2019-2020学年新突破同步生物人教版选修三练习：专题11．3　基因工程的应用

2019-2020学年新突破同步生物人教版选修三练习：专题11．3　基因工程的应用

[基础全练] 1．下列哪一项不是动物基因工程的应用前景( ) A．转入外源生长激素基因的鲤鱼 B．将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组 C．乳腺生物反应器表达医药产品 D．利用工程菌生产干扰素 解析：转入外源生长激素基因的鲤鱼是动物基因工程在提高动物生长速度方面的 应用，选项 A 正确；将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组是动物基因工程在改善畜产 品品质方面的应用，选项 B 正确；乳腺生物反应器表达医药产品是动物基因工程 在药物生产上的应用，选项 C 正确；利用工程菌生产干扰素是基因工程制药的代 表，属于微生物基因工程的应用，不属于动物基因工程的应用，选项 D 错误。 答案：D 2．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——抗冻基因 解析：抗病转基因植物常使用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，故选项 B 错。 答案：B 3．我国转基因技术发展态势良好，农业部依法批准发放了转植酸酶基因玉米、转 基因抗虫水稻的生产应用安全证书。下列关于转基因玉米和转基因水稻的叙述， 不正确的是( ) A．转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因 B．转基因抗虫水稻减少了化学农药的使用，减轻了环境污染 C．转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可通过饲养卷叶螟进行检测 D．转基因抗虫水稻的外源基因是几丁质酶基因 解析：转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因，转基因抗虫水稻的外源基因 是 Bt 毒蛋白基因，而几丁质酶基因是抗真菌转基因植物常用的基因，A 正确，D 错误；转基因抗虫水稻减少了农药的使用，减轻了环境污染，同时降低了农业生 产的成本，B 正确；检测目的基因是否表达最简便的方法是进行个体水平的检测， C 正确。 答案：D 4．运用基因工程技术，可让羊合成并由乳腺分泌抗体。相关叙述正确的是( ) ①该技术将定向改造生物的性状 ②限制酶和DNA聚合酶是构建基因表达载体必 需的工具酶 ③受精卵是理想的受体细胞 ④目的基因与运载体混合后，只能得 到一种重组 DNA 分子 A．①③ B．①④ C．③④ D．①② 解析：基因工程可以定向改造生物的性状，①正确；限制酶和 DNA 连接酶是构建 基因表达载体必需的工具酶，②错误；转基因动物中常用的受体细胞是受精卵， ③正确；目的基因与运载体混合后，可能得到三种 DNA 分子：外源 DNA 自连、 重组 DNA、运载体 DNA 自连，④错误。 答案：A 5．下列有关目的基因的操作能够改善产品品质的是( ) A．将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内 B．将肠乳糖酶的基因导入奶牛的基因组 C．将人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表达 D．将 Bt 毒蛋白基因整合到烟草或棉花的基因组并实现表达 解析：将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内是提高鲤鱼的生长速度。导入肠乳糖 酶基因的奶牛的牛奶中乳糖含量少，改善了牛奶的品质。将人血清白蛋白的基因 改造后在山羊的乳腺中表达是乳腺生物反应器的应用。Bt 毒蛋白基因是抗虫基因， 能够提高植物的抗性。 答案：B 6．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 解析：青霉菌产生青霉素是一种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。 答案：D 7．科学家将含人的α抗胰蛋白酶基因的 DNA 片段，注射到羊的受精卵中，该受 精卵发育成的羊能分泌含α抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及( ) A．DNA 按照碱基互补配对原则自我复制 B．DNA 以其一条链为模板合成 RNA C．RNA 以自身为模板自我复制 D．按照 RNA 密码子的排列顺序合成蛋白质 解析：目的基因在通过转基因工程得到的受体羊体内能够进行复制、转录和表达， RNA 以自身为模板自我复制不能发生在正常的真核细胞内。 答案：C 8．近年来基因工程的发展非常迅猛，基因治疗不断取得新进展。下列疾病可用基 因治疗医治的是( ) A．21 三体综合征 B．镰刀型细胞贫血症 C．地方性甲状腺肿 D．青少年型糖尿病 解析：21 三体综合征是染色体异常遗传病，患者 21 号染色体有三条，病因不属于 基因异常，不能进行基因治疗；镰刀型细胞贫血症可用基因治疗医治；地方性甲 状腺肿采取的是放射性治疗或手术治疗；青少年型糖尿病属于多基因遗传病，致 病基因有多个，用基因治疗不易操作。 