江蘇專用2024-2025學年高中生物專題1基因工程3基因工程的應(yīng)用演練強化提升含解析新人教版選修3

PAGEPAGE8基因工程的應(yīng)用一、單項選擇題1．(2024·長春外國語學校高二月考)科學家在河南華溪蟹中找到了金屬硫蛋白基因，并以質(zhì)粒為載體，采納轉(zhuǎn)基因方法培育出了硫汲取實力極強的轉(zhuǎn)基因煙草。下列有關(guān)該煙草培育的說法，正確的是()A．金屬硫蛋白基因需插入到質(zhì)粒上，才能轉(zhuǎn)移到受體細胞中B．需用特定的限制酶切割煙草的核酸C．同種限制酶既可以切割含目的基因的DNA片段又可以切割質(zhì)粒，因此不具有專一性D．轉(zhuǎn)基因煙草與原煙草相比基因組成發(fā)生了改變，導致兩者出現(xiàn)生殖隔離解析：選A。金屬硫蛋白基因需插入到質(zhì)粒上，才能轉(zhuǎn)移到受體細胞中，A正確；在基因工程中，需用特定的限制酶切割目的基因和運載體，而不是切割煙草的核酸，B錯誤；限制酶具有專一性，能識別特定的脫氧核苷酸序列，C錯誤；轉(zhuǎn)基因煙草與原煙草之間一般不會出現(xiàn)生殖隔離，D錯誤。2．(原創(chuàng))下列有關(guān)目的基因的操作能夠改善產(chǎn)品品質(zhì)的是()A．將草魚的生長激素基因?qū)膈庺~體內(nèi)B．將腸乳糖酶的基因?qū)肽膛５幕蚪MC．將人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表達D．將Bt毒蛋白基因整合到煙草或棉花的基因組并實現(xiàn)表達解析：選B。將草魚的生長激素基因?qū)膈庺~體內(nèi)是提高鯉魚的生長速度。導入腸乳糖酶基因的奶牛的牛奶中乳糖含量少，牛奶的品質(zhì)得到了改善。將人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表達是乳腺生物反應(yīng)器的應(yīng)用。Bt毒蛋白基因是抗蟲基因，能夠提高植物的抗性。3．(2024·南京高二檢測)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，下列操作正確的是()A．用限制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．重組DNA分子只能導入煙草的受精卵D．用含除草劑的培育基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細胞，屬于細胞水平的檢測解析：選B。限制酶一般只切割DNA分子雙鏈，而煙草花葉病毒是RNA病毒，A項錯誤；DNA連接酶連接目的基因和載體，構(gòu)建基因表達載體(即重組DNA分子)，B項正確；作為目的基因的受體細胞，可以是煙草的受精卵，也可以是一般的體細胞或煙草的原生質(zhì)體，C項錯誤；用含除草劑的培育基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細胞，應(yīng)當屬于個體生物學水平的檢測，D項錯誤。4．(2024·北京模擬)將限制甜菜堿、海藻糖等有機小分子合成的基因轉(zhuǎn)入煙草細胞中，會使煙草的抗旱性增加。下列關(guān)于這類轉(zhuǎn)基因煙草及其培育過程的說法，不正確的是()A．轉(zhuǎn)基因煙草細胞中甜菜堿等有機小分子的合成量增加B．轉(zhuǎn)基因煙草細胞細胞液滲透壓增大，可避開細胞過度失水C．將抗旱基因?qū)霟煵菁毎谐Ｓ棉r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法D．可以在干旱條件下篩選出勝利導入抗旱基因的煙草細胞解析：選D。將限制甜菜堿、海藻糖等有機小分子合成的基因轉(zhuǎn)入煙草細胞中后，細胞中甜菜堿等有機小分子的合成量增加，會使煙草細胞的滲透壓上升，避開細胞過度失水，因此這會使煙草的抗旱性增加，A、B正確；將目的基因?qū)胫参锛毎Ｓ棉r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，C正確；在干旱條件下篩選出的是勝利導入抗旱基因的煙草植株，而不是勝利導入抗旱基因的煙草細胞，D錯誤。