2021年高考生物(人教版)一輪復習強化練習：基因工程與轉基因生物的安全性和生物武器

1．如圖表示從蘇云金芽孢桿菌中分別出來的殺蟲晶體蛋白質基因(簡稱Bt基因)及形成轉基因抗蟲棉的圖解。請回答：(1)圖中a過程要用到的酶是________。(2)在進行圖中b過程時，由我國科學家獨創(chuàng)的格外簡便經(jīng)濟的方法是________，此外，也經(jīng)常接受______________法。若要培育轉基因綿羊，則此過程要用________的方法。(3)為確定抗蟲棉是否培育成功，既要用放射性同位素標記的________________作探針進行分子雜交測試，又要在個體水平上鑒定，后者具體過程是________________________________________________________________________。(4)活化的毒性物質應是一種________分子，可以全部或部分嵌合于昆蟲的細胞膜上，使細胞膜產(chǎn)生孔道，導致細胞因滲透平衡遭到破壞而裂開。(5)我國在“863”方案資助下開展Bt抗蟲棉、抗蟲水稻等爭辯，可以削減農藥、殺蟲劑的使用，這將對________起到重要作用。解析：提取目的基因時要用限制性核酸內切酶切割目的基因。將目的基因導入植物細胞常用的方法是花粉管通道法和農桿菌轉化法。目的基因導入動物細胞常用顯微注射法。為確定抗蟲棉是否培育成功，既要用放射性同位素標記的殺蟲晶體蛋白質基因作探針進行分子雜交測試，又要在個體水平上鑒定，以確定棉花是否有抗蟲的性狀毀滅，假如有抗蟲的性狀毀滅，則說明抗蟲棉培育成功了。蛋白質被蛋白酶分解為多肽，故活化的毒性物質應是一種多肽分子。種植抗蟲棉可以削減農藥、殺蟲劑的使用量，削減了對環(huán)境的污染，有利于疼惜環(huán)境。答案：(1)限制性核酸內切酶(或限制酶)(2)花粉管通道法農桿菌轉化顯微注射(3)殺蟲晶體蛋白質基因(或Bt基因、目的基因)讓昆蟲吞食抗蟲棉葉子，觀看害蟲的生存狀態(tài)(4)多肽(5)環(huán)境疼惜2．(2022·高考江蘇卷)圖1表示含有目的基因D的DNA片段長度(bp即堿基對)和部分堿基序列，圖2表示一種質粒的結構和部分堿基序列?，F(xiàn)有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4種限制性核酸內切酶，它們識別的堿基序列和酶切位點分別為C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。請問答下列問題：(1)圖1的一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個堿基之間依次由________________連接。(2)若用限制酶SmaⅠ完全切割圖1中DNA片段，產(chǎn)生的末端是________末端，其產(chǎn)物長度為________________。(3)若圖1中虛線方框內的堿基對被T—A堿基對替換，那么基因D就突變?yōu)榛騞。從雜合子中分別出圖1及其對應的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，產(chǎn)物中共有________種不同長度的DNA片段。(4)若將圖2中質粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進行連接，形成重組質粒，那么應選用的限制酶是________。在導入重組質粒后，為了篩選出含重組質粒的大腸桿菌，一般需要用添加________的培育基進行培育。經(jīng)檢測，部分含有重組質粒的大腸桿菌菌株中目的基因D不能正確表達，其最可能的緣由是____________________。解析：(1)一條脫氧核苷酸鏈中相鄰的兩個堿基之間是通過“—脫氧核糖—磷酸—脫氧核糖—”相連的。(2)從SmaⅠ的識別序列和酶切位點可知，其切割后產(chǎn)生的是平末端，圖Ⅰ中DNA片段有兩個SmaⅠ的識別序列，故切割后產(chǎn)生的產(chǎn)物長度為534＋3＝537(bp)、796－3－3＝790(bp)和658＋3＝661(bp)的三個片段。