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1、基因工程及其应用(15分钟50分)一、选择题(共6小题,每小题5分,共30分)1.下列关于基因工程技术的叙述,正确的是()A.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和运载体B.所有的限制酶都识别同一种特定的核苷酸序列C.细菌繁殖快是作为受体细胞的原因之一D.DNA连接酶能将两个DNA片段的碱基连接起来【解析】选C。运载体是工具但不是工具酶,A项错误;限制酶具有专一性,一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,而不是所有限制酶都识别同一种核苷酸序列,B项错误;细菌繁殖快,数量多,用细菌作为重组质粒的受体细胞,可以在较短时间内获得大量目的基因的产物,C项正确;DNA连接酶能将两个DNA片段
2、骨架上的缺口连接起来,D项错误。2.基因工程技术中常用的质粒的本质及其主要来源是 ()A.蛋白质噬菌体B.蛋白质动物细胞C.DNA细菌细胞D.DNA植物细胞【易错警示】运载体酶、质粒细胞器运载体是基因工程中的重要工具,但是不属于工具酶;质粒是一种重要的运载体,但不属于细胞器。【解析】选C。质粒是存在于微生物细胞中的小型环状DNA分子。3.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因工程操作的基本步骤中,不进行碱基互补配对的是()A.人工合成目的基因B.目的基因与运载体结合C.将目的基因导入受体细胞D.目的基因的表达和检测【解析】选C。目的基因可以从细胞内提取,也可以人工合成,人工合成是利
3、用脱氧核苷酸作为原料按碱基互补配对原则进行的。而将目的基因导入受体细胞主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径。4.基因工程的正确操作步骤是()目的基因与运载体结合将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定提取目的基因A.B.C.D.【解析】选C。基因工程技术操作的四个步骤是:提取目的基因;目的基因与运载体结合;将目的基因导入受体细胞;目的基因的检测与鉴定。5.图中a、b、c、d所代表的结构正确的是 ()A.a质粒RNAB.b限制性核酸外切酶C.cRNA聚合酶D.d目的基因【解析】选D。a是质粒DNA,b是限制性核酸内切酶,c是DNA连接酶,d是目的基因或外源基因。6.质粒是基因工程中最常用的运载体
4、，下列有关质粒的说法正确的是( )A.质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有B.细菌的基因只存在于质粒上C.质粒为很小的环状DNA分子，存在于(拟)核外的细胞质基质中D.质粒是基因工程中的重要工具酶之一【解析】选C。质粒存在于许多细菌等生物中，是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子，在病毒、动植物细胞中是不存在的；细菌的基因只有少部分在质粒上，大部分在拟核中的DNA分子上。二、非选择题(共20分)7.在培育转基因植物的研究中,卡那霉素抗性基因(kanR)常作为标记基因,只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在含卡那霉素的培养基上生长。如图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答:(1)基因工程的
5、基本操作程序主要包括四个步骤:提取目的基因、_、将目的基因导入受体细胞、_。(2)要使运载体与该抗虫基因连接,A过程中首先应使用_进行切割。假如运载体被切割后,得到的分子末端序列为AATTCG,则能与该运载体连接的抗虫基因分子的末端是()A.GCTTAAB.TAATCCC.CTTTAGD.AAATCT(3)切割完成后,用_将运载体与该抗虫基因连接,连接后得到的DNA分子称为_。【解析】(1)基因工程的四个操作步骤中,第二、四步分别是目的基因与运载体结合、目的基因的检测与鉴定。(2)切割目的基因和运载体时用同一种限制酶,切出的末端必须是能够完成碱基互补配对并且能连接在一起的。(3)目的基因和运载
