（全國通用版）2019版高考生物一輪復習 選考部分 現(xiàn)代生物科技專題 課時檢測（四十一）基因工程.doc

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課時檢測(四十一) 基因工程 一、選擇題 1．據(jù)圖所示，下列有關工具酶功能的敘述錯誤的是(　　) A．限制性內切酶可以切斷a處 B．DNA聚合酶可以連接a處 C．解旋酶可以使b處解開 D．DNA連接酶可以連接c處 解析：選D　限制性內切酶切割DNA分子時破壞的是DNA鏈中的磷酸二酯鍵，如圖中a處。DNA聚合酶是將單個核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羥基上，形成磷酸二酯鍵，因此，DNA聚合酶可以連接a處。解旋酶解開堿基對之間的氫鍵，即使b處解開。DNA連接酶連接的是兩個相鄰的脫氧核苷酸的磷酸和脫氧核糖，形成磷酸二酯鍵，如a處；而圖示的c處連接的是同一個脫氧核苷酸的磷酸和脫氧核糖。 2．(2017北京高考)為了增加菊花花色類型，研究者從其他植物中克隆出花色基因C(圖1)，擬將其與質粒(圖2)重組，再借助農(nóng)桿菌導入菊花中。下列操作與實驗目的不符的是(　　) A．用限制性核酸內切酶EcoRⅠ和連接酶構建重組質粒 B．用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織，將C基因導入細胞 C．在培養(yǎng)基中添加卡那霉素，篩選被轉化的菊花細胞 D．用分子雜交方法檢測C基因是否整合到菊花染色體上 解析：選C　目的基因C和質粒都有可被EcoRⅠ切割的酶切位點，另外需要DNA連接酶將切好的目的基因和質粒連接起來；愈傷組織全能性較高，是理想的植物受體細胞，將目的基因導入植物受體細胞的方法通常為農(nóng)桿菌轉化法；質粒中含有潮霉素抗性基因，因此選擇培養(yǎng)基中應該加入潮霉素；使用分子雜交方法可檢測目的基因是否整合到受體染色體上。 3．科學家已能運用基因工程技術，讓羊合成并由乳腺分泌抗體，下列相關敘述正確的是(　　) ①該技術將導致定向變異?、贒NA連接酶把目的基因與載體黏性末端的堿基對連接起來　③蛋白質中的氨基酸序列可為合成目的基因提供資料?、苁芫咽抢硐氲氖荏w A．①②③④　　　　 B．①③④ C．②③④ D．①②④ 解析：選B　基因工程可將控制特定性狀的外源基因導入受體細胞，從而定向改造生物的性狀，而且操作過程不受親緣關系遠近的制約，即克服遠緣雜交不親和的障礙。在基因工程操作程序中，DNA連接酶只能催化斷開的DNA雙鏈重新形成磷酸二酯鍵。由蛋白質中的氨基酸序列可推知相應的mRNA中核苷酸序列，進而可推測相應基因中核苷酸排序，從而可以用化學合成方法人工合成目的基因。轉基因羊的乳腺細胞及全身所有的組織細胞均來自受精卵的有絲分裂，遺傳物質都與受精卵完全相同，而受精卵體積較大，操作較容易，也能保障發(fā)育成的個體所有細胞都含有外源基因。 4．北極比目魚中有抗凍基因，其編碼的抗凍蛋白具有11個氨基酸的重復序列，該序列重復次數(shù)越多，抗凍能力越強。下圖是獲取轉基因抗凍番茄植株的過程示意圖，有關敘述正確的是(　　) A．過程①獲取的目的基因，可用于基因工程和比目魚基因組測序 B．將多個抗凍基因編碼區(qū)依次相連形成能表達的新基因，不能得到抗凍性增強的抗凍蛋白 C．過程②構成的重組質粒缺乏標記基因，需要轉入農(nóng)桿菌才能進行篩選 D．應用DNA探針技術，可以檢測轉基因抗凍番茄植株中目的基因是否存在及其是否完全表達 解析：選B　過程①中通過逆轉錄法獲得的目的基因，可用于基因工程，但該目的基因不存在內含子和非編碼序列，因此不能用于比目魚的基因組測序；將多個抗凍基因編碼區(qū)相連形成的能表達的新基因可能不再是抗凍基因；利用農(nóng)桿菌的目的是將重組質粒導入受體細胞，而不是篩選重組質粒；應用DNA探針技術可以檢測受體細胞中是否成功導入了目的基因，但不能檢測目的基因是否完全表達。 5．合成人鼠嵌合抗體屬于蛋白質分子設計中的(　　) A．對已知蛋白質分子結構進行少數(shù)氨基酸替換 B．對不同來源的蛋白質進行拼接組裝 C．設計制造自然界中全新的蛋白質 D．把兩種不同的蛋白質組裝成一種蛋白質分子 解析：選B　人鼠嵌合抗體是由鼠抗體中的可變區(qū)與人抗體中的恒定區(qū)組裝拼接而成的，是將兩種不同來源的蛋白質分子進行拼接后形成的嵌合抗體。