高考生物一轮复习作业本：第14单元第2讲《基因工程的应用与安全性问题》（含详解）

第2讲 基因工程的应用与安全性问题

一、单项选择题

1. 科学家利用基因工程培育出了耐盐的转基因水稻新品系,下列相关叙述错误的是 (  )

A. 可通过农杆菌感染法将重组质粒导入受体细胞

B. 含耐盐基因的水稻细胞可经植物组织培养获得完整植株

C. 可用较高浓度的盐水浇灌来鉴定水稻植株的耐盐性

D. 如果目的基因的核苷酸序列是全部未知的,可用PCR技术得到

2. (盐城模拟)下列关于基因治疗的说法,正确的是 (  )

A. 基因治疗只能治疗一些传染病,如艾滋病

B. 基因治疗的主要方法是让患者口服一些健康的外源基因

C. 基因治疗的主要原理是引入健康基因并使之表达

D. 基因治疗在发达国家已成为一种常用的临床治疗手段

3. (南京期初)如下图表示基因工程中获取水稻某目的基因的不同方法。下列叙述正确的是 (  )

A. 方法a不遵循中心法则

B. ①②③碱基对的排列顺序均相同

C. 三种方法均属人工合成法

D. 三种方法都需酶并均在体外进行

4. (扬州模拟)下列关于蛋白质工程的说法,正确的是 (  )

A. 蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作

B. 蛋白质工程能生产出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子

C. 对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的

D. 蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的

5. (北京卷)在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中,不需要的是 (  )

A. 用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞

B. 用选择培养基筛选导入目的基因的细胞

C. 用聚乙二醇诱导转基因细胞的原生物质融合

D. 用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽

6. (苏州一模)生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列有关叙述,错误的是 (  )

A. 利用从动植物中获取的目的基因培育而成的转基因生物,对人类是无害的

B. 当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验,但不反对治疗性克隆

C. 生物武器是用致病菌、病毒、生化毒剂及重组致病菌等来形成杀伤力

D. 正确的舆论导向有利于促进生物科技朝向正确的方向发展

7. (清江中学)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。下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. 通过过程①获取的目的基因和基因组文库中的目的基因完全相同

B. 过程②构成的重组质粒缺乏标记基因,需要转入农杆菌进行筛选

C. 可以用DNA探针技术检测番茄植株中目的基因是否完全表达

D. 将多个抗冻基因编码区依次相连成新基因,表达的不一定是抗冻性增强的抗冻蛋白

8. 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单克隆抗体的区段,降低鼠单克隆抗体免疫活性

B. 蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性等加以改变

C. 理论上通过对关键氨基酸的置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

9. 科学家在河南华溪蟹中找到了金属硫蛋白基因,并以质粒为载体,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了变化,导致两者出现生殖隔离

10. (2014·重庆卷)下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述,正确的是 (  )

A. ②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与

B. ③侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到④的染色体上

C. ④的染色体上若含抗虫基因,则⑤就表现出抗虫性状

D. ⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异

二、 多项选择题

11. (宿迁模拟)下列有关科研人员建立人乳铁蛋白乳腺生物反应器过程的叙述,正确的是 (  )

A. 从细胞中分离目的基因时必须使用限制酶和DNA连接酶

B. 将目的基因导入受体细胞前必须构建基因表达载体

C. 应该将目的基因与在乳腺细胞中高效特异表达的基因启动子结合

D. 运用这一技术生产的人乳铁蛋白具有活性高、易分离、产量高等优点

12. (南京三模)科学家利用生物技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵的细胞核中,经培育获得一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中,在医学研究及相关疾病治疗方面都具有重要意义。下列有关叙述正确的是              (  )

A. 选择受精卵作为外源基因的受体细胞是因为这种细胞具有全能性

B. 采用DNA分子杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达

C. 人的生长激素基因能在小鼠细胞表达,说明遗传密码在不同种生物中可以通用

D. 将转基因小鼠体细胞进行核移植(克隆),可以获得多个具有外源基因的后代

13. (无锡一模)下列有关“基因污染”叙述,正确的是 (  )

A. 转基因生物有可能成为“外来物种”,影响生态系统的稳定性

B. 转基因生物的外源基因本身来源于自然界,故不存在“基因污染”的问题

C. 抗除草剂基因有可能通过花粉传播进入杂草,从而产生“超级杂草”

D. “基因污染”有可能会从一种生物扩散到其他多种生物物种

三、 非选择题

14. (南京二模)疫苗和抗体已被广泛应用于预防与诊疗传染性疾病的过程,已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒,该病毒表面的A蛋白为主要抗原。疫苗的生产和抗体的制备流程如右上图所示,请回答下列问题:

(1) 过程①代表的是    ,过程③构建A基因重组载体时,启动子和终止子是重新构建的,它们应该能被受体细胞的     所识别,以便于其催化转录过程。

(2) 下图为A基因的结构示意图,已知Ⅱ区的碱基数是2000 个,其中阴影区域碱基数是800个,空白区域中G和C的总数共有400个,则由该区域能指导蛋白质合成的片段转录产生的mRNA中A和U总数是    。

