高中生物浙科版現(xiàn)代生物科技專題第一章基因工程 市獲獎

第3課時基因工程的應(yīng)用(時間：30分鐘滿分：50分)一、選擇題(共8小題，每小題2分，共16分)1．下列有關(guān)轉(zhuǎn)基因植物的說法中不正確的是()A．科學(xué)家可以利用一些調(diào)節(jié)細胞滲透壓的基因來提高作物的抗鹽堿和抗干旱的能力B．由于抗蟲棉可以抵抗一切危害棉花植株的害蟲，所以抗蟲棉已經(jīng)推廣應(yīng)用C．科學(xué)家往往將必需氨基酸含量多的蛋白質(zhì)編碼基因?qū)胫参镏?，以提高農(nóng)作物的營養(yǎng)價值D．引起植物生病的病原微生物，主要有病毒、真菌和細菌等解析轉(zhuǎn)基因抗蟲棉只是對棉鈴蟲具有較強的抗性，并不針對所有害蟲。答案B2．某科學(xué)家從細菌中分離出耐高溫淀粉酶(Amy)基因a，通過基因工程的方法，將a轉(zhuǎn)到馬鈴薯植株中，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)Amy在成熟塊莖細胞中存在，下列說法正確的是()A．基因a只有導(dǎo)入到馬鈴薯受精卵中才能表達B．目的基因來自細菌，可以不需要載體直接導(dǎo)入受體細胞C．基因a導(dǎo)入成功后，將抑制細胞原有的新陳代謝，開辟新的代謝途徑D．目的基因進入受體細胞后，可通過復(fù)制傳給子代細胞并表達解析培育轉(zhuǎn)基因植株可以以體細胞或受精卵作為受體細胞；目的基因必須借助載體才能導(dǎo)入受體細胞；目的基因?qū)氤晒?，不抑制細胞原有的代謝途徑。答案D3．番茄營養(yǎng)豐富，是人們喜愛的一類蔬菜。普通番茄細胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制細胞產(chǎn)生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細胞壁，使番茄軟化，不耐貯藏。科學(xué)家通過基因工程將一種抗多聚半乳糖醛酸酶基因?qū)敕鸭毎?，獲得了抗軟化番茄。下列關(guān)于培育抗軟化番茄的敘述中，錯誤的是()A．載體常用質(zhì)粒B．受體細胞是番茄細胞C．目的基因為多聚半乳糖醛酸酶基因D．目的基因的表達延緩了細胞的軟化解析抗軟化番茄的培育常用質(zhì)粒作載體，將目的基因(抗多聚半乳糖醛酸酶基因)與質(zhì)粒結(jié)合形成重組DNA分子，利用含重組DNA分子的土壤農(nóng)桿菌去感染普通番茄，目的基因?qū)肫胀ǚ鸭毎腥旧w的DNA上，從而使多聚半乳糖醛酸酶基因不能表達。答案C4．在用基因工程技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草過程中，下列操作錯誤的是()A．用限制性核酸內(nèi)切酶切割煙草花葉病毒的核酸B．用DNA連接酶連接經(jīng)切割的抗除草劑基因和載體C．將重組DNA分子導(dǎo)入煙草原生質(zhì)體D．用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細胞解析限制性核酸內(nèi)切酶切割的是DNA，而煙草花葉病毒的遺傳物質(zhì)為RNA；目的基因與載體的連接由DNA連接酶催化連接；受體細胞為植物細胞，所以可以是煙草原生質(zhì)體，目的基因為抗除草劑基因，所以篩選的時候應(yīng)該用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)基因細胞。答案A5．年僅4歲的美國女孩阿尚蒂由于ADA基因缺陷導(dǎo)致T淋巴細胞不斷死亡，患有嚴(yán)重的復(fù)合型免疫缺陷癥。1990年9月14日她接受了人類歷史上首例基因治療，在治療過程中，可作為受體細胞的是()①受精卵②效應(yīng)細胞毒性T細胞③T細胞④造血干細胞A．①②B．③④C．②③D．①③解析女孩患病的原因是ADA基因缺陷導(dǎo)致T淋巴細胞不斷死亡，因此需要通過基因工程將正常的ADA基因?qū)雭碜孕」媚矬w內(nèi)且能產(chǎn)生T細胞的細胞，選用小姑娘體內(nèi)細胞的原因是防止產(chǎn)生免疫排斥反應(yīng)。造血干細胞也能增殖分化成T細胞。答案B6．腺苷酸脫氨酶(ADA)基因缺陷癥是一種免疫缺陷病，對患者采用基因治療的方法是：取出患者的T淋巴細胞，進行體外培養(yǎng)時轉(zhuǎn)入正常ADA基因，再將這些T淋巴細胞注入患者體內(nèi)，使其免疫功能增強，能正常生活。下列有關(guān)敘述中，不正確的是()A．正常ADA基因替換了患者的缺陷基因B．正常ADA基因通過控制ADA的合成來影響免疫功能C．淋巴細胞需在體外擴增后再注射入患者體內(nèi)D．腺苷酸脫氨酶(ADA)基因缺陷癥屬于先天性免疫缺陷病解析基因治療是將正常的基因?qū)氲接谢蛉毕莸募毎校５腁DA基因可以控制合成正常的ADA來影響免疫功能；為獲得大量含ADA正常基因的T淋巴細胞，需在體外擴增后再注入患者體內(nèi)；腺苷酸脫氨酶(ADA)基因缺陷癥是先天性免疫缺陷病。答案A7．采用基因工程技術(shù)將人凝血因子基因?qū)肷窖蚴芫?