由于形成的融合蛋白質具有兩種蛋白質的結構，所以能表現(xiàn)兩種蛋白質的特性。 二、非選擇題 6．(2018河北質檢)下面是大腸桿菌及質粒載體的結構模式圖，據(jù)圖回答下列問題： (1)a代表的物質和質粒的化學本質都是________，二者還具有其他共同點，如①________________，②____________(寫出兩條即可)。 (2)若質粒DNA分子的切割末端為，則與之連接的目的基因切割末端應為__________________；可使用______________把質粒和目的基因連接在一起。 (3)氨芐青霉素抗性基因在質粒DNA上稱為________________________________________________________________________， 其作用是________________________________________________________________________。 (4)下列常在基因工程中用作載體的是(　　) A．蘇云金芽孢桿菌抗蟲基因 B．土壤農(nóng)桿菌環(huán)狀RNA分子 C．大腸桿菌的質粒 D．動物細胞的染色體 解析：(1)a代表的物質是大型環(huán)狀DNA分子，質粒是一種裸露的、結構簡單、獨立于細菌擬核之外的小型環(huán)狀DNA分子，兩者都能自我復制，并儲存遺傳信息。(2)若質粒DNA分子的切割末端和目的基因切割末端之間能夠發(fā)生堿基互補配對，則可使用DNA連接酶將它們連接在一起。(3)質粒DNA分子上的氨芐青霉素抗性基因可以作為標記基因，標記基因便于對重組DNA進行鑒定和篩選。(4)常用的載體有質粒、λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等。 答案：(1)DNA　能夠自我復制　具有遺傳特性 (2)　DNA連接酶　(3)標記基因　供重組DNA的鑒定和選擇　(4)C 7．(2016江蘇高考)下表是幾種限制酶識別序列及其切割位點，圖1、圖2中標注了相關限制酶的酶切位點，其中切割位點相同的酶不重復標注。請回答下列問題： 限制酶 BamHⅠ BclⅠ Sau3AⅠ HindⅢ 識別序 列及切 割位點 G ↓ GATC C C CTAG ↑ G T ↓ GATC A A CTAG ↑ T ↓ GATC 　CTAG↑ A ↓ AGCT T T TCGA ↑ A 圖1 圖2 (1)用圖中質粒和目的基因構建重組質粒，應選用__________________兩種限制酶切割，酶切后的載體和目的基因片段，通過______________作用后獲得重組質粒。為了擴增重組質粒，需將其轉入處于________態(tài)的大腸桿菌。 (2)為了篩選出轉入了重組質粒的大腸桿菌，應在篩選平板培養(yǎng)基中添加________，平板上長出的菌落，常用PCR鑒定，所用的引物組成為圖2中________________________________________________________________________。 (3)若BamHⅠ酶切的DNA末端與BclⅠ酶切的DNA末端連接，連接部位的6個堿基對序列為________________________，對于該部位，這兩種酶________(填“都能”“都不能”或“只有一種能”)切開。 (4)若用Sau3AⅠ切圖1質粒最多可能獲得________種大小不同的DNA片段。 解析：(1)基因工程中選擇合適的限制酶切割質粒和目的基因時，應保留目的基因和至少一個標記基因結構的完整性，即遵循“目的基因切兩側，標記基因留一個”的基本原則，最好選擇切割產(chǎn)生不同末端的兩種限制酶同時切割質粒和目的基因，以避免目的基因的反向插入帶來的不正常表達，因此據(jù)圖分析應選擇的限制酶為BclⅠ和HindⅢ，切割后質粒上保留的四環(huán)素抗性基因作為標記基因。酶切后的載體和目的基因通過DNA連接酶的作用形成重組質粒，重組質粒需要導入Ca2＋處理后的處于感受態(tài)的大腸桿菌(處于感受態(tài)的大腸桿菌細胞膜的通透性大大增加，便于重組質粒進入)。(2)由上述分析可知，為了篩選出導入重組質粒的大腸桿菌，應先配制含四環(huán)素的選擇培養(yǎng)基，平板上長出的菌落為導入普通質粒或重組質粒的大腸桿菌菌落，進一步鑒定出導入重組質粒的大腸桿菌，可利用PCR擴增的方式，結合電泳技術來分析處理。