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1、基因工程及其应用 (20分钟70分)一、选择题(共10小题,每小题4分,共40分)1.(2020合肥高一检测)下列关于基因工程的叙述中,错误的是()A.基因工程是人工进行基因切割、重组、转移和表达的技术,是在分子水平上对生物遗传作人为干预B.基因治疗是基因工程技术的应用C.由于全球科学家一致认为基因工程食品即转基因食品对人体是有害的,因此应杜绝此类食品生产D.基因工程打破了物种与物种之间的界限2.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,只有通过检测和鉴定才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是()检测受体细胞的染色体上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
2、录出了mRNA检测目的基因是否翻译出了蛋白质A.B.C.D.3.(2020广安高一检测)科学家经过多年的努力,创立了一种新兴生物技术基因工程,实施该工程的最终目的是()A.定向地对DNA分子进行人工剪切B.定向提取生物体的DNAC.在生物体外对DNA分子进行改造D.定向地改造生物的遗传性状4.(2020蚌埠高一检测)基因工程是将目的基因通过一定过程,转入受体细胞中,经过受体细胞的分裂,使目的基因的遗传信息扩大,再进行表达,从而培养出工程生物或生产基因产品的技术。你认为支持基因工程技术的理论有()遗传密码具有通用性基因可独立表达基因表达互相影响DNA作为遗传物质能够严格地自我复制A.B.C.D.
3、5.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完成了在受体细胞中表达的是()A.棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因B.大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAC.山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列D.酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白6.据图分析,有关基因工程的工具酶功能的叙述,不正确的是()A.切断a的酶为限制性核酸内切酶B.切断b的酶为解旋酶C.连接a的酶为DNA连接酶D.切断b的酶为限制性核酸内切酶7.(2020南通高一检测)运用转基因技术手段,将从苏云金杆菌中获取的抗虫基因Bt转移到优质油菜中,培育出能抗虫的油菜品种。这一品种能产生特异性的杀虫物
4、质,对菜青虫有显著的抗性。根据以上信息分析,下列叙述正确的是()A.含Bt基因的油菜不属于转基因植物B.特异性的杀虫物质能杀灭多种害虫C.普通油菜中存在Bt基因D.抗虫油菜能大大减少农药的使用,可大幅度降低农业生产成本,且保护农业生态环境8.(2020杭州高一检测)科学家在某种农杆菌中找到了抗枯萎病的基因,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。下列叙述正确的是()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
5、结构相同D.为了保证金花茶植株抗枯萎病,只能以受精卵作为基因工程的受体细胞9.已知某种限制酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点,如图中箭头所指。如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断,则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子,若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被酶切断,则从理论上讲,经该酶酶切后,这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是()A.3B.4C.9D.1210.基因疫苗是指将编码外源抗原的基因与质粒重组,构建出真核表达载体,导入人或动物细胞后利用宿主细胞的蛋白质合成系统合成外源抗原蛋白,并诱导机体产生对该抗原的免疫应答,
