高中生物人教版 (新课标)选修3《现代生物科技专题》专题1 基因工程综合与测试习题

本专题达标检测

(满分:100分;时间:45分钟)

一、选择题(每小题6分,共54分)　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　

1.能催化DNA分子一条链上两个相邻的脱氧核苷酸间形成磷酸二酯键的酶有 (　　)

①DNA酶

②DNA连接酶

③DNA聚合酶

④逆转录酶

A.①②③ B.①③④

C.①②④ D.②③④

2.抗菌肽对治疗癌症有一定作用,下图表示抗菌肽合成过程。相关说法正确的是              (　　)

A.用PCR克隆目的基因不需要解旋酶

B.基因表达载体包含起始密码和终止密码

C.用显微注射法导入基因表达载体

D.筛选菌种时用基因探针检测相关蛋白质

3.如图为某种质粒的简图,小箭头所指分别为限制酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点,P为转录的启动部位。已知目的基因的两端均有EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点,受体细胞为无任何抗药性的原核细胞。下列叙述正确的是              (　　)

A.将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRⅠ酶切,在DNA连接酶作用下,由两个DNA片段连接形成的产物有两种

B.DNA连接酶的作用是将酶切后得到的末端连接起来,形成一个重组质粒时会形成两个磷酸二酯键

C.为了防止目的基因反向粘连和质粒自行环化,酶切时可选用的酶是EcoRⅠ和BamHⅠ

D.能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞

4.如表是基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容,正确的组合是 (　　)

5.基因工程打破了物种之间交流的界限,为花卉育种提供了新的技术保障。如图为花卉育种的过程(字母代表相应的物质或结构,数字代表过程和方法)。下列说法正确的是              (　　)

受体植物外植体愈伤组织转基因
植株

A.①过程需要的酶有限制酶和DNA聚合酶

B.检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因,采用抗原—抗体杂交技术

C.②过程所常用的方法是农杆菌转化法

D.经培育获得的转基因植株一定能表达出外源基因控制的性状

6.科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞中,获得高水平的表达。长成的植物通体光亮,堪称自然界的奇迹。这一研究成果表明              (　　)

①萤火虫与烟草的DNA结构基本相同

②萤火虫与烟草共用一套遗传密码

③烟草体内合成了荧光素

④萤火虫和烟草合成蛋白质的方式基本相同

A.①和③

B.②和③

C.①和④

D.①②③④

7.下列表示抗凝血酶乳腺生物反应器的制备过程,下列说法不正确的是 (　　)

抗凝血酶基因受精卵转基因牛

A.用显微注射技术将抗凝血酶基因注入受体细胞

B.转基因动物通过分泌乳汁来生产所需要的药品

C.应该选择性染色体为XX型的受精卵

D.乳腺蛋白基因的启动子参与基因表达载体的构建

8.科学家运用转基因技术,将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因DXT转移到大白菜细胞中,培育出抗虫效果很好的优质大白菜。下列说法正确的是              (　　)

A.DXT基因的编码区由内含子和外显子组成

B.DXT基因能在大白菜细胞中正常表达

C.转基因大白菜培育的过程中,常用λ噬菌体作为载体

D.转基因大白菜能抵抗各种害虫

9.2018年4月9日,一则刊登于国际杂志上的研究报告称,美国研究人员通过研究利用来自埃及血吸虫的特殊蛋白作为治疗性分子,来减少化疗诱导的出血性膀胱炎患者的出血和疼痛症状。若通过破解埃及血吸虫的特殊蛋白的结构从而推出其基因结构,以指导对牛基因的修改,从而让牛也能产生埃及血吸虫的特殊蛋白,此过程的名称和依据的原理分别是              (　　)

A.基因突变:DNA→RNA→蛋白质

B.蛋白质工程:RNA→RNA→蛋白质

C.基因工程:DNA→RNA→蛋白质

D.蛋白质工程:蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质

二、非选择题(共46分)

10.(11分)基因工程所用的质粒载体主要是以天然细菌质粒的各种元件为基础重新组建的人工质粒,pBR322质粒是较早构建的质粒载体,其主要结构如图一所示。请据图回答下列问题:

