2019秋 金版学案 生物·选修3（人教版）练习：专题1 评估检测

2019秋 金版学案 生物·选修3（人教版）练习：专题1 评估检测

专题评估检测(一) (时间：60 分钟 满分：100 分) 1．(14 分)通过 DNA 重组技术使原有基因得以改造的动物称为转 基因动物。运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质。下图表示了这一 技术的基本过程，在该工程中所用的基因“手术刀”能识别的序列和 切点是—G↓GATCC—，请回答下列问题。 (1)从羊染色体中“切下”羊蛋白质基因的酶是________，人体蛋 白 质 基 因 “ 插 入 ” 后 连 接 在 羊 体 细 胞 染 色 体 中 时 需 要 的 酶 是 __________________。 (2)请写出质粒被切割形成黏性末端的过程。 ______________________________________________________。 (3)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，原因是 __________________________________ ，“ 插 入 ” 时 用 的 工 具 是 ________，其种类有________________________________________ _____________________________________________________。 解析：本题主要考查各种工具在基因工程中的作用，首先明确限 制酶的作用是切取目的基因，DNA 连接酶起缝合作用，载体会把目的 基因导入受体细胞，然后结合问题组织答案。(1)“手术刀”为限制酶， “切下”羊的蛋白质基因，使用 DNA 连接酶将其与载体缝合。(2)由 图示可知限制酶识别的序列为—GGATCC—，并且在 G 与 G 之间切 开，而且形成的黏性末端为反向重复的，所以两个末端分别为 。(3)插入时是目的基因与原有羊的 DNA 分子 结合，都为反向平行的双螺旋结构，插入时需要载体。 答案：(1)限制酶 DNA 连接酶 (2) (3)基因的结构是相同的 载体 质粒、动植物病毒、λ噬菌体的衍 生物 2．(14 分)大豆花叶病毒(RNA 病毒)是世界性大豆病害，是造成大 豆减产的重要原因。某科研小组制备了大豆花叶病毒的空衣壳蛋白(CP 蛋白)，生产过程大致如下，请回答问题： (1)图中的①是指______________________________________。 (2)过程Ⅱ中应用的酶是________。此过程中，先要在大豆花叶病 毒的基因文库中查找______________________的核苷酸序列，以便合 成特异性引物。 (3)在上述生产流程中，________(填序号)是基因工程生产 CP 蛋白 的核心步骤。为检测样液中是否含有有效成分，在Ⅶ可使用________ 进行检测。 解析：(1)因为通过Ⅰ过程获得的是 cDNA，所以①是 RNA，过程 Ⅰ为逆转录。(2)过程Ⅱ是 PCR 扩增，在该技术中需要用到耐高温的 DNA 聚合酶。在该过程中，需要先知道目的基因，即 CP 蛋白基因的 核苷酸序列，才能合成特异性引物。(3)在基因工程中基因表达载体的 构建，即步骤Ⅲ是核心步骤。为了检测样液中是否含有有效成分，在 Ⅶ过程中可以用抗原—抗体杂交，即使用 CP 蛋白的抗体进行检测， 如果出现了杂交带说明含有有效成分。 答案：(1)RNA (2)热稳定性 DNA 聚合酶(Taq 酶) CP 蛋白基因 (控制 CP 蛋白合成的 RNA 片段) (3)Ⅲ CP 蛋白的抗体 3．(14 分)下图是将某细菌的基因 A 导入大肠杆菌内，制备“工程 菌”的示意图。据图回答： (1)获得基因 A 有两条途径：首先以 A 的 mRNA 为模板，在 __________酶的催化下，合成互补的单链 DNA，然后在__________的 作用下合成双链 DNA，从而获得所需基因；其次根据目标蛋白质的 ________序列，推测出相应的 mRNA 序列，然后按照碱基互补配对原 则，推测其 DNA 的________序列；再通过化学方法合成所需基因。 (2)利用 PCR 技术扩增 DNA 时，需要在反应体系中添加的有机物 质有________、________、4 种脱氧核糖核苷三磷酸和耐热性的 DNA 聚合酶，扩增过程可以在 PCR 扩增仪中完成。 (3)由 A 和载体 B 拼接形成的 C 通常称为_________________。 (4)在基因工程中，常用 Ca2＋处理 D，其目的是_______________ _____________________________________________________。 解析：(1)在逆转录酶的催化下，以基因 A 产生的 mRNA 为模板 可以获得与 mRNA 互补的单链 DNA，以该单链 DNA 为模板，在 DNA 聚合酶的作用下可合成双链 DNA；根据目标蛋白质的氨基酸序列，根 据密码表可推测出相应的 mRNA 序列，然后根据碱基互补配对原则可 推测出其 DNA 中的脱氧核苷酸序列，再通过化学方法利用 DNA 合成 仪合成所需基因。 (2)利用 PCR 扩增目的基因时，需要提供目的基因作为模板，添 加引物来引导子链的形成，添加四种脱氧核糖核苷三磷酸(即 dCTP、 dATP、dGTP、dTTP)作为原料，耐高温的 DNA 聚合酶来催化子链的 形成，扩增过程可在 PCR 扩增仪中完成。 (3)目的基因 A 和运载体 B 拼接形成的 C 通常称为基因表达载体 (重组质粒)。 (4)基因工程中，常用 Ca2＋处理细菌细胞，使之成为感受态细胞， 容易吸收周围环境中的 DNA 分子，进而使重组质粒导入细菌细胞内。 答案：(1)逆转录 DNA 聚合酶 氨基酸 脱氧核苷酸 (2)引物 模板 DNA (3)重组 DNA (4)提高受体细胞的转化率 4．(14 分)CTB 是霍乱弧菌产生的肠毒素(蛋白质)结构的一部分， 可用作针对霍乱弧菌的疫苗。研究人员提取了控制 CTB 合成的基因 (ctb)，构建基因表达载体(如图所示)，将其导入番茄，然后用转基因番 茄饲喂试验小鼠，检测疫苗的有效性。请回答相关问题： (1)为了在短时间内获得大量基因，可以采用________技术，与细 胞内 DNA 复制时的解旋过程相比，该技术的 DNA 解链过程有何不 同？________________(写出一点即可) (2)使用两种限制酶切割载体可防止切开的载体的两个末端重新连 接起来，原因是_________________________________________ ______________________________________________________。 (3)可采用________法将基因表达载体导入番茄细胞，然后在加入 了________的培养基中进行初步筛选，之后还需用________方法检测 ctb 基因是否整合到番茄染色体的 DNA 上。 (4)提取转基因番茄不同部位的蛋白质进行检测，发现只有果实中 含有 CTB。ctb 基因只能在果实细胞中表达，这与基因表达载体中的 ________________有关。 (5)用转基因番茄果实饲喂试验小鼠，若能在小鼠的血清中检测到 ________，则说明该转基因疫苗是有效的。 答案：(1)PCR 不需要解旋酶 (2)两种限制酶切割载体可以产生不同的末端 (3)农杆菌转化 卡那霉素 DNA 分子杂交 (4)E8 启动子 (5)CTB 抗体 5．(14 分)真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有， 原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的 RNA 序列的机制。 已知在人体中基因 A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白 A)。回答下列问题。 (1)某同学从人的基因组文库中获得了基因 A，以大肠杆菌作为受 体细胞却未得到蛋白 A，其原因是__________________________ _____________________________________________________。 (2)若用家蚕作为表达基因 A 的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载 体中，不选用______________作为载体，其原因是______________ _____________________________________________________。 (3)若要高效地获得蛋白 A，可选用大肠杆菌作为受体。因为与家 蚕相比，大肠杆菌具有___________________________________ _________________________________(答出两点即可)等优点。 (4)若要检测基因 A 是否翻译出蛋白 A，可用的检测物质是 ________________________(填“蛋白 A 的基因”或“蛋白 A 的抗体”)。 (5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明 DNA 是遗传物质做 出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基 因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是______________ ______________________________________________________。 解析：(1)人的基因 A 含有内含子，其转录出的 RNA 需切除内含 子对应的 RNA 序列后才能翻译出蛋白 A，大肠杆菌是原核生物，其没 有切除内含子对应的 RNA 序列的机制，故将人的基因 A 导入大肠杆 菌无法表达出蛋白 A。(2)噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒， 无法寄生在家蚕中。