2019-2020学年人教版生物必修二抢分教程能力提升：第6章第2节　基因工程及其应用Word版

2019-2020学年人教版生物必修二抢分教程能力提升：第6章第2节　基因工程及其应用Word版

第 2 节 基因工程及其应用 [随堂巩固] 1．如图表示一项重要的生物技术，对图中物质 a、b、c、d 的描述，正确的是 A．a 具有多个标记基因和多个限制酶切点，最为常用的是噬菌体 B．要获得相同的黏性末端，应用同种 b 去切割 a 和 d C．c 连接双链间的氢键，使黏性末端处碱基互补配对 D．重组 DNA 导入受体细胞中即可表达 解析 在基因工程中，最常用的运载体是质粒，其上有标记基因和限制酶识别位点，A 错误；通常使用同种限制酶切割目的基因和运载体，以获得相同的黏性末端，B 正确；c 为 DNA 连接酶，其作用是使两个 DNA 片段的末端之间形成磷酸二酯键，C 错误；重组 DNA 导入受体细胞后，有可能表达，也可能不表达，因此需要检测和鉴定，D 错误。 答案 B 2．要使目的基因与对应的运载体进行重组，所需要的两种酶是 ①限制酶 ②DNA 连接酶 ③解旋酶 ④还原酶 A．①② B．③④ C．①④ D．②③ 解析 先用限制酶分别处理目的基因和运载体，将切下的目的基因的片段插入质粒切 口处，再用 DNA 连接酶将处理好的目的基因和运载体连接好，就完成了基因的重组。 答案 A 3．基因工程是在 DNA 分子水平上进行设计施工的，在基因工程操作的基本步骤中， 不涉及碱基互补配对原则的是 A．人工合成目的基因 B．目的基因与运载体结合 C．将目的基因导入受体细胞 D．目的基因的检测与鉴定 解析 人工合成目的基因是将单个的核苷酸在相关的模板、酶、ATP 的作用下，按照 碱基互补配对原则合成双链 DNA；目的基因与运载体结合的过程就是将黏性末端的碱基互 补配对结合；目的基因的检测与鉴定过程中，当然也要遵循碱基互补配对原则。将目的基 因导入受体细胞主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径，与碱基互补配对原则没有关系。 答案 C 4．基因工程基本操作流程如图，请据图分析回答： (1)图中 A 是__________；在基因工程中，需要在____________酶的作用下才能完成剪 接过程。 (2)图中遵循碱基互补配对原则的步骤有__________________。(用图中序号表示) (3)从分子水平分析不同种生物之间的基因移植能够成功的主要原因是____________， 也说明了不同生物共用一套____________。 解析 图中 A 与目的基因结合形成重组 DNA 分子，所以 A 应为运载体；基因工程中 的“剪”需要限制酶，“接”需要 DNA 连接酶；图中的“拼接”和“扩增”过程需进行碱 基互补配对，如果目的基因的获取方法是人工合成法，也需进行碱基互补配对；不同种生 物之间基因移植成功的原因，也就是基因工程的理论基础即生物界共用一套遗传密码和所 有生物的 DNA 分子的结构基本是相同的。 答案 (1)运载体 限制酶和 DNA 连接 (2)②④(①②④) (3)不同生物的 DNA 分子结构基本是相同的 遗传密码 [限时检测] [满分 60 分，限时 30 分钟] 一、选择题(每小题 3 分，共 36 分) 1．有关图中工具酶功能的叙述不正确的是 A．切断 a 处的酶是限制性核酸内切酶 B．切断 b 处的酶是解旋酶 C．连接 b 处的酶为 DNA 连接酶 D．限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶均作用于 a 处 解析 连接 a 处磷酸二酯键的酶是 DNA 聚合酶或 DNA 连接酶；切断 a 处磷酸二酯键 的酶是限制性核酸内切酶；b 处连接不需要酶；切断 b 处的酶是解旋酶。 答案 C 2．在基因工程中，科学家所用的“剪刀”“针线”和“载体”分别是指 A．大肠杆菌病毒、质粒、DNA 连接酶 B．噬菌体、质粒、DNA 连接酶 C．限制酶、RNA 连接酶、质粒 D．限制酶、DNA 连接酶、质粒 解析 在基因工程中， 限制酶能够识别双链 DNA 分子的某种特定核苷酸序列，并且 使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂，即能准确切割 DNA 的剪刀； DNA 连接酶是将 DNA 片段连接起来的“针线”；常用的运载体有质粒、噬菌体的衍生物、 动植物病毒。因此，D 正确。 答案 D 3．DNA 连接酶的作用是 A．催化碱基互补配对 B．催化双螺旋结构的形成 C．催化脱氧核糖和磷酸之间的连接 D．