2019-2020学年生物人教版选修3同步检测：专题综合检测一　基因工程

2019-2020学年生物人教版选修3同步检测：专题综合检测一　基因工程

专题综合检测一 基因工程 时间：90分钟 满分：100分 一、选择题(每小题 2分，共 20分) 1．[2019·乌鲁木齐市第四中学高二期中]基因工程是 DNA分 子水平的操作，下列有关基因工程的叙述中，错误的是( ) A．限制酶作用能使碱基对之间的氢键断裂 B．载体与目的基因通常用同种限制酶处理 C．基因工程所用的工具酶包括限制酶和 DNA连接酶 D．带有目的基因的载体是否进入受体细胞需检测 解析：限制酶作用能使 DNA两条链上特定的脱氧核苷酸之间 的磷酸二酯键断裂，A错误；载体与目的基因通常用同种限制酶 处理，以便形成相同的黏性末端，B 正确；基因工程所用的工具 酶包括限制性核酸内切酶(限制酶)、DNA 连接酶，C 正确；带有 目的基因的载体是否进入受体细胞需检测，如采用 DNA分子杂交 技术，D正确。 答案：A 2．[2019·河北高二期末]下列有关基因组文库和 cDNA文库的 说法，正确的是( ) A．基因组文库中的基因都可在不同物种间进行交流 B．基因组文库只包含生物的部分基因 C．构建 cDNA文库需要逆转录酶 D．cDNA文库的基因中有内含子 解析：从基因组文库中获取的基因只有部分可在物种间进行 交流，A 错误；基因组文库包含某种生物所有的基因，B 错误； 根据以上分析可知，构建 cDNA文库需要逆转录酶，C正确；cDNA 文库的基因是 mRNA经过逆转录形成的，无内含子，D错误。 答案：C 3．[2019·北京高二期末]下列关于 DNA分子杂交和抗原－抗 体杂交的叙述，正确的是( ) A．DNA分子杂交是指两条脱氧核苷酸链的杂交 B．抗原－抗体杂交的原理为碱基互补配对原则 C．DNA分子杂交可检测目的基因的存在和转录 D．抗原－抗体杂交中目的基因产物常作为抗体 解析：DNA分子杂交是指两条核苷酸链的杂交，A正确；抗 原－抗体杂交的原理为抗体与抗原特异性结合，B错误；DNA分 子杂交可检测目的基因的存在，检测目的基因是否转录出了 mRNA，用分子杂交技术，C错误；抗原－抗体杂交中目的基因产 物常作为抗原，D错误。 答案：A 4．[2019·延安市宝塔区第四中学高二期末]关于下图所示黏性 末端的叙述中，正确的是( ) A．①与③由相同限制酶切割产生 B．连接酶可催化①与③的拼接 C．经酶切形成④需要消耗 2个水分子 D．①－④中的化学键均为相同化学键 解析：A项和 B项、①与③的末端不能进行碱基互补配对， 不是由相同限制酶切割产生，不能由 DNA连接酶连接，A项、B 项错误；经酶切形成④打开两个磷酸二酯键，需要消耗 2 个水分 子，C正确；①－④中的化学键有氢键和磷酸二酯键，D错误。 答案：C 5．[2019·黄陵中学高新部高一期末]在基因工程技术中，限制 性核酸内切酶主要用于( ) A．目的基因的提取和导入 B．目的基因的导入和检测 C．目的基因与运载体的结合和导入 D．目的基因的提取和运载体切割 解析：目的基因的提取需要限制酶，而导入需要载体，A错 误；目的基因的导入需要载体，目的基因的检测不需要限制酶，B 错误；目的基因与运载体的结合即基因表达载体的构建需要限制 酶，而导入不需要，C错误；获取目的基因需要限制酶切割 DNA 分子，目的基因与运载体结合是基因表达载体构建过程，此时需 要同一种限制酶切割目的基因和运载体，使它们露出相同的黏性 末端或平末端，之后用 DNA 连接酶连接成基因表达载体(重组 DNA分子)，D正确。 答案：D 6．下列有关基因工程技术的叙述正确的是( ) A．培育抗虫棉，导入抗虫基因时只能以受精卵为受体细胞 B．重组 DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶、运 载体 C．常选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快 D．