DNA的兩條鏈是反向平行的，在PCR過程中，當引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結合后，DNA聚合酶只能從引物的3′端延伸DNA鏈，因此應選擇引物甲和引物丙。(3)因為BclⅠ和BamHⅠ酶切產(chǎn)生的黏性末端相同，所以可以被DNA連接酶連接，連接部位的6個堿基對序列為，但是連接后形成的DNA中不再具有BclⅠ和BamHⅠ的識別序列，連接部位不能被這兩種酶切開。(4)由表中限制酶識別序列和切割位點可知，能被限制酶BclⅠ和BamHⅠ切割的序列也能被Sau3AⅠ識別并切割，因此圖1質粒上存在3個Sau3AⅠ的切割位點，若將3個切割位點之間的DNA片段分別編號為a、b和c，則完全酶切(3個切割位點均被切割)會產(chǎn)生3種大小的DNA片段，即為a、b和c；考慮只切1個切割位點，有三種情況，都產(chǎn)生一種大小的DNA片段，即大小均為a＋b＋c；考慮切2個切割位點，則會產(chǎn)生a＋b、c、a＋c、b、b＋c、a六種不同大小的DNA片段。綜上所述，若用Sau3AⅠ識別并切割圖1中質粒，最多可獲得7種大小的DNA片段，即為a＋b＋c、a＋b、a＋c、b＋c、a、b、c。 答案：(1)BclⅠ和HindⅢ　DNA連接酶　感受　(2)四環(huán)素　引物甲和引物丙　(3)都不能　(4)7 8．(2017全國卷Ⅰ)真核生物基因中通常有內含子，而原核生物基因中沒有，原核生物沒有真核生物所具有的切除內含子對應的RNA序列的機制。已知在人體中基因A(有內含子)可以表達出某種特定蛋白(簡稱蛋白A)?；卮鹣铝袉栴}： (1)某同學從人的基因組文庫中獲得了基因A，以大腸桿菌作為受體細胞卻未得到蛋白A，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若用家蠶作為表達基因A的受體，在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中，不選用________作為載體，其原因是__________________________________。 (3)若要高效地獲得蛋白A，可選用大腸桿菌作為受體。因為與家蠶相比，大腸桿菌具有____________________________________(答出兩點即可)等優(yōu)點。 (4)若要檢測基因A是否翻譯出蛋白A，可用的檢測物質是______________(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗體”)。 (5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉化實驗為證明DNA是遺傳物質做出了重要貢獻，也可以說是基因工程的先導，如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示，那么，這一啟示是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)人為真核生物，從人的基因組文庫中獲取的基因A含有內含子，基因A轉錄出的產(chǎn)物中有與內含子對應的RNA序列。大腸桿菌為原核生物，沒有真核生物所具有的切除內含子對應的RNA序列的機制，因此以大腸桿菌作為受體細胞，不能切除內含子對應的RNA序列，無法表達出蛋白A。(2)噬菌體和動物病毒均可作為基因工程的載體，但它們的宿主細胞不同。題中受體為家蠶，是一種昆蟲，因此，選擇昆蟲病毒作為載體，噬菌體的宿主是細菌，不適合作為該實驗的載體。(3)大腸桿菌具有繁殖快、容易培養(yǎng)、單細胞、遺傳物質少等優(yōu)點，因此，常作為基因工程的受體細胞。(4)常用抗原—抗體雜交的方法檢測目的基因是否表達，故能用于檢測蛋白A的物質為蛋白A的抗體。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉化實驗中，S型菌的DNA轉移到了R型菌體內，其對基因工程理論的建立提供的啟示是DNA可以從一種生物個體轉移到另一種生物個體。 答案：(1)基因A有內含子，在大腸桿菌中，其初始轉錄產(chǎn)物中與內含子對應的RNA序列不能被切除，無法表達出蛋白A　(2)噬菌體　噬菌體的宿主是細菌，而不是家蠶　(3)繁殖快、容易培養(yǎng)　(4)蛋白A的抗體　(5)DNA可以從一種生物個體轉移到另一種生物個體 9．