2018-2019高中生物 第4章 基因工程檢測 北師大版選修3.doc

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第4章 基因工程 檢測 (時間:60分鐘,滿分:100分) 一、選擇題(每小題2.5分,共50分) 1.下列有關基因工程中限制性內切酶的描述,正確的是 (　　) ①限制性內切酶的活性受溫度影響?、谙拗菩詢惹忻改茏R別和切割RNA?、巯拗菩詢惹忻缚蓮脑松镏刑崛　、芟拗菩詢惹忻傅牟僮鲗ο笫窃思毎? A.①③ B.③④ C.②④ D.①④ 解析:限制性內切酶主要存在于微生物中。酶的活性受溫度的影響。限制性內切酶識別和切割的是DNA序列,而不是原核細胞。 答案:A 2.下列有關基因工程的敘述,錯誤的是(　　) A.轉基因巨型小鼠實驗中的運載體是大鼠的線粒體 B.基因工程能定向地改變生物的遺傳性狀 C.馬鈴薯的葉肉細胞可作為受體細胞 D.用同一種限制性內切酶分別處理質粒和含目的基因的DNA,可產生相同的末端 解析:在培養(yǎng)轉基因巨型小鼠的實驗中,是以細菌的質粒作為運載體將含有大鼠生長激素基因的重組DNA分子導入小鼠受精卵中的,故A項錯誤。 答案:A 3.下列不可能作為基因工程受體細胞的是(　　) A.動物的受精卵 B.人的神經細胞 C.大腸桿菌細胞 D.酵母菌細胞 解析:動植物的受精卵均可作為基因工程的受體細胞,以培育成轉基因動植物。大腸桿菌細胞和酵母菌細胞是人們常利用的受體細胞,它們具有很強的繁殖能力,是生產某些藥品的良好實驗材料。人的神經細胞高度分化,失去分裂能力,不能作為基因工程的受體細胞。 答案:B 4.限制性內切酶可識別并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下圖為4種限制性內切酶BamHⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ及BglⅡ的識別序列及每一種限制性內切酶的特定切割部位。 其中切割出來的DNA片段末端可以互補結合的兩種限制性內切酶及其末端互補序列分別是(　　) A.BamHⅠ和EcoRⅠ;末端互補序列:—AATT— B.BamHⅠ和HindⅢ;末端互補序列:—GATC— C.BamHⅠ和BglⅡ;末端互補序列:—GATC— D.EcoRⅠ和HindⅢ;末端互補序列:—AATT— 解析:BamHⅠ和BglⅡ切出的黏性末端堿基能互補配對,互補序列為—GATC—。 答案:C 5.(2015北京高考理綜)在應用農桿菌侵染植物葉片獲得轉基因植株的常規(guī)實驗步驟中,不需要的是(　　) A.用攜帶目的基因的農桿菌侵染植物細胞 B.用選擇培養(yǎng)基篩選導入目的基因的細胞 C.用聚乙二醇誘導轉基因植株的原生質體融合 D.用適當比例的生長素和細胞分裂素誘導愈傷組織生芽 解析:應用農桿菌侵染植物葉片獲得轉基因植株的過程中,農桿菌攜帶目的基因侵染植物細胞從而將目的基因導入植物細胞;對于導入目的基因的細胞,需要針對標記基因,設置選擇培養(yǎng)基進行篩選;對獲得的含目的基因的植物細胞進行植物組織培養(yǎng)時,需用適當比例的生長素和細胞分裂素誘導愈傷組織生芽;對導入目的基因的植物細胞進行組織培養(yǎng)時不涉及細胞融合,不需要用聚乙二醇誘導轉基因植株的原生質體融合。 答案:C 6.下列有關質粒的敘述,正確的是(　　) A.質粒是存在于細菌中的一種細胞器 B.質粒改造后可用作基因工程的運載體 C.質粒上基因的表達不遵循中心法則 D.質粒一般具有合成抗生素的基因以便篩選受體細胞 解析:質粒一般含有抗生素抗性基因,而不是具有合成抗生素的基因。 