6、以达到预防和治疗疾病的目的。可见,基因疫苗是一种()A.重组质粒B.外源抗原的DNA片段C.外源抗原蛋白质D.减毒或灭活的病原体二、非选择题(共2小题,共30分)11.(15分)萤火虫能发光是因为萤火虫体内可以通过荧光素酶催化某化学反应。如果荧光素酶存在于植物体内,也可使植物体发光。一直以来荧光素酶的唯一来源是从萤火虫腹部提取。但加利福尼亚大学的一组科学家成功地通过转基因工程实现了将荧光素酶基因导入大肠杆菌体内,并在大肠杆菌体内生产荧光素酶。请你根据已有的知识回答下列有关问题:(1)在此转基因工程中,目的基因是。(2)将此目的基因导入大肠杆菌体内需要运载体的帮助。选取运载体的时候必须考虑的是(
7、)A.能够在宿主细胞内复制并稳定保存B.具有特定的限制酶切点C.具有与目的基因相同的碱基片段D.具有某些标记基因(3)与杂交育种、诱变育种相比,通过基因工程来培育新品种的主要优点是和。12.(15分)酵母菌的维生素、蛋白质含量高,可生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中,获得的啤酒酵母菌可产生该基因编码的蛋白,并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下:(1)该技术定向改变了酵母菌的性状,这在可遗传变异的来源中属于。(2)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内,所用的运载体是。(3)要使运载体与LTP1基因连接,首先应使用进行切割。(4)切割完成后,利用将运载体与
8、LTP1基因连接。(5)从“反对和赞成”两个方面谈谈饮用转基因的酵母菌酿造的啤酒安全性。 (10分钟30分)1.(6分)(2020天津高一检测)科学家将4个关键基因移植到已分化的肌肉细胞中并表达,使这个细胞成为多能干细胞(iPS细胞),如图为该实验示意图。下列叙述正确的是()A.应用该技术可缓解器官移植时器官供应不足的问题B.iPS细胞所携带的遗传信息与肌肉细胞相同C.关键基因表达使细胞功能趋向专门化,降低了细胞的分化程度D.图示过程体现了iPS细胞的全能性2.(6分)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
9、药物蛋白含量提高30多倍。下列叙述正确的是()A.“转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物B.“提高基因的表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因C.只有从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含有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,不能合成人白蛋白3.(18分)如图所示为人体正常红细胞和镰刀型细胞贫血症患者红细胞形态及镰刀型细胞贫血症的基因治疗过程。请回答以下问题:(1)图细胞为镰刀型细胞贫血症的红细胞,这种病是由于造成的。(2)写出以下结构或物质的名称:A.;D.。(3)写出以下过程的操作内容:;用携带正常基因的运载
10、体(病毒)侵染造血干细胞;。(4)患者身体康复后,所生子女是否会带有镰刀型细胞贫血症基因?请说明理由。十六基因工程及其应用【基础达标】1.C2.C3.D定向地对DNA分子进行人工剪切以获得目的基因,这是基因工程的操作步骤,A错误。定向提取生物体的DNA,这是基因工程的操作步骤,B错误。在生物体外对DNA分子进行改造属于蛋白质工程,C错误。基因工程的最终目的是定向地改造生物的遗传性状,创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品,D正确。4.D转基因技术的生物学理论基础主要有:遗传密码在生物界具有通用性,这保证了目的基因可以在不同生物中表达;基因的表达具有独立性,目的基因的表达不会受细胞中其他基
11、因的干扰;DNA作为遗传物质,其自我复制非常严格,能够保证目的基因准确地复制扩增。5.D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在受体细胞中完成了表达。A、C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目的基因的转录过程;D项酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白,说明目的基因完成了在受体细胞中的表达。6.Da为磷酸二酯键,限制性核酸内切酶作用于磷酸二酯键,A正确,D错误。解旋酶使DNA双链解开,连接DNA两条链的为碱基对之间的氢键(b),B正确。DNA连接酶可使两个DNA分子片段连接起来,作用部位也是磷酸二酯键,C正确。7.D普通油