(2018濰坊模擬)根據(jù)基因工程的有關知識，回答下列問題： (1)限制性核酸內切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有______________和____________。 (2)質粒載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下： AATTC……G G……CTTAA 為使載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，還可用另一種限制性核酸內切酶切割，該酶必須具有的特點是________________________________________________________________________。 (3)按其來源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即________DNA連接酶和________DNA連接酶。 (4)逆轉錄作用的模板是________，產(chǎn)物是________。若要在體外獲得大量逆轉錄產(chǎn)物，常采用________技術。 (5)基因工程中除質粒外，________________________和__________________也可作為載體。 (6)若用重組質粒轉化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細胞，原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)DNA分子經(jīng)限制性核酸內切酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有黏性末端和平末端兩種類型。(2)為使載體與目的基因相連，應使二者被切割后產(chǎn)生的末端相同，故用另一種限制性核酸內切酶切割產(chǎn)生的末端必須與EcoR Ⅰ切割產(chǎn)生的末端相同。(3)根據(jù)酶的來源不同，DNA連接酶分為從大腸桿菌中分離得到的Ecoli連接酶和T4 DNA連接酶。(4)以RNA為模板，合成DNA的過程稱為逆轉錄，若要體外獲得大量DNA分子，可以使用PCR技術。(5)在基因工程中，通常利用質粒作為載體，另外λ噬菌體的衍生物和動植物病毒也可作為載體。(6)大腸桿菌作為受體細胞時，常用Ca2＋處理，使之成為能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)細胞。 答案：(1)黏性末端　平末端　(2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoRⅠ切割產(chǎn)生的相同(合理即可)　(3)Ecoli　T4(4)mRNA(或RNA)　cDNA(或DNA)　PCR　(5)λ噬菌體的衍生物　動植物病毒　(6)未處理的大腸桿菌吸收質粒(外源DNA)的能力極弱(合理即可) 10．(2018云南民族中學摸底)多聚半乳糖醛酸酶(PG)能降解果膠使細胞壁破損，成熟的番茄果實中，PG合成顯著增加，能使果實變紅變軟，但不利于保鮮。利用基因工程減少PG基因的表達，可延長果實保質期。科學家將PG基因反向接到Ti質粒上，導入番茄細胞中，得到轉基因番茄，具體操作流程如圖。據(jù)圖回答下列問題： (1)提取目的基因： ①若已獲取PG的mRNA，可通過________獲取PG基因。 ②在該基因上游加結構A可確?；虻姆聪蜣D錄，結構A上應具有________結合位點。 ③重組質粒轉移到大腸桿菌中的目的是________________________________________________________________________。 (2)用含目的基因的農(nóng)桿菌感染番茄原生質體后，可用含有________的培養(yǎng)基進行篩選。培養(yǎng)24～48 h后取樣，在質量分數(shù)為25%的蔗糖溶液中，通過觀察細胞的________________________________________________________________________ 來鑒別細胞壁是否再生。 (3)由于導入的目的基因能轉錄出反義RNA，且能與__________________________互補結合，因此可抑制PG基因的正常表達。