目的基因导入受体细胞就能成功表达 解析：植物细胞的全能性较高，目的基因可导入植物体细胞 或受精卵，A 错误；运载体不是工具酶，B 错误；常用细菌作为 受体细胞，原因是其繁殖快、代谢快，C 正确；目的基因导入受 体细胞后，不一定能成功表达，需要进行检测和鉴定，D错误。 答案：C 7．[2019·福建省泉州市泉港区第一中学高二期末]下面关于多 聚酶链式反应(PCR)的叙述正确的是( ) A．PCR过程中只需要两个引物分子 B．PCR的循环过程分为变性、复性和延伸三步 C．PCR扩增仪需保持在 37°C以维持 Taq酶最佳活性 D．PCR过程中边解旋边复制 解析：PCR过程中需要两种引物，引物的数目需要根据扩增 的次数确定，A 错误；PCR 的循环过程分为高温变性(DNA 双链 打开)、复性(模板链与引物结合)和延伸(合成子链)三步，B正确； PCR扩增仪温度会达到 90－95℃，C错误；PCR过程中，在变性 阶段打开双链，延伸阶段合成子链，故先解旋再复制，D错误。 答案：B 8．[2019·辽宁高二期中]下列有关基因治疗的叙述中，正确的 是( ) A．基因治疗可以治愈所有人类的遗传类疾病 B．对有基因缺陷的细胞提供营养，从而使其恢复正常，达到 治疗疾病的目的 C．运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病 的目的 D．用于治疗的基因有的是编码可以杀死癌变细胞的蛋白酶基 因，又称自杀基因 解析：目前在基因水平上治疗遗传病尚处于试验研究阶段， 仍不能达到治愈所有人类遗传病，A错误；基因治疗只是把正常 基因导入病人体内，没有对有基因缺陷的细胞额外提供营养，B 错误；基因治疗是把正常基因导入病人体内，达到治疗疾病的目 的，并没有切除基因，C 错误；用于基因治疗的基因可以是编码 可以杀死癌变细胞的蛋白酶基因，导入受体细胞后诱导其编程性 死亡，即自杀基因，D正确。 答案：D 9．利用苏云金芽孢杆菌的抗虫基因培育出的抗虫棉是否成 功，需要检测( ) A．是否能分离到目的基因 B．是否有抗虫的性状出现 C．是否有抗生素产生 D．目的基因是否得到表达 解析：能否分离出目的基因为基因导入是否成功的检测标志， A错误；抗虫棉培育成功的标志是目的基因成功表达，且表现出 抗虫性状，B 正确，D 错误；抗虫棉是否表现抗虫性状与抗生素 产生与否无关，C错误。 答案：B 10．[2019·辽源市田家炳高级中学高二期中]下列关于基因工 程及其产品的说法中，不正确的是( ) A．基因工程的一项关键技术是构建基因表达载体 B．基因工程的优势是可定向地改造生物遗传性状 C．消费者对转基因产品应该有选择权 D．基因工程中产生的可遗传变异属于染色体变异 解析：基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，故 A正 确；基因工程可以按照人们的意愿，定向地改造生物的遗传性状， 故 B正确；消费者对转基因产品应该有知情权和选择权，故 C正 确；基因工程中产生的可遗传的变异属于基因重组，故 D错误。 答案：D 二、非选择题(每小题 10，共 80分) 11．胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体 中后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入 血液的胰岛素又容易被分解，因此，治疗效果受到影响。如图是 用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，据图回答下列问题： (1)蛋白质工程的目标是根据人们对________________的特定 需求，对蛋白质的__________进行分子设计。 (2)人工合成的新的胰岛素基因在导入受体细胞前要先构建 ________，其目的是使目的基因在__________中稳定存在，并且 可以遗传给下一代，同时使目的基因能够________________。在 这个过程中需要________________酶的参与。成熟的基因表达载 体除了含有新的胰岛素基因外，还必须有启动子、终止子以及 ________________等。 (3)在 将 基 因 表 达 载 体 导 入 大 肠 杆 菌 时 ， 一 般 要 用 ________________处理该菌，使之成为______________细胞，以 便吸收周围环境中的 DNA分子。 (4)在大肠杆菌中直接生产的胰岛素还不具有生物活性，原因 是________________________________。 解析：(1)蛋白质工程的流程：预期蛋白质功能→设计预期的 蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列 (基因)。(2)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，然后导入 受体细胞，可以使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗 传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用，在这个过程 中需要 DNA 连接酶和限制性核酸内切酶；基因表达载体由启动 子、终止子、标记基因和目的基因组成。(3)用 Ca2＋(或氯化钙)处 理大肠杆菌，使之处于一种能吸收环境中 DNA的生理状态即感受 态。(4)大肠杆菌是原核生物，没有内质网和高尔基体，不能对胰 岛素原进行加工，因此不能产生具有活性的胰岛素。 答案：(1)蛋白质功能 结构 (2)基因表达载体 受体细胞 表达和发挥作用 限制酶和 DNA连接 标记基因 (3)Ca2＋ 感受态 (4)大肠杆菌是原核生物，没有内质网和高尔基体，不能加工 出有活性的胰岛素 12．[2019·天津高考模拟]研究发现，从锥形蜗牛体内提取出 的锥形蜗牛毒蛋白(Con－Ins GI)能加速受体细胞信号转换，比人 类胰岛素更加快速的发挥作用，因此制造这类“速效胰岛素”以 及利用转基因技术实现批量生产为Ⅰ型号糖尿病治疗的新思路。 (1)利用基因工程制造速效胰岛素过程中，构建的基因表达载 体一般包括目的基因、启动子、________、标记基因和复制原点， 标记基因的作用是______________________。 (2)为了获得目的基因，可以通过提取分析毒蛋白中的 __________序列推知毒蛋白基因的核苷酸序列，再用 DNA合成仪 直接合成。基因工程中需要 DNA连接酶，根据酶的来源不同分为 两类，其中“缝合”双链 DNA片段平末端的是__________。 (3)将人工合成的目的基因导入大肠杆菌体内，一般先用 ____________处理大肠杆菌使之成为__________细胞，再将重组 表达载体 DNA分子溶于________________中与该类细胞混合，在 一定温度下促进细胞吸收 DNA分子完成转化过程。 (4)经过目的基因的检测和表达，获得 Con－Ins GI 毒蛋白活 性未能达到期待的“速效胰岛素”的生物活性，导致这种差异的 原因可能是____________________________________________。 解析：(1)基因表达载体的构建是基因工程的核心内容，一个 基因表达载体的组成，除了目的基因外，还有启动子、终止子、 标记基因和复制原点，标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是 否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，所以说 标记基因的作用是鉴别和筛选含有目的基因的细胞。(2)蛋白质的 氨基酸序列就是蛋白质的组成分子，即氨基酸的排列顺序，为了 获得目的基因，可以通过提取分析毒蛋白中的氨基酸序列推知毒 蛋白基因的核苷酸序列，再用 DNA合成仪直接合成。基因工程中 需要 DNA连接酶，根据酶的来源不同分为 E·coli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶两类，E·coli DNA 连接酶只能连接黏性末端，而 T4DNA 连接酶既可以连接黏性末端，也可以连接平末端。