2019-2020年高考生物限時(shí)規(guī)范特訓(xùn)：第37講 基因工程.doc

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2019-2020年高考生物限時(shí)規(guī)范特訓(xùn)：第37講 基因工程 1.質(zhì)粒之所以能作為基因工程的載體，其理由是(　　) A．含蛋白質(zhì)從而能完成生命活動(dòng) B．具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)而保持連續(xù)性 C．RNA能指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成 D．能夠自我復(fù)制、能攜帶目的基因 解析：質(zhì)粒是一種裸露的、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外、能自我復(fù)制的雙鏈環(huán)狀DNA分子，其上有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)，供外源DNA片段插入其中。攜帶外源DNA片段的質(zhì)粒在受體細(xì)胞中進(jìn)行自我復(fù)制或整合到染色體DNA上，隨染色體DNA進(jìn)行同步復(fù)制，此外，質(zhì)粒DNA分子上有特殊的遺傳標(biāo)記基因。 答案：D 2．限制酶可辨識(shí)并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下圖為四種限制酶BamH Ⅰ、EcoRⅠ、Hind Ⅲ及Bgl Ⅱ的辨識(shí)序列及每一種限制酶的特定切割部位。 其中切割出來的DNA片段末端可以互補(bǔ)結(jié)合的兩種限制酶是(　　) A．BamH Ⅰ和EcoR Ⅰ　　 B．BamH Ⅰ和Hind Ⅲ C．BamH Ⅰ和Bgl Ⅱ D．EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ 解析：BamH Ⅰ和Bgl Ⅱ切出的黏性末端堿基能互補(bǔ)配對(duì)，互補(bǔ)序列都含有—GATC—。 答案：C 3．結(jié)合右圖判斷，有關(guān)基因工程中工具酶功能的敘述中，正確的是(　　) A．切斷a處的酶簡(jiǎn)稱內(nèi)切酶，被稱為“基因剪刀” B．連接a處的酶為DNA聚合酶，被稱為“基因針線” C．RNA聚合酶可通過識(shí)別基因中的特定堿基序列與DNA分子結(jié)合 D．切斷和連接b處的酶分別是解旋酶和DNA連接酶 解析：基因表達(dá)過程中，需要以DNA的一條鏈為模板轉(zhuǎn)錄合成RNA，此時(shí)需要RNA聚合酶催化，但RNA聚合酶需通過識(shí)別DNA上特定的堿基序列與DNA結(jié)合，才能發(fā)揮作用，因此C項(xiàng)正確；圖中切斷a處的是被稱為“基因剪刀”的限制性內(nèi)切酶，簡(jiǎn)稱應(yīng)為限制酶而不是內(nèi)切酶，A項(xiàng)錯(cuò)誤；連接a處的“基因針線”是DNA連接酶，B項(xiàng)錯(cuò)誤；b處為氫鍵，切斷b處的是解旋酶，但b處的連接是通過堿基互補(bǔ)配對(duì)實(shí)現(xiàn)的，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案：C 4．目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，是否可以穩(wěn)定維持和表達(dá)其遺傳特性，只有通過鑒定和檢測(cè)才能知道。下列屬于目的基因檢測(cè)和鑒定的是(　　) ①檢測(cè)受體細(xì)胞是否有目的基因 　 ②檢測(cè)受體細(xì)胞是否有致病基因 ?、蹤z測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄mRNA?、軝z測(cè)目的基因是否翻譯蛋白質(zhì) A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 解析：目的基因的檢測(cè)包括：檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因，方法是用DNA分子雜交技術(shù)，使DNA探針與基因組DNA雜交；檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA，方法是用基因探針與mRNA雜交；檢測(cè)目的基因是否翻譯了蛋白質(zhì)，方法是進(jìn)行抗原—抗體雜交。 答案：C 5．如圖是將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)爰?xì)菌B細(xì)胞內(nèi)制造“工程菌”的示意圖。已知細(xì)菌B細(xì)胞內(nèi)不含質(zhì)粒A，也不含質(zhì)粒A上的基因。判斷下列說法正確的是(　　) A．