2020生物同步导学提分教程人教选修三测试：专题1水平测试

2020生物同步导学提分教程人教选修三测试：专题1水平测试

专题 1 水平测试 本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分，满分 100 分，考试时间 60 分钟。 第Ⅰ卷 (选择题，共 40 分) 一、选择题(共 20 小题，每小题 2 分，共 40 分) 1．下列有关基因工程的叙述，错误的是( ) A．基因工程可以克服不同物种之间的生殖隔离，实现生物的定向变异 B．在同一 DNA 分子中，限制酶的识别序列越长，酶切割位点出现的概率越 大 C．基因载体上有一个或多个限制酶的切割位点，供外源 DNA 插入 D．以大肠杆菌为受体细胞时，先要用 Ca2＋处理细胞以使其处于感受态 答案 B 解析 基因工程能打破生殖隔离，并定向地改变生物的遗传特性，A 正确； 限制酶的识别序列越长，酶切位点出现的概率越小，B 错误；作为目的基因的载体， 其上应有一个或多个限制酶的切割位点，供外源 DNA 插入，C 正确；用 Ca2＋处理 微生物如大肠杆菌的细胞，能使其处于易于接受外源基因的生理状态，即感受态， D 正确。 2．基因工程技术也称DNA重组技术，其实施必须具备的4 个必要条件是( ) A．工具酶、目的基因、载体、受体细胞 B．重组 DNA、RNA 聚合酶、内切酶、连接酶 C．模板 DNA、信使 RNA、质粒、受体细胞 D．目的基因、限制酶、载体、受体细胞 答案 A 解析 基因工程是按照人们的意愿，把一种生物的个别基因(目的基因)复制出 来，然后放到另一种生物的细胞(受体细胞)里，定向地改造生物的遗传性状。基因 操作的工具酶是限制酶和 DNA 连接酶，基因进入受体细胞的运输工具是载体，A 正确。 3．某研究小组为了研制预防禽流感病毒的疫苗，开展了前期研究工作。其简 要的操作流程如下图。下列有关叙述错误的是( ) A．步骤①所代表的过程是反转录 B．步骤②需使用限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶 C．步骤③可用 CaCl2 处理大肠杆菌，使其从感受态恢复到常态 D．检验 Q 蛋白的免疫反应特性，可用 Q 蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进 行抗原—抗体特异性反应实验 答案 C 解析 由图可知，步骤①所代表的过程是反转录，A 正确；步骤②需使用限 制性核酸内切酶和 DNA 连接酶，B 正确；步骤③可用 CaCl2 处理大肠杆菌，使其 细胞从常态转化为感受态，C 错误；检验 Q 蛋白的免疫反应特性，可用 Q 蛋白与 患禽流感康复的鸡的血清进行抗原—抗体特异性反应实验，D 正确。 4．人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工合成，通过转基因技术， 可以使人的糖蛋白基因得以表达的受体细胞是( ) A．大肠杆菌 B．酵母菌 C．T4 噬菌体 D．质粒 DNA 答案 B 解析 人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工合成，故受体细胞内 应有内质网和高尔基体，题干中只有酵母菌符合此条件，B 正确。 5．下列关于基因工程技术的叙述中，错误的是( ) A．实现了物种间的 DNA 重组 B．全过程都在细胞外进行 C．可定向地改造生物的遗传性状 D．可能通过对天然基因库的影响对生物圈的稳态带来不利 答案 B 解析 基因工程的操作程序中，获取目的基因，需从细胞中提取出 DNA，然 后进行切割，或直接人工合成，故都在体外进行；构建基因表达载体在体外完成； 导入目的基因是由细胞外到细胞内；表达则在细胞内进行；检测和鉴定一般是提 取出相应物质(如 DNA、RNA、蛋白质)在体外进行；若通过表达性状(如抗虫性) 进行检测，则在个体生物学水平进行，B 错误。 