2019-2020学年苏教版生物必修二江苏专用练习：第四章第四节　第2课时　基因工程及其应用　知能演练轻巧夺冠

2019-2020学年苏教版生物必修二江苏专用练习：第四章第四节　第2课时　基因工程及其应用　知能演练轻巧夺冠

[随堂检测] 知识点一 基因工程的基本工具 1．基因工程中用来修饰改造生物基因的工具是( ) A．限制酶和连接酶 B．限制酶和水解酶 C．限制酶和运载体 D．连接酶和运载体 解析：选 A。基因工程的工具是限制酶、DNA 连接酶和运载体，其中限制酶和 DNA 连接酶用于修饰和改造基因。 2．质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是( ) ①能自主复制 ②不能自主复制 ③结构很小 ④蛋白质 ⑤环状 RNA ⑥环状 DNA ⑦能“友好”地“借居” A．①③⑤⑦ B．②④⑥ C．①③⑥⑦ D．②③⑥⑦ 解析：选 C。基因工程中运载体的作用是与目的基因结合，将目的基因导入受体细胞， 并能在受体细胞中稳定存在，通过自身的复制扩增目的基因。 知识点二 基因工程的过程 3．如图所示为一项重要生物技术的关键步骤，X 是获得外源基因并能够表达的细胞。 下列有关说法不正确的是( ) A．X 是能合成胰岛素的细菌细胞 B．质粒具有多个标记基因和多个限制酶切点 C．外源基因与运载体的重组只需要 DNA 连接酶 D．该细菌的性状被定向改造 解析：选 C。根据图示，重组质粒导入的是细菌细胞，所以 X 是能合成胰岛素的细菌 细胞。质粒作为运载体需要有多个限制酶切点以便转运多种目的基因，同时具有标记基因以 便检测目的基因是否导入受体细胞内。基因与运载体的重组需要限制酶和 DNA 连接酶。基 因工程的特点是能够定向改造生物的性状。 4．人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程 是：甲生物的蛋白质→mRNA ――→① 目的基因――→② 与质粒 DNA 重组――→③ 导入乙细胞――→④ 获得甲生物的蛋白质，下列说法正确的是(多选)( ) A．①过程需要的酶是逆转录酶，原料是 A、T、G、C B．②要用限制酶切断质粒 DNA，目的基因导入乙细胞后一定会表达甲生物的蛋白质 C．质粒一般存在于原核生物细菌中，真核生物酵母菌也具有 D．④过程用的原料和工具中不含有 A、U、G、C 解析：选 AC。生产流程中①过程是逆转录，利用逆转录酶合成 DNA 片段，需要的原 料是分别含 A、T、G、C 的脱氧核苷酸，A 项正确；②是目的基因与质粒 DNA 重组，需要 用同种限制酶分别切割质粒 DNA 和含目的基因的 DNA 分子，再用 DNA 连接酶将目的基因 与质粒连接在一起。目的基因导入乙细胞后不一定会表达甲生物的蛋白质，需要进一步检测 才能确定，B 项错误；质粒一般存在于原核生物细菌中，真核生物酵母菌也具有，C 项正确； ④过程是基因的表达过程，原料中含有 A、U、G、C，D 项错误。 知识点三 基因工程的安全性 5．下列关于转基因生物安全性的叙述中，错误的是( ) A．我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度 B．国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害 C．开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提 D．目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性上 解析：选 B。我国农业部颁布了《农业转基因生物标识管理办法》，要求对转基因生物 产品及其加工品加贴标注，以方便消费者自主选择。但国际上并非大多数国家都在转基因食 品标签上警示性注明可能的危害，A 项正确、B 项错误；目前对转基因生物安全性的争论主 要集中在转基因食物的安全性和转基因生物对环境安全的影响上，但这些通过风险评估、预 警跟踪和风险管理等都是可以解决的，C、D 两项正确。 6．内皮素(ET)是一种多肽，主要通过与靶细胞膜上的 ET 受体(ETA)结合而发挥生物学 效应。科研人员通过构建表达载体，实现 ETA 基因在大肠杆菌细胞中的高效表达，其过程 如下图所示，图中 SNAP 基因是一种荧光蛋白基因，限制酶 ApaⅠ的识别序列为 CCC↓ GGG,GGG↑CCC，限制酶 XhoⅠ的识别序列为C↓TCGAG GAGCT↑C 。请据图分析回答： (1)进行过程①时，需要加入缓冲液、引物和__________酶等。完成过程①②③的目的 是________________________________________________________________________。 (2)过程③和⑤中，限制酶 XhoⅠ切割 DNA，使________键断开，形成的黏性末端是 __________。 (3)将 SNAP 基因与 ETA 基因结合构成融合基因，其目的是有利于检测__________。 