学年高中生物 第四章 基因工程单元检测 北师大版选修3.docx

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学年高中生物第四章基因工程单元检测北师大版选修3

第四章基因工程

（时间：

90分钟　满分：

100分）

一、选择题（本题包括20小题，每小题2.5分，共50分）

1．作为基因工程中的“分子运输车”，运载体应具备的条件是（　　）

①必须有一个至多个限制性内切酶的切割位点，以便目的基因可以插入到运载体上　②运载体必须具备自我复制的能力，或整合到受体染色体DNA上随染色体DNA的复制而同步复制　③必须带有报告基因，以便进行重组后的筛选　④必须是安全的，不会对受体细胞有害，或不能进入到除受体细胞外的其他生物细胞中去　⑤大小应合适，太大则不易操作

A．①②③④B．①②③⑤

C．①②④⑤D．①②③④⑤

答案　D

解析　作为运载体应具备限制性内切酶切点、报告基因，除此之外，还应具有自我复制能力，以及无毒害作用等特点。

2．水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中有三种氨基酸构成发光环，现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记。

在转基因技术中，这种蛋白质的作用是（　　）

A．促使目的基因导入宿主细胞中

B．促使目的基因在宿主细胞中复制

C．使目的基因容易被检测出来

D．使目的基因容易成功表达

答案　C

解析　因为发光蛋白基因决定着发光蛋白的形成，故转基因是否成功，可通过以发光蛋白基因为报告基因，来检验转基因是否成功，即导入的目的基因是否得以表达。

3．下列对基因工程的理解，正确的是（　　）

①它是一种按照人们的意愿，定向改造生物遗传特性的工程　②对基因进行人为改造　③是体外进行的人为的基因重组　④在实验室内，利用相关的酶和原料合成DNA　⑤主要技术为体外DNA重组技术和转基因技术⑥在DNA分子水平上进行操作

A．①②③④⑤⑥B．①③④⑤⑥

C．①②③⑤⑥D．①③⑤⑥

答案　D

解析　基因工程的目的是按照人们的意愿，定向改造生物性状；技术手段是体外DNA重组技术和转基因技术；操作水平是DNA分子水平；基因工程只是实现了基因重组，并没有改造基因。

4．基因芯片技术是近几年才发展起来的崭新技术，涉及生命科学、信息学、微电子学、材料学等众多的学科，固定在芯片上的各个探针是已知的单链DNA分子，而待测DNA分子用同位素或能发光的物质标记。

如果这些待测的DNA分子中正好有能与芯片上的DNA配对的，它们就会结合起来，并在结合的位置发出荧光或者射线，即出现“反应信号”。

下列说法中错误的是（　　）

A．基因芯片的工作原理是碱基互补配对

B．待测的DNA分子可以直接用基因芯片测序

C．基因芯片技术可用来筛选农作物的基因突变

D．基因芯片技术将来可以制作“基因身份证”

答案　B

解析　待测的DNA分子为双链，需要解链后才能与基因芯片互补配对，完成测序工作。

5．已知某种限制酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指。

如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。

现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被酶切断，则从理论上讲，经该酶切割后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是（　　）

A．3B．4C．9D．12

答案　C

解析　解本题的关键是要理解“在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断”，即一个DNA分子可能被切了一个位点，也可能被切了两个或三个位点，要分开考虑，不要遗漏和重复。

