2021年高考生物(人教版)一轮复习强化练习：基因工程与转基因生物的安全性和生物武器

1．如图表示从苏云金芽孢杆菌中分别出来的杀虫晶体蛋白质基因(简称Bt基因)及形成转基因抗虫棉的图解。请回答：(1)图中a过程要用到的酶是________。(2)在进行图中b过程时，由我国科学家独创的格外简便经济的方法是________，此外，也经常接受______________法。若要培育转基因绵羊，则此过程要用________的方法。(3)为确定抗虫棉是否培育成功，既要用放射性同位素标记的________________作探针进行分子杂交测试，又要在个体水平上鉴定，后者具体过程是________________________________________________________________________。(4)活化的毒性物质应是一种________分子，可以全部或部分嵌合于昆虫的细胞膜上，使细胞膜产生孔道，导致细胞因渗透平衡遭到破坏而裂开。(5)我国在“863”方案资助下开展Bt抗虫棉、抗虫水稻等争辩，可以削减农药、杀虫剂的使用，这将对________起到重要作用。解析：提取目的基因时要用限制性核酸内切酶切割目的基因。将目的基因导入植物细胞常用的方法是花粉管通道法和农杆菌转化法。目的基因导入动物细胞常用显微注射法。为确定抗虫棉是否培育成功，既要用放射性同位素标记的杀虫晶体蛋白质基因作探针进行分子杂交测试，又要在个体水平上鉴定，以确定棉花是否有抗虫的性状毁灭，假如有抗虫的性状毁灭，则说明抗虫棉培育成功了。蛋白质被蛋白酶分解为多肽，故活化的毒性物质应是一种多肽分子。种植抗虫棉可以削减农药、杀虫剂的使用量，削减了对环境的污染，有利于疼惜环境。答案：(1)限制性核酸内切酶(或限制酶)(2)花粉管通道法农杆菌转化显微注射(3)杀虫晶体蛋白质基因(或Bt基因、目的基因)让昆虫吞食抗虫棉叶子，观看害虫的生存状态(4)多肽(5)环境疼惜2．(2022·高考江苏卷)图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。请问答下列问题：(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由________________连接。(2)若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段，产生的末端是________末端，其产物长度为________________。(3)若图1中虚线方框内的碱基对被T—A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分别出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有________种不同长度的DNA片段。(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是________。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加________的培育基进行培育。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的缘由是____________________。解析：(1)一条脱氧核苷酸链中相邻的两个碱基之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连的。(2)从SmaⅠ的识别序列和酶切位点可知，其切割后产生的是平末端，图Ⅰ中DNA片段有两个SmaⅠ的识别序列，故切割后产生的产物长度为534＋3＝537(bp)、796－3－3＝790(bp)和658＋3＝661(bp)的三个片段。(3)图示方框内发生碱基的替换后，形成的d基因失去了1个SmaⅠ的识别序列，故D基因、d基因用SmaⅠ完全切割所得产物中，除原有D基因切割后形成的3种长度的DNA片段外，还增加一种d基因被切割后毁灭的长度为537＋790＝1327(bp)的DNA片段。(4)目的基因的两端都有BamHⅠ和MboⅠ的识别序列，质粒的启动子后抗生素A抗性基因上有BamHⅠ和MboⅠ的识别序列，但抗生素B抗性基因只有MboⅠ的识别序列，故应选用的限制酶是BamHⅠ，此时将抗生素B抗性基因作为标记基因，故筛选时培育基中要添加抗生素B。若重组质粒已导入受体细胞却不能正确表达，很可能是由于经同种限制酶切割后目的基因和质粒有正反两种连接方式，导入受体细胞的重组质粒是目的基因和质粒反向连接形成的。答案：(1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖(2)平537bp、790bp、661bp(3)4(4)BamHⅠ抗生素B同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接3．(2022·高考天津卷)黄曲霉毒素B1(AFB1)存在于被黄曲霉菌污染的饲料中，它可以通过食物链进入动物体内并蓄积，引起癌变。某些微生物能表达AFB1解毒酶，将该酶添加在饲料中可以降解AFB1，清除其毒性。回答下列问题：(1)AFB1属于________类致癌因子。(2)AFB1能结合在DNA的G上，使该位点受损伤变为G*,在DNA复制中，G*会与A配对。