高考生物大一轮复习 现代生物科技专题 第1讲 基因工程课时作业（选修3）.doc

第1讲 基因工程一、选择题1(2015年天津武清区一模)蛋白质工程与基因工程相比，其突出特点是()a基因工程原则上能生产任何蛋白质b蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质c蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现d蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第三代基因工程【答案】b【解析】基因工程原则上只生产自然界原有的蛋白质，故a错误；蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，故b正确；蛋白质工程中合成蛋白质需要经过转录和翻译，故c错误；蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，故d错误。2(2015年安徽宿州质检)天然的玫瑰没有蓝色花，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，经逆转录获得互补的dna，再扩增基因bb利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因bc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，然后感染并转入玫瑰细胞【答案】a【解析】获取目的基因b，可先提取矮牵牛蓝色花的mrna，经逆转录获得互补的dna，再经pcr技术扩增，a正确；基因文库构建时是将目的基因与载体连接起来，形成重组载体，再导入受体菌中储存和扩增，提取目的基因时不需使用限制性核酸内切酶，b错误；连接目的基因与质粒的酶是dna连接酶，c错误；将目的基因导入植物细胞，常用农杆菌转化法，其目的菌不使用大肠杆菌，d错误。3下面是3种限制性核酸内切酶对dna分子的识别序列和剪切位点图(箭头表示切点，切出的断面为黏性末端)。相关叙述错误的是()限制酶1：gatcc限制酶2：ccgcgg限制酶3：ggatcca不同的限制酶有不同的识别序列和切割位点，体现了酶的专一性b限制酶2和3识别的序列都包含6个碱基对c限制酶1和酶3剪出的黏性末端相同d能够识别和切割rna分子内一小段核苷酸序列的酶只有限制酶2【答案】d【解析】不同限制酶有不同的识别序列和切割位点，体现了酶具有专一性；限制酶2和3识别序列分别是ccgcgg和ggatcc，均为6个碱基对；限制酶1和3剪出的黏性末端相同；内切酶是识别和切割dna双链的，因此三种限制酶均不能识别和切割rna中核糖核苷酸序列。4(2015年北京朝阳区期中考试)下图表示基因工程中获取水稻某目的基因的不同方法。下列相关叙述中正确的是()a三种方法都需酶并均在体外进行b碱基对的排列顺序均相同c三种方法均属人工合成法d方法a不遵循中心法则【答案】a【解析】这三种方法都是在体外进行的，且都用到酶(方法a需要逆转录酶和dna聚合酶、方法b需要限制酶、方法c需要dna聚合酶)，a正确；方法a得到的目的基因不含有内含子，方法c得到的目的基因的碱基序列可能有多种，因此碱基对的排列顺序不都相同，b错误；图示a和c属人工合成法，而b是从供体细胞的dna中直接分离基因的方法，c错误；方法a是中心法则的逆向，也是遵循中心法则，d错误。二、非选择题5(2015年河南商丘模拟) 如图为某质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制酶ecor、bamh的酶切位点，ampr为青霉素抗性基因，tctr为四环素抗性基因，p为启动子，t为终止子，ori为复制原点。又知植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。已知耐旱基因两端分别有包括ecor、bamh在内的多种酶的酶切位点。据图回答：(1)获得耐旱基因常用基因文库法。理论上，_中含有该生物的全部基因；而_中含有生物的部分基因。将含有耐旱基因的dna与该质粒表达载体分别用ecor酶切，酶切产物用dna连接酶处理后，两两连接的产物有_种。(2)将上述连接产物导入无任何抗药性的宿主细胞后，将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能正常生长的宿主细胞所含有的连接产物是_。(3)目的基因表达时，rna聚合酶识别和结合的位点是_，其合成的产物是_。(4)在上述实验中，为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应选用的酶是_。(5)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱植株与不耐旱植株的数量比为31时，则可推测该耐旱基因整合到了_(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。【答案】(1)基因组文库cdna文库3(2)载体载体连接物(或质粒质粒连接物)(3)启动子mrna(4)ecor和bamh(5)同源染色体的一条上【解析】(1)基因文库包括基因组文库和cdna(部分基因)文库，其中基因组文库中含有该生物的全部基因，而cdna文库中含有生物的部分基因。