2023版高三一轮总复习生物浙科版 课时分层作业37　基因工程

课时分层作业(三十七)基因工程一、选择题1．下列关于基因工程基本工具的描述，错误的是()A．只有用相同的限制酶处理含目的基因的DNA片段和质粒，才能形成重组质粒B．不同的核苷酸序列被不同的限制酶识别也有可能切出相同的黏性末端C．限制酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的概率就越大D．限制酶、DNA连接酶都是工具酶A[用不同的限制酶处理含目的基因的DNA片段和质粒，也可能形成相同的黏性末端，进而形成重组质粒，A错误，B正确；限制酶识别的序列越短，如序列CG//GC，在DNA中出现的概率就越大，C正确；重组DNA技术的基本工具有限制酶、DNA连接酶和载体，其中限制酶、DNA连接酶是工具酶，D正确。]2．下列关于DNA连接酶的相关叙述，正确的是()A．DNA连接酶需要模板，连接的是两条链碱基对之间的氢键B．DNA连接酶连接的是黏性(或平)末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖C．T4DNA连接酶只能连接黏性末端两条链主链上的磷酸和核糖D．E．coliDNA连接酶既能连接平末端，又能连接黏性末端B[DNA连接酶不需要模板，催化形成的是磷酸二酯键，A错误；DNA连接酶连接的是黏性(或平)末端两条链主链上的磷酸和脱氧核糖，使两者之间形成磷酸二酯键，B正确；T4DNA连接酶既可以连接黏性末端，也可以连接平末端，连接的是两条链主链上的磷酸和脱氧核糖，C错误；E．coliDNA连接酶只能连接黏性末端，D错误。]3．基因工程的核心是构建表达载体。下列各项中不是表达载体必须具备的条件是()A．能在宿主细胞内自主复制B．多个抗生素抗性基因C．多个限制性内切核酸酶剪切位点D．具有控制质粒DNA转移的序列B[能在宿主细胞内自主复制是表达载体必须具备的条件，A不符合题意；抗生素抗性基因往往作为标记基因，但并不需要多个，B符合题意；具有多个限制性内切核酸酶剪切位点是目的基因表达载体成功构建的保证，C不符合题意；控制质粒DNA转移序列的存在能够将目的基因整合到受体细胞的染色体DNA中，这是目的基因表达载体应该具有的特征，D不符合题意。]4．下列关于基因工程技术的叙述，错误的是()A．构建重组质粒时用两种限制性内切核酸酶酶切，可以防止目的基因和质粒反向连接及自身环化B．为提高重组质粒的形成率，需考虑目的基因浓度、质粒浓度及DNA连接酶含量等因素C．农杆菌中携带目的基因的Ti质粒转移到植物细胞，并将目的基因整合到宿主细胞线粒体DNA上D．运用不同的核酸分子杂交技术，可以确定目的基因是否成功导入受体细胞和目的基因是否成功表达C[构建重组质粒时用两种限制性内切核酸酶酶切，可以防止目的基因和质粒反向连接及自身环化，A正确；为提高重组质粒的形成率，需考虑目的基因浓度、质粒浓度及DNA连接酶含量等因素，B正确；农杆菌中携带目的基因的Ti质粒转移到植物细胞，并将目的基因整合到宿主细胞染色体的DNA上，C错误；运用不同的核酸分子杂交技术，可以确定目的基因是否成功导入受体细胞和目的基因是否成功表达，D正确。]5．随着基因工程的发展，动物乳腺生物发生器和膀胱生物发生器的研究都取得了一定的进展，可在含有目的基因的哺乳动物的乳汁或尿液中获得所需产品。下列有关叙述错误的是()A．培育这两种转基因生物的方法基本相同B．培育二者所用的目的基因的受体细胞都是受精卵C．培育前者所用的目的基因的受体细胞是乳腺细胞，培育后者所用的目的基因的受体细胞是膀胱细胞D．二者的体细胞中都含有目的基因，但前者在乳腺细胞中表达，后者在膀胱上皮细胞中表达C[培育这两种转基因生物的方法基本相同，A正确。由于受精卵具有较高的全能性，培育二者所用目的基因的受体细胞都是动物的受精卵，二者体细胞中都含有目的基因，但前者在乳腺细胞中表达，后者在膀胱上皮细胞中表达，C错误，B、D正确。]6．不对称PCR是利用不等量的一对引物来产生大量单链DNA的方法。这两种引物分别为限制性引物与非限制性引物，其最佳比例一般为1∶50～1∶100，在PCR反应的最初10～15个循环中，其产物最初主要是双链DNA，但当限制性引物消耗完后，非限制性引物引导的PCR就会产生大量的单链DNA。