【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2011屆高考生物一輪復(fù)習(xí) 專題一 基因工程隨堂演練 蘇教版選修3

1、選修三 現(xiàn)代生物科技專題專題一 基 因 工 程一、選擇題1科學(xué)家在培育抗蟲棉時(shí)，經(jīng)過了許多復(fù)雜的過程和不懈的努力，才獲得成功。起初把蘇云孢桿菌的抗蟲基因插入載體質(zhì)粒中，然后導(dǎo)入棉花的卵裂中，結(jié)果抗蟲基因在棉花體內(nèi)沒有表達(dá)。然后在插入抗蟲基因的質(zhì)粒中插入啟動(dòng)子(抗蟲基因首端)，導(dǎo)入棉花卵裂，長成的棉花植株還是沒有抗蟲能力。科學(xué)家又在有啟動(dòng)子、抗蟲基因的質(zhì)粒中插入終止子(抗蟲基因末端)，導(dǎo)入棉花卵裂，結(jié)果長成的植株有抗蟲能力。由以上過程推知，作為重組載體應(yīng)具備的結(jié)構(gòu)是 ()A目的基因、啟動(dòng)子B目的基因、終止子C目的基因、啟動(dòng)子、終止子D目的基因、啟動(dòng)子、終止子、標(biāo)記基因解析：基因表達(dá)載體的構(gòu)建是基

2、因工程的基本步驟也是核心，其目的是使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在，并且可以遺傳給下一代,同時(shí)使目的基因能夠表達(dá)和發(fā)揮作用。重組載體組成應(yīng)有：目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因。答案：D2已知某種限制性內(nèi)切酶在一線性DNA分子上有3個(gè)酶切位點(diǎn)，如右圖中箭頭所指。如果該線性DNA分子在3個(gè)酶切位點(diǎn)上都被該酶切斷，則會(huì)產(chǎn)生a、b、c、d四種不同長度的DNA 線性DNA分子的 片段?，F(xiàn)有多個(gè)上述線性DNA分子，若在每個(gè)DNA分子上 酶切示意圖 至少有1個(gè)酶切位點(diǎn)被該酶切斷，則從理論上講，經(jīng)該酶酶切后，這些線性DNA分子最多能產(chǎn)生長度不同的DNA片段種類數(shù)是 ()A3 B4 C9 D12解析：限制性內(nèi)切

3、酶具有專一性，據(jù)題干信息可知，三個(gè)切點(diǎn)都是該酶的切點(diǎn)，若線性DNA分子在三個(gè)切點(diǎn)都被切斷，則得a、b、c、d；有一個(gè)切點(diǎn)被切斷，得ab、cd，或abc、d，或a、bcd；有兩個(gè)切點(diǎn)被切斷，得a、b、cd，若ab、c、d，或a、bc、d。因此，共得到不同長度的DNA片段有9種。答案：C3在已知某小片段基因堿基序列的情況下，獲得該基因的最佳方法是 ()A用mRNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成DNAB以4種脫氧核苷酸為原料人工合成C將供體DNA片段轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞中，再進(jìn)一步篩選D由蛋白質(zhì)的氨基酸序列推測mRNA解析：在已知某小片段基因堿基序列的情況下，獲得該基因的最佳方法是以4種脫氧核苷酸為原料，人工合成目的基因

4、；以mRNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成DNA是獲得真核生物目的基因的常用方法；將供體DNA片段轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞中，再進(jìn)一步篩選，檢測目的基因是否進(jìn)入受體細(xì)胞。答案：B4下圖為DNA分子的某一片段，其中分別表示某種酶的作用部位，則相應(yīng)的酶依次是 ()ADNA連接酶、限制酶、解旋酶 B限制酶、解旋酶、DNA連接酶C解旋酶、限制酶、DNA連接酶 D限制酶、DNA連接酶、解旋酶解析：使堿基對(duì)內(nèi)氫鍵斷裂的是解旋酶；限制酶將特定部位的相鄰兩脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開；連接DNA片段間磷酸二酯鍵的是DNA連接酶。答案：C5(2010·諸暨模擬)采用基因工程技術(shù)將人凝血因子基因?qū)肷窖蚵蚜眩嘤隽宿D(zhuǎn)基因羊。