(3) 在给小鼠皮下注射A蛋白时,要重复注射几次的目的是通过二次免疫,增加小鼠体内的    个数。过程⑥的实质为          。

(4) 在将X进行扩大培养前,至少需要经过    次筛选,扩大培养的原理是           。

(5) 对健康人进行该传染病免疫预防时,可选用图中基因工程生产的    来制备疫苗。对该传染病疑似患者确诊时,可以从疑似患者体内分离出病毒与已知病毒进行核酸序列比较,或用图中的            与分离出的病毒进行特异性检测。

15. (南通三模)hNaDC3(人钠/二羧酸协同转运蛋白-3)主要分布于肾脏等重要器官,它具有促进人肾小管上皮细胞能量代谢和转运等功能。科研人员利用基因工程技术构建绿色荧光蛋白与hNaDC3融合基因,并在肾小管上皮细胞中表达,以动态观察hNaDC3在肾小管上皮细胞中的定位情况,为进一步研究hNaDC3的生理功能奠定基础。研究主要过程如下图(实验中使用的限制酶Sac Ⅰ的识别序列是GAGCT↓C,限制酶Sac Ⅱ识别序列是CCGC↓GG)。请分析回答:

(第15题)

(1) 与PCR相比,过程①需要的特有的酶是    ,应从人体    (填器官)的组织细胞中获得模板RNA。

(2) DNA分子被Sac Ⅰ切割后,形成的黏性末端是    。过程②选用Sac Ⅰ、Sac Ⅱ分别切割hNaDC3基因和质粒载体,可实现目的基因定向插入并正常表达的原因是 。

(3) 过程③可获得多种重组DNA,可依据不同DNA分子的大小,运用    (填技术)分离、筛选重组表达载体。

(4) 显微观察导入“绿色荧光蛋白—hNaDC3融合基因”的猪肾小管上皮细胞后发现:转染后第1 d绿色荧光混合分布于细胞质和细胞膜,核中未见绿色荧光;到第5 d绿色荧光清晰聚集于细胞膜,细胞质和细胞核中未见绿色荧光。根据这一观察结果还不能得出“hNaDC3是在细胞质中生成后,在细胞膜上发挥作用”的结论,需要设置对照实验以排除绿色荧光蛋白本身的定位,对照实验的设计思路是                   。

(5) 研究人员以较高浓度的葡萄糖溶液培养导入融合基因的猪肾小管上皮细胞,一段时间后发现,转染细胞的细胞膜上绿色荧光明显增强。这一实验结果可以说明 。

1. D 【解析】 通过农杆菌感染法可将重组质粒导入受体细胞,A正确;组织培养可以保持亲本的优良性状,含耐盐基因的水稻细胞经植物组织培养可获得耐盐的植株,B正确;水稻植株是否耐盐,主要看植株能否在高浓度的盐溶液中生活,因此,可以用较高浓度的盐水浇灌来鉴定水稻植株的耐盐性,C正确;如果目的基因的核苷酸序列是全部未知的,可从基因文库中获取目的基因,D错误。

2. C 【解析】 基因治疗是治疗遗传病的有效手段,A错误;基因治疗的主要方法是把正常基因导入病人体内有缺陷的细胞中,口服外源基因不能起作用,B错误;基因治疗的主要原理是引入健康基因修复患者的基因缺陷,C正确;目前,基因治疗还处于初期的临床试验阶段,D错误。

3. D 【解析】 图中a、b、c所示的方法分别是逆转录法、直接分离法和化学合成法。逆转录是以mRNA为模板合成DNA的过程,属于中心法则的内容之一,A错误;a逆转录法和c化学合成法得到的水稻基因中不含启动子、内含子等非编码序列,而b直接分离法得到的水稻基因中含有启动子、内含子等非编码序列,B错误;a逆转录法和c化学合成法属于人工合成法,而b直接分离法不是,C错误;三种方法都需相应的酶,并且均在体外进行,D正确。

4. B 【解析】 蛋白质工程是在分子水平上对基因直接改造,A、C错误;蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是不同的,是中心法则的逆推过程,D错误。

5. C 【解析】 利用农杆菌转化法培育转基因植株时,将含有目的基因的Ti质粒导入农杆菌后,再用该农杆菌侵染植物细胞;可在选择培养基上选择成功转化了的受体细胞,例如将农杆菌在含四环素的培养基中培养,筛选出成功导入目的基因的农杆菌;转基因植物的培育过程中,不存在植物体细胞杂交技术的应用及诱导细胞融合过程;目的基因成功导入后需利用植物组织培养技术将植物叶片细胞培育成幼苗,需要诱导愈伤组织再分化。