5．(2024·云南師大附中期末)下面有關(guān)基因工程的敘述，正確的是()A．利用基因工程技術(shù)可分別從大腸桿菌和青霉菌體內(nèi)獲得基因工程藥品胰島素和青霉素B．用氯化鈉處理大腸桿菌可以使其處于感受態(tài)C．啟動子也稱為起始密碼子，終止子也稱為終止密碼子D．由大腸桿菌工程菌獲得的人的干擾素不能干脆利用解析：選D。青霉菌產(chǎn)生青霉素是一種自身基因的正常表達，故從青霉菌體內(nèi)獲得的青霉素不屬于基因工程藥品，A錯誤；用氯化鈣處理大腸桿菌可以使其處于感受態(tài)，B錯誤；啟動子和終止子都是一段特別的DNA序列，負責調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄，而起始密碼子和終止密碼子都存在于mRNA上，分別確定翻譯的起始和終止，C錯誤；大腸桿菌是原核生物，無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，由大腸桿菌工程菌生產(chǎn)的干擾素不具備自然活性，需經(jīng)過人工加工處理后才能利用，D正確。6．科學家將含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，該受精卵發(fā)育成的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。這一過程不涉及()A．DNA依據(jù)堿基互補配對原則自我復制B．DNA以其一條鏈為模板合成RNAC．RNA以自身為模板自我復制D．依據(jù)RNA密碼子的排列依次合成蛋白質(zhì)解析：選C。目的基因在通過轉(zhuǎn)基因工程得到的受體羊體內(nèi)能夠進行復制、轉(zhuǎn)錄和表達，RNA以自身為模板自我復制不能發(fā)生在正常的真核細胞內(nèi)。7．近年來基因工程的發(fā)展特別迅猛，基因治療不斷取得新進展。下列疾病可用基因治療醫(yī)治的是()A．21三體綜合征B．鐮刀型細胞貧血癥C．地方性甲狀腺腫D．青少年型糖尿病解析：選B。21三體綜合征是染色體異樣遺傳病，患者21號染色體有三條，病因不屬于基因異樣，不能進行基因治療；鐮刀型細胞貧血癥可用基因治療醫(yī)治；地方性甲狀腺腫實行的是放射性治療或手術(shù)治療；青少年型糖尿病屬于自身免疫病，必需注射胰島素治療。8．(2024·棗莊八中高二月考)探討發(fā)覺，let-7基因能影響癌基因RAS的表達，使肺癌細胞的增殖受到抑制，其影響機理如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是()A．目的基因是否在受體細胞中轉(zhuǎn)錄，可用抗原—抗體雜交技術(shù)來進行檢測B．let-7基因轉(zhuǎn)錄的miRNA與RASmRNA的配對遵循堿基互補配對原則C．肺癌細胞增殖受到抑制，可能是由于細胞中RASmRNA含量削減引起的D．let-7基因轉(zhuǎn)錄的miRNA無翻譯功能是因為let-7基因缺少啟動子答案：B二、多項選擇題9．科學家利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)勝利培育出一頭轉(zhuǎn)入了賴氨酸基因的轉(zhuǎn)基因牛，從其乳汁中可獲得大量的賴氨酸。以下相關(guān)敘述中正確的是()A．該題中基因表達載體的受體細胞的性染色體組成可以是XX，也可以是XYB．將賴氨酸基因?qū)肱５穆鸭毎?，通過組織培育也能形成轉(zhuǎn)基因牛C．人們只在轉(zhuǎn)基因牛的乳汁中才能獲得賴氨酸，是因為只在轉(zhuǎn)基因牛的乳腺細胞中表達賴氨酸基因D．運用基因工程技術(shù)讓牛合成大量的賴氨酸，該技術(shù)將導致定向變異解析：選CD。依據(jù)題干信息可知，從轉(zhuǎn)基因牛的乳汁中可獲得大量的賴氨酸，這說明基因表達載體的受體細胞的性染色體組成應(yīng)為XX，A錯誤；在基因工程中，常將目的基因?qū)雱游锏氖芫阎?