通用版2021高考生物一轮复习第十单元重点强化练74分析基因工程的工具原理和应用含解析

通用版2021高考生物一轮复习第十单元重点强化练74分析基因工程的工具原理和应用含解析

重点强化练74 分析基因工程的工具、原理和应用 ‎1．下列关于基因工程的叙述，错误的是(　　)‎ A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物 B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶 C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性 D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达 ‎2．(2019·天津静海高三上学期三校联考)基因工程操作的核心步骤是(　　)‎ A．获取目的基因 B．构建基因表达载体 C．将目的基因导入受体细胞 D．目的基因的检测与鉴定 ‎3．(2019·广西壮族自治区河池市高级中学第二次月考)质粒是细菌中的有机分子，下列对其描述正确的是(　　)‎ A．质粒完全水解后最多可产生4种化合物 B．质粒能够自主复制 C．质粒中含有两个游离的磷酸基团 D．质粒是基因工程的工具酶 ‎4．(2019·长沙长郡中学模拟)下列关于基因工程的叙述中，正确的是(　　)‎ A．DNA连接酶和RNA聚合酶催化生成的化学键相同 B．DNA连接酶对“缝合”序列不进行特异性识别，无专一性催化特点 C．受体细菌若能表达质粒载体上抗性基因，即表明重组质粒成功导入 D．培育转基因油菜，需对受体细胞进行氯化钙处理 ‎5．下列关于蛋白质工程的说法，错误的是(　　)‎ A．蛋白质工程能定向改造蛋白质的结构，使之更加符合人类的需要 B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变其结构 9‎ C．蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子 D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又称为第二代基因工程 ‎6．限制酶是一种核酸切割酶，可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸碱基序列。下图为四种限制酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ以及BglⅡ的识别序列。箭头表示每一种限制酶的特定切割部位，其中切割出来的DNA片段末端可以互补黏合的是________(限制酶)，其正确的末端互补序列为________(　　)‎ A．BamHⅠ和EcoRⅠ；末端互补序列—AATT—‎ B．BamHⅠ和HindⅢ；末端互补序列—GATC—‎ C．EcoRⅠ和HindⅢ；末端互补序列—AATT—‎ D．BamHⅠ和BglⅡ；末端互补序列—GATC—‎ ‎7．北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有1个由11个氨基酸组成的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，下列有关叙述正确的是(　　)‎ A．过程①获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序 B．将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，得不到抗冻性增强的抗冻蛋白 C．过程②构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选 D．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在与否及其是否表达 ‎8．如图为某种质粒的简图，小箭头所指分别为限制性核酸内切酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，P为转录的启动部位。已知目的基因的两端有EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，受体细胞为无任何抗药性的原核细胞。下列有关叙述，正确的是(　　)‎ 9‎ A．将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRⅠ酶切，在DNA连接酶作用下，生成由两个DNA片段连接形成的产物有两种 B．DNA连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来，形成一个重组质粒时形成两个磷酸二酯键 C．为了防止目的基因反向粘连和质粒自行环化，酶切时可选用的酶是EcoRⅠ和BamHⅠ D．能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞 ‎9．如下是利用基因工程培育抗虫大豆的流程图，请据图回答：‎ 农杆菌 ‎(1)上述流程的核心步骤是________(填序号)，完成步骤④利用了____________技术。‎ ‎(2)如果从基因文库中获取抗虫基因，在构建基因文库过程需要用到的操作工具有________________________；如果通过PCR技术获取抗虫基因，则需要准备4个物质条件，除需含目的基因的DNA和原料外，还需要_____________________________________。‎ ‎(3)该流程选用农杆菌中Ti质粒作为载体的主要原因是___________________________。‎ ‎(4)从分子水平上检测大豆细胞中是否导入抗虫基因的方法是____________，从个体水平上检测大豆植株是否有抗虫特性的方法是__________________________________________。‎ ‎10．肺细胞中的let－7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let－7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图1所示。请回答下列问题：‎ 9‎ ‎(1)进行过程①时，需用相关酶切开载体以插入let－7基因，该酶破坏的化学键是_________。