高考生物一轮精品复习 专题1 基因工程（单元复习）学案 新人教版选修3.doc

专题1 基因工程【章节知识网络】 基因工程的概念：依据、技术、目的 “分子手术刀”限制酶基本工具 “分子缝合针”dna连接酶 “分子运输车”载体 目的基因的获取 基因表达载体的构建（核心）基 基本操作程序 将目的基因导入受体细胞（转化）因 目的基因的检测与鉴定工 植物基因工程程 动物基因工程 基因工程的应用 基因工程药品的生产 基因治疗 蛋白质工程：蛋白质工程崛起的缘由、基本原理【章节巩固与提高】一、选择题1、除了下列哪一项之外，其余的都是基因工程的运载体所必须具备的条件a能在宿主细胞中复制并保存b具有多个限制酶切点，以便与外源基因连接c具有标记基因，便于进行筛选d是环形状态的dna分子【解析】原核细胞如细菌的核dna也是环状dna，但不能作运载体，因为它不具备a、b、c三个条件。【答案】c2、科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶主要蛋白。以下有关该基因工程的叙述错误的是()a采用反转录的方法得到的目的基因有内含子b基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的c马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞d用同一种限制酶，分别处理质粒和含目的基因的dna，可产生黏性末端而形成重组dna分子【解析】采用反转录的方法得到目的基因的过程是以目的基因转录成的信使rna为模板，反转录成互补的单链dna，然后在酶的作用下合成双链dna，从而获得所需要的目的基因。由于信使rna中没有与内含子相对应的部分，所以采用反转录的方法得到的目的基因不存在内含子。基因非编码区对于基因的表达具有调控作用。植物细胞的全能性很容易得到表达，所以转基因植物培育过程中的受体细胞可以是植物的体细胞。限制酶具有专一性，只有用同一种限制酶处理才能获得相同的黏性末端，才能够形成重组dna分子。【答案】a3、科学家将干扰素基因进行定点突变，然后导入大肠杆菌表达，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，结果大大提高干扰素的抗病性活性，并且提高了储存稳定性。该生物技术为()a基因工程b蛋白质工程c基因突变 d细胞工程【解析】基因工程是通过对基因的操作，将符合人们需要的目的基因导入适宜的生物体，使其高效表达，从中提取所需的基因控制合成的蛋白质，或表现某种性状，蛋白质产品仍然为天然存在的蛋白质；蛋白质工程却是对控制蛋白质合成的基因进行改造，从而实现对其编码的蛋白质的改变，所得到的已不是天然的蛋白质。题目中的操作中涉及的基因显然不再是原来的基因，其合成的干扰素也不是天然干扰素，而是经过改造的，是人类所需的蛋白质，因而整个过程利用的生物技术应为蛋白质工程。【答案】b4、(2012长沙模拟)下列关于蛋白质工程和基因工程的比较，不合理的是 ()a基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程可以对现有蛋白质进行改造，从而制造一种新的蛋白质b蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成c当得到可以在70条件下保存半年的干扰素后，在相关酶、氨基酸和适宜的温度、ph条件下，干扰素可以大量自我合成d基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的【解析】利用蛋白质工程生产蛋白质产品应通过改造相应基因后，再经基因表达大量产生。【答案】c5、要将目的基因与载体连接起来，在基因操作上应选用()a只需dna连接酶b同一种限制酶和dna连接酶c只需限制酶d不同的限制酶与dna连接酶【解析】要将目的基因与载体连接起来，应选用同一种限制酶切割目的基因和载体，两者暴露出相同的黏性末端，用dna连接酶连接时，碱基之间才会按碱基互补配对形成氢键，相邻两个脱氧核苷酸之间在dna连接酶的作用下形成磷酸二酯键。