测出其相应的基因结构， 以指导对蚕丝蛋白的修改，从而让蚕也吐出像蛛丝蛋白一样坚韧的丝。此过程运用的技术及 流程分别是( ) 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 D 解析 该过程采用的是蛋白质工程。从预期蛋白质功能入手，对控制蛋白质的基因 进行改造以达到改造蛋白质的目的。 24．绿叶海天牛(简称甲)吸食滨海无隔藻(简称乙)后，身体就逐渐变绿，这些“夺来” 的叶绿体能够在甲体内长期稳定存在，有科学家推测其原因是在甲的染色体 DNA上可能存 在乙编码部分叶绿体蛋白的核基因。为证实上述推测，以这种变绿的甲为材料进行实验，方 法和结果最能支持上述推测的是( ) A．通过 PCR技术从甲体内的 DNA中克隆出属于乙的编码叶绿体蛋白的核基因 B．通过核酸分子杂交技术，在甲体内检测到乙的编码叶绿体蛋白的核基因转录出的 RNA C．给甲提供 14CO2，一段时间后检测到其体内的部分有机物出现放射性 D．用乙编码叶绿体蛋白的核基因作探针，与甲的染色体 DNA杂交，结果显示出杂交 带 D 解析 通过 PCR技术，虽然能够从绿叶海天牛(甲)的 DNA 中克隆出属于滨海无隔 藻(乙)的编码叶绿体蛋白的核基因，但不能排除其他因素如甲消化道中的乙残渣的影响，A 项不符合题意；通过核酸分子杂交技术，在甲体内检测到乙的编码叶绿体蛋白的核基因转录 出的 RNA，不能直接证明甲的染色体 DNA上存在乙编码部分叶绿体蛋白的核基因，B项不 符合题意；给甲提供 14CO2，一段时间后检测到其体内的部分有机物出现放射性，只能证明 甲能利用 14CO2合成有机物，不能证明甲的染色体 DNA 上存在乙编码部分叶绿体蛋白的核 基因，C项不符合题意；用乙编码部分叶绿体蛋白的核基因作探针，与甲的染色体 DNA杂 交，结果显示出杂交带，最能支持“甲的染色体 DNA上存在乙编码部分叶绿体蛋白的核基 因”的推测，D项符合题意。 25．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(如图所示)。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互补配对原则 C．向导 RNA可在反转录酶催化下合成 D．若 α链剪切位点附近序列为……TCCAGAATC……，则相应的识别序列是 ……UCCAGAAUC…… C 解析 Cas9蛋白的合成场所是核糖体，A项正确；在向导 RNA中的双链区存在碱 基互补配对，遵循碱基互补配对原则，B项正确；RNA 不是在反转录酶催化下合成的，而 是经转录产生的，C 项错误；依据碱基互补配对原则，若α链剪切位点附近序列为 ……TCCAGAATC……，则与向导 RNA 中的识别序列配对的 DNA另一条链的碱基序列是 ……AGGTCTTAG……，故向导 RNA中的识别序列是……UCCAGAAUC……，D项正确。 二、非选择题(共 50分) 26．(10分)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图甲、图乙中箭头表示相 关限制酶的切割位点。请回答下列问题： 限制酶 BamHⅠ HindⅢ EcoRⅠ SmaⅠ 识别序列及 切割位点 (1)一个如图甲所示的质粒分子，经 SmaⅠ酶切割前后，分别含有________个游离的磷 酸基团。 (2)若对图甲中质粒进行改造，插入的 SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越________。 (3)用图甲中的质粒和外源 DNA 构建重组质粒，不能使用 SmaⅠ酶切割，原因是 ________________________________________________________________________。 (4)与只使用 EcoRⅠ酶相比较，使用 BamHⅠ和 HindⅢ两种限制酶同时处理质粒和外源 DNA，其优点在于可以防止 ________________________________________________________________________。 (5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入________酶。 (6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是___________________________________。 解析 (1)质粒被切割前是双链环状 DNA分子，所有磷酸基团都参与形成磷酸二酯键， 故不含游离的磷酸基团。从图中可以看出，质粒上只含有一个 SmaⅠ酶的切点，因此被该酶 切割后，质粒变为线性双链 DNA分子，因每条链上含有一个游离的磷酸基团，因此切割后 含有两个游离的磷酸基团。(2)由题目信息可知，SmaⅠ酶识别的 DNA序列中只有 G和 C， 而 G和 C之间可以形成三个氢键，A和 T之间只形成两个氢键，所以 SmaⅠ酶切位点越多， 意味着 G、C越多，DNA分子的热稳定性就越高。(3)质粒上的抗生素抗性基因为标记基因， 由图甲、乙可知，标记基因和外源 DNA(目的基因)中均含有 SmaⅠ酶切位点，都可以被 SmaⅠ 酶破坏，故构建重组质粒时不能使用该酶剪切。(4)当只使用 EcoRⅠ酶切割时，质粒和目的 基因两端的黏性末端相同，用 DNA连接酶连接时会产生质粒和目的基因自身连接产物，而 利用 BamHⅠ和 HindⅢ两种酶同时剪切时，质粒和目的基因两端的黏性末端不同，用 DNA 连接酶连接时不会产生自身连接产物。(5)质粒和目的基因连接后获得重组质粒，该过程需 要 DNA连接酶的作用。(6)质粒上的抗生素抗性基因为标记基因，用于鉴别和筛选含有重组 质粒的受体细胞。 答案 (1)0、2 (2)高 (3)SmaⅠ酶会破坏质粒的抗生素抗性基因及外源 DNA中的目的基因 (4)质粒和含目的基因的外源 DNA片段自身环化 (5)DNA连接 (6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞 27．