，B錯誤；由于將賴氨酸基因?qū)氩溉閯游锏氖芫阎?，因此轉(zhuǎn)基因動物的體細胞中都有賴氨酸基因，但是該基因只在乳腺細胞中表達，C正確；基因工程是人為地將目的基因?qū)胧荏w細胞，定向地改造生物的性狀，D正確。10．(2024·揚州高二檢測)北極比目魚中有抗凍基因，其編碼的抗凍蛋白具有11個氨基酸的重復序列，該序列重復次數(shù)越多，抗凍實力越強。下圖是獲得轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株的過程示意圖，下列有關(guān)敘述正確的是()A．過程①是獲得抗凍基因的過程，用到的酶只有限制酶B．在重組質(zhì)粒上，抗凍基因首端和末端肯定具有啟動子和終止子，啟動和終止轉(zhuǎn)錄的進程C．過程②用到的質(zhì)粒是農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒，要將重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌才能進行篩選D．依據(jù)抗凍基因制作的DNA探針，可以用來檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在解析：選BD。據(jù)題圖可知，該轉(zhuǎn)基因技術(shù)操作中，獲得目的基因的方法是利用抗凍基因(目的基因)的mRNA進行人工化學合成，須要的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶和限制酶，A項錯誤；目的基因首端和末端的啟動子和終止子均是DNA片段，分別啟動和終止轉(zhuǎn)錄的進程，B項正確；重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌的目的是通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)敕鸭毎?，C項錯誤；檢測目的基因是否導入受體細胞，通常是用DNA探針進行檢測，即DNA分子雜交技術(shù)，D項正確。三、非選擇題11．基因工程是在現(xiàn)代生物學、化學和工程學基礎(chǔ)上建立和發(fā)展起來的，并有賴于微生物學理論和技術(shù)的發(fā)展運用，基因工程基本操作流程如圖所示，請據(jù)圖分析回答下列問題：(1)圖中A是________，最常用的是________；在基因工程中，須要在限制酶和________酶的作用下才能完成剪接過程。(2)在上述基因工程的操作過程中，遵循堿基互補配對原則的步驟有________(用圖中序號表示)。(3)從分子水平分析，進行基因工程的主要理論依據(jù)是不同生物的DNA分子結(jié)構(gòu)基本相同，且生物共用一套________。(4)探討發(fā)覺，番茄體內(nèi)的蛋白酶抑制劑對害蟲的消化酶有抑制作用，導致害蟲無法消化食物而被殺死，人們勝利地將番茄的蛋白酶抑制劑基因?qū)胗衩左w內(nèi)，玉米獲得了與番茄相像的抗蟲性狀，玉米這種變異的來源是________。(5)科學家在某種植物中找到了抗枯萎病的基因，并用基因工程的方法將該基因?qū)虢鸹ú枞~片細胞的染色體DNA上，經(jīng)培育長成的植株具備了抗病性，這說明________。解析：(1)在基因工程中，目的基因與載體結(jié)合形成重組DNA，載體常用質(zhì)粒；基因工程的工具酶是限制酶和DNA連接酶。(2)堿基互補配對發(fā)生在DNA分子之間、RNA分子之間及DNA分子和RNA分子之間，獲得目的基因、目的基因與載體的拼接及目的基因擴增和篩選過程中均會發(fā)生堿基互補配對。(3)從分子水平上分析，基因工程的理論依據(jù)是不同生物的DNA分子結(jié)構(gòu)基本相同，且生物共用一套遺傳密碼子。(4)基因工程的原理是基因重組。(5)依據(jù)題意，已培育出抗病植株，說明轉(zhuǎn)基因生物中目的基因已表達。