新教材同步备课2024春高中生物第3章基因工程过关检测新人教版选择性必修3

第3章过关检测(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题共20小题,每小题2.5分,共50分。每小题只有一个选项符合题目要求)1.重组DNA技术可以赋予生物新的遗传特性,创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具和物质。下列叙述正确的是()A.E.coliDNA连接酶只能用来连接具有互补黏性末端的DNA片段B.用于将目的基因送入受体细胞的常用载体质粒只存在于原核细胞中C.构建好的基因表达载体中必须在目的基因的下游包含启动子序列D.用于PCR的引物是一小段能与模板链特异性结合的双链DNA片段答案:A解析:质粒主要存在于细菌、酵母菌等生物体内,酵母菌属于真核生物,B项错误。构建好的基因表达载体中必须在目的基因的上游包含启动子序列,便于启动基因的转录,C项错误。用于PCR的引物是一小段能与模板链特异性结合的短单链核酸,D项错误。2.下列关于限制酶的叙述,错误的是()A.限制酶可从原核生物中分离纯化B.同一种限制酶切割不同的DNA分子产生的末端能够进行碱基互补配对C.限制酶能任意切割DNA分子,从而产生大量的DNA片段D.每种限制酶只能识别特定的脱氧核苷酸序列答案:C解析:限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的,每种限制酶只能识别特定的脱氧核苷酸序列,并在特定的位点上切割DNA分子。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基因转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Ca2+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:将目的基因导入微生物细胞时用Ca2+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,还要表达其他基因,如呼吸酶基因等。由于不同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.基因工程的三大基本工具包括“分子手术刀”“分子缝合针”和“分子运输车”。下列属于“分子缝合针”的是()①E.coliDNA连接酶②T4DNA连接酶③DNA聚合酶④解旋酶⑤RNA聚合酶A.①②③ B.①② C.①②⑤ D.②④答案:B5.下列与“DNA的粗提取与鉴定”实验原理无关的是()A.DNA分子在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同B.DNA分子在温度超过90℃时,双链解聚为两条单链C.DNA不溶于酒精,但某些蛋白质溶于酒精D.在沸水浴的条件下,DNA与二苯胺试剂反应呈蓝色答案:B6.快速、准确地确定蛋白质的三维空间结构,一直是生命科学领域的研究热点和难点。人工智能程序AlphaFold2对大部分蛋白质结构的预测极为精准,达到了人类利用冷冻电镜等复杂仪器观察预测的水平。下列相关叙述错误的是()A.蛋白质的氨基酸序列是预测其空间结构的重要基础B.预测、设计并制造新蛋白质的技术属于蛋白质工程C.结构预测能帮助揭示蛋白质分子间相互作用的机制D.依据新蛋白质的氨基酸序列能推出唯一的基因序列答案:D解析:氨基酸脱水缩合形成多肽,多肽盘曲折叠形成具有一定空间结构的蛋白质。因此蛋白质的氨基酸序列是预测其空间结构的重要基础,A项正确。蛋白质工程能通过改造或合成基因,来改造现有蛋白质,或制造一种新的蛋白质,因此预测、设计并制造新蛋白质的技术属于蛋白质工程,B项正确。人工智能程序AlphaFold2对大部分蛋白质结构的预测极为精准,因此结构预测能帮助揭示蛋白质分子间相互作用的机制,C项正确。由于一种氨基酸可能有多种密码子,因此依据新蛋白质的氨基酸序列可能推出多种基因序列,D项错误。7.蛛丝的强度和韧度得益于蛛丝蛋白的特殊构造。有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构推测出相应的基因结构,用以指导对蚕丝蛋白的修改,让蚕也吐出坚韧的丝。下列有关说法正确的是()A.蚕合成像蛛丝蛋白一样坚韧的丝的过程不遵循“中心法则”B.上述过程运用的蛋白质工程技术是基因工程的延伸C.可以利用核酸分子杂交技术检测是否有目标蛋白的合成D.利用基因工程技术不能改变基因上特定位点的核苷酸序列答案:B解析:蚕合成像蛛丝蛋白一样坚韧的丝的过程包括转录、翻译两个过程,遵循“中心法则”,A项错误。核酸分子杂交技术不能检测蛋白质,可用抗原—抗体杂交技术检测蛋白质,C项错误。利用基因工程技术可以改变基因上特定位点的核苷酸序列,进而实现对蛋白质的改造,D项错误。8.