答案:B 7.科學家運用轉基因技術,將蘇云金桿菌的抗蟲基因DXT轉移到大白菜細胞中,培育出抗蟲效果很好的優(yōu)質大白菜,減少了農藥的使用量,減輕了農藥對環(huán)境的污染。下列說法正確的是(　　) A.目的基因導入受體細胞時可以用滅活的病毒作為運載體 B. DXT基因在大白菜細胞中沒有表達 C.該技術所用的工具酶是限制性內切酶、DNA連接酶 D.限制性內切酶的切口一定是GAATTC堿基序列 解析:目的基因導入動物細胞時所用的運載體一般為滅活的病毒,導入植物細胞時一般用質粒作為運載體,A項錯誤。培育出了抗蟲效果好的大白菜,說明DXT基因在大白菜細胞中得到了表達,B項錯誤?；蚬こ痰年P鍵是用特定的限制性內切酶從蘇云金桿菌的DNA中“切取”DXT基因,并在某質粒上打開切口,然后再由DNA連接酶將DXT基因與質粒連接起來,形成重組DNA分子,C項正確。限制性內切酶具有特異性,不同的限制性內切酶識別序列不同,D項錯誤。 答案:C 8.在某種生物中檢測不到綠色熒光,將水母綠色熒光蛋白基因轉入該生物體內后,結果可以檢測到綠色熒光。由此可知(　　) A.該生物的基因型是雜合的 B.該生物與水母有很近的親緣關系 C.綠色熒光蛋白基因在該生物體內得到了表達 D.改變綠色熒光蛋白基因的1個核苷酸對,就不能檢測到綠色熒光 解析:在轉基因生物體內能檢測到綠色熒光,說明綠色熒光蛋白基因已在該生物體內成功表達。 答案:C 9.下列有關基因工程的成果及應用的說法,正確的是 (　　) A.用基因工程方法培育的抗蟲植物也能抗病毒 B.基因工程在畜牧業(yè)上應用的主要目的是培養(yǎng)體型巨大、品質優(yōu)良的動物 C.基因工程在農業(yè)上的應用主要是培育高產、穩(wěn)產、品質優(yōu)良和具有抗逆性的農作物 D.目前,在發(fā)達國家,基因治療已用于臨床實踐 解析:植物的抗逆性表現為抗蟲、抗病、抗除草劑、抗干旱、抗鹽堿等,分別是由不同的抗性基因決定的,抗蟲植物不能抗病毒。基因工程在畜牧業(yè)上的重要應用是改善畜產品的品質,而不是培養(yǎng)體型巨大的動物?；蛑委熌壳疤幱诔跗诘呐R床試驗階段。 答案:C 10.下列關于基因工程的敘述,錯誤的是(　　) A.目的基因和受體細胞均可來自動植物或微生物 B.限制性內切酶和DNA連接酶是兩類常用的工具酶 C.人胰島素原基因在大腸桿菌中表達的胰島素原無生物活性 D.運載體上的抗性基因有利于篩選含重組DNA的細胞和促進目的基因的表達 解析:基因工程中目的基因和受體細胞均可來自動植物或微生物?；蚬こ讨谐Ｓ玫墓ぞ呙赣邢拗菩詢惹忻负虳NA連接酶。大腸桿菌為原核生物,不含有內質網和高爾基體等細胞器,不能對蛋白質進行加工,其合成的胰島素原無生物活性。運載體中的抗性基因為標記基因,其作用是篩選含重組DNA的細胞,不能促進目的基因的表達。 答案:D 11.半乳糖血癥病人由于細胞內不能合成半乳糖轉移酶,體內過多的半乳糖積聚,引起肝、腦等功能受損。一位科學家用帶有半乳糖苷酶基因的噬菌體侵染患者的離體組織細胞,結果發(fā)現這些組織細胞能夠利用半乳糖了。這種治療疾病的方法稱為(　　) A.免疫治療 B.化學治療 C.基因治療 D.藥物治療 答案:C 12.基因工程生產人體糖蛋白時,自然狀況下的大腸桿菌不宜作為受體細胞,因為它缺少(　　) A.內質網和高爾基體 B.線粒體和核糖體 C.高爾基體和核糖體 D.線粒體和內質網 解析:糖蛋白需要內質網和高爾基體加工,大腸桿菌是原核生物,沒有內質網和高爾基體。 答案:A 13.為達到相應目的,必須使用分子技術檢測的是(　　) A.攜帶鏈霉素抗性基因受體菌的篩選 B.產生抗人白細胞介素-8抗體的雜交瘤細胞的篩選 C.