山东专用2021高考生物一轮复习课时作业35基因工程Ⅱ基因工程的原理与应用解析版

山东专用2021高考生物一轮复习课时作业35基因工程Ⅱ基因工程的原理与应用解析版

课时作业(三十五)　 基因工程(Ⅱ)基因工程的原理与应用 ‎[基础练]‎ ‎1．(2019·江苏扬州期末考试)下列有关限制酶和DNA连接酶的叙述正确的是(　　)‎ A．用限制酶剪切获得一个目的基因时得到两个切口，有2个磷酸二酯键被断开 B．限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越大 C．序列—CATG↓—和—G↓GATCC—被限制酶切出的黏性末端碱基数不同 D．T4DNA连接酶和E·coli DNA连接酶都能催化平末端和黏性末端的连接 B　[用限制酶剪切获得一个目的基因时得到两个切口，有4个磷酸二酯键被断开，A错误；限制酶识别序列越短则该序列在DNA中出现的概率就越大，B正确；序列—CATG↓—和—G↓GATCC—被限制酶切出的黏性末端碱基数相同，都是4个，C错误；T4DNA连接酶和E·coli DNA连接酶都能催化黏性末端的连接，其中只有T4DNA连接酶可以连接平末端，D错误。]‎ ‎2．(2019·江苏南通模拟)科学家利用基因工程技术将鱼的抗冻蛋白基因导入双子叶植物番茄中，使番茄的耐寒能力大大提高。在培育转基因番茄的过程中，下列操作不合理的是(　　)‎ A．可用PCR技术或逆转录法获得抗冻蛋白基因 B．利用选择培养基对构建的基因表达载体直接进行筛选 C．利用农杆菌转化法将基因表达载体导入番茄体细胞 D．在低温条件下筛选已导入抗冻蛋白基因的番茄植株 B　[ 基因工程中获取目的基因的方法包括从基因文库中获取、PCR技术扩增或人工合成(如逆转录法获得目的基因)，A正确；构建的基因表达载体不可直接在选择培养基上进行筛选，需要先导入受体细胞中再进行筛选，B错误；将目的基因导入双子叶植物细胞常用农杆菌转化法，C正确；可利用低温条件对已导入抗冻蛋白基因的番茄植株进行个体生物学水平的检测，筛选出抗冻蛋白基因成功表达的番茄植株，D正确。]‎ ‎3．(2019·湖北孝感七校教学联盟期中考试)基因工程中，受体细胞不同，将目的基因导入受体细胞的方法也不相同，下列受体细胞与导入方法匹配错误的是(　　)‎ 选项 受体细胞 导入方法 A 棉花细胞 花粉管通道法 B 大肠杆菌 农杆菌转化法 C 羊受精卵 显微注射技术 D 玉米细胞 基因枪法 B　[基因工程中，受体细胞不同，将目的基因导入受体细胞的方法也不相同，可利用花粉管通道法将目的基因导入棉花细胞，A正确；将目的基因导入大肠杆菌细胞常用的导入方法是感受态细胞法，B错误；常用显微注射技术将目的基因导入动物受精卵中，C正确；玉米是单子叶植物，常用基因枪法将目的基因导入玉米细胞内，D正确。]‎ - 8 -‎ ‎4．(2019·吉林长春外国语学校月考)科学家在河南华溪蟹中找到了金属硫蛋白基因，并以质粒为载体，采用转基因方法培育出了汞吸收能力极强的转基因烟草。下列有关该烟草培育的说法正确的是(　　)‎ A．金属硫蛋白基因需插入到质粒上，才能转移到受体细胞中 B．为培育出转基因烟草植株，选择的受体细胞一定是烟草的受精卵 C．同种限制酶既可以切割含目的基因的DNA片段又可以切割质粒，因此不具有专一性 D．转基因烟草与原烟草相比基因组成发生了变化，导致两者出现生殖隔离 A　[金属硫蛋白基因需插入到质粒上，才能转移到受体细胞中，A正确；由于植物细胞的全能性可以实现，因此植物基因工程的受体细胞可以是受精卵或体细胞，B错误；限制酶具有专一性，能识别特定的脱氧核苷酸序列，C错误；转基因烟草与原烟草之间一般不会出现生殖隔离，D错误。]‎ ‎5．(2019·云南师大附中期末考试)下面有关基因工程的叙述，正确的是(　　)‎ A．利用基因工程技术可分别从大肠杆菌和青霉菌体内获取基因工程药品胰岛素和青霉素 B．用氯化钠处理大肠杆菌可以使其处于感受态 C．启动子也称为起始密码子，终止子也称为终止密码子 D．