解析：(1)过程①是以 mRNA 为模板通过逆转录过程合成 cDNA，所以需要加入缓冲液、 引物、dNTP 和逆转录酶等。完成过程①②③的目的是获取目的基因(ETA 基因)。(2)过程③ 和⑤中，利用限制酶 XhoⅠ切割 DNA 以获取目的基因，限制酶 XhoⅠ切割使 DNA 的磷酸二 酯键断开，形成的黏性末端是—C TCGAG— —GAGCT C— 。(3)将 SNAP 基因与 ETA 基因结合构成融合 基因，其目的是有利于检测 ETA 基因能否表达及表达量。 答案：(1)反转录(逆转录) 获取目的基因 ETA 基因 (2)磷酸二酯 —C TCGAG— —GAGCT C— (3)ETA 基因能否表达及表达量 [课时作业] 一、单项选择题 1．下列关于限制酶和 DNA 连接酶的理解，正确的是( ) A．其化学本质都是蛋白质 B．DNA 连接酶可以恢复 DNA 分子中的氢键 C．它们不能被反复使用 D．在基因工程操作中可以用 DNA 聚合酶代替 DNA 连接酶 解析：选 A。限制酶与 DNA 连接酶的化学本质都是蛋白质，A 正确；DNA 连接酶连接 的是两个 DNA 片段间相邻两个核苷酸间的磷酸二酯键，B 错误；酶在化学反应前后其数量、 性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用，C 错误；DNA 聚合酶只能连接单个核苷酸， 不能催化两个 DNA 片段连接，不能替代 DNA 连接酶，D 错误。 2．运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的 Bt 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。据以上信息，下列叙述正 确的是( ) A．Bt 基因的化学成分是蛋白质 B．Bt 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其具有 Bt 基因 D．转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物 解析：选 C。转基因油菜之所以具有抗虫特性，是因为 Bt 基因经过转录、翻译合成了 杀虫蛋白，也就是 Bt 基因整合到了油菜 DNA 上，并成功实现表达。 3．下列有关基因工程的叙述，正确的是( ) A．DNA 重组技术所用的工具酶是限制酶、DNA 连接酶和运载体 B．载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选的标记基因 C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快 D．目的基因只要进入受体细胞就能实现表达 解析：选 C。基因工程操作中的工具酶是限制酶、DNA 连接酶，运载体是基因的运载 工具，而不是工具酶。载体质粒通常采用抗生素抗性基因作为筛选的标记基因。目的基因进 入受体细胞后，只有受体细胞表现出特定的性状，才说明目的基因成功表达，基因工程的目 的是让目的基因完成表达，生产出目的基因的表达产物。 4．如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤需用到的工具是( ) A．DNA 连接酶和解旋酶 B．DNA 聚合酶和限制性核酸内切酶 C．限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶 D．DNA 聚合酶和 RNA 聚合酶 解析：选 C。目的基因和运载体结合需基因“剪刀”——限制性核酸内切酶和基因“针 线”——DNA 连接酶。此过程不涉及 DNA 复制，不需要 DNA 聚合酶和解旋酶。 5．利用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述不正确的是( ) A．常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒 B．DNA 连接酶和 RNA 聚合酶是重组质粒形成过程必需的工具酶 C．可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒 D．导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达 解析：选 B。切割目的基因和质粒用的是相同的限制酶，A 正确；重组质粒形成过程必 需的工具酶是 DNA 连接酶和限制酶，B 错误；重组质粒上存在抗生素的抗性基因，可用含 有抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒，C 正确；导入大肠杆菌的目的基因 不一定能表达，D 正确。 6．中国新闻网报道，阿根廷科学家近日培育出了世界上第一头携带有两个人类基因的 牛，因此有望生产出和人类母乳极其类似的奶制品。