轉基因抗蟲棉植株抗蟲效果的鑒定 D.21三體綜合征的診斷 解析:目的基因的檢測和鑒定分為分子水平和個體水平。受體菌的篩選屬于個體水平,不需要分子檢測。雜交瘤細胞的篩選需用抗原—抗體雜交的方法,屬于分子水平。對抗蟲棉植株抗蟲效果的鑒定屬于個體水平。21三體綜合征檢測需進行細胞培養(yǎng),并分析其染色體組成,屬于細胞水平。 答案:B 14.利用基因工程技術生產羧酸酯酶(CarE)制劑的流程如下圖所示,下列敘述正確的是(　　) A.過程①不需使用反轉錄酶 B.過程②需使用解旋酶和PCR獲取目的基因 C.過程③使用的感受態(tài)細胞可用NaCl溶液制備 D.過程④可利用DNA分子雜交鑒定目的基因是否已導入受體細胞 解析:由mRNA獲得DNA的過程是反轉錄,需要反轉錄酶,A項錯誤。過程②表示用PCR擴增目的基因,此過程不需要解旋酶,通過控制溫度達到解旋的目的,B項錯誤。過程③獲得感受態(tài)的大腸桿菌是使用CaCl2處理的,C項錯誤。鑒定目的基因是否導入受體細胞,可以采用DNA分子雜交技術,D項正確。 答案:D 15.下圖是利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖。以下相關敘述,正確的是(　　) A.②的構建需要限制性內切酶和DNA聚合酶參與 B.③侵染植物細胞后,重組Ti質粒整合到④的染色體上 C.④的染色體上若含抗蟲基因,則⑤就表現出抗蟲性狀 D.⑤只要表現出抗蟲性狀就表明植株發(fā)生了可遺傳變異 解析:構建基因表達載體時,需要限制性內切酶和DNA連接酶參與,A項錯誤。含重組Ti質粒的農桿菌侵染植物后,Ti質粒上的T-DNA整合到受體細胞的染色體DNA上,B項錯誤?？瓜x基因在轉基因植株中正常表達才能使其表現出抗蟲性狀,C項錯誤。植株抗蟲性狀的出現是由于獲得了外源基因,屬于基因重組導致的可遺傳變異,D項正確。 答案:D 16.下列關于基因工程技術的敘述,正確的是(　　) A.切割質粒的限制性內切酶均特異性地識別6個核苷酸序列 B.PCR反應中溫度的周期性改變是使DNA聚合酶催化不同的反應 C.通常采用抗生素合成基因作為報告基因 D.抗蟲基因即使成功地插入到植物細胞染色體上也未必能正常表達 解析:每種限制性內切酶分別識別特定的核苷酸序列,大多數限制性內切酶的識別序列由6個核苷酸組成,也有少數限制性內切酶識別的核苷酸序列由4、5或8個核苷酸組成,A項錯誤。PCR技術中溫度在90~95 ℃時,DNA解旋為單鏈;溫度為55~60 ℃時,引物與單鏈相應互補序列結合;溫度為70~75 ℃時,4種脫氧核苷酸在DNA聚合酶作用下,合成新的DNA鏈,B項錯誤。作為報告基因的通常是抗生素抗性基因,C項錯誤。抗蟲基因成功導入受體細胞,也未必能正常表達,是否表達需要分子水平和個體水平上的檢測和鑒定,D項正確。 答案:D 17.人們發(fā)現蛛絲蛋白比蠶絲蛋白更細,但強度卻更大,于是有人試圖通過破解蛛絲蛋白的結構從而推出其基因結構,以指導對蠶絲蛋白基因的修改,從而讓蠶也吐出像蛛絲一樣堅韌的絲,此過程的名稱和依據的原理分別是 (　　) A.基因突變:DNA→RNA→蛋白質 B.基因工程:RNA→RNA→蛋白質 C.基因工程:DNA→RNA→蛋白質 D.蛋白質工程:蛋白質→RNA→DNA→RNA→蛋白質 答案:D 18.從高粱的基因組中分離出磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(Ppc基因),利用轉基因技術將其轉入水稻體內可以提高水稻的光合效率,下列敘述不正確的是(　　) A.此技術的關鍵是基因表達載體的構建 B.此技術將Ppc基因導入水稻常用基因槍法 C.