由大肠杆菌工程菌获得的人的干扰素不能直接利用 D　[青霉菌产生青霉素是自身基因的正常表达，故从青霉菌体内获得的青霉素不属于基因工程药品，A错误；用氯化钙处理大肠杆菌可以使其处于感受态，B错误；启动子和终止子都是一段特殊的DNA序列，负责调控基因的转录，而起始密码子和终止密码子都存在于mRNA上，分别决定翻译的起始和终止，C错误；大肠杆菌是原核生物，无内质网和高尔基体，由大肠杆菌工程菌生产的干扰素不具备天然活性，需经过人工加工处理后才能利用，D正确。]‎ ‎6．(2019·内蒙古包头一中期中考试)科学家利用基因工程培育出了耐盐的转基因棉花新品系，下列相关叙述错误的是(　　)‎ A．可通过农杆菌转化法将重组质粒导入受体细胞 B．含耐盐基因的棉花细胞可经植物组织培养获得完整植株 C．可用较高浓度的盐水浇灌来鉴定棉花植株的耐盐性 D如果目的基因的核苷酸序列是完全未知的，可用PCR技术得到大量目的基因 D　[棉花是双子叶植物，通过农杆菌转化法可将重组质粒导入棉花受体细胞，A正确；植物组织培养技术可以保持亲本的优良性状，含耐盐基因的棉花细胞经植物组织培养可获得完整的耐盐植株，B正确；棉花植株是否耐盐，主要看植株能否在高浓度的盐溶液中生活，因此，可以用较高浓度的盐水浇灌来鉴定棉花植株的耐盐性，C正确；如果目的基因的核苷酸序列是完全未知的，可从基因文库中获取目的基因，而不能通过PCR扩增获得，D错误。]‎ ‎7．(2019·黑龙江大庆一中期中考试)如图表示利用基因工程生产胰岛素的三种途径，据图判断下列说法错误的是(　　)‎ - 8 -‎ A．过程①需要限制酶和DNA连接酶 B．常利用显微注射法将目的基因导入受体细胞A，受体细胞A一般为乳腺细胞 C．受体细胞B通常为莴苣的体细胞，经脱分化、再分化形成个体 D．导入受体细胞C常用Ca2＋处理使大肠杆菌处于 感受态 B　[过程①为构建基因表达载体的过程，需要限制酶和DNA连接酶，A正确；将目的基因导入动物细胞时一般受体细胞为动物的受精卵，B错误；受体细胞B通常是莴苣的体细胞，目的基因导入该细胞后，需对该细胞进行离体培养，经脱分化和再分化过程形成转基因植株，C正确；将目的基因导入微生物细胞常用感受态细胞法，即用Ca2＋(或CaCl2)处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞，以利于完成转化过程，D正确。]‎ ‎8．(2019·福建莆田六中月考)某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似，只是其热稳定性较差，进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂，用于临床治疗消化不良，最佳方案是(　　)‎ A．替换此酶中的少数氨基酸，以改善其热稳定性 B．将此酶与人蛋白酶进行拼接，形成新的蛋白酶 C．重新设计与创造一种蛋白酶 D．减少此酶在片剂中的含量 A　[要想使蛋白酶热稳定性有所提高，就要改变蛋白质的结构，解决此类问题的方法一般是将蛋白质中的个别氨基酸进行替换。]‎ ‎9．(2019·山东威海模拟)利用基因工程技术培育马铃薯新品种，目前已经取得丰硕成果。请根据教材所学知识回答下列问题：‎ ‎(1)马铃薯易患多种疾病，导致其产量不高。通过导入抗病基因并使其表达可以提高马铃薯产量，基因工程中使用最多的抗病基因是________________和病毒的复制酶基因。‎ ‎(2)马铃薯是双子叶植物，常用__________(方法)将目的基因导入马铃薯受体细胞中。构建好的基因表达载体基本结构包括目的基因、标记基因、__________、__________、__________等五部分。‎ - 8 -‎ ‎(3)科学家还培育出抗除草剂的转基因马铃薯，其设计方法：修饰除草剂作用的靶蛋白，使其对除草剂________(填“敏感”或“不敏感”)，或使靶蛋白过量表达，植物吸收除草剂后仍能__________。‎ ‎(4)将目的基因导入受体细胞后，还需对转基因植物进行________________。‎ 解析　(1)在基因工程中，使用最多的抗病基因是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因。(2)常用农杆菌转化法将目的基因导入马铃薯等双子叶植物的受体细胞中。