高中生物 基因工程.docx

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高中生物基因工程

配餐作业（三十六）　基因工程

A组·全员必做题

1．天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。

现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是（　　）

A．提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因B

B．利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因B

C．利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞

D．将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞

解析　此题考查基因工程及其应用的相关知识。

获取目的基因B，可先提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再经PCR技术扩增，A项正确；基因文库构建时是将目的基因与载体连接起来，形成重组载体，再导入受体菌中储存和扩增，提取目的基因时不需使用限制酶，B项错误；连接目的基因与质粒的酶是DNA连接酶，C项错误；将目的基因导入植物细胞，常用农杆菌转化法，不使用大肠杆菌，D项错误。

答案　A

2．下列关于cDNA文库和基因组文库的说法中，正确的是（　　）

A．同一物种的cDNA文库只有1种

B．某真核生物的cDNA文库中的某基因一定比基因组文库中的该基因短

C．可以利用反转录法获取cDNA文库和基因组文库

D．只有cDNA文库的基因可实现物种间的基因交流

解析　本题考查基因文库，意在考查考生的理解能力。

在同一个体的不同发育时期获得的cDNA文库不同，因此，一个物种可以有多个cDNA文库，但一个物种的基因组文库只有1个，A错误；cDNA文库的基因是由mRNA经过逆转录获得的，所以，cDNA文库的基因和基因组文库的基因相比，缺少基因中启动子和内含子，因此cDNA文库的基因要短一些，B正确；只有cDNA文库可通过反转录法进行构建，C错误；cDNA文库的基因可实现物种间的基因交流，而基因组文库的部分基因可实现物种间的基因交流，D错误。

答案　B

3．利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需的产品。

下列选项中能说明目的基因完成表达的是（　　）

A．棉花细胞中检测到载体上的标记基因

B．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素的基因

C．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因的mRNA

D．酵母菌细胞中提取到人的干扰素

解析　基因的表达即控制蛋白质的合成，包括转录和翻译，仅仅转录出mRNA还不能叫表达，只有合成了相应的蛋白质才能证明目的基因完成了在受体细胞中的表达。

答案　D

4．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，不可作为侵入大肠杆菌的载体的是（已知青霉素可杀死细菌，四环素不能杀死大肠杆菌）（　　）

A.

B.

C.

D.

解析　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。

B质粒大肠杆菌含有抗四环素基因与否，都能在含四环素的培养基上生长，所以不能用于对目的基因是否进入大肠杆菌的检测。

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。

答案　B

5．如图表示利用农杆菌转化法获得某种转基因植物的部分操作步骤。

以下说法错误的是（　　）

A．利用含有四环素的培养基可将含Ⅱ的细菌筛选出来

B．Ⅲ是农杆菌，通过步骤③将目的基因导入植株

C．⑥可与多个核糖体结合，并可以同时翻译出多种蛋白质

D．①过程的完成需要限制酶和DNA连接酶的参与

解析　⑥是一个mRNA分子，可与多个核糖体结合形成多聚核糖体，由于翻译的模板是同一个mRNA分子，故翻译出的是同一种蛋白质。

答案　C

6．（2016·山东济宁一模）图示方案为人们获得生物新品种的过程，请回答下列问题：

方案Ⅰ：

抗冻蛋白基因

烟草细胞―→抗冻烟草

方案Ⅱ：

A基因

免疫过的B细胞―→体外培养―→单克隆抗体

方案Ⅲ：

人的生长激素基因

牛的受精卵―→早期胚胎

受体母牛―→转基因牛

（1）基因工程的核心步骤是____________________。

农杆菌转化法中，根据农杆菌的特点，如果将抗冻蛋白基因插入________上，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞，并将其插入植物细胞中________上。

（2）推测方案Ⅱ中A基因所起的作用是________，请写出该方案获得的细胞中遗传信息传递时所遵循的法则___________________

______________。

（3）方案Ⅲ中的转基因牛可以通过分泌乳汁来生产人的生长激素。

这需要将人的生长激素基因与______________的启动子等调控组件重组在一起。

该方案中的早期胚胎在移植入受体母牛子宫之前，必须进行性别鉴定，一般是取处于________时期的________细胞进行检测。

解析　

（1）基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤。

农杆菌转化法中，将抗冻蛋白基因插入Ti质粒的T－DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因插入植物细胞中染色体DNA上。

