2021版高考生物一轮复习第十一单元现代生物科技专题第39讲基因工程课时强化训练解析版

2021版高考生物一轮复习第十一单元现代生物科技专题第39讲基因工程课时强化训练解析版

第39讲　基因工程 测控导航表 知识点 题号 ‎1.基因工程基本工具 ‎1,2,3,4,5‎ ‎2.基因工程的基本操作程序及应用 ‎6,7,9‎ ‎3.蛋白质工程 ‎8‎ ‎4.PCR技术 ‎10‎ ‎5.综合考查 ‎11,12,13,14‎ 一、选择题 ‎1.下列有关限制性核酸内切酶识别的叙述,不正确的是(　D　)‎ A.从反应类型来看,限制性核酸内切酶催化的是一种水解反应 B.限制性核酸内切酶的活性会受温度、pH等外界条件的影响 C.一种限制性核酸内切酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核苷酸序列 D.限制性核酸内切酶识别序列越短,则该序列在DNA中出现的几率就越小 解析:限制性核酸内切酶是能够识别和切割DNA分子内一小段特殊核苷酸序列的酶。其作用对象是磷酸二酯键,能使其断裂,即催化一种水解反应;酶的活性受温度、pH的影响;一种酶只能识别一种特定的核苷酸序列,序列越短,出现该序列的几率就越大。‎ ‎2.人们常选用带有一个抗生素抗性基因的细菌质粒作为载体,该抗性基因的主要作用是(　B　)‎ A.提高受体细胞在自然环境中的耐药性 B.有利于对目的基因是否导入进行检测 C.加强质粒分子的感染性 D.便于与外源基因连接 解析:抗生素抗性基因是标记基因,标记基因的作用是利于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。‎ ‎3.下列四条DNA分子,彼此间具有互补黏性末端的一组是(　D　)‎ 9‎ A.①② B.②③ C.③④ D.②④‎ 解析:②中的GGTA与④中的CCAT互补配对,其余均不能互补配对。‎ ‎4.如图为DNA分子的某一片段,其中①②③分别表示某种酶的作用部位,则相应的酶依次为(　D　)‎ A.DNA连接酶、限制性核酸内切酶、解旋酶 B.限制性核酸内切酶、解旋酶、DNA连接酶 C.限制性核酸内切酶、DNA连接酶、解旋酶 D.解旋酶、限制性核酸内切酶、DNA连接酶 解析:①是氢键,是解旋酶作用的位点,②是磷酸二酯键,是限制性核酸内切酶作用的位点,③是断裂开的磷酸二酯键,是DNA连接酶作用的位点。‎ ‎5.限制性核酸内切酶可识别并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下图为四种限制性核酸内切酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ和BglⅡ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(　C　)‎ A.BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ B.BamH Ⅰ和Hind Ⅲ C.BamH Ⅰ和Bgl Ⅱ D.EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ 解析:BamHⅠ切割形成的黏性末端为—CTAG,EcoR Ⅰ切割形成的黏性末端为—TTAA,Hind Ⅲ切割形成的黏性末端为—TCGA,Bgl Ⅱ切割形成的黏性末端为 —CTAG,由此可知,BamH Ⅰ和Bgl Ⅱ切割后能产生相同的黏性末端,可以互补配对。‎ ‎6.图中甲、乙表示从细菌细胞中获取目的基因的两种方法,以下说法中错误的是(　C　)‎ 9‎ A.甲方法可建立该细菌的基因组文库 B.乙方法可建立该细菌的cDNA文库 C.甲方法要以脱氧核苷酸为原料 D.乙方法需要逆转录酶参与 解析:甲方法是以细菌中的DNA为基础,用限制酶进行切割,它包括了其所有的基因,可以建立基因组文库,并且可以从中选出所需的目的基因,不需要模板和原料;而乙方法是用逆转录的方法人工合成目的基因,它只能得到生物的部分基因,基因中只有编码区,所以组成的是该细菌的cDNA文库。‎ ‎7.为了增加菊花花色类型,研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图1),拟将其与质粒(图2)重组,再借助农杆菌导入菊花中。