6、体结合时,用DNA连接酶催化该过程,形成的分子称为重组DNA分子。答案:(1)目的基因与运载体结合目的基因的检测与鉴定(2)同一种限制酶A(3)DNA连接酶重组DNA分子(20分钟50分)一、选择题(共7小题,每小题4分,共28分)1.不属于质粒被选为基因运载体的理由的是()A.能复制B.有多个限制酶切点C.具有标记基因D.它是环状DNA【解析】选D。作为运载体的质粒,应具有标记基因,能在宿主细胞内稳定地保存并复制,有多个限制酶切点。而环状DNA分子,不是被选为运载体的理由。2.(2019济宁高一检测)下列实践活动包含基因工程技术的是()A.水稻F1花药经培养和染色体加倍,获得基因型纯合新品种
7、B.抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组获得抗虫矮秆小麦C.将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞,经组织培养获得抗病植株D.用射线照射大豆使其基因结构发生改变,获得种子性状发生变异的大豆【解析】选C。A项属于单倍体育种,原理是染色体变异;B项属于杂交育种,原理是基因重组;C项属于基因工程育种,原理是基因重组;D项属于诱变育种,原理是基因突变。3.下列关于转基因植物的叙述,正确的是()A.转入油菜的抗除草剂基因,可能通过花粉传入环境中B.转抗虫基因的植物不会导致昆虫群体抗性基因频率增加C.动物的生长激素基因转入植物后不能表达D.如转基因植物的外源基因来源于自然界,则不存在安全性问题【解析】选A。
8、转入油菜的基因,可以通过花粉传入环境中,A项正确;由于植物与害虫间是相互选择的,转抗虫基因的植物可使昆虫群体抗性基因频率增加,B项错误;动物的生长激素基因转入植物后也能表达,C项错误;转基因技术的安全性问题,要通过验证才能得到证实,D项错误。4.将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是()A.每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒B.每个质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点C.每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adaD.每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子 【解题指南】解答本题需要注意以下两点:(1)质粒上必须具备至少一个
9、限制酶切割位点。(2)不是每个限制酶切割位点都插入了目的基因。【解析】选C。大肠杆菌成功表达出腺苷酸脱氨酶,说明这些大肠杆菌都至少含一个重组质粒;要让目的基因与运载体质粒形成重组质粒,两者用同种限制性核酸内切酶切割,所以每个质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点;作为运载体的质粒含有一个或多个限制酶酶切位点,但并不是每个酶切位点都插入了ada;由于这些目的基因成功表达,所以每个ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子。5.如图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制备“工程菌”的示意图。已知细菌B细胞内不含质粒A,也不含质粒A上的基因。判断下列说法正确的是()A.将质粒A和人的生长激素基因结合需要用到
10、基因工程中的三种工具酶B.能在含有氨苄青霉素的培养基上生长的只是导入了质粒A的细菌C.能在含有四环素的培养基上生长的只是导入了重组质粒的细菌D.目的基因成功表达的标志是工程菌能产生出人的生长激素【解析】选D。基因工程的工具有三种,但工具酶只有两种,A错误;质粒A与人的生长激素基因结合时,抗四环素基因被破坏,而抗氨芐青霉素基因正常,所以能在含有氨芐青霉素的培养基上生长的是导入了质粒A的细菌或含重组质粒的细菌,而能在含有四环素的培养基上生长的只是导入了质粒A的细菌,B、C错误;工程菌如能产生人的生长激素,说明目的基因(人的生长激素基因)在工程菌中成功表达,D正确。6.转基因食品已大量进入我们的日常