构建好的基因表达载体的基本结构包括目的基因、标记基因、终止子、启动子和复制原点等五部分。(3)培育抗除草剂的转基因马铃薯，需通过修饰，使除草剂作用的靶蛋白对除草剂不敏感，或使靶蛋白过量表达，使植物吸收除草剂后仍能正常代谢。(4)将目的基因导入受体细胞后，还需对转基因植物进行目的基因的检测与鉴定。‎ 答案　(1)病毒外壳蛋白基因　(2)农杆菌转化法　启动子　终止子　复制原点　(3)不敏感　正常代谢　(4)目的基因的检测与鉴定 ‎10．(2019·山师附中模拟)下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图完成下列问题。‎ ‎(1)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程？_____________，为什么？__________________________。‎ ‎(2)过程②必需的酶是____________酶，过程③必需的酶是____________酶。‎ ‎(3)在利用A、B获得C的过程中，必须用_______________切割A和B，使它们产生__________，再加入____________，才可形成C。‎ ‎(4)为使过程⑧更易进行，可用____________(药剂)处理D。‎ 解析　(1)细胞中的基因是选择性表达的，人体的皮肤细胞中的胰岛素基因未表达，不会产生胰岛素mRNA，所以不能利用人的皮肤细胞来完成①过程。‎ ‎(2)根据以上分析可知，过程②为逆转录过程，该过程需要逆转录酶的催化；过程③为DNA的解旋过程，需要解旋酶的催化。‎ ‎(3)根据以上分析可知，图中A为胰岛素基因，B为质粒，C为重组质粒；必须用同一种限制酶切割胰岛素基因(目的基因)和质粒，使得它们产生相同的黏性末端，再用DNA连接酶连接才可以形成重组质粒。‎ ‎(4)过程⑧表示将目的基因导入大肠杆菌的过程中，可以用钙离子处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞，便于重组质粒的进入。‎ 答案　(1)不能　皮肤细胞中的胰岛素基因未表达(或未转录)，不能形成胰岛素mRNA　(2)逆转录　觖旋　(3)同一种限制性内切酶　相同的黏性末端　DNA连接酶　(4)Ca2＋‎ ‎[能力练]‎ - 8 -‎ ‎11．(2019·湖北武汉外国语学校月考)限制酶可识别并切割DNA分子上特定的核苷酸序列，如图为四种限制酶BamH Ⅰ、EcoR Ⅰ、Hind Ⅲ和Bgl Ⅱ的识别序列和切割位点，切割出来的DNA黏性末端可以互补配对的是(　　)‎ BamH Ⅰ　　EcoR Ⅰ　　　Hind Ⅲ　　　Bgl Ⅱ ‎ ↓　　　　　↓　　　　　↓　　　　　↓‎ GGATCC　　GAATTC　　AAGCTT　　AGATCT CCTAGG　　CTTAAG　　TTCGAA　　TCTAGA ‎　　　↑　　　　　↑　　　　　↑　　　　　↑‎ A．BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ　　 B．BamH Ⅰ和Hind Ⅲ C．BamH Ⅰ和Bgl Ⅱ D．EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ C　[BamH Ⅰ酶处理后形成的黏性末端为 ‎－G　GATCC－‎ ‎－CCTAG　G－，Bgl Ⅱ酶处理后形成的黏性末端为 ‎－A　GATCT－‎ ‎－TCTAG　A－，可以互补配对。]‎ ‎12．(2019·甘肃兰州一中期末考试)如图是利用基因工程技术培育转基因生物，生产可食用疫苗的部分过程示意图，其中Pst Ⅰ、Sma Ⅰ、EcoR Ⅰ、Apa Ⅰ为四种限制酶。下列说法错误的是(　　)‎ A．图示过程是基因工程的核心步骤 B．构建基因表达载体时需要用到限制酶Sma Ⅰ C．抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来 D．除图示组成外，基因表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构 B　[图示过程为基因表达载体的构建过程，是基因工程的核心步骤，A正确。