將重組質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌B常用的方法是顯微注射法 B．將完成導(dǎo)入過程后的細(xì)菌涂布在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上，能生長(zhǎng)的只是導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的細(xì)菌 C．將完成導(dǎo)入過程后的細(xì)菌涂布在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，能生長(zhǎng)的就是導(dǎo)入了質(zhì)粒A的細(xì)菌 D．目的基因成功表達(dá)的標(biāo)志是受體細(xì)胞能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長(zhǎng) 解析：將目的基因?qū)氲郊?xì)菌細(xì)胞中常用的方法是Ca2＋處理法；基因必須保持結(jié)構(gòu)的完整性才能得以表達(dá)，在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上能存活的是導(dǎo)入了質(zhì)粒A或?qū)肓酥亟M質(zhì)粒的細(xì)菌；由于將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)氲劫|(zhì)粒的抗氨芐青霉素基因上，破壞了抗氨芐青霉素基因的完整性，導(dǎo)入了重組質(zhì)粒的細(xì)菌沒有對(duì)氨芐青霉素的抗性，在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上不能存活，能存活的是導(dǎo)入了質(zhì)粒A的細(xì)菌。 答案：C 6．[xx合肥一模]利用基因工程技術(shù)可使大腸桿菌合成人的蛋白質(zhì)。下列敘述不正確的是(　　) A．常用同一種的限制性內(nèi)切酶處理目的基因和質(zhì)粒 B．DNA連接酶和RNA聚合酶是重組質(zhì)粒形成過程必需的工具酶 C．可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測(cè)大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒 D．導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能成功表達(dá) 解析：切割目的基因和質(zhì)粒用的是相同的限制酶；重組質(zhì)粒形成過程必需的工具酶是DNA連接酶和限制酶；重組質(zhì)粒上存在抗生素的抗性基因，可用含有抗生素的培養(yǎng)基檢測(cè)大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒；導(dǎo)入大腸桿菌的目的基因不一定能表達(dá)。 答案：B 7．[xx西安聯(lián)考]如圖所示是一項(xiàng)重要生物技術(shù)的關(guān)鍵步驟，其中X(　　) A．一定是能合成胰島素的細(xì)菌 B．一定是能合成抗體的人類細(xì)胞 C．有可能是能合成胰島素的細(xì)菌 D．一定不是能合成抗生素的細(xì)菌 解析：本題中的目的基因?yàn)槿艘葝u素基因，導(dǎo)入受體細(xì)胞后在受體細(xì)胞中不一定表達(dá)，且由于細(xì)胞質(zhì)中的質(zhì)粒在細(xì)胞分裂時(shí)發(fā)生隨機(jī)分配，因此在X細(xì)胞中可能含有重組質(zhì)粒，也可能不含重組質(zhì)粒，則X可能是能合成人胰島素的細(xì)菌。 答案：C 8．下列關(guān)于“DNA粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)”的敘述，正確的是(　　) A．洗滌劑能瓦解細(xì)胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度 B．將DNA絲狀物放入二苯胺試劑中沸水浴后冷卻變藍(lán) C．常溫下菜花勻漿中有些酶類會(huì)影響DNA的提取 D．用玻棒緩慢攪拌濾液會(huì)導(dǎo)致DNA獲得量減少 解析：DNA在NaCl溶液中的溶解度與洗滌劑無關(guān)；向溶解有DNA的試管中加入少量二苯胺試劑，混勻后沸水浴加熱，溶液變藍(lán)，而不是冷卻后變藍(lán)；細(xì)胞中可能含有分解DNA的酶，從而影響到DNA的提?。籇NA可以吸附在玻璃棒上，用玻璃棒緩慢攪拌可以增加DNA的提取量。 答案：C 9．科學(xué)家將β干擾素基因進(jìn)行定點(diǎn)突變后導(dǎo)入大腸桿菌，表達(dá)出的干擾素的第十七位氨基酸由半胱氨酸變成了絲氨酸，新表達(dá)的干擾素不僅大大提高了β干擾素的抗病活性，還提高了其儲(chǔ)存穩(wěn)定性。該生物技術(shù)為(　　) A．