5、但是人凝血因子只存在于該轉(zhuǎn)基因羊的乳汁中。下列有關(guān)敘述，正確的是 ()A人體細(xì)胞中凝血因子基因的堿基對(duì)數(shù)目，小于凝血因子氨基酸數(shù)目的3倍B可用顯微注射技術(shù)將含有人凝血因子基因的重組DNA分子導(dǎo)入羊的卵裂C在該轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子基因只存在于乳腺細(xì)胞，而不存在于其他體細(xì)胞中D人凝血因子基因開始轉(zhuǎn)錄后，DNA連接酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA解析：人體細(xì)胞內(nèi)遺傳信息的表達(dá)過程中存在終止密碼子等不編碼氨基酸的情況，因此，細(xì)胞中凝血因子基因的堿基對(duì)數(shù)目應(yīng)大于凝血因子氨基酸數(shù)目的3倍；在該轉(zhuǎn)基因羊中，人凝血因子基因存在于所有的體細(xì)胞中；催化mRNA合成的酶是RNA聚合酶。答案：B6基因工程中

6、，需使用特定的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒，便于重組和篩選。已知限制酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是GGATCC,限制酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是GATC。根據(jù)圖示判斷下列操作正確的是 ()A目的基因和質(zhì)粒均用限制酶切割B目的基因和質(zhì)粒均用限制酶切割C質(zhì)粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割D質(zhì)粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割解析：本題中要遵循一個(gè)原則：不能同時(shí)將兩個(gè)標(biāo)記基因切開，至少保留一個(gè)，所以只能用酶切割質(zhì)粒；而從目的基因右側(cè)堿基序列可知只能用酶，切割目的基因才能得到含目的基因的DNA片段。答案：D二、非選擇題7圖為利用生物技術(shù)獲得生物新品種的過程，據(jù)圖回答：(1)在基因工程中，A表示_，如果直接從蘇云金桿菌

7、中獲得抗蟲基因，過程使用的酶區(qū)別于其他酶的特點(diǎn)是_，B表示_。D的過程中，若使用的棉花受體細(xì)胞為體細(xì)胞，表示的生物技術(shù)是_。要確定目的基因(抗蟲基因)導(dǎo)入受體細(xì)胞后，是否能穩(wěn)定遺傳并表達(dá)，需進(jìn)行檢測和鑒定工作，請(qǐng)寫出在個(gè)體水平上的鑒定過程：D的過程中，若使用的棉花受體細(xì)胞為體細(xì)胞，表示的生物技術(shù)是_。要確定目的基因(抗蟲基因)導(dǎo)入受體細(xì)胞后，是否能穩(wěn)定遺傳并表達(dá)，需進(jìn)行檢測和鑒定工作，請(qǐng)寫出在個(gè)體水平上的鑒定過程：_。解析：(1)圖中A、B分別表示目的基因、重組DNA；根據(jù)酶的專一性特點(diǎn)，過程使用的酶是限制性核酸內(nèi)切酶，其能夠識(shí)別特定的脫氧核苷酸序列。(2)BD的過程是轉(zhuǎn)基因植物的培育過程，其

8、需要的生物技術(shù)是植物組織培養(yǎng)；在檢測轉(zhuǎn)基因棉花中的抗蟲基因(目的基因)是否表達(dá)時(shí)，可讓害蟲吞食轉(zhuǎn)基因棉花的葉子，觀察害蟲的存活情況，以確定其是否具有抗蟲性狀。答案：(1)目的基因能夠識(shí)別特定的脫氧核苷酸序列重組DNA(2)植物組織培養(yǎng)讓害蟲吞食轉(zhuǎn)基因棉花的葉子，觀察害蟲的存活情況，以確定轉(zhuǎn)基因棉花是否具有抗蟲性狀8(2010·山東省濰坊市光華中學(xué)高三月考)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。某研究小組為了研制預(yù)防SARS病毒的疫苗，開展了前期研究工作。其簡要的操作流程如下：(1)