(3)用 Ca2＋处理细胞，使细胞处于能吸收周围环境中 DNA分子的生理状 态，这种细胞称为感受态细胞。将人工合成的目的基因导入大肠 杆菌体内，一般先用 Ca2＋处理大肠杆菌使之成为感受态细胞，再 将重组表达载体 DNA分子溶于缓冲液中与该类细胞混合，在一定 温度下促进细胞吸收 DNA分子完成转化过程。(4)大肠杆菌细胞内 没有复杂的细胞器，不能对蛋白质进行加工，不能形成具有功能 的蛋白质，获得 Con－Ins GI毒蛋白活性未能达到期待的“速效胰 岛素”的生物活性，所以是大肠杆菌中基因表达获得的蛋白质未 加工。 答案：(1)终止子 鉴别和筛选含有目的基因的细胞 (2)氨基酸 T4DNA连接酶 (3)Ca2＋ 感受态 缓冲液 (4)大肠杆菌中基因表达获得的蛋白质未加工 13．[2019·乌鲁木齐市第四中学高二期中]某转基因抗病植物 的培育过程如图 1所示，图 2表示 PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ和 ApaⅠ 四种限制酶的识别序列及酶切位点。请据图回答下列问题： (1)图中限制酶切割 DNA 时破坏的是两个________之间的化 学键。 (2)在构建图 1中的重组质粒时要保证目的基因被连接在质粒 上特定的________和终止子之间才能保证目的基因在受体细胞中 被成功________________。 (3)将抗病基因从含抗病基因的 DNA中切割下来，使用的限制 酶是________，同时也应该用相同的酶对质粒进行切割，这样处 理的原因是________________。请写出单独用 PstⅠ切割质粒后的 片 段 ： ________________________________________________________ ________________。 (4)转基因抗病植物的培育是否发生了可遗传变异？ ________________。药物 A会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，根 据这一原理可以利用含药物 A的培养基筛选已导入重组质粒的受 体细胞。由此推断，重组质粒中应含有________________基因作 为标记基因。 解析：(1)限制酶切割的是 DNA分子中特定的两个脱氧核苷酸 之间的磷酸二酯键。(2)为了保证目的基因在受体细胞中能够成功 表达(或转录)，在构建图 1中的重组质粒时，目的基因上游和下游 必须连接有特定的启动子和终止子。(3)根据以上分析可知，切割 图示目的基因和质粒采用的限制酶都是 PstⅠ和 EcoRⅠ，这样才 能使得质粒和目的基因的两端具有相同的黏性末端，便于二者进 行正确的拼接。根据图 2分析限制酶的识别序列和切割位点可知， 单独用 PstⅠ切割质粒后的片段为： 和 。(4)转基因 技术的原理是基因重组，属于可遗传变异；根据题意分析，欲利 用含药物 A 的培养基筛选已导入抗病基因(目的基因或重组质粒) 的香蕉细胞，则重组质粒中应含有抗药物 A基因作为标记基因。 答案：(1)脱氧(核糖)核苷酸 (2)启动子 转录(或表达) (3)PstⅠ和 EcoRⅠ 用相同的酶切割质粒才能产生与目的基 因相同的末端，便于二者进行拼接 和 (4)是 抗药物 A 14．[2019·河北高二期末]利用转基因技术使外源 DNA片段在 组织或器官中特异性表达的转基因生物叫生物反应器。请回答下 列问题： (1)利用转基因动物生产生长激素时，若要使生长激素在动物 的乳汁中批量生产，应选择性染色体组成为________的哺乳动物 的________作为受体细胞。 (2)外源基因在血液中表达的转基因动物叫血液生物反应器， 血液生物反应器中的转基因产物应从________中提取。不宜用血 液 生 物 反 应 器 生 产 动 物 激 素 ， 原 因 是 ________________________________________________________ ________________。 (3)叶绿体生物反应器是通过将目的基因导入叶绿体基因组实 现的，叶绿体基因组有基因区和基因间隔区，为了保证原有基因 的功能不受影响，外源基因应导入________________区。叶绿体 基 因 工 程 能 避 免 外 源 基 因 随 花 粉 扩 散 ， 原 因 是 ________________________________________________________ ________________。 解析：(1)只有雌性动物具有分泌乳汁的功能，因此若要使生 长激素在动物的乳汁中批量生产，应选择性染色体组成为 XX的 哺乳动物的受精卵作为受体细胞。(2)血液生物反应器中外源基因 在血液中表达，因此应该在血液或血浆中提取转基因产物；由于 外源基因表达的动物激素可能影响受体动物的生理代谢，所以不 宜用血液生物反应器生产动物激素。(3)已知叶绿体基因组有基因 区和基因间隔区，为了保证原有基因的功能不受影响，则外源基 因应导入基因间隔区；由于花粉中不含叶绿体，因此也不含已导 入叶绿体的外源基因，所以叶绿体基因工程能避免外源基因随花 粉扩散。 答案：(1)XX 受精卵 (2)血清或血浆 外源基因表达的动物激素可能影响受体动物 的生理代谢 (3)基因间隔 花粉中不含叶绿体，因此也不含已导入叶绿体 的外源基因 15 ． [2019· 江 苏 高 二 期 末 ] 中 科 院 动 物 研 究 所 利 用 CRISPR/Cas9 技术，向猪的基因组内插入一个解耦联蛋白基因 (UCP1)经过基因改造的猪瘦肉率高、脂肪少、抗寒能力强。下图 是基因改造过程中涉及的相关限制酶及酶切位点。请回答下列问 题： (1)图中的抗生素抗性基因的作用是作为________基因，以便 于筛选。为了获取重组质粒，除了使用限制酶外，还需使用 ________酶。 (2)重组质粒上应有________识别和结合的部位，以驱动解耦 联蛋白基因(UCP1))转录，该部位称为________。 (3)在构建基因表达载体过程中，为避免出现质粒和目的基因 自身环化，常用________________两种限制酶同时切割质粒和 UCP1基因。 (4)获得目的基因后，常采用 PCR技术扩增目的基因，在此过 程中，由于 DNA 聚合酶不能从头开始合成 DNA 单链，只能从 ________端延伸 DNA单链，因此需要加入引物。 (5)科研人员通过________法，将基因表达载体导入猪的受精 卵中。可通过________技术，来检测 UCP1 基因是否已导入到猪 受精卵细胞。 解析：(1)图中的抗生素抗性基因作为标记基因，以便筛选含 有目的基因的受体细胞。为了获取重组质粒，除了使用限制酶外， 还需使用 DNA连接酶将目的基因与质粒连接。(2)重组质粒的组成 包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等，其中的启动子是 RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动解耦联蛋白基因(UCP1)转录 出 mRNA。(3)图中质粒上和含 UCP1 基因的外源 DNA 中含有的 酶切位点相同，而且在 UCP1 基因的两端分别存在 BamHⅠ和 HindⅢ的识别位点，因此在构建基因表达载体过程中，使用 BamHⅠ和 HindⅢ这两种限制酶同时切割质粒和含 UCP1 基因的 外源 DNA，可以避免出现质粒和目的基因(UCP1基因)自身环化。 (4)利用 PCR技术扩增目的基因的过程中，由于 DNA聚合酶只能 从 3′端延伸 DNA单链，因此需要加入引物。(5)将基因表达载体 导入猪的受精卵中，应采用显微注射法。UCP1基因属于目的基因， 检测目的基因是否己导入到猪受精卵细胞中，应采用 DNA分子杂 交技术。 答案：(1)标记 DNA连接 (2)RNA聚合酶 启动子 (3)BamHⅠ和 HindⅢ (4)3′ (5)显微注射 DNA分子杂交 16．[2019·浙江高二期中]嗜热土壤芽孢杆菌产生的β－葡萄糖 苷酶(BglB)是一种耐热纤维素酶，为使其在工业生产中更好地应 用，利用大肠杆菌表达 BglB酶，开展了以下试验。