(3)圖示方框內發(fā)生堿基的替換后，形成的d基因失去了1個SmaⅠ的識別序列，故D基因、d基因用SmaⅠ完全切割所得產(chǎn)物中，除原有D基因切割后形成的3種長度的DNA片段外，還增加一種d基因被切割后毀滅的長度為537＋790＝1327(bp)的DNA片段。(4)目的基因的兩端都有BamHⅠ和MboⅠ的識別序列，質粒的啟動子后抗生素A抗性基因上有BamHⅠ和MboⅠ的識別序列，但抗生素B抗性基因只有MboⅠ的識別序列，故應選用的限制酶是BamHⅠ，此時將抗生素B抗性基因作為標記基因，故篩選時培育基中要添加抗生素B。若重組質粒已導入受體細胞卻不能正確表達，很可能是由于經(jīng)同種限制酶切割后目的基因和質粒有正反兩種連接方式，導入受體細胞的重組質粒是目的基因和質粒反向連接形成的。答案：(1)脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖(2)平537bp、790bp、661bp(3)4(4)BamHⅠ抗生素B同種限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D與質粒反向連接3．(2022·高考天津卷)黃曲霉毒素B1(AFB1)存在于被黃曲霉菌污染的飼料中，它可以通過食物鏈進入動物體內并蓄積，引起癌變。某些微生物能表達AFB1解毒酶，將該酶添加在飼料中可以降解AFB1，清除其毒性?；卮鹣铝袉栴}：(1)AFB1屬于________類致癌因子。(2)AFB1能結合在DNA的G上，使該位點受損傷變?yōu)镚*,在DNA復制中，G*會與A配對?，F(xiàn)有受損傷部位的序列為eq\o(\s\up7(—AG*T—),\s\do5(—TCA—))，經(jīng)兩次復制后，該序列突變?yōu)開_______。(3)下圖為接受基因工程技術生產(chǎn)AFB1解毒酶的流程圖。eq\x(\a\al(含AFB1解毒,酶基因的菌株))eq\o(→,\s\up7(Ⅰ))eq\x(總RNA)→eq\x(cDNA)eq\o(→,\s\up7(Ⅱ),\s\do5(PCR))eq\x(\a\al(AFB1解,毒酶基因))eq\o(→,\s\up7(構建))eq\x(\a\al(酵母工,程菌))eq\o(→,\s\up7(表達),\s\do5(純化))eq\x(\a\al(AFB1,解毒酶))據(jù)圖回答問題：①在甲、乙條件下培育含AFB1解毒酶基因的菌株，經(jīng)測定，甲菌液細胞密度小、細胞含解毒酶；乙菌液細胞密度大、細胞不含解毒酶。過程Ⅰ應選擇________菌液的細胞提取總RNA，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②過程Ⅱ中，與引物結合的模板是________________。③檢測酵母工程菌是否合成了AFB1解毒酶，應接受____________________方法。(4)選取不含AFB1的飼料和某種試驗動物為材料，探究該AFB1解毒酶在飼料中的解毒效果。試驗設計及測定結果見下表。組別添加肝臟AFB1殘留量(ng/g)AFB1(μg/kg飼料)AFB1解毒酶(g/kg飼料)A006.4B100020.9C100116.8D100311.7E10057.3F10077.3據(jù)表回答問題：①本試驗的兩個自變量分別為________________________________________________________________________。②本試驗中，反應AFB1解毒酶解毒效果的對比組是__________________。③經(jīng)測定，某污染飼料中AFB1含量為100μg/kg，則每千克飼料應添加________克AFB1解毒酶，解毒效果最好，同季節(jié)省了成本。(5)接受蛋白質工程進一步改造該酶的基本途徑是：從提高酶的活性動身，設計預期的蛋白質結構，推想應有的氨基酸序列，找到相對應的________序列。解析：(1)AFB1為化學物質，屬于化學類致癌因子。(2)運用題目所給的信息，結合DNA半保留復制的特點即可得出正確答案。(3)①只有細胞中的AFB1解毒酶基因表達才會有相應RNA。