重组载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位，该部位称为__________，同时，重组载体还应有________，以驱动自身复制，以及________，以鉴别受体细胞是否含有目的基因。‎ ‎(2)进行过程②时，当细胞生长到表面________________时，需用________________酶处理贴附在培养皿壁上的细胞并进行________________后继续培养。‎ ‎(3)研究发现，let－7基因影响癌基因RAS表达的机理如图2所示。据图分析，肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中________________含量减少引起的，作出该假设的依据是__________________________________________________________________________。‎ ‎11．科学家通过利用PCR定点突变技术改造Rubisco酶基因，提高了光合作用过程中Rubisco酶对CO2的亲和力，从而显著提高了植物的光合作用速率。请回答下列问题：‎ ‎(1)PCR过程所依据的原理是____，利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成______；扩增过程需要加入__________酶。‎ ‎(2)启动子是一段有特殊结构的DNA片段，其作用是_____________________________。‎ 目的基因能在不同生物体内正常表达原来的蛋白质，说明整个生物界_______________。‎ ‎(3)可利用定点突变的DNA构建基因表达载体。常用____________将基因表达载体导入植物细胞，还需用到植物细胞工程中的______________技术，来最终获得转基因植物。‎ ‎12．(2019·德州高三期末)真核生物基因中通常含有内含子，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。下图表示从基因文库提取胰岛素基因的过程。回答下列问题：‎ 9‎ ‎(1)过程①用到的酶为____________，与基因组文库中的基因相比，cDNA文库中获得的目的基因____________(填“不含有”或“含有”)启动子。‎ ‎(2)过程②的目的是__________________________________________________________。‎ ‎(3)过程⑤需将纤维素膜上的细菌_______________________，释放出DNA，再用32P标记的______________作为探针进行杂交。依据杂交结果，应选取培养基上________(填字母)菌落继续培养，才能获得含有胰岛素基因的受体菌。‎ ‎(4)与从基因组文库获取目的基因相比，图示方法获得的目的基因在受体菌中更容易表达，原因是______________________________________________________________________。‎ ‎13．(2019·武汉一中模拟)图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。请回答下列问题：‎ ‎(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由_____________________连接。‎ ‎(2)若用限制酶Sma 9‎ Ⅰ完全切割图1中的DNA片段，产生的末端是________末端，其产物长度为_____________________________________________________________________。‎ ‎(3)若图1中虚线方框内的碱基对被T—A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有________种不同长度的DNA片段。‎ ‎(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是____________。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加_____________的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是__________________________________。‎ 9‎ 答案精析 ‎1．D　[目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物，A正确；限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶，B正确；胰岛素具有生物活性，胰岛素原不具有生物活性，所以人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性，C正确；载体上的抗性基因可用于筛选含重组DNA的细胞，但不能促进目的基因的表达，D错误。]‎ ‎2．B　[基因工程的基本操作步骤主要包括四步：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与鉴定。其中，构建基因表达载体是基因工程的核心步骤。]‎ ‎3．B　[质粒是一种具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子，不含游离的磷酸基团，完全水解后最多可产生6种化合物：脱氧核糖、磷酸、4种含氮碱基，A、C错误，B正确；质粒是基因工程的工具——载体，不是工具酶，D错误。]‎ ‎4．A ‎5．B　[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，最终还必须通过改造基因来完成，而不是直接对蛋白质分子进行操作，B项错误。]‎ ‎6．D　7.B ‎8．