1、高中生物专题1基因工程测评选修3教案专题1 基因工程 (时间:60分钟,满分:100分)一、选择题(共25小题,每小题2分,共50分)1.基因工程的操作水平是()A.细胞 B.细胞核 C.染色体 D.分子解析:基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的。答案:D2.下列何种技术能有效地打破物种的界限,定向地改造生物的遗传性状,培育出新的农作物优良品种?()A.基因工程技术 B.诱变育种技术C.杂交育种技术 D.花药离体培养技术解析:杂交育种技术和诱变育种技术都是不定向的育种方式,花药离体培养技术是植物组织培养的一种,该技术是无性生殖方式,没有改变生物的遗传性状,只有基因工程技术才能打破物种之
2、间的界限,定向改造生物的遗传性状。答案:A3.下列有关质粒的叙述,正确的是()A.质粒是存在于细菌中的一种细胞器B.质粒改造后可用作基因工程的载体C.质粒上基因的表达不遵循中心法则D.质粒一般具有合成抗生素的基因以便筛选受体细胞解析:质粒一般含有抗抗生素的基因,而不是具有合成抗生素的基因。答案:B4.下列关于基因工程技术的叙述,不正确的是()A.抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上,也未必能正常表达B.选质粒抗四环素基因作为标记基因,则在含四环素的培养基中筛选到的受体细胞已成功表达目的基因C.逆转录法可合成未知DNA序列的目的基因D.PCR操作技术中需根据目的基因的核苷酸序列设计相应的引物
3、解析:含四环素的培养基中筛选的受体细胞是含目的基因的受体细胞,目的基因是否表达,需进一步检测。答案:B5.限制酶的作用对象具有高度的特异性,该特异性一般不是针对()A.特定的脱氧核苷酸序列B.两个特定相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键C.特定的DNA片段D.特定的生物解析:限制酶的作用机理是:识别特定的脱氧核苷酸序列并在该序列中两个特定的相邻脱氧核苷酸之间切割磷酸二酯键。限制酶发挥作用时,对生物种类没有选择。答案:D6.下列除哪一项外,其余均为基因工程载体必须具备的条件?()A.具有标记基因,便于筛选B.具一至多个酶切位点,以便与目的基因连接C.能在宿主细胞中复制并稳定保存D.是环状DNA分子解析
4、:质粒、动植物病毒等都可以用作基因工程的载体,但质粒DNA为环状,动植物病毒DNA一般为链状。答案:D7.PCR技术通过对目的基因进行扩增,可以得到大量的目的基因,下面对该技术的叙述,不正确的是()A.遵循的基本原理是DNA半保留复制和碱基互补配对B.扩增仪内必须加入引物、原料和热稳定性DNA聚合酶、解旋酶C.扩增过程,温度发生周期性变化,DNA的空间结构可恢复D.呈指数式扩增,约为2n(n为扩增次数)解析:PCR反应中根据模板不同、引物不同,通常使用的温度也不一定相同,所以一般每扩增一次,温度的变化是:DNA解旋需加热至9095 ,引物结合到互补DNA链需冷却至5560 ,热稳定性DNA聚合
5、酶从引物起始进行互补链的合成需加热至7075 。过程不需加入解旋酶,解旋过程通过高温条件实现。答案:B8.下图是4种不同质粒的示意图,其中ori为复制必需的序列,amp为氨苄青霉素抗性基因,tet为四环素抗性基因,箭头表示同一种限制酶的酶切位点。下列有关叙述正确的是()A.基因amp和tet是一对等位基因,常作为基因工程中的标记基因B.质粒包括细菌细胞中能自我复制的小型环状DNA和病毒中的DNAC.限制酶的作用部位是DNA分子中特定的两个核苷酸之间的氢键D.用质粒4将目的基因导入大肠杆菌,该菌不能在含四环素的培养基上生长解析:质粒上不含有等位基因;质粒是独立于细菌拟核DNA外能够自主复制的很小
