2020年人教版高中生物选修三课下提能：专题1　1-3　基因工程的应用

2020年人教版高中生物选修三课下提能：专题1　1-3　基因工程的应用

专题 1 基因工程 1.3 基因工程的应用 课下提能 一、选择题 1．下列转基因植物与所选用的目的基因对应错误的是( ) A．抗虫棉——Bt 毒蛋白基因 B．抗病毒转基因烟草——几丁质酶基因 C．抗盐碱和抗旱植物——调节细胞渗透压的基因 D．耐寒的番茄——抗冻蛋白基因 解析：选 B 抗病毒转基因植物常使用的是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制 酶基因，几丁质酶基因及抗毒素合成基因一般用作抗真菌转基因植物的目的基 因。 2．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．可通过农杆菌感染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 解析：选 D 棉花是双子叶植物，通过农杆菌感染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。 3．(2019·西安期中)下列叙述符合基因工程概念的是( ) A．在细胞内直接将目的基因与宿主细胞的遗传物质进行重组，赋予生物新 的遗传特性 B．将人的干扰素基因重组到质粒上后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素 的大肠杆菌菌株 C．用紫外线照射青霉菌，使其 DNA 发生改变，通过筛选获得青霉素高产 菌株 D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其 DNA 整合到细菌 DNA 上 解析：选 B 基因工程是通过体外 DNA 重组和转基因技术，赋予生物新的 遗传特性，A 错误；将人的干扰素基因重组到质粒上后导入大肠杆菌，获得能产 生人干扰素的菌株，这是基因工程技术的应用，B 正确；用紫外线照射青霉菌， 使其 DNA 发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株，这是诱变育种，与基因工 程无关，C 错误；基因工程是按照人们的意愿，对生物进行的定向改造，而自然 界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其 DNA 整合到细菌 DNA 上不符合基因 工程的概念，D 错误。 4．某研究所的研究人员将生长激素基因通过质粒介导进入大肠杆菌细胞内， 使其表达产生生长激素。已知质粒中存在两个抗性基因：A 是抗链霉素基因，B 是抗青霉素基因，且目的基因要插入基因 B 中，而大肠杆菌不带有任何抗性基 因，下列叙述错误的是( ) A．大肠杆菌中可能未导入质粒 B．导入大肠杆菌的可能是重组质粒，也可能是质粒 C．可用含青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒 D．在含青霉素的培养基中不能生长，但在含链霉素的培养基中能生长的可 能是符合生产要求的大肠杆菌 解析：选 C 大肠杆菌中可能导入质粒，也可能没有导入质粒，A 正确；导 入大肠杆菌的质粒可能为重组质粒，也可能为普通质粒，B 正确；由于目的基因 要插入基因 B 中，导致抗青霉素基因被破坏，即工程菌不能抗青霉素。因此不 能用含青霉素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒，C 错误；由于含目 的基因的重组质粒中的抗青霉素基因被破坏，因此工程菌在含青霉素的培养基中 不能生长，但在含链霉素的培养基中能生长的可能是符合生产要求的大肠杆菌， D 正确。 5．转基因动物表达重组蛋白多以乳腺、唾液腺和膀胱为靶位。在这些表达 器官中，通过构建合适的载体，选择适当的启动子和调控序列可产生比正常水平 高得多的重组蛋白。选择不同表达器官生产重组蛋白时，关于它们的“相同点” 判断正确的是( ) A．转基因动物的性别相同 B．目的基因的表达机制大体相同 C．启动子的碱基序列相同 D．