下列叙述正确的是( ) ①该技术将导致定向变异 ②DNA 连接酶将目的基因与运载体黏性末端的碱基对连接起来 ③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料 ④受精卵是理想的受体 A．①②③④ B．③④ C．②③④ D．①③④ 解析：选 D。转基因导致的变异属于定向变异。DNA 连接酶连接起来的是目的基因和 运载体黏性末端的磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，而不是碱基对之间的氢键。 7．某农业研究所将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因(Bt)导入棉花细胞，筛选出 Bt 基因成功 整合到染色体上的抗虫植株，假定 Bt 基因都能正常表达。某些抗虫植株体细胞含两个 Bt 基因，这两个基因在染色体上的整合情况有下图所示的三种类型，黑点表示 Bt 基因的整合 位点。让这些含两个 Bt 基因抗虫的植株自交，正常情况下后代不可能出现含四个抗虫基因 的个体是( ) A．甲 B．乙 C．丙 D．甲、乙、丙 解析：选 A。甲的两个 Bt 基因位于一对同源染色体上，减数分裂时，同源染色体分离， 每一个生殖细胞中只有一个 Bt 基因，所以不可能出现含四个抗虫基因的个体。乙、丙均可 能产生含两个 Bt 基因的生殖细胞，则有可能出现含四个抗虫基因的个体。 8．在基因工程中，可依据受体细胞的类型及其生理特性来选择合适的载体，既能高效 地携带目的基因进入受体细胞，又能方便地进行检测。已知有以下几类含有不同标记基因的 质粒，不可做为侵入大肠杆菌的载体的是(已知青霉素可杀死大肠杆菌，四环素不能杀死大 肠杆菌)( ) 解析：选 B。A 质粒携带目的基因是否进入大肠杆菌，可用含有青霉素的培养基培养大 肠杆菌，如果大肠杆菌不死亡，说明这些大肠杆菌已含有了 A 质粒上的标记基因表达出的 性状，进一步说明目的基因已被携带进入大肠杆菌细胞内，故 A 项不符合题意；B 质粒上 的抗四环素标记基因对大肠杆菌无影响，所以不能用于对目的基因是否进入大肠杆菌的检 测，即该载体不可作为侵入大肠杆菌的载体，B 项符合题意；C 和 D 质粒上的标记基因均 可明显指示目的基因是否进入大肠杆菌细胞内，故 C、D 项均不符合题意。 9．人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工合成，通过转基因技术，可以使人 的糖蛋白基因得以表达的受体细胞是( ) A．大肠杆菌 B．酵母菌 C．T4 噬菌体 D．质粒 DNA 解析：选 B。人的糖蛋白必须经内质网和高尔基体进一步加工合成，故受体细胞内应有 内质网和高尔基体，题干中只有酵母菌符合此条件。 二、多项选择题 10．在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作正确的是( ) A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸 B．用 DNA 连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体 C．将重组 DNA 分子导入烟草受精卵 D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞 解析：选 BCD。烟草花叶病毒的遗传物质是 RNA，不能用限制性核酸内切酶切割，A 错误；DNA 连接酶可以连接具有相同黏性末端的目的基因和载体，B 正确；受体细胞可以 是受精卵和体细胞，也可以是去除细胞壁的原生质体，C 正确；目的基因为抗除草剂基因， 所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，筛选时应该用含除草剂的培养基筛 选转基因细胞，D 正确。 11．草甘膦是一种可以杀灭多种植物(包括农作物)的除草剂。草甘膦杀死植物的原理在 于能够破坏植物叶绿体或质体中的 EPSPS 合成酶。通过转基因的方法，让农作物产生更多 的 EPSPS 酶，就能抵抗草甘膦，从而让农作物不被草甘膦杀死。下列有关抗草甘膦转基因 大豆的培育分析正确的是( ) A．可通过喷洒草甘膦来检验转基因大豆是否培育成功 B．只能以大豆受精卵细胞作为基因工程的受体细胞 C．在转基因操作过程中一定要用同一种限制性核酸内切酶 D．只有 EPSPS 合成酶基因进入大豆细胞并成功表达，大豆才会表现出抗草甘膦性状 解析：选 AD。从个体水平上鉴定转基因大豆是否培育成功时，可通过喷洒草甘膦后观 察转基因大豆的存活情况来检测，A 正确；也可以用大豆的体细胞作为基因工程的受体细胞， 再采用植物组织培养技术将受体细胞培育成转基因植株，B 错误；在转基因操作过程中往往 用同一种限制性核酸内切酶，但也可以用不同的限制酶切割，C 错误；只有 EPSPS 合成酶 基因进入大豆细胞并在大豆细胞中成功表达，大豆才会表现出抗草甘膦性状，D 正确。 12．下列关于基因重组的说法不正确的是( ) A．减数第一次分裂后期，非同源染色体上非等位基因的自由组合属于基因重组 B．