高中生物選擇性必修3：第3章 第3節(jié) 基因工程的應(yīng)用

第3節(jié)基因工程的應(yīng)用課后篇鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.(2020·河北邢臺(tái)一中高二期末)科學(xué)家已能運(yùn)用基因工程技術(shù),讓羊的乳腺合成并分泌人體的某些抗體,以下敘述不正確的是()A.該技術(shù)可導(dǎo)致定向變異B.表達(dá)載體中需要加入乳腺蛋白基因的特異性啟動(dòng)子C.目的基因是抗原合成基因D.受精卵是理想的受體細(xì)胞答案C解析由題意分析可知該技術(shù)為基因工程技術(shù),將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,可以定向改變生物性狀,故A項(xiàng)正確;運(yùn)用基因工程技術(shù),讓羊的乳腺生產(chǎn)抗體,則表達(dá)載體中目的基因上游要加入羊乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子,故B項(xiàng)正確;目的基因是人體內(nèi)控制某些抗體合成的基因,故C項(xiàng)錯(cuò)誤;受精卵常作為動(dòng)物基因工程的受體細(xì)胞,故D項(xiàng)正確。2.(2020·陜西咸陽(yáng)實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二期中)下列關(guān)于培育轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的敘述,正確的是()A.DNA連接酶能把Bt抗蟲(chóng)蛋白基因與噬菌體相連接B.Bt抗蟲(chóng)蛋白基因可借助花粉管通道進(jìn)入受體細(xì)胞C.Bt抗蟲(chóng)蛋白對(duì)害蟲(chóng)和人都有不同程度的毒害作用D.需制備好相應(yīng)抗原來(lái)檢測(cè)Bt抗蟲(chóng)蛋白答案B解析培育轉(zhuǎn)基因植物常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,可用DNA連接酶將編碼Bt抗蟲(chóng)蛋白的基因與農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒相連接,構(gòu)建基因表達(dá)載體,A項(xiàng)錯(cuò)誤;在植物細(xì)胞基因工程中,可利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,也可以利用花粉管通道法將目的基因?qū)胧芫阎?B項(xiàng)正確;Bt抗蟲(chóng)蛋白對(duì)哺乳動(dòng)物無(wú)毒害作用,C項(xiàng)錯(cuò)誤;要檢測(cè)目的基因是否成功翻譯,可用抗原—抗體雜交技術(shù)進(jìn)行檢測(cè),目的基因翻譯的蛋白質(zhì)作為抗原,故需制備好相應(yīng)抗體來(lái)檢測(cè)Bt抗蟲(chóng)蛋白,D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.(2020·山東夏津第一中學(xué)高二期中)近年來(lái)基因工程的發(fā)展非常迅猛,下列不屬于基因工程應(yīng)用的是()A.克隆猴“中中”和“華華”B.利用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物C.制造一種能分解石油的“超級(jí)細(xì)菌”D.制造一種能產(chǎn)生干擾素的工程菌答案A解析克隆猴“中中”和“華華”應(yīng)用了動(dòng)物細(xì)胞核移植技術(shù),A項(xiàng)符合題意;利用乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)藥物,這屬于動(dòng)物基因工程的應(yīng)用,B項(xiàng)不符合題意;制造一種能分解石油的“超級(jí)細(xì)菌”,這屬于基因工程的應(yīng)用,C項(xiàng)不符合題意;制造一種能產(chǎn)生干擾素的工程菌,這屬于基因工程的應(yīng)用,D項(xiàng)不符合題意。4.(2020·陜西西安中學(xué)高二期中)下圖為利用生物技術(shù)獲得生物新品種的過(guò)程,有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.A→B過(guò)程中用到的原料有4種,加入的引物有2種B.A→B過(guò)程利用了DNA半保留復(fù)制原理,需要使用耐高溫的DNA聚合酶C.B→C為轉(zhuǎn)基因綿羊的培育過(guò)程,常選用的受體細(xì)胞是卵母細(xì)胞D.B→D為轉(zhuǎn)基因植物的培育過(guò)程,其中④過(guò)程常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法答案C解析分析題圖可以看出,圖中A→B過(guò)程為利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因,原料是四種脫氧核苷酸,需要兩種引物,A項(xiàng)正確;PCR技術(shù)的原理是DNA半保留復(fù)制,需要耐高溫的DNA聚合酶,B項(xiàng)正確;B→C為轉(zhuǎn)基因綿羊的培育過(guò)程,培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物時(shí),常用受精卵作為受體細(xì)胞,C項(xiàng)錯(cuò)誤;培育轉(zhuǎn)基因植物時(shí),常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,D項(xiàng)正確。5.(2020·江西南昌二中高二期中)科學(xué)家培養(yǎng)出一種轉(zhuǎn)基因小鼠,其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長(zhǎng)激素并分泌到尿液中。下列說(shuō)法正確的是()A.將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞,可以用花粉管通道法B.人的生長(zhǎng)激素基因只存在于在小鼠的膀胱上皮細(xì)胞中C.進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時(shí),要將目的基因轉(zhuǎn)入小鼠受精卵中D.采用抗原—抗體雜交技術(shù)檢測(cè)目的基因是否插入了小鼠的基因組答案C解析花粉管通道法用于將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞,A項(xiàng)錯(cuò)誤;培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物時(shí),因?yàn)槭芫训娜苄宰罡?所以進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移時(shí)通常將目的基因轉(zhuǎn)入受精卵中,小鼠的體細(xì)胞是由同一個(gè)受精卵分裂和分化來(lái)的,核遺傳物質(zhì)相同,故人的生長(zhǎng)激素基因存在于小鼠所有體細(xì)胞中,B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確;檢測(cè)目的基因是否插入了小鼠的基因組通常采用DNA分子雜交法,D項(xiàng)錯(cuò)誤。6.(2020·山東濟(jì)寧一中高二月考)據(jù)報(bào)道,我國(guó)海水稻試種成功,并獲得喜人的收成。如果能夠在更多的鹽堿地里種植海水稻,將會(huì)養(yǎng)活更多的人。回答下列問(wèn)題。(1)人們可以利用基因工程技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因海水稻,將耐鹽基因?qū)敫弋a(chǎn)水稻細(xì)胞內(nèi)培育耐鹽水稻。將耐鹽基因?qū)胨炯?xì)胞之前必須先構(gòu)建,要大量獲得耐鹽基因可采用技術(shù)擴(kuò)增該基因。

