高中生物 第一章第二节 关注基因工程知能演练 苏教版选修3.docx

高中生物 第一章第二节 关注基因工程知能演练 苏教版选修3.docx

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高中生物第一章第二节关注基因工程知能演练苏教版选修3

第二节关注基因工程

[随堂检测]

知识点一　基因工程的应用

1．下列关于转基因植物的叙述，正确的是（　　）

A．如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题

B．转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加

C．动物的生长激素基因转入植物后不能表达

D．转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中

解析：

选D。

如转基因植物的外源基因来源于自然界，仍然存在潜在的安全性问题，所以A错误。

转抗虫基因的植物的存在和数量的增加，将导致昆虫群体中不具有抗性基因的个体死亡而有抗性基因的个体数量增加，进而使昆虫的种群中的抗性基因的频率增加，所以B错误；动物的生长激素基因通过合适的运载体转入植物细胞中，若条件允许是可以表达的，所以C错误；转入到油菜的抗除草剂基因，其若存在于花粉母细胞中，则可能通过减数分裂得到的花粉传入环境中的其他生物体内，所以D正确。

2．下列关于植物、动物以及微生物在基因工程的应用方面的叙述，错误的是（　　）

A．动物和微生物可以生产基因工程药物，植物不能

B．三类生物技术操作中目的基因导入受体细胞的方式不同

C．三类生物技术操作原理相同

D．三类生物技术操作中用到的工具酶相同

解析：

选A。

除基因工程的第三步“将目的基因导入受体细胞”的方法不同外，三类生物在基因工程的应用中，从原理、使用工具到操作流程等基本一致，B、C、D项正确；三类转基因生物都可以用来生产基因工程药物，A项错误。

3．腺苷脱氨酶（ADA）基因缺陷症是一种免疫缺陷病，对患者采用基因治疗的方法是取出患者的T淋巴细胞，转入正常ADA基因进行体外培养，再将这些T淋巴细胞注射入患者体内，使其免疫功能增强，能正常生活。

下列有关叙述中正确的是（　　）

A．正常ADA基因替换了患者的缺陷基因

B．正常ADA基因通过控制ADA的合成来影响免疫功能

C．T淋巴细胞需在体外培养成细胞系后再注射入患者体内

D．腺苷脱氨酶（ADA）基因缺陷症属于获得性免疫缺陷病

解析：

选B。

基因治疗是将正常的基因导入到有基因缺陷的细胞中，正常的ADA基因可以控制合成正常的ADA来影响免疫功能；细胞系阶段的细胞一般都发生了基因突变，故不能培养到细胞系，只能将增殖得到的细胞（株）注射到患者体内；腺苷脱氨酶（ADA）基因缺陷症是先天性免疫缺陷病。

知识点二　转基因生物的安全性问题

4．现在转基因技术已经相当成熟了，前不久美国批准转基因三文鱼进入市场，旨在利用生物技术提升水产产业，不过这种转基因三文鱼目前只能在加拿大和巴拿马饲养。

关于转基因技术下列说法正确的是（　　）

A．转基因技术的原理是DNA分子杂交

B．转基因技术的应用解决了人类史上很多难题，是有利无害的

C．现在很多转基因食品包装都有警示标志，就是提示潜在的安全性

D．转基因食品比传统食品营养更丰富，因此在不久之后转基因食品会替代传统食品

解析：

选C。

转基因技术的原理是基因重组，A错误；转基因技术的应用解决了人类史上很多难题，但不一定全有利，B错误；现在很多转基因食品包装都有警示标志，就是提示潜在的安全性，C正确；目前，转基因食品是否安全，在科学上还没有定论，D错误。

知识点三　生物武器的危害性

5．下列生物通常不用作生物武器的是（　　）

A．炭疽杆菌　　　　　　　　B．酵母菌

C．天花病毒D．肉毒杆菌

解析：

选B。

生物武器的种类包括致病菌、病毒、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等；这些微生物一般有一个共同特点：

