新教材适用2023年高中生物第3章基因工程测评A北师大版选择性必修3

第3章测评(A)

(时间:90分钟　满分:100分)

一、选择题(每小题3分,共60分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)

1.目前,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。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

2.水母发光蛋白由236个氨基酸构成,现已将决定这种蛋白质的基因作为基因工程的标记基因。在基因工程中,这种蛋白质的作用是(　　)。

A.促使目的基因导入受体细胞

B.促使目的基因在受体细胞中复制

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

3.MyoD是成肌细胞分化为骨骼肌细胞过程中的一种关键蛋白。将MyoD基因导入体外培养的成纤维细胞中表达,成纤维细胞能表现出骨骼肌细胞的特征。下列说法正确的是(　　)。

A.可用CaCl2处理成纤维细胞

B.MyoD基因只存在于骨骼肌细胞中

C.骨骼肌细胞只表达MyoD基因

D.MyoD基因在正常的成纤维细胞中不表达

答案:D

解析:将带有目的基因的载体导入微生物体内时用CaCl2处理微生物,导入动物细胞一般采用显微注射法。同一生物的体细胞内均含有全套的遗传信息。骨骼肌细胞不只表达MyoD基因,还要表达其他一些基因,如呼吸酶基因等。由于不同的细胞执行的功能不同,MyoD基因在正常成纤维细胞中是不表达的,只有在离体培养状态下才能表达出来。

4.基因工程中,需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒,以便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切割位点是—G↓GATCC—,限制酶Ⅱ的识别序列和切割位点是—↓GATC—。据图3-A-1判断,下列操作正确的是(　　)。

图3-A-1

A.目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割

B.目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割

C.质粒用限制酶Ⅱ切割,目的基因用限制酶Ⅰ切割

D.质粒用限制酶Ⅰ切割,目的基因用限制酶Ⅱ切割

答案:D

解析:目的基因若用限制酶Ⅰ切割,只能在目的基因的一侧切开,而不能将其切下,所以应用限制酶Ⅱ切割。质粒若用限制酶Ⅱ切割,两种标记基因均将被破坏,所以只能用限制酶Ⅰ切割。

5.植物被野生型农杆菌感染后会产生瘤状结构(类似愈伤组织),主要原因是农杆菌的Ti质粒中含有生长素合成基因、细胞分裂素合成基因和冠瘿碱合成基因。冠瘿碱是农杆菌生命活动必需的有机物,而植物自身不能合成和利用。下列叙述错误的是(　　)。

A.为获得正常生长的转基因植物,应去除Ti质粒中的上述三种基因

B.去除冠瘿碱合成基因后,农杆菌在被感染植物体内不能大量繁殖

C.去除生长素合成基因和细胞分裂素合成基因,不会产生明显的瘤状结构

D.据材料分析可知,天然的Ti质粒不需要改造即可作为基因工程的载体

答案:D

解析:一般采用农杆菌介导的遗传转化法获得转基因植物,如果植物含有这三种基因,将会使转基因植物长出瘤状结构。由于冠瘿碱是农杆菌生命活动必需的有机物质,故去除冠瘿碱合成基因,农杆菌在被感染植物体内不能大量繁殖。瘤状结构是细胞分裂和生长的结果,需要生长素和细胞分裂素共同调节。由题干可知,天然的Ti质粒由于含有生长素合成基因、细胞分裂素合成基因和冠瘿碱合成基因,会使转基因植物长出瘤状结构而影响转基因植物的生长发育,因此天然的Ti质粒必须经过改造才能作为基因工程的载体。

6.下列有关将带有目的基因的载体导入受体细胞的叙述,正确的是(　　)。

A.将带有目的基因的载体导入双子叶植物细胞采用最多的方法是花粉管通道法

B.植物的受体细胞可以是受精卵,也可以是叶肉细胞等体细胞

C.将带有目的基因的载体导入大肠杆菌可以先用CaCO3处理大肠杆菌

D.将带有某种药用蛋白基因的载体导入动物乳腺细胞中即可获得乳腺生物反应器

答案:B

解析:将带有目的基因的载体导入双子叶植物细胞采用最多的方法是农杆菌介导的遗传转化法。植物的受体细胞可以是受精卵,也可以是叶肉细胞等体细胞。将带有目的基因的载体导入大肠杆菌可以先用CaCl2处理大肠杆菌,使其成为感受态细胞。科学家将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起,通过显微注射法导入哺乳动物的受精卵中,由这个受精卵发育成的转基因动物在进入泌乳期后,可以通过分泌乳汁来生产所需要的药物,这称为乳腺生物反应器。