(2)將目的基因(耐鹽基因)導(dǎo)入水稻細(xì)胞常用的方法是;檢測(cè)耐鹽基因是否在水稻細(xì)胞內(nèi)表達(dá)相應(yīng)蛋白質(zhì),通常采用技術(shù);要進(jìn)一步鑒定水稻植株是否具有耐鹽特性,可采用的方法是。

(3)據(jù)了解,海水稻的產(chǎn)量還比較低。目前,以袁隆平院士為首的科研團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行高產(chǎn)攻關(guān),利用雜種優(yōu)勢(shì)提高產(chǎn)量。雜交育種和基因工程依據(jù)的遺傳學(xué)原理都是,但二者的操作水平不同,基因工程技術(shù)相對(duì)于雜交育種的突出優(yōu)點(diǎn)是。

答案(1)基因表達(dá)載體PCR(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法抗原—抗體雜交將該轉(zhuǎn)基因水稻種植在用海水灌溉的土壤中,觀察其生長(zhǎng)狀況(3)基因重組能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙,可按照人們的意愿定向改變生物性狀解析(1)為了使目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在并發(fā)揮作用,將耐鹽基因?qū)胨炯?xì)胞之前必須先構(gòu)建基因表達(dá)載體;PCR技術(shù)是基因體外擴(kuò)增的有效途徑。(2)將目的基因(耐鹽基因)導(dǎo)入植物細(xì)胞常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法;檢測(cè)目的基因是否在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)相應(yīng)蛋白質(zhì),通常采用抗原—抗體雜交技術(shù);要進(jìn)一步鑒定水稻植株是否具有耐鹽特性,可將水稻種在海水灌溉的土壤中或鹽堿地中,觀察其生長(zhǎng)狀況。(3)雜交育種和基因工程育種依據(jù)的遺傳學(xué)原理都是基因重組;雜交育種的局限性是不能跨越種的障礙,對(duì)性狀的改造也是在原有性狀之上重新組合?；蚬こ碳夹g(shù)相對(duì)于雜交育種的突出優(yōu)點(diǎn)是能克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙,可按照人們的意愿定向改變生物性狀。7.科學(xué)家嘗試使用Cre/LoxP位點(diǎn)特異性重組系統(tǒng),在確定目的基因?qū)氤晒?刪除轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞內(nèi)的抗除草劑基因。其技術(shù)過(guò)程如圖1所示(圖中的代表基因前的啟動(dòng)子),據(jù)圖回答下列問(wèn)題。圖1(1)LoxP是一種僅由34個(gè)堿基對(duì)構(gòu)成的小型DNA片段,由兩個(gè)含13個(gè)堿基對(duì)的反向重復(fù)序列和中間間隔的8個(gè)堿基對(duì)序列共同組成,自身不會(huì)表達(dá),插入質(zhì)粒后也不影響原有基因的表達(dá),其堿基序列如圖2所示。圖2Cre酶能特異性地識(shí)別此序列并在箭頭處切開(kāi)LoxP,其功能類(lèi)似于基因工程中的酶。