6、的环状DNA分子,不包括病毒中的DNA;限制酶的作用部位是DNA分子中特定的两个相邻核苷酸之间的磷酸二酯键,而不是氢键。答案:D9.甲、乙两图表示从细菌细胞中获取目的基因的两种方法,以下说法中,错误的是()A.甲方法无碱基配对过程B.乙方法可建立该细菌的cDNA文库C.甲方法无需以脱氧核苷酸为原料D.乙方法要以核糖核苷酸为原料解析:甲图利用限制酶将其原有的DNA切断,形成细菌的基因组文库,不需要脱氧核苷酸做原料。乙图是提取DNA转录的信使RNA,然后用反转录法获得DNA片段,即目的基因。用反转录法获得的基因构成的基因文库就是cDNA文库,B项正确。反转录过程需要反转录酶催化,需脱氧核苷酸为原料
7、,D项错误。答案:D10.在基因工程的操作过程中,获得重组质粒不需要()DNA连接酶同一种限制酶RNA聚合酶具有标记基因的质粒目的基因四种脱氧核苷酸A. B. C. D.解析:在基因工程的操作过程中,需要用同一种限制酶切割目的基因与运载体,并用DNA连接酶将二者的黏性末端连接起来;所选择的质粒必须具有标记基因,以便于进行目的基因的检测。答案:A11.细胞通过DNA损伤修复可使DNA在复制过程中受到损伤的结构大部分得以恢复。下图为其中的一种方式切除修复过程示意图。下列有关叙述不正确的是()A.过程需DNA聚合酶B.图中二聚体的形成可能是受物理、化学等因素的作用所致C.图中过程涉及碱基互补配对原则
8、D.DNA损伤修复降低了突变率,保持了DNA分子的相对稳定性解析:图示过程的完成需要DNA连接酶的催化作用,将DNA片段重新黏合。答案:A12.美国科学家曾经将萤火虫的荧光素基因转入烟草植株细胞,获得高水平的表达。长成的植株通体光亮,堪称自然界的奇迹。这一研究成果可证明()萤火虫与烟草植株的DNA结构基本相同萤火虫与烟草植株共用一套密码子烟草植株体内合成了荧光素萤火虫和烟草植株合成蛋白质的方式基本相同A.和 B.和C.和 D.解析:将荧光素基因转入烟草植株细胞获得高水平的表达,说明基因工程操作成功。都属于基因工程的理论前提,基因工程的成功证明了这些理论前提。答案:D13.土壤农杆菌含有一个大型
9、的Ti质粒(如下图所示),在侵染植物细胞的过程中,其中的T-DNA片段转入植物的基因组。若想用基因工程并通过土壤农杆菌向某种植物中导入抗旱基因,以下分析不合理的是()A.若用Ti质粒作为抗旱基因的载体,要保证复制原点和用于转移T-DNA的基因片段不被破坏B.农杆菌转化法自然条件下用于将目的基因导入双子叶植物和裸子植物C.用含有重组Ti质粒的土壤农杆菌去感染植物细胞,可以通过植物组织培养技术培育出具有抗旱基因的植物D.若能够在植物细胞中检测到抗旱目的基因,则说明该基因工程项目获得成功解析: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。答案:D14.阻止病人
10、的致病基因传给子代的方法通常是将正常基因导入病人()A.体细胞的细胞质 B.生殖细胞的细胞质C.体细胞的细胞核 D.生殖细胞的细胞核解析:病人的致病基因传递给子代必须通过有性生殖,通过生殖细胞来实现,所以要阻止它的传递必须将正常的基因导入生殖细胞的细胞核。答案:D15.某种微生物合成的蛋白酶与人体消化液中的蛋白酶的结构和功能很相似,只是热稳定性较差,进入人体后容易失效。现要将此酶开发成一种片剂,临床治疗食物消化不良,最佳方案是()A.对此酶中的少数氨基酸进行替换,以改善其功能B.将控制此酶合成的基因导入人的消化腺细胞C.重新设计,创造一种全新的蛋白酶D.减少此酶在片剂中的含量解析:将该酶的目的
