2018年秋高中生物 第六章 從雜交育種到基因工程 第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用練習(xí) 新人教版必修2.doc

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第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用 1．科學(xué)家們經(jīng)過(guò)多年的努力，創(chuàng)立了一種新興生物技術(shù)——基因工程，實(shí)施該工程的最終目的是(　　) A．定向提取生物體的DNA分子 B．定向地對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切” C．在生物體外對(duì)DNA分子進(jìn)行改造 D．定向地改造生物的遺傳性狀 答案：D 2．為了培育節(jié)水高產(chǎn)品種小麥，科學(xué)家將大麥中與抗旱節(jié)水有關(guān)的基因?qū)胄←湥玫睫D(zhuǎn)基因小麥，其水分利用率提高了20%。這項(xiàng)技術(shù)的遺傳學(xué)原理是(　　) A．基因突變　　　　 B．基因重組 C．基因復(fù)制 D．基因分離 答案：B 3．基因工程中常作為基因的運(yùn)載體的一組結(jié)構(gòu)是(　　) A．質(zhì)粒、線粒體、噬菌體 B．染色體、葉綠體、線粒體 C．質(zhì)粒、噬菌體、動(dòng)植物病毒 D．細(xì)菌、噬菌體、動(dòng)植物病毒 答案：C 4．下列有關(guān)基因工程的敘述，正確的是(　　) A．DNA重組技術(shù)所用的工具酶是限制酶、DNA連接酶和運(yùn)載體 B．所有的限制酶都只能識(shí)別同一種特定的核苷酸序列 C．選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞是因?yàn)榧?xì)菌繁殖快 D．目的基因只要進(jìn)入受體細(xì)胞就能實(shí)現(xiàn)表達(dá) 答案：C 5．有關(guān)基因工程的成果及應(yīng)用的說(shuō)法，正確的是(　　) A．用基因工程方法培養(yǎng)的抗蟲植物也能抗病毒 B．基因工程在畜牧業(yè)上應(yīng)用的主要目的是培養(yǎng)體型巨大、品質(zhì)優(yōu)良的動(dòng)物 C．目前任何一種藥物都可以運(yùn)用基因工程來(lái)生產(chǎn) D．基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要是培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良和具有抗逆性的農(nóng)作物 答案：D 6．干擾素是一種糖蛋白，過(guò)去從人的白細(xì)胞中提取，產(chǎn)量很低。我國(guó)的科研人員成功運(yùn)用基因工程技術(shù)提高了其產(chǎn)量，如圖為其原理過(guò)程圖。請(qǐng)據(jù)圖回答下面的問(wèn)題： (1)圖中①過(guò)程叫___________________________________。 (2)圖中②物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是____________________________， 它作為運(yùn)載體，必須具備的特點(diǎn)是_________________________ ________________________________________(寫出任意兩點(diǎn))。 (3)該過(guò)程中，供體細(xì)胞是________，受體細(xì)胞是______(填字母)，重組DNA分子是________(填序號(hào))，在形成③的過(guò)程中需要_______。 解析：(1)圖中①為目的基因的提取過(guò)程。(2)圖中②為從大腸桿菌中提取的質(zhì)粒；③表示重組DNA分子。(3)在該過(guò)程中，供體細(xì)胞是人的體細(xì)胞，受體細(xì)胞是大腸桿菌b。 答案：(1)提取目的基因 (2)雙鏈環(huán)狀DNA分子(或DNA分子)　具有一個(gè)或多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，在細(xì)胞中能夠自我復(fù)制，有特殊的標(biāo)記基因等 (3)人的體細(xì)胞　b?、邸∠拗泼负虳NA連接酶 A級(jí)　基礎(chǔ)鞏固 1．在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上，科學(xué)家利用基因工程的方法培育出了轉(zhuǎn)基因奶牛、超級(jí)綿羊等多種轉(zhuǎn)基因動(dòng)物?！稗D(zhuǎn)基因動(dòng)物”培育利用的原理是(　　) A．基因突變　　　　　 B．基因重組 C．染色體結(jié)構(gòu)變異 D．染色體數(shù)目變異 答案：B 2．基因工程技術(shù)中的目的基因主要來(lái)源于(　　) A．自然界現(xiàn)存生物體內(nèi)的基因 B．自然突變產(chǎn)生的新基因 C．人工誘變產(chǎn)生的新基因 D．科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室中人工合成的基因 答案：A 3．下圖為DNA分子的某一片段，其中①②③分別表示某種酶的作用部位，則相應(yīng)的酶依次是 (　　) A．