9、實(shí)驗(yàn)步驟所代表的反應(yīng)過程是_。(2)步驟構(gòu)建重組表達(dá)載體A和重組表達(dá)載體B必須使用_。(3)如果省略步驟而將大量擴(kuò)增的S基因直接導(dǎo)入大腸桿菌，一般情況下，不能得到表達(dá)的S蛋白，其原因是S基因在大腸桿菌中不能_，也不能_。(4)為了檢驗(yàn)步驟所表達(dá)的S蛋白是否與病毒S蛋白有相同的免疫反應(yīng)特征，可用_與_進(jìn)行抗原抗體特異性反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，從而得出結(jié)論。(5)步驟和的結(jié)果相比，原核細(xì)胞表達(dá)的S蛋白與真核細(xì)胞表達(dá)的S蛋白的氨基酸序列_(填“相同”或“不同”)，根本原因是_。解析：本題考查基因工程的工具及操作步驟和學(xué)生識(shí)圖能力。(1)圖中RNADNA表示通過逆轉(zhuǎn)錄方式獲得目的基因。(2)基因表達(dá)載體構(gòu)建時(shí)，需要

10、利用限制酶對(duì)載體和目的基因進(jìn)行剪切，形成黏性末端，然后用DNA連接酶將目的基因和載體連接起來，形成重組載體。(3)目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，需要借助于載體在受體細(xì)胞中進(jìn)行復(fù)制而擴(kuò)增目的基因，從而獲得大量的表達(dá)產(chǎn)物，而直接導(dǎo)入則容易被受體細(xì)胞中的DNA水解酶所水解，導(dǎo)致得不到表達(dá)產(chǎn)物。(4)S蛋白為SARS病毒表面主要的病毒抗原，因此用抗原抗體特異性反應(yīng)實(shí)驗(yàn)可檢測其是否具有同樣的抗原性。(5)步驟和相比，基因相同，只是導(dǎo)入的受體細(xì)胞的種類不同，因?yàn)檎婧松锖驮松锕灿靡惶酌艽a子，所以表達(dá)產(chǎn)物相同。答案：(1)逆轉(zhuǎn)錄(2)限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶(3)復(fù)制合成S基因的mRNA(或轉(zhuǎn)錄)(4)大腸

11、桿菌中表達(dá)的S蛋白SARS康復(fù)病人血清(5)相同表達(dá)蛋白質(zhì)所用的基因相同9(2010·銀川一中測試)2007年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予了美國科學(xué)家馬里奧·R·卡佩奇和奧利弗·史密西斯、英國科學(xué)家馬丁·J·埃文斯，獎(jiǎng)勵(lì)他們創(chuàng)造了一套完整的“基因敲除小鼠”的方式。所謂“基因敲除小鼠”，就是先在小鼠的胚胎干細(xì)胞上通過基因重組的辦法進(jìn)行基因修飾，即將胚胎干細(xì)胞中的某基因改掉，然后將“修飾”后的胚胎干細(xì)胞植入小鼠的早期胚胎，生成嵌合體小鼠。這種嵌合體小鼠長大后，體內(nèi)同時(shí)存在被“修飾”過的基因和未被“修飾”的基因。如果某些小鼠的生殖細(xì)胞恰巧被“

12、修飾”過，則它們就會(huì)生出基因完全被“修飾”過的小鼠。據(jù)所學(xué)知識(shí)回答下列問題：(1)切割目的基因時(shí)，如圖所示，該限制酶能識(shí)別的堿基序列是_，切點(diǎn)在_之間。(2)將目的基因轉(zhuǎn)入小鼠胚胎干細(xì)胞后，胚胎干細(xì)胞能夠發(fā)育成轉(zhuǎn)基因小鼠，所依據(jù)的生物學(xué)原理是_。胚胎干細(xì)胞在體外培養(yǎng)的條件下可以增殖而不發(fā)生_，但通過體外定向誘導(dǎo)，能培育出人造_。(3)從胚胎干細(xì)胞轉(zhuǎn)化到獲得目的基因純合子，并配合基因檢測，最少需要_代。育種過程是：檢測目的基因_從中選出目的基因純合的個(gè)體。(4)基因敲除技術(shù)中存在著一個(gè)難以克服的缺陷：敲除了某個(gè)基因后，可能不會(huì)產(chǎn)生容易識(shí)別的表型改變，因此就不能獲知該基因的功能，請(qǐng)你分析原因：_。