6．下列关于 PCR 技术的叙述错误的是( ) A．可在短时间内大量扩增目的基因 B．利用的是 DNA 双链复制的原理 C．目的基因的核苷酸序列需全部已知 D．每一次循环后目的基因可以增加一倍 答案 C 解析 利用 PCR 技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸 序列，以便根据这一序列合成引物，C 错误；PCR 技术根据 DNA 双链复制原理， 可在短时间内大量扩增目的基因，每一次循环后目的基因可以增加一倍，A、B、 D 正确。 7. 质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体内。质粒上有标记 基因如右图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。外源 基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，下表是外源基因插入 位置(插入点有 a、b、c)，请根据表中提供细菌的生长情况，推测①②③三种重组 后细菌的外源基因插入点，正确的一组是( ) 细菌在含青霉素培 养基上生长情况 细菌在含四环素培 养基上生长情况 ① 能生长 能生长 ② 能生长 不能生长 ③ 不能生长 能生长 A．①是 c；②是 b；③是 a B．①是 a 和 b；②是 a；③是 b C．①是 a 和 b；②是 b；③是 a D．①是 c；②是 a；③是 b 答案 A 解析 c 点插入，不破坏抗青霉素基因和抗四环素基因，b 点插入破坏抗四环 素基因，a 点插入破坏抗青霉素基因，A 正确。 8．科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因 a，通过基因工程的方法， 将 a 转到马铃薯中，经检测发现 Amy 在成熟块茎细胞中存在。这一过程涉及( ) A．目的基因进入受体细胞后，随着马铃薯的 DNA 分子的复制而复制并传给 子代细胞 B．基因 a 导入成功后，将抑制细胞原有的新陈代谢，开辟新的代谢途径 C．目的基因不需要整合到马铃薯的 DNA 分子中 D．目的基因来自细菌，可以不需要载体直接导入受体细胞 答案 A 解析 目的基因进入受体细胞后，可随着马铃薯的 DNA 分子的复制而复制， 传给子代细胞并表达，A 正确；基因 a 导入成功后，将改变马铃薯原有的代谢，开 辟新的代谢途径，但并没有抑制原基因表达，B 错误；目的基因需要整合到马铃薯 的 DNA 分子中，C 错误；目的基因来自细菌，一般需要通过载体导入受体细胞， D 错误。 9．基因工程利用某目的基因(图甲)和 P1 噬菌体载体(图乙)构建重组 DNA。限 制性核酸内切酶的酶切位点分别是 BglⅡ、EcoRⅠ和 Sau3AⅠ。下列分析错误的是 ( ) A．构建重组 DNA 时，可用 BglⅡ和 Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和 P1 噬 菌体载体 B．构建重组 DNA 时，可用 EcoRⅠ和 Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和 P1 噬菌体载体 C．图乙中的 P1 噬菌体载体只用 EcoRⅠ切割后，含有 2 个游离的磷酸基团 D．用 EcoRⅠ切割目的基因所在片段和 P1 噬菌体载体，再用 DNA 连接酶连 接，只能产生一种重组 DNA 答案 D 解析 由题图知，BglⅡ、Sau3AⅠ及 EcoRⅠ三种酶在目的基因和 P1 噬菌体 上都有切割位点，故可用 BglⅡ和 Sau3AⅠ或 EcoRⅠ和 Sau3AⅠ切割目的基因所 在片段和 P1 噬菌体载体，A、B 正确；从图乙知 P1 噬菌体载体为环状 DNA，只 用 EcoRⅠ切割后产生 1 个链状 DNA，其两条链反向双螺旋，有 2 个游离的磷酸基 团，C 正确；用 EcoRⅠ切割目的基因所在片段和 P1 噬菌体载体，再用 DNA 连接 酶连接，能产生不止一种重组 DNA，D 错误。 