(2)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入植物細(xì)胞最常用的方法是。作為標(biāo)記基因,抗除草劑基因可用于檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入成功的原因是。

(3)確定目的基因?qū)氤晒?抗除草劑基因就沒(méi)有用了。經(jīng)Cre酶處理后,質(zhì)粒中的兩個(gè)LoxP序列分別被切開(kāi)后,可得到圖1中右側(cè)的這兩個(gè)DNA分子。由于,因此抗除草劑基因不再表達(dá)。

答案(1)限制(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法抗除草劑基因和目的基因在同一個(gè)質(zhì)粒上(3)抗除草劑基因前沒(méi)有了啟動(dòng)子解析(1)基因工程中的限制酶能特異性地識(shí)別DNA上脫氧核苷酸序列并在特定位點(diǎn)處切開(kāi),Cre酶的功能與之類(lèi)似。(2)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入植物細(xì)胞最常用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法?？钩輨┗蚝湍康幕蛟谕粋€(gè)質(zhì)粒上,可以用抗除草劑基因作為標(biāo)記基因來(lái)檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入成功。(3)由圖示可知,經(jīng)Cre酶處理后,抗除草劑基因前沒(méi)有了啟動(dòng)子,因此不能表達(dá)。能力提升8.(2020·江西南昌二中高二月考)上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶人白蛋白基因的轉(zhuǎn)基因牛,他們還研究出一種可大大提高基因表達(dá)水平的新方法,使轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍。這標(biāo)志著我國(guó)轉(zhuǎn)基因研究向產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)又邁進(jìn)了一大步。下列有關(guān)的敘述中,正確的是()A.所謂“提高基因表達(dá)水平”是指設(shè)法使牛的乳腺細(xì)胞中含有更多的人白蛋白基因B.轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是指體細(xì)胞中出現(xiàn)了新基因的動(dòng)物C.人們只在轉(zhuǎn)基因牛的乳汁中獲取人白蛋白,原因是只有轉(zhuǎn)基因牛的乳腺細(xì)胞中含有人白蛋白基因D.運(yùn)用基因工程技術(shù)讓牛合成人白蛋白,該技術(shù)將導(dǎo)致牛發(fā)生定向變異答案D解析“提高基因表達(dá)水平”是指設(shè)法使牛的乳腺細(xì)胞中的人白蛋白基因合成出更多的人白蛋白,A項(xiàng)錯(cuò)誤;動(dòng)物體細(xì)胞中出現(xiàn)新基因可能是發(fā)生了基因突變,培育轉(zhuǎn)基因動(dòng)物時(shí),一般以受精卵作為受體細(xì)胞,培育出的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的體細(xì)胞都含有目的基因,B項(xiàng)錯(cuò)誤;轉(zhuǎn)基因牛的細(xì)胞中都含有人白蛋白基因,人們只在轉(zhuǎn)基因牛的乳汁中才能獲取人白蛋白,原因是人白蛋白基因只在轉(zhuǎn)基因牛的乳腺細(xì)胞中表達(dá),C項(xiàng)錯(cuò)誤;基因工程可定向改造生物的性狀,D項(xiàng)正確。9.(2020·河北石家莊一中高二期中)下列有關(guān)基因工程的應(yīng)用的敘述,錯(cuò)誤的是()A.利用基因工程可改良作物的品質(zhì),提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值B.通過(guò)乳腺生物反應(yīng)器可生產(chǎn)抗凝血酶等重要的醫(yī)藥產(chǎn)品C.將正?；?qū)胧荏w細(xì)胞,以對(duì)21三體綜合征進(jìn)行治療D.制備工程菌以實(shí)現(xiàn)對(duì)胰島素、血清白蛋白的大規(guī)模生產(chǎn)答案C解析利用基因工程可以改良作物的品質(zhì),提高其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,A項(xiàng)正確;將抗凝血酶基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子聯(lián)系在一起,可以制備生產(chǎn)抗凝血酶的乳腺生物反應(yīng)器,B項(xiàng)正確;21三體綜合征屬于染色體數(shù)目變異,本身不存在致病基因,不能使用基因治療來(lái)治病,C項(xiàng)錯(cuò)誤;可用基因工程技術(shù)將胰島素基因或血清白蛋白基因?qū)胛⑸?以制備工程菌,大量生產(chǎn)目的蛋白,D項(xiàng)正確。10.(多選)(2020·江蘇啟東中學(xué)高二期末,改編)我國(guó)科學(xué)家將含有人凝血因子基因的DNA片段導(dǎo)入到羊的受精卵中,由該受精卵發(fā)育而成的羊,分泌的乳汁中含有人的凝血因子,可用于治療血友病。下列敘述正確的是()A.這項(xiàng)研究說(shuō)明人和羊共用一套遺傳密碼B.該羊的乳腺細(xì)胞中含有人的凝血因子基因C.該羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子基因D.該羊的后代也可能含有人的凝血因子基因答案ABD解析自然界中的所有生物共用同一套遺傳密碼,這是人的凝血因子基因能在羊的乳腺細(xì)胞中表達(dá)的基礎(chǔ),A項(xiàng)正確;該羊分泌的乳汁中含有人的凝血因子,說(shuō)明該羊的乳腺細(xì)胞中含有人的凝血因子基因,但該羊的乳汁中不含有人的凝血因子基因,B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;由于將人凝血因子基因的DNA片段注射到羊的受精卵中,培育的轉(zhuǎn)基因羊的性腺細(xì)胞含有該基因,通過(guò)減數(shù)分裂產(chǎn)生的卵細(xì)胞可能含有該基因,其后代也可能含有人的凝血因子基因,D項(xiàng)正確。11.(多選)(2020·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二期中,改編)下列有關(guān)動(dòng)物基因工程的說(shuō)法,錯(cuò)誤的是()A.將外源生長(zhǎng)激素基因?qū)雱?dòng)物體內(nèi)可提高動(dòng)物生長(zhǎng)速度B.將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M,使獲得的轉(zhuǎn)基因牛分泌的乳汁中乳糖含量大大降低C.科學(xué)家將藥用蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起,通過(guò)顯微注射等方法,導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的體細(xì)胞中D.培育轉(zhuǎn)基因克隆豬器官,采用的方法是在器官供體基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子,以促進(jìn)抗原決定基因的表達(dá)答案CD解析外源生長(zhǎng)激素基因在轉(zhuǎn)基因動(dòng)物體內(nèi)表達(dá)可促進(jìn)該動(dòng)物生長(zhǎng),A項(xiàng)正確;將腸乳糖酶基因?qū)肽膛；蚪M,腸乳糖酶基因表達(dá)產(chǎn)物是乳糖酶,可分解乳糖,使乳汁中的乳糖含量降低,B項(xiàng)正確;將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞采用最多的方法是顯微注射法,若用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物生產(chǎn)藥物,科學(xué)家通常將藥物蛋白基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起,導(dǎo)入哺乳動(dòng)物的受精卵中,C項(xiàng)錯(cuò)誤;利用基因工程方法對(duì)轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的器官進(jìn)行改造,采用的方法是在器官供體的基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)因子,以抑制抗原決定基因的表達(dá),再結(jié)合克隆技術(shù),培育出沒(méi)有免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆動(dòng)物器官,D項(xiàng)錯(cuò)誤。12.基因工程是在生物化學(xué)和分子生物學(xué)基礎(chǔ)上建立和發(fā)展起來(lái)的,并有賴于微生物學(xué)理論和技術(shù)的發(fā)展運(yùn)用,基因工程基本操作流程如圖所示,請(qǐng)據(jù)圖分析回答下列問(wèn)題。(1)圖中A是,最常用的是;在基因工程中,需要在限制酶和酶的作用下才能完成DNA重組過(guò)程。