将含有耐旱基因的dna与该质粒表达载体分别用ecor酶切，酶切产物用dna连接酶处理后，两两连接的产物有3种，即含有耐旱基因的dna与含有耐旱基因的dna连接、质粒与质粒连接、含有耐旱基因的dna与质粒连接。(2)由图可知，用ecori酶切时，构建的基因表达载体，四环素抗性基因会被破坏，因此将上述连接产物导入无任何抗药性的宿主细胞后，将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能正常生长的宿主细胞所含有的连接产物是载体载体连接物(或质粒质粒连接物)。(3)目的基因表达时，rna聚合酶识别和结合的位点是启动子，其合成的产物是mrna。(4)酶切时应选用限制酶ecor和bamh，形成不同的黏性末端，这样可以防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接。(5)若该耐旱基因整合到了同源染色体的两条上，则自交子代均耐旱；若该耐旱基因整合到了同源染色体的一条上，则其子代中耐旱植株与不耐旱植株的数量比为31。6干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子中的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可以在70 条件下保存半年，给广大患者带来了福音。(1)蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”：_(2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产_的蛋白质，不一定符合_的需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过_或_，对现有蛋白质进行_，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。(3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的_结构。(4)对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？_。原因是：_。【答案】(1)预期的蛋白质功能预期的蛋白质结构应有的氨基酸序列相对应的脱氧核苷酸序列(基因)(2)自然界已存在人类生产和生活基因修饰基因合成改造(3)空间(或高级)(4)应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造首先，任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是改造了蛋白质，并且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传给下一代。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子无法遗传；其次，对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多【解析】(1)蛋白质工程的基本流程为：根据预期的蛋白质功能设计出预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列合成相对应的脱氧核苷酸序列。(2)蛋白质工程的实质是通过对基因改造或基因合成，制造自然界不存在的、符合人们生产和生活需要的蛋白质。(3)蛋白质的空间结构十分复杂，很难根据预期功能来预测出空间结构。(4)基因控制蛋白质的合成，对基因的改造相当于间接改造了蛋白质。7下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_的催化作用下，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ca2处理d，其目的是_。【答案】(1)逆转录酶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)利用逆转录法合成目的基因的过程是：以mrna为模板，在逆转录酶的催化作用下合成单链dna，然后在dna聚合酶作用下，合成双链dna分子，根据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。(2)pcr过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。(3)目的基因和运载体结合，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。8为增加油菜种子的含油量，研究人员尝试将酶d基因与位于叶绿体膜上的转运肽基因相连，导入油菜细胞并获得了转基因油菜品种。(1)研究人员依据基因的已知序列设计引物，采用_法从陆地棉基因文库中获取酶d基因，从拟南芥基因文库中获取转运肽基因。在上述引物设计时，分别在引物中加入下图所示酶的识别序列，这样可以用_酶处理两个基因后，得到_端(填图中字母)相连的融合基因。(2)将上述融合基因插入右图所示ti质粒的tdna中，构建_并导入农杆菌中。将获得的农杆菌接种在含_的固体平板上培养得到单菌落，再利用_培养基震荡培养，可以得到用于转化的浸染液。