10．采用基因工程的方法培养抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是 ( ) ①将毒素蛋白注射到棉受精卵中 ②将编码毒素蛋白的DNA序列注射到棉受 精卵中 ③将编码毒素蛋白的 DNA 序列与质粒重组导入细菌，用该细菌感染棉花 体细胞，再进行组织培养 ④将编码毒素蛋白的 DNA 序列与质粒重组，注射到棉 花子房，并进入受精卵 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 答案 C 解析 将毒素蛋白直接注射到棉受精卵中，受精卵没有获得目的基因，子代 细胞不会有抗虫性状，①错误；将编码毒素蛋白的 DNA 序列直接注射到棉受精卵 中，而没有将目的基因与载体结合，这样目的基因是不会被保留下来的，很容易 被水解掉，②错误；在植物基因工程中，利用农杆菌转化法将目的基因导入受体 细胞，然后通过植物组织培养技术将植物细胞培养成完整植株，③正确；在植物 基因工程中，可以利用花粉管通道法将目的基因导入受精卵中，然后发育为转基 因植株，④正确。故 C 正确。 11．“黄金大米”是将胡萝卜素转化酶的基因导入到水稻细胞中而制备成功 的。一般地说，在制备“黄金大米”植株的过程中，不需要使用下列中的( ) A．限制性核酸内切酶 B．纤维素酶 C．DNA 连接酶 D．DNA 聚合酶 答案 B 解析 基因工程的工具包括：“基因的剪刀”——限制性核酸内切酶、“基 因的针线”——DNA 连接酶；基因复制和表达过程中需要：解旋酶、DNA 聚合酶、 RNA 聚合酶等。 12．科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，并以质粒为载体，采用转 基因的方法培育出了抗枯萎病的金茶花新品种，下列有关说法中正确的是( ) A．质粒是最常用的载体之一，它仅存在于原核细胞中 B．将抗枯萎病基因连接到质粒上，用到的工具酶仅是 DNA 连接酶 C．用叶肉细胞作为受体细胞培育出的植株不能表现出抗枯萎病性状 D．通过该方法获得的抗枯萎病金茶花，产生的配子不一定含抗枯萎病基因 答案 D 解析 质粒在某些真核细胞中也有，如酵母菌，A 错误；将目的基因连接到 质粒上，不但要用到 DNA 连接酶，在连接之前还要用同种限制酶处理目的基因和 质粒以得到相同的末端，B 错误；用叶肉细胞作为受体细胞培育出的植株能表现出 抗枯萎病性状，C 错误；由于重组质粒只结合在某条染色体上，转基因植株相当于 一个杂合子，因此有的配子就没有目的基因，D 正确。 13．上海医学研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们 还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药用蛋 白含量多达 30 多倍，以下与此有关的叙述中正确的是( ) A．转基因动物是指体细胞中出现了新基因的动物 B．提高基因表达水平是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因 C．只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在牛乳腺 细胞中是纯和的 D．转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不合 成人白蛋白 答案 D 解析 转基因动物是指体细胞中出现了外源基因的动物，A 错误；提高基因 表达水平是指设法提高牛的乳腺细胞合成人白蛋白的能力，B 错误；只在转基因牛 乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞中选择性表达，C 错误；转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不合 成人白蛋白，D 正确。 