2019年高考生物一輪復習 現(xiàn)代生物科技專題 第1講 基因工程課時作業(yè) 新人教版選修3.doc

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2019年高考生物一輪復習 現(xiàn)代生物科技專題 第1講 基因工程課時作業(yè) 新人教版選修3 一、選擇題(每小題6分，共30分) 1．一環(huán)狀DNA分子，設其長度為1，已知某種限制性核酸內(nèi)切酶在該分子上有3個酶切位點，如圖中A、B、C三處。如果該DNA分子在3個酶切位點上都被該酶切斷，則會產(chǎn)生0．2、0．3、0．5三種不同長度的DNA片段?，F(xiàn)有多個上述DNA分子，若在每個分子上至少有1個酶切位點被該酶切斷；則從理論上講，經(jīng)該酶切后，這些DNA分子最多能產(chǎn)生長度不同的線狀DNA的種類數(shù)是(　　) A．4 B．8 C．6 D．7 答案　C 解析　本題考查限制酶的作用，在此環(huán)狀DNA上可以切1～3個位點，切1個位點得到長度為1的片段，切2個位點可以得到長度為0．5、0．2、0．8、0．3、0．7共5種片段，切3個位點可以得到0．2、0．3、0．5共3種長度的片段，總共能獲得6種不同的DNA片段。 2．(xx晉中模擬)下圖表示科學家通過基因工程培育抗蟲棉時，從蘇云金芽孢桿菌中提取抗蟲基因“放入”棉花細胞中與棉花的DNA分子結合起來而發(fā)揮作用的過程示意圖。以下說法正確的是 (　　) A．該技術的核心內(nèi)容是構建基因表達載體 B．目的基因在抗蟲棉中的遺傳要遵循基因的分離定律 C．圖中I常直接從大腸桿菌中獲取 D．剔除培育成功的抗蟲棉體內(nèi)的四環(huán)素抗性基因會影響抗蟲基因的表達 答案　A 解析　基因工程的核心技術是基因表達載體的構建，A正確；抗蟲基因如果整合到棉花細胞細胞質的DNA上，其遺傳不遵循基因的分離定律，B錯誤；常見的載體有質粒、動植物病毒和λ噬菌體的衍生物，C錯誤；基因的表達具有獨立性，剔除抗蟲棉體內(nèi)的四環(huán)素抗性基因不影響抗蟲基因的表達，D錯誤。 3．(xx重慶卷，6)下列有關人胰島素基因表達載體的敘述，正確的是(　　) A．表達載體中的胰島素基因可通過人肝細胞mRNA反轉錄獲得 B．表達載體的復制和胰島素基因的表達均啟動于復制原(起)點 C．借助抗生素抗性基因可將含胰島素基因的受體細胞篩選出來 D．啟動子和終止密碼子均在胰島素基因的轉錄中起作用 答案　C 解析　由于人肝細胞中胰島素基因不能表達，所以無法利用肝細胞mRNA反轉錄獲得胰島素基因，A項錯誤；表達載體的復制啟動于復制原點，胰島素基因的轉錄啟動于啟動子，B項錯誤；抗生素基因是標記基因，作用是檢測受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有胰島素基因的受體細胞篩選出來，C項正確；啟動子是RNA聚合酶識別和結合的部位，是轉錄的起點，而終止密碼子位于mRNA上，在翻譯中起作用，D項錯誤。 4．(xx?？谀M)利用外源基因在受體細胞中表達，可生產(chǎn)人類所需要的產(chǎn)品。下列選項中能說明目的基因完成了在受體細胞中表達的是 (　　) A．棉花二倍體細胞中檢測到細菌的抗蟲基因 B．大腸桿菌中檢測到人胰島素基因及其mRNA C．山羊乳腺細胞中檢測到人生長激素DNA序列 D．酵母菌細胞中提取到人干擾素蛋白 答案　D 解析　基因表達的產(chǎn)物是蛋白質，因此，只有在受體細胞中檢測或提取到了相應蛋白質才能證明目的基因在受體細胞中完成了表達，A、C項只能說明完成了目的基因的導入，B項只能說明完成了目的基因的導入和目的基因的轉錄過程。 5．(xx信陽模擬)關于蛋白質工程的說法，正確的是(　　) A．蛋白質工程是在分子水平上對蛋白質分子直接進行操作 B．蛋白質工程能生產(chǎn)出自然界中不曾存在過的新型蛋白質分子 C．對蛋白質的改造是通過直接改造相應的mRNA來實現(xiàn)的 D．蛋白質工程的流程和天然蛋白質合成的過程是相同的 答案　B 解析　蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。由于基因決定蛋白質，因此，要對蛋白質的結構進行設計改造，還必須從基因入手。與基因工程不同，蛋白質工程能生產(chǎn)出自然界中不曾存在過的新型蛋白質分子。 二、非選擇題(共70分) 6．