12、菜中不含Bt基因,转基因油菜中的Bt基因是从苏云金杆菌中转移到油菜细胞中的,故含Bt基因的油菜属于转基因植物,A、C错误。该品种能产生特异性的杀虫物质,对菜青虫有显著的抗性,B错误。抗虫油菜能大大减少农药的使用,可大幅度降低农业生产成本,且保护农业生态环境,D正确。8.B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,A错误。因为在转基因植物体内基因只存在于某一条染色体上,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,B正确。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,C错误。培育转基因植物时的受体细胞可
13、以是受精卵,也可以是其他体细胞,D错误。9.C长度可能为a、b、c、d、a+b、a+b+c、b+c、b+c+d、c+d,这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段有9种。10.A根据题干信息“基因疫苗是指将编码外源抗原的基因与质粒重组”可知,基因疫苗是一种重组质粒。11.【解析】(1)根据题意,在此转基因工程中,目的基因是荧光素酶基因。(2)作为运载体,不需要具有与目的基因相同的碱基片段。(3)基因工程育种具有目的明确、培育周期短、可以克服远缘杂交的不亲和性等优点。答案:(1)荧光素酶基因(2)A、B、D(3)目的明确培育周期短可以克服远缘杂交的不亲和性(任意两点)12.【解析】(1)由
14、于基因工程利用定向技术克服远缘杂交不亲和的障碍,使原本不能在一起的基因组合到一起,使生物具有特定性状,故其原理应为基因重组。(2)运载体取自大肠杆菌的质粒。(3)(4)基因工程中的剪刀为限制酶,两个序列相同、能互补配对的黏性末端可用DNA连接酶“缝合”。(5)转基因的酵母菌酿造的啤酒对人类的健康有害,因为:转基因作物中的毒素可引起人类急、慢性中毒或产生致癌、致畸、致突变作用;作物中的免疫或致敏物质可使人类机体产生过敏反应。对人体安全,因为:两种食品成分相同,目前暂未找到不安全的证据。答案:(1)基因重组(2)质粒(3)限制性核酸内切酶 (4)DNA连接酶 (5)反对观点:不安全,转基因食品可能
15、会损伤人体的消化系统,破坏人体免疫系统。赞成观点:安全,转基因食品与非转基因食品成分相同,不对人体健康产生影响(目前还未找到不安全的证据,回答上述两种观点之一即可)【能力提升】1.A因为图中神经细胞、肝脏细胞和心肌细胞都是由自身细胞培育来的,所以不会发生免疫排斥反应,可以缓解器官移植供应不足的问题,A正确。iPS细胞植入了其他基因,所以携带的遗传信息与肌肉细胞不同,B错误。关键基因表达没有使细胞功能趋向专门化,而是使细胞成为了多能干细胞,C错误。图示显示了基因的选择性表达,并没有体现iPS细胞的全能性,D错误。2.D转基因动物是指以实验方法导入外源基因,在染色体组内稳定整合并能遗传给后代的一类
16、动物。体细胞中出现了新基因的动物不一定是转基因动物,基因突变也可能出现新基因,这样的动物不能称为转基因动物;“提高基因的表达水平”是指设法使牛乳腺细胞中的人白蛋白基因转录、翻译成更多的人白蛋白。人白蛋白基因导入的是牛的受精卵,随着受精卵的分裂、分化,存在于牛的每个细胞中,但是只有在牛的乳腺细胞中人白蛋白基因才能表达。3.【解析】本题主要考查通过基因治疗的措施来治愈遗传病的操作过程。(1)由于基因突变使红细胞呈镰刀状而易破碎,如图乙。(2)在基因治疗过程中,A为目的基因,可以与运载体结合后导入受体细胞中,D作为受体细胞应为具有持续分裂能力的造血干细胞。(3)基因治疗过程应有四个步骤,其中为将正常
17、基因导入运载体中,为将基因表达载体导入受体细胞的染色体上,为将具有正常功能的造血干细胞转移至患者体内。(4)基因突变若发生在体细胞内一般不遗传给后代,若发生在生殖细胞中可能遗传给后代。答案:(1)乙基因突变(2)合成血红蛋白的正常基因(目的基因)造血干细胞(3)将正常基因导入运载体中运载体携带的正常基因整合到造血干细胞染色体上经过改造的造血干细胞输入患者骨髓中并产生正常的血细胞(4)不一定。如果该患者的镰刀型细胞贫血症是由于个体发育的受精卵时期基因突变引起的,子女会携带该致病基因;如果患者的镰刀型细胞贫血症是由于个体发育过程中基因突变引起的,其生殖细胞中不含致病基因,不管是否经过基因治疗,子女都不含该致病基因。- 8 -