(3)大肠杆菌繁殖快、容易培养，常用作基因工程 的受体。(4)在分子水平检测目的基因是否表达应用抗原—抗体杂交法， 即用蛋白 A 与蛋白 A 的抗体进行杂交。(5)艾弗里的肺炎双球菌转化实 验的原理是基因重组，通过重组使得 S 型细菌的 DNA 在 R 型细菌中 表达，这种思路为基因工程理论的建立提供了启示。 答案：(1)基因 A 有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与 内含子对应的 RNA 序列不能被切除，无法表达出蛋白 A (2)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕 (3)繁殖快、容易培养 (4)蛋白 A 的抗体 (5)DNA 可以从一种生物个体转移到另一种生物个体 6．(15 分)应用基因工程技术可以获得人们需要的生物新品种或新 产品。请根据下列材料回答问题： 材料一 蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”，有着超强的抗张度， 可制成防弹背心、降落伞绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造肌 腱。科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法——培育转基因蜘蛛羊。 材料二 注射疫苗往往会在儿童和部分成年人身上引起痛苦。将 疫苗藏身水果蔬菜中，人们在食用这些转基因植物的同时也获得免疫 力，因而无须免疫接种，这一新概念将引起疫苗研究的一场革命。 (1)图中，过程①⑤所需要的工具酶有______________________， 构建的蜘蛛丝蛋白基因表达载体一般由________、________、启动子、 终止子等部分组成。 (2)过程②将重组质粒导入山羊受体细胞时，采用最多也最有效的 方法是__________________________________________________。 通过①～④过程培育的蜘蛛羊可以作为乳腺生物反应器，从 ________________中提取所需要的蜘蛛丝蛋白。 (3)通过⑤⑥⑦培育转基因莴苣，相比诱变育种和杂交育种方法， 具有________等突出优点。 解析：基因工程常用限制酶、DNA 连接酶和载体作为工具。基因 表达载体包括目的基因、启动子、终止子、标记基因和复制原点。将 目的基因导入动物细胞的常用方法是显微注射法。基因工程育种的优 点是能克服远缘杂交不亲和的障碍，目的性较强。 答案：(1)限制酶、DNA 连接酶 目的基因 标记基因 (2)显微注射法 乳汁 (3)目的性强，能克服远缘杂交的不亲和的障碍(或能有效地打破物 种间的生殖隔离界限) 7．(15 分)我国曾经发生过因“非典型性肺炎”而死亡的病例，经 研究发现，该病是由 SARS 病毒(一种 RNA 病毒)感染所引起的疾病。 SARS 病毒表面的 S 蛋白是主要的病毒抗原，在 SARS 病人康复后的 血清中有抗 S 蛋白的特异性抗体。某研究小组为了研制预防 SARS 病 毒的疫苗，开展了前期研究工作，其简要的操作流程如图： (1)实验步骤①所代表的反应过程是________。 (2)步骤②构建重组表达载体 A 和重组表达载体 B 必须使用限制性 核酸内切酶和________酶，后者的作用是将用限制性核酸内切酶切割 的________和________连接起来。 (3)如果省略步骤②而将大量扩增的 S 蛋白基因直接导入大肠杆 菌，一般情况下，不能得到表达的 S 蛋白，其原因是 S 蛋白基因在大 肠杆菌中不能_______，也不能______________________。 (4)为了检验步骤④所表达的 S 蛋白是否与病毒 S 蛋白有相同的免 疫反应特性，可用_________________________________________ 与___________________________________________________ 进行抗原—抗体特异性反应实验，从而得出结论。 (5)步骤④和⑥的结果相比，原核细胞表达的 S 蛋白与真核细胞表 达的 S 蛋白的氨基酸序列________(填“相同”或“不同”)，根本原因 是____________________________________________________ ______________________________________________________。 解析：在解答本题的过程中，应注意分析图中标注过程的含义。 ①通过反转录法获得目的基因；②基因表达载体的构建；③将目的基 因导入大肠杆菌(受体细胞)；④目的基因在大肠杆菌体内表达；⑤将目 的基因导入动物细胞(受体细胞)；⑥目的基因在动物体内表达。在完成 此类习题时，应注意将图中所获得的信息与其他信息结合起来分析， 可以大大减少错误。 答案：(1)反转录 (2)DNA 连接 载体 S 蛋白基因 (3)复制 合 成 S 蛋白基因的 mRNA (4)大肠杆菌中表达的 S 蛋白 SARS 康复病 人血清 (5)相同 表达蛋白质所用的基因相同