11、基因导入人体细胞,其稳定性仍然较差。重新设计,创造一种全新的蛋白酶与“要将此酶开发成一种片剂”相矛盾。减少此酶在片剂中的含量就不能很好地发挥此酶的作用。答案:A16.从某海洋动物中获得一基因,其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物,首先要做的是()A.合成编码目的肽的DNA片段B.构建含目的肽DNA片段的表达载体C.依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D.筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽解析:从题干信息可以得出合成出抗菌性强但溶血性弱的多肽药物是在P1的基础上设计出自然界中原本不存在的多肽,属于蛋白质工程,应用蛋白质工程,首先要依据P
12、1的氨基酸序列设计多条模拟肽。答案:C17.近年来,基因工程的发展非常迅猛,科学家可以用DNA探针和外源基因导入的方法进行遗传病的诊断和治疗,下列做法中不正确的是()A.用DNA探针检测镰刀形细胞贫血症B.用DNA探针检测病毒性肝炎C.用导入外源基因的方法治疗半乳糖血症D.用基因替换的方法治疗21三体综合征解析:把已知致病基因中的一条链用同位素标记,做成DNA探针。通过与疑似患者的基因组DNA杂交,检测是否显示杂交带来判断是否患病。21三体综合征是一种染色体异常遗传病,无法用此方法诊断或治疗。答案:D18.从高粱的基因组中分离出磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(Ppc基因),利用转基因技术将其转入水
13、稻体内可以提高水稻的光合效率,下列叙述不正确的是()A.此技术的关键是基因表达载体的构建B.此技术将Ppc基因导入水稻常用基因枪法C.此技术可用抗原抗体杂交检测基因是否正常转录D.此项技术是否成功必须测定转基因植株与非转基因植株的光合速率并进行对照解析:基因工程中的关键步骤是基因表达载体的构建。单子叶植物细胞作为受体细胞时常用的导入方法是基因枪法。检测基因是否正常转录利用的方法是分子杂交技术,而不是抗原抗体杂交技术。答案:C19.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
14、.过程获取的目的基因,可用于基因工程和比目鱼基因组测序B.将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因,不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白C.过程构成的重组质粒缺乏标记基因,需要转入农杆菌才能进行筛选D.应用DNA探针技术,可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达解析:过程为逆转录过程获得目的基因,缺少相应内含子,所以用这种方法获得的基因不能用于比目鱼基因组测序。将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因,得到的蛋白质其抗冻性并不增强。重组质粒上有标记基因,并不是转入农杆菌才能筛选,而是用农杆菌转化法,有利于重组质粒导入受体细胞。应用DNA探针技术,可以检测目的基因是否在受体细胞中存
15、在,并不能检测其是否表达。答案:B20.科学家已能运用基因工程技术,让羊合成并由乳腺分泌抗体,相关叙述中正确的是()该技术将导致定向变异DNA连接酶把目的基因与载体黏性末端的碱基对连接起来将抗体基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法受精卵是理想的受体A. B.C. D.答案:B21.科学家利用现代生物技术将生长激素基因导入小鼠受精卵,得到了体型巨大的“超级小鼠”,采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。关于以上两则基因工程的应用的说法,错误的是()A.“超级小鼠”、转基因烟草发生的变异不可遗传B.将基因表达载体导入小鼠受精卵中,常用显微注射法C.构建基因表达载体常用的工具酶有限制酶和DNA连接酶D.