下列相关说法错误的是()A．可以利用不对称PCR来制备探针B．复性温度过高可能导致PCR反应得不到任何产物C．用不对称PCR方法扩增目的基因时需知道基因的全部序列D．因为双链DNA和单链DNA的分子量大小不同，可通过电泳方法将其分离C[探针也是单链DNA，根据题意可知，不对称PCR可用来合成大量的单链DNA，A正确；复性温度过高会导致引物无法与模板结合，从而无产物形成，B正确；PCR时不需要知道扩增基因的全部序列，只需要知道两端的部分序列即可，C错误；单链DNA和双链DNA的分子量不同，电泳可以将其分离，D正确。]7．ACC合成酶是乙烯合成的关键酶，乙烯的合成会影响番茄的储藏和运输。如图为科学家利用ACC合成酶基因的反向连接构建载体，通过基因工程设计的耐储转基因番茄流程图。下列说法错误的是()A．引物的特异性是能够从番茄DNA中获取ACC合成酶基因的关键B．反向连接的ACC合成酶基因合成的mRNA通过与正常的ACC合成酶基因的mRNA互补，限制了细胞内乙烯的合成C．可以在培养基中加入氨苄青霉素和四环素，存活下来的细胞内则含有携带目的基因的质粒D．设计双酶切处理目的基因及载体是为了更好的保证目的基因的反向连接C[引物能与ACC合成酶基因通过碱基互补配对结合定位ACC合成酶基因的位置，因此引物的特异性是能够从番茄DNA中获取ACC合成酶基因的关键，A正确；反向连接的ACC合成酶基因合成的mRNA通过与正常的ACC合成酶基因的mRNA互补，使ACC合成酶基因不能正常表达，限制了细胞内乙烯的合成，B正确；从题图中可知，基因表达载体中ACC合成酶基因破坏了四环素抗性基因，因此含有携带目的基因的质粒的细胞能在氨苄青霉素培养基中存活，但不能在四环素培养基中存活，C错误；设计双酶切处理目的基因及载体是为了更好的保证目的基因的反向连接，D正确。]8．人体内的t­PA蛋白能高效降解由血纤维蛋白凝聚而成的血栓，然而为心梗患者注射大剂量的基因工程t­PA会诱发颅内出血，其原因是t­PA与血纤维蛋白结合的特异性不高。研究证实，通过某技术将t­PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸，可制造出性能优异的改良t­PA蛋白，进而显著降低出血副作用。下列叙述正确的是()A．该技术的关键是知道t­PA蛋白基因的分子结构B．该技术生产改良t­PA蛋白的过程遵循中心法则C．该技术是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质D．该技术制造出的蛋白质在自然界早已存在B[将t­PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸需要采用蛋白质工程技术，该技术的关键工作是了解t­PA蛋白质分子结构，A错误；该技术生产改良t­PA蛋白的过程遵循中心法则，B正确；该技术是在基因分子水平上通过改造基因来实现对蛋白质的改造，C错误；该技术制造出的蛋白质是自然界不存在的蛋白质，D错误。]9．为了获得抗蚜虫棉花新品种，研究人员将雪花莲凝集素基因(GNA)和尾穗苋凝集素基因(ACA)与载体(pBI121)结合，然后导入棉花细胞。下列操作与实验目的不符的是()A．用限制酶BsaBⅠ和DNA连接酶处理两种基因可获得GNA­ACA融合基因B．与只用KpnⅠ相比，KpnⅠ和XhoⅠ处理融合基因和载体可保证基因转录方向正确C．将棉花细胞接种在含氨苄青霉素的培养基上可筛选出转基因细胞D．用PCR技术可检测GNA和ACA基因是否导入棉花细胞中C[雪花莲凝集素基因(GNA)和尾穗苋凝集素基因(ACA)均有BsaBⅠ酶切位点，所以用限制酶BsaBⅠ和DNA连接酶处理两种基因可获得GNA­ACA融合基因，A不符合题意；图中质粒与ACA­GNA上都含有KpnⅠ和XhoⅠ的酶切位点，与只用KpnⅠ相比，KpnⅠ和XhoⅠ处理融合基因和载体可保证基因转录方向正确，B不符合题意；由于重组质粒和普通质粒都含有卡那霉素的抗性基因，故将棉花细胞接种在含卡那霉素的培养基上不能筛选出转基因细胞，C符合题意；根据GNA­ACA融合基因的两端序列设计合适的引物，可以利用PCR技术检测GNA和ACA基因是否导入棉花细胞中，D不符合题意。]