(12分)(xx海南卷，31)在體內(nèi)，人胰島素基因表達可合成出一條稱為前胰島素原的肽鏈，此肽鏈在內(nèi)質網(wǎng)中經(jīng)酶甲切割掉氨基端一段短肽后成為胰島素原，進入高爾基體的胰島素原經(jīng)酶乙切割去除中間片段C后，產(chǎn)生A、B兩條肽鏈，再經(jīng)酶丙作用生成由51個氨基酸殘基組成的胰島素。目前，利用基因工程技術可大量生產(chǎn)胰島素?；卮鹣铝袉栴}： (1)人體內(nèi)合成前胰島素原的細胞是__________，合成胰高血糖素的細胞是__________。 (2)可根據(jù)胰島素原的氨基酸序列，設計并合成編碼胰島素原的__________序列，用該序列與質粒表達載體構建胰島素原基因重組表達載體，再經(jīng)過細菌轉化、篩選及鑒定，即可建立能穩(wěn)定合成__________的基因工程菌。 (3)用胰島素原抗體檢測該工程菌的培養(yǎng)物時，培養(yǎng)液無抗原抗體反應，菌體有抗原抗體反應，則用該工程菌進行工業(yè)發(fā)酵時，應從__________中分離、純化胰島素原。胰島素原經(jīng)酶處理便可轉變?yōu)橐葝u素。 答案　(1)胰島B細胞　胰島A細胞 (2)DNA(基因)堿基序列 　胰島素原　(3)菌體 解析　(1)前胰島素原在細胞內(nèi)經(jīng)加工后成為胰島素，人體合成胰島素的細胞是胰島B細胞，所以合成前胰島素原的細胞也是胰島B細胞；合成胰高血糖素的細胞是胰島A細胞。 (2)根據(jù)胰島素原的氨基酸序列，可設計并合成編碼胰島素原的DNA序列(即目的基因)；用該序列與質粒表達載體構建胰島素原基因重組表達載體，再經(jīng)過細菌轉化、篩選及鑒定，即可建立能穩(wěn)定合成人胰島素原的基因工程菌。 (3)培養(yǎng)液無抗原抗體反應，菌體有抗原抗體反應，所以應該從菌體中分離、純化胰島素原，經(jīng)酶處理便可轉變?yōu)橐葝u素。 7．(12分)(xx新課標Ⅱ卷，40)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(P)，該蛋白質是一種轉運蛋白，由305個氨基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸，240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸，改變后的蛋白質(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}： (1)從上述資料可知，若要改變蛋白質的功能，可以考慮對蛋白質的________進行改造。 (2)以P基因序列為基礎，獲得P1基因的途徑有修飾________基因或合成________基因。所獲得的基因表達是遵循中心法則的，中心法則的全部內(nèi)容包括________的復制以及遺傳信息在不同分子之間的流動，即：______________________。 (3)蛋白質工程也被稱為第二代基因工程，其基本途徑是從預期蛋白質功能出發(fā)，通過________和________，進而確定相對應的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得基因，再經(jīng)表達、純化獲得蛋白質，之后還需要對蛋白質的生物________進行鑒定。 答案　(1)氨基酸序列(或結構) (2)P 　P1　DNA和RNA DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(或轉錄、逆轉錄、翻譯) (3)設計蛋白質結構　推測氨基酸序列　功能 解析　(1)蛋白質工程就是為改造蛋白質的功能，可通過改變蛋白質的結構，進而改造其基因結構來實現(xiàn)的。 (2)依據(jù)蛋白質工程的定義及題中信息可知獲得P1基因的途徑有修飾現(xiàn)有(P)基因或合成新(P1)基因。中心法則的全部內(nèi)容包括DNA的復制、RNA的復制、轉錄、逆轉錄和翻譯。 (3)蛋白質工程的基本途徑：從預期的蛋白質功能出發(fā)→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到相應的脫氧核苷酸序列。通過蛋白質工程合成的蛋白質還需要進行生物活性的鑒定即功能鑒定，看是否達到人們的需求。 8．(12分)許多大腸桿菌的質粒上含有l(wèi)acZ基因，其編碼的產(chǎn)物β－半乳糖苷酶在X－gal和IPTG存在下，可以產(chǎn)生藍色沉淀，使菌落呈現(xiàn)藍色，否則菌落呈現(xiàn)白色。