‎ 下列操作与实验目的不符的是(　C　)‎ A.用限制性核酸内切酶EcoRⅠ和DNA连接酶构建重组质粒 B.用含基因C的农杆菌侵染菊花愈伤组织,将基因C导入细胞 C.在培养基中添加卡那霉素,筛选被转化的菊花细胞 D.用分子杂交方法检测基因C是否整合到菊花染色体上 解析:目的基因C和质粒都有可被EcoRⅠ切割的酶切位点,另外需要DNA连接酶将切好的目的基因和质粒连接起来;愈伤组织全能性较高,是理想的植物受体细胞,将目的基因导入植物受体细胞的方法通常为农杆菌转化法;质粒中的潮霉素抗性基因为标记基因,因此选择培养基中应该加入潮霉素进行筛选;使用分子杂交方法可检测目的基因是否整合到受体染色体上。‎ ‎8.下列关于蛋白质工程应用的叙述,不正确的是(　C　)‎ A.蛋白质工程可以改造酶的结构,提高酶的热稳定性 B.通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性 C.利用蛋白质工程可以在大肠杆菌细胞中得到人的胰岛素 D.蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰,合成速效型胰岛素制剂 9‎ 解析:蛋白质工程是依据蛋白质分子的结构规律及其与生物功能关系作为基础,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。在大肠杆菌中生产人胰岛素利用的是基因工程。‎ ‎9.如图表示培育转基因抗植物病毒番茄的过程示意图。下列叙述正确的是(　D　)‎ A.过程A需要限制酶和DNA聚合酶的参与 B.过程B需要用CaCl2处理,以提高番茄细胞壁的通透性 C.抗植物病毒基因一旦整合到番茄细胞的染色体上,就能正常表达 D.转基因抗植物病毒番茄是否培育成功可通过抗病毒接种实验进行鉴定 解析:题图中过程A为构建基因表达载体,需要用到限制酶和DNA连接酶,不需要DNA聚合酶;CaCl2处理只是提高农杆菌细胞的细胞壁的通透性;抗植物病毒基因整合到番茄细胞的染色体上,不一定能表达;转基因抗植物病毒番茄是否培育成功可通过接种特定病毒,观察番茄是否被感染的实验进行鉴定。‎ ‎10.PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比,主要的不同点有(　C　)‎ ‎①PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA②PCR过程不需要DNA聚合酶　③PCR过程中DNA的解旋不依靠解旋酶,而是通过对反应温度的控制来实现的　④PCR过程中DNA不需要解旋,直接以双链DNA为模板进行复制 A.③④ B.①② C.①③ D.②④‎ 解析:PCR过程与细胞内的DNA复制过程相比较,主要有两点不同:一是PCR过程需要的引物是人工合成的单链DNA或RNA,长度通常为20～30个核苷酸;二是PCR过程中DNA解旋不依赖解旋酶,而是通过对反应温度的控制来实现的。‎ 二、非选择题 ‎11.根据基因工程的有关知识,回答下列问题:‎ ‎(1)限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有　‎ ‎　　　　　　和　　　　　　　。 ‎ ‎(2)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下:‎ 为使运载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外,还可用另一种限制性核酸内切酶切割,该酶必须具有的特点是 　　　　　　　　　　　　。 ‎ 9‎ ‎(3)按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即 ‎　　　　　　DNA连接酶和　　　　　DNA连接酶。 ‎ ‎(4)反转录作用的模板是　　　　　　,产物是　　　　　　　。若要在体外获得大量反转录产物,常采用　　　　　　　　技术。 ‎ ‎(5)基因工程中除质粒外,　　　　　　　　　和　　　　　　　也可作为运载体。 ‎ ‎(6)若用重组质粒转化大肠杆菌,一般情况下,不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞,原因是  　。 ‎ 解析:(1)限制性核酸内切酶可以将DNA分子切成两种类型的末端,平末端和黏性末端。‎ ‎(2)为使两种不同酶切割之后能够相连接,所产生的黏性末端必须 相同。‎ ‎(3)E·coli DNA连接酶可以连接黏性末端,T4DNA连接酶可以连接两种末端。‎ ‎(4)反转录是以mRNA为模板逆转录先合成单链DNA,再合成双链DNA,常利用PCR技术进行大量扩增。‎ ‎(5)基因工程中可以选用质粒、λ噬菌体的衍生物及动植物病毒做 载体。‎ ‎(6)当受体细胞是细菌时,为了增大导入的成功率,常用Ca2+处理,得到感受态细胞,此时细胞壁和细胞膜的通透性增大,容易吸收重组 质粒。‎ 答案:(1)平末端　黏性末端 ‎(2)切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同　(3)T4　E·coli ‎(4)mRNA　单链DNA　PCR(多聚酶链式反应)‎ ‎(5)动植物病毒　λ噬菌体的衍生物 ‎(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱 ‎12.烟草是有重要经济价值的双子叶植物,易受TMV(烟草花叶病毒)感染而大幅度减产。绞股蓝细胞中含有抗TMV基因,能抵抗TMV感染。研究人员利用转基因技术培育出了抗TMV烟草,操作流程如图 所示。‎ 9‎ ‎(1)①表示遗传信息流动中的　　　　过程,所需原料为　　　　。过程③所需要的工具酶是　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)大量扩增目的基因可以使用PCR技术,该技术包括变性、复性、延伸三个步骤,变性这一步骤的目的是　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)过程④最常用的方法是　　　　　　　　,过程⑤用到的细胞工程技术是　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)过程⑥还需要进行基因工程操作步骤中的　　　　　　　　　,其中,在个体水平上检验获得的烟草能否抗TMV的方法是　 ‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ 解析:(1)①表示以RNA为模板反转录形成DNA的过程,所需原料为DNA的单体:4种脱氧核苷酸。过程③构建基因表达载体的过程需要用同种限制酶切割目的基因与运载体,用相同的DNA连接酶连接目的基因与运载体的末端。‎ ‎(2)PCR技术中的变性是利用高温使DNA发生变性,解旋形成单链。‎ ‎(3)过程④将目的基因导入植物体细胞的方法常用农杆菌转化法,过程⑤受体细胞通过植物组织培养技术得到再生植株。‎ ‎(4)过程⑥从再生植株中筛选成功转基因的抗TMV烟草植株还需要进行基因工程操作步骤中的目的基因的检测与鉴定;其中,若从个体水平鉴定获得的烟草能否抗TMV,可通过接种烟草花叶病毒的方法来 确定。‎ 答案:(1)反转录　四种脱氧核苷酸　限制酶和DNA连接酶　(2)使DNA解旋为单链(DNA解旋)‎ ‎(3)农杆菌转化法　植物组织培养 ‎(4)目的基因的检测与鉴定　用TMV感染烟草,观察烟草是否被感染(患病)‎ ‎13.香港大学的研究人员将某印度芥菜的HMGS基因编码的蛋白质的第359位氨基酸“丝氨酸”替换成“丙氨酸”后形成s359a蛋白,通过一定的方法获得新HMGS基因,然后将其导入番茄细胞,获得类胡萝卜素增加111%的转基因番茄,该番茄具有强抗氧化性。请回答下列问题:‎ ‎(1)请按照蛋白质工程的原理写出获得新HMGS基因的基本途径: ‎ ‎  ‎ ‎ 　。 ‎ ‎(2)下图的4种质粒中,E表示EcoRⅠ的切割位点,将这些质粒用EcoRⅠ 9‎ 充分切割后,产生的线性双链DNA片段的种类分别为 ‎　　　　　　个,接着将新HMGS基因分别与这4组酶切产物、DNA连接酶在适宜环境下混合,编号为1、2、3、4组,结果发现除第 ‎　　　　组外,其余3组都有含新HMGS基因的基因表达载体(重组质粒)出现。