10．OsGLO1、EcCAT、EcGCL和TSR四个基因分别编码四种不同的酶，研究人员将这些基因分别与叶绿体转运肽(引导合成的蛋白质进入叶绿体)基因连接，构建多基因表达载体(载体中部分序列如图所示)，利用农杆菌转化法转化水稻，在水稻叶绿体内构建了一条新代谢途径，提高了水稻的产量。下列叙述正确的是()A．可用抗原­抗体杂交技术检测四种酶在转基因水稻中的表达量B．四个基因转录时都以DNA的同一条单链为模板C．应选用含卡那霉素的培养基筛选被农杆菌转化的水稻细胞D．四个基因都在水稻叶绿体内进行转录翻译A[可用抗原­抗体杂交技术检测四种酶在转基因水稻中的表达量，杂交带相对量越多，表明目的基因翻译成的蛋白质含量越高，A正确；由题图可知，在同一个T­DNA中OsGLO1启动子启动转录的方向与其他三个基因的不同，四个基因转录时不都以DNA的同一条单链为模板，B错误；卡那霉素抗性基因不在T­DNA中，而潮霉素抗性基因在T­DNA中，应选用含潮霉素的培养基筛选被农杆菌转化的水稻细胞，C错误；由题意知，利用农杆菌转化法转化水稻，可使目的基因插入到水稻细胞中染色体的DNA上，所以与叶绿体转运肽基因连接的四个基因，在水稻细胞核内进行转录，在核糖体中进行翻译，D错误。]二、非选择题11．亚单位疫苗是致病菌或病毒的具有免疫原性的表面结构蛋白，能诱发机体产生特异性免疫，且比传统的灭活、减毒疫苗安全性更高。以下为利用现代生物技术构建山羊乳腺生物反应器生产亚单位疫苗的过程，请回答下列问题。(1)若病毒表面结构蛋白基因序列未知，可以从________中获取，经________________________剪切得到的包含病毒表面结构蛋白基因的DNA片段两端共有________个游离的磷酸基团。(2)将病毒表面结构蛋白基因插入质粒中，构建_______，通过__________导入山羊的受精卵中，经胚胎体外培养得到早期胚胎，再移植到经________处理的受体母羊体内________处。(3)若在山羊的体细胞中检测到目的基因，但在山羊的乳汁中没有提取到病毒的表面结构蛋白，可能的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(至少答出2点)。[解析](1)亚单位疫苗是致病菌或病毒的具有免疫原性的表面结构蛋白，可通过基因工程制备；首先需要获取目的基因，可从基因文库中获取，经限制酶剪切得到包含病毒表面结构蛋白基因的DNA片段，该DNA片段的两端共有2个游离的磷酸基团。(2)将病毒表面结构蛋白基因插入质粒中，构建基因表达载体，通过显微注射法导入山羊的受精卵中，经胚胎体外培养得到早期胚胎，最后再移植到经同期发情处理的受体母羊体内输卵管或子宫角处进行发育，直到生出转基因山羊。(3)若在转基因山羊的体细胞中检测到目的基因，但在山羊的乳汁中没有提取到病毒的表面结构蛋白，可能的原因是①目的基因在山羊的乳腺细胞中没有转录；②目的基因在山羊的乳腺细胞中有转录但没有翻译；③目的基因在山羊的乳腺细胞中有表达但是合成的蛋白质不能分泌。[答案](1)基因文库限制性内切核酸酶2(2)重组质粒(或重组DNA或基因表达载体)显微注射法同期发情输卵管(或子宫角)(3)目的基因在山羊的乳腺细胞中没有转录；目的基因在山羊的乳腺细胞中有转录但没翻译；目的基因在乳腺细胞中有表达但是合成的蛋白质不能分泌(答出其中2点即可)12．下图为我国首例绿色荧光蛋白(GFP)转基因克隆猪的培育过程的示意图，据图回答。(1)绿色荧光蛋白基因在该实验中是________基因。图中过程①②形成重组质粒时，需要用限制酶剪切目的基因和质粒。限制酶的识别序列和切点是，请画出质粒被该限制酶剪切后形成的黏性末端：____________________________________________________________________。(2)过程③将重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞时，采用最多、最有效的技术是__________________________________________________________________。