14．某基因比较小，且核苷酸序列已知，获得该基因的最佳方法是( ) A．以 mRNA 为模板反转录合成 DNA B．以 4 种脱氧核苷酸为原料人工合成 C．将供体 DNA 片段转入受体细胞中，再进一步筛选 D．先建立基因文库，再从中筛选 答案 B 解析 目的基因的获取方法主要有三种：从基因文库中获取、利用 PCR 技术 扩增、人工合成。对于比较小且核苷酸序列已知的目的基因，可以通过 DNA 合成 仪用化学方法直接人工合成，B 正确。 15．下图是培育抗冻番茄的过程示意图。下列相关叙述正确的是( ) A．过程①和过程②所用的酶相同 B．转基因抗冻番茄植株的获得是定向变异的结果 C．重组质粒转入农杆菌的主要目的是筛选目的基因 D．可用 DNA 探针检测抗冻基因是否在番茄植株中表达 答案 B 解析 过程①获得抗冻基因(目的基因)的过程需要逆转录酶和 DNA 聚合酶参 与，过程②构建重组质粒的过程中需要用到限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶，A 错误；转基因抗冻番茄植株的获得是借助基因工程导致定向变异的结果，B 正确； 重组质粒转入农杆菌的主要目的是将抗冻基因(目的基因)导入受体细胞，C 错误； 可用 DNA 探针检测抗冻基因是否插入番茄细胞的染色体的 DNA 上以及是否转录 出 mRNA，D 错误。 16．下列哪一种方法不能用于检测目的基因是否成功导入或表达( ) A．显微镜下直接观察受体细胞中是否含有目的基因 B．在含某种抗生素的培养基中培养导入了重组质粒的大肠杆菌 C．利用相应的 DNA 探针与受体细胞 DNA 分子进行杂交 D．提取受体细胞蛋白质，利用抗原—抗体特异性反应进行检测 答案 A 解析 分子水平上的检测：①检测转基因生物染色体的 DNA 是否插入目的基 因用 DNA 分子杂交技术；②检测目的基因是否转录用分子杂交技术；③检测目的 基因是否翻译成蛋白质用抗原—抗体杂交技术，C、D 正确；还可以用质粒上的特 殊基因作为标记基因，通过在选择培养基上培养，来检测目的基因是否成功导入 受体细胞，B 正确；在显微镜下无法观察到基因，因此该方法不能用于检测目的基 因是否成功导入或表达，A 错误。 17．农杆菌中的 Ti 质粒是植物基因工程中常用的载体，相关叙述正确的是 ( ) A．Ti 质粒是能够自主复制的单链 DNA B．Ti 质粒中磷酸基团都与两个脱氧核糖相连接 C．重组 Ti 质粒的受体细胞只能是植物愈伤组织细胞 D．Ti 质粒上的基因可全部整合到受体细胞染色体上 答案 B 解析 Ti 质粒是能够自主复制的双链环状 DNA 分子，A 错误；Ti 质粒是双链 环状 DNA 分子，其分子内部的磷酸基团都与两个脱氧核糖相连接，B 正确；重组 Ti 质粒的受体细胞可以是植物愈伤组织细胞，也可以是植物的其他细胞，如植物 的受精卵细胞，C 错误；Ti 质粒上有一段 TDNA，目的基因插入 Ti 质粒上的 TDNA 中导入农杆菌，让农杆菌侵染植物，农杆菌的 Ti 质粒上的 TDNA 片段(内有目的 基因)整合到受体细胞的染色体上，D 错误。 18．如图表示利用农杆菌转化法获得某种转基因植物的部分操作步骤。以下 说法错误的是( ) A．利用含有四环素的培养基可将含Ⅱ的细菌筛选出来 B．Ⅲ是农杆菌，通过步骤③将目的基因导入植株 C．⑥可与多个核糖体结合，并可以同时翻译出多种蛋白质 D．①过程的完成需要限制酶和 DNA 连接酶的参与 答案 C 解析 ⑥是一个 mRNA 分子，可与多个核糖体结合形成多聚核糖体，由于翻 译的模板是同一个 mRNA 分子，故翻译出的是同一种蛋白质，C 错误。 19．人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。 