DNA連接酶、限制酶、解旋酶 B．限制酶、解旋酶、DNA連接酶 C．解旋酶、限制酶、DNA連接酶 D．限制酶、DNA連接酶、解旋酶 答案：C 4．基因工程的正確操作步驟是(　　) ①目的基因與運(yùn)載體相結(jié)合?、趯⒛康幕?qū)胧荏w細(xì)胞 ③目的基因的檢測(cè)與鑒定?、芴崛∧康幕? A．③④②① B．②④①③ C．④①②③ D．③④①② 答案：C 5．水母發(fā)光蛋白由236個(gè)氨基酸構(gòu)成，其中Asp(天冬氨酸)、Gly(甘氨酸)、Ser(絲氨酸)構(gòu)成發(fā)光環(huán)，現(xiàn)已將這種蛋白質(zhì)的基因作為生物轉(zhuǎn)基因的標(biāo)記，在轉(zhuǎn)基因技術(shù)中，這種蛋白質(zhì)的作用是(　　) A．促使目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 B．使目的基因容易被檢測(cè)出來(lái) C．促使目的基因在受體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制 D．使目的基因容易成功表達(dá) 答案：B 6．美國(guó)科學(xué)家利用基因工程技術(shù)，將人胰島素基因拼接到大腸桿菌的DNA分子中，然后通過(guò)大腸桿菌的繁殖，生產(chǎn)了人胰島素，操作過(guò)程如下圖所示： (1)①過(guò)程所使用的酶與獲取胰島素基因所使用的酶一般是________(填“相同”或“不同”)的。 (2)②過(guò)程使用的酶是________，它的作用是使質(zhì)粒與目的基因結(jié)合形成________分子。 (3)在基因工程中③過(guò)程的目的是________________________。 (4)在基因工程中，目的基因的表達(dá)與檢測(cè)是通過(guò)檢測(cè)大腸桿菌是否產(chǎn)生________實(shí)現(xiàn)的。 (5)大腸桿菌合成人胰島素的過(guò)程可以表示為______________ _______________________________。(用箭頭和簡(jiǎn)要文字表示)。 解析：(1)獲取目的基因和切割質(zhì)粒使用的是同一種限制酶，這樣可以獲得相同的末端。(2)②過(guò)程表示目的基因(人胰島素基因)與運(yùn)載體(質(zhì)粒)結(jié)合成重組DNA分子的過(guò)程。(3)③過(guò)程表示將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞(大腸桿菌)的過(guò)程。(4)如果要檢測(cè)人胰島素基因是否在大腸桿菌內(nèi)表達(dá)，應(yīng)檢測(cè)大腸桿菌是否有人胰島素產(chǎn)生。(5)大腸桿菌合成人胰島素的過(guò)程是人胰島素基因表達(dá)的過(guò)程，包括轉(zhuǎn)錄和翻譯。 答案：(1)相同　(2)DNA連接酶　重組DNA(或重組質(zhì)粒)　(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞　(4)人胰島素 (5)DNA(基因)mRNA蛋白質(zhì) B級(jí)　能力訓(xùn)練 7．在體育競(jìng)技比賽中，都要對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行包括基因興奮劑在內(nèi)的各類興奮劑的嚴(yán)格檢測(cè)?；蚺d奮劑是注入運(yùn)動(dòng)員體內(nèi)新的基因，以提高運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)，從變異角度分析，此方式屬于(　　) A．基因突變 B．基因重組 C．細(xì)胞癌變 D．染色體變異 解析：基因興奮劑是給運(yùn)動(dòng)員注入新基因，以改變基因的方式提高運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)，屬于導(dǎo)入外源基因，是一種基因重組。 答案：B 8．由于乙肝病毒感染的宿主范圍很窄，僅限于人和靈長(zhǎng)類動(dòng)物，因此無(wú)法用細(xì)胞培養(yǎng)的方法生產(chǎn)疫苗，但可用基因工程的方法進(jìn)行生產(chǎn)，現(xiàn)已知乙肝病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白的氨基酸序列，生產(chǎn)示意圖如下。下列相關(guān)說(shuō)法不正確的是(　　) 乙肝病毒有關(guān)基因細(xì)菌大量生產(chǎn)疫苗 A．生產(chǎn)乙肝疫苗的過(guò)程也達(dá)到了定向改造細(xì)菌的目的 B．在①②過(guò)程中需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶 C．用于生產(chǎn)疫苗的目的基因?yàn)榫幋a核心蛋白的基因和表面抗原蛋白基因 D．這種轉(zhuǎn)基因的細(xì)菌一定是安全的，不用擔(dān)心其擴(kuò)散到自然界 解析：上述過(guò)程應(yīng)用了基因工程技術(shù)，能定向改造生物的遺傳性狀；在操作時(shí)要應(yīng)用限制酶來(lái)獲得目的基因，并用DNA連接酶使之與運(yùn)載體結(jié)合；該過(guò)程的目的基因?yàn)楸砻婵乖鞍谆蚝途幋a核心蛋白的基因；轉(zhuǎn)基因生物的安全性還存在爭(zhēng)議，無(wú)法判斷其安全性，應(yīng)避免其擴(kuò)散進(jìn)入自然界。 