走向高考高考生物一轮复习现代生物科技专题第讲基因工程课时作业新人教版选修课件

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选修三　第一讲 时间：45min　满分：100分 一、选择题(每小题6分，共30分) ‎1．一环状DNA分子，设其长度为1，已知某种限制性核酸内切酶在该分子上有3个酶切位点，如图中A、B、C三处。如果该DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生0．2、0．3、0．5三种不同长度的DNA片段。现有多个上述DNA分子，若在每个分子上至少有1个酶切位点被该酶切断；则从理论上讲，经该酶切后，这些DNA分子最多能产生长度不同的线状DNA的种类数是(　　) A．4 B．8 ‎ C．6 D．7‎ 答案　C 解析　本题考查限制酶的作用，在此环状DNA上可以切1～3个位点，切1个位点得到长度为1的片段，切2个位点可以得到长度为0．5、0．2、0．8、0．3、0．7共5种片段，切3个位点可以得到0．2、0．3、0．5共3种长度的片段，总共能获得6种不同的DNA片段。‎ ‎2．(2016·晋中模拟)下图表示科学家通过基因工程培育抗虫棉时，从苏云金芽孢杆菌中提取抗虫基因“放入”棉花细胞中与棉花的DNA分子结合起来而发挥作用的过程示意图。以下说法正确的是 (　　) A．该技术的核心内容是构建基因表达载体 B．目的基因在抗虫棉中的遗传要遵循基因的分离定律 C．图中I常直接从大肠杆菌中获取 D．剔除培育成功的抗虫棉体内的四环素抗性基因会影响抗虫基因的表达 答案　A 解析　‎ 基因工程的核心技术是基因表达载体的构建，A正确；抗虫基因如果整合到棉花细胞细胞质的DNA上，其遗传不遵循基因的分离定律，B错误；常见的载体有质粒、动植物病毒和λ噬菌体的衍生物，C错误；基因的表达具有独立性，剔除抗虫棉体内的四环素抗性基因不影响抗虫基因的表达，D错误。‎ ‎3．(2015·重庆卷，6)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，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将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来 D．启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用 答案　C 解析　由于人肝细胞中胰岛素基因不能表达，所以无法利用肝细胞mRNA反转录获得胰岛素基因，A项错误；表达载体的复制启动于复制原点，胰岛素基因的转录启动于启动子，B项错误；抗生素基因是标记基因，作用是检测受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有胰岛素基因的受体细胞筛选出来，C项正确；启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，是转录的起点，而终止密码子位于mRNA上，在翻译中起作用，D项错误。‎ ‎4．(2016·海口模拟)利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是 (　　) A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA C．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列 D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白 答案　D 解析　基因表达的产物是蛋白质，因此，只有在受体细胞中检测或提取到了相应蛋白质才能证明目的基因在受体细胞中完成了表达，A、C项只能说明完成了目的基因的导入，B项只能说明完成了目的基因的导入和目的基因的转录过程。‎ ‎5．(2016·信阳模拟)关于蛋白质工程的说法，正确的是(　　) A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作 B．蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子 C．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的 D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的 答案　B 解析　蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。由于基因决定蛋白质，因此，要对蛋白质的结构进行设计改造，还必须从基因入手。与基因工程不同，蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子。‎ 二、非选择题(共70分) ‎6．(12分)(2015·海南卷，31)在体内，人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链，此肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原，进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除中间片段C后，产生A、B两条肽链，再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的胰岛素。目前，利用基因工程技术可大量生产胰岛素。回答下列问题： ‎(1)人体内合成前胰岛素原的细胞是__________，合成胰高血糖素的细胞是__________。‎ ‎(2)可根据胰岛素原的氨基酸序列，设计并合成编码胰岛素原的__________序列，用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体，再经过细菌转化、筛选及鉴定，即可建立能稳定合成__________的基因工程菌。