受精作用过程中配子的自由组合属于基因重组 C．我国科学家培育抗虫棉，利用的原理是基因重组 D．将活的 R 菌与加热杀死的 S 菌混合，部分 R 菌转化为 S 菌属于基因突变 解析：选 BD。基因重组分为两类，减数第一次分裂后期，非同源染色体上非等位基因 的自由组合；四分体时期同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体的交换而交换，A 正确； 受精作用过程中配子的自由组合不属于基因重组，B 错误；基因工程培育抗虫棉将抗虫基因 与棉花的染色体 DNA 整合在一起，属于基因重组，C 正确；加热杀死的 S 型细菌的 DNA 进入活的 R 型细菌内，使 R 型细菌与 S 型细菌的基因发生重组，D 错误。 三、非选择题 13．下图①②③是三种因相应结构发生变化而产生变异的示意图，请据图回答下列问题： (1)过程__________能在光学显微镜下观察到；图中过程①的变异类型为__________。 (2)猫叫综合征的变异类型与上述过程__________相同，图中过程③的变异类型为 __________。 (3)青霉素高产菌株的获得所依据的原理与过程__________相同。 解析：据图分析可知，①表示基因突变，②属于染色体结构变异，③属于基因工程中的 基因重组。 (1)过程②能在光学显微镜下观察到，图中过程①的变异类型为基因突变。(2) 猫叫综合征属于染色体结构的变异，与上述过程②相同，图中过程③的变异类型为基因重组。 (3)青霉素高产菌株的获得所依据的原理是基因突变，与①基因突变相同。 答案：(1)② 基因突变 (2)② 基因重组 (3)① 14．1979 年，科学家将鼠体内的能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌的 DNA 分子重组， 并且在大肠杆菌中发现了胰岛素的前体物质胰岛素原。如下图所示，请根据下图回答下列问 题： (1)图中 2、5、3、7 表示通过从供体细胞的 DNA 中直接分离基因，获得________的过 程。 (2)图中 3 代表____________，在它的作用下将目的基因和质粒切成黏性末端。 (3)经 9__________的作用将 7、6“缝合”形成 8 重组 DNA 分子。8 往往含有________ 基因，以便将来检测。 (4)图中 10 表示将重组 DNA 分子导入________的过程。 (5)如在大肠杆菌细胞内发现了胰岛素原，说明成功导入了__________，并使之完成了 表达过程。 解析：(1)图中的 2、5、3、7 过程是为了获取目的基因。(2)获取目的基因需要用限制酶 对 DNA 进行切割。(3)将目的基因和运载体质粒连接起来构成重组质粒的过程中需要 DNA 连接酶。8 中含有标记基因，便于初步筛选。(4)重组质粒是要导入到受体中，在该工程中是 导入到了大肠杆菌体内，常用氯化钙处理得到感受态的大肠杆菌，图中 10 代表了该过程。 (5)如果在大肠杆菌细胞内发现了胰岛素原，说明成功导入了目的基因，并且表达成功。 答案：(1)目的基因 (2)限制酶(限制性核酸内切酶) (3)DNA 连接酶 标记 (4)受体 (5)目的基因 15．农业科技工作者在烟草中找到了一种抗病基因，现拟采用基因工程技术将该基因转 入棉花，培育抗病棉花品系。请回答下列问题： (1)要获得该抗病基因，可采用____________________、____________________等方法。 为了能把该抗病基因转入到棉花细胞中，常用的运载体是________。 (2)要使运载体与该抗病基因连接，首先应使用______________________进行切割。假 如运载体被切割后，得到的分子末端序列为 AATTC—,G—)，则能与该运载体连接的抗病基 因分子末端是( ) A．—G,—CTTAA) B．—T,—AATCC) C．—CTTTA,—G) D．—AAATC,—T) (3)切割完成后，用________酶将运载体与该抗病基因连接，连接后得到的 DNA 分子称 为________。 (4)再将连接得到的 DNA 分子导入农杆菌，然后用该农杆菌去________棉花细胞，利用 植物细胞具有的________性进行组织培养，从培养出的植株中________出抗病的棉花。 (5)该抗病基因在棉花细胞中表达的产物是________。 A．淀粉 B．脂类 C．蛋白质 D．核酸 (6)转基因棉花获得的________是由该表达产物来体现的。 解析：基因工程常用的运载体是质粒，常用的“剪刀”是限制性核酸内切酶，常用的“针 线”是 DNA 连接酶。将目的基因与运载体结合形成重组质粒(重组 DNA)去感染棉花细胞， 然后利用植物细胞具有的全能性进行组织培养，从培养出的植株中筛选出抗病的棉花。外源 基因能在棉花细胞中表达产生蛋白质，从而获得抗病性状。 答案：(1)从细胞中分离 人工合成 质粒 (2)同一种限制性核酸内切酶 A (3)DNA 连接 重组 DNA (4)感染 全能 筛选(选择) (5)C (6)抗病性状