此技術可用抗原—抗體雜交檢測基因是否正常轉錄 D.此技術是否成功必須測定轉基因植株與非轉基因植株的光合速率并進行對照 解析:基因工程中的關鍵步驟是基因表達載體的構建。單子葉植物細胞作為受體細胞時常用的導入方法是基因槍法。檢測基因是否正常轉錄利用的方法是分子雜交技術,而不是抗原—抗體雜交技術。 答案:C 19.北極比目魚含有抗凍基因,其編碼的抗凍蛋白具有11個氨基酸的重復序列,該序列重復次數越多,抗凍能力越強。下頁左上圖是獲取轉基因抗凍番茄植株的過程示意圖,下列有關敘述正確的是(　　) A.過程①獲取的目的基因,可用于基因工程和比目魚基因組測序 B.將多個抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達的新基因,不能得到抗凍性增強的抗凍蛋白 C.過程②構成的重組質粒缺乏標記基因,需要轉入農桿菌才能進行篩選 D.應用DNA探針技術可以檢測轉基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其表達 解析:過程①為反轉錄過程獲得目的基因,獲得的目的基因中缺少相應內含子,所以用這種方法獲得的基因不能用于比目魚基因組測序。將多個抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達的新基因,得到的蛋白質的抗凍性并不增強。重組質粒上有標記基因,并不是轉入農桿菌才能篩選,而是用農桿菌介導的遺傳轉化法將重組質粒導入受體細胞。應用DNA探針技術可以檢測目的基因是否在受體細胞中存在,并不能檢測其是否表達。 答案:B 20.基因芯片相當于對DNA測序,下圖為DNA測序儀顯示的某真核生物DNA片段一條鏈的堿基排列順序圖片。其中圖1的堿基排列順序已經解讀,其順序是GGTTATGCGT,那么圖2顯示的堿基排列順序應該是 (　　) A.GCTTGCGTAT B.GATGCGTTCG C.TAGTCTGGCT D.GCTGAGTTAG 解析:由圖1的堿基排列順序為GGTTATGCGT,再結合圖可知該圖是從下向上解讀的,且縱行從左往右依次代表的是堿基A、C、G、T,由此可推斷出圖2的堿基排列順序為GATGCGTTCG。 答案:B 二、非選擇題(共50分) 21.(12分)(2015江蘇高考)胰島素A、B鏈分別表達法是生產胰島素的方法之一。圖1是該方法所用的基因表達載體,圖2表示利用大腸桿菌作為工程菌生產人胰島素的基本流程(融合蛋白A、B分別表示β-半乳糖苷酶與胰島素A、B鏈融合的蛋白)。請回答下列問題。 圖1 圖2 (1)圖1基因表達載體中沒有標注出來的基本結構是　　　　　　　　　　。 (2)圖1中啟動子是　　　　　　　　　　酶識別和結合的部位,有了它才能啟動目的基因的表達;氨芐青霉素抗性基因的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)構建基因表達載體時必需的工具酶有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)β-半乳糖苷酶與胰島素A鏈或B鏈融合表達,可將胰島素肽鏈上蛋白酶的切割位點隱藏在內部,其意義在于　。 (5)溴化氰能切斷肽鏈中甲硫氨酸羧基端的肽鍵,用溴化氰處理相應的融合蛋白能獲得完整的A鏈或B鏈,且β-半乳糖苷酶被切成多個肽段,這是因為　。 (6)根據圖2中胰島素的結構,請推測每個胰島素分子中所含游離氨基的數量。你的推測結果是　　　　　　　　,理由是　　。 解析:(1)一個完整的基因表達載體包括目的基因、復制原點、啟動子、終止子、標記基因等。圖1中沒有標注的基本結構是終止子。