生产流程：甲生物的蛋白质―→mRNA ――→ ① 目的基因――→ ② 与质粒 DNA 重组 ――→ ③ 导入乙细胞――→ ④ 获得甲生物的蛋白质，下列说法中正确的是( ) A．①过程需要的酶是逆转录酶，原料是 A、U、G、C B．②要用限制性核酸内切酶切断质粒 DNA，再用 DNA 连接酶将目的基因与 质粒连接在一起 C．如果受体细胞是动物细胞，③过程可以用农杆菌转化法 D．④过程中用的原料不含有 A、U、G、C 答案 B 解析 ①过程是逆转录，利用逆转录酶合成 DNA 片段，所以需要原料 A、T、 G、C，A 错误；②过程是目的基因与质粒 DNA 的重组，需要用限制性核酸内切 酶切断质粒 DNA，再用 DNA 连接酶将目的基因与质粒连接在一起，B 正确；如 果受体细胞是动物细胞，重组基因的导入常用显微注射法，农杆菌转化法多用于 植物细胞，C 错误；④过程是基因的表达过程，该过程中会有 RNA 的合成，原料 中含有 A、U、G、C，D 错误。 20．下列关于基因工程的叙述中，不正确的是( ) A．基因工程的原理是基因重组 B．运用基因工程技术，可使生物发生定向变异 C．一种生物的基因转移到另一种生物的 DNA 分子上，属于基因工程的内容 D．是非同源染色体上非等位基因的自由组合 答案 D 解析 基因工程是两种生物间的基因重组，而非发生在生物的减数分裂时的 非同源染色体上非等位基因的自由组合，D 错误。 第Ⅱ卷 (非选择题，共 60 分) 二、非选择题(共 4 小题，共 60 分) 21．(15 分)苏云金杆菌能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。下图是转毒素蛋白基 因植物的重组 DNA 形成过程示意图。据图回答下列问题： (1)将图中①的 DNA 用 HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，反应管中有________种 DNA 片段。 (2)假设图中质粒上 BamHⅠ识别位点的碱基序列变为了另一种限制酶 BclⅠ识 别位点的碱基序列，现用 BclⅠ和 HindⅢ切割质粒，那么该图中①的 DNA 右侧还 能 选 择 BamHⅠ 进 行 切 割 吗 ？ ________( 填 “ 能 ” 或 “ 不 能 ”) ， 理 由 是 ______________________。若上述假设成立，并成功形成重组质粒，则重组质粒 ________。 A．既能被 BamHⅠ也能被 HindⅢ切开 B．能被 BamHⅠ但不能被 HindⅢ切开 C．既不能被 BamHⅠ也不能被 HindⅢ切开 D．能被 HindⅢ但不能被 BamHⅠ切开 (3)实际操作中最常用________________法将重组质粒导入植物受体细胞。种 植转基因植物，它所携带的目的基因可能传递给非转基因植物，造成基因污染。 把目的基因导入植物的____________DNA 中，就可以有效避免基因污染，原因是 __________________________________________________。 答案 (1)4 (2)能 切割后的黏性末端相同 D (3)农杆菌转化 叶绿体(或 线粒体或细胞质) 叶绿体(或线粒体或细胞质)中的基因不会通过花粉传给下一代 解析 (1)图中①的 DNA 含有两个 BamHⅠ的酶切位点，含有一个 HindⅢ的酶 切位点，所以用 HindⅢ、BamHⅠ完全酶切①中的 DNA 后，反应液中有 4 种 DNA 片段。 (2)BamHⅠ切割后露出的黏性末端是 ， BclⅠ 切 割 后 露 出 的 黏 性 末 端 是 ，即 BamHⅠ和 BclⅠ切割 DNA 后露出的黏性末端相 同，因此假设图中质粒原来 BamHⅠ识别位点的碱基序列变为了 BclⅠ的碱基序列， 现用 BclⅠ和 HindⅢ切割质粒，则该图中①的 DNA 右侧仍能选择 BamHⅠ进行切 割，并能获得所需重组质粒。