7.转基因抗虫棉培育过程中要对Bt基因导入受体细胞后是否可以稳定表达进行检测鉴定。下列有关检测鉴定的说法,正确的是(　　)。

A.检测转基因棉花的基因组中是否插入了Bt基因可利用目的蛋白的抗体进行检测

B.若检测到Bt基因已经在转基因棉花细胞内转录出了mRNA,则前面的检测可以省略

C.检测Bt基因是否在转基因棉花细胞翻译出蛋白质用PCR进行检测

D.检测Bt基因是否表达还需要检测抗虫性状的有无

答案:D

解析:检测棉花的基因组中是否插入了Bt基因可采用PCR检测或分子杂交检测。每一步检测都有各自的目的和作用,都是必要的。检测Bt基因是否在棉花细胞翻译出蛋白质用抗体进行检测。检测Bt基因是否表达还需要根据抗虫性状的有无来判断。

8.某线性DNA分子含有5 000个碱基对(bp),先用限制酶a完全切割,再把得到的产物用限制酶b完全切割,得到的DNA片段大小如下表所示。限制酶a和b的识别序列和切割位点如图3-A-2所示。下列有关叙述错误的是(　　)。

图3-A-2

A.限制酶a和b切出的DNA片段能相互连接

B.该DNA分子中酶a能识别的碱基序列有3个

C.仅用酶b切割该DNA分子可得到3种DNA片段

D.酶a与酶b切断的化学键不相同

答案:D

解析:由题图可知,酶a和酶b切割后产生的黏性末端相同,它们之间能相互连接。酶a可以把原有DNA切成4段,说明该DNA分子上有3个切口,即酶a的识别序列有3个。酶b把大小是2100bp的DNA分子切成大小分别为1900bp和200bp2个片段,再把大小是1400bp 的DNA切成大小分别为800bp和600bp 的2个片段,说明酶b的识别序列有2个,仅用酶b切割该DNA分子可得到3种DNA片段。限制酶作用的化学键都是磷酸二酯键。

9.下列有关“大肠杆菌质粒DNA的提取和鉴定”实验的叙述,错误的是(　　)。

A.用碱裂解法释放质粒DNA和基因组DNA

B.质粒DNA在中性溶液中可复性溶解

C.加入乙酸钾溶液并离心后,应取上清液

D.鉴定DNA时,在质粒DNA溶液中加入二苯胺后溶液立即变蓝

答案:D

10.下列关于限制酶识别序列和切割位点的叙述,错误的是(　　)。

A.限制酶所识别的序列一般为反向重复序列

B.不同的限制酶可识别不同位点的碱基序列

C.限制酶只识别和切割特定的碱基序列

D.限制酶在任何部位都能将DNA切开

答案:D

11.下列有关基因工程和酶的叙述,正确的是(　　)。　

A.限制酶不能切割烟草花叶病毒的核酸

B.载体的化学本质与载体蛋白相同

C.同种限制酶既可以切割目的基因,又可以切割质粒,因此不具备专一性

D.DNA连接酶可催化脱氧核苷酸链间形成氢键

答案:A

解析:烟草花叶病毒的核酸为RNA,限制酶不能切割RNA。载体有质粒、噬菌体和病毒等,成分不单一,载体蛋白的本质是蛋白质。一种限制酶只能识别一种特定的碱基序列,并在特定的切割位点上切割DNA分子,因此具有专一性。DNA连接酶可催化DNA片段之间磷酸二酯键的形成。

