高考生物一轮复习 1-1-1基因工程的原理随堂双基训练 中图版选修3

第一单元生物技术与生物工程第一章基因工程和蛋白质工程第一节基因工程的原理选修三1．(·苏州模拟)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内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是() A．①②③④B．①②④③C．①④②③D．①④③② 解析：①是将一个DNA切成互补的两个黏性末端，由限制性内切酶发挥作用；DNA聚合酶是在DNA复制时发挥作用的(④是DNA复制)；DNA连接酶是将两个DNA片段连接在一起(②)；解旋酶是将DNA分子双链解成两条互补的单链(③)。 答案：C2．(·诸暨模拟)采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培育出了转基因羊。但是人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。下列有关叙述，正确的是() A．人体细胞中凝血因子基因的碱基对数目，小于凝血因子氨基酸数目的3倍 B．可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入羊的受精卵 C．在该转基因羊中，人凝血因子基因只存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中 D．人凝血因子基因开始转录后，DNA连接酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA 解析：人体细胞内遗传信息的表达过程中存在终止密码子等不编码氨基酸的情况，因此，细胞中凝血因子基因的碱基对数目应大于凝血因子氨基酸数目的3倍；在该转基因羊中，人凝血因子基因存在于所有的体细胞中；催化mRNA合成的酶是RNA聚合酶。 答案：B3．已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如右图中箭头所指。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个酶切位点被该酶切断，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．12 解析：限制性内切酶具有专一性，据题干信息可知，三个切点都是该酶的切点，若线性DNA分子在三个切点都被切断，则得a、b、c、d；有一个切点被切断，得ab、cd，或abc、d，或a、bcd；有两个切点被切断，得a、b、cd，若ab、c、d，或a、bc、d。因此，共得到不同长度的DNA片段有9种。 答案：C4．在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是() A．用mRNA为模板逆转录合成DNA B．以4种脱氧核苷酸为原料人工合成 C．将供体DNA片段转入受体细胞中，再进一步筛选 D．由蛋白质的氨基酸序列推测mRNA 解析：在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是以4种脱氧核苷酸为原料，人工合成目的基因；以mRNA为模板逆转录合成DNA是获得真核生物目的基因的常用方法；将供体DNA片段转入受体细胞中，再进一步筛选，检测目的基因是否进入受体细胞。 答案：B5．图为利用生物技术获得生物新品种的过程，据图回答： (1)在基因工程中，A表示________，如果直接从苏云金杆菌中获得抗虫基因，①过程使用的酶区别于其他酶的特点是________，B表示________。 (2)B→D的过程中，若使用的棉花受体细胞为体细胞，⑤表示的生物技术是________。要确定目的基因(抗虫基因)导入受体细胞后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，请写出在个体水平上的鉴定过程：_________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)图中A、B分别表示目的基因、重组DNA；根据酶的专一性特点，①过程使用的酶是限制性核酸内切酶，其能够识别特定的脱氧核苷酸序列。(2)B→D的过程是转基因植物的培育过程，其需要的生物技术是植物组织培养；在检测转基因棉花中的抗虫基因(目的基因)是否表达时，可让害虫吞食转基因棉花的叶子，观察害虫的存活情况，以确定其是否具有抗虫性状。 答案：(1)目的基因能够识别特定的脱氧核苷酸序列重组DNA(2)植物组织培养让害虫吞食转基因棉花的叶子，观察害虫的存活情况，以确定转基因棉花是否具有抗虫性状6．(·山东省潍坊市光华中学高三月考)已知SARS是由一种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病人康复后的血清中有抗S蛋白的特异性抗体。某研究小组为了研制预防SARS病毒的疫苗，开展了前期研究工作。其简要的操作流程如下： (1)实验步骤①所代表的反应过程是________________________________________________________________________。 (2)步骤②构建重组表达载体A和重组表达载体B必须使用________________________________________________________________________。 (3)如果省略步骤②而将大量扩增的S基因直接导入大肠杆菌，一般情况下，不能得到表达的S蛋白，其原因是S基因在大肠杆菌中不能________，也不能______________。 (4)为了检验步骤④所表达的S蛋白是否与病毒S蛋白有相同的免疫反应特征，可用________与________进行抗原—抗体特异性反应实验，从而得出结论。 (5)步骤④和⑥的结果相比，原核细胞表达的S蛋白与真核细胞表达的S蛋白的氨基酸序列________(填“相同”或“不同”)，根本原因是________________________________________________________________________。 解析：本题考查基因工程的工具及操作步骤和学生识图能力。(1)图中①RNA→DNA表示通过逆转录方式获得目的基因。(2)基因表达载体构建时，需要利用限制酶对载体和目的基因进行剪切，形成黏性末端，然后用DNA连接酶将目的基因和载体连接起来，形成重组载体。(3)目的基因导入受体细胞后，需要借助于载体在受体细胞中进行复制而扩增目的基因，从而获得大量的表达产物，而直接导入则容易被受体细胞中的DNA水解酶所水解，导致得不到表达产物。(4)S蛋白为SARS病毒表面主要的病毒抗原，因此用抗原—抗体特异性反应实验可检测其是否具有同样的抗原性。(5)步骤④和⑥相比，基因相同，只是导入的受体细胞的种类不同，因为真核生物和原核生物共用一套密码子，所以表达产物相同。 答案：(1)逆转录(2)限制性内切酶和DNA连接酶(3)复制合成S基因的mRNA(或转录)(4)大肠杆菌中表达的S蛋白SARS康复病人血清(5)相同表达蛋白质所用的基因相同7．(·银川一中测试)年度诺贝尔生理学或医学奖授予了美国科学家马里奥·R·卡佩奇和奥利弗·史密西斯、英国科学家马丁·J·埃文斯，奖励他们创造了一套完整的“基因敲除小鼠”的方式。所谓“基因敲除小鼠”，就是先在小鼠的胚胎干细胞上通过基因重组的办法进行基因修饰，即将胚胎干细胞中的某基因改掉，然后将“修饰”后的胚胎干细胞植入小鼠的早期胚胎，生成嵌合体小鼠。这种嵌合体小鼠长大后，体内同时存在被“修饰”过的基因和未被“修饰”的基因。如果某些小鼠的生殖细胞恰巧被“修饰”过，则它们就会生出基因完全被“修饰”过的小鼠。据所学知识回答下列问题： (1)切割目的基因时，如上图所示，该限制酶能识别的碱基序列是________，切点在________之间。 (2)将目的基因转入小鼠胚胎干细胞后，胚胎干细胞能够发育成转基因小鼠，所依据的生物学原理是________。胚胎干细胞在体外培养的条件下可以增殖而不发生________，但通过体外定向诱导，能培育出人造________。 (3)从胚胎干细胞转化到获得目的基因纯合子，并配合基因检测，最少需要代。育种过程是：检测目的基因→________→从中选出目的基因纯合的个体。 (4)基因敲除技术中存在着一个难以克服的缺陷：敲除了某个基因后，可能不会产生容易识别的表型改变，因此就不能获知该基因的功能，请你分析原因：________________________________________________________________________。 解析：本题以新信息为载体考查基因工程的操作及其应用。（1）限制酶识别的碱基序列为回文序列，两条链的序列正好相反。由题图可知，限制酶识别的碱基序列为GAATTC，且在G和A之间切开。（2）胚胎干细胞发育成个体，体现了动物细胞的全能性；胚胎干细胞在体外培养条件下一般不发生分化，但在一定诱导条件下，可以定向分化形成一定的组织或器官供移植所用。（3）基因工程育种过程为：检测目的基因→选择目的基因进入生殖细胞的个体交配(第一代)→从中选出目的基因纯合的个体(第二代)，所以如果配合基因检测，共需要两代。(4)因基因和性状之间的关系并不是一一对应的关系，有的性状是由多对基因控制，有的基因之间可以互补，敲除了某个基因后，可能产生不易识别的表型改变，因此就不能获知该基因的功能。 答案：(1)GAATTCG和A(2)细胞全能性分化组织或器官(3)2选择目的基因进入生殖细胞的个体交配(4)许多基因在功能上是多余的，敲除后，其他基因可以提供同样的功能8．为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。 (1)获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的________处，DNA连接酶作用于________处。(填“a”或“b”) (2)将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和________法。 (3)由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用________技术，该技术的核心是________和________。 (4)为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的________作探针进行分子杂交检测，又要用________方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。 