转基因动物表达目的基因的发育阶段相同 解析：选 B 以乳腺为重组蛋白的表达靶位时，应选择雌性动物且进入泌乳 期才能实现重组蛋白的表达；而以唾液腺和膀胱为靶位时，对动物的性别没有要 求且任何发育阶段均可表达重组蛋白，A、D 错误；目的基因的表达均包括转录 和翻译，表达机制大体相同，B 正确；以不同的组织器官作为表达重组蛋白的靶 位时，应选择与该器官对应的特异性启动子构建基因表达载体，C 错误。 6．(2019·张家口期末)科研人员以抗四环素基因为标记基因，通过基因工程 的方法让大肠杆菌生产鼠的β珠蛋白，治疗鼠的镰刀型细胞贫血症。下列相关实 验设计不合理的是( ) A．从小鼠 DNA 分子上克隆出β珠蛋白基因的编码序列 B．用编码序列加调控序列、抗四环素基因等元件来构建基因表达载体 C．用 Ca2＋处理大肠杆菌后，将基因表达载体导入具有四环素抗性的大肠杆 菌中 D．用含有四环素的培养基筛选出已经导入β珠蛋白编码序列的大肠杆菌 解析：选 C β珠蛋白基因属于目的基因，可以利用 PCR 技术从小鼠 DNA 分子上克隆出β珠蛋白基因的编码序列，A 正确；基因表达载体包括启动子、目 的基因(β珠蛋白基因)、标记基因(抗四环素基因)、终止子等，B 正确；抗四环素 基因是标记基因，用于筛选导入重组质粒的受体细胞，因此受体细胞(大肠杆菌) 不能含有四环素抗性基因，C 错误；导入重组质粒的大肠杆菌能抗四环素，因此 可以用含有四环素的培养基筛选出已经导入β珠蛋白编码序列的大肠杆菌，D 正 确。 7．下列有关植物基因工程的成果的叙述正确的是( ) A．转基因抗虫棉改善了作物的品质 B．将毒素蛋白基因直接导入水稻的受精卵，可以得到抗虫水稻 C．转入调节细胞渗透压的基因，有利于植物抗盐碱、抗干旱 D．植物细胞中没有质粒，所以不能利用质粒作为植物基因工程的载体 解析：选 C 转基因抗虫棉使作物获得了抗虫特性，但没有改善作物的品质， A 错误；将目的基因导入受体细胞前需要先构建基因表达载体，B 错误；转入调 节细胞渗透压的基因，有利于植物抗盐碱、抗干旱，C 正确；可以利用质粒作为 植物基因工程的载体，D 错误。 8．(2019·南通模拟)关于人胰岛素基因表达载体的叙述，以下说法正确的是 ( ) A．表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞 mRNA 反转录获得 B．表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点 C．借助抗生素抗性基因可以将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来 D．表达载体中的启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用 解析：选 C 由于基因的选择性表达，在人的肝细胞中，没有胰岛素基因转 录的 mRNA，A 错误；表达载体的复制启动于复制原(起)点，胰岛素基因的表达 启动于启动子，B 错误；标记基因的作用是鉴定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，C 正确；启动子和终止子在胰岛素基因的 转录中起作用，起始密码子和终止密码子在胰岛素基因的翻译中起作用，D 错误。 9．人类 B 型血友病属于伴 X 隐性遗传病，因为血液中缺少凝血因子Ⅸ导致 凝血异常。下列关于对患者进行基因治疗的设计，正确的是( ) A．逆转录病毒的核酸可直接用作载体 B．需将凝血因子Ⅸ和载体连接起来 C．必须把目的基因插入到 X 染色体 D．需选择患者自身细胞作为受体细胞 解析：选 D 逆转录病毒的核酸用作载体，必须具备一定的条件：①要具有 限制酶的切割位点；②要有标记基因(如抗性基因)，以便于重组后的筛选；③能 在宿主细胞中稳定存在并复制；④是安全的，对受体细胞无害，而且要易从供体 中分离出来，A 错误；需将凝血因子Ⅸ相关的基因和载体连接起来形成基因表达 载体，B 错误；目的基因只要在受体细胞中使该基因的表达产物发挥功能即可， 并不是必须把目的基因插入到 X 染色体，C 错误；为避免发生免疫排斥反应， 需选择患者自身细胞作为受体细胞，D 正确。 