催化碱基对的断裂 解析 DNA 连接酶的作用是催化脱氧核糖和磷酸之间的连接。 答案 C 4．下图为 DNA 分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切 酶、DNA 聚合酶、DNA 连接酶、解旋酶作用的正确顺序是 A．①②③④ B．①②④③ C．①④②③ D．①④③② 解析 限制性核酸内切酶用于切割 DNA 片段；而与之作用相反的是 DNA 连接酶，用 于连接 DNA 片段；DNA 聚合酶用于 DNA 的复制过程，它需要模板；解旋酶会使 DNA 双 链解旋而分开，它作用于碱基对之间的氢键。 答案 C 5．基因工程中常作为基因的运载体的一组结构是 A．质粒、线粒体、噬菌体 B．染色体、叶绿体、线粒体 C．质粒、噬菌体、动植物病毒 D．细菌、噬菌体、动植物病毒 解析 质粒、噬菌体和动植物病毒是基因工程中常用的运载体。 答案 C 6．用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述不正确的是 A．常用相同的限制酶切割目的基因和质粒 B．DNA 连接酶和 RNA 聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶 C．可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒 D．导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达 解析 DNA 连接酶是构建重组质粒必需的酶，而 RNA 聚合酶则用于 DNA 的转录过程 中。 答案 B 7．(2019·福州市期中)下列对基因工程中基因表达载体的叙述，错误的是 A．基因表达载体上的标记基因不一定是抗生素抗性基因 B．基因表达载体的构建是基因工程的核心 C．基因表达载体中一定不含有起始密码子和终止密码子 D．基因表达载体的构建需要使用限制酶和 DNA 聚合酶等特殊工具 解析 标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基 因的细胞筛选出来，如抗生素抗性基因、荧光蛋白基因等，A 正确；基因表达载体的构建 是实施基因工程的第二步，也是基因工程中的核心，B 正确；基因表达载体的组成包括目 的基因＋启动子＋终止子＋标记基因，一定不含有起始密码子和终止密码子，因为密码子 在 mRNA 上，C 正确；基因表达载体的构建需要 DNA 连接酶连接载体和目的基因，不需 要 DNA 聚合酶，D 错误。 答案 D 8．已知某种限制酶在一线性 DNA 分子上有 3 个酶切位点，如图中箭头所指。如果该 线性 DNA 分子在 3 个酶切位点上都被该酶切断，则会产生 a、b、c、d 四种不同长度的 DNA 片段。现有多个上述线性 DNA 分子，若在每个 DNA 分子上至少有 1 个酶切位点被该酶切 断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性 DNA 分子最多能产生长度不同的 DNA 片段 种类数是 A．3 B．4 C．9 D．12 解析 限制酶能识别特定的核苷酸序列并能在特定的位点进行切割。由于该线性 DNA 分子有 3 个位点都可被该限制酶切割，依题意可知在每个 DNA 分子上至少有 1 个酶切位点 被该酶切断，故产生 a、b、c、d、ab、abc、bc、bcd、cd。共 9 种类型的 DNA 片段。 答案 C 9．利用基因工程技术可使大肠杆菌生产人的胰岛素原。下列相关叙述中正确的是 A．人和大肠杆菌在合成胰岛素原时，转录和翻译的场所是相同的 B. DNA 连接酶催化磷酸二酯键的形成 C．通过检测大肠杆菌中没有胰岛素原产生，则可判断重组质粒未导入受体菌 D．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原有生物活性 解析 人细胞内转录和翻译的场所分别是细胞核(主要)和核糖体，原核生物大肠杆菌转 录和翻译的场所是细胞质和核糖体。磷酸二酯键可由 DNA 连接酶催化形成。大肠杆菌中没 有胰岛素原产生的原因可能是基因表达受阻或含目的基因的重组质粒未导入受体细胞。在 大肠杆菌中表达的胰岛素原需经过内质网和高尔基体的加工才具备生物活性。 答案 B 10．有关基因工程的叙述正确的是 A．限制酶在获得目的基因时才用 B．重组质粒的形成是在细胞内完成的 C．质粒都可作为运载体 D．蛋白质的结构可为合成目的基因提供资料 解析 限制酶除获得目的基因时用外，还能把运载体切开；重组质粒的形成是在细胞 外完成的；不是所有的质粒都可以作为运载体，运载体必须具备以下三个条件：①能在宿 主细胞中复制并稳定地保存；②具有多个限制酶切点；③具有标记基因。