答案：(1)載體質(zhì)粒DNA連接(2)①②④(3)遺傳密碼子(4)基因重組(5)目的基因(抗枯萎病的基因)已表達12．科學家嘗試運用Cre/LoxP位點特異性重組系統(tǒng)，在確定目的基因?qū)雱倮螅瑒h除轉(zhuǎn)基因煙草細胞內(nèi)的抗除草劑基因。其技術(shù)過程如圖甲所示(圖中的■代表基因前的啟動子)，據(jù)圖回答下列問題：(1)LoxP是一種僅由34個堿基對構(gòu)成的小型DNA片段，由兩個含13個堿基對的反向重復序列和中間間隔的8個堿基對序列共同組成，自身不會表達，插入質(zhì)粒后也不影響原有基因的表達，其堿基序列如圖乙所示：Cre酶能特異性地識別此序列并在箭頭處切開LoxP，其功能類似于基因工程中的__________酶。(2)將重組質(zhì)粒導入植物細胞最常用的方法是____________。作為標記基因，抗除草劑基因用于檢測目的基因是否導入勝利的原理是________________________。(3)確定目的基因?qū)雱倮螅钩輨┗蚓蜎]有用了。抗除草劑基因接著留在植物體內(nèi)可能會造成的平安問題是________________________。經(jīng)Cre酶處理后，質(zhì)粒中的兩個LoxP序列分別被切開后，可得到圖甲中右側(cè)的這兩個DNA分子。由于________________，因此抗除草劑基因不再表達。解析：(1)基因工程中的限制酶能特異性地識別脫氧核苷酸序列并在特定位點處切開脫氧核苷酸鏈，Cre酶的功能與之類似。(2)將重組質(zhì)粒導入植物細胞最常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法?？钩輨┗蚝湍康幕蛟谕粋€質(zhì)粒上，可以用抗除草劑基因作為標記基因來檢測目的基因是否導入勝利。(3)抗除草劑基因接著留在植物體內(nèi)可能會轉(zhuǎn)移到雜草中，形成能抗除草劑的超級雜草。由圖示可知，經(jīng)Cre酶處理后，抗除草劑基因前沒有了啟動子，因此不能表達。答案：(1)限制(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法抗除草劑基因和目的基因在同一個質(zhì)粒上(3)抗除草劑基因可能轉(zhuǎn)移到雜草中抗除草劑基因前沒有了啟動子13．(2024·無錫天一中學高二期末)我國科學家屠呦呦因其對青蒿素的探討榮獲2024年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。青蒿素是目前世界上最有效的治療瘧疾的藥物，為青蒿植株的次級代謝產(chǎn)物，其化學本質(zhì)是一種萜類化合物，其生物合成途徑如圖1所示。正常青蒿植株的青蒿素產(chǎn)量很低，難以滿意臨床需求，科學家為了提高青蒿素產(chǎn)量，將棉花中的FPP合成酶基因?qū)肓饲噍镏仓瓴⒆屍鋭倮磉_，獲得了高產(chǎn)青蒿植株，過程如圖2所示。據(jù)此回答下列問題：(1)探討人員從棉花基因文庫中獲得FPP合成酶基因后，可以采納______技術(shù)對該目的基因進行大量擴增，該技術(shù)除了須要供應(yīng)模板和游離的脫氧核苷酸外，還須要供應(yīng)______、__________________等條件。(2)圖2中的①為__________________，形成過程中須要____________________等酶；棉花FPP合成酶基因能夠和質(zhì)粒連接成①的主要緣由是__________________________。(3)若②不能在含有抗生素Kan的培育基上生存，則緣由是________________________。(4)由題意可知，除了通過提高FPP的含量來提高青蒿素的產(chǎn)量外，還可以通過哪些途徑來提高青蒿素的產(chǎn)量？(試舉一例)____________________________________________。解析：(1)PCR技術(shù)可在體外快速擴增目的基因，PCR的條件：模板(目的基因)、原料(四種脫氧核苷酸)、引物、熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)。