13、解析：本題以新信息為載體考查基因工程的操作及其應(yīng)用。（1）限制酶識(shí)別堿基序列為回文序列，兩條鏈的序列正好相反。由題圖可知，限制酶識(shí)別的堿的基序列為GAATTC，且在G和A之間切開。（2）胚胎干細(xì)胞發(fā)育成個(gè)體，體現(xiàn)了動(dòng)物細(xì)胞的全能箼性；胚胎干細(xì)胞在體外培養(yǎng)條件下一般不發(fā)生分化，但在一定誘導(dǎo)條件下，可以向分化形成一定的組織或器官供移植所用。（3）基因工程育種過程為：檢測目的基因選擇目的基因進(jìn)入生殖細(xì)胞的個(gè)體交配(第一代)從中選出目的基因純合的個(gè)體(第二代)，所以如果配合基因檢測，共需要兩代。(4)因基因和性狀之間的關(guān)系并不是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，有的性狀是由多對(duì)基因控制，有的基因之間可以互補(bǔ)，敲除了某個(gè)

14、基因后，可能產(chǎn)生不易識(shí)別的表型改變，因此就不能獲知該基因的功能。答案：(1)GAATTCG和A(2)細(xì)胞全能性分化組織或器官(3)2選擇目的基因進(jìn)入生殖細(xì)胞的個(gè)體交配(4)許多基因在功能上是多余的，敲除后，其他基因可以提供同樣的功能10為擴(kuò)大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，黃河三角洲等鹽堿地的開發(fā)利用備受關(guān)注。我國科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系。(1)獲得耐鹽基因后，構(gòu)建重組DNA分子所用的限制性內(nèi)切酶作用于圖中的處，DNA連接酶作用于處。(填“a”或“b”)(2)將重組DNA分子導(dǎo)入水稻受體細(xì)胞的常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法和法。(3)由導(dǎo)入目的基因的水稻細(xì)胞培養(yǎng)成植株需要利用技術(shù)，該技術(shù)的核

15、心是 和。(4)為了確定耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素標(biāo)記的作探針進(jìn)行分子雜交檢測，又要用方法從個(gè)體水平鑒定水稻植株的耐鹽性。解析：本題以“科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系”為背景，考查基因工程和植物細(xì)胞工程的基本內(nèi)容。基因工程中的工具酶限制酶和DNA連接酶的作用是斷開或連接兩核苷酸間的磷酸二酯鍵。將目的基因?qū)胫参锸荏w細(xì)胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法。目的基因的檢測與鑒定，常利用DNA分子雜交技術(shù)(探針)等作分子水平的檢測和個(gè)體生物學(xué)水平的鑒定。植物組織培養(yǎng)的基本過程是植物在離體狀態(tài)下，進(jìn)行脫分化與再分化。答案：(1)aa(2)基因槍(或花粉管通道

16、)(3)植物組織培養(yǎng)脫分化(去分化)再分化(4)耐鹽基因(目的基因)一定濃度鹽水澆灌(移栽到鹽堿地中)11(2010·泰安質(zhì)檢)以下是有關(guān)DNA粗提取實(shí)驗(yàn)的材料：A核酸極不穩(wěn)定，在較為劇烈的化學(xué)、物理因素和酶的作用下很容易降解。在制備DNA時(shí)要加入DNA酶的抑制劑檸檬酸鈉，以除去Mg，防止DNA酶的激活。B核酸中的DNA和RNA在生物體內(nèi)均以核蛋白的形式存在，DNA核蛋白在1 mol/L NaCl溶液中溶解度很大，但在0.14 mol/L NaCl溶液中的溶解度很低；而RNA核蛋白溶于0.14 mol/L NaCl溶液。C用苯酚處理，可使蛋白質(zhì)變性，且留在苯酚層內(nèi)；在DNA溶液中加入

