高中生物 62基因工程及其应用同步精练精析 新人教版必修2

1、第2节 基因工程及其应用【典例导悟】【典例1】(2010·三明高一检测)科学家把苏云金杆菌的抗虫基因导入到棉花细胞中，在棉花细胞中抗虫基因经过修饰后得以表达。下列叙述的哪一项不是这一技术的理论依据A.所有生物共用一套遗传密码子B.基因能控制蛋白质的合成 C.苏云金杆菌的抗虫基因与棉花细胞的DNA都是由四种脱氧核苷酸构成的D.苏云金杆菌与棉花有共同的原始祖先【规范解答】选D。本题主要考查了基因工程成功的理论基础。分析如下： 【典例2】下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是A. B.C. D.【思路点

2、拨】本题主要考查不同酶的特点。解答本题，可以从以下角度分析：【自主解答】选C。限制性核酸内切酶用于切割DNA片段，而与之作用相反的是DNA连接酶，用于连接DNA片段，DNA聚合酶用于DNA的复制过程，它需要模板，解旋酶会使DNA双链解旋而分开。【互动探究】（1）若图中只以一条链为模板进行物质合成，则需要哪种酶？（2）图中可以发生在哪些生理过程中？提示：（1）RNA聚合酶。（2）DNA复制，DNA转录。【学业达标训练】1.(2010·惠阳高一检测）实施基因工程的最终目的是（ ）A.提取生物体DNA分子B.对DNA分子进行人工“剪切” C.定向改造生物的遗传性状D.在生物体外对DNA分子

3、进行改造【解析】选C。基因工程就是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后导入另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。2.下列黏性末端由同一种限制酶切割而成的是( )A. B. C. D.【解析】选B。同一种限制酶切割出的黏性末端应是互补的，而且两者的序列相同，是互补的，切点都是在G与A之间，识别序列为GAATTC。3.下列有关基因工程中运载体的说法正确的是（ ）A.在进行基因工程的操作中，作为运载体的质粒都是天然质粒 B.所有的质粒都可以作为基因工程中的运载体C.质粒是一种独立于细菌染色体外的链状DNA分子D.作为运载体的质粒DNA分子上应有对重组DNA分子进行

4、鉴定和选择的标记基因【解析】选D。质粒是存在于拟核或细胞核外能自主复制的环状DNA分子，并不是所有的质粒都可作为运载体，其上面必须有标记基因，用于受体细胞中目的基因的检测。4.水母发光蛋白由236个氨基酸构成，其中Asp、Gly和Ser构成发光环，现已将这种蛋白质的基因作为生物转基因的标记，在转基因技术中，这种蛋白质的作用是（ ）A.促使目的基因导入受体细胞中B.促使目的基因在受体细胞中复制C.筛选出获得目的基因的受体细胞D.使目的基因容易成功表达【解析】选C。标记基因的作用是用于检测目的基因的导入，荧光蛋白也具有相应的作用。5.运用现代生物技术，将苏云金杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中，为检测

5、实验是否成功，最方便的方法是检测棉花植株是否有（ ）A.抗虫基因 B.抗虫基因的产物C.标记基因 D.抗虫性状【解析】选D。选项A、B、C都是分子水平上的鉴定，而抗虫性状属于个体水平，相对宏观，易应用。6.利用基因工程，将目的基因导入受体细胞并成功表达的过程中与“基因”的生理活动无关的酶是（ ）A.RNA聚合酶 B.DNA聚合酶C.DNA连接酶 D.逆转录酶【解析】选D。将目的基因与运载体结合要使用DNA连接酶和限制性核酸内切酶，而目的基因与运载体组成的重组DNA分子可以在受体细胞内复制并表达，会用到DNA聚合酶、RNA聚合酶等，但不会用到逆转录酶。7.下列有关基因工程技术的叙述，正确的是（

6、） 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.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快D.只要目的基因进入了受体细胞就能实现成功表达【解析】选C。基因工程中有三种工具：限制酶、DNA连接酶和运载体，而工具酶只有前两者，一种限制酶只能识别特定核苷酸序列，而不同酶识别不同序列，在获取目的基因产物时，受体细胞选用细菌，因其繁殖快，从而使产量加大，目的基因的表达与重组DNA分子结构有关，不一定能够表达，仍需要检测。8.如图表示一项重要生物技术的关键步骤，字母X可能代表（ ）A.能合成胰岛素的细菌细胞B.能合成抗体的人类细胞C.