（2）方案Ⅱ中将A基因导入免疫过的B淋巴细胞生产单克隆抗体，说明A基因使得细胞无限增殖，即A基因能够调控细胞无限增殖，该基因在受体细胞中能够复制、转录和翻译。

（3）方案Ⅲ中将人的生长激素基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，使得转基因牛可以通过分泌乳汁来生产人的生长激素。

囊胚中的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞发育成胎盘和胎膜，将早期胚胎移植入受体母牛子宫之前，一般取处于囊胚时期的滋养层细胞进行性别检测。

答案　

（1）基因表达载体的构建　Ti质粒的T－DNA　染色体DNA

（2）调控细胞无限增殖

（3）乳腺蛋白基因　囊胚　滋养层

7．（2017·湖北武汉毕业调研）镰刀型细胞贫血症是一种单基因遗传病，患者的血红蛋白分子β肽链第6位氨基酸谷氨酸被缬氨酸代替，导致功能异常。

回答下列问题：

（1）异常血红蛋白的氨基酸序列改变的根本原因是编码血红蛋白基因的________序列发生改变。

（2）将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的。

此操作________（填“属于”或“不属于”）蛋白质工程，理由是该操作______________________

____________。

（3）用基因工程方法制备血红蛋白时，可先提取早期红细胞中的________，以其作为模板，在________酶的作用下反转录合成cDNA。

cDNA与载体需在________________酶的作用下，拼接构建基因表达载体，导入受体菌后进行表达。

（4）检测受体菌是否已合成血红蛋白，可从受体菌中提取________，用相应的抗体进行________________杂交，若出现杂交带，则表明该受体菌已合成血红蛋白。

解析　

（1）基因是具有遗传效应的DNA片段，遗传信息储存在基因碱基对的排列顺序中。

（2）蛋白质工程是指通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求，故题中所述不属于蛋白质工程。

（3）利用反转录法获取目的基因时，需先提取mRNA，在逆转录酶的作用下反转录合成cDNA。

cDNA与载体需要在限制酶和DNA连接酶的作用下拼接构建成基因表达载体，才可导入受体菌。

（4）检测目的基因是否翻译成蛋白质，需要从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交。

答案　

（1）碱基对

（2）不属于　没有对现有的蛋白质进行改造

（3）mRNA　逆转录　限制酶和DNA连接

（4）蛋白质　抗原—抗体

8．（2017·宁夏银川一中月考）为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。

我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。

（1）获得耐盐基因后，可通过________扩增目的基因。

构建重组DNA分子所用的限制性核酸内切酶作用于图中的______处，DNA连接酶作用于________处（填“a”或“b”）。

（2）将重组DNA分子导入水稻受体细胞常用的方法有________法和________法。

（3）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的________作探针进行分子杂交检测，又要用________的方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。

（4）若将该转基因植株的花药在高盐碱的培养基上作离体培养，则获得的再生植株群体中耐盐型植株大约占________%。

（5）利用基因工程技术培育耐盐水稻新品系，相比传统的杂交育种方法，其优点主要表现为__________________________________。

解析　

（1）扩增目的基因的方法是PCR技术。

限制酶和DNA连接酶都作用于磷酸二酯键，即a处。

（2）将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法和基因枪法。

（3）基因探针为标记的目的基因单链，从个体水平鉴定可用一定浓度盐水浇灌植株。

（4）若将该转基因植株的花药在高盐碱的培养基上作离体培养，则获得的再生植株群体中耐盐型植株大约占100%。

（5）基因工程的优点是能根据人类的需要，定向改造遗传物质，获得优良遗传性状。

答案　

（1）PCR技术　a　a

（2）农杆菌转化　基因枪（或花粉管通道）

（3）耐盐基因（目的基因）　一定浓度盐水浇灌（移栽到盐碱地中）

（4）100

（5）能根据人类的需要，定向改造遗传物质，获得优良遗传性状

B组·能力提升题

9．若要利用某目的基因（见图甲）和P1噬菌体载体（见图乙）构建重组DNA（见图丙），限制性核酸内切酶的酶切位点分别是BglⅡ（A↓GATCT）、EcoRⅠ（G↓AATTC）和Sau3AⅠ（↓GATC）。