构建过程中需要将目的基因完整地切割下来，此时要用到限制酶Pst Ⅰ、EcoR Ⅰ，B错误。抗卡那霉素基因是标记基因，作用是便于鉴定和筛选含有目的基因的细胞，C正确。基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等。]‎ - 8 -‎ ‎13．(2019·江西南昌三校月考)科学家创造了“基因敲除”技术：将外源基因整合到小鼠胚胎干细胞的DNA同源序列中，使某一个基因被取代或破坏而失活，然后将“修饰”后的胚胎干细胞植入小鼠的早期胚胎，形成嵌合体小鼠。科学家已经利用上述技术成功地把人类囊肿性纤维化病的致病基因移植到小鼠身上，培育出了患囊肿性纤维化病的小鼠。下列有关叙述错误是(　　)‎ A．这种嵌合体小鼠长大后，体内存在外源基因，但不会遗传给后代 B．在“基因敲除”中需要用到限制性核酸内切酶、DNA连接酶等 C．通过上述“基因敲除”技术可以定向改变生物体的某一基因 D．“基因敲除”技术有利于人类对某些遗传因素引发的疾病进行研究 A　[根据题意可知，这种嵌合体小鼠长大后，体内存在人类囊肿性纤维化病的致病基因，可能会遗传给后代，A错误；“将外源基因整合到小鼠胚胎干细胞的DNA同源序列中”，该过程需要用到限制酶和DNA连接酶，B正确；“基因敲除”实质上是用外源基因取代或破坏DNA同源序列中的某一个基因，可以定向改变生物体的某一基因，C正确；“基因敲除”技术成功地培育出了患囊肿性纤维化病的小鼠，这种小鼠可作为实验材料用于人类对遗传病的研究，D正确。]‎ ‎14．(2019·河南八市测评)真核生物基因中通常有内含子(位于编码蛋白质序列内的非编码DNA片段)，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。有人利用RTPCR技术(mRNA逆转录为cDNA再进行PCR扩增)，获得了牛的G基因，导入到大肠杆菌中，成功表达出G蛋白(一种免疫蛋白)。请回答下列问题：‎ ‎(1)RTPCR过程需要的酶有_____________；在进行PCR扩增时需要设计_________种引物。‎ ‎(2)RTPCR的产物经过BamHⅠ、EcoRⅠ双酶切后，与经过同样双酶切得到的PBV载体连接，该操作程序属于________，也是基因工程的核心步骤。与单一酶切相比，双酶切具有的优点是________________________________________________________(答出两点)。‎ ‎(3)若要检测G基因是否翻译出G蛋白，可采用的分子水平的检测方法是__________ __________。‎ ‎(4)有人从牛的基因组文库中获得了G基因，同样以大肠杆菌作为受体细胞却未得到G蛋白，其原因是____________________________________。‎ 解析　(1) RTPCR过程，首先是以mRNA为模板逆转录为cDNA，此时需要逆转录酶参与催化；其次是将cDNA进行PCR扩增，在扩增过程中离不开Taq酶(热稳定的DNA聚合酶)的催化。在进行PCR扩增时需要设计2种引物，以便分别与两条DNA模板链结合。　(2)‎ - 8 -‎ ‎ 基因表达载体的构建是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心步骤。与单一酶切相比，双酶切具有的优点是：防止目的基因或载体自身连接；防止目的基因与载体反向连接。　(3)若要检测G基因是否翻译出G蛋白，可采用抗原—抗体杂交技术。　(4)真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有内含子；牛为真核生物，大肠杆菌属于原核生物；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。可见，从牛的基因组文库中获得的G基因有内含子，在大肠杆菌中，其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G蛋白，因此以大肠杆菌作为受体细胞时未能得到G蛋白。