【答案】b6、下图为dna分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性内切酶、dna聚合酶、dna连接酶、解旋酶作用的正确顺序是()a bc d【解析】图是将一个dna切成互补的两个黏性末端，必需限制性内切酶的作用；图是将两个dna片段连接在一起，需dna连接酶的作用；图是dna分子双链解成两条互补单链的过程，需解旋酶的作用；图是dna复制的过程，需dna聚合酶的作用。【答案】c7、科学家利用基因工程培育出了耐盐的转基因水稻新品系。下列有关叙述错误的是()a获得目的基因需用限制性内切酶和dna连接酶b可通过农杆菌的感染以实现重组质粒导入受体细胞c含耐盐基因的水稻细胞经植物组织培养可获得植株d可用较高浓度的盐水浇灌以鉴定水稻植株的耐盐性【解析】农杆菌能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，而对大多数的单子叶植物没有感染能力，而水稻属于单子叶植物。【答案】b8、(2012青岛模拟)蓝藻拟核dna上有控制叶绿素合成的ch1l基因。某科学家通过构建该种生物缺失ch1l基因的变异株细胞，以研究ch1l基因对叶绿素合成的控制，技术路线如下图所示，下列相关叙述错误的是 ()a过程应使用不同的限制性内切酶b过程都要使用dna连接酶c终止密码子是基因表达载体的重要组成部分d若操作成功，可用含红霉素的培养基筛选出该变异株【解析】限制性内切酶有特异性，过程要切割的dna序列不同，故应使用不同的限制性内切酶；dna连接酶的作用是连接被切开的磷酸二酯键，使ch1l基因、红霉素抗性基因与质粒结合；基因表达载体由目的基因、启动子、终止子、标记基因组成，终止密码子是mrna上密码子的一种，表示一次翻译的结束；变异株中ch1l基因被重组基因替换，重组基因中有红霉素抗性基因，故可用含红霉素的培养基筛选出该变异株。【答案】c9、如图表示限制性内切酶切割某dna分子的过程，下列有关叙述，不正确的是()a该限制酶能识别的碱基序列是gaattc，切点在g和a之间b用此酶切割含有目的基因的片段时，必须用相应的限制酶切割运载体，以产生与目的基因相同的黏性末端c要把目的基因与运载体“缝合”起来，要用到基因工程的另一个工具dna聚合酶d限制酶切割dna分子时，是破坏了同一条链上相邻脱氧核苷酸之间的化学键而不是两条链上互补配对的碱基之间的氢键【解析】由图示可知，该限制酶识别的碱基序列是gaattc，切点在g和a之间；要获得重组dna分子，必须用同一种限制酶切割运载体，得到相同的黏性末端，将目的基因与运载体“缝合”起来的是dna连接酶，而不是dna聚合酶。限制酶切割的是同一条链上相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键。【答案】c10、(2012南京联考)某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(amy)基因a，通过基因工程的方法，将a转到马铃薯植株中，经检测发现amy在成熟块茎细胞中存在，下列说法正确的是 ()a基因a只有导入到马铃薯受精卵中才能表达b目的基因来自细菌，可以不需要载体直接导入受体细胞c基因a导入成功后，将抑制细胞原有的新陈代谢，开辟新的代谢途径d目的基因进入受体细胞后，可随着马铃薯的dna分子的复制而复制，传给子代细胞并表达【解析】培育转基因植株可以以体细胞或受精卵作为受体细胞；目的基因必须借助载体才能导入受体细胞；目的基因导入成功后，不抑制细胞原有的代谢途径。【答案】d11、3脂肪酸是深海“鱼油”的主要成分，它对风湿性关节炎以及糖尿病等有很好的预防和辅助治疗作用。科学家从一种线虫中提取出相应基因，然后将该基因导入猪胚胎干细胞，以期得到富含3脂肪酸的转基因猪。下列相关叙述正确的是()a从线虫中提取目的基因需要特定的限制性内切酶，此酶作用于氢键b构建重组dna时，常用的运载体是质粒，受体细胞可以是胚胎干细胞，也可以是受精卵c培养胚胎干细胞的培养基中，所加入的动物血清也是植物组织培养必需成分d培育转基因猪需利用到转基因技术、动物细胞培养技术、核移植技术【解析】限制性内切酶不作用于氢键，而是作用于磷酸二酯键；植物组织培养中不加动物血清，需加入必需的矿质元素、植物激素等；题中并未涉及核移植技术。