若轉基因番茄的保質期比非轉基因番茄________，則可確定轉基因番茄培育成功。 (4)獲得的轉基因番茄產(chǎn)生的種子不一定保留目的基因，科研人員常采用__________________的方法使子代保持轉基因番茄的優(yōu)良性狀。 解析：(1)已獲取PG的mRNA，可通過逆轉錄(反轉錄)的方法獲得目的基因。因轉錄的產(chǎn)物是mRNA，在轉錄時需要RNA聚合酶。將重組質粒轉移到大腸桿菌中的目的是大量復制目的基因。(2)由圖可知，重組質粒中含卡那霉素抗性基因而四環(huán)素抗性基因被破壞，故可用含卡那霉素的培養(yǎng)基進行篩選。植物細胞在質量分數(shù)為25%的蔗糖溶液中會發(fā)生質壁分離現(xiàn)象，可以用來鑒別細胞壁是否再生。(3)由以上分析可知，反義RNA與天然PG基因轉錄的mRNA互補結合，從而抑制翻譯過程。若轉基因番茄的保質期比非轉基因番茄長，則可肯定轉基因番茄培育成功。(4)獲得的轉基因番茄產(chǎn)生的種子不一定保留目的基因，植物組織培養(yǎng)屬于無性繁殖，能保持母本的優(yōu)良性狀，故科研人員常采用植物組織培養(yǎng)的方法使子代保持轉基因植物的優(yōu)良性狀。 答案：(1)①反轉錄?、赗NA聚合酶?、凼鼓康幕螂S質粒的復制而復制　(2)卡那霉素　是否發(fā)生質壁分離　(3)天然PG 基因轉錄的mRNA　長　(4)無性繁殖(或植物組織培養(yǎng)) 11．糖尿病是近年來高發(fā)的“富貴病”，常見類型有遺傳型糖尿病和Ⅱ型糖尿病。遺傳型糖尿病的主要病因之一是胰島受損?？蒲袡C構作出如下設計：取糖尿病患者的細胞，將人的正常胰島素基因導入其中，然后進行細胞培養(yǎng)，誘導產(chǎn)生胰島組織，重新植入患者的胰島，使胰島恢復功能。Ⅱ型糖尿病需要注射胰島素治療。目前臨床使用的胰島素制劑注射120 min后才出現(xiàn)高峰，與人體生理狀態(tài)不符。科研人員通過一定的工程技術手段，將胰島素B鏈的28號和29號氨基酸互換，獲得了速效胰島素，速效胰島素已通過臨床試驗。 (1)對遺傳型糖尿病進行基因治療的方案中，胰島素基因稱為________，實驗室中要先對該基因利用____________________________________________________________ 技術進行擴增。將該基因導入正常細胞所用的方法是________。 (2)對遺傳型糖尿病患者進行治療的基因工程步驟中的核心步驟是________________________________________________________________________。 (3)科研人員利用蛋白質工程合成速效胰島素，該技術的實驗流程為： ,　 其中，流程A是____________，流程B是________________________________________________________________________。 (4)與基因工程相比，蛋白質工程是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________或基因________，對現(xiàn)有蛋白質進行________，制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產(chǎn)生活需要。 解析：(1)根據(jù)題意，在進行基因治療時，胰島素基因是目的基因，在體外條件下可利用PCR技術對其進行擴增，在基因工程中將目的基因導入動物細胞的常用方法是顯微注射法。(2)基因工程操作的核心步驟是基因表達載體的構建。(3)根據(jù)蛋白質工程的流程示意圖，可知整個流程是根據(jù)預期蛋白質的功能設計蛋白質的三維結構，然后推測相應的氨基酸序列，并找到相應的脫氧核苷酸序列，最后合成相應的蛋白質。(4)與基因工程相比，蛋白質工程是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，制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產(chǎn)生活需要。 答案：(1)目的基因　PCR　顯微注射法　(2)基因表達載體的構建(目的基因與運載體結合)　(3)預期蛋白質的功能　相應的氨基酸序列　(4)修飾　合成　改造