下图为基因表达载体的模式图。下列相关叙述正确的是()A.甲表示启动子,位于基因的上游,它是DNA聚合酶识别和结合的部位B.乙表示终止密码子,位于基因的下游,其作用是使转录停止C.丙表示目的基因,其作用是获得人们所需要的性状D.复制原点的存在有利于目的基因在受体细胞中扩增答案:D解析:甲表示启动子,是RNA聚合酶识别和结合的部位,A项错误。乙表示终止子,不是终止密码子,B项错误。丙表示标记基因,目的基因应在启动子和终止子之间,C项错误。9.在基因工程中,需要用Ca2+处理的环节是()A.目的基因的筛选和获取B.基因表达载体的构建C.将目的基因导入受体细胞(细菌)D.目的基因的检测与鉴定答案:C10.利用外源基因在受体细胞中表达,可生产人类所需要的产品。下列选项中能说明目的基因已在受体细胞中表达的是()A.在棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因B.在大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAC.在山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列D.在酵母菌细胞中提取到人干扰素答案:D解析:基因表达的产物是蛋白质,因此,只有在受体细胞中检测或提取到了相应蛋白质,才能证明目的基因已在受体细胞中表达。A、C两项只能说明完成了目的基因的导入,B项只能说明完成了目的基因的导入和转录过程。11.农业科技工作者在烟草中找到了一种抗病基因,现拟采用重组DNA技术将该基因转入棉花植株,培育抗病棉花品系。下列叙述错误的是()A.要获得该抗病基因,可采用从细胞中分离、人工合成等方法B.要使载体与该抗病基因连接,首先应使用限制酶进行切割,假如载体被切割后得到的分子末端为,则能与之连接的抗病基因分子末端是C.限制酶切割完成后,采用DNA连接酶将载体与该抗病基因连接,形成重组DNA分子D.将连接得到的DNA分子转入农杆菌,然后用该农杆菌去感染棉花细胞,利用植物细胞的全能性进行组织培养,从培养出的植株中筛选出抗病棉花品系答案:B解析:黏性末端只有互补才能连接。12.植物基因工程为植物性状改良提供了新思路。下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。下列相关叙述正确的是()A.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传的变异B.③侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到④的染色体DNA上C.若④的染色体上含抗虫基因,⑤就表现出抗虫性状D.②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA聚合酶的参与答案:A解析:只要植株表现出抗虫性状,就说明转入的目的基因成功表达了,而转基因技术的原理是基因重组,属于可遗传的变异,A项正确。③侵染植物细胞后,重组Ti质粒上的T-DNA整合到棉花细胞的染色体DNA上,B项错误。即使④的染色体上含抗虫基因,⑤也不一定能够表现出抗虫性状,还需要检测抗虫基因是否转录出mRNA并翻译成相应蛋白质,C项错误。②重组Ti质粒的构建需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶的参与,而DNA聚合酶参与DNA复制过程,D项错误。13.下图表示利用农杆菌转化法获得某种转基因植物的部分操作步骤。下列说法错误的是()A.利用含有四环素的培养基可将含Ⅱ的细菌筛选出来B.Ⅲ是农杆菌,通过步骤③将目的基因导入植株C.⑥可与多个核糖体结合,并可以同时翻译出多种蛋白质D.①过程的完成需要限制酶和DNA连接酶的参与答案:C解析:题图中以四环素抗性基因为标记基因,因此利用含有四环素的培养基可将含Ⅱ(重组质粒)的细菌筛选出来。Ⅲ是农杆菌,步骤③表示将目的基因导入植株。⑥是一条mRNA分子,可与多个核糖体结合,但由于翻译的模板是同一条mRNA分子,故多个核糖体翻译出的是同种蛋白质。题图中①过程表示基因表达载体的构建,需要限制酶和DNA连接酶的参与。14.应用基因工程诊断疾病的过程需要使用基因探针。这里的基因探针是指()A.能够指导合成免疫球蛋白的DNA分子B.细胞工程生产的单克隆抗体C.用放射性同位素或荧光分子等标记的蛋白质分子D.用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子答案:D解析:基因探针是用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA单链;基因探针与患者的基因进行DNA分子杂交,若出现碱基互补配对的杂交带,即可从基因组中把致病基因显示出来。15.下列有关基因工程的叙述,错误的是()A.