7、不能合成胰岛素的细菌细胞D.不能合成抗生素的人类细胞【解析】选A。在字母X中已有目的基因导入，所以X可能代表能合成胰岛素的细菌细胞。9.中国青年科学家成功地把人的抗病毒干扰素基因“嫁接”到烟草的DNA分子上，使烟草获得了抗病毒的能力，试分析回答：（1）抗病毒烟草的培育应用了_技术。（2）在培育过程中，所用的基因“剪刀”是_，基因的“针线”是_，基因的“运载工具”是_。（3）烟草具有抗病毒能力，说明烟草体内产生了_。（4）烟草DNA分子被“嫁接”上或“切割”掉某个基因，但并不影响该基因的表达，从基因功能角度考虑，说明_。【解析】（1）基因工程能定向改变生物的特定性状。（2）基因工程中有三大工具：

8、分别是剪切目的基因的限制酶，连接目的基因和运载体的DNA连接酶及运载体。（3）烟草具有了相应性状，说明目的基因已经表达，产生了相应蛋白质。（4）基因不会因位置发生变化而丧失功能，说明它是遗传物质的基本单位。答案：（1）基因工程（2）限制性核酸内切酶 DNA连接酶 运载体（3）抗病毒干扰素（4）基因是遗传物质的基本单位【素能综合检测】一、选择题（本题包括6小题，每小题3分，共18分）1.（2010·广州高一检测）下列关于基因工程的叙述，正确的是（ ）A.通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理质粒的DNAB.DNA连接酶和运载体是构建重组质粒必需的工具酶C.可用含

9、抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒D.质粒是广泛存在于细菌细胞质中的一种颗粒状的细胞器【解析】选C。为了使目的基因与运载体能完美的结合，必须用同一种限制性核酸内切酶切出相同的黏性末端，运载体是基因工程的工具之一，而不属于酶，质粒是细菌细胞中的小型环状DNA分子，不属于细胞器。2.由于乙肝病毒不能用动物细胞来培养，因此无法用细胞培养的方法生产疫苗，但可用基因工程的方法进行生产，现已知病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白的氨基酸序列，生产示意图如下，下列相关说法不正确的是（ ） A.生产乙肝疫苗的过程也达到了定向改造细菌的目的B.在过程中需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶C.用于生产疫苗的目的

10、基因为编码核心蛋白的基因和表面抗原蛋白基因D.过程中细菌经有丝分裂产生大量新个体【解析】选D。上述过程应用了基因工程技术，能定向改造生物性状，在操作时要应用限制酶来获得目的基因，并用DNA连接酶使之与运载体结合，该过程的目的基因为表面抗原蛋白基因和编码核心蛋白的基因，细菌属原核生物，不能进行有丝分裂。3.下列关于限制酶和DNA连接酶的理解正确的是( )A.其化学本质都是蛋白质 B.DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键C.它们不能被反复使用D.在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶【解析】选A。限制酶和DNA连接酶都属于蛋白质，在保持活性时可以被反复使用，DNA连接酶与DNA聚合酶

11、恢复的都是磷酸二酯键，但两者作用的底物不同。4.（2010·台州高一检测）某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过用基因工程的方法，将基因a与运载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述不正确的是（ ） A.获取基因a的限制酶其作用部位是图中的B.连接基因a与运载体的DNA连接酶其作用部位是图中的C.基因a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞D.通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状【解析】选B。限制酶和DNA连接酶均作用于处，作用相反，目的基因进入受体细胞后，会随着马铃薯DN

12、A分子的复制而复制，传给子代细胞，使之定向变异，从而改变其遗传性状。5.下列关于基因工程安全性的说法中不正确的是（ ）A.转基因作物的基因可通过花粉扩散到它的近亲作物上，可能出现对农业不利的“超级植物”B.杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性C.转基因必须在人为控制下才能完成，自然条件下基因污染是不增殖和不扩散的D.转基因食品转入的蛋白质是新蛋白时，这些异种蛋白有可能引起人食物过敏【解析】选C。转基因食品、生物的安全性是有待讨论的，像抗除草剂的杂草是由于基因污染而产生的。6.下列关于基因工程的说法中正确的有（多选）（ ）A.一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列