营寄生，有致病性，在上述四种生物中酵母菌不是寄生生物，常用在发酵工业上，它也不会使人畜患病。

6．几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。

通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。

回答下列问题：

（1）在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是________________________________。

提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是________________________________________。

（2）以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是___________________________

________________________________________________________________________。

（3）若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是__________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________（答出两点即可）。

（4）当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是________________________________________________________________________。

（5）若获得的转基因植株（几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中）抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是__________________________________________。

解析：

（1）在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是相对于老叶而言嫩叶组织细胞更容易被破碎。

提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是防止RNA降解。

（2）以mRNA为材料获得cDNA的原理是在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA。

（3）若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是目的基因无复制原点且目的基因无表达所需启动子。

（4）DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。

（5）若获得的转基因植株不具备所期望的性状表现，根据中心法则分析，其可能的原因是目的基因的转录或翻译异常。

答案：

（1）嫩叶组织细胞易破碎　防止RNA降解

（2）在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA　（3）目的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子　（4）磷酸二酯键

（5）目的基因的转录或翻译异常

[课时作业]

一、选择题

1．运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种。

这一品种在生长过程中能产生特异性的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，但对人体无毒害作用，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，还可以减少农药使用量，保护农业生态环境。

根据以上信息，下列叙述正确的是（　　）

A．Bt基因的化学成分是蛋白质

B．Bt基因中有菜青虫的遗传物质

C．转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于Bt基因在其体内得以表达的结果

D．转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物

解析：

选C。

Bt基因的化学成分为DNA，其控制合成的Bt蛋白被害虫消化后变成有毒性的多肽导致害虫死亡。

2．美国科学家帕米特成功培育出一只“巨型小鼠”，这一实验被认为是基因工程发展史上的里程碑，“转基因动物”开始走入人们的视野。

那么“转基因动物”是指（　　）

A．提供基因的动物

B．基因组中转入了外源基因的动物

C．能产生大鼠生长激素的动物

D．能表达基因遗传信息的动物

解析：

选B。

转基因生物是指利用基因工程技术导入外源基因培育出的能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。

转基因动物是指基因组中增加了外源基因的动物。

如题中的转基因鼠基因组中携带有外源的大鼠生长激素基因。

3．下列有关目的基因的操作能够改善产品品质的是（　　）

A．将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内

B．将乳糖酶的基因导入奶牛的基因组

C．将人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表达

D．将Bt基因整合到烟草或棉花的基因组并实现表达

解析：

选B。

将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内是提高鲤鱼的生长速度。

导入乳糖酶基因的奶牛，其牛奶中乳糖含量大大降低，改善了牛奶的品质。

将人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表达是乳腺“反应器”的应用。

Bt基因是抗虫基因，能够提高植物的抗性。

4．北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。

如图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是（　　）

A．过程①是获取抗冻基因的过程，用到的酶只有限制酶

B．在重组质粒上，抗冻基因首端和末端一定具有启动子和终止子，启动和终止翻译的进程

C．过程②用到的质粒是农杆菌的Ti质粒，要将重组质粒转入农杆菌才能进行筛选

D．根据抗冻基因制作的DNA探针，可以用来检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在

解析：

选D。

据题图可知，该转基因技术操作中，获取目的基因的方法是利用抗冻基因（目的基因）的mRNA进行人工化学合成，需要的酶是逆转录酶和限制酶，A项错误；目的基因首端和末端的启动子和终止子均是DNA片段，分别启动和终止转录的进程，B项错误；重组质粒转入农杆菌的目的是通过农杆菌转化法将目的基因导入番茄细胞中，C项错误；检测目的基因是否导入受体细胞，通常是用DNA探针进行检测，即DNA分子杂交技术，D项正确。