(3)剪取油菜的叶片放入侵染液中一段时间，此过程的目的是_ _，进一步筛选后培养获得转基因油菜。(4)提取上述转基因油菜的mrna，在_酶的作用下获得cdna，再依据_的dna片段设计引物进行扩增，对扩增结果进行检测，可判断融合基因是否完成_。【答案】(1)pcrcla(限制酶)和dna连接a、d(2)表达载体(或“重组质粒”)四环素液体(3)利用农杆菌将融合基因导入油菜细胞(4)逆转录融合基因转录【解析】(1)基因工程的第一步是获取目的基因，可以利用pcr技术扩增从基因文库中获得的目的基因。由图可知含有酶d基因和转运肽基因的片段均含有cla的识别位点，因此要用cla限制酶切割，然后在dna链接酶的作用下构建重组基因，重组基因是图中的a端和d端相连。(2)基因工程的第二步是构建基因表达载体，即将融合基因插入ti质粒的tdna中；第三步是将基因表达载体导入受体细胞农杆菌中。图中ti质粒含有的标记基因是四环素抗性基因，所以要将获得的农杆菌接种在含四环素的固体平板上(选择培养基)培养得到单菌落；进行扩增培养是利用液体培养基震荡培养，可以得到用于转化的浸染液。(3)剪取油菜的叶片放入侵染液中一段时间，可以通过农杆菌的感染作用将融合基因导入油菜细胞。(4)通过提取转基因油菜的mrna，经逆转录过程可以获得相应的cdna；利用融合基因的dna片段设计引物可与cdna碱基互补配对，通过检测扩增结果可判断融合基因是否完成转录。9(2015年江苏南通调研测试)内皮素(et)是一种含21个氨基酸的多肽，它有强烈的血管收缩和促进平滑肌细胞增殖等作用。研究发现内皮素功能异常与高血压、糖尿病、癌症等有着密切联系。内皮素主要通过与靶细胞膜上的内皮素受体结合而发挥生物学效应。eta是内皮素的主要受体，科研人员试图通过构建表达载体，实现eta基因在细胞中高效表达，为后期eta的体外研究以及拮抗剂的筛选、活性评价等奠定基础。其过程如下(图中snap基因是一种荧光蛋白基因，限制酶apa的识别序列为cccggg，限制酶xho的识别序列为ctcgag)。请分析回答：(1)完成过程需要的酶是_；与过程相比，过程特有的碱基配对方式是_。(2)过程中，限制酶xho切割dna，使_键断开，形成的黏性末端是_。用两种限制酶切割，获得不同的黏性末端，其主要目的是_。(3)过程中，要用_预先处理大肠杆菌，使其处于容易吸收外界dna的感受态。(4)利用snap基因与eta基因结合构成融合基因，目的是_ _。(5)人皮肤黑色素细胞上有内皮素的特异受体，内皮素与黑色素细胞膜上的受体结合后，会刺激黑色素细胞的分化、增殖并激活酪氨酸酶的活性，从而使黑色素急剧增加。美容时可以利用注射eta达到美白祛斑效果，试解释：_ _。【答案】(1)逆转录酶ua(2)磷酸二酯使目的基因定向连接到载体上(3)ca2(或cacl2)(4)检测eta基因能否表达及其表达量(5)eta能与内皮素结合，减少了内皮素与黑色素细胞膜上内皮素受体的结合，抑制了内皮素对黑色素细胞的增殖和黑色素的形成【解析】(1)过程是以mrna为模板形成dna的逆转录过程，该过程需要逆转录酶；过程是单链dna形成双链dna的过程，该过程的碱基配对方式是at、gc，过程是以mrna为模板形成dna的逆转录过程，该过程的碱基配对方式是：ua、at、gc，与过程相比，过程特有的碱基配对方式是ua。(2)过程中，限制酶xho i切割dna，其作用是促进dna分子中磷酸二酯键的水解，因为限制酶xho i的识别序列为ctcgag，则，所以切割后形成的黏性末端是。用两种限制酶切割，获得不同的黏性末端，其主要目的是使目的基因定向连接到载体上，可以防止目的基因或运载体自身的连接。(3)将目的基因导入大肠杆菌细胞时，需要用ca2(或cacl2)处理大肠杆菌细胞，使之处于易于吸收周围环境中dna分子的感受态。(4)snap基因是一种荧光蛋白基因，其指导合成的荧光蛋白可以被检测到，所以利用snap基因与eta基因结合构成融合基因，目的是检测eta基因能否表达及其表达量。(5)人皮肤黑色素细胞上有内皮素的特异受体，内皮素与黑色素细胞膜上的受体结合后，会刺激黑色素细胞的分化、增殖并激活酪氨酸酶的活性，从而使黑色素急剧增加。根据上述信息，可以知道，如果阻止内皮素与人皮肤黑色素细胞上内皮素的特异受体结合，就可以阻止黑色素的形成，而eta是内皮素的主要受体，美容时如果注射eta，eta能与内皮素结合，减少了内皮素与黑色素细胞膜上内皮素受体的结合，抑制了内皮素对黑色素细胞的增殖和黑色素的形成。10(2015年江西师大附中期末)一位科学家正在使用氨苄青霉素敏感型菌株进行研究，该菌株不能利用乳糖， 这是因为它的乳糖操纵基因异常。该科学家利用两种质粒，(一种含有正常的乳糖操纵基因，另一种含有氨苄青霉素抗性基因)、限制酶和dna连接酶，获得了一些含有这两个基因的重组质粒。然后在一个仅以葡萄糖为唯一能源的培养基中培养该细菌，并向其中加入高浓度的重组质粒，使细菌增殖。 再将实验组细菌(含重组质粒)和对照组细菌(不含重组质粒)放入下表所示环境中让其生长。请回答下列问题：组别葡萄糖培养基葡萄糖和氨苄青霉素葡萄糖、乳糖和氨苄青霉素含重组质粒的菌株1号2号3号不含重组质粒的菌株4号5号6号(1)在基因工程的基本操作程序中，_是基因工程的核心。本实验中使用限制酶的作用是_。(2)在以葡萄糖为唯一能源的培养基中加入高浓度的质粒，为了促进细菌更好地吸收重组质粒，还应用_处理细菌，