(3)如果将切取的GFP基因与抑制小猪抗体表达的基因一起构建到载体上，GFP基因可以作为基因表达载体上的标记基因，其作用是_________________。(4)依据GFP的特性，该蛋白在生物工程中的应用价值是________。A．作为标记蛋白，研究细胞的转移B．作为标记基因，研究基因的表达C．注入肌肉细胞，繁殖发光小白鼠D．标记噬菌体外壳，示踪DNA路径[解析](1)题中转基因操作的目的是培育绿色荧光蛋白转基因克隆猪，因此绿色荧光蛋白基因是目的基因；限制酶的识别序列和切点是，从箭头处剪切形成的黏性末端为和。(2)将重组DNA分子导入动物细胞最常用的技术是显微注射技术。(3)GFP基因作为标记基因和目的基因一起构建到载体上，若基因表达载体顺利导入受体细胞，则受体细胞会表达出绿色荧光蛋白，借此可筛选出导入目的基因的受体细胞。(4)GFP具有绿色荧光特性，用它标记细胞，便可通过观察绿色荧光的转移来了解细胞的转移情况。[答案](1)目的(2)显微注射技术(3)鉴定受体细胞中是否含有目的基因(4)A13．重瓣紫堇具有较高的观赏和药用价值，但自然状态下几乎高度不育。为解决重瓣紫堇的繁殖难题，科学家利用另一种植物的可育基因M，完成了对重瓣紫堇的改造，流程如图：(图中箭头指的是不同限制酶识别的位点)请回答下列问题。(1)在本题中，应选用的限制酶是______________，以避免质粒自身环化、错向连接等问题。连接目的基因和质粒时，关键需要催化____________键的形成。(2)导入受体细胞时，应先用CaCl2处理________，使其__________________，从而有利于重组质粒的导入。(3)利用紫堇根尖细胞培养成完整植株，依据的原理是_______。理论上，______(填“能”或“不能”)用紫堇的叶肉细胞代替根尖细胞完成上述改造工作。(4)若图中所得的转基因紫堇植株自交一代，子代中能稳定遗传的个体所占的比例为________。[解析](1)依据题图，采用两种限制酶HindⅢ和XhoⅠ，可以避免质粒自身环化、错向连接等问题。连接目的基因和质粒时，实质上是两个DNA片段的连接，需要催化磷酸二酯键的形成。(2)将目的基因导入植物细胞，常用农杆菌转化法，应先用CaCl2处理农杆菌，使其细胞膜通透性增大(或处于感受态)，从而有利于重组质粒的导入。(3)植物组织培养依据的原理是植物细胞的全能性。高等植物细胞在高度分化的情况下依然具有发育成完整个体的潜能，理论上，能用紫堇的叶肉细胞代替根尖细胞完成题述改造工作。(4)若图中所得的转基因紫堇植株(相当于杂合子)自交一代，子代中能稳定遗传的个体所占的比例为1/4。[答案](1)HindⅢ和XhoⅠ磷酸二酯(2)农杆菌细胞膜通透性增大(或处于感受态)(3)(植物)细胞的全能性能(4)1/414．口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一种动物传染病，目前常用于接种弱毒疫苗的方法预防。疫苗的主要成分是该病毒的一种结构蛋白VP1。科学家尝试利用转基因番茄来生产口蹄疫疫苗。请回答下列问题：(1)如图是VP1基因、农杆菌Ti质粒结构示意图，若要构建具有VP1基因的基因表达载体，还需要在质粒中插入________，该结构的作用是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)口蹄疫病毒的遗传物质为RNA，则获得可重组到质粒上的VP1基因必须用到________酶。要获得大量VP1基因，可利用PCR技术进行扩增，扩增时所用的DNA聚合酶与生物体内的DNA聚合酶的区别是扩增所用的DNA聚合酶具有________的特性。(3)通常用BamHⅠ、HindⅢ两种限制酶剪切VP1基因和Ti质粒的目的是_____________________________________________________________________________________________________________________________________；要筛选出含有该目的基因表达载体的农杆菌，首先需要在含________的培养基上进行。(4)VP1基因应插入农杆菌Ti质粒的T­DNA上，通过转化作用进入番茄细胞并插入其________上