11、生活,如转基因西红柿、转基因草莓等,涉及的问题甚至关系到国家之间的贸易竞争,如图为“霸占中国市场的转基因大豆油”的部分图示。下列关于转基因大豆的叙述不正确的是()A.培育过程中可能用到抗病、抗虫等抗性基因B.目的基因的受体细胞只能是大豆受精卵C.转基因大豆的种植过程中减少了农药等的使用量,生产成本更低D.转基因大豆产生的新性状是基因重组引起的【解析】选B。转基因植物的受体细胞可以是受精卵或体细胞;转基因生物的变异是基因重组的结果。7.科学家在某种植物中找到了抗枯萎的基因,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茶花新品种,下列有关说法正确的是()A.质粒是最常用的运载体之一,它仅存
12、在于原核细胞中B.将抗枯萎基因连接到质粒上,只需DNA连接酶即可C.用叶肉细胞作为受体细胞培育出的植株不能表现出抗枯萎性状D.通过该方法获得的抗枯萎病金茶花,产生的配子不一定含抗枯萎病基因【解析】选D。质粒主要存在于原核生物细胞中,但是在酵母菌中也有分布,A项错误;将抗枯萎基因连接到质粒上,用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶,B项错误;植物细胞具有全能性,将目的基因导入叶肉细胞,通过植物组织培养技术也能培育出有抗枯萎性状的植株,C项错误;如果将目的基因导入受体细胞的细胞质中,则产生的配子中将不含抗枯萎病基因,并且由于重组质粒只结合在某条染色体上,因此有的配子不含目的基因,D项正确。二、非选择题
13、(共22分)8.运用现代生物技术的育种方法,将抗菜青虫的Bt基因转移到优质油菜中,培育出转基因抗虫的油菜品种。这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白,对菜青虫有显著抗性,能大大减轻菜青虫对油菜的危害,提高油菜产量,减少农药使用,保护农业生态环境。(1)用限制性核酸内切酶切割得到的Bt毒蛋白基因有_个游离的磷酸基团;Bt毒蛋白基因插入Ti质粒后,不能影响Ti质粒的_。(2)已知转基因油菜中杀虫蛋白只结合某些昆虫肠上皮细胞表面的特异受体,使细胞膜穿孔,肠细胞裂解,昆虫死亡。而该杀虫蛋白对人类的伤害相对较小,原因是人类肠上皮细胞表面_。(3)转基因抗虫油菜的培育是否成功,最简便的检测方法是_。(4
14、)转基因油菜获得的_是由Bt毒蛋白基因的表达产物来体现的,苏云金芽孢杆菌中的Bt毒蛋白基因和转基因油菜细胞中的Bt毒蛋白基因所控制合成的Bt毒蛋白在功能和_序列上是相同的。【解析】(1)用限制性核酸内切酶切割得到的Bt毒蛋白基因,每端有1个游离的磷酸基团,共有2个游离的磷酸基团;Bt毒蛋白基因插入Ti质粒后,不能影响Ti质粒的复制,否则目的基因不能随质粒的复制而扩增。(2)人类肠上皮细胞表面无相应的特异性受体,所以Bt毒蛋白对人体无害。(3)检测转基因抗虫油菜的培育是否成功的最简便的方法是用油菜叶饲喂害虫,观察害虫的生存状况。(4)体现转基因油菜抗虫性状的是Bt毒蛋白,苏云金芽孢杆菌中的Bt毒
15、蛋白基因和转基因油菜细胞中的Bt毒蛋白基因所控制合成的Bt毒蛋白在功能和氨基酸序列上是相同的。答案:(1)2复制(2)无相应的特异性受体(3)用油菜叶饲喂害虫(4)抗虫性状氨基酸【补偿训练】科学家开展了“转基因抗虫棉”的科技攻关研究,成功地将抗虫基因导入棉花细胞中,得到的棉花新品种对棉铃虫的毒杀效果高达80%以上。请据此回答下列问题:(1)“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息表达过程可以表示为_。(2)该项科技成果在环境保护上的重要作用是_。(3)科学家们预言,此种“转基因抗虫棉”在独立种植若干代以后,也将出现不抗虫的植株,此现象来源于_。(4)来自细菌的抗虫基因能连接到棉花细胞中的DNA分子上,
16、原因是_。(5)细菌的抗虫基因能在棉花细胞内成功地表达,使棉花产生新性状。这种变异的原理属于_。【解题指南】解答本题需要注意以下两点:(1)遗传信息的表达过程为转录和翻译。(2)不同生物DNA的化学组成相同,都遵循碱基互补配对原则是目的基因和受体细胞DNA能够结合的基础。【解析】(1)遗传信息的表达为基因在受体细胞中转录和翻译的过程。(2)抗虫棉的推广会减少农药的使用量,减少对环境的污染。(3)基因突变具有普遍性,所以抗虫基因也可能发生基因突变。(4)细菌和棉花的DNA的化学组成相同,都遵循碱基互补配对原则,这是它们能够连接的前提。(5)基因工程的原理为基因重组。答案:(1)DNA(基因)RNA蛋白质(2)减轻农药对环境的污染,保持生态平衡(3)基因突变(4)遗传物质化学组成相同,都遵循碱基互补配对原则(5)基因重组【易错警示】遗传信息的表达为转录和翻译的过程,不包括DNA的复制,DNA的复制体现的是遗传信息的传递。- 8 -