答案：D 9．下圖是應(yīng)用基因工程技術(shù)獲得轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和植物的過(guò)程，相關(guān)敘述不正確的是 (　　) A．通過(guò)①過(guò)程形成重組質(zhì)粒只需要兩種工具 B．②是重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞的過(guò)程 C．通過(guò)③過(guò)程產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因牛的細(xì)胞中都含有人的生長(zhǎng)激素基因 D．通過(guò)④⑤過(guò)程培育的抗蟲棉需要檢測(cè)抗蟲效果 解析：①是目的基因與運(yùn)載體結(jié)合的過(guò)程，既需要限制酶和DNA連接酶，也需要載體質(zhì)粒。 答案：A 10．關(guān)于轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用，不正確的是(　　) A．可以將抗病蟲害、抗除草劑等基因轉(zhuǎn)入農(nóng)作物使其具有相應(yīng)的抗性 B．可以使用DNA重組的微生物，生產(chǎn)稀缺的基因藥物 C．可以通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)使奶牛變成生物反應(yīng)器，使它們的奶中富含某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、珍貴藥材或人類所需要的蛋白質(zhì) D．將不同生物的DNA進(jìn)行轉(zhuǎn)移和重組，可以創(chuàng)造出新物種 解析：可以將抗病蟲害、抗除草劑等基因轉(zhuǎn)入農(nóng)作物使其具有相應(yīng)的抗性；可以使用DNA重組的微生物，生產(chǎn)稀缺的基因藥物；可以通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)使奶牛變成生物反應(yīng)器，使它們的奶中富含某種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、珍貴藥材或人類所需要的蛋白質(zhì)；將不同生物的DNA進(jìn)行轉(zhuǎn)移和重組，可以創(chuàng)造出新品種，但不能產(chǎn)生新物種。 答案：D 11．基因工程是在現(xiàn)代生物學(xué)、化學(xué)和工程學(xué)基礎(chǔ)上建立和發(fā)展起來(lái)的，并依賴于微生物學(xué)理論和技術(shù)的發(fā)展運(yùn)用，基因工程基本操作流程如圖所示。請(qǐng)據(jù)圖分析回答： (1)圖中A是________，最常用的是________，在基因工程中，需要在________酶的作用下才能完成剪接過(guò)程。 (2)在上述基因工程的操作過(guò)程中，可以遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的步驟有________ (用圖示中序號(hào)表示)。 (3)不同種生物之間的基因移植成功，從分子水平分析，進(jìn)行基因工程的主要理論依據(jù)是________________，也說(shuō)明了生物共用一套________________。 (4)研究中發(fā)現(xiàn)，番茄體內(nèi)的蛋白酶抑制劑對(duì)害蟲的消化酶有抑制作用，導(dǎo)致害蟲無(wú)法消化食物而被殺死，人們成功地將番茄的蛋白酶抑制劑基因?qū)胗衩左w內(nèi)，玉米獲得了與番茄相似的抗蟲性狀，玉米這種變異的來(lái)源屬于________。 解析：(1)圖中A是運(yùn)載體，常用的是質(zhì)粒；圖中“剪接”過(guò)程需要限制性核酸內(nèi)切酶切割含有目的基因的外源DNA分子和運(yùn)載體，還需要DNA連接酶將目的基因和運(yùn)載體連接起來(lái)。(2)①為目的基因的獲取、②為目的基因與運(yùn)載體的結(jié)合、③為將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、④為目的基因的檢測(cè)與鑒定，其中③不需要遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則。(3)不同生物的DNA分子結(jié)構(gòu)(雙螺旋結(jié)構(gòu))和化學(xué)組成相同，因此不同種生物之間的基因能拼接成功；自然界所有生物共用一套遺傳密碼，因此目的基因在不同的生物細(xì)胞中能正確表達(dá)。(4)玉米通過(guò)基因工程獲得抗蟲性狀，基因工程的原理是基因重組，因此玉米這種變異的來(lái)源屬于基因重組。 答案：(1)運(yùn)載體　質(zhì)粒　限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接　(2)①②④　(3)不同生物的DNA結(jié)構(gòu)相同　遺傳密碼　(4)基因重組 12．通過(guò)DNA重組技術(shù)使原有基因得以改造的動(dòng)物稱為轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。