切一个位点情况下可得到a和bcd，ab和cd，abc和d；切两个位点情况下可得到a、b和cd，a、bc和d，ab、c和d；切三个位点情况下可得到a、b、c、d。

一共可以得到九种片段，分别是a、b、c、d、ab、abc、bc、bcd、cd。

6．在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是（　　）

A．用mRNA为模板反转录合成DNA

B．以4种脱氧核糖核苷酸为原料化学合成

C．将供体DNA片段转入受体细胞中，再进一步筛选

D．由蛋白质的氨基酸序列推测mRNA

答案　B

解析　对于已知序列的较小基因，可以直接化学合成。

7．目的基因与运载体结合所需的条件有（　　）

①同一种限制性内切酶　②具有抗性基因的质粒　③RNA聚合酶　④目的基因　⑤DNA连接酶　⑥四种脱氧核糖核苷酸　⑦ATP

A．①②③④⑤⑥⑦

B．①②④⑤⑥⑦

C．①②③④⑤

D．①②④⑤⑦

答案　D

解析　构建目的基因表达载体需要用同一种限制性内切酶处理目的基因和运载体，以便获得相同黏性末端；再用DNA连接酶处理可获得重组DNA，当然还需ATP提供能量。

8．如图为基因工程的部分操作过程示意图，甲～丁代表各不同阶段参与作用的成分。

根据图示资料，下列叙述正确的是（　　）

A．细菌中的质粒都可以作为甲

B．丙是生物体内的RNA分子

C．乙和丁所用的酶相同

D．图中各个过程都可在试管内完成

答案　D

解析　图示中的甲是运载体，必须具有复制原点、启动子、终止子和报告基因等结构，因此并不是所有质粒都可以作为运载体；乙为限制性内切酶，丁为DNA连接酶，二者不同；丙为目的基因；上述过程均在体外进行。

9．下列关于基因工程的叙述，正确的是（　　）

A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物

B．限制性内切酶和DNA连接酶都能识别特定的核苷酸序列，是两类常用的工具酶

C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原具有生物活性

D．运载体上的报告基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达

答案　A

解析　目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物；基因工程中常用的工具酶有限制性内切酶和DNA连接酶，前者能识别特定的核苷酸序列；大肠杆菌为原核生物，不含有内质网和高尔基体等细胞器，不能对蛋白质进行加工，其合成的胰岛素原无生物活性；运载体中的抗性基因为报告基因，其作用是有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因的表达。

10．基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。

在基因操作的基本步骤中，无需进行碱基互补配对的步骤是（　　）

A．人工合成目的基因

B．基因表达载体的构建

C．将目的基因导入受体细胞

D．目的基因的检测与鉴定

答案　C

解析　将目的基因导入受体细胞时，不存在DNA复制或转录等过程，故该过程不需进行碱基互补配对。

11．下列关于基因表达载体的叙述，不正确的是（　　）

A．基因表达载体的构建是基因工程的核心

B．其上的启动子和终止子都是有特殊结构的DNA片段

C．一般用抗生素抗性基因作为报告基因

D．虽然基因工程中的受体细胞有所不同，但构建的基因表达载体都是一样的

答案　D

解析　由于受体细胞有植物、动物、微生物之分，目的基因导入受体细胞的方法不同，所以，表达载体的构建也有所差别。

12．关于基因工程和蛋白质工程的说法，正确的是（　　）

A．都是分子水平上的操作

B．基因工程就是改造基因的分子结构

C．蛋白质工程就是改造蛋白质的分子结构

D．基因工程能创造出自然界根本不存在的基因，蛋白质工程能创造出自然界根本不存在的蛋白质

答案　A

13．当前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区别是（　　）

A．都与天然产物完全相同

B．都与天然产物不相同

C．基因工程药物与天然产物完全相同，蛋白质工程药物与天然产物不相同

D．基因工程药物与天然产物不相同，蛋白质工程药物与天然产物完全相同

答案　C

解析　基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质，因此基因工程药物与天然产物完全相同；蛋白质工程可生产从自然界找不到的蛋白质，因此蛋白质工程药物与天然产物不相同。

14．某研究小组为了研制预防禽流感病毒的疫苗，开展了前期研究工作。

其简要的操作流程如下图。

下列有关叙述错误的是（　　）

A．步骤①所代表的过程是反转录

B．步骤②需使用限制性内切酶和DNA连接酶

C．步骤③可用CaCl2处理大肠杆菌，使其从感受态恢复到常态

D．检验Q蛋白的免疫反应特性，可用Q蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原—抗体特异性反应实验