现有受损伤部位的序列为eq\o(\s\up7(—AG*T—),\s\do5(—TCA—))，经两次复制后，该序列突变为________。(3)下图为接受基因工程技术生产AFB1解毒酶的流程图。eq\x(\a\al(含AFB1解毒,酶基因的菌株))eq\o(→,\s\up7(Ⅰ))eq\x(总RNA)→eq\x(cDNA)eq\o(→,\s\up7(Ⅱ),\s\do5(PCR))eq\x(\a\al(AFB1解,毒酶基因))eq\o(→,\s\up7(构建))eq\x(\a\al(酵母工,程菌))eq\o(→,\s\up7(表达),\s\do5(纯化))eq\x(\a\al(AFB1,解毒酶))据图回答问题：①在甲、乙条件下培育含AFB1解毒酶基因的菌株，经测定，甲菌液细胞密度小、细胞含解毒酶；乙菌液细胞密度大、细胞不含解毒酶。过程Ⅰ应选择________菌液的细胞提取总RNA，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②过程Ⅱ中，与引物结合的模板是________________。③检测酵母工程菌是否合成了AFB1解毒酶，应接受____________________方法。(4)选取不含AFB1的饲料和某种试验动物为材料，探究该AFB1解毒酶在饲料中的解毒效果。试验设计及测定结果见下表。组别添加肝脏AFB1残留量(ng/g)AFB1(μg/kg饲料)AFB1解毒酶(g/kg饲料)A006.4B100020.9C100116.8D100311.7E10057.3F10077.3据表回答问题：①本试验的两个自变量分别为________________________________________________________________________。②本试验中，反应AFB1解毒酶解毒效果的对比组是__________________。③经测定，某污染饲料中AFB1含量为100μg/kg，则每千克饲料应添加________克AFB1解毒酶，解毒效果最好，同季节省了成本。(5)接受蛋白质工程进一步改造该酶的基本途径是：从提高酶的活性动身，设计预期的蛋白质结构，推想应有的氨基酸序列，找到相对应的________序列。解析：(1)AFB1为化学物质，属于化学类致癌因子。(2)运用题目所给的信息，结合DNA半保留复制的特点即可得出正确答案。(3)①只有细胞中的AFB1解毒酶基因表达才会有相应RNA。②目的基由于解毒酶基因，引物应和目的基因特异性结合。③用抗原—抗体杂交的方法可以检测是否有相应的蛋白质产生。(4)由表格中数据可以看出，E、F组试验动物肝脏中的AFB1残留量最低，而相比之下，E组所用解毒酶少。(5)蛋白质工程的一般步骤：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推想应有的氨基酸序列→推想相对应的脱氧核苷酸序列。答案：(1)化学(2)eq\o(\s\up7(—ATT—),\s\do5(—TAA—))(3)①甲甲菌液细胞的AFB1解毒酶基因已转录生成mRNA，而在乙菌液细胞中该基因未转录②AFB1解毒酶基因的cDNA③抗原—抗体杂交(4)①AFB1的添加量和AFB1解毒酶的添加量②B组(或B组＋A组)③5(5)脱氧核苷酸1．ch1L基因是蓝藻拟核DNA上把握叶绿素合成的基因。为争辩该基因对叶绿素合成的把握，需要构建该种生物缺失ch1L基因的变异株细胞。技术路线如下图所示，对此描述错误的是()A．ch1L基因的基本组成单位是脱氧核苷酸B．①②过程中使用限制酶的作用是将DNA分子的磷酸二酯键打开C．①②过程都要使用DNA聚合酶D．若操作成功，可用含红霉素的培育基筛选出该变异株解析：选C。基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，故A正确；限制酶作用于质粒和目的基因的磷酸二酯键，使它们形成相同的黏性末端，故B正确；①②过程都要使用限制酶和DNA连接酶，故C错误；若操作成功，在无ch1L基因的蓝藻中含有红霉素抗性基因，因此能够用含红霉素的培育基筛选出该变异株，故D正确。2．(2021·湖南师大附中高三模拟)下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是()A．实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系B．基因工程是蛋白质工程的基础C．蛋白质工程是对蛋白质分子的直接改造D．蛋白质工程是在基因工程的基础上延长出来的其次代基因工程解析：选C。蛋白质工程的过程是：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推想应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质，所以实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系，A正确；蛋白质工程是在基因工程上延长出的其次代基因工程，蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质，所以B、D也正确；蛋白质工程的本质是改造基因，所以C错误。3．(2021·浙江五校联考)下列关于转基因生物与环境平安的叙述错误的是()A．重组的微生物在降解污染物的过程中可能产生二次污染B．