，培育出了轉(zhuǎn)基因羊。但是，人凝血因子只存在于該轉(zhuǎn)基因羊的乳汁中。下列有關(guān)敘述，正確的是()A．如果人凝血因子基因的核苷酸序列已知，可用人工合成的方法獲得該目的基因B．人體細胞中凝血因子基因進入羊受精卵細胞后，其傳遞和表達不再遵循中心法則C．在該轉(zhuǎn)基因羊體內(nèi)，人凝血因子基因存在于乳腺細胞中，而不存在于其他體細胞中D．人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄后，DNA聚合酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA解析基因的表達包括轉(zhuǎn)錄和翻譯，基因的傳遞和表達遵循中心法則；轉(zhuǎn)基因羊體內(nèi)人凝血因子基因存在于羊所有體細胞中；人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄后，RNA聚合酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA。答案A8．“工程菌”是指()A．用物理或化學(xué)方法誘發(fā)菌類自身某些基因得到高效表達的菌類細胞株系B．用遺傳工程的方法，把相同種類、不同株系的菌類通過雜交得到的新細胞株系C．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達的菌類細胞株系D．從自然界中選取的能迅速增殖的菌類解析“工程菌”的形成有三個特點：①運用的是基因工程方法；②菌系表達的是外源目的基因而非菌系自身的基因；③利用的是菌類高效表達基因的功能。答案C二、非選擇題(共4小題，共34分)9．(7分)多聚半乳糖醛酸酶(PG)能降解果膠使細胞壁破損。成熟的番茄果實中，PG合成顯著增加，能使果實變紅變軟，但不利于保鮮。利用基因工程減少PG基因的表達，可延長果實保質(zhì)期。科學(xué)家將PG基因反向接到Ti質(zhì)粒上，導(dǎo)入番茄細胞中，得到轉(zhuǎn)基因番茄，具體操作流程如圖(原生質(zhì)體是去掉細胞壁的植物細胞)，據(jù)圖回答下列問題。(1)若已獲取PG的mRNA，可通過________獲取PG基因。重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到大腸桿菌中的目的是_______________________。(2)用含目的基因的農(nóng)桿菌感染番茄原生質(zhì)體后，可用含有________的培養(yǎng)基進行篩選，理由是________________。之后，還需將其置于質(zhì)量分數(shù)為25%的蔗糖溶液中，觀察細胞________現(xiàn)象來鑒別細胞壁是否再生。(3)由于導(dǎo)入的目的基因能轉(zhuǎn)錄出反義RNA，且能與________________互補結(jié)合，因此可抑制PG基因表達的翻譯過程。若________，則可確定轉(zhuǎn)基因番茄培育成功。解析(1)PG的mRNA在反轉(zhuǎn)錄酶的作用下，反轉(zhuǎn)錄為PG基因。重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)移到大腸桿菌中，目的是大量復(fù)制目的基因。(2)根據(jù)圖示，PG基因插在四環(huán)素抗性基因中間，在BamHⅠ酶作用下，四環(huán)素抗性基因被破壞了，即重組質(zhì)粒中含卡那霉素抗性基因，但不含四環(huán)素抗性基因，故用含有PG基因的農(nóng)桿菌感染番茄原生質(zhì)體后，可用含有卡那霉素的培養(yǎng)基進行篩選。若將其置于質(zhì)量分數(shù)為25%的蔗糖溶液中，可通過觀察細胞是否發(fā)生質(zhì)壁分離現(xiàn)象來鑒別細胞壁是否再生。(3)根據(jù)圖示，導(dǎo)入的目的基因能轉(zhuǎn)錄出PG反義RNA，天然PG基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生正常的RNA，這兩種RNA能互補結(jié)合，從而抑制了PG基因的正常表達。若番茄果實的保質(zhì)期延長，則確定轉(zhuǎn)基因番茄培育成功。答案(1)反轉(zhuǎn)錄法大量復(fù)制目的基因(或克隆目的基因)(2)卡那霉素重組質(zhì)粒中含卡那霉素抗性基因而四環(huán)素抗性基因被破壞是否發(fā)生質(zhì)壁分離(3)天然的PG基因轉(zhuǎn)錄的mRNA番茄果實的保質(zhì)期延長10．(9分)如圖表示從蘇云金芽孢桿菌分離出殺蟲晶體蛋白基因(簡稱Bt基因)及形成轉(zhuǎn)基因抗蟲植物的圖解。請分析回答：(1)寫出b過程的表達式_____________________。(2)將目的基因和載體(質(zhì)粒)結(jié)合的工具酶有________酶和________酶。(3)科學(xué)家計劃從哺乳動物的乳汁中提取某種抗體，應(yīng)將控制抗體合成的基因?qū)朐摲N動物的________中，導(dǎo)入基因成功表達的標(biāo)志是______________________________。