5．科学家在河南华溪蟹中找到了金属硫蛋白基因，并以农杆菌的质粒为载体，采用转基因方法培育出了汞吸收能力极强的转基因烟草。

下列有关该烟草培育的说法，正确的是（　　）

A．金属硫蛋白基因需插入到质粒的TDNA上，才能转移到受体细胞中

B．为培育出转基因烟草植株，应选择的受体细胞一定是烟草的受精卵

C．同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒，因此不具有专一性

D．转基因烟草与原烟草相比基因组成发生变化，导致两者出现生殖隔离

解析：

选A。

农杆菌的Ti质粒上的TDNA能进入受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上，所以金属硫蛋白基因需插入到质粒的TDNA上，才能转移到受体细胞中，A正确；为培育出转基因烟草植株，选择的受体细胞是烟草细胞就行，B错误；同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒，它们具有相同的黏性末端，具有专一性，C错误；转基因烟草与原烟草相比基因组未发生变化，也未发生生殖隔离，D错误。

6．基因治疗是人类疾病治疗的一种崭新手段，下列有关叙述中不正确的是（　　）

A．基因治疗是治疗人类遗传病的最有效的手段

B．基因治疗是一种利用基因工程产品治疗人类疾病的方法

C．以正常基因替换致病基因属于基因治疗的一种方法

D．基因治疗的靶细胞可以是体细胞和生殖细胞

解析：

选B。

基因治疗是指将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用，从而达到治疗疾病目的的生物医学新技术。

7．美国农业部指导农民在种植转基因农作物时，要求农民在转基因农作物的行间种植一些普通的非转基因农作物，供害虫取食，这种做法的主要目的是（　　）

A．保护物种多样性

B．保护害虫的天敌

C．减缓害虫抗性基因频率增加的速率

D．维持农田生态系统中的能量流动

解析：

选C。

在转基因农作物的行间种植一些普通的非转基因农作物，保证害虫有一定的食物供应，完成生命过程，减少转基因农作物的选择作用。

8．研究发现，let7基因能影响癌基因RAS的表达，使肺癌细胞的增殖受到抑制，其影响机理如图所示。

下列相关叙述正确的是（　　）

A．目的基因是否在受体细胞中转录，可用抗原－抗体杂交技术来进行检测

B．let7基因转录的miRNA与RASmRNA的配对遵循碱基互补配对原则

C．肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中RASmRNA含量减少引起的

D．let7基因转录的miRNA无翻译功能是因为let7基因缺少启动子

答案：

B

9．下列关于基因检测疾病的叙述，不正确的是（　　）

A．可以用测定基因表达产物——蛋白质的方法达到基因检测的目的

B．生物芯片的广泛使用，使基因及其表达产物的检测更加快速简便

C．基因检测疾病带来的负面影响主要是基因歧视

D．基因检测疾病时，一次只能检测一种疾病，十分麻烦

解析：

选D。

可以采用抗原—抗体杂交的方法检测目的基因翻译出来的蛋白质，从而检测目的基因，故A正确；基因检测时，如果隐私泄露容易导致基因歧视，故C正确；近年来生物芯片的广泛应用，使基因及其表达产物的检测更加快速简便，在一张基因芯片上，同时可对多个病人进行多种疾病的检测，故B正确、D错误。

10．利用细菌大量生产人类干扰素，下列有关叙述错误的是（　　）

A．用适当的酶对载体与人类干扰素基因进行切割与黏合

B．用Ca2＋处理受体细菌表面，将重组DNA导入受体细菌

C．通常通过检测目的基因产物来检测重组DNA是否已导入受体细菌

D．重组DNA必须能在受体细菌内进行复制与转录，并合成人类干扰素

解析：

选C。

在构建基因表达载体时，要对含有目的基因的DNA分子和载体进行同种限制酶的切割和DNA连接酶的黏合，A项正确；因为受体细胞是细菌，通常对其进行Ca2＋处理至感受态，以便更好地导入目的基因，B项正确；检测重组DNA是否导入受体细胞，通常采用DNA分子杂交技术，C项错误；重组DNA进入细胞后，其上的目的基因会随着DNA的复制而复制，并表达（转录和翻译）出相应的基因产物——人类干扰素，D项正确。