17、2.5倍體積、濃度為95%的酒精，可將DNA分離出來；此時(shí)DNA十分黏稠，可用玻璃棒攪成團(tuán)取出。DDNA在強(qiáng)酸環(huán)境下，水解產(chǎn)生脫氧核糖等小分子物質(zhì)，它與二苯胺酸性溶液反應(yīng)，能生成藍(lán)色化合物。E實(shí)驗(yàn)材料與器械：檸檬酸鈉溶液、石英砂、0.14 mol/L NaCl溶液、1 mol/L NaCl溶液、蒸餾水、苯酚、95%酒精、二苯胺試劑、濃硫酸、花椰菜、研缽、燒杯、漏斗、玻璃棒、量筒、石棉網(wǎng)、酒精燈、吸管、試管等。過濾的濾液過濾的濾液濾液稀釋6倍離心處理的沉淀物沉淀物再溶解加苯酚靜置后去上清液提取出DNADNA鑒定。據(jù)以上材料回答下列問題：(1)研磨時(shí)，取10 g花椰菜，加入適量的石英砂、_和_。(

18、2)將濾液稀釋6倍，其目的是_。(3)取沉淀物，置于2 mL 1 mol/L NaCl溶液中，使DNA核蛋白再次溶解，再加入2 mL苯酚充分震蕩后靜置，待其分層后棄其上層的苯酚。該步驟的目的是除去_。(4)如何將剩余溶液中的DNA提取出來？_(5)如何證明提取物是DNA分子？_解析：本題考查DNA的粗提取和鑒定。(1)從材料A中可以看出，DNA單獨(dú)存在時(shí)不穩(wěn)定，易被DNA酶分解，但檸檬酸鈉可以防止DNA酶的激活，因此需要加入檸檬酸鈉。因?yàn)镈NA核蛋白在1 mol/L NaCl溶液中溶解度很大，但在0.14 mol/L NaCl溶液中的溶解度很低，所以開始提取時(shí)應(yīng)該加入溶解度很大的1 mol/L

19、 NaCl溶液。(2)由材料B可知，DNA核蛋白在1 mol/L NaCl溶液中溶解度很大，但在0.14 mol/L NaCl溶液中的溶解度很低；而RNA核蛋白溶于0.14 mol/L NaCl溶液。因此，將1 mol/L NaCl溶液稀釋6倍后，其濃度降低，從而降低DNA核蛋白的溶解度。(3)由材料C可知，用苯酚處理，可使蛋白質(zhì)變性，且留在苯酚層內(nèi)，因此除去苯酚層即可除去蛋白質(zhì)。(4)由材料C可知，除去苯酚層后，在DNA溶液中加入2.5倍體積、濃度為95%的酒精，可將DNA分離出來；此時(shí)DNA十分黏稠，可用玻璃棒攪成團(tuán)取出。(5)由材料D可知，DNA在強(qiáng)酸環(huán)境下，水解產(chǎn)生脫氧核糖等小分子物質(zhì)

20、，它與二苯胺酸性溶液反應(yīng)，能生成藍(lán)色化合物，所以可以用適量的濃硫酸處理提取物，再滴加二苯胺試劑數(shù)滴，如有藍(lán)色物質(zhì)出現(xiàn)即可證明提取物是DNA。答案：(1)1 mol/L NaCl溶液檸檬酸鈉(2)使DNA核蛋白的溶解度逐漸降低(3)蛋白質(zhì)(4)向下層DNA溶液中加入2.5倍體積、濃度為95%的酒精，此時(shí)用玻璃棒攪動(dòng)，在玻璃棒上的成團(tuán)物即是DNA。(5)用適量的濃硫酸處理提取物，再滴加二苯胺試劑數(shù)滴，如有藍(lán)色物質(zhì)出現(xiàn)即可證明提取物是DNA。12干擾素是動(dòng)物體內(nèi)合成的一種蛋白質(zhì)，可以用于治療病毒感染和癌癥，但體外保存相當(dāng)困難，如果將其分子上的一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸，就可在70保存半年，給廣大患者帶來福音。(1)蛋白質(zhì)的合成是受基因控制的，因此獲得能夠控制合成“可以保存的干擾素”的基因是生產(chǎn)的關(guān)鍵，依據(jù)蛋白質(zhì)工程原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，讓動(dòng)物生產(chǎn)“可以保存的干擾素”：(2)基因工程和蛋白質(zhì)工程相比較，基因工