運(yùn)用這一技術(shù)可使羊奶中含有人體蛋白質(zhì)，如圖表示這一技術(shù)的基本過(guò)程，在該工程中所用的基因“剪刀”能識(shí)別的序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)從羊染色體中“剪下”羊蛋白質(zhì)基因的酶是________________，人體蛋白質(zhì)基因“插入”后連接在羊染色體中需要的酶是_________________________________________。 (2)人體蛋白質(zhì)基因之所以能連接到羊的染色體DNA中，原因是 _______________________________________________________ _____________________________________________________， 人體蛋白質(zhì)基因?qū)胙蚣?xì)胞時(shí)常用的工具是______________ _____________________________________________________。 (3)此過(guò)程中目的基因的檢測(cè)與表達(dá)中的表達(dá)是指___________ ______________________________________________________。 (4)你認(rèn)為此類羊產(chǎn)的奶安全可靠嗎？理由是什么？ _______________________________________________________ ______________________________________________________。 解析：(1)剪切獲取目的基因的酶是限制性核酸內(nèi)切酶，將不同的DNA片段連接起來(lái)的酶是DNA連接酶。(2)不同生物的DNA化學(xué)組成和空間結(jié)構(gòu)相同，即都具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞需要先與運(yùn)載體結(jié)合，最常用的運(yùn)載體是質(zhì)粒，也可以用病毒。(3)基因的表達(dá)是指基因通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)。(4)為開放性問(wèn)題，理由與觀點(diǎn)相對(duì)應(yīng)即可。 答案：(1)限制性核酸內(nèi)切酶　DNA連接酶 (2)具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)　細(xì)菌質(zhì)?；虿《? (3)人體蛋白質(zhì)基因在羊體細(xì)胞內(nèi)控制合成人體蛋白質(zhì) (4)安全。因?yàn)槟康幕驅(qū)胧荏w細(xì)胞后沒(méi)有改變，控制合成的人體蛋白質(zhì)成分沒(méi)有改變(或不安全。因?yàn)槟康幕驅(qū)胧荏w細(xì)胞后，可能由于羊細(xì)胞中某些成分的影響，合成的蛋白質(zhì)成分發(fā)生一定的改變) C級(jí)　拓展提升 13．下圖一表示某一種質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)和部分堿基序列?，F(xiàn)有BamHⅠ、MboⅠ2種限制性核酸內(nèi)切酶，切割的堿基序列如圖二所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)圖一質(zhì)粒用BamHⅠ、MboⅠ2種限制性核酸內(nèi)切酶完全酶切后，可以獲得________種不同長(zhǎng)度的DNA片段。 (2)目的基因與圖一質(zhì)粒經(jīng)過(guò)同種限制酶處理，形成重組質(zhì)粒，選擇的限制酶是________。 (3)不含有圖一質(zhì)粒的細(xì)菌在導(dǎo)入重組質(zhì)粒后，在添加青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，存活的細(xì)菌類型是________________________；在添加卡那霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，存活的細(xì)菌類型有________________。 (4)卡那霉素能抑制植物葉綠體中色素的形成，抗卡那霉素基因是轉(zhuǎn)基因植物中廣泛使用的標(biāo)記基因，其安全性問(wèn)題可能表現(xiàn)在__________________等方面。 解析：(1)MboⅠ限制酶識(shí)別切割的序列也能被BamHⅠ識(shí)別切割，所以圖一質(zhì)粒有3個(gè)BamHⅠ切點(diǎn)和1個(gè)MboⅠ切點(diǎn)，被這兩種酶完全酶切后得到3個(gè)不同長(zhǎng)度的DNA片段。(2)如果圖一質(zhì)粒用BamHⅠ限制酶切割，質(zhì)粒中的兩個(gè)抗性基因均被破壞，失去載體功能，因此目的基因與圖一質(zhì)粒經(jīng)過(guò)同種限制酶處理，形成重組質(zhì)粒只能選擇MboⅠ限制酶。(3)MboⅠ限制酶的作用位點(diǎn)在質(zhì)粒的抗青霉素基因中，形成的重組質(zhì)粒導(dǎo)入不含圖一質(zhì)粒的細(xì)菌后，在含青霉素的培養(yǎng)基上不能存活，能存活的是不含重組質(zhì)粒的細(xì)菌。導(dǎo)入了重組質(zhì)粒和圖一質(zhì)粒的細(xì)菌在卡那霉素培養(yǎng)基上均能存活。(4)轉(zhuǎn)基因作物可能在食品、生物、環(huán)境等方面存在安全隱患，要理性看待。 答案：(1)3　(2)MboⅠ　(3)不含重組質(zhì)?！『兄亟M質(zhì)粒或圖一質(zhì)?！?4)食品安全、生物安全、環(huán)境安全