基因工程可以打破不同物种之间的生殖隔离,实现生物的定向变异B.在同一DNA分子中,限制酶的识别序列越长,限制酶切割位点出现的概率越大C.载体上有一个至多个限制酶切割位点,供外源DNA片段(基因)插入其中D.以大肠杆菌为受体细胞时,先要用Ca2+处理细胞以使其处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态答案:B解析:限制酶的识别序列越长,限制酶切割位点出现的概率越小。16.科学家已能利用基因工程让哺乳动物批量生产药物。下列相关叙述错误的是()A.该技术将导致定向变异B.DNA连接酶把目的基因与载体末端的碱基对连接起来C.蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供依据D.受精卵是理想的受体细胞答案:B解析:DNA连接酶只能催化形成磷酸二酯键,不能催化形成氢键。17.图1为某种质粒简图,图2表示某外源DNA上的目的基因,小箭头所指分别为限制性内切核酸酶EcoRⅠ、BamHⅠ、HindⅢ的切割位点。下列有关叙述错误的是()图1图2A.在基因工程中若只用一种限制酶完成对质粒和外源DNA的切割,则应选择限制酶EcoRⅠB.如果将一个外源DNA分子和一个质粒分别用限制酶EcoRⅠ切割后,再用DNA连接酶连接,形成一个含有目的基因的重组DNA,则此重组DNA中限制酶EcoRⅠ的切割位点有1个C.为了防止质粒和目的基因自身环化,酶切时可使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时切割质粒和目的基因D.一个图1所示的质粒分子经限制酶EcoRⅠ切割后,含有2个游离的磷酸基团答案:B解析:由题图可知,目的基因两侧都存在,且质粒也存在的是EcoRⅠ的切割位点,所以在基因工程中若只用一种限制酶完成对质粒和外源DNA的切割,应选限制酶EcoRⅠ,A项正确。如果将一个外源DNA分子和一个质粒分别用限制酶EcoRⅠ切割后,再用DNA连接酶连接,形成一个含有目的基因的重组DNA,则此重组DNA中限制酶EcoRⅠ的切割位点有2个,B项错误。为了防止质粒和目的基因自身环化,酶切时可使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时切割质粒和目的基因,C项正确。一个图1所示的质粒分子经限制酶EcoRⅠ切割后,产生2个黏性末端,含有2个游离的磷酸基团,D项正确。18.利用基因工程生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如下图所示。下列叙述错误的是()A.过程①需要进行碱基互补配对B.图中质粒的化学本质是DNAC.过程③需要用Ca2+处理大肠杆菌D.过程④只需进行DNA检测即可确定是否成功获得了工程菌答案:D解析:①表示逆转录过程,需要进行碱基互补配对,A项正确。质粒是环状DNA分子,B项正确。③表示将目的基因导入受体细胞,需要用Ca2+处理大肠杆菌,使大肠杆菌细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,C项正确。④表示目的基因的检测和鉴定,除需进行DNA检测外,还需进行基因是否表达的检测(检测mRNA、蛋白质)及个体生物学水平的鉴定,D项错误。19.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酶和DNA连接酶B.可通过农杆菌的侵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答案:A解析:获得目的基因只需要限制酶,不需要DNA连接酶。20.下列有关蛋白质工程的叙述,正确的是()A.蛋白质工程的直接操作对象是蛋白质分子B.蛋白质工程不能生产自然界中不存在的蛋白质C.蛋白质工程最终是通过改造或合成基因来实现的D.蛋白质工程应先设计蛋白质的结构再预期其功能答案:C解析:蛋白质工程的直接操作对象是基因,A项错误。蛋白质工程可以生产自然界中不存在的蛋白质,B项错误。蛋白质工程应先预期蛋白质功能再设计蛋白质的结构,D项错误。二、非选择题(本题共5小题,共50分)21.(10分)利用基因工程可以获得人们需要的生物新品种或新产品。请根据资料回答下列问题。资料一蜘蛛丝被称为“生物钢”,有着超强的抗张强度,可制成防弹背心、降落伞绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造肌腱。科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法——培育转基因蜘蛛羊。资料二若将疫苗“藏”于水果、蔬菜中,人们在食用这些转基因植物的同时就获得了免疫力,从而不需要免疫接种,这一新概念将引发疫苗研究的一场革命。(1)过程①⑤所需要的工具酶是、,构建的蜘蛛丝蛋白基因表达载体一般由、、、等组成。