【答案】b12、目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是()检测受体细胞是否有目的基因检测受体细胞是否有致病基因检测目的基因是否转录mrna检测目的基因是否翻译蛋白质a.b.c.d.【解析】目的基因的检测主要有三种：(1)检测转基因生物的染色体的dna上是否插入了目的基因，方法是用dna探针；(2)检测目的基因是否转录出了相应的mrna，方法也是使用基因探针与之杂交；(3)检测目的基因是否翻译成了相应的蛋白质，常用方法是抗原抗体杂交，检测杂交带是否出现。【答案】c13、上海医学研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高了30多倍。以下与此有关的叙述中，正确的是()a“转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物b“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因c只在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞中是纯合的d转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不合成人白蛋白【解析】“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中的人白蛋白基因合成出更多的蛋白质。动物细胞的全能性较难实现，用牛的卵细胞不能培养形成转基因牛。转基因牛的细胞中都含有人白蛋白基因，人们只在转基因牛的乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中表达。【答案】d14、降钙素是一种多肽类激素，临床上用于治疗骨质疏松症等。人的降钙素活性很低，半衰期较短。某科学机构为了研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素，从预期新型降钙素的功能出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工合成了两条72个碱基的dna单链，两条链通过18个碱基对形成部分双链dna片段，再利用klenow酶补平，获得双链dna，过程如下图：获得的双链dna经ecor(识别序列和切割位点gaattc)和bamh(识别序列和切割位点 ggatcc)双酶切后插入大肠杆菌质粒中。下列有关分析错误的是 ()aklenow酶是一种dna聚合酶b合成的双链dna有72个碱基对cecor和bamh双酶切的目的是保证目的基因和运载体的定向连接d筛选重组质粒需要大肠杆菌质粒中含有标记基因【解析】合成的单链dna有72个碱基，从题图看出两条单链并未左右两端对齐配对，只通过18个碱基对形成部分双链dna片段，因此获得的双链dna有碱基对727218126个碱基对。【答案】b15、在基因工程操作的基本步骤中，没有进行碱基互补配对的是a人工合成目的基因b目的基因与运载体结合c将目的基因导入受体细胞d目的基因的检测表达【解析】基因工程操作过程中，人工合成目的基因的方法有两种，反转录法中的反转录成单链 dna 与合成双链 dna 的过程都需要碱基互补配对，直接合成法最后合成 dna 时需要人为进行碱基互补配对；目的基因与运载体结合过程涉及两个黏性末端上碱基互补配对；目的基因的表达涉及转录和翻译两个过程，都有碱基互补配对的过程。【答案】c16、利用细菌大量生产人类胰岛素，下列叙述错误的是(a用适当的酶对运载体与人类胰岛素基因进行切割与黏合b用适当的化学物质处理受体细菌表面，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，并合成人类胰岛素【解析】本题考查基因工程的操作。切割运载体和目的基因是限制性内切酶；检测目的基因是否导入受体细菌是通过运载体上的标记基因；目的基因导入受体细胞需要复制和表达。