(1)构建人工质粒时要有抗性基因,以便于                     　。 

(2)pBR322分子中有单个EcoRⅠ限制酶作用位点,EcoRⅠ只能识别序列—GAATTC—,并且只能在G和A之间切割。若在某目的基因的两侧各有1个EcoRⅠ的切点,请画出目的基因两侧被限制酶EcoRⅠ切割后所形成的黏性末端:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)pBR322分子中另有单个的BamHⅠ限制酶作用位点,现将经BamHⅠ处理后的质粒与用另一种限制酶BglⅡ处理得到的目的基因,通过DNA连接酶作用恢复　　　　　　键,成功获得了重组质粒,说明　                                                                                     　。 

(4)为了检测上述重组质粒是否导入原本无Ampr和Tetr的大肠杆菌,将大肠杆菌在含氨苄青霉素的培养基上培养,得到如图二的菌落。再将灭菌绒布按到培养基上,使绒布面沾上菌落,然后将绒布按到含四环素的培养基上培养,得到如图三的结果(空圈表示与图二对照无菌落的位置)。与图三空圈相对应的图二中的菌落表现型是　　　　　　　　　　　　,图三结果显示,多数大肠杆菌导入的是　                                                                                    　。 

11.(13分)如图是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内,制备“工程菌”的示意图。

据图回答:

(1)获得A有两条途径:一是以A的mRNA为模板,在　　　　酶的催化下,合成互补的单链DNA,然后在　　　　的作用下合成双链DNA,从而获得所需基因;二是根据目标蛋白质的　　　　序列,推测出相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测其DNA的　　　　序列,再通过化学方法合成所需基因。 

(2)利用PCR技术扩增DNA时,需要在反应体系中添加的有机物质有　　　　、　　　　、4种脱氧核糖核苷酸和耐热性的DNA聚合酶,扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。 

(3)由A和载体B拼接形成的C通常称为　　　　　　　。 

(4)在基因工程中,常用C处理D,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

12.(10分)如图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中Tetr表示四环素抗性基因,Ampr表示氨苄青霉素抗性基因,直线所示为三种限制酶BamHⅠ、HindⅢ、SmaⅠ的切割位点。据图回答:

(1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体,需用　　　　　　　　限制酶同时切割载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含　　　　　　的培养基上进行。 

(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是　　　　(填字母)。 

A.启动子 B.Tetr

C.复制原点 D.Ampr

(3)过程①可采用的操作方法是　　　　(填字母)。 

A.农杆菌转化法

B.感受态细胞法

C.显微注射法

D.细胞整合

(4)为检测人乳铁蛋白是否成功表达,可采用　　　　(填字母)技术。 

A.核酸分子杂交

B.基因序列分析

C.抗原—抗体杂交

D.PCR

13.(12分)科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组,并且在大肠杆菌体内表达成功。请据图回答下列问题:

(1)图中①DNA以　　　　　　为模板,　　　　　形成单链DNA,在酶的作用下合成双链DNA,从而获得了所需要的基因。 

(2)图中②代表的是　　　　　　酶,在它的作用下将质粒(　　　　　DNA)切出　　　　　　　　　末端。 

(3)图中④表示将　　　　　　　　　　　。⑤表示　　　　　　　随大肠杆菌的繁殖而进行　。 

(4)采用蛋白质工程可以对胰岛素进行改造,使之起效时间缩短,保证餐后血糖高峰和血液中胰岛素高峰一致。如果你是科研工作者,请写出研制速效胰岛素的思路。                                                                                                                                                           　。 

(5)下列关于蛋白质工程的说法,不正确的是　　　　。 

A.蛋白质工程能将人抗体某些区段替代鼠抗体的某些区段,降低鼠抗体的免疫原性

B.蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变

C.理论上通过对关键氨基酸的转换与增删是进行蛋白质工程的唯一方法

D.蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要

答案全解全析

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一、选择题

1.D　DNA连接酶、DNA聚合酶和逆转录酶都能催化DNA分子一条链上两个相邻的脱氧核苷酸间形成磷酸二酯键。DNA酶是水解DNA的酶。

2.A　PCR技术中,目的基因DNA受热变性后解旋为单链,因此用PCR克隆目的基因不需要解旋酶,A正确;基因表达载体包含启动子和终止子等,而起始密码和终止密码在mRNA上,B错误;将基因表达载体导入酵母菌细胞时应用感受态细胞法,C错误;筛选菌种时用基因探针检测相关基因或mRNA,不能用基因探针检测蛋白质,D错误。