答案　C

解析　由图可知，步骤①所代表的过程是反转录；步骤②需使用限制性内切酶和DNA连接酶；步骤③可用CaCl2处理大肠杆菌，使其从常态转化为感受态细胞；检验Q蛋白的免疫反应特性，可用Q蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原—抗体特异性反应实验。

15．2014年曲阜某蔬菜基地栽种了一种抗虫大白菜，这是运用转基因技术把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因DXT转移到大白菜细胞中培育而成的，在这一过程中要进行基因表达载体的构建。

根据所学知识推断，作为重组载体应具备的结构有（　　）

A．目的基因、启动子

B．目的基因、终止子

C．目的基因、启动子、终止子

D．目的基因、启动子、终止子、报告基因

答案　D

解析　基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和报告基因。

16．基因治疗是指（　　）

A．把健康的外源基因导入到有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的

B．对有基因缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的

C．运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞产生基因突变后恢复正常

D．运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的

答案　A

解析　基因治疗是指把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，以达到治疗疾病的目的。

17．下图为基因表达载体的模式图，下列有关基因工程中载体的说法，错误的是（　　）

A．基因表达载体的构建是在生物体外完成的

B．任何基因表达载体的构建都是一样的，没有差别

C．图中启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位

D．抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因

答案　B

解析　由于受体细胞有植物、动物和微生物之分，以及目的基因导入受体细胞的方式不同，所以基因表达载体的构建也会有所差别，不可能千篇一律。

18．动物乳腺生物反应器是一项利用转基因动物的乳腺代替传统的生物发酵，进行大规模生产可供治疗人类疾病或用于保健的活性蛋白质的现代生物技术。

目前科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品。

大致过程如图所示。

下列有关说法，错误的是（　　）

A．通过③形成的重组质粒具有人的药用蛋白基因、启动子、终止子和标记基因即可

B．④通常采用显微注射技术

C．在转基因母牛的乳腺细胞中人的药用蛋白基因才会得以表达，因此可以从乳汁中提取药物

D．该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取

答案　A

解析　要让药用蛋白基因在乳腺细胞内表达并分泌含药物的乳汁，重组质粒上还必须具有乳腺蛋白基因的启动子等调控组件，A项错误；转基因动物通常利用的受体细胞是受精卵，采用显微注射技术，B项正确；只有母牛到达泌乳期，乳腺细胞才会表达相应的药用蛋白基因，乳汁中含有药物，C正确；从乳汁里提取药物，优点突出，使动物本身成为“批量生产药物的工厂”，D项正确。

19．下列关于蛋白质工程的说法，错误的是（　　）

A．蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类需要

B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构

C．蛋白质工程能产生自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子

D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又被称为第二代基因工程

答案　B

解析　由于基因决定蛋白质，因此，要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过改造基因的结构来完成，这种操作既简单，又能够遗传；而不是直接对蛋白质分子进行操作。

20．下列说法正确的是（　　）

A．蛋白质工程和基因工程的目的都是获得人类需要的蛋白质，所以二者没有区别

B．基因工程是蛋白质工程的关键技术

C．通过蛋白质工程改造后的蛋白质，有的仍然是天然的蛋白质

D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质的

答案　B

解析　蛋白质工程获得的是自然界中不存在的蛋白质，基因工程得到的是自然界中本身存在的蛋白质。

蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，故基因工程是蛋白质工程的关键技术。

蛋白质工程改造的对象是基因而不是蛋白质本身。

二、非选择题（本题包括5小题，共50分）

21．（10分）回答有关基因工程的问题：

（1）构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制性内切酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生__________末端。

若要在限制性内切酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生______________（填“相同”或“不同”）黏性末端的限制性内切酶。

（2）利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是_______________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

在用表达载体转化大肠杆菌时，常用__________处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为__________________。

为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成______________，常用抗原—抗体杂交技术。

（3）如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的__________中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的__________________上。

答案　

（1）平　相同　

（2）RNA聚合酶识别和结合的位点，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质　CaCl2溶液（或Ca2＋）　分子杂交检测技术　人胰岛素　（3）TDNA　染色体的DNA