可以根据蛋白质 的氨基酸序列推测 mRNA 的核苷酸序列，进而推测结构基因的脱氧核苷酸序列从而化学合 成目的基因。 答案 D 11．(2019·潍坊市期末)下列关于如图所示 DNA 分子片段的说法，正确的是 A．限制酶可作用于①部位，解旋酶作用于③部位 B．限制酶可作用于③部位，解旋酶作用于①部位 C．作用于①部位的限制酶同时也可以作用于④部位 D．作用于①部位的限制酶与作用于⑤部位的限制酶的碱基识别顺序相反 解析 限制酶可作用于①部位磷酸二酯键，解旋酶作用于③部位氢键，A 正确，B 错误； 作用于①部位的限制酶同时也可以作用于⑤部位，C 错误；作用于①部位的限制酶与作用 于⑤部位的限制酶的碱基识别顺序相同，它们识别的序列都为－GAATTC－，D 错误。 答案 A 12. 阿根廷科学家培育出了世界上第一头携带有两个人类基因的牛，因此有望生产出和 人类母乳极其类似的奶制品。下列叙述不正确的是 A．该技术将导致定向变异 B．DNA 连接酶将目的基因与运载体黏性末端的碱基对连接起来 C．受精卵是理想的受体 D．目的基因在受体细胞中可能表达 解析 转基因导致的变异都属于定向变异。DNA 连接酶连接起来的是目的基因和运载 体黏性末端的磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，而不是碱基对之间的氢键。动物的受精 卵具有全能性，是理想的受体，目的基因导入受体细胞，需要与受体细胞 DNA 整合，然后 进行转录和翻译，故目的基因在受体细胞中可能表达。 答案 B 二、非选择题(共 24 分) 13．(12 分)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含卡那霉素的培养基上生长。下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(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)如果转基因植物的花粉中含有毒蛋白，将引起的安全性问题包括(多选) A．生物安全 B．环境安全 C．食品安全 D．伦理道德问题 (5)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)基因工程的四个操作步骤中，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)切割目的基因时用限制酶，切割运载体时用同一种限制酶，切出的末端必须是能够 完成碱基互补配对并且能连接在一起的。 (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)由于目的基因是导入植物中，所以不可能发生与人直接相关的伦理道德问题。 (5)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)同一种限制酶 A (3)DNA 连接酶 重组 DNA 分子 (4)A、B、C (5)一套遗传密码 14．(12 分)干扰素是一种糖蛋白，过去从人的血液中的白细胞中提取，产量很低。我国 的科研人员侯云院士等一批人，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： (1) 图 中 ① 过 程 叫 ________________________________________________________________________。 (2) 图 中 ③ 物 质 作 为 运 载 体 ， 必 须 具 备 的 特 点 是 ____________________________________________ ________________________________________________________________________( 写 出任两点)。 (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 ④ 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③为从大肠杆菌中提取的质粒；④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)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 ④ 限制酶和 DNA 连接酶