质粒和目的基因都被 HindⅢ切割，形成相同的黏性 末端，则形成的重组质粒仍能被 HindⅢ切割；另一个连接点用 DNA 连接酶连接所 形成的重组 DNA 片段是—TGATCC— —ACTAGG—，则该片段不能被 BamHⅠ 识别，也不能被切割。综上分析，根据酶切位点和识别的碱基序列可知，重组质 粒能被 HindⅢ切开，但不能被 BamHⅠ切开，A、B、C 错误，D 正确。 (3)将重组质粒导入植物受体细胞，在实际操作中最常用农杆菌转化法。由于 叶绿体(或线粒体或细胞质)中的基因不会通过花粉传给下一代，所以把目的基因导 入植物的叶绿体(或线粒体或细胞质)DNA 中，就可以有效避免因种植转基因植物 而导致的基因污染。 22．(15 分)生长激素在治疗激素分泌过少的矮小症方面有积极的作用，为了批 量生产生长激素，可以采用转基因技术将控制生长激素合成的基因转移到微生物 细胞内。如表所示是涉及此转基因技术的几种限制酶识别序列及其切割位点；图 1、 图 2 中箭头表示相关限制酶对质粒和供体 DNA 的切割位点，请回答下列问题： (1)四种酶的识别序列相比较，________酶的识别序列的结构相对稳定，原因 是________________________(从碱基种类含量角度分析)。 (2) 为 了 提 高 构 建 重 组 质 粒 的 成 功 率 ， 你 认 为 最 好 先 用 ________________________(填上表中酶的名称)处理质粒和目的基因，然后用 ________ 酶 拼 接 。 本 题 构 建 重 组 质 粒 时 绝 对 不 能 使 用 SmaⅠ 的 原 因 是 ________________________________。 (3)为了检测目的基因是否成功翻译，可以用________________技术，若没有 出现相应的杂交带，则可能需要用______________________做探针来检测是否转 录出 mRNA。 (4)受体细胞最好是选择________________，以保证能够从工程菌中直接得到 具有生物学活性的人的生长激素。受体细胞的另外一种选择是制备“乳房生物反 应器”，即以________________为受体细胞，进而从奶牛的乳汁中提取人的生长 激素。工程菌相对于“乳房生物反应器”的优点是________________________。 (5)胰岛素是人体内唯一有降血糖功能的激素，采用蛋白质工程可以对胰岛素 进行改造，使之起效时间缩短，保证餐后血糖高峰和血液中胰岛素高峰一致。如 果你是科研工作者，请完善研制速效胰岛素的思路：确定蛋白质的________→蛋 白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→________________→相对应的 碱基序列。 答案 (1)SmaⅠ 具有三个氢键的 G—C 碱基对含量高 (2)BamHⅠ和 HindⅢ两种限制酶 DNA 连接 会破坏质粒的抗性基因、外源 DNA 中的目的基因 (3)抗原—抗体杂交 带有标记的目的基因 (4)酵母菌等真核微生物 牛的受精卵 繁殖速度快、外源基因表达效率高 (5)功能 蛋白质应有的氨基酸序列 解析 (1)DNA 分子中 G—C 碱基对间有三个氢键，故 C—G 碱基对越多结构 越稳定。 (2)虽然同一种限制酶切出的黏性末端相同，但是利用同一种限制酶切割目的 基因与质粒，会出现自身环化或目的基因与质粒的反向连接现象。故切割目的基 因和质粒时采用两种酶切割，可保证目的基因与质粒的准确连接，因此最好先用 BamHⅠ和 HindⅢ两种限制酶处理质粒和目的基因，然后用 DNA 连接酶连接。 SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因、外源 DNA 中的目的基因，因此不能使用 SmaⅠ切 割。 (3)目的基因是否成功翻译可借助抗原—抗体特异性结合的原理对蛋白质进行 检测。