基因工程中常利用該原理從導入質粒的受體細胞中篩選出真正導入重組質粒的細胞，過程如下圖所示。請據(jù)圖回答： (1)基因工程中，構建基因表達載體的目的是____________________ ________________________________。 (2)限制酶EcoR Ⅰ的識別序列和切割位點是－G↓AATTC－，Sma Ⅰ的識別序列和切割位點是－CCC↓GGG－。圖中目的基因被切割下來和質粒連接之前，需在目的基因的右側連接相應的末端，連接的末端序列是__________，連接過程中需要的基本工具是__________。 (3)轉化過程中，大腸桿菌應先用________處理，使其處于能吸收周圍DNA的狀態(tài)。 (4)菌落顏色為白色的是________，原因是_____________________________________。 (5)菌落③中的目的基因是否表達，可采用的檢測辦法是_______________________ _____________________。 答案　(1)使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，能遺傳給后代，并表達和發(fā)揮作用　(2)－TTAA　DNA連接酶　(3)Ca2＋　(4)菌落③　lacZ標記基因區(qū)插入外源基因后被破壞，不能表達出β－半乳糖苷酶，故菌落為白色　(5)抗原—抗體雜交 解析　(1)基因工程中，構建基因表達載體的目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，能遺傳給后代，并表達和發(fā)揮作用。 (2)根據(jù)限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ的識別序列和切割位點和圖解判斷，圖中目的基因被切割下來和質粒連接之前，需在目的基因的右側連接相應的末端，連接的末端序列是－TTAA，連接過程中需要的基本工具是DNA連接酶。 (3)轉化過程中，大腸桿菌應先用Ca2＋處理，使其處于能吸收周圍DNA的狀態(tài)。 (4)由于lacZ標記基因區(qū)插入外源基因后被破壞，不能表達出β－半乳糖苷酶，故菌落③為白色菌落。 (5)可采用抗原—抗體雜交的辦法檢測菌落③中的目的基因是否表達。 9．(12分)如圖為某種質粒表達載體簡圖，小箭頭所指分別為限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ、 BamHⅠ的酶切位點，ampR為青霉素抗性基因，tetR為四環(huán)素抗性基因，P為啟動子，T為終止子，ori為復制原點。已知目的基因的兩端分別有包括EcoRⅠ、BamHⅠ在內(nèi)的多種酶的酶切位點。 據(jù)圖回答： (1)將含有目的基因的DNA與質粒表達載體分別用EcoRⅠ酶切，酶切產(chǎn)物用DNA連接酶進行連接后，其中由兩個DNA片段之間連接形成的產(chǎn)物有________、________、________三種。 (2)用上述3種連接產(chǎn)物與無任何抗藥性的原核宿主細胞進行轉化實驗。之后將這些宿主細胞接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基中，能生長的原核宿主細胞所含有的連接產(chǎn)物是________；若接種到含青霉素的培養(yǎng)基中，能生長的原核宿主細胞所含有的連接產(chǎn)物是_________ _________________。 (3)目的基因表達時，RNA聚合酶識別和結合的位點是________，其合成的產(chǎn)物是________。 (4)在上述實驗中，為了防止目的基因和質粒自身環(huán)化，酶切時應選用的酶是________。 答案　(1)目的基因—載體連接物　載體—載體連接物 目的基因—目的基因連接物 (2)載體—載體連接物 目的基因—載體連接物、載體—載體連接物 (3)啟動子　mRNA (4)EcoRⅠ和BamHⅠ(不能只答一種酶) 解析　將含有目的基因的DNA與質粒表達載體分別用EcoRⅠ酶切，所產(chǎn)生的黏性末端相同，用DNA連接酶處理后，不同的片段隨機結合，由兩個DNA片段之間連接可形成3種不同的產(chǎn)物。將這3種連接產(chǎn)物導入受體菌后，可根據(jù)不同連接產(chǎn)物所攜帶抗性基因的差異選擇不同的選擇培養(yǎng)基進行篩選。