12.下列关于基因工程的说法,正确的有(　　)。

①重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和载体　②基因工程是在DNA上进行的分子水平的设计改造　③限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列　④只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达　⑤所有的限制酶都只能识别同一种特定的碱基序列　⑥基因工程可以将一种生物的优良性状移植到另一种生物身上　⑦质粒是基因工程中唯一用作运载目的基因的载体

A.2项　　　　　　B.3项

C.4项　 D.5项

答案:A

解析:重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶,载体不属于工具酶,①错误。基因工程是在DNA上进行的分子水平的设计改造,②正确。一种限制酶只能识别一种特定的碱基序列,其具有专一性,所以限制酶的切口不都是GAATTC碱基序列,③⑤错误。目的基因进入受体细胞,不一定能成功实现表达,④错误。基因工程是在体外进行的重组DNA技术,可使生物体获得新的性状,因而可以将一种生物的优良性状移植到另一种生物身上,⑥正确。基因工程常用的载体有质粒、噬菌体、病毒等,⑦错误。

13.普通玫瑰没有蓝色花,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,经反转录获得互补的DNA,再扩增基因B

B.利用限制性内切核酸酶从开蓝色花矮牵牛的基因组文库中获取基因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,然后感染并导入玫瑰细胞

答案:A

解析:可以利用mRNA经反转录合成目的基因后再进一步扩增,A项正确。因为开蓝色花的矮牵牛基因B的序列是已知的,所以该目的基因宜采用化学反应合成或用PCR扩增,而不是从开蓝色花矮牵牛的基因组文库中获取,从基因组文库中获取目的基因具有很大的盲目性,B项错误。目的基因必须与载体结合后才能导入受体细胞,且需要DNA连接酶连接,C、D两项错误。

14.导入了Bt基因的作物可以获得抗虫的特性,科学家在一次实验中,成功地将两个Bt基因整合到了某棉花细胞的染色体上,但无法确定这两个Bt基因是整合到了同一条染色体上,还是整合到了两条同源染色体甚至两条非同源染色体上。将该棉花细胞进行组织培养得到植株,再将该植株自交得到F1。若不考虑交叉互换,则F1中抗虫个体占所有F1的比例不可能为(　　)。

A.1　 B.1/2

C.3/4　 D.15/16

答案:B

解析:两个Bt基因整合到棉花染色体的可能性,如图D-3所示(·表示Bt基因)。

图D-3

①后代抗虫比例为3/4,②后代抗虫比例为1,③后代抗虫比例为15/16。

15.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,使之更加符合人类的需要

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.蛋白质工程常通过定点诱变的方法对蛋白质进行改造

D.蛋白质工程是基因工程的延伸

答案:B

16.图3-A-3表示利用基因工程技术生产可食用疫苗的部分过程,其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制性内切核酸酶。下列有关说法正确的是(　　)。　

图3-A-3

A.一种限制性内切核酸酶可以识别不同位点的碱基序列

B.表达载体构建时需要用到限制性内切核酸酶SmaⅠ、PstⅠ

C.卡那霉素抗性基因的主要作用是促进抗原基因在受体细胞中表达

D.除图示标注的结构外表达载体中还应有启动子和终止子等

答案:D

解析:不同种限制酶可以识别不同位点的碱基序列,并且以不同方式特异性切割DNA分子。表达载体构建时需要用到限制性内切核酸酶EcoRⅠ、PstⅠ。卡那霉素抗性基因作为标记基因,其主要作用是筛选含有抗原基因的受体细胞。基因表达载体中除了含有目的基因和标记基因外,还应有启动子和终止子等。

17.近年诞生的具有划时代意义的CRISPR/Cas9基因编辑技术可简单、准确地进行基因定点编辑。其原理是由一条单链向导RNA引导着Cas9酶到一个特定的基因位点进行切割。通过设计向导RNA中20个碱基的识别序列,可人为选择DNA上的目标位点进行切割(见图3-A-4)。下列有关叙述错误的是(　　)。