检测目的基因是否转录出了 mRNA，可采用带标记的目的基因与 mRNA 杂 交，若出现杂交带，说明目的基因转录出 mRNA，若没有杂交带，说明没有转录 成功。 (4)原核生物中只有核糖体，可以形成蛋白质，但是没有内质网和高尔基体对 蛋白质进行加工，生产出来的蛋白质可能没有活性，所以受体细胞最好为酵母菌 等真核生物。制备“乳房生物反应器”时，应选用受精卵作为受体细胞，因为受 精卵全能性高，外源基因在受精卵中易于表达。工程菌具有繁殖速度快、外源基 因表达效率高的优点。 (5)根据蛋白质工程，对胰岛素进行改造的过程为：确定蛋白质的功能→蛋白 质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→蛋白质应有的氨基酸序列→相对 应的碱基序列，可以创造自然界不存在的蛋白质。 23．(15 分)科学家通过基因工程，将苏云金芽孢杆菌的 Bt 毒蛋白基因转入到 普通棉株细胞内，并成功地实现了表达，从而培育出了能抗棉铃虫的棉花植株—— 抗虫棉。其过程大致如图所示： (1) 基 因 工 程 的 操 作 程 序 主 要 包 括 四 个 步 骤 ， 其 核 心 是 __________________________。 (2) 获 取 Bt 毒 蛋 白 基 因 的 方 法 一 般 有 ______________________ 、 ____________________等。 (3)Ti 质粒是农杆菌中的一种质粒，其上有 TDNA，把目的基因插入 Ti 质粒 的 TDNA 中 是 利 用 了 TDNA 的 ____________________________________________的特点。Bt 毒蛋白基因转入普 通棉株细胞内并成功实现表达的过程，在基因工程中称为________。 (4) 将 目 的 基 因 导 入 受 体 细 胞 的 方 法 很 多 ， 在 该 题 中 涉 及 的 方 法 是 ________________。 (5)一个基因表达载体的组成必须有___________________________等。 (6)目的基因能否在棉花植株体内稳定维持和表达其遗传特性的关键是 __________________________________________。这需要通过检测才能知道，检 测 采 用 的 方 法 是 ____________ 。 从 个 体 生 物 学 水 平 上 ， 又 该 如 何 检 测 ？ __________________。 答案 (1)基因表达载体的构建 (2)从基因文库中获取目的基因 利用 PCR 技术扩增目的基因 利用 DNA 合 成仪用化学方法直接人工合成(任意两个均可) (3)可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体 DNA 分子上 转化 (4)农杆菌转化法 (5)启动子、终止子、目的基因和标记基因(四者缺一不可) (6)目的基因是否插入到受体细胞的染色体 DNA 分子上 DNA 分子杂交技术 抗虫的接种实验 解析 (1)基因工程一般包括四个基本操作步骤，其中，基因表达载体的构建 是基因工程的核心。 (2)获取目的基因的方法有三种：从基因文库中获取目的基因、利用 PCR 技术 扩增目的基因、利用 DNA 合成仪用化学方法直接人工合成等。 (3)农杆菌转化法是利用了 Ti 质粒的 TDNA 可转移至受体细胞并整合到受体 细胞染色体 DNA 分子上的特点。目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维 持稳定和表达的过程，称为转化。 (4)将目的基因导入植物细胞一般采用农杆菌转化法，还有基因枪法、花粉管 通道法等，该题中涉及的方法是农杆菌转化法。 (5)一个基因表达载体的组成必须有启动子、终止子、标记基因和目的基因等。 (6)目的基因插入到受体细胞的染色体 DNA 分子上，是目的基因在棉花植株内 稳定维持和表达其遗传特性的关键。