3.C　如果将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRⅠ酶切,那么酶切后二者产生的末端相同,在DNA连接酶作用下,由两个DNA片段连接形成的产物有三种,即目的基因与目的基因连接、质粒与质粒连接、目的基因与质粒连接,A错误;DNA连接酶的作用是将酶切后的目的基因和质粒的末端连接起来形成重组质粒,由于DNA分子是双链结构,则该过程共形成4个磷酸二酯键,B错误;为了防止目的基因反向粘连和质粒自行环化,酶切时可选用的酶是EcoRⅠ和BamHⅠ,这样切割后得到的目的基因片段和质粒具有相同的末端,C正确;由于受体细胞为无任何抗药性的原核细胞,受体细胞能在含青霉素的培养基中生长,可能是受体细胞成功导入了目的基因,也可能是只导入了不含目的基因的载体,D错误。

4.C　供体指的是提供目的基因的个体,受体是指接受目的基因的个体,基因的“分子手术刀”是限制性核酸内切酶,基因的“分子缝合针”是DNA连接酶,载体最常用的是质粒。

5.C　①过程是基因表达载体的构建,需要的酶有限制酶和DNA连接酶,A错误;检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因,采用DNA分子杂交技术,B错误;将目的基因导入植物细胞常采用农杆菌转化法,C正确;转基因植株不一定能表达出外源基因控制的性状,还需进行个体生物学水平的鉴定,D错误。

6.D　DNA的空间结构是独特的双螺旋结构,①正确。萤火虫与烟草共用一套遗传密码,故荧光素基因能在烟草体内表达,结果合成了荧光素,②③正确。蛋白质都是在核糖体上以脱水缩合的方式合成的,④正确。

7.A　培育转基因动物时应该以受精卵为受体细胞,并用显微注射技术将含抗凝血酶基因的重组质粒注入受体细胞,A错误;由题意可知,转基因动物通过分泌乳汁来生产所需要的药品,B正确;由于只有母牛能产奶,故受精卵的性染色体组成为XX型,才能保证转基因牛是雌性,C正确;一个基因表达载体的组成除了目的基因外,还必须有启动子、终止子和标记基因等,因此乳腺蛋白基因的启动子参与基因表达载体的构建,从而使目的基因能够顺利表达,D正确。

8.B　苏云金芽孢杆菌属于原核生物,原核生物基因编码区是连续的,没有内含子,A项错误;几乎所有生物共用一套密码子,所以DXT基因能在大白菜细胞中正常表达,B项正确;质粒是最常用的基因工程的载体,λ噬菌体适合作为转入细菌的载体,不适合用于植物,C项错误;题述转基因大白菜只能抵抗特定害虫,D项错误。

9.D　本题通过改造基因来实现对蛋白质(埃及血吸虫的特殊蛋白)的改造,属于蛋白质工程;根据题干信息“通过破解埃及血吸虫的特殊蛋白的结构从而推出其基因结构,以指导对牛基因的修改,从而让牛也能产生埃及血吸虫的特殊蛋白”可知,该工程依据的原理为:蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质,故选D。

二、非选择题

10.答案　(1)重组DNA的鉴定和选择(或筛选目的基因是否导入受体细胞)

(2)如图所示:

　　　　目的基因

—G　AATTC—……—G　AATTC—

—CTTAA　G—……—CTTAA　G—

(3)磷酸二酯　两种限制酶(BamHⅠ和BglⅡ)切割得到的末端相同　(4)能抗氨苄青霉素,但不能抗四环素　既能抗氨苄青霉素,又能抗四环素的pBR322质粒

解析　(1)质粒作为目的基因导入受体细胞的载体的条件之一是要有抗性基因,以便于筛选或鉴别目的基因是否导入受体细胞。(2)同一种限制酶切割DNA分子产生的末端相同,图见答案。(3)DNA连接酶催化两个DNA片段形成磷酸二酯键,通过DNA连接酶作用能将两个DNA分子片段连接,表明经两种限制酶(BamHⅠ和BglⅡ)切割得到的DNA片段的末端相同。(4)由题意知:图三空圈相对应的大肠杆菌能在含氨苄青霉素的培养基上生长,而不能在含四环素的培养基上生长,故可推知与图三空圈相对应的图二中的菌落能抗氨苄青霉素,但不能抗四环素。由图二、图三结果显示,多数大肠杆菌都能抗氨苄青霉素,而经限制酶BamHⅠ作用后,标记基因Tetr被破坏,故导入目的基因的大肠杆菌不能抗四环素,图三结果显示,多数大肠杆菌导入的是既能抗氨苄青霉素,又能抗四环素的pBR322质粒,而不是重组质粒(重组质粒的四环素抗性基因被切断)。

11.答案　(1)反转录　DNA聚合酶　氨基酸　脱氧核苷酸　(2)引物　模板(A基因)　(3)基因表达载体　(4)使其成为感受态细胞,有利于吸收重组DNA分子

解析　(1)利用反转录法合成目的基因的过程是:以mRNA为模板,在反转录酶的催化作用下合成单链DNA,然后在DNA聚合酶的作用下,合成双链DNA分子;利用蛋白质工程合成目的基因的过程是:根据目标蛋白质的氨基酸序列,推测相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序,通过化学方法合成目的基因。(2)PCR过程中需要酶、底物、模板和引物等条件。(3)目的基因和载体结合,形成基因表达载体。(4)在利用大肠杆菌做受体细胞时,需要先用Ca2+处理,使之成为感受态细胞,有利于其吸收重组DNA分子。

12.答案　(1)HindⅢ和BamHⅠ　氨苄青霉素　(2)A　(3)C　(4)C

解析　(1)根据题图可知,在目的基因与载体中都有BamHⅠ和HindⅢ的切割位点,而SmaⅠ仅在目的基因中存在一个切割位点,因此用前两种酶切割。构建的重组质粒中含Ampr,而Tetr被破坏,因此需在含有氨苄青霉素的培养基中筛选。(2)能使目的基因在乳腺细胞中正常表达的调控序列应是启动子,B、D只是标记基因,而复制原点是基因表达载体复制的起点。(3)由题图可知,①过程是将重组载体导入动物细胞受精卵的过程,此过程应用到的技术是显微注射法,而农杆菌转化法与感受态细胞法分别应用于植物细胞和原核生物。(4)检测目的基因是否表达,要看个体细胞是否在目的基因的控制下合成了目的产物,因此应用抗原—抗体杂交技术,看是否出现杂交带,若出现杂交带,则目的基因正常表达,若没有出现杂交带,则目的基因没有正常表达;核酸分子杂交可证明目的基因是否导入受体细胞和目的基因是否转录出mRNA,不能证明目的基因是否翻译;基因序列分析只能够证明目的基因已导入受体细胞中,而不能证明目的基因是否转录与翻译;PCR扩增是为了得到大量的目的基因而应用到的技术。

13.答案　(1)原胰岛素mRNA　反转录　(2)限制性核酸内切　小型环状　黏性末端或平　(3)目的基因导入受体细胞　重组DNA　扩增　(4)预期速效胰岛素的功能→设计速效胰岛素应有的高级结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列　(5)C

解析　(1)结合图示信息可知,图中①DNA以原胰岛素mRNA为模板经过反转录合成单链DNA,在DNA聚合酶的作用下合成双链DNA。(2)基因工程中,切割质粒和目的基因时需要用到限制性核酸内切酶,在它的作用下切出黏性末端或者平末端,质粒是一种小型的环状DNA分子。(3)图中④代表将含目的基因的重组质粒导入受体细胞,⑤过程表示重组DNA随着大肠杆菌的增殖而增加。(4)蛋白质工程的类型主要有两种:一是完全按照人的意愿设计合成新的蛋白质。二是定位突变与局部修饰,即在已有蛋白质基础上,进行局部的修饰。研制思路见答案。(5)蛋白质工程可以通过基因修饰或基因合成,对蛋白质进行改造,因此蛋白质工程能将人抗体某些区段替代鼠抗体的某些区段,降低鼠抗体的免疫原性,A正确;蛋白质工程也可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变,B正确;蛋白质工程也可制造一种新的蛋白质,C错误;蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要,D正确。