种植抗虫棉可以削减农药的使用量，对环境没有任何负面影响C．假如转基因花粉中有有毒蛋白或过敏蛋白，可能会通过食物链传递到人体内D．转基因生物所带来的环境平安问题是可以解决的解析：选B。抗虫棉当然可以削减农药的使用，但外源基因可能通过花粉逸散到近缘的其他植物，从而造成基因污染。4．(2021·山东潍坊模拟)下图为培育转基因抗虫棉的技术流程，请据图回答：(1)质粒上标记基因的作用是________________________________________________________________________。(2)过程①是________________，这是基因工程的核心步骤，其目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)过程②接受最多的方法是________，检测抗虫基因是否整合到棉花细胞DNA分子上的方法是________。(4)③过程的培育基除含有必需的养分物质琼脂外，还需要添加________，④过程的实质是________________。解析：(1)基因工程中运载体上的标记基因的作用主要是可以通过标记基因检测目的基因是否导入成功。(2)过程①是基因表达载体的构建过程，主要的目的是使目的基因在受体细胞中稳定保存并遗传给后代，同时能够使目的基因能够表达和发挥作用。(3)过程②是将重组质粒导入受体细胞，最常用的方法是接受农杆菌转化法，检测抗虫基因是否整合到棉花细胞DNA分子上接受DNA分子杂交的方法。(4)③是植物组织培育的脱分化过程，在培育过程中必需要添加植物激素。④过程是再分化过程，实质是基因的选择性表达。答案：(1)鉴别受体细胞中是否含有目的基因(2)基因表达载体的构建使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用(3)农杆菌转化法DNA分子杂交(4)植物激素基因的选择性表达5．(2021·湖南部分重点中学调研)如图表示从酵母菌中猎取某植物需要的把握某种酶合成的基因的流程，结合所学学问及相关信息回答下列问题：(1)图中cDNA文库________(填“大于”“等于”或“小于”)基因组文库。(2)①过程提取的DNA需要________的切割，B过程是______________。(3)为在短时间内获得大量目的基因，可用________扩增的方法，其原理是________________。(4)猎取目的基因之后，需要进行______________，其组成必需有____________以及标记基因等，此步骤是基因工程的核心。(5)将该目的基因导入某双子叶植物细胞，其能否在此植物体内稳定遗传的关键是________________________________________________________________________。(6)假如要想使该酶活性更强或具有更强的耐受性，需要对现有蛋白质进行改造，这要通过蛋白质工程。首先要设计预期的________，再推想应有的氨基酸序列，找到相对应的________________。(7)除植物基因工程硕果累累之外，基因工程在动物基因工程、基因工程药物和基因治疗等方面也取得了显著成果，请至少列举出两方面的应用：________________________________________________________________________。答案：(1)小于(2)限制酶逆转录(3)PCR技术DNA复制(4)基因表达载体的构建启动子、目的基因、终止子(复制原点可不答)(5)目的基因是否整合到植物细胞的染色体上(6)蛋白质结构脱氧核苷酸序列(7)乳腺生物反应器；体外基因治疗复合型免疫缺陷综合症(其他合理答案也可)6．人工构建的大肠杆菌质粒pBR322是基因工程中应用最广泛的载体(见图1)。除标注外，图中其他英文缩写表示该质粒上不同的限制性核酸内切酶的切割位点。请分析回答：图1pBR322质粒(1)此质粒的化学本质是________，它可以作为多种目的基因的(运)载体，缘由是______________________。ampr和tetr在基因工程中的主要作用是__________________。(2)人胰岛素由两条肽链共有51个氨基酸组成，如图2所示。图2人胰岛素的结构①通过基因工程培育能合成人胰岛素的工程菌时，可先依据________推出________序列，再推出________序列，然后用化学方法人工合成A链和B链基因的片段。将此基因片段分别与________重组后，再导入大肠杆菌内。②在大肠杆菌内合成的单独的A、B两条多肽链没有生物活性，是由于细菌中缺少________，不能________。若要直接获得有活性的转基因人胰岛素，可以选择________作为受体细胞。解析：(1)质粒的本质是环状的DNA，质粒具有多种限制性核酸内切酶的酶切位点，所以可以作为多种目的基因的运载体。ampr和tetr在基因工程中的主要作用是作为标记基因。(2)①通过基因工程培育合成人胰岛素的工程菌时，首先通过氨基酸的排列挨次，推想出信使RNA的碱基序列，由信使RNA的碱基序列推想出DNA的碱基序列，最终将此片段与质粒重组后，导入大肠杆菌。②大肠杆菌为原核生物，无内质网和高尔基体，故大肠杆菌合成的多肽链无生物活性。真核生物的细胞有内质网和高尔基体等细胞器，要直接获得有活性的转基因人胰岛素，选择真核细胞作为受体细胞即可。答案：(1)DNA