【答案】c17、下列有关基因诊断和基因治疗的叙述，正确的是()a基因工程可以直接在细胞内修复有问题的基因b用基因替换的方法可治疗21三体综合征c基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因d应用基因探针可以检测出苯丙酮尿症【解析】有缺陷的基因不能在细胞内进行修复；21三体综合征是染色体疾病，用基因替换没有治疗效果；基因治疗是用正常基因替换缺陷基因；苯丙酮尿症是基因突变引起的遗传病，可以通过基因探针检测出来。【答案】d18、质粒是基因工程中常用的运载工具，某质粒上有两种抗药基因可作为标记基因，a、b、c为三个可能出现的目的基因插入点，如右图所示。如果用一种限制酶将目的基因和质粒处理后，合成重组质粒，将重组质粒导入某高等植物受体细胞后，用含有药物的培养基筛选受体细胞，预计结果如下表。下列选项中正确的是()含有青霉素的培养基含有四环素的培养基能生长能生长不能生长能生长能生长不能生长a.如果出现结果，说明两个抗药基因都没有被破坏，转基因实验获得成功b如果出现结果，说明限制酶的切点在c点，目的基因在c点的断口处c如果出现或者结果，说明转基因实验失败d转移到受体细胞中的a、b基因的遗传遵循孟德尔规律【解析】当目的基因插入c点时，既不破坏抗氨苄青霉素基因，也没破坏抗四环素基因，所以说会出现结果，但目的基因导入受体细胞并不一定能准确表达；如果出现，说明目的基因插在a处；如果出现，说明目的基因插在b处；只有整合到染色体上的外源基因才能符合孟德尔遗传定律。【答案】b19、科学家在某种农杆菌中找到了抗枯萎的基因，并以质粒为运载体，采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金花茶新品种。下列有关说法正确的是()a质粒是最常用的运载体之一，质粒的存在与否对宿主细胞生存有决定性的作用b通过该方法获得的抗枯萎病金花茶，将来产生的花粉中不一定含有抗病基因c该种抗枯萎病基因之所以能在金花茶细胞中表达，是因为两者的dna结构相同d为保证金花茶植株抗枯萎病，只能以受精卵细胞作为基因工程的受体细胞【解析】质粒在宿主细胞中能够友好借居，但是不能对宿主细胞的生存起决定作用。由于在转基因植物体内基因只存在于某一染色体上，所以在减数分裂形成配子时随着同源染色体的分离，部分配子存在目的基因，而另外一半配子不含目的基因。抗枯萎病基因之所以能在金花茶细胞中表达，是因为两者共用一套密码子。转基因植物的受体细胞可以是受精卵，也可以是其他体细胞。【答案】d20、下列关于限制酶的说法不正确的是()a限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布b自然界中限制酶的天然作用是用来提取目的基因c不同的限制酶切割dna的切点不同d一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列【解析】限制酶主要存在于各种微生物中，而高等生物中则很少。自然界中的限制酶主要用来切割外来的dna，进行自我保护。【答案】ab21、mst 是一种限制性内切酶，它总是在cctgagg的碱基序列中切断dna。图中显示了用mst 处理后的正常血红蛋白基因片段。镰刀型细胞贫血症的根本原因是血红蛋白基因突变。下列有关叙述中，错误的是()a在起初的正常血红蛋白基因中有4个cctgagg序列b若血红蛋白基因某一处cctgagg突变为cctcctg，则用mst 处理该基因后产生3个dna片段c将mst 酶用于镰刀型细胞贫血症的基因诊断，若产生3个dna片段，则血红蛋白基因正常d将mst 酶用于镰刀型细胞贫血症的基因诊断，若产生4个dna片段，则血红蛋白基因正常【解析】由图可知，正常血红蛋白基因中含有3个cctgagg序列，故能把该基因切成4个片段。如果某一cctgagg片段突变，则不能很好地识别和切割，所以mst 酶切后只能产生3个片段。镰刀型细胞贫血症的基因诊断时，如果酶切后出现3个dna片段，则说明血红蛋白基因不正常。【答案】ac22、下图表示一项重要的生物技术，对图中物质a、b、c、d的描述，正确的是a重组dnaa.a中存在着抗性基因，其非编码区通常不具遗传效应。b.b能识别特定的核苷酸序列，并将a与t之间的氢键切开c.c能连接双链间的a和t，使黏性末端处碱基互补配对d.