‎ ‎(3)用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时，培养液无抗原抗体反应，菌体有抗原抗体反应，则用该工程菌进行工业发酵时，应从__________中分离、纯化胰岛素原。胰岛素原经酶处理便可转变为胰岛素。‎ 答案　(1)胰岛B细胞　胰岛A细胞 ‎(2)DNA(基因)碱基序列 　胰岛素原　(3)菌体 解析　(1)前胰岛素原在细胞内经加工后成为胰岛素，人体合成胰岛素的细胞是胰岛B细胞，所以合成前胰岛素原的细胞也是胰岛B细胞；合成胰高血糖素的细胞是胰岛A细胞。‎ ‎(2)根据胰岛素原的氨基酸序列，可设计并合成编码胰岛素原的DNA序列(即目的基因)；用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体，再经过细菌转化、筛选及鉴定，即可建立能稳定合成人胰岛素原的基因工程菌。‎ ‎(3)培养液无抗原抗体反应，菌体有抗原抗体反应，所以应该从菌体中分离、纯化胰岛素原，经酶处理便可转变为胰岛素。‎ ‎7．(12分)(2015·新课标Ⅱ卷，40)已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题： ‎(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的________进行改造。‎ ‎(2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰________基因或合成________基因。所获得的基因表达是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括________的复制以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：______________________。 ‎ ‎(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过________和________，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物________进行鉴定。‎ 答案　(1)氨基酸序列(或结构) ‎(2)P 　P1　DNA和RNA ‎ DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译) ‎(3)设计蛋白质结构　推测氨基酸序列　功能 解析　(1)蛋白质工程就是为改造蛋白质的功能，可通过改变蛋白质的结构，进而改造其基因结构来实现的。‎ ‎(2)依据蛋白质工程的定义及题中信息可知获得P1基因的途径有修饰现有(P)基因或合成新(P1)基因。中心法则的全部内容包括DNA的复制、RNA的复制、转录、逆转录和翻译。‎ ‎(3)蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相应的脱氧核苷酸序列。通过蛋白质工程合成的蛋白质还需要进行生物活性的鉴定即功能鉴定，看是否达到人们的需求。‎ ‎8．(12分)许多大肠杆菌的质粒上含有lacZ基因，其编码的产物β－半乳糖苷酶在X－gal和IPTG存在下，可以产生蓝色沉淀，使菌落呈现蓝色，否则菌落呈现白色。基因工程中常利用该原理从导入质粒的受体细胞中筛选出真正导入重组质粒的细胞，过程如下图所示。请据图回答： ‎(1)基因工程中，构建基因表达载体的目的是____________________ ________________________________。‎ ‎(2)限制酶EcoR Ⅰ的识别序列和切割位点是－G↓AATTC－，Sma Ⅰ的识别序列和切割位点是－CCC↓GGG－。图中目的基因被切割下来和质粒连接之前，需在目的基因的右侧连接相应的末端，连接的末端序列是__________，连接过程中需要的基本工具是__________。‎ ‎(3)转化过程中，大肠杆菌应先用________处理，使其处于能吸收周围DNA的状态。‎ ‎(4)菌落颜色为白色的是________，原因是_____________________________________。‎ ‎(5)菌落③中的目的基因是否表达，可采用的检测办法是_______________________ _____________________。‎ 答案　(1)使目的基因在受体细胞中稳定存在，能遗传给后代，并表达和发挥作用　(2)－TTAA　DNA连接酶　(3)Ca2＋　(4)菌落③　lacZ标记基因区插入外源基因后被破坏，不能表达出β－半乳糖苷酶，故菌落为白色　(5)抗原—抗体杂交 解析　‎ ‎(1)基因工程中，构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，能遗传给后代，并表达和发挥作用。‎ ‎(2)根据限制酶EcoRⅠ和SmaⅠ的识别序列和切割位点和图解判断，图中目的基因被切割下来和质粒连接之前，需在目的基因的右侧连接相应的末端，连接的末端序列是－TTAA，连接过程中需要的基本工具是DNA连接酶。‎ ‎(3)转化过程中，大肠杆菌应先用Ca2＋处理，使其处于能吸收周围DNA的状态。‎ ‎(4)由于lacZ标记基因区插入外源基因后被破坏，不能表达出β－半乳糖苷酶，故菌落③为白色菌落。‎ ‎(5)可采用抗原—抗体杂交的办法检测菌落③中的目的基因是否表达。‎ ‎9．(12分)如图为某种质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制性核酸内切酶EcoRⅠ、‎ BamHⅠ的酶切位点，ampR为青霉素抗性基因，tetR为四环素抗性基因，P为启动子，T为终止子，ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoRⅠ、BamHⅠ在内的多种酶的酶切位点。‎ 据图回答： ‎(1)将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoRⅠ酶切，酶切产物用DNA连接酶进行连接后，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有________、________、________三种。