(图中启动子 与 RNA聚合酶结合，终止子是给予 RNA聚合酶转录终止信号的 DNA序列) (1)________扩增 BglB基因时，选用嗜热土壤芽孢杆菌基因组 DNA作模板。 (2)如图为质粒限制性核酸内切酶切图谱，为使获得的 BglB基 因与质粒载体连接，BglB 基因两端需分别含有 ________和 ________不同限制酶的识别序列。 (3)将重组 DNA分子导入受体细胞，为了促进该过程，应该用 氯 化 钙 处 理 大 肠 杆 菌 ， 其 目 的 是 ________________________________。 (4)大肠杆菌不能降解纤维素，但转入上述构建好的表达载体 后 则 获 得 了 降 解 纤 维 素 的 能 力 ， 这 是 因 为 ________________________________。 (5)下列有关限制性核酸内切酶的叙述中正确的是( ) A．用限制性核酸内切酶切割一个 DNA分子中部，获得一个 目的基因时，被水解的磷酸二酯键有 2个 B．限制性核酸内切酶识别的序列越短，则该序列在 DNA中 出现的概率就越大 C．—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制性核酸内切酶切 出的黏性末端碱基数不同 D．只有用相同的限制性核酸内切酶处理含目的基因的片段和 质粒，才能形成重组质粒 解析：(1)PCR技术可在体外大量扩增目的基因。(2)图中质粒 上有多个限制性核酸内切酶的切割位点，但用 PstⅠ切割会破坏抗 生素抗性基因(标记基因)，用 KpnⅠ切割会破坏复制原点，用 XbaⅠ 切割会去除终止子，用 EcoRⅠ切割会破坏终止子，用 HindⅠ切割 会破坏启动子，为使获得的 BglB基因与质粒载体连接，为了防止 目的基因和运载体自身环化，应该用两种限制酶切割，则 BglB基 因两端需分别含有 NdeⅠ和 BamHⅠ不同限制酶的识别序列。(3) 将重组 DNA分子导入受体细胞，为了促进该过程，应该用氯化钙 处理大肠杆菌，其目的是增加大肠杆菌细胞壁的通透性，是大肠 杆菌处于感受态。(4)大肠杆菌不能降解纤维素，但转入上述构建 好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力，这是因为转基因的 大肠杆菌分泌出有活性的 BglB酶。(5)用限制性核酸内切酶切割一 个 DNA分子中部，获得一个目的基因时，被水解的磷酸二酯键有 4 个，A 错误；限制性核酸内切酶识别的序列越短，则该序列在 DNA中出现的概率就越大，B正确；—CATG↓—和—G↓GATCC— 序列被限制性核酸内切酶切出的黏性末端碱基数相同，都是 4个， C错误；用不同的限制性核酸内切酶处理含目的基因的片段和质 粒，也能形成重组质粒，D错误。 答案：(1)PCR (2)NdeⅠ BamHⅠ (3)增加大肠杆菌细胞壁的通透性 (4)转基因的大肠杆菌分泌出有活性的 BglB酶 (5)B 17．[2019·湖北高二期末]某植物抗虫基因转录的 mRNA下游 序列已知，但其上游序列未知。现利用 PCR技术扩增该基因，简 要流程如下图所示，其中①～③表示有关过程，Ⅰ～Ⅲ表示有关 物质。请回答下列问题： (1)过程①反应体系中需要加入________酶，生成杂合双链物 质Ⅰ。 (2)利用 DNA 末端转移酶催化过程②，使 cDNA 单链左侧末 端增加十多个腺嘌呤脱氧核苷酸序列 AAA(A)n，进而利于过程③ 扩增获得目的基因序列Ⅲ。在过程③反应体系中还需要添加新的 引物，新引物的碱基序列应该是________________。 (3)得到物质Ⅲ后，通常还需在其两端增加________________ 序列，以便切割后与相应的运载体重组。将基因表达载体导入大 肠杆菌之前，还需用________________处理大肠杆菌。 (4)在利用 PCR技术扩增某 DNA中的某一目的基因时，需要 用到的酶是________________，依据的原理是________________。 