若要获得真核生物的d，则一般采用人工合成方法【答案】d23、多聚酶链式反应（pcr）是一种体外迅速扩增dna片段的技术。pcr过程一般经历下述三十多次循环：95下使模板dna变性、解链55下复性（引物与dna模板链结合）72下引物链延伸（形成新的脱氧核苷酸链）。下列有关pcr过程的叙述中不正确的是： a变性过程中破坏的是dna分子内碱基对之间的氢键，也可利用解旋酶实现b复性过程中引物与dna模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成c延伸过程中需要dna聚合酶、atp、四种核糖核苷酸dpcr与细胞内dna复制相比所需要酶的最适温度较高【答案】c24、用于判断目的基因是否转移成功的方法中，不属于分子检测的是( )a.通过害虫吃棉叶看其是否死亡b.转基因生物基因组dna与dna探针能否形成杂交带c.转基因生物中提取的mrna与dna探针能否形成杂交带d.转基因生物中提取的蛋白质能否与抗体形成杂交带【解析】目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测与鉴定才能知道。首先，要检测转基因生物染色体的dna上是否插入了目的基因，这是目的基因能否在真核生物中稳定遗传的关键。检测方法是采用dna分子杂交技术，使dna探针与基因组dna杂交，如果显示出杂交带，就表明目的基因已插入染色体dna中。其次，再检测目的基因是否转录出了mrna，同样是采用分子杂交技术，让探针与mrna杂交，如果显示出杂交带，就表明目的基因已转录形成了mrna。最后，检测目的基因是否翻译成蛋白质，从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原-抗体杂交，若有杂交带出现，表明目的基因已形成蛋白质产品。以上三种方法都是分子水平上的检测。除了上述的分子检测外，有时还需要进行个体生物学水平的鉴定。例如，通过害虫吃棉叶看其是否死亡，以确定是否具有抗性以及抗性的程度。【答案】a25、限制酶mun和限制酶ecor的识别序列及切割位点分别是-caattg-和-gaattc-。如图表示四种质粒和目的基因，其中箭头所指部位为酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是( )【解析】此题考查的是基因工程中限制酶的运用。解答本题的关键是知道载体必须具备标记基因，且标记基因不能被破坏。a中mun能切出与ecor一样的aatt-黏性末端，且未破坏标记基因结构；b中质粒无标记基因，不符合载体的条件；c、d中破坏了标记基因。 【答案】a二、非选择题26、据图表回答问题：(1)假设所用的限制酶均能将所识别的位点完全切开，采用ecor和pst酶切含有目的基因的dna，能得到_种dna片段。如果将质粒载体和含目的基因的dna片段只用ecor酶切，酶切产物再加入dna连接酶，其中由两个dna片段之间连接形成的产物有_、_、_。(2)为了防止目的基因和质粒表达载体酶切后的末端任意连接，酶切时应该选用的酶是_、_。【解析】(1)含目的基因的dna分子上含有2个ecor和1个pst的酶切位点，三个切点全部切开，则形成4种dna片段。质粒与含目的基因的dna片段都用ecor切割，目的基因两端和质粒的切口处的黏性末端相同，只考虑两个dna片段相连，则会形成三种连接产物，即质粒与质粒相连、质粒与目的基因相连、目的基因与目的基因相连。为了防止自连，可选用ecor和sma两种酶同时切割。【答案】(1)4质粒载体质粒载体连接物目的基因目的基因连接物质粒载体目的基因连接物(2)ecorsma27、农业科技工作者在烟草中找到了一抗病基因，现拟采用基因工程技术将该基因转入棉花，培育抗病棉花品系。请回答下列问题：(1)要获得该抗病基因，可采用_、_等方法。为了能把该抗病基因转入到棉花细胞中，常用的运载体是_。(2)要使运载体与该抗病基因连接，首先应使用_进行切割。假如运载体被切割后，得到的分子末端序列为，则能与该运载体连接的抗病基因分子末端是() (3)切割完成后，采用_将运载体与该抗病基因连接，连接后得到的dna分子称为_。(