(2)在上述基因工程的操作過(guò)程中,遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的步驟有(用圖中序號(hào)表示)。

(3)從分子水平分析,進(jìn)行基因工程的主要理論依據(jù)是不同生物的DNA分子結(jié)構(gòu)基本相同,且生物共用一套。

(4)研究發(fā)現(xiàn),番茄體內(nèi)的蛋白酶抑制劑對(duì)害蟲(chóng)的消化酶有抑制作用,導(dǎo)致害蟲(chóng)無(wú)法消化食物而被殺死,人們成功地將番茄的蛋白酶抑制劑基因?qū)胗衩左w內(nèi),玉米獲得了與番茄相似的抗蟲(chóng)性狀,玉米這種變異的來(lái)源是。

(5)科學(xué)家在某種植物中找到了抗枯萎病的基因,并用基因工程的方法將該基因?qū)虢鸩杌ㄈ~片細(xì)胞的染色體DNA上,經(jīng)培養(yǎng)長(zhǎng)成的植株具備了抗病性,這說(shuō)明。

答案(1)載體質(zhì)粒DNA連接(2)①②④(3)遺傳密碼(4)基因重組(5)目的基因(或抗枯萎病的基因)在金茶花細(xì)胞中成功表達(dá)(合理即可)解析(1)在基因工程中,目的基因與載體結(jié)合形成重組DNA,載體常用質(zhì)粒;基因工程的工具酶是限制酶和DNA連接