22．（10分）如图为获得抗虫棉的技术流程。

在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kanr）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。

请据图回答：

（1）A过程所用的运载体是______________，需要的工具酶有__________________和________________。

（2）C过程的培养基除含有必需的营养物质、琼脂和激素外，还需加入______________。

（3）如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，D过程应该用放射性同位素（或荧光分子）标记的______________作为探针。

（4）如果从个体生物水平来鉴定，D过程可用的最简单检测方法是______________。

答案　

（1）含kanr的质粒　限制性内切酶　DNA连接酶（两种酶顺序可颠倒）　

（2）卡那霉素　（3）抗虫基因（4）让棉铃虫食用再生植株（抗虫接种实验）

解析　

（1）图中作为运载体的是含kanr的质粒，基因工程中的工具酶有DNA连接酶和限制性内切酶。

（2）C过程的培养基为选择培养基，为了筛选出含有目的基因的重组质粒，培养基中应含有卡那霉素。

（3）再生植株检测应该检验是否抗虫，因此要用放射性同位素标记抗虫基因。

（4）可以让棉铃虫食用再生植株，通过虫子是否死亡判断是否为抗虫植株。

23．（10分）图（a）中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图（b）为某种表达载体的示意图（运载体上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切点是唯一的）。

根据基因工程的有关知识，回答下列问题：

（1）经BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被________酶切后的产物连接，理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）若某人利用图（b）所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组DNA，如图（c）所示。

这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有________________，不能表达的原因是__________________________________________________。

（3）DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有______________和______________，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是_________________________。

答案　

（1）Sau3AⅠ　两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端　

（2）甲、丙　甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录　（3）E.coliDNA连接酶　T4DNA连接酶　T4DNA连接酶

解析　

（1）由于限制性内切酶Sau3AⅠ与BamHⅠ切割后形成的黏性末端相同，所以经BamHⅠ酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被Sau3AⅠ酶切后的产物连接。

（2）在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样目的基因才能表达。

图中甲、丙均不符合，所以不能表达目的基因的产物。

（3）常见的DNA连接酶有E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是T4DNA连接酶。

24．（10分）材料甲　科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌介导的遗传转化法培育出转基因烟草。

材料乙　T4溶菌酶在温度较高时易失去活性，科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造，使其表达的T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。

回答下列问题：

（1）材料甲属于基因工程的范畴。

将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用__________法。

构建基因表达载体常用的工具酶有__________和______________。

在培育转基因植物时，常用农杆菌介导的遗传转化法，农杆菌的作用是_____________________________。

（2）材料乙属于______________工程范畴。

该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对____________进行改造，或制造一种__________的技术。

在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的______________序列发生了改变。

答案　

（1）显微注射　限制性内切酶　DNA连接酶　农杆菌可感染植物，将目的基因转移到受体细胞中

（2）蛋白质　现有的蛋白质　新蛋白质　氨基酸

25．（10分）下图是某种类似动物蛋白质工程的示意图，请分析回答下列问题：

（1）目前蛋白质工程中难度最大的是图中编号________所示过程。

（2）实现③过程所依据的原理是____________________________________，属于哪种获取目的基因的方法：

________________________________________。

（3）经过④过程得到目的基因，所采取的手段与基因突变相比最大的特点是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）⑤过程中对核苷酸序列有严格要求的工具酶是________________________，进行⑤过程的目的是______________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）①　

（2）氨基酸与密码子的对应关系　化学合成法　（3）基因突变是不定向的，而④过程是定向改变基因　（4）限制性内切酶　使目的基因能够在受体细胞中得到稳定表达

解析　

（1）蛋白质空间结构较复杂，难测定，是蛋白质工程中难度最大的工作。

（2）由氨基酸序列推出基因中碱基排列顺序后，再用DNA合成仪合成目的基因。

（3）④过程是对已有的基因进行相应的改造，是定向的。

（4）限制性内切酶能识别特定的核苷酸序列，具有专一性，⑤过程是目的基因表达载体的构建，它可以使目的基因在受体细胞中稳定表达。