(2)过程②将重组质粒导入山羊受体细胞时,采用最多也最有效的方法是。通过过程①~④培育的蜘蛛羊可以作为乳腺生物反应器,从中提取所需要的蜘蛛丝蛋白。

(3)与诱变育种和杂交育种相比,通过⑤⑥⑦培育转基因莴苣具有等突出优点。

答案:(1)限制酶DNA连接酶目的基因标记基因启动子终止子(前两空位置可颠倒,后四空位置可颠倒)(2)显微注射法乳汁(3)目的性强,能克服远缘杂交不亲和的障碍(或能有效地打破物种间的生殖隔离)22.(14分)下图是获得转基因抗虫棉的技术流程示意图。请回答下列问题。(1)A→B利用的技术称为,其中②过程需要耐高温的酶。(2)图中将目的基因导入棉花细胞需要经过③过程,该过程为的构建,其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在且可以遗传给下一代,并能表达和发挥作用。

(3)上述流程示意图中,将目的基因导入棉花细胞所采用的方法是法,该方法一般(填“适宜”或“不适宜”)用于将目的基因导入单子叶植物。(4)欲确定抗虫基因在G体内是否表达,在个体水平上需要做实验。如果抗虫基因导入成功,且与某条染色体的DNA整合起来,该转基因抗虫棉可视为杂合子,将该转基因抗虫棉自交一代,预计后代中抗虫植株所占的比例为。

答案:(1)PCRDNA聚合(2)基因表达载体(3)农杆菌转化不适宜(4)抗虫接种3/4解析:PCR技术需要用到耐高温的DNA聚合酶。题图中③过程为基因表达载体的构建。将目的基因导入棉花细胞所采用的方法是农杆菌转化法,农杆菌对大多数单子叶植物没有侵染能力。欲确定抗虫基因在G体内是否表达,在个体水平上应做抗虫接种实验。由于抗虫基因只整合到一条染色体的DNA上,则该抗虫棉产生的配子只有一半含有抗虫基因,自交后代中抗虫植株所占的比例为3/4。23.(9分)质粒是基因工程中最常用的载体,如下图所示,质粒上有标记基因,a、b、c为外源基因的插入点,通过标记基因可推知外源基因插入的位置,插入位置不同,细菌在培养基上的生长情况也不同。请回答下列问题。Ⅰ.(1)质粒的基本组成单位是。

(2)将细菌放在含有四环素、氨苄青霉素的培养基中培养,属于基因工程操作中的步骤。(3)在插入外源基因过程中用到的工具酶有、。

Ⅱ.设计实验探究外源基因插入的位置(1)步骤①将导入外源基因的细菌进行培养产生大量细菌。②分组:将细菌平均分成2组并标号为1、2。③培养:将第1组细菌放入含的培养基中培养,将第2组细菌放入含的培养基中培养。