答案：B 9．利用基因工程生产蛋白质药物，经历了三个发展阶段。第一阶段，将人的基因 转入细菌细胞；第二阶段，将人的基因转入小鼠等动物的细胞(前两个阶段都是进 行细胞培养，提取药物)；第三阶段，将人的基因转入高等动物体内，饲养这些动 物，从乳汁、尿液等中提取药物。(1)将人的基因转入异种生物的细胞或个体内后， 能够产生药物蛋白的原理是________________________(用遗传信息图表示)。 (2)为了获得更多的目的基因，可以用________技术使目的基因在生物体外大量扩 增。 (3)由于重组 DNA 分子成功导入受体细胞的频率________，所以在转化后通常需要 进行____________操作。 (4)利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单，甚至可以直接饮用治病。如果将药 物蛋白基因移到动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛、羊尿液生产提 取药物比乳汁提取药物的更大优越性在于：处于不同发育时期的________(填性别) 动物可产生药物。 解析：(1)将人的基因成功转入异种生物的细胞或个体内，可以控制合成人的蛋白 质，遗传信息的传递如下：DNA→RNA→蛋白质(性状)。(2)PCR(多聚酶链式反应) 是生物体外大量扩增目的基因的方法。(3)不是所有的重组 DNA 分子都能成功导入 受体细胞，成功率较低，所以在转化后通常需要进行目的基因的检测和鉴定等筛 选操作。 答案：(1)DNA→RNA→蛋白质(性状) (2)PCR(多聚酶链式反应) (3)低 筛选 (4) 雌性、雄性 10．科学家尝试使用 Cre/LoxP 位点特异性重组系统，在确定目的基因导入成功后， 删除转基因烟草细胞内的抗除草剂基因。其技术过程如图 1 所示(图中的■代表基 因前的启动子)，据图回答： (1)LoxP 是一种仅由 34 个碱基对构成的小型 DNA 片段，由两个含 13 个碱基对的 反向重复序列和中间间隔的 8 个碱基对序列共同组成，自身不会表达，插入质粒 后也不影响原有基因的表达，其碱基序列如图 2 所示： Cre 酶能特异性地识别此序列并在箭头处切开 LoxP，其功能类似于基因工程中的 ________酶。 (2)将重组质粒导入植物细胞最常用的方法是____________。作为标记基因，抗除 草剂基因用于检测目的基因是否导入成功的原理是________________。 (3)确定目的基因导入成功后，抗除草剂基因就没有用了。抗除草剂基因继续留在 植物体内可能会造成的安全问题是________________。经 Cre 酶处理后，质粒中 的两个 LoxP 序列分别被切开后，可得到图 1 中右侧的这两个 DNA 分子。由于 ______________，因此抗除草剂基因不再表达。 解析：(1)基因工程中的限制酶能特异性地识别脱氧核苷酸序列并在特定位点处切 开，Cre 酶的功能与之类似。(2)将重组质粒导入植物细胞最常用的方法是农杆菌转 化法。抗除草剂基因和目的基因在同一个质粒上，可以用抗除草剂基因作为标记 基因来检测目的基因是否导入成功。(3)抗除草剂基因继续留在植物体内可能会转 移到杂草中，形成能抗除草剂的超级杂草。由图示可知，经 Cre 酶处理后，抗除 草剂基因前没有了启动子，因此不能表达。 答案：(1)限制 (2)农杆菌转化法 抗除草剂基因和目的基因在同一个质粒上 (3) 抗除草剂基因可能转移到杂草中 抗除草剂基因前没有了启动子 [素养提升] 11．运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的 Bt 毒蛋白基因转移到优质油菜 中，培育出转基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋 白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减 少农药使用，保护农业生态环境。根据以上信息，下列叙述正确的是( ) A．Bt 毒蛋白基因的化学成分是蛋白质 B．Bt 毒蛋白基因中有菜青虫的遗传物质 C．转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有 Bt 毒蛋白基因 D．转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物 解析：本题中的叙述为培育转 Bt 毒蛋白基因的油菜，将 Bt 毒蛋白基因转入油菜中， 并且在油菜中表达，产生对菜青虫有毒性作用的蛋白质，而 Bt 毒蛋白基因的本质 为具有遗传效应的 DNA 片段。 答案：C 12．下面图 1 为某植物育种流程，图 2 表示利用农杆菌转化法获得某种转基因植 物的部分操作步骤。下列相关叙述错误的是( ) A．图 1 子代Ⅰ与原种保持遗传稳定性，子代Ⅱ和子代Ⅲ选育原理相同 B．图 1 子代Ⅲ选育显性性状需自交多代，子代Ⅴ可能发生基因突变和染色体变异 C．图 2 中①过程的完成需要限制酶和 DNA 连接酶的参与 D．