13、B.DNA聚合酶可以用来“缝合”目的基因与运载体之间的缺口C.“不同的DNA分子具有相同的双螺旋结构”是基因工程成功实施的基础D.黏性末端碱基对之间的连接需要DNA连接酶的催化【解析】选A、C。DNA连接酶作用于磷酸与脱氧核糖之间，进而使目的基因与运载体“缝合”，而“缝合”的前提是两者的结构是相同的，黏性末端碱基对之间的连接不需要酶的催化。 二、非选择题（本题包括2小题，共32分）7.(15分）随着科学技术的发展，化学农药的产量和品种逐年增加。但害虫的抗药性也在不断增强，对农作物危害仍然严重，如近年来，棉铃虫在我国大面积爆发成灾，造成经济损失每年达100亿元以上。针对这一情况，科学家开展了“转

14、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”抗害虫的遗传信息传递过程可以表示为_。（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，原因是_。（5）细菌的抗虫基因能在棉花细胞内成功的表达，使棉花产生新性状。这种变异的原理属于_。这种成功的表达也说明_。【解析】（1）遗传信息在受体细胞中经转录和翻译后产生相应产物。（2）抗虫棉的使用会减少农

15、药的使用，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）两种不同生物的DNA分子结构是相同的，这是它们能够连接的前提。（5）基因工程的原理为基因重组，不同种生物在翻译时共用一套密码子，这是表达出相同产物的前提。 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 生物界共用一套遗传密码实验·探究 8.（17分）质粒是基因工程中最常用的运载体，质粒上有标记基因，如图所示，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

16、也不同。下图表示外源基因的插入位置（插入点有a、b、c）。.(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_。.设计实验探究外源基因插入的位置。（1）步骤：将导入外源基因的细菌进行培养产生大量细菌。分组：将细菌平均分成两组并标号为1，2。培养：_。观察并记录结果。（2）预测实验结果及结论：_。【解析】本题主要考查基因工程的步骤及运载体的特点和使用。.质粒是一种小型环状DNA分子，含有标记基因是作为运载体的前提，它可以用于目的基因的检测。.本实验中的特点是若目的基因插入b或c处时就会破坏运载体上原有

17、的标记基因，使细菌不再具有相应的抗性性状，所以应放在含有不同抗生素的培养基上进行培养，观察结果得出相应结论。答案：.（1）脱氧核苷酸（2）目的基因的检测（3）限制性核酸内切酶、DNA连接酶.（1）将第1组细菌放入含氨苄青霉素的培养基上培养，将第2组细菌放入含四环素的培养基中培养（2）若1组、2组均能正常生长，则外源基因插入点是a；若1组能正常生长，2组不能生长，则外源基因插入点是c；若1组不能生长，2组能生长，则外源基因插入点是b【精品题库】1.采用基因工程的方法培育抗虫棉时，下列导入目的基因的做法，正确的是（ ）将毒素蛋白注射到棉受精卵中将编码毒素蛋白的DNA序列直接注射到棉受精卵中将编码毒

18、素蛋白的DNA序列与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉花体细胞，再进行组织培养将编码毒素蛋白的DNA序列与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵A. B. C. D.【解析】选C。基因工程中，在导入目的基因前，首先要获得目的基因即编码毒素蛋白的DNA序列，然后要将目的基因与运载体结合即与细菌质粒重组。完成上述两步以后才能将目的基因导入受体细胞（即棉的体细胞或受精卵），目的基因导入受体细胞后，可随受体细胞的繁殖而复制。将毒素蛋白直接注射到棉受精卵中，没有获得目的基因，子代细胞不会有抗虫性状。将编码毒素蛋白的DNA序列，直接注射到棉受精卵中而没有将目的基因与运载体结合，这样目的基因是不会被保留下来的，很容易被水解掉。2.对DNA连接酶的功能描述正确的是( )A.将碱基、脱氧核糖、磷酸之间的化学键连接起来B.在基因工程中只作用于一个切口处的两个黏性末端C.用于DNA复制时母链与子链间形成氢键D.与DNA聚合酶作用的部位相同，作用对象不同【解析】选D。DNA连接酶作用部位为磷酸二酯键，在基因工程中作用于两个切口的黏性末端，DNA聚合酶也是作用于磷酸二酯键，作用对象为游离的脱氧核苷酸。3.敲除是应用DNA重组原理发展起来的一门新兴技术。通常意义