由圖示和題目中提供的信息可知，同時應用EcoRⅠ和BamHⅠ進行酶切可有效防止目的基因和質粒自身環(huán)化。 10．(11分)(xx常州質檢)如圖是從酵母菌中獲取棉株需要的某種酶基因的流程，結合所學知識及相關信息回答下列問題。 (1)圖中cDNA文庫________(填“大于”、“等于”或者“小于”)基因組文庫。 (2)①過程提取的DNA需要______的切割，B是________過程。 (3)為在短時間內(nèi)大量獲得目的基因，可用________擴增的方法，其原理是____________________。 (4)農(nóng)桿菌中的Ti質粒上的T－DNA具有__________________的特點。目的基因能否在棉株體內(nèi)穩(wěn)定遺傳的關鍵是______________________，可以用________技術進行檢測。 (5)如果要想使該酶活性更高或具有更強的耐受性，需要對現(xiàn)有蛋白質進行改造，這要利用基因工程的延伸——蛋白質工程。首先要設計預期的________，再推測應有的氨基酸序列，找到相對應的________。 答案　 (1)小于　(2)限制酶　反轉錄 (3)PCR技術　DNA雙鏈復制 (4)可轉移至受體細胞并且整合到受體細胞染色體的DNA上　目的基因是否整合到植物細胞染色體的DNA上　DNA分子雜交 (5)蛋白質結構　脫氧核苷酸序列 解析　(1)一個基因組文庫中包含了一種生物所有的基因，而一個cDNA文庫中只包含了一種生物的一部分基因，故cDNA文庫小于基因組文庫。(2)從酵母菌中提取目的基因，需用限制性核酸內(nèi)切酶；以mRNA為模板合成cDNA的過程屬于反轉錄。(3)PCR技術是一項在生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術，其依據(jù)的原理是DNA雙鏈復制。(4)農(nóng)桿菌中的Ti質粒上T－DNA具有可轉移至受體細胞并且整合到受體細胞染色體的DNA上的特點。目的基因能否在棉株體內(nèi)穩(wěn)定遺傳的關鍵是目的基因是否整合到植物細胞染色體的DNA上，可以用DNA分子雜交技術進行檢測。(5)蛋白質工程是指以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。 11．(11分)(xx福建卷，33)GDNF是一種神經(jīng)營養(yǎng)因子，對損傷的神經(jīng)細胞具有營養(yǎng)和保護作用。研究人員構建了含GDNF基因的表達載體(如圖1所示)，并導入到大鼠神經(jīng)干細胞中，用于干細胞基因治療的研究。請回答： 注：bp表示堿基對；載體和基因片段上的小 箭頭表示相關限制酶的酶切位點 圖1 注：　表示電泳條帶?、?、②、③表示電泳泳道 圖2 (1)在分離和培養(yǎng)大鼠神經(jīng)干細胞的過程中，使用胰蛋白酶的目的是________。 (2)構建含GDNF基因的表達載體時，需選擇圖1中的________限制酶進行酶切。 (3)經(jīng)酶切后的載體和GDNF基因進行連接，連接產(chǎn)物經(jīng)篩選得到的載體主要有3種：單個載體自連、GDNF基因與載體正向連接、GDNF基因與載體反向連接(如圖1所示)。為鑒定這3種連接方式，選擇Hpa I酶和BamH I酶對篩選得到的載體進行雙酶切，并對酶切后的DNA片段進行電泳分析，結果如圖2所示。圖中第________泳道顯示所鑒定的載體是正向連接的。 (4)將正向連接的表達載體導入神經(jīng)干細胞后，為了檢測GDNF基因是否成功表達，可用相應的________與提取的蛋白質雜交。當培養(yǎng)的神經(jīng)干細胞達到一定密度時，需進行________培養(yǎng)以得到更多數(shù)量的細胞，用于神經(jīng)干細胞移植治療實驗。 答案　(1)使細胞分散開　(2)XhoⅠ　(3)② (4)抗體　傳代 解析　(1)動物細胞培養(yǎng)時，可用胰蛋白酶或膠原蛋白酶作用，使細胞分散開。 (2)質粒上有XhoⅠ識別位點，而且在啟動子之后，所以選用XhoⅠ限制酶進行酶切。 (3)泳道①僅有一種條帶，屬于載體自連；泳道②有兩種條帶，且長度分別與質粒和GDNF基因長度相同，為正向連接；泳道③有兩種條帶，長度與BamHⅠ酶切后結果相同，為反向連接。 (4)檢測基因是否表達采用抗原抗體雜交法。培養(yǎng)動物細胞采用動物細胞培養(yǎng)法，當細胞密度達到一定程度，需要進行分瓶，進行傳代培養(yǎng)。