图3-A-4

A.Cas9酶是一种限制性内切核酸酶

B.若用Cas9酶切割目的基因,则目的基因的两端都存在Cas9酶的识别序列

C.Cas9酶切割产生的目的基因只能与自身切割的载体连接

D.若α链剪切位点附近序列为……TCCAGAATC……则相应的识别序列为……UCCAGAAUC……

答案:C

解析:由题干信息和题图可知,Cas9酶能对DNA分子进行剪切,因此属于限制酶。若用Cas9酶切割目的基因,目的基因的两端必须有相应的识别序列,因为限制酶只能识别特定的序列并在特定切割位点切割DNA分子。不同限制酶切割可能产生互补的末端,只要具有互补的末端就可以连接在一起。向导RNA能与α链的互补链配对,因此向导RNA的识别序列与α链的相应序列除了U代替T外,其余都相同。

18.图3-A-5为某科研人员利用DNA分子探针(用放射性同位素标记的一段单链DNA)鉴定50 mL菌液样品中是否含有某特定DNA的细菌的示意图。下列叙述错误的是(　　)。

图3-A-5

A.外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制

B.重组质粒与探针进行分子杂交的原理是碱基互补配对原则

C.根据培养皿中的菌落数可大致推测样品中含有的活菌数目

D.放射自显影结果可以显示原培养皿中含有特定DNA的细菌菌落位置

答案:A

解析:外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能表达,而复制需要有复制原点。重组质粒与探针能进行分子杂交的原理是DNA分子的碱基互补配对原则。根据培养皿中的菌落数能够大致推测样品中含有的活菌数目。放射自显影结果可以显示原培养皿中含有特定DNA的细菌菌落位置,因为菌落附着在膜上的位置是固定的,放射自显影后可以一一对应起来。

19.利用PCR技术将某小段DNA分子扩增n代,需(　　)。

A.测定DNA分子两端的核苷酸序列,以便设计引物

B.2n对引物参与子代DNA分子的合成

C.向反应体系中加入解旋酶、DNA聚合酶等

D.保持反应体系温度恒定,确保扩增的正常进行

答案:A

解析:利用PCR技术扩增目的基因的前提,是要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物。由题意可知,将某小段DNA分子扩增n代,子代DNA分子总数为2n,其中除了2条最初的模板链不含引物外,其他的链均含有引物,因此需要(2n-1)对引物参与子代DNA分子的合成。利用PCR技术扩增目的基因时,需向反应体系中加入DNA模板、4种三磷酸脱氧核糖核苷、引物、TaqDNA聚合酶等。每一次扩增的步骤及其温度的控制为变性94℃→复性50℃→延伸72℃。

20.下列关于基因工程中载体的说法,正确的是(　　)。　

A.必须有多个限制酶切割位点

B.所有的质粒都可以作为基因工程的载体

C.质粒是一种游离于细菌染色体外的链状DNA分子

D.作为载体的质粒DNA分子上应有对重组DNA分子进行检测与鉴定的标记基因

答案:D

解析:载体要含有一个或多个限制酶的识别切割位点。作为基因工程的载体,必须具备一定的条件,而自然界中的质粒往往不具备所有的条件。质粒是游离于真核细胞染色体之外或原核细胞拟核外的小型环状双链DNA分子。

二、非选择题(共40分)

21.(11分)PCR是一种快速扩增DNA的方法,用于扩增特定的DNA片段,数小时内可使目的基因片段扩增数百万份。PCR技术需要模板DNA、引物、4种三磷酸脱氧核糖核苷和Taq DNA聚合酶等条件。请回答下列问题。

(1)PCR的全称是　　　　　　　　,是在　　　　快速扩增目的基因的方法。该过程所需的酶应具有　　　　的特点。 

(2)PCR的反应过程包括　　　　　、　　　　、　　　　　三个基本步骤,先用94 ℃高温处理的目的是　　　　　　　　　　　　,而这一过程在细胞内是通过　　　　　的催化实现的。 

(3)DNA子链复制的方向是　　　　　　　,PCR包括　　　　个不等的重复扩增循环。 

(4)在PCR技术中所需要的引物实质上是一种单链DNA或RNA分子。请在图3-A-6中绘出引物结合的位置。

图3-A-6

答案:(1)聚合酶链式反应　体外　耐高温

(2)变性　复性　延伸　使双链DNA解链成为单链DNA　解旋酶

(3)5'到3'　20~50

(4)