11．全世界大范围爆发甲型H1N1病毒时，该病毒属于人流感病毒、猪流感病毒和禽流感病毒的重组病毒，若有人以此病毒作为生物武器，下列说法错误的是（　　）

A．转基因生物有可能被用于制造“生物武器”

B．生物武器具有强大的传染性和致命性

C．甲型H1N1病毒极易传染，变异频率高

D．生物武器无法防护

解析：

选D。

生物武器在一定程度上可以进行防护，如针对生物战剂气溶胶，可以佩戴防毒面具、防护口罩，还需保护好皮肤，对于敌投的带菌昆虫、鼠类等，可采用人工捕杀、喷洒药液等，对于某些病毒等可以研制出相应疫苗进行防治。

二、非选择题

12．近期研究发现，虾青素具有高效抗辐射、抗衰老、抗肿瘤和预防心血管疾病的功能，但是，天然虾青素的来源非常有限。

中国科学院昆明植物研究所经多年努力，已找到与虾青素合成和积累有关的基因，并从绿藻中分离到此关键酶基因，并首次实现了以番茄为细胞工厂高效生产虾青素的目标，使利用经济作物产业化生产高价值天然虾青素成为可能。

请回答以下问题：

（1）科学家将虾青素合成有关的基因从绿藻中分离出来导入到番茄细胞中，此过程的核心步骤是________________________，将关键基因导入番茄细胞常用的方法是______________。

（2）要检测目的基因是否在受体细胞中表达，应先用____________________法检测关键酶是否在番茄细胞中合成。

除此之外还可以从番茄细胞的培养液中提取产物，看是否含有____________。

（3）如果检测发现目的基因被导入了番茄细胞，但却没有检测到关键酶的存在，那应该考虑分别位于目的基因首端和尾端的________、________没有设计好，应从这方面考虑改善。

解析：

（1）基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，目的基因导入双子叶植物细胞常用的方法是农杆菌转化法。

（2）根据题意，目的基因是关键酶基因，为检测关键酶基因是否表达，可先用关键酶做抗原制作相应的抗体，进行抗原—抗体杂交，也可从个体生物学水平检测，既提取产物，看是否含有虾青素。

（3）基因表达载体由启动子、终止子、标记基因和目的基因组成，启动子位于首端，终止子位于尾端。

答案：

（1）基因表达载体的构建　农杆菌转化法

（2）抗原—抗体杂交　虾青素　（3）启动子　终止子

13．酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可生产食品和药品等。

科学家将大麦细胞的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌种可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。

基本的操作过程如图所示，请据图回答下列问题：

（1）该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于________。

（2）从大麦细胞中可直接分离获得LTP1基因，还可采用________方法获得目的基因。

本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的载体是________。

（3）此操作中可以用分别含有青霉素、四环素的两种选择培养基进行筛选，则有C进入的酵母菌在选择培养基上的生长情况是_________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）除了看啤酒泡沫丰富与否外，还可以怎样检测LTP1基因在啤酒酵母菌中的表达？

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

（1）基因重组一般是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。

题目中将大麦的LTP1基因重组入啤酒酵母菌中，属于基因重组。

（2）可用人工合成的方法获得目的基因。

基因工程中常用的载体是质粒。

（3）质粒中含有抗青霉素基因，如果成功导入受体细胞，重组酵母菌在有青霉素的培养基上能存活，但不能在含有四环素的培养基上存活。

（4）目的基因是否表达，可以通过检测特定的性状或者目的基因是否合成相应的蛋白质进行确定。

答案：

（1）基因重组

（2）人工合成　质粒

（3）在含有青霉素的培养基上能存活，但在含有四环素的培养基上不能存活

（4）检验转基因啤酒酵母菌能否产生LTP1蛋白

14．科学家们对一位缺乏腺苷酸脱氨酶基因而患严重复合型免疫缺陷症的美国女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的白细胞取出进行体外培养，然后用逆转录病毒将正常腺苷酸脱氨酶基因转入人工培养的白细胞中，再将这些转基因白细胞回输到患者体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。