检测目的基因是否插入到受体细胞染色体 DNA 上，可以通过 DNA 分子杂交技术进行检测。从个体生物学水平上，可以通 过抗虫的接种实验来进行检测。 24．(15 分)糖尿病已经成为危害人类健康的严重疾病之一，注射胰岛素是目前 治疗糖尿病最为有效的途径和手段，如何生产优质而不昂贵的人胰岛素，是当下 医疗界和制药界急需攻克的科学难题。如图为利用基因工程技术生产人胰岛素的 操作过程示意图，请回答： (1)在基因表达载体中，________的作用是 RNA 聚合酶识别和结合的部位，并 驱动基因转录出 mRNA。 (2)图中细胞 1 是________细胞。过程②必需的酶是________。过程③④⑤为 ________技术扩增目的基因，此过程必需的酶是________________。过程③断开 的化学键名称为________，在体外进行 PCR 操作时，实现该过程的处理方法是 ________ 。 能 否 利 用 人 的 皮 肤 细 胞 来 完 成 过 程 ① ？ 为 什 么 ？ ____________________________________________。 (3)图中 B 的基本组成单位有________种；为便于重组 DNA 的鉴定和选择， 图中 C 的组成必须有________；将体外重组 DNA 导入大肠杆菌体内，并使其在细 胞内维持稳定和表达的过程称为转化。为使过程⑧更易进行，可用________处理 大肠杆菌，目的是使大肠杆菌细胞处于能够吸收周围环境中 DNA 分子的生理状态 (使大肠杆菌处于感受态细胞状态)。由于重组 DNA 分子成功导入受体细胞的频率 低，所以在转化后通常需要进行________操作。 (4)若过程⑨发生了变异，则此变异为________。过程⑩得到的人胰岛素需要 体外加工才具有生物活性，原因是大肠杆菌____________________________。 (5)目的基因在受体细胞中是否能转录出 mRNA，可用________技术来检测。 答案 (1)启动子 (2)胰岛 B 逆转录酶 PCR Taq 酶(或热稳定 DNA 聚合酶) 氢键 加热变 性 不能。皮肤细胞中的胰岛素基因未表达，不能形成胰岛素 mRNA (3)4 标记基因 Ca2＋(或 CaCl2) 筛选 (4)基因突变 没有内质网和高尔基体，不能对蛋白质进行加工 (5)分子杂交 解析 据图分析，图中①表示从胰岛 B 细胞中获取胰岛素 mRNA 的过程；② 为逆转录过程，A 为胰岛素基因；③④⑤表示目的基因的扩增过程；⑥表示用限 制酶切割载体形成黏性末端的过程；⑦表示基因表达载体的构建过程；⑧表示将 目的基因导入受体细胞的过程；⑨表示目的基因随着受体细胞的增殖而扩增；⑩ 是从培养液中获取胰岛素的过程。 (1)基因表达载体中的启动子是 RNA 聚合酶识别和结合的部位。 (2)图中细胞 1 产生了胰岛素 mRNA，为胰岛 B 细胞；②为逆转录过程，需要 逆转录酶的催化；③④⑤表示利用 PCR 技术扩增目的基因的过程，需要 Taq 酶(或 热稳定 DNA 聚合酶)的参与，其中过程③表示解旋，断开的化学键为氢键，该过 程的处理方法是加热变性。皮肤细胞中的胰岛素基因未表达，不能形成胰岛素 mRNA，因此不能利用人的皮肤细胞来完成过程①。 (3)图中 B 表示质粒，化学本质是 DNA，是由 4 种脱氧核苷酸组成的；C 是重 组质粒，其含有的标记基因可以用于重组 DNA 的鉴定和选择；过程⑧表示将目的 基因导入受体细胞的过程，一般要用钙离子处理大肠杆菌，使大肠杆菌处于感受 态细胞状态，便于重组质粒的导入；由于重组 DNA 分子成功导入受体细胞的频率 低，所以在转化后通常需要进行筛选操作。 (4)大肠杆菌能发生的可遗传的变异只有基因突变，大肠杆菌细胞内没有内质 网和高尔基体，不能将肽链加工成为有活性的人胰岛素。 (5)目的基因在受体细胞中是否能转录出 mRNA，常用分子杂交技术检测。