‎ ‎(2)用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验。之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是________；若接种到含青霉素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是_________ _________________。‎ ‎(3)目的基因表达时，RNA聚合酶识别和结合的位点是________，其合成的产物是________。‎ ‎(4)在上述实验中，为了防止目的基因和质粒自身环化，酶切时应选用的酶是________。‎ 答案　(1)目的基因—载体连接物　载体—载体连接物 目的基因—目的基因连接物 ‎(2)载体—载体连接物 目的基因—载体连接物、载体—载体连接物 ‎(3)启动子　mRNA ‎(4)EcoRⅠ和BamHⅠ(不能只答一种酶) 解析　将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoRⅠ酶切，所产生的黏性末端相同，用DNA连接酶处理后，不同的片段随机结合，由两个DNA片段之间连接可形成3种不同的产物。将这3种连接产物导入受体菌后，可根据不同连接产物所携带抗性基因的差异选择不同的选择培养基进行筛选。由图示和题目中提供的信息可知，同时应用EcoRⅠ和BamHⅠ进行酶切可有效防止目的基因和质粒自身环化。‎ ‎10．(11分)(2016·常州质检)如图是从酵母菌中获取棉株需要的某种酶基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题。 ‎(1)图中cDNA文库________(填“大于”、“等于”或者“小于”)基因组文库。‎ ‎(2)①过程提取的DNA需要______的切割，B是________过程。‎ ‎(3)为在短时间内大量获得目的基因，可用________扩增的方法，其原理是____________________。‎ ‎(4)农杆菌中的Ti质粒上的T－DNA具有__________________的特点。目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键是______________________，可以用________技术进行检测。‎ ‎(5)如果要想使该酶活性更高或具有更强的耐受性，需要对现有蛋白质进行改造，这要利用基因工程的延伸——蛋白质工程。首先要设计预期的________，再推测应有的氨基酸序列，找到相对应的________。‎ 答案　 (1)小于　(2)限制酶　反转录 ‎(3)PCR技术　DNA双链复制 ‎(4)可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体的DNA上　目的基因是否整合到植物细胞染色体的DNA上　DNA分子杂交 ‎ ‎(5)蛋白质结构　脱氧核苷酸序列 解析　(1)一个基因组文库中包含了一种生物所有的基因，而一个cDNA文库中只包含了一种生物的一部分基因，故cDNA文库小于基因组文库。(2)从酵母菌中提取目的基因，需用限制性核酸内切酶；以mRNA为模板合成cDNA的过程属于反转录。(3)PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术，其依据的原理是DNA双链复制。(4)农杆菌中的Ti质粒上T－DNA具有可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体的DNA上的特点。目的基因能否在棉株体内稳定遗传的关键是目的基因是否整合到植物细胞染色体的DNA上，可以用DNA分子杂交技术进行检测。(5)蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。‎ ‎11．(11分)(2015·福建卷，33)GDNF 是一种神经营养因子，对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。研究人员构建了含GDNF基因的表达载体(如图1所示)，并导入到大鼠神经干细胞中，用于干细胞基因治疗的研究。请回答： 注：bp表示碱基对；载体和基因片段上的小 箭头表示相关限制酶的酶切位点 图1‎ 注：　表示电泳条带　①、②、③表示电泳泳道 图2‎ ‎(1)在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中，使用胰蛋白酶的目的是________。‎ ‎(2)构建含GDNF基因的表达载体时，需选择图1中的________限制酶进行酶切。‎ ‎(3)经酶切后的载体和GDNF基因进行连接，连接产物经筛选得到的载体主要有3种：单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接(如图1所示)。为鉴定这3种连接方式，选择Hpa I酶和BamH I酶对筛选得到的载体进行双酶切，并对酶切后的DNA片段进行电泳分析，结果如图2所示。图中第________泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。‎ ‎(4)将正向连接的表达载体导入神经干细胞后，为了检测GDNF基因是否成功表达，可用相应的________与提取的蛋白质杂交。当培养的神经干细胞达到一定密度时，需进行________培养以得到更多数量的细胞，用于神经干细胞移植治疗实验。‎ 答案　(1)使细胞分散开　(2)XhoⅠ　(3)②‎ ‎(4)抗体　传代 解析　(1)动物细胞培养时，可用胰蛋白酶或胶原蛋白酶作用，使细胞分散开。‎ ‎(2)质粒上有XhoⅠ识别位点，而且在启动子之后，所以选用XhoⅠ限制酶进行酶切。‎ ‎(3)泳道①仅有一种条带，属于载体自连；泳道②有两种条带，且长度分别与质粒和GDNF基因长度相同，为正向连接；泳道③有两种条带，长度与Bam HⅠ酶切后结果相同，为反向连接。‎ ‎(4)检测基因是否表达采用抗原抗体杂交法。培养动物细胞采用动物细胞培养法，当细胞密度达到一定程度，需要进行分瓶，进行传代培养。‎