(2)啟動子是基因中的一段DNA序列,是RNA聚合酶的結合位點,它啟動目的基因的表達。氨芐青霉素抗性基因是標記基因,其作用是篩選含有重組質粒的大腸桿菌。(3)構建基因表達載體時要將目的基因連接在運載體上,所以必需的工具酶有限制性內切酶和DNA連接酶。(4)胰島素是在大腸桿菌內生產的,將胰島素肽鏈上蛋白酶的切割位點隱藏在內部,可以防止胰島素的A、B鏈被大腸桿菌體內的蛋白酶降解。(5)溴化氰能切斷肽鏈中甲硫氨酸羧基端的肽鍵,用溴化氰處理相應的融合蛋白能獲得完整的A鏈或B鏈,說明胰島素A、B鏈中不含甲硫氨酸。β-半乳糖苷酶被切成多個肽段,說明其中含多個甲硫氨酸。(6)從圖2可以看出胰島素分子由兩條肽鏈組成,所以每個胰島素分子至少含有兩個游離氨基,因為兩條肽鏈的一端各有一個游離的氨基,氨基酸的R基團中還可能含有游離的氨基。 答案:(1)終止子 (2)RNA聚合　作為標記基因,將含有重組質粒的大腸桿菌篩選出來 (3)限制性內切酶和DNA連接酶 (4)防止胰島素的A、B鏈被大腸桿菌體內的蛋白酶降解 (5)β-半乳糖苷酶中含多個甲硫氨酸,而胰島素A、B鏈中不含甲硫氨酸 (6)至少兩個　兩條肽鏈的一端各有一個游離的氨基,氨基酸R基團中可能還含有游離的氨基 22.(10分)下面是將某細菌的基因A導入大腸桿菌內,制備“工程菌”的示意圖。請據圖回答下列問題。 (1)獲得A有兩條途徑:一是以A的mRNA為模板,在　　　　　　　酶的催化下,合成互補的單鏈DNA,然后在　　　　　　　　　　　作用下合成雙鏈DNA,從而獲得所需基因;二是根據目標蛋白質的　　　　　　　序列,推測出相應的mRNA序列,然后按照堿基互補配對原則,推測其DNA的　　　　　　　　　　序列,再通過化學方法合成所需基因。 (2)利用PCR技術擴增DNA時,需要在反應體系中添加的有機物質有　　　　　　　、　　　　　　　　、4種脫氧核苷酸和耐熱性的DNA聚合酶,擴增過程可以在PCR擴增儀中完成。 (3)由A和載體B拼接形成的C通常稱為　　　　　　　　　　　。 (4)在基因工程中,常用Ca2+處理D,其目的是　。 解析:(1)利用反轉錄法合成目的基因的過程:以mRNA為模板,在反轉錄酶的催化作用下合成單鏈DNA,然后在DNA聚合酶作用下,合成雙鏈DNA分子。根據蛋白質工程合成目的基因的過程:根據目標蛋白質的氨基酸序列,推測相應的mRNA序列,然后按照堿基互補配對原則,推測DNA中脫氧核苷酸的排列順序,再通過化學方法合成。(2)PCR過程中需要酶、底物、模板、引物和能量等條件。(3)目的基因和運載體結合,形成基因表達載體。(4)利用大腸桿菌做受體細胞時,需要先用Ca2+處理,使之成為感受態(tài)細胞,有利于吸收重組DNA分子。 答案:(1)反轉錄　DNA聚合酶　氨基酸　脫氧核苷酸 (2)引物　(目的基因或基因A)模板 (3)基因表達載體 (4)使其成為感受態(tài)細胞,更容易吸收重組DNA分子 23.(10分)人組織纖溶酶原激活物(htPA)是一種重要的藥用蛋白,可在轉htPA基因母羊的羊乳中獲得。流程如下。 (1)htPA基因與運載體用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　切割后,通過DNA連接酶連接,以構建重組表達載體。檢測目的基因是否已插入受體細胞DNA,可采用　　　　　　　　　　技術。 (2)為獲取更多的卵細胞,要對供體母羊注射促性腺激素,使其　　　　　　　。采集的精子需要經過　　　　　　　　　才具備受精能力。 (3)將重組表達載體導入受精卵常用的方法是　　　　　　　　　　　。為了獲得母羊,移植前需對已成功轉入目的基因的胚胎進行　　　　　　　。