16、培育转基因植物时,农杆菌的作用是使目的基因导入植物细胞解析:转基因生物的变异来源是基因重组,属于可遗传变异。答案:A22.下列关于基因工程技术的叙述,不正确的是()A.切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列B.PCR反应中要控制温度周期性变化C.质粒中的抗生素抗性基因常作为基因工程的标记基因D.抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达解析:不同的限制酶识别不同的核苷酸序列,长度也不唯一。答案:A23.利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如下图所示,下列叙述不正确的是()A.过程需使用逆转录酶B.过程是基因工程的核心步骤C.过程使用的感受态细胞可用N
17、aCl溶液制备D.过程可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞解析:过程是以mRNA为模板合成DNA的过程,即逆转录过程,需要逆转录酶的催化。过程表示基因表达载体的构建,是基因工程的核心步骤。利用氯化钙处理大肠杆菌,使之成为感受态细胞。检测目的基因是否成功导入受体细胞的染色体DNA中,可以采用DNA分子杂交技术。答案:C24.下列关于基因工程应用的叙述,正确的是()A.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因B.基因诊断的基本原理是DNA分子杂交C.一种基因探针能检测水体中的各种病毒D.利用基因工程生产乙肝疫苗时,目的基因存在于人体B淋巴细胞的DNA中解析:基因治疗是将正常基因导入病人体
18、内进行表达并发挥功能,而不是把缺陷基因诱变成正常基因;基因诊断的基本方法和原理是DNA分子杂交;不同的病毒遗传物质和其中含有的遗传信息不同,需要制备不同的基因探针;利用基因工程生产乙肝疫苗,是用乙肝病毒的抗原决定基因作为目的基因。答案:B25.甲型血友病是由X染色体上的隐性基因导致的遗传病(H对h为显性)。图1中两个家系都有血友病发病史。图1两个家系的甲型血友病均由凝血因子(简称F8,即抗血友病球蛋白)基因碱基对缺失所致。为探明2的病因,对家系的第代成员F8基因的特异片段进行了PCR扩增,其产物电泳结果如图2所示,结合图1,推断3的基因型是()图2A.XHXH B.XHXhC.XHXH或XHX
19、h D.无法判断解析:由遗传系谱可知,2为患者,显示条带为致病基因片段,4正常,显示条带为正常基因电泳结果,3电泳结果既有正常基因条带,又有致病基因(h)条带,因此,3基因型为XHXh。答案:B二、非选择题(共50分)26.(11分)如图为某种质粒表达载体的简图,小箭头所指的位置分别为限制性核酸内切酶EcoR、BamH的酶切位点,ampR为氨芐青霉素抗性基因。tetR为四环素抗性基因,P为启动子,T为终止子,ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoR、BamH在内的多种酶的酶切位点。据图回答下列问题。(1)将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoR酶切,酶切产物用DNA连接
20、酶进行连接后,其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有、三种。若要从这些连接产物中分离出重组质粒,需要对这些连接产物进行。(2)用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验。之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中,能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是;若接种到含氨芐青霉素的培养基中,能生长的原核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。解析:用同一种限制酶分别切割质粒和含有目的基因的DNA,会切出相同的末端,再用DNA
21、连接酶连接后,会出现目的基因载体连接物、载体载体连接物、目的基因目的基因连接物三种连接物,再通过筛选才能够获得目的基因载体连接物。用EcoR酶切时,切点在四环素抗性基因中,破坏了质粒中的四环素抗性基因,载体载体连接物能够使四环素抗性基因恢复完整,故基因能够表达,含有载体载体连接物的宿主细胞接种到含四环素的培养基中,能够正常生长。ampR为氨芐青霉素抗性基因,存在于质粒中,在构建重组质粒时,并没有被破坏,所以含有目的基因载体连接物和载体载体连接物的宿主细胞接种到氨芐青霉素的培养基中,能正常生长。P为启动子是基因结构中RNA聚合酶的识别和结合位点,RNA聚合酶的作用是催化以DNA的一条链为模板,转