下列分析合理的是（　　）

A．用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体

B．用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体

C．用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体

D．用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体

解析　解答本题的关键是要看清切割后目的基因插入的方向，只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体，构建的重组DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移动方向才一定与图丙相同。

答案　D

10．为获得抗病的马铃薯往往采用转基因技术，将相关抗病基因转移到马铃薯体内。

其过程大致如下图所示。

下列相关叙述，正确的是（　　）

A．图中①过程涉及两种工具酶，目的基因插入的位置为TDNA所在的区段

B．图中②过程，农杆菌需经镁离子溶液处理，处理后的细胞处于感受态

C．图中③④过程，所用培养基中应添加两种激素，添加顺序对细胞的分化方向无影响

D．检测相关抗病基因是否在受体细胞内转录，可采用抗原—抗体杂交法

解析　本题考查基因工程的知识，意在考查考生的理解能力。

图中②过程，农杆菌需经钙离子溶液处理，B错误；植物组织培养所用激素的先后使用顺序及其比例都会影响细胞的分化方向，C错误；检测相关基因是否在受体细胞内转录，可采用DNA—RNA杂交法，而抗原—抗体杂交法检测的是目的基因是否翻译为蛋白质，D错误。

答案　A

11．（多选）如图表示细胞膜上乙酰胆碱（一种神经递质）受体基因的克隆技术操作过程，下列相关分析中错误的是（　　）

A．获得该mRNA的最佳材料是受精卵

B．构建基因表达载体最可能使用的载体是大肠杆菌

C．完成过程①②必不可少的酶分别是逆转录酶、DNA聚合酶

D．探针筛选的目的是淘汰被感染的细菌，获得未被感染的细菌

解析　该受体基因在神经细胞中表达，获得该mRNA的最佳材料是神经细胞。

构建基因表达载体最可能使用的载体是质粒。

探针筛选的目的是检测是否存在cDNA。

答案　ABD

12．（2016·天津卷）人血清白蛋白（HSA）具有重要的医用价值，只能从人血浆中制备。

如图是以基因工程技术获取重组HSA（rHSA）的两条途径。

（1）为获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取________合成总cDNA，然后以cDNA为模板，使用PCR技术扩增HSA基因。

下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。

（2）启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是________（填写字母，单选）。

A．人血细胞启动子B．水稻胚乳细胞启动子

C．大肠杆菌启动子D．农杆菌启动子

（3）利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是_______________________________________________。

（4）人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确空间结构才有活性。

与途径Ⅱ相比，选择途径Ⅰ获取rHSA的优势是_________________________________________________________。

（5）为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与________的生物学功能一致。

解析　本题主要考查基因工程的基本操作步骤和基因工程的应用等相关知识，意在考查考生的识记、理解及应用能力。

（1）cDNA是以mRNA为模板逆转录得到的，要合成总cDNA，需要采集人的血液，提取总RNA（或mRNA）。

PCR扩增目的基因时DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸，两条模板链指导合成的子链延伸方向相反。

（2）启动子具有物种和组织的特异性，要构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，应选择水稻胚乳细胞的启动子。

（3）自然条件下农杆菌可感染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有感染能力，当植物受损伤时，伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞。

水稻为单子叶植物，利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中添加酚类物质，可吸引农杆菌移向水稻受体细胞，这时农杆菌中的Ti质粒上的T－DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。

（4）大肠杆菌为原核生物，只有核糖体一种细胞器，不能对翻译形成的肽链进行加工修饰，水稻为真核生物，细胞内具有生物膜系统，能对来自核糖体的初始rHSA多肽进行高效加工。

（5）HSA具有重要的医用价值，要证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与HSA的生物学功能一致。

答案　

（1）总RNA（或mRNA）

（2）B

（3）吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化

（4）水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工

（5）HSA