10．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 解析：选 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。 11．(2019·静海期中)chl L 基因是蓝细菌拟核 DNA上控制叶绿素合成的基因。 为研究该基因的控制机理，首先需要构建该种生物缺失 chl L 基因的变异株细胞。 技术路线如图所示，对此描述正确的是( ) A．chl L 基因的基本组成单位是核糖核苷酸 B．①②过程中使用限制酶的作用是使 DNA 分子中氢键断裂 C．①②过程都要使用 DNA 聚合酶 D．若操作成功，可用含红霉素的培养基筛选出该变异株 解析：选 D chl L 基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，A 错误；限制酶作 用于磷酸二酯键，B 错误；①②过程都要使用限制酶和 DNA 连接酶，不使用 DNA 聚合酶，C 错误；若操作成功，在无 chl L 基因的蓝细菌中含有红霉素抗性基因， 因此能够用含红霉素的培养基筛选出该变异株，D 正确。 12．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( ) 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 解析：选 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。 二、非选择题 13．(2019·衡水调研)基因治疗是指将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补 偿因基因缺陷和异常引起的疾病，以达到治疗的目的。干扰素基因缺失的小鼠不 能产生成熟的淋巴细胞，科研人员利用胚胎干细胞(ES 细胞)对干扰素基因缺失的 小鼠进行了基因治疗。请回答： (1)为使干扰素基因在小鼠细胞中高效表达，需要把来自 cDNA 文库的干扰 素基因片段正确插入基因表达载体的________和________之间。 (2)将干扰素基因导入 ES 细胞的方法是____________，采用____________技 术可以鉴定目的基因是否插入到受体细胞染色体 DNA 分子上，再将能正常表达 干扰素的细胞转入到小鼠体内，这种治疗方法称为________________。导入 ES 细胞而不是导入上皮细胞是因为 ES 细胞在功能上具有______________。 (3)干扰素基因缺失的小鼠易患某种细菌导致的肺炎，引起这种现象的原因 是小鼠缺少成熟的淋巴细胞，降低了小鼠免疫系统的________功能。 (4)用于基因治疗的基因有三类，一类是把正常基因导入有基因缺陷的细胞 中，以表达出正常性状来治疗，第二类是反义基因，即通过产生的 mRNA 分子 与病变基因产生的________进行互补结合，来阻断非正常蛋白质的合成；第三类 是编码可以杀死癌细胞的蛋白酶基因。 解析：(1)基因表达载体包括启动子、终止子、目的基因和标记基因等。启 动子位于目的基因的首端，终止子位于目的基因的尾端。因此，为使干扰素基因 在小鼠细胞中高效表达，需要把来自 cDNA 文库的干扰素基因片段正确插入基因 表达载体的启动子和终止子之间。(2)在此基因工程中，受体细胞是动物细胞， 因此将干扰素基因导入 ES 细胞的方法是显微注射技术。检测转基因生物染色体 的 DNA 是否插入目的基因的方法是 DNA 分子杂交技术；将能正常表达干扰素 的细胞转入到小鼠体内，这种治疗方法称为体外基因治疗；ES 细胞在功能上具 有发育的全能性。(3)小鼠缺少成熟的淋巴细胞，降低了其免疫系统的防卫功能， 使得小鼠易患某种细菌导致的肺炎。(4)反义基因即通过产生的 mRNA 分子，与 病变基因产生的 mRNA 进行互补，来阻止合成非正常蛋白质。 答案：(1)启动子 终止子 (2)显微注射技术 DNA 分子杂交 体外基因治 疗 发育的全能性 (3)防卫 (4)mRNA 14．金花茶是中国特有的观赏花卉，但易得枯萎病，会降低观赏价值。