请回答下列有关问题：

（1）基因治疗是把健康的________导入有________的细胞中，以达到治疗疾病的目的。

（2）在基因治疗过程中，逆转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的__________。

此基因工程中的目的基因是______________，目的基因的受体细胞是________。

（3）将转基因白细胞多次回输到患者体内后，其免疫能力趋于正常，是由于白细胞中能合成______________。

（4）下图甲所示的方法是从________的DNA中直接分离出基因，图乙所示的方法是用________方法人工合成基因。

解析：

基因治疗的方法是把健康基因导入有基因缺陷的细胞中并使之表达。

逆转录病毒作为导入基因的载体将腺苷酸脱氨酶基因导入白细胞中，白细胞中产生腺苷酸脱氨酶，免疫能力恢复正常。

图甲表示用限制性核酸内切酶将供体细胞的DNA切成许多片段，然后将片段通过载体转入到不同的受体细胞中，从中找到目的基因。

图乙表示用目的基因转录成的mRNA为模板，逆转录成互补的单链DNA，再合成双链DNA，从而获得目的基因。

答案：

（1）外源基因　基因缺陷　

（2）载体（或基因的运输工具）　腺苷酸脱氨酶基因　白细胞　（3）腺苷酸脱氨酶　（4）供体细胞　逆转录

15．我国科学家屠呦呦因青蒿素的研究荣获2015年诺贝尔生理学和医学奖。

青蒿素是目前世界上最有效的治疗疟疾药物，为青蒿植株的次级代谢产物，其化学本质是一种萜类化合物，其生物合成途径如图1所示。

正常青蒿植株的青蒿素产量很低，难以满足临床需求，科学家为了提高青蒿素产量，将棉花中的FPP合成酶基因导入了青蒿植株并让其成功表达，获得了高产青蒿植株，过程如图2所示。

（1）研究人员从棉花基因文库中获取FPP合酶基因后，可以采用______技术对该目的基因进行大量扩增，该技术除了需要提供模板和游离的脱氧核苷酸外，还需要提供______、________________等条件。

（2）图2中的①为__________________，形成过程中需要____________________等酶；棉花FPP合成酶基因能够和质粒连接成①的主要原因是__________________________。

（3）若②不能在含有抗生素Kan的培养基上生存，则原因是________________________。

（4）由题意可知，除了通过提高FPP的含量来提高青蒿素的产量外，还可以通过哪些途径来提高青蒿素的产量？

（试举一例）____________________________________________。

解析：

（1）PCR技术可在体外快速扩增目的基因，PCR的条件：

模板（目的基因）、原料（四种脱氧核苷酸）、引物、热稳定DNA聚合酶（Taq酶）。

（2）图2中的①为构建的基因表达载体（重组质粒），形成过程中需要限制酶切割目的基因和载体，再用DNA连接酶连接。

由于切割棉花FPP合成酶基因和质粒后，具有相同的黏性末端，两者能够连接成①基因表达载体。

（3）重组质粒中含有标记基因，若②不能在含抗生素Kan的培养基上生长，说明重组质粒未导入农杆菌。

（4）据图分析可知，FPP在ADS基因的表达的情况下，生成青蒿素，或者抑制SQS基因的表达，降低FPP生成其他萜类化合物的量，因此要提高青蒿素的产量，可以通过抑制SQS基因的表达（或增强ADS基因的表达）这些途径。

答案：

（1）PCR　引物　热稳定的DNA聚合酶

（2）基因表达载体（重组质粒）　限制酶和DNA连接酶

切割后具有相同的黏性末端　（3）重组质粒没有导入农杆菌　（4）抑制SQS基因的表达（或增强ADS基因的表达）