　　　　图D-4

22.(6分)图3-A-7为一种限制酶切割DNA分子的示意图,请据图回答下列问题。

图3-A-7

(1)这种限制酶的切割位点是　　　　　　之间,结果是形成两个　　　　末端,这两个末端的特点是　　　　　　　　　　　　。 

(2)图中DNA分子被该种限制酶切割后形成的两个末端是　　　　　　　　　　　　　。 

(3)如果G发生突变,　　　　(填“可能”或“不可能”)导致限制酶不能识别切割位点。 

答案:(1)G与A　黏性　碱基能够互补配对

(2)—G                   AATTC—
—CTTAA           和G—

(3)可能

23.(7分)目前,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3-A-8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的切割位点,请画出目的基因两侧被EcoRⅠ限制酶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3-A-9所示的菌落。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3-A-10所示的结果(空圈表示与图3-A-9对照无菌落的位置)。与图3-A-10中空圈对应的图3-A-9中的菌落表型是　　　　　　　　　　　　,图3-A-10结果显示,多数大肠杆菌导入的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案:(1)鉴定含有载体的细胞　(2)AATTC……G
　　　G……CTTAA

(3)磷酸二酯　两种限制酶(BamH Ⅰ和BglⅡ)切割得到的末端互补　(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)质粒作为基因表达载体的条件之一是要有标记基因,以便于鉴定含有载体的细胞。(2)同种限制酶切割DNA分子产生的黏性末端相同。(3)DNA连接酶催化两个DNA片段形成磷酸二酯键;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片段的末端互补。(4)由于图三空圈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对应的图二中的菌落能抗氨苄青霉素,但不能抗四环素。图二和图三结果显示,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)。

24.(8分)已知SARS是感染某种RNA病毒引起的疾病。SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原,在SARS患者康复后的血清中有抗S蛋白的特异性抗体。某研究小组为研制预防SARS病毒的疫苗开展了前期研究工作,其简要的操作流程如图3-A-11所示。请回答下列问题。

图3-A-11

(1)实验步骤①需要一种特殊的酶,该酶是　　　　　　。 

(2)为了使S基因和载体结合,需要注意的是用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,原因是　 　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)步骤④和步骤⑥产生的S蛋白的氨基酸序列　　　　(填“一样”或“不一样”),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)为了检验步骤④所表达的S蛋白是否与病毒S蛋白有相同的免疫反应特性,可用　　　　　　　　　　　　　与　　　　　　　　　　　　进行抗原—抗体特异性反应实验。 

答案:(1)反转录酶

(2)同种限制酶或能产生相同末端的限制酶处理S基因和载体　这样能使目的基因和载体具有相同的末端,它们才能得以重组

(3)一样　所用的目的基因携带的遗传信息相同

(4)大肠杆菌(原核细胞)表达的S蛋白　SARS患者康复后的血清

25.(8分)豇豆具有抗多种害虫的能力,根本原因是豇豆体内具有胰蛋白酶抑制剂基因(CpTⅠ基因)。科学家将其转移到水稻体内后,却发现效果不理想,主要原因是CpTⅠ蛋白的积累量不足。在体外对CpTⅠ基因进行修饰后再转移到水稻体内,CpTⅠ蛋白在水稻中的积累量明显提高。其修饰和表达过程如图3-A-12所示。请根据以上材料,回答下列问题。

图3-A-12

(1)一种植物出现的优良抗逆性状,在自然状态下很难转移到其他种类的植物体内,主要是因为存在　　　　　　。 

(2)“信号肽”序列及“内质网滞留信号”序列的基本组成单位是　　　　　　　　。 

(3)如果想在短时间内得到大量的CpTⅠ基因可以采用　　　　技术。 

(4)如果种植上述转基因水稻,它所携带的目的基因可以通过花粉传递给近缘物种,造成“基因污染”。把目的基因导入　　　　　　中,根据母系遗传的特点,就可以避免“基因污染”。 

答案:(1)生殖隔离

(2)脱氧核苷酸

(3)PCR

(4)叶绿体DNA