图 2 中⑥可与多个核糖体结合，并可以同时翻译出多种蛋白质 解析：子代Ⅰ是体细胞培养产生的，利用的原理是植物细胞的全能性，属于无性 繁殖，所以与原种保持着遗传稳定性；子代Ⅱ为基因工程育种产生的，子代Ⅲ为 杂交育种产生的，选育的原理都为基因重组，A 正确；子代Ⅲ的选育过程为杂交 育种，如果需要显性纯合子，则一定要自交选育多代；子代Ⅴ的选育过程需要用 物理因素、化学因素等来处理生物，所以可能发生基因突变和染色体变异，B 正确； 图 2 中①过程是构建基因表达载体，其完成需要限制酶和 DNA 连接酶的参与，C 正确；图 2 中⑥可与多个核糖体结合，并可以同时翻译出多个同种蛋白质分子，D 错误。 答案：D 13．上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们 还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋 白含量提高了 30 多倍，这标志着我国转基因研究向产业化的目标又迈进了一大步。 以下与此有关的叙述中，正确的是( ) A．所谓“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基 因 B．可将白蛋白基因导入牛的卵细胞中，通过组织培养形成转基因牛 C．人们只在转基因牛的乳汁中才能获取人白蛋白，这是因为只在转基因牛的乳腺 细胞中才有人白蛋白基因 D．运用基因工程技术让牛合成人白蛋白，该技术将导致定向变异 解析：“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中的人白蛋白基因合成出 更多的蛋白质；动物细胞的全能性较难实现，用牛的卵细胞不能培养形成转基因 牛；转基因牛的每个正常细胞中都含有人白蛋白基因，人们只在转基因牛的乳汁 中才能获取人白蛋白，这是因为人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中表达。 答案：D 14．番茄营养丰富，是人们喜爱的蔬菜。普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶 的控制基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化， 不耐贮藏。科学家通过基因工程将一种抗多聚半乳糖醛酸酶的基因导入番茄细胞， 获得了抗软化番茄。下列关于培育抗软化番茄的叙述，错误的是( ) A．运载工具可以是质粒 B．受体细胞是番茄细胞 C．目的基因为多聚半乳糖醛酸酶基因 D．目的基因的表达延缓了细胞的软化 解析：根据题干信息可知，运载工具可以是质粒，则抗软化番茄的培育过程如下： 以质粒作为载体，将目的基因(抗多聚半乳糖醛酸酶基因)与质粒结合形成重组 DNA，利用含重组 DNA 的农杆菌去感染普通番茄，使目的基因进入普通番茄细胞 中的染色体 DNA 上，从而抑制多聚半乳糖醛酸酶的作用。 答案：C 15．我国科学家屠呦呦因青蒿素的研究荣获 2015 年诺贝尔生理学或医学奖。青蒿 素是目前世界上最有效的治疗疟疾药物，为青蒿植株的次级代谢产物，其化学本 质是一种萜类化合物，其生物合成途径如图 1 所示。正常青蒿植株的青蒿素产量 很低，难以满足临床需求，科学家为了提高青蒿素产量，将棉花中的 FPP 合成酶 基因导入了青蒿植株并让其成功表达，获得了高产青蒿植株，过程如图 2 所示。 (1)研究人员从棉花基因文库中获取 FPP 合成酶基因后，可以采用________技术对 该目的基因进行大量扩增，该技术除了需要提供模板和游离的脱氧核苷酸外，还 需要提供________、____________等条件。 (2)图 2 中的①为____________，形成过程中需要________等酶；棉花 FPP 合成酶 基因能够和质粒连接成①的主要原因是______________。 (3)若②不能在含有抗生素 Kan 的培养基上生存，则原因是_______________。 (4)由题意可知，除了通过提高 FPP 的含量来提高青蒿素的产量外，还可以通过哪 些途径来提高青蒿素的产量？(试举一例)__________ ___________。 解析：(1)PCR 技术可在体外快速扩增目的基因，PCR 的条件：模板(目的基因)、 原料(四种脱氧核苷酸)、引物、热稳定 DNA 聚合酶(Taq 酶)。(2)图 2 中的①为构建 的基因表达载体(重组质粒)，形成过程中需要限制酶切割目的基因和载体，再用 DNA 连接酶连接。由于切割棉花 FPP 合成酶基因和质粒后，具有相同的黏性末端， 两者能够连接成①基因表达载体。(3)重组质粒中含有标记基因，若②不能在含抗 生素 Kan 的培养基上生长，说明重组质粒未导入农杆菌。(4)据图分析可知，FPP 在 ADS 基因表达的情况下，生成青蒿素，或者抑制 SQS 基因的表达，降低 FPP 生成其他萜类化合物的量，因此要提高青蒿素的产量，可以通过抑制 SQS 基因的 表达(或增强 ADS 基因的表达)这些途径。 答案：(1)PCR 引物 热稳定的 DNA 聚合酶 (2)基因表达载体(重组质粒) 限制酶和 DNA 连接酶 切割后具有相同的黏性末端 (3)重组质粒没有导入农杆菌 (4)抑制 SQS 基因的表达(或增强 ADS 基因的表达)