科学 家在某种植物体中找到了抗枯萎病的基因，用转基因方法培育出了抗枯萎病的金 花茶新品种。请据图回答： (1)获得②可用_____________________________________(答出两项即可)等 方法。将②连接到①上并形成③必须使用的工具酶是_____________________。 (2)抗枯萎病金花茶的成功培育，从变异的角度来说属于________________， 同时也说明一种生物的基因表达系统能够识别来自另一种生物的 DNA 的 ____________________，并且两种生物具有相同的____________。 (3)通过转基因方法获得的抗枯萎病金花茶，将来产生的配子中________(填 “一定”“不一定”或“一定不”)含有抗病基因。 (4)通过检测，成功导入③的金花茶叶片细胞具备了抗病性，这说明②已经 ____________。抗病基因是否表达可以从个体生物学水平上做____________实 验，简述实验过程：_______________________________________。 解析：(1)分析题图可知，①表示用限制酶切割后的载体，②表示获取的目 的基因，③表示目的基因与载体在 DNA 连接酶的作用下形成的重组 DNA。(2) 基因工程是在人为作用下将控制不同性状的基因重新组合从而改造生物性状，从 本质上来说这种变异属于基因重组。(3)用转基因方法获得的抗病金花茶可能属 于杂合子，将来产生的配子不一定含有抗病基因。(4)成功导入目的基因的金花 茶叶片细胞具备了抗病性，说明目的基因已在受体细胞中成功表达。 答案：(1)从基因文库中获取、用 PCR 技术扩增、人工合成(任意两项即可) DNA 连接酶 (2)基因重组 脱氧核苷酸序列(或碱基序列) 遗传密码 (3)不一 定 (4)成功表达 抗病接种 将普通金花茶和转基因金花茶分成两组，分别接 种可导致金花茶发生枯萎病的有害菌，其他培养条件相同且适宜；培养一段时间 后，观察两组金花茶的抗病情况，通过对照确定抗病基因是否表达 15．(2019·潍坊模拟)人参是珍贵的药用植物，研究人员运用转基因技术构建 乙肝病毒表面抗原(HBsAg)的人参细胞表达系统，为珍贵药用植物与疫苗联合应 用开辟了新思路，其构建过程如图所示，图中 SmaⅠ、Sst Ⅰ、EcoR V 为限制酶。 请回答相关问题： (1)②的构建过程除限制酶外还需要____________酶；想要从②中重新获得 HBsAg 基因，所用的限制酶不能是 EcoR V 或 SmaⅠ，原因是______________ ____________________________________________________________________。 (2)将重组质粒转入农杆菌常用________处理细胞；要使目的基因成功整合 到人参细胞的染色体 DNA 上，该过程所采用的质粒应含有____________。 (3)分析题图可知，②中应含有的标记基因是____________________；⑤的 目的是________________________________________。 (4)这种疫苗进入机体后可刺激机体产生能与乙肝病毒表面抗原特异性结合 的________，同时还能产生____________使机体长期对乙肝病毒具有免疫力。 解析：(1)②为基因表达载体，其构建过程中除需要限制酶外还需要 DNA 连 接酶；EcoR V、SmaⅠ切割后得到的是平末端，然后用 DNA 连接酶连接后，所 形成的重组 DNA 序列不能再被 EcoR V 和 SmaⅠ识别。(2)将目的基因转入微生 物的常用方法是感受态细胞法，即用钙离子处理细胞；农杆菌的质粒中含有一段 可以转移的 DNA，即 TDNA，它能将目的基因成功整合到人参细胞的染色体 DNA 上。(3)⑤是将受体细胞移入含氨苄青霉素的培养基中培养，以筛选出含有 HBsAg 基因的人参细胞，因此②中应含有的标记基因是氨苄青霉素抗性基因。 答案：(1)DNA 连接 两平末端连接后的重组 DNA 序列不能再被 EcoR V 和 SmaⅠ识别 (2)钙离子(Ca2＋) TDNA (3)氨苄青霉素抗性基因 筛选出含有 HBsAg 基因的人参细胞 (4)抗体 记忆细胞