解析：(1)过程①以 mRNA为模板合成 DNA属于逆转录过程， 需要逆转录酶催化，生成杂合双链物质Ⅰ(一条脱氧核苷酸链，一 条核糖核苷酸链)。(2)利用 DNA末端转移酶催化过程②，使 cDNA 单链左侧末端增加 AAA(A)n，故在过程③PCR反应体系中还需要 添加新的引物，即与左侧 AAA(A)n互补的 TTT(T)n作为引物。(3) 得到物质Ⅲ即目的基因后，通常还需在其两端增加限制酶序列， 以便利用限制酶和 DNA连接酶构建基因表达载体。将基因表达载 体导入大肠杆菌之前，还需用钙离子处理大肠杆菌，使其处于感 受态。(4)PCR扩增时需要耐高温的 DNA聚合酶参与，PCR的原 理是 DNA双链复制。 答案：(1)逆转录 (2)TTT(T)n (3)限制酶识别 Ca2＋(CaCl2溶液) (4)热稳定 DNA聚合酶(Taq酶) DNA双链复制(DNA复制) 18．[2019·河北开滦第二中学高二期末]某植物细胞中含有抗 烟草花叶病毒(TMV)基因，可以合成一种抗 TMV蛋白，使叶片对 TMV具有抗感染性。烟草是重要的经济作物，由于 TMV的感染 会导致大幅度减产。研究人员利用转基因技术培育出了抗 TMV的 烟草，主要流程如下图所示： (1)①过程涉及有____________酶。获得的 DNA必须在两侧添 加________。 (2)在过程⑤培养基中除含有卡那霉素及植物必需的各种营养 成分外，还必须添加________，以保证受体细胞能培养成再生植 株。 (3)由图分析，在过程③构建的重组 Ti质粒上应该含有卡那霉 素抗性基因作为________________，重组 Ti质粒导入烟草体细胞 的方法是________。 (4)上述卡那霉素的作用是________________。 (5)过程⑥可采取________________的方法，检测植株是否合 成了抗 TMV 蛋白。在个体水平的鉴定过程中，可通过 ________________的方法来确定植株是否具有抗性。 (6)基因工程除了在农业上可以获得抗逆性的农作物外，在环 境保护方面也展现出诱人的前景，请列举出一个例子： ________________________________________________________ ________________。 解析：(1)过程①表示以 RNA为模板合成 DNA的逆转录过程， 需要逆转录酶参与催化。启动子位于基因的首端，是 RNA聚合酶 识别和结合的部位，驱动基因转录出 mRNA；终止子位于基因的 尾端，起到终止转录的作用。获得的目的基因由于缺乏启动子和 终止子而不能正常表达，所以必须在获得的目的基因的两侧添加 启动子和终止子，以调节基因转录的开始和终止。(2)过程⑤是利 用植物组织培养技术，在含有卡那霉素的培养基上培养导入目的 基因的受体细胞(烟草细胞)。植物组织培养过程，除需要加入各种 营养成分外，还需要添加生长素和细胞分裂素(或植物激素)，以确 保将受体细胞培养成再生植株。(3)在过程③构建的重组 Ti质粒上 含有的卡那霉素抗性基因作为标记基因，以便将含有目的基因的 受体细胞筛选出来。农杆菌含有 Ti质粒，可见，将重组 Ti质粒导 入烟草体细胞的方法是农杆菌转化法。(4)由图示信息“在含有卡 那霉素的培养基上培养”可知，卡那霉素的作用是筛选出含重组 质粒的受体细胞。(5)检测植株是否合成了抗 TMV 蛋白，在过程 ⑥中可采取抗原－抗体杂交的方法。在个体水平上鉴定抗烟草花 叶病毒基因导入烟草细胞后，是否赋予了烟草细胞抗病的特性， 可进行抗病的接种实验，即可通过接种烟草花叶病毒的方法来确 定植株是否具有抗性。(6)基因工程在环境保护方面的应用有：分 解泄漏的石油、降解有毒有害的化合物、吸收环境中的重金属、 处理工业废水等。 答案：(1)逆转录酶 启动子、终止子 (2)生长素和细胞分裂素(或植物激素) (3)标记基因 农杆菌转化法 (4)筛选出含重组质粒的受体细胞 (5)抗原－抗体杂交 接种烟草花叶病毒 (6)分解泄漏石油；降解有毒有害的化合物；吸收环境中的重 金属；处理工业废水等