6. A 【解析】 转基因生物有的对人类有益,有的存在安全性隐患。

7. D 【解析】 过程①通过反转录获取目的基因,缺少非编码区和内含子等,与基因组文库中的目的基因不完全相同;重组质粒含标记基因,且利用农杆菌转化法只能将质粒导入受体细胞,不能对重组质粒进行筛选;利用DNA探针技术可检测目的基因是否导入到受体细胞,可利用抗原—抗体杂交技术检测目的基因是否表达。

8. C 【解析】 蛋白质工程能产生自然界没有的人—鼠抗体,降低过敏等异常免疫反应的发生;蛋白质工程能通过改造基因达到改变蛋白质功能的目的。

9. A 【解析】 质粒的T-DNA可以转移到受体细胞中染色体的DNA上,所以金属硫蛋白基因需插入到质粒上,才能转移到受体细胞中,A正确;由于植物细胞具有全能性,因此植物基因工程的受体细胞可以是受精卵或体细胞,B错误;限制酶具有专一性,能识别特定的脱氧核苷酸序列,C错误;转基因烟草与原烟草之间一般不会出现生殖隔离,D错误。

10. D 【解析】 构建载体需要限制酶和DNA连接酶,A错误;③侵染植物细胞后,重组Ti质粒上的T-DNA整合到④的染色体上,B错误;染色体上含有目的基因,但目的基因也可能不能转录或者不能翻译,或者表达的蛋白质不具有生物活性,C错误;植株表现出抗虫性状,说明含有目的基因,属于基因重组,为可遗传变异,D正确。

11. BCD 【解析】 从细胞中分离目的基因时需要使用限制酶;基因工程的基本操作程序有四步:①目的基因的获取,②基因表达载体的构建,③将目的基因导入受体细胞,④目的基因的检测与鉴定;启动子是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转录出mRNA,最终获得所需的蛋白质,所以目的基因要与启动子结合。

12. ACD 【解析】 采用DNA分子杂交技术可检测外源基因是否导入受体细胞,但不能检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达,B错误。

13. ACD 【解析】 转基因植物可能对环境更适应,与其他植物间更具有竞争力,可能成为入侵的“外来物种”,影响生态系统的稳定性;转基因植物与其他植物可以杂交,存在“基因污染”问题;“基因污染”会通过花粉等扩散到其他物种。

14. (1) 逆转录 RNA聚合酶 (2) 400 (3) 浆细胞 基因的选择性表达 (4) 2 细胞增殖(有丝分裂) (5) A蛋白 抗A蛋白的单克隆抗体

【解析】 (1) 过程①是以RNA为模板合成DNA的过程,称为逆转录。RNA聚合酶能识别启动子和终止子,催化转录过程。(2) Ⅱ区(编码区)的碱基数是2 000个,阴影区域(内含子)碱基数是800个,所以空白区域(外显子)碱基数是1 200个。由于G和C的总数是400个,所以空白区域A和T的总数是800个。由于两条链上A和T的总数一样,所以一条链上A和T的数量是400个,转录产生的mRNA中A和U总数是400个。(3) 重复注射抗原可以通过二次免疫,增加小鼠体内的浆细胞数量。过程⑥是细胞分化,实质是基因的选择性表达。(4) 先在特定的选择培养基上筛选出杂交瘤细胞,再进行第二次筛选,选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。X细胞进行有丝分裂,最终扩大细胞数目。(5) 可以用基因工程生产的A蛋白作为抗原来制备疫苗。用分离出的病毒(抗原)与抗A蛋白的单克隆抗体进行特异性检测,可以对传染病疑似患者进行确诊。

15. (1) 逆转录酶(或反转录酶) 肾脏 (2) —AGCT 两种限制酶切割产生的黏性末端不同 (3) (凝胶)电泳 (4) 将GFP基因表达载体直接导入猪肾小管上皮细胞,然后观察绿色荧光在细胞中的分布情况

(5) 较高浓度葡萄糖能增强肾小管上皮细胞中hNaDC3基因的表达

【解析】 (1) 过程①是以RNA为模板形成DNA,需要逆(反)转录酶的催化。根据“hNaDC3主要分布于肾脏等重要器官”确定只有肾脏等器官的细胞中该基因能够表达,所以从肾脏中获得模板RNA。(2) 由于不同的酶切割形成的黏性末端不同,在DNA连接酶作用下可实现目的基因定向插入载体并正常表达。题中SacⅠ切割形成的黏性末端是—AGCT,SacⅡ切割形成黏性末端是—GC。(3) 依据DNA分子的大小不同,利用凝胶电泳技术进行筛选,可以筛选出重组质粒。(4) 通过该实验现象不能排除绿色荧光蛋白本身对结果的干扰,需设置对照进行比较,其思路为将GFP基因表达载体直接导入猪肾小管上皮细胞,然后观察荧光在细胞中的分布情况,以排除荧光蛋白对结果的影响。(5) 根据信息可以得出的结论是较高浓度葡萄糖能增强肾小管上皮细胞中hNaDC3基因的表达。