基因工程 B．蛋白質(zhì)工程 C．基因突變 D．細(xì)胞工程 解析：基因工程是通過對(duì)基因的操作，將符合人們需要的目的基因?qū)脒m宜的生物體，使其高效表達(dá)，獲得所需的蛋白質(zhì)，得到的蛋白質(zhì)仍然為天然存在的蛋白質(zhì)；而蛋白質(zhì)工程是對(duì)控制蛋白質(zhì)合成的基因進(jìn)行改造，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其編碼的蛋白質(zhì)的改變，所得到的已不是天然的蛋白質(zhì)。題目中的β干擾素基因經(jīng)過改造，已經(jīng)不是原來的基因，其合成的β干擾素也不是天然β干擾素，而是經(jīng)過改造的，是人類所需優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)，因而整個(gè)過程利用的生物技術(shù)應(yīng)為蛋白質(zhì)工程。 答案：B 10．下圖是獲得抗蟲棉的技術(shù)流程示意圖?？敲顾乜剐曰?kanR)常作為標(biāo)記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。下列敘述正確的是(　　) A．構(gòu)建重組質(zhì)粒過程中需要限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶 B．愈傷組織的分化產(chǎn)生了不同基因型的植株 C．卡那霉素抗性基因(kanR)中有該過程所利用的限制性內(nèi)切酶的識(shí)別位點(diǎn) D．抗蟲棉有性生殖后代能保持抗蟲性狀的穩(wěn)定遺傳 解析：質(zhì)粒與目的基因結(jié)合時(shí)需要用相同的限制性內(nèi)切酶切割，切出的黏性末端相同，再用DNA連接酶連接；愈傷組織由相同的細(xì)胞分裂形成，分化后產(chǎn)生的是相同基因型的植株；卡那霉素抗性基因作為標(biāo)記基因不能有限制性內(nèi)切酶的切割位點(diǎn)，標(biāo)記基因被切斷后就不能再表達(dá)，從而失去作用；抗蟲棉為雜合子，其有性生殖后代會(huì)發(fā)生性狀分離，抗蟲性狀不一定能穩(wěn)定遺傳。 答案：A 11．下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程和基因工程的比較，不合理的是(　　) A．基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)工程可以對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，從而制造一種新的蛋白質(zhì) B．蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，蛋白質(zhì)工程最終還是要通過基因修飾或基因合成來完成 C．當(dāng)?shù)玫娇梢栽冢?0 ℃條件下保存半年的干擾素后，在相關(guān)酶、氨基酸和適宜的溫度、pH條件下，干擾素可以大量自我合成 D．基因工程和蛋白質(zhì)工程產(chǎn)生的變異都是可遺傳的 解析：基因工程原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)工程可以對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，從而制造一種新的蛋白質(zhì)；蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，蛋白質(zhì)工程最終還是要通過基因修飾或基因合成來完成，這樣產(chǎn)生的改變才能遺傳下去；蛋白質(zhì)不能自我合成；由于基因工程和蛋白質(zhì)工程都是對(duì)基因進(jìn)行操作，因此，基因工程和蛋白質(zhì)工程產(chǎn)生的變異都是可遺傳的。 答案：C 12．如圖為某種質(zhì)粒表達(dá)載體簡(jiǎn)圖，小箭頭所指分別為限制性核酸內(nèi)切酶EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ的酶切位點(diǎn)，ampR為青霉素抗性基因，tetR為四環(huán)素抗性基因，P為啟動(dòng)子，T為終止子，ori為復(fù)制原點(diǎn)。已知目的基因的兩端分別有包括EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ在內(nèi)的多種酶的酶切位點(diǎn)。 據(jù)圖回答： (1)將含有目的基因的DNA與質(zhì)粒表達(dá)載體分別用EcoRⅠ酶切，酶切產(chǎn)物用DNA連接酶進(jìn)行連接后，其中由兩個(gè)DNA片段之間連接形成的產(chǎn)物有________、________、________三種。 (2)用上述3種連接產(chǎn)物與無任何抗藥性的原核宿主細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。