利用胚胎分割和胚胎移植技術可獲得多個轉基因個體,這體現了早期胚胎細胞的　　　　　　　。 (4)若在轉htPA基因母羊的羊乳中檢測到　　　　　　　　　　　　　　　,說明目的基因成功表達。 解析:(1)構建基因表達載體時,通常用同一種限制性內切酶切割目的基因與運載體,然后用DNA連接酶進行連接。檢測目的基因是否已導入受體細胞,可采用DNA分子雜交技術。 (2)促性腺激素可使供體超數排卵,采集的精子沒有受精能力,需要對精子進行獲能處理。 (3)將目的基因導入動物受體細胞的常用方法是顯微注射法,為了繁殖某一性別的個體,應對胚胎進行性別鑒定;分割后的早期胚胎能發(fā)育成個體,說明早期胚胎細胞具有全能性。 (4)若檢測到目的基因的表達產物,說明目的基因成功表達,本題中的基因表達產物是htPA。 答案:(1)同種限制性內切酶　DNA分子雜交 (2)超數排卵　獲能(處理) (3)顯微注射法　性別鑒定　全能性 (4)htPA(或人組織纖溶酶原激活物) 24.(8分)下圖是某種類似動物蛋白質工程的示意圖,請分析回答下列問題。 (1)目前蛋白質工程中難度最大的是圖中編號[　]所示過程。 (2)實現③過程所依據的原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)經過④過程得到目的基因,所采取的手段與基因突變相比最大的特點是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)⑤過程中對核苷酸序列有嚴格要求的工具酶是　　　　　　　　　　　　,進行⑤過程的目的是　　。 解析:(1)蛋白質空間結構較復雜,難測定,是蛋白質工程中難度最大的工作。(2)依據氨基酸與密碼子的對應關系,由氨基酸序列推出mRNA中堿基序列,進而推出基因中堿基排列順序后,再用DNA合成儀合成目的基因。(3)④過程是對已有的基因進行相應的改造,是定向的。(4)限制性內切酶能識別特定的核苷酸序列,具有專一性,⑤過程是基因表達載體的構建,它可以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。 答案:(1)① (2)氨基酸與密碼子的對應關系 (3)基因突變是不定向的,而④過程是定向地改變基因 (4)限制性內切酶　使目的基因能夠在受體細胞中穩(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 25.(10分)右上圖表示利用致病病毒M的表面蛋白基因和無害病毒N,通過基因工程制作重組M病毒疫苗的部分過程。其中①~⑤表示操作流程,a~h表示分子或結構。請結合相關知識回答下列有關遺傳信息傳遞和表達的問題。 (1)在上圖所示過程中,獲取目的基因的步驟是流程　　　　　　　(填圖中編號);在流程③中必需的工具酶有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)結構h中　　　　　　　　　　　　成分是疫苗的有效成分。 (3)下列說法正確的是　　　(多選)。 A.圖中⑥過程相當于基因工程操作步驟中將目的基因導入受體細胞 B.質粒運載體只能在與目的基因重組后進入細胞 C.⑥過程用到限制性內切酶、DNA聚合酶 D.質粒是環(huán)狀DNA分子 E.圖示中制作的疫苗可引起人體發(fā)生特異性免疫 F.沒有限制性內切酶就無法使用質粒運載體 (4)據圖比較結構g和結構h的異同,并解釋產生差異的原因。 答案:(1)①②　限制性內切酶、DNA連接酶 (2)蛋白質外殼 (3)DEF (4)相同點:遺傳物質相同;不同點:表面蛋白質不同。 產生差異的原因:g導入受體細胞后,目的基因得以表達,合成了致病病毒M的表面蛋白。