②目的基由于解毒酶基因，引物應和目的基因特異性結合。③用抗原—抗體雜交的方法可以檢測是否有相應的蛋白質產(chǎn)生。(4)由表格中數(shù)據(jù)可以看出，E、F組試驗動物肝臟中的AFB1殘留量最低，而相比之下，E組所用解毒酶少。(5)蛋白質工程的一般步驟：預期蛋白質功能→設計預期的蛋白質結構→推想應有的氨基酸序列→推想相對應的脫氧核苷酸序列。答案：(1)化學(2)eq\o(\s\up7(—ATT—),\s\do5(—TAA—))(3)①甲甲菌液細胞的AFB1解毒酶基因已轉錄生成mRNA，而在乙菌液細胞中該基因未轉錄②AFB1解毒酶基因的cDNA③抗原—抗體雜交(4)①AFB1的添加量和AFB1解毒酶的添加量②B組(或B組＋A組)③5(5)脫氧核苷酸1．ch1L基因是藍藻擬核DNA上把握葉綠素合成的基因。為爭辯該基因對葉綠素合成的把握，需要構建該種生物缺失ch1L基因的變異株細胞。技術路線如下圖所示，對此描述錯誤的是()A．ch1L基因的基本組成單位是脫氧核苷酸B．①②過程中使用限制酶的作用是將DNA分子的磷酸二酯鍵打開C．①②過程都要使用DNA聚合酶D．若操作成功，可用含紅霉素的培育基篩選出該變異株解析：選C。基因的基本組成單位是脫氧核苷酸，故A正確；限制酶作用于質粒和目的基因的磷酸二酯鍵，使它們形成相同的黏性末端，故B正確；①②過程都要使用限制酶和DNA連接酶，故C錯誤；若操作成功，在無ch1L基因的藍藻中含有紅霉素抗性基因，因此能夠用含紅霉素的培育基篩選出該變異株，故D正確。2．(2021·湖南師大附中高三模擬)下列關于蛋白質工程的敘述，錯誤的是()A．實施蛋白質工程的前提條件是了解蛋白質結構和功能的關系B．基因工程是蛋白質工程的基礎C．蛋白質工程是對蛋白質分子的直接改造D．蛋白質工程是在基因工程的基礎上延長出來的其次代基因工程解析：選C。蛋白質工程的過程是：預期蛋白質功能→設計預期蛋白質結構→推想應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列→合成DNA→表達出蛋白質，所以實施蛋白質工程的前提條件是了解蛋白質結構和功能的關系，A正確；蛋白質工程是在基因工程上延長出的其次代基因工程，蛋白質工程是在基因水平上改造蛋白質，所以B、D也正確；蛋白質工程的本質是改造基因，所以C錯誤。3．(2021·浙江五校聯(lián)考)下列關于轉基因生物與環(huán)境平安的敘述錯誤的是()A．重組的微生物在降解污染物的過程中可能產(chǎn)生二次污染B．種植抗蟲棉可以削減農藥的使用量，對環(huán)境沒有任何負面影響C．假如轉基因花粉中有有毒蛋白或過敏蛋白，可能會通過食物鏈傳遞到人體內D．轉基因生物所帶來的環(huán)境平安問題是可以解決的解析：選B。抗蟲棉當然可以削減農藥的使用，但外源基因可能通過花粉逸散到近緣的其他植物，從而造成基因污染。4．(2021·山東濰坊模擬)下圖為培育轉基因抗蟲棉的技術流程，請據(jù)圖回答：(1)質粒上標記基因的作用是________________________________________________________________________。(2)過程①是________________，這是基因工程的核心步驟，其目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)過程②接受最多的方法是________，檢測抗蟲基因是否整合到棉花細胞DNA分子上的方法是________。(4)③過程的培育基除含有必需的養(yǎng)分物質瓊脂外，還需要添加________，④過程的實質是________________。解析：(1)基因工程中運載體上的標記基因的作用主要是可以通過標記基因檢測目的基因是否導入成功。(2)過程①是基因表達載體的構建過程，主要的目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定保存并遺傳給后代，同時能夠使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。