之后將這些宿主細(xì)胞接種到含四環(huán)素的培養(yǎng)基中，能生長(zhǎng)的原核宿主細(xì)胞所含有的連接產(chǎn)物是________；若接種到含青霉素的培養(yǎng)基中，能生長(zhǎng)的原核宿主細(xì)胞所含有的連接產(chǎn)物是__________________________。 (3)目的基因表達(dá)時(shí)，RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的位點(diǎn)是________，其合成的產(chǎn)物是________。 (4)在上述實(shí)驗(yàn)中，為了防止目的基因和質(zhì)粒自身環(huán)化，酶切時(shí)應(yīng)選用的酶是________。 解析：將含有目的基因的DNA與質(zhì)粒表達(dá)載體分別用EcoR Ⅰ酶切，所產(chǎn)生的黏性末端相同，用DNA連接酶處理后，不同的片段隨機(jī)結(jié)合，由兩個(gè)DNA片段之間連接可形成3種不同的產(chǎn)物。將這3種連接產(chǎn)物導(dǎo)入受體菌后，可根據(jù)不同連接產(chǎn)物所攜帶抗性基因的差異選擇不同的選擇培養(yǎng)基進(jìn)行篩選。由圖示和題目中提供的信息可知，同時(shí)應(yīng)用EcoR Ⅰ和BamH Ⅰ進(jìn)行酶切可有效防止目的基因和質(zhì)粒自身環(huán)化。 答案：(1)目的基因—載體連接物 　載體—載體連接物 目的基因—目的基因連接物 　 (2)載體—載體連接物 目的基因—載體連接物、載體—載體連接物 　(3)啟動(dòng)子 　 mRNA　(4)EcoR Ⅰ和BamH Ⅰ(不能只答一種酶) 13．[xx淮安三調(diào)]下面是將乙肝病毒控制合成病毒表面主蛋白的基因HBsAg導(dǎo)入巴斯德畢赤酵母菌生產(chǎn)乙肝疫苗的過程及有關(guān)資料，請(qǐng)分析回答下列問題。 資料1：巴斯德畢赤酵母菌是一種甲基營養(yǎng)型酵母菌，能將甲醇作為其唯一碳源，此時(shí)AOX1基因受到誘導(dǎo)而表達(dá)[5’AOX1和3’AOX1(TT)分別是基因AOX1的啟動(dòng)子和終止子]。 資料2：巴斯德畢赤酵母菌體內(nèi)無天然質(zhì)粒，所以科學(xué)家改造出了pPIC9K質(zhì)粒用作載體，其與目的基因形成的重組質(zhì)粒經(jīng)酶切后可以與酵母菌染色體發(fā)生同源重組，將目的基因整合于染色體中以實(shí)現(xiàn)表達(dá)。 (1)如果要將HBsAg基因和pPIC9K質(zhì)粒重組，應(yīng)該在HBsAg基因兩側(cè)的A和B位置接上________、________限制酶識(shí)別序列，這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是避免質(zhì)粒和目的基因自身環(huán)化。 (2)酶切獲取HBsAg基因后，需用________將其連接到pPIC9K質(zhì)粒上，形成重組質(zhì)粒，并將其導(dǎo)入大腸桿菌以獲取________。 (3)步驟3中應(yīng)選用限制酶________來切割重組質(zhì)粒獲得重組DNA，然后將其導(dǎo)入巴斯德畢赤酵母菌細(xì)胞。 (4)為了確認(rèn)巴斯德畢赤酵母菌轉(zhuǎn)化是否成功，在培養(yǎng)基中應(yīng)該加入卡那霉素以便篩選，轉(zhuǎn)化后的細(xì)胞中是否含有HBsAg基因，可以用________方法進(jìn)行檢測(cè)。 解析：(1)重組質(zhì)粒上的目的基因若要表達(dá)，需要目的基因的首尾分別含有啟動(dòng)子和終止子。而SnaB Ⅰ、AvrⅡ識(shí)別的序列在啟動(dòng)子與終止子之間，只要在目的基因兩側(cè)A和B位置分別接上這兩種序列，并用SnaB Ⅰ、AvrⅡ這兩種限制酶對(duì)質(zhì)粒和目的基因同時(shí)切割，便會(huì)各自出現(xiàn)相同的黏性末端，便于重組與表達(dá)，同時(shí)防止自身環(huán)化，因此在HBsAg基因兩側(cè)的A和B位置接上SnaB Ⅰ和AvrⅡ限制酶的識(shí)別序列。(2)用DNA連接酶將切割后的HBsAg基因和pPIC9K質(zhì)粒連接成重組質(zhì)粒；導(dǎo)入大腸桿菌體內(nèi)，目的是利用大腸桿菌無性繁殖速度快，短時(shí)間內(nèi)可獲取大量的重組質(zhì)粒。(3)Bgl Ⅱ限制酶不會(huì)破壞目的基因兩側(cè)的啟動(dòng)子、終止子。 答案：(1)SnaB Ⅰ　Avr Ⅱ　(2)DNA連接酶 　大量重組質(zhì)粒 　 (3)Bgl Ⅱ 　 (4)DNA分子雜交 14．已知SARS是由一種RNA病毒感染所引起的疾病。SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康復(fù)后的血清中有抗S蛋白的特異性抗體。