(10分)请回答下列有关基因工程的问题： (1)构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割 DNA后，可能产生黏性末端， 也可能产生______末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择 能使两者产生________(填“相同”或“不同”)黏性末端的限制酶。 (2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等， 其中启动子的作用是_______________________________________。在用表达载体转化大肠 杆菌时，常用__________处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转 录出了 mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与 mRNA 杂交，该杂交技术称为 ______________。为了检测胰岛素基因转录的 mRNA是否翻译成________，常用抗原—抗 体杂交技术。 (3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌 Ti质粒的________中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过 DNA重组将目的基因插入植物 细胞的________________上。 解析 (1)DNA 分子经限制酶切割产生的 DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和 平末端。当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将 DNA切开时，产生的是黏性末端，而当 限制酶在它识别序列的中心轴线切开时，产生的是平末端。要使目的基因和质粒直接进行连 接，应使用同种限制酶切割目的基因和质粒，使两者产生相同的黏性末端。(2)一个基因表 达载体的组成，除含有目的基因外，还必须有启动子、终止子和标记基因等。启动子是一段 有特殊结构的 DNA片段，位于基因首端，是 RNA 聚合酶识别和结合的部位，可以驱动目 的基因转录出 mRNA。在将表达载体导入大肠杆菌细胞时，为便于表达载体进入，常用 CaCl2 溶液处理大肠杆菌。要检测目的基因是否转录出对应的 mRNA，可用分子杂交技术；要检 测目的基因是否表达出相应的蛋白质，常用抗原—抗体杂交技术。(3)将目的基因插入农杆 菌的 Ti质粒的 TDNA上，可通过农杆菌的转化作用使目的基因进入植物细胞，并将目的基 因插入到植物细胞的染色体 DNA上。 答案 (1)平 相同 (2)驱动胰岛素基因转录出 mRNA CaCl2溶液(或 Ca2＋) 分子杂交技术 蛋白质 (3)TDNA 染色体 DNA 28．(8分)农杆菌是一种生活在土壤中的微生物，能在自然条件下感染植物，因而在植 物基因工程中得到了广泛的运用。如图为农杆菌转化法的示意图，试回答下列问题： (1)一般情况下农杆菌不能感染的植物是____________，利用农杆菌自然条件下感染植 物的特点，能________________________________。具体原理是在农杆菌的 Ti 质粒上存在 TDNA 片段，它具有可转移至受体细胞并整合到受体细胞______________上的特点，因此 只要将携带外源基因的 DNA片段插入到______________(部位)即可。 (2)根据 TDNA 这一转移特点，推测该 DNA 片段上可能含有控制____________(酶)合 成的基因。 (3)图中 c过程中，能促进农杆菌向植物细胞转移的物质是________类化合物。 (4)植物基因工程中将目的基因导入受体细胞时，除了农杆菌转化法之外，还可采取 ____________________________。(至少写出两种) 解析 (1)一般农杆菌不能感染单子叶植物，可感染双子叶植物和裸子植物。利用其感 染性，可将目的基因导入植物细胞。真正可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体 DNA 上的是农杆菌的 TDNA 片段，因此目的基因必须插入到该部位才能成功。(2)根据 TDNA 这一转移特点，可以推测该 DNA片段能控制合成 DNA连接酶、限制酶，以实现与双子叶 植物细胞染色体 DNA 的整合。(3)植物细胞受伤后可产生酚类物质，促进农杆菌向植物细胞 转移。(4)植物基因工程中将目的基因导入受体细胞时，除了农杆菌转化法之外，还有基因 枪法和花粉管通道法等。 答案 (1)单子叶植物 将目的基因导入植物细胞 染色体 DNA TDNA 片段 (2)DNA连接酶、限制酶 (3)酚 (4)基因枪法、花粉管通道法 29．(11分)阅读材料后，请回答下列有关蛋白质工程的问题： 材料 干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保 存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在－70℃下保存半年，给 广大患者带来福音。 (1)蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基 因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程如下图所示，让动物生产“可以保存 的干扰素”。请将流程图补充完整。 (2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产__________________的 蛋白质，但不一定符合________________需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及 其与生物功能的关系作为基础，通过________或________，对现有蛋白质进行________，或 制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。 (3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的________结构。 (4)对天然蛋白质进行改造，是直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来 实现？______________________________________，原因是_____________________ ________________________________________________________________________。 解析 蛋白质工程是研究多种蛋白质的结构和功能、蛋白质空间结构、蛋白质分子设计 等一系列分子生物学基本问题的一种新型的、强有力的手段。通过对蛋白质工程的研究，可 以深入地揭示生命现象的本质和生命活动的规律。基因工程遵循中心法则：DNA→mRNA→ 蛋白质，只能生产自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的 功能→蛋白质应有的高级结构→应有的氨基酸序列→DNA应有的碱基排列顺序，创造出自 然界不存在的蛋白质。 答案 (1)预期蛋白质的功能 蛋白质的三维结构 应有的氨基酸序列 相应的脱氧 核苷酸(基因)序列 (2)自然界已存在 人类生产和生活的 基因修饰 基因合成 改造 (3)空间(或高级) (4)通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造 首先，任何一种天然蛋白质都是由 基因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了改造，而且改造过的基因可以遗传下去；其 次，如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子也是无法遗传的；第三， 对基因进行改造比直接对蛋白质进行改造更容易操作，难度也要小得多 30．(11分)草鱼病毒性出血病是由草鱼呼肠弧病毒(GCRV)引起的，目前尚未找到防治 药物。如图是通过基因工程方法将 PV7 双基因与某质粒连接，并通过草鱼攻毒实验检测免 疫保护效果的过程示意图。图中 P10 和 PH为启动子，箭头表示转录方向。PV71和 PV72为 GCRV外壳蛋白基因(DNA片段)。请回答下列问题： 组别 疫苗注射量 实验鱼数 死亡鱼数 死亡率 免疫保护率 1 10 μg 20尾 0尾 0 100% 2 30 μg 20尾 0尾 0 100% 3 60 μg 20尾 1尾 5% 95% 空载体 30 μg 20尾 6尾 30% 70% 对照 0 20尾 20尾 100% 0 (1)制备草鱼病毒性出血病核酸疫苗，获取大量 PV7双基因时可采用 PCR技术进行扩增， 该技术除需要原料、模板、________外，还必须用__________酶。PCR一般要经历三十次 以上的循环，每次循环包括变性、复性和延伸三个阶段，其中变性是指________条件下， DNA分子________的过程。 (2)使用不同的限制酶切割 PV71和 PV72基因，是为了防止______________，用不同限 制酶先后两次切割质粒，是为了防止______________，有利于提高核酸疫苗构建的成功率。 (3)攻毒实验检测是指将不同浓度的核酸疫苗导入草鱼体内，通过转录和翻译产生草鱼 呼肠弧病毒外壳蛋白，使草鱼生成抗体和记忆细胞，同时给草鱼注入相同浓度的 GCRV，统 计草鱼免疫保护率，实验结果说明_________________________________。导入空载体(普通 质粒)的草鱼免疫保护率达到 70%，但草鱼体内并未检测到抗体水平的明显增加，可能的原 因是__________________________________________________。注射核酸疫苗后，科学家发 现 PV7 双基因在启动子的驱动下持续表达，至第 49天核酸疫苗仍没有被降解，仍能检测到 PV7双基因的转录。综上所述，与常规基因工程生产的蛋白质疫苗相比，核酸疫苗所具备的 优点有______________________________________________________________________。 解析 (1)PCR 技术是一种用于体外扩增特定的 DNA 片段的分子生物学技术，PCR 扩 增目的基因时，除需要原料、模板、引物外，还需热稳定 DNA聚合酶。每次循环需经过模 板在高温(或 90～95℃或受热)条件下变性解旋为单链，复性(引物与 DNA单链结合)，热稳 定的 DNA聚合酶在适当温度下催化 DNA 链延伸三步。(2)启动子 P10 能启动 PV71基因的 转录，PH 能启动 PV72基因的转录，用不同的限制酶切割 PV71、PV72基因，是为了防止 连接的位置错误；用不同的限制酶先后两次切割质粒，是为了防止质粒自身环化，有利于提 高核酸疫苗构建的成功率。(3)实验结果说明核酸疫苗起到了保护草鱼、预防草鱼病毒性出 血病的作用。导入空载体(普通质粒)的草鱼免疫保护率达到 70%，但草鱼体内并未检测到抗 体水平的明显增加，可能的原因是空载体(普通质粒)能提高草鱼的非特异性免疫能力，所以 免疫保护率提高；与常规基因工程生产的蛋白质疫苗相比，核酸疫苗具有抗原性强、保护时 间长、安全性好、制备和运输方便等优点。 答案 (1)引物 热稳定DNA聚合(或 Taq) 高温(或 90～95 ℃或受热) 解旋(为单链) (2)连接的位置错误 质粒自身环化 (3)核酸疫苗起到了保护草鱼、预防草鱼病毒性出血病的作用 导入草鱼体内的空载体 (普通质粒)能提高草鱼的非特异性免疫能力 抗原性强、保护时间长、安全性好、制备和运 输方便(答出两点即可)