(3)過程②是將重組質粒導入受體細胞，最常用的方法是接受農桿菌轉化法，檢測抗蟲基因是否整合到棉花細胞DNA分子上接受DNA分子雜交的方法。(4)③是植物組織培育的脫分化過程，在培育過程中必需要添加植物激素。④過程是再分化過程，實質是基因的選擇性表達。答案：(1)鑒別受體細胞中是否含有目的基因(2)基因表達載體的構建使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代，同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用(3)農桿菌轉化法DNA分子雜交(4)植物激素基因的選擇性表達5．(2021·湖南部分重點中學調研)如圖表示從酵母菌中獵取某植物需要的把握某種酶合成的基因的流程，結合所學學問及相關信息回答下列問題：(1)圖中cDNA文庫________(填“大于”“等于”或“小于”)基因組文庫。(2)①過程提取的DNA需要________的切割，B過程是______________。(3)為在短時間內獲得大量目的基因，可用________擴增的方法，其原理是________________。(4)獵取目的基因之后，需要進行______________，其組成必需有____________以及標記基因等，此步驟是基因工程的核心。(5)將該目的基因導入某雙子葉植物細胞，其能否在此植物體內穩(wěn)定遺傳的關鍵是________________________________________________________________________。(6)假如要想使該酶活性更強或具有更強的耐受性，需要對現(xiàn)有蛋白質進行改造，這要通過蛋白質工程。首先要設計預期的________，再推想應有的氨基酸序列，找到相對應的________________。(7)除植物基因工程碩果累累之外，基因工程在動物基因工程、基因工程藥物和基因治療等方面也取得了顯著成果，請至少列舉出兩方面的應用：________________________________________________________________________。答案：(1)小于(2)限制酶逆轉錄(3)PCR技術DNA復制(4)基因表達載體的構建啟動子、目的基因、終止子(復制原點可不答)(5)目的基因是否整合到植物細胞的染色體上(6)蛋白質結構脫氧核苷酸序列(7)乳腺生物反應器；體外基因治療復合型免疫缺陷綜合癥(其他合理答案也可)6．人工構建的大腸桿菌質粒pBR322是基因工程中應用最廣泛的載體(見圖1)。除標注外，圖中其他英文縮寫表示該質粒上不同的限制性核酸內切酶的切割位點。請分析回答：圖1pBR322質粒(1)此質粒的化學本質是________，它可以作為多種目的基因的(運)載體，緣由是______________________。ampr和tetr在基因工程中的主要作用是__________________。(2)人胰島素由兩條肽鏈共有51個氨基酸組成，如圖2所示。圖2人胰島素的結構①通過基因工程培育能合成人胰島素的工程菌時，可先依據(jù)________推出________序列，再推出________序列，然后用化學方法人工合成A鏈和B鏈基因的片段。將此基因片段分別與________重組后，再導入大腸桿菌內。②在大腸桿菌內合成的單獨的A、B兩條多肽鏈沒有生物活性，是由于細菌中缺少________，不能________。若要直接獲得有活性的轉基因人胰島素，可以選擇________作為受體細胞。解析：(1)質粒的本質是環(huán)狀的DNA，質粒具有多種限制性核酸內切酶的酶切位點，所以可以作為多種目的基因的運載體。ampr和tetr在基因工程中的主要作用是作為標記基因。(2)①通過基因工程培育合成人胰島素的工程菌時，首先通過氨基酸的排列挨次，推想出信使RNA的堿基序列，由信使RNA的堿基序列推想出DNA的堿基序列，最終將此片段與質粒重組后，導入大腸桿菌。②大腸桿菌為原核生物，無內質網(wǎng)和高爾基體，故大腸桿菌合成的多肽鏈無生物活性。真核生物的細胞有內質網(wǎng)和高爾基體等細胞器，要直接獲得有活性的轉基因人胰島素，選擇真核細胞作為受體細胞即可。答案：(1)DNA