解析應(yīng)用基因工程技術(shù)，從蘇云金芽孢桿菌中提取殺蟲晶體蛋白基因(目的基因)導(dǎo)入棉花細胞中形成轉(zhuǎn)基因抗蟲棉，Bt基因的表達，使棉花細胞中合成了原毒素，使采食棉花的昆蟲中毒死亡。要使某種動物的乳汁中含有某種抗體，目的基因一般導(dǎo)入受精卵中。這樣，由此受精卵發(fā)育成的哺乳動物的所有體細胞中都含有目的基因。答案(1)Bt基因eq\o(→,\s\up7(轉(zhuǎn)錄))mRNAeq\o(→,\s\up7(翻譯))原毒素(晶體蛋白)(2)限制性核酸內(nèi)切DNA連接(3)受精卵動物乳汁中含此種抗體11．(8分)在菲律賓首都馬尼拉郊外的一片稻田里，一種被稱為“金色大米”的轉(zhuǎn)基因水稻已經(jīng)悄然收獲。這種轉(zhuǎn)基因大米可以幫助人們補充每天必需的維生素A。由于含有可以生成維生素A的β—胡蘿卜素，它呈現(xiàn)金黃色澤，故稱“金色大米”?！敖鹕竺住钡呐嘤鞒倘鐖D所示，請回答下列問題(已知限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ的識別序列和切點是—G↓GATCC—，限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC—)。(1)培育“金色大米”的基因工程操作五步曲中，其核心是________通過該操作形成了圖中的________(填字母)。(2)在構(gòu)建c的過程中質(zhì)粒用________(填“限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ”或“限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ”)進行了切割。檢驗重組載體導(dǎo)入能否成功，需要利用________作為標(biāo)記基因。(3)為在短時間內(nèi)大量獲得目的基因，可用________擴增的方法，其原理是_______________________。(4)除植物基因工程碩果累累之外。在動物基因工程、基因工程藥物和基因治療等方面也取得了顯著成果，請列舉出至少兩方面的應(yīng)用______________________________。解析(1)基因工程的核心步驟是重組DNA分子的構(gòu)建，構(gòu)建成的重組DNA分子可用圖中c表示。(2)據(jù)圖可知，限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ的識別序列中包含了限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ的識別序列，若使用限制性核酸內(nèi)切酶Ⅱ?qū)|(zhì)粒進行切割，則基因Ⅰ和基因Ⅱ都會被破壞，因此應(yīng)使用限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ切割質(zhì)粒。此時基因Ⅰ結(jié)構(gòu)完整，可作為標(biāo)記基因。(3)PCR技術(shù)是一項在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù)，其依據(jù)的原理是DNA雙鏈復(fù)制。(4)考查基因工程應(yīng)用的相關(guān)實例，答案合理即可。答案(1)重組DNA分子的構(gòu)建c(2)限制性核酸內(nèi)切酶Ⅰ基因Ⅰ(3)PCR技術(shù)DNA雙鏈復(fù)制(4)乳腺生物反應(yīng)器；體外基因治療復(fù)合型免疫缺陷癥12．(10分)有一種病人不能抵抗疾病，只能生活在無菌室里，如果離開無菌室，病人就會受到病毒感染而死亡，原因是其體內(nèi)缺乏一種腺苷酶基因。其治療方案如圖所示。(1)仿照上述方案設(shè)計一個為男性患者治療血友病的方案，請完成有關(guān)步驟，第一步：取出患者的皮膚細胞進行細胞培養(yǎng)；第二步：提取目的基因；第三步：__________________________________；第四步：將重組載體導(dǎo)入受體細胞，讓這種攜帶有正常凝血因子基因的無害病毒去感染_______________________________；第五步：根據(jù)病毒上的標(biāo)記基因檢測皮膚細胞中是否導(dǎo)入正常凝血因子基因，并檢測是否產(chǎn)生了________________________；第六步：將含有目的基因的皮膚細胞擴大培養(yǎng)，當(dāng)各種指標(biāo)達到要求后，再與膠原細胞混合，制成注射針劑。將含有這種活細胞的針劑注射到患者體內(nèi)，目的基因在患者體內(nèi)表達，使患者的凝血因子達到可以止血的含量。(2)取患者本人的皮膚細胞作為受體細胞進行培養(yǎng)，目的是_______________。(3)假設(shè)以大腸桿菌質(zhì)粒作為載體，并用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切割載體與目的基因，將切割后的載體與目的基因片段混合，