④观察并记录结果。(2)预测实验结果及结论①若第1组、第2组均能正常生长,则外源基因的插入点是。

②若第1组能正常生长,第2组不能生长,则外源基因的插入点是。

③若第1组不能生长,第2组能正常生长,则外源基因的插入点是。

答案:Ⅰ.(1)脱氧核苷酸(2)目的基因的检测与鉴定(3)限制酶DNA连接酶Ⅱ.(1)氨苄青霉素四环素(2)acb24.(9分)Hedgehog基因(H)广泛存在于无脊椎动物和脊椎动物中,在胚胎发育中起重要作用。我国科研工作者利用基因敲除和核酸分子杂交技术,研究了H基因在文昌鱼胚胎发育中的作用。请回答下列相关问题。图1基因敲除示意图图2DNA电泳及杂交结果(1)研究者使用了两种TALE蛋白对文昌鱼的H基因进行敲除。TALE蛋白的结构是人工设计的,蛋白质的中央区能够结合H基因上特定的序列,F区则能在该序列处将DNA双链切开,如图1所示。①根据设计出其氨基酸序列,再根据氨基酸序列对应的密码子序列推测出编码TALE蛋白的DNA序列,人工合成DNA序列之后,再以其为模板进行转录生成mRNA。

②将两种mRNA用法导入文昌鱼的卵细胞中,然后滴加精液使卵细胞受精,此受精卵发育成的个体为F0。

③F0个体细胞内被两种TALE蛋白处理过的DNA,经催化重新连接后,H基因很可能因发生碱基对的而丧失功能,基因丧失功能则被称为“敲除”。

(2)提取F0胚胎细胞DNA,通过体外扩增H基因,用进行切割,电泳后用为探针进行DNA分子杂交,实验结果如图2所示。图中样品代表的F0个体中部分H基因已被敲除。研究者发现,在F0个体产生的所有配子中,通常只有部分配子的H基因被敲除,可能的原因是。

答案:(1)TALE蛋白的功能显微注射DNA连接酶缺失(2)PCR技术限制酶BsrGⅠ放射性同位素(或荧光分子)标记的目的基因片段2F0受精卵中成对的H基因中仅一个被敲除(或F0胚胎中仅部分细胞的H基因被敲除)解析:(1)蛋白质工程的基本思路:预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。因此人工设计TALE蛋白时,应该先根据TALE蛋白的功能设计出其氨基酸序列,再根据氨基酸序列对应的密码子(mRNA)序列推测出编码TALE蛋白的DNA序列,人工合成DNA序列之后,再以其为模板进行转录生成mRNA。将两种mRNA导入动物细胞(文昌鱼的卵细胞)最有效的方法是显微注射法。由题图1可知,被两种TALE蛋白处理过的DNA经过DNA连接酶重新连接后,缺失了限制酶BsrGⅠ的识别位点,即发生了碱基对的缺失,H基因很有可能因此而丧失功能,基因丧失功能则被称为“敲除”。(2)体外扩增目的基因可采用PCR技术;H基因中含有一个限制酶BsrGⅠ识别位点,因此可用限制酶BsrGⅠ切割H基因。探针是指放射性同位素(或荧光分子)标记的目的基因片段。样品1中有2种长度不同的DNA,说明其代表的个体中H基因没有被敲除,样品2中含有3种长度不同的DNA片段,说明其代表的F0个体中部分H基因已被敲除。在F0个体产生的所有配子中,通常只有部分配子的H基因被敲除,可能的原因是F0受精卵中成对的H基因中仅一个被敲除(或F0胚胎中仅部分细胞的H基因被敲除)。25.(8分)水蛭是我国的传统中药材,主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中的重要成分之一,具有良好的抗凝血作用。研究人员拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构,提高其抗凝血活性。回答下列问题。(1)蛋白质工程流程如图1所示,物质a是,物质b是。在生产过程中,物质b可能不同,合成的蛋白质空间构象却相同,原