‎ 答案　(1)逆转录酶和Taq酶(热稳定的DNA聚合酶)　2 (2)构建基因表达载体　防止目的基因(或载体)自身连接；防止目的基因与运载体反向连接　(3)抗原—抗体杂交　(4)从基因组文库获取的G基因有内含子，在大肠杆菌中，其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G蛋白 ‎15．(2019·湖南怀化市一模)大肠杆菌pUC18质粒是基因工程中常用的运载体，某限制酶在此质粒上的唯一酶切位点位于LacZ基因中，如果没有插入外源基因，LacZ基因便可表达出β半乳糖苷酶，当培养基中含有IPTG和Xgal时，Xgal便会被β半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落，反之，则形成白色菌落。如图表示利用此质粒实施基因工程的主要流程。‎ ‎(1)已获得的目的基因可利用________技术进行扩增。‎ ‎(2)目的基因插入质粒构建重组质粒的过程中，需要DNA连接酶恢复________键。‎ ‎(3)将试管Ⅰ中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是________________；大肠杆菌需事先用Ca2＋进行处理，目的是_________________________________________。‎ ‎(4)将试管Ⅱ中的菌液接种于选择培养基上培养，培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质，如________________和生长因子，还应加入IPTG、Xgal以及氨苄青霉素，其中加入氨苄青霉素的作用是筛选出_____________________________________________。‎ ‎(5)若观察到培养基上出现________色菌落，则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒。如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因，则不利于重组质粒的筛选，原因是_________________________________________________________________。‎ 解析　(1)PCR技术能在短时间内大量扩增目的基因，所以已获得的目的基因可利用PCR技术进行扩增。(2)DNA连接酶能将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。(3)试管Ⅰ中含有重组质粒，将试管Ⅰ中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是使目的基因进入受体细胞(大肠杆菌)内，并在受体细胞内维持稳定和表达，即进行转化；大肠杆菌需事先用Ca2＋‎ - 8 -‎ 进行处理，增大细胞壁的通透性，使之处于易于吸收周围环境中DNA分子的感受态。(4)培养大肠杆菌的培养基必需的营养物质包括碳源、氮源、无机盐、水和生长因子，由于是选择培养基，还应加入IPTG、Xgal以及氨苄青霉素；由于质粒上含有氨苄青霉素抗性基因，因此导入质粒的大肠杆菌能在含氨苄青霉素的培养基上生长，所以培养基中加入氨苄青霉素的作用是筛选出导入pUC18质粒的大肠杆菌。(5)分析题图：大肠杆菌pUC18质粒含有氨苄青霉素抗性基因和LacZ基因，由于限制酶在此质粒上的唯一酶切位点位于LacZ基因中，所以构建成功的重组质粒上的LacZ基因被破坏，不能产生β半乳糖苷酶，若大肠杆菌中已成功导入了重组质粒，则其在含有IPTG和Xgal的培养基中形成白色菌落。如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因，则无论大肠杆菌中是否导入重组质粒，都会表达出β半乳糖苷酶，故均会呈现蓝色菌落。‎ 答案　(1)PCR　(2)磷酸二酯　(3)进行转化　使大肠杆菌细胞处于感受态　(4)碳源、氮源、无机盐、水　导入pUC18质粒的大肠杆菌　(5)白　无论大肠杆菌是否导入重组质粒，均会呈现蓝色菌落 - 8 -‎