基因表达载体的组成除目的基因和标记基因外,还包括 ‎　　　　　　　　　　及复制原点。 ‎ ‎(3)若质粒3是农杆菌的Ti质粒,则图示E所处的位置在Ti质粒上的　　　 　　,将含新HMGS基因的重组Ti质粒的农杆菌导入番茄细胞,成功获得含新HMGS基因的转基因番茄,将其果实色素提取后,用　　　　法分离,可发现滤纸条上　　　　　　　(填颜色)的条带比第4组的宽。 ‎ 解析:(1)蛋白质工程的原理为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→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因),由此可写出获得新HMGS基因的基本途径:从s359a蛋白的功能出发→设计s359a蛋白的结构→将HMGS蛋白的第359位丝氨酸替换成丙氨酸→找到并改造HMGS基因的脱氧核苷酸序列。‎ ‎(2)图中质粒1、2、3、4的切割位点分别为3、2、1、0,用EcoRⅠ充分切割后,产生的线性双链DNA片段的种类分别为3、2、1、0。第4组无EcoRⅠ切割位点,因此无法构建基因表达载体。基因表达载体的组成包括目的基因、标记基因、启动子、终止子以及复制 原点。‎ ‎(3)Ti质粒上的TDNA可将目的基因转移至受体细胞且整合到受体细胞染色体的DNA上。色素的分离方法为纸层析法。新HMGS基因导入番茄细胞,获得类胡萝卜素增加的转基因番茄,因此滤纸条上橙黄色和黄色的条带比第4组的宽。‎ 答案:(1)从s359a蛋白的功能出发→设计s359a蛋白的结构→将HMGS蛋白的第359位丝氨酸替换成丙氨酸→找到并改造HMGS基因的脱氧核苷酸序列(或者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→找到相对应的脱氧核苷酸序列 ‎(基因))‎ ‎(2)3、2、1、0　4　启动子和终止子 ‎(3)TDNA　纸层析　橙黄色和黄色 9‎ ‎14.α抗胰蛋白酶可以治疗肺气肿等疾病。以下是科学家培育含人α抗胰蛋白酶因子基因(mAAT)的转基因山羊的流程,请回答下列相关问题:‎ 获取mAAT基因→构建基因表达载体→显微注射导入山羊受精卵→形成胚胎→将胚胎移入受体母羊→发育成转基因山羊 ‎(1)利用PCR技术对mAAT基因进行扩增,前提是要有一段以mAAT基因的核苷酸序列为模板合成的　　　 　。扩增过程中,该物质与DNA模板链的3'端结合,理由是　 。 ‎ ‎(2)目的基因可以直接从生物体分离得到,也可以通过人工合成获取。请推测由mRNA反转录合成人α抗胰蛋白酶因子基因(mAAT)的大致过程:    (用文字和箭头表述)。‎ ‎(3)构建基因表达载体的目的是  　。 ‎ 为了使mAAT基因只在山羊乳腺中表达,需要在构建表达载体时在mAAT基因前端加上在乳腺中特异性表达的　　　　,同时还需要有标记基因,其作用是　  　。 ‎ 解析:(1)利用PCR技术对mAAT基因进行扩增,前提是要有一段以mAAT基因的核苷酸序列为模板合成的引物。由于DNA合成时只能从3'端延伸,因此扩增过程中,该物质应与DNA模板链的3'端结合。‎ ‎(2)由mRNA反转录合成人α抗胰蛋白酶因子基因(mAAT)的大致过程:‎ mRNADNA、RNA杂交双链单链DNA人α抗胰蛋白酶因子基因(mAAT)。‎ ‎(3)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并可遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用。启动子是转录过程中RNA聚合酶的识别位点,为了使mAAT基因只在山羊乳腺中表达,需要在构建表达载体时在mAAT基因前端加上在乳腺中特异性表达的启动子;标记基因的作用是将含有目的基因的细胞筛选出来。‎ 答案:(1)引物　DNA合成只能从3'端延伸 ‎(2)mRNADNA、RNA杂交双链→单链DNA人α抗胰蛋白酶因子基因(mAAT)‎ ‎(3)使目的基因在受体细胞中稳定存在并可遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用　启动子　将含有目的基因的细胞筛选出来 9‎ 9‎