C　[DNA连接酶只能将具有相同黏性末端的DNA片段连接起来，因此将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRⅠ酶切，在DNA连接酶作用下，生成由两个DNA片段连接形成的产物有3种，即质粒与质粒连接、目的基因与目的基因连接、目的基因与质粒连接，A错误；DNA连接酶的作用是将酶切后得到的具有相同末端的DNA片断连接起来，形成一个重组质粒时形成4个磷酸二酯键，B错误；EcoRⅠ和BamHⅠ切割形成的黏性末端不同，而DNA连接酶只能将具有相同黏性末端的DNA片段连接起来，因此为了防止目的基因反向粘连和质粒自行环化，酶切时可选用的酶是EcoRⅠ和BamHⅠ，C正确；导入普通质粒的大肠杆菌和导入重组质粒的大肠杆菌都能在含青霉素的培养基中生长，因此能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞不一定含有目的基因，D错误。]‎ ‎9．(1)①　植物组织培养　(2)DNA连接酶、限制酶、载体　已知核苷酸序列的引物、Taq酶　(3)载体上T－DNA能将抗虫基因整合到宿主细胞的染色体上　(4)DNA分子杂交　将害虫放置在棉花上观察害虫是否死亡 9‎ 解析　(1)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。步骤④由大豆细胞发育成大豆植株，利用了植物组织培养技术。(2)基因文库指含某种生物全部或部分基因的受体菌群，其构建过程中需要用到限制酶、DNA连接酶以及载体。获得抗虫基因后，常利用PCR技术进行扩增，利用该技术扩增的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物，该技术的完成还需要耐高温的DNA聚合酶(Taq酶)。(3)根据受体细胞不同，将目的基因导入受体细胞的方法也不一样。使用农杆菌将抗虫基因导入大豆细胞中，农杆菌中的Ti质粒上的T－DNA可将抗虫基因转移至大豆细胞染色体的DNA上。(4)检测转基因大豆细胞染色体的DNA上是否插入目的基因可用DNA分子杂交技术；检测大豆植株是否有抗虫特性可进行抗虫接种实验，即将害虫放置在棉花上观察害虫是否死亡。‎ ‎10．(1)磷酸二酯键　启动子　复制原点　标记基因　(2)相互接触　胰蛋白(或胶原蛋白)　分瓶　(3)RAS蛋白　据图分析可知，RASmRNA和没有翻译功能的miRNA结合后能抑制RAS基因的翻译，所以细胞中RAS蛋白质的含量减少 解析　(1)过程①表示基因表达载体的构建，在该过程中需要用限制酶对载体进行切割，以便于目的基因的插入，该酶切割的是DNA分子中的磷酸二酯键。重组载体上的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，复制原点可以启动载体的自我复制，标记基因可以鉴别受体细胞是否含有目的基因。(2)过程②表示用胰蛋白酶处理组织细胞获得单个细胞的过程，当细胞生长到表面相互接触时，需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理贴附在培养皿壁上的细胞并进行分瓶后继续培养。(3)据图2可知，let－7基因影响RAS基因表达的机理是let－7基因转录产物miRNA与RAS基因转录产物RASmRNA结合，使RAS基因翻译受到抑制，引起细胞中的RAS蛋白含量减少，进而导致癌细胞增殖受到抑制。‎ ‎11．(1)DNA双链复制　引物　热稳定DNA聚合(或Taq)　(2)RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动转录出mRNA　共用一套密码子　(3)农杆菌转化法　植物组织培养 解析　(1)PCR依据的原理是DNA双链复制原理，要依据目的基因两端已知的脱氧核苷酸序列合成引物，扩增过程需要加入热稳定DNA聚合酶(或Taq酶)。(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动转录出mRNA；因生物界共用一套遗传密码子，所以目的基因可以在不同细胞内表达合成出相同的蛋白质。(3)常用农杆菌转化法将基因表达载体导入受体细胞，借助于植物组织培养技术，获得转基因植物。‎ ‎12．(1)逆转录酶　不含有　(2)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　(3)裂解　目的基因(或胰岛素基因)　a　(4)cDNA中不含有内含子，转录出的RNA不需要经过加工，可直接作为合成蛋白质的模板 解析　(1)据题图分析可知，过程①表示逆转录过程，需要逆转录酶的催化；该过程获得的cDNA为部分基因文库，由于其中目的基因是mRNA逆转录形成的，不含有启动子。(2)过程②表示基因表达载体的构建，目的是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。(3)过程⑤需将纤维素膜上的细菌裂解，释放出DNA，再用32‎ 9‎ P标记的目的基因作为探针进行杂交。依据杂交结果中杂交带出现的位置可知，应选取培养基上a菌落继续培养，才能获得含有胰岛素基因的受体菌。(4)图示方法获得的目的基因在受体菌中更容易表达，是因为cDNA中不含有内含子，转录出的RNA不需要经过加工，可直接作为合成蛋白质的模板。‎ ‎13．(1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖　(2)平　537bp、790bp、661bp　(3)4　(4)BamHⅠ　抗生素B　同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接 解析　(1)一条脱氧核苷酸链中相邻的两个碱基之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连的。(2)由SmaⅠ的识别序列和酶切位点可见，其切割后产生的是平末端，图1中DNA片段有两个SmaⅠ的识别序列，故切割后产生的产物长度为(534＋3)bp、(796－3－3)bp和(658＋3)bp三种。(3)图示方框内发生碱基对的替换后，形成的d基因失去了1个SmaⅠ的识别序列，故D基因、d基因用SmaⅠ完全切割后产物中除原有的3种长度的DNA片段外，还增加一种(534＋793)bp的DNA片段。(4)目的基因的两端都有BamHⅠ的识别序列，质粒的抗生素A抗性基因上也有BamHⅠ的识别序列，故应选用的限制酶是BamHⅠ，此时抗生素B抗性基因作为标记基因，故筛选时培养基中要添加抗生素B。若重组质粒已导入了受体细胞却不能表达，很可能是因为用同种限制酶切割后，目的基因两端的末端和质粒切割后的两个末端都能互补，可能出现目的基因反向连接在质粒上的情况。‎ 9‎