某研究小組為研制預(yù)防SARS病毒的疫苗開展了前期研究工作，其簡(jiǎn)要的操作流程如下： (1)實(shí)驗(yàn)步驟①需要一種特殊的酶，該酶是________。 (2)步驟②構(gòu)建重組表達(dá)載體A和重組表達(dá)載體B必須使用的酶有________和________。為了使S基因和載體結(jié)合，需要注意的是________，原因是________________________________________。 (3)經(jīng)過④、⑥產(chǎn)生的S蛋白________(填“一樣”或“不一樣”)，原因是______________________________。 (4)為了檢驗(yàn)步驟④所表達(dá)的S蛋白是否與病毒S蛋白有相同的免疫反應(yīng)特性，可用________與________進(jìn)行抗原—抗體特異性反應(yīng)實(shí)驗(yàn)。 解析：(1)實(shí)驗(yàn)步驟①是由RNA合成DNA，所以需要的特殊酶是逆轉(zhuǎn)錄酶。(2)要使目的基因與載體結(jié)合，必須使用同種限制酶處理它們，以獲得相同的黏性末端。(3)雖然圖解中使用了不同的受體細(xì)胞，但由于目的基因相同，所以表達(dá)出的蛋白質(zhì)也相同。(4)生產(chǎn)的S蛋白相當(dāng)于抗原，若其與病毒S蛋白有相同的免疫反應(yīng)特性，應(yīng)能與SARS康復(fù)患者血清中的抗體發(fā)生特異性結(jié)合。 答案：(1)逆轉(zhuǎn)錄酶 　 (2)限制性核酸內(nèi)切酶 　 DNA連接酶　用同種限制酶處理S基因和載體 　 只有這樣才能使目的基因和載體具有相同的黏性末端，它們才能得以重組 　 (3)一樣　所用的目的基因攜帶的遺傳信息相同 　 (4)大腸桿菌中表達(dá)的S蛋白 　 SARS康復(fù)病人的血清 15．胰島素可以用于治療糖尿病，但是胰島素被注射到人體后，會(huì)堆積在皮下，要經(jīng)過較長(zhǎng)的時(shí)間才能進(jìn)入血液，而進(jìn)入血液的胰島素又容易分解，因此，治療效果受到影響。如圖是用蛋白質(zhì)工程設(shè)計(jì)速效型胰島素的生產(chǎn)過程，請(qǐng)據(jù)圖回答有關(guān)問題： (1)構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關(guān)鍵，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是________。 (2)通過DNA合成形成的新基因應(yīng)與________結(jié)合后轉(zhuǎn)移到________中才能得到準(zhǔn)確表達(dá)。 (3)若要利用大腸桿菌生產(chǎn)速效胰島素，需用到的生物工程有________、________和發(fā)酵工程。 (4)圖解中從新的胰島素模型到新的胰島素基因的基本思路是什么？ 解析：(1)蛋白質(zhì)工程的目標(biāo)是根據(jù)人們對(duì)蛋白質(zhì)功能的特定需求，對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分子設(shè)計(jì)，因此，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的依據(jù)是預(yù)期速效型胰島素的功能。(2)合成的目的基因應(yīng)與載體構(gòu)建成基因表達(dá)載體后導(dǎo)入受體細(xì)胞中才能得以表達(dá)。(3)利用蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)自然界原本不存在的新的胰島素，需對(duì)原有的胰島素進(jìn)行改造，根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列推測(cè)出其基因中的脫氧核苷酸序列，再人工合成新的胰島素基因，形成目的基因。改造好的目的基因需通過基因工程來生產(chǎn)基因產(chǎn)物，并且在生產(chǎn)過程中要借助工程菌，所以還需要進(jìn)行發(fā)酵，因此該過程涉及蛋白質(zhì)工程、基因工程和發(fā)酵工程。(4)由新的蛋白質(zhì)模型到構(gòu)建新的基因，其基本設(shè)計(jì)思路是根據(jù)新的蛋白質(zhì)中氨基酸的序列，推測(cè)出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后用DNA合成儀直接合成出新的基因。 答案：(1)蛋白質(zhì)的預(yù)期功能 　(2)載體 　 大腸桿菌等受體細(xì)胞 　(3)蛋白質(zhì)工程 　 基因工程 　 (4)根據(jù)新的胰島素中氨基酸的序列，推測(cè)出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀來合成出新的胰島素基因。