(2)圖2中的①為構(gòu)建的基因表達載體(重組質(zhì)粒)，形成過程中須要限制酶切割目的基因和載體，再用DNA連接酶連接。由于切割棉花FPP合成酶基因和質(zhì)粒后，具有相同的黏性末端，兩者能夠連接成①基因表達載體。(3)重組質(zhì)粒中含有標記基因，若②不能在含抗生素Kan的培育基上生長，說明重組質(zhì)粒未導入農(nóng)桿菌。(4)據(jù)圖分析可知，F(xiàn)PP合成酶在ADS基因表達的狀況下，生成青蒿素，或者抑制SQS基因的表達，降低FPP合成酶生成其他萜類化合物的量，因此要提高青蒿素的產(chǎn)量，可以抑制SQS基因的表達(或增加ADS基因的表達)。答案：(1)PCR引物熱穩(wěn)定的DNA聚合酶(2)基因表達載體(重組質(zhì)粒)限制酶和DNA連接酶切割后具有相同的黏性末端(3)重組質(zhì)粒沒有導入農(nóng)桿菌(4)抑制SQS基因的表達(或增加ADS基因的表達)14．HIV屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒，是艾滋病的病原體。回答下列問題：(1)用基因工程方法制備HIV的某蛋白(目的蛋白)時，可先提取HIV中的______，以其作為模板，在________的作用下合成________，獲得該目的蛋白的基因，構(gòu)建基因表達載體，隨后導入受體細胞。(2)從受體細胞中分別純化出目的蛋白，該蛋白作為抗原注入機體后，刺激機體產(chǎn)生的可與此蛋白結(jié)合的相應(yīng)分泌蛋白是________，該分泌蛋白可用于檢測受試者血清中的HIV，檢測的原理是_______________________________________________________________。(3)已知某種菌導致的肺炎在健康人群中罕見，但是在艾滋病患者中卻多發(fā)。引起這種現(xiàn)象的根本緣由是HIV主要感染和破壞了患者的部分________細胞，降低了患者免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)功能。(4)人的免疫系統(tǒng)有______________癌細胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易發(fā)生惡性腫瘤。解析：(1)HIV的遺傳物質(zhì)是RNA，所以要想獲得相應(yīng)的目的基因，應(yīng)以HIV的RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成cDNA(或DNA)。(2)目的蛋白注入機體后相當于抗原。在抗原的刺激下，機體進行體液免疫，由漿細胞產(chǎn)生相應(yīng)抗體(分泌蛋白)，由于該抗體能與目的蛋白(抗原)發(fā)生特異性結(jié)合，所以可通過抗體檢測出有無目的蛋白，從而確定體內(nèi)有無HIV。(3)HIV主要攻擊人體的T(或T淋巴)細胞，從而降低機體免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)功能。(4)癌細胞在機體中屬于抗原，人體的免疫系統(tǒng)能夠監(jiān)控和清除癌細胞。答案：(1)RNA逆轉(zhuǎn)錄酶cDNA(或DNA)(2)抗體抗原—抗體特異性結(jié)合(3)T(或T淋巴)(4)監(jiān)控和清除15．醫(yī)學探討發(fā)覺，番茄紅素具有肯定的抗癌效果，其合成、轉(zhuǎn)化途徑如圖甲所示。由于一般番茄合成的番茄紅素易發(fā)生轉(zhuǎn)化，科學家設(shè)計了一種重組DNA(質(zhì)粒三)，它能轉(zhuǎn)錄出雙鏈RNA(發(fā)卡)，番茄細胞可以識別侵入的雙鏈RNA并將該雙鏈RNA及具有相同序列的單鏈RNA一起降解，提高了果實中番茄紅素的含量(圖乙)。請分析回答下列問題：(1)轉(zhuǎn)錄出“發(fā)卡”的DNA片段事實上是兩個反向連接的_