22、录形成mRNA的过程。用EcoR和BamH 对目的基因和质粒表达载体进行酶切,切出的末端不同,从而防止任意连接。答案:(1)目的基因载体连接物载体载体连接物目的基因目的基因连接物分离纯化(其他合理答案也给分)(2)载体载体连接物目的基因载体连接物、载体载体连接物(3)启动子mRNA(4)EcoR和BamH27.(12分)图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列,图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp 、BamH 、Mbo 、Sma 4 种限制性核酸内切酶,它们识别的碱基序列和酶切位点分别为CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。请回答下列问题。(1
23、)图1中的两条脱氧核苷酸链上的碱基通过连接;一条脱氧核苷酸链中的两个脱氧核苷酸之间通过连接。(2)若用限制酶Sma 完全切割图1中DNA片段,产生的末端是末端,其产物长度为。(3)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接,形成重组质粒,那么应选用的限制酶是。在导入重组质粒后,为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌, 一般需要用添加的培养基进行培养。解析:(1)DNA的两条链之间通过碱基之间的氢键连接,同一条链中两个脱氧核苷酸之间通过磷酸二酯键连接。(2)Sma识别的序列为GGGCCC,切割后会产生平末端;图1所示的DNA分子中含有两个Sma的识别位点,第一个切割位点在左端534 bp序列
24、向右三个碱基对的位置;第二个切割位点在右端658 bp序列向左三个碱基对的位置,从这两个位点切割后产生的DNA片段长度分别为534+3,796-3-3,658+3,即得到的DNA片段长度分别为537 bp、790 bp和661 bp。(3)能够获取目的基因并切开质粒的限制酶有识别序列为GGATCC的BamH和识别序列为GATC的Mbo,若使用Mbo会同时破坏质粒中的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因,所以要用BamH来切割目的基因和质粒,切割后保留了完整的抗生素B抗性基因,便于筛选出含有重组质粒的大肠杆菌。答案:(1)氢键磷酸二酯键(2)平537 bp、790 bp、661 bp(3)BamH
25、抗生素B28.(15分)根据基因工程的有关知识,回答下列问题。通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质,下图表示了这一技术的基本过程,在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是GGATCC。(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是。人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中时需要的酶是。(2)请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。(3)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内,原因是,“插入”时用的工具是,其种类有。解析:基因工程所用的工具酶是限制酶和DNA连接酶,不同生物的基因之所以能整合在一起,是因为基因的组成、碱基配对
26、方式和空间结构是相同的。将目的基因导入受体细胞,离不开载体的协助,基因工程中用的载体除质粒外,还有动植物病毒、噬菌体的衍生物等。答案:(1)限制酶DNA连接酶(2)(3)基因的组成、碱基配对方式和空间结构是相同的载体质粒、动植物病毒、噬菌体的衍生物等29.(12分)回答下列有关遗传信息传递和表达的问题。上图表示利用致病病毒M的表面蛋白基因和无害病毒N,通过基因工程制作重组M病毒疫苗的部分过程。其中表示操作流程,ah表示分子或结构。(1)在图所示过程中,获取目的基因的步骤是流程(用图中编号回答);在流程中必需的工具酶有:。(2)h结构中成分是疫苗的有效成分。(3)下列说法正确的是(多选)。A.图中过程相当于基因工程操作步骤中将目的基因导入受体细胞B.质粒运载体只能在与目的基因重组后进入细胞C.过程用到限制酶、DNA聚合酶D.质粒是环状DNA分子E.图示中制作的疫苗可引起人体发生特异性免疫F.没有限制酶就无法使用质粒运载体(4)据图比较结构g和结构h的异同,并解释产生差异的原因。答案:(1)限制酶、DNA连接酶(2)蛋白质外壳(3)DEF(4)相同点:遗传物质相同;不同点:表面蛋白质不同。差异的原因:g导入受体细胞后,目的基因得以表达,合成了致病病毒M的表面蛋白。