解析：本题以“科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系”为背景，考查基因工程和植物细胞工程的基本内容。基因工程中的工具酶——限制酶和DNA连接酶的作用是断开或连接两核苷酸间的磷酸二酯键。将目的基因导入植物受体细胞常用的方法是农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。目的基因的检测与鉴定，常利用DNA分子杂交技术(探针)等作分子水平的检测和个体生物学水平的鉴定。植物组织培养的基本过程是植物在离体状态下，进行脱分化与再分化。 答案：(1)aa(2)基因枪(或花粉管通道)(3)植物组织培养脱分化(去分化)再分化 (4)耐盐基因(目的基因)一定浓度盐水浇灌(或移栽到盐碱地中)9．将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗，饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。以下是与植物疫苗制备过程相关的图和表。 表1引物对序列表引物对AP1AACTGAAATGTAGCTATCP2TTAAGTCCATTACTCTAG引物对BS1GTCCGACTAGTGGCTGTGS2AGCTGGCGTTTAGCCTCG 表2几种限制性内切酶识别序列及切割位点表限制性内切酶AluⅠEcoRⅠPstⅠSmaⅠ切割位点AG↓CTTC↑GAG↓AATTCCTTAA↑GCTGCA↓GG↑ACGTCCCC↓GGGGGG↑CCC 请根据以上图表回答下列问题。 (1)在采用常规PCR技术扩增目的基因的过程中，使用的DNA聚合酶不同于一般生物体内的DNA聚合酶，其最主要的特点是________________________________________________________________________。 (2)PCR过程中退火(复性)温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。表1为根据模板设计的两对引物序列，图2为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高的退火温度？________________________________________________________________________。 (3)图1步骤③所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求？ __________________。 (4)为将外源基因转入马铃薯，图1步骤⑥转基因所用的细菌B通常为________。 (5)对符合设计要求的重组质粒T进行酶切，假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图1中标示的酶切位点和表2所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。 ①采用EcoRI和PstI酶切，得到________种DNA片段。 ②采用EcoRI和SmaI酶切，得到________种DNA片段。 解析：(1)PCR技术扩增目的基因的过程中使用的DNA聚合酶是热稳定性DNA聚合酶，其特点是耐高温。 (2)分析表1可知，引物对A中AT数量明显多于GC，引物对B中GC数量明显多于AT，因此引物对B与模板结合更稳定。连接GC对的是三个氢键，连接AT对的是两个氢键。引物对A中AT多，引物对B中GC多，引物对B与模板链之间形成的GC碱基对也多，打开碱基对时，引物对B比引物对A消耗的能量多，因而需要较高的退火温度。 (3)DNA连接酶没有特异性。 (4)将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法。 (5)分析图1和表2，我们可获得下列信息：抗原基因DNA经①过程，被EcoRI切割得一黏性末端(X端)，被AluI切割得一平末端(Y端)。载体质粒DNA分子经②过程，被EcoRI切割得一黏性末端(M端)，被SmaI切割得一平末端(N端)。经过程③，目的基因与载体DNA连接在一起，要注意的是X端与M端结合后，其碱基序列仍为EcoRI的识别序列，Y与N端结合后，其碱基序列既不是AluI的识别序列，也不是SmaI的识别序列。在M、N之间有一个PstI的切割位点。也就是说，重组质粒T中有EcoRI和PstI两种酶的切割位点，而没有SmaI和AluI的切割位点。因而采用EcoRI和PstI酶切，可得到两种DNA片段，采用EcoRI和SmaI酶切，只得到一种DNA片段。 答案：(1)耐高温(2)引物对B(3)否(4)农杆菌(5)①2②110．我国科研人员发现，弯曲的蚕丝由于弯折处易断裂，其强度低于由蜘蛛纺绩器拖牵丝的直丝，并首次在世界上通过了转基因方法将“绿色荧光蛋白基因”与“蜘蛛拖牵丝基因”拼接后成功插入蚕丝基因组中，并在受体细胞中成功表达。 (1)在这项“基因工程”的操作中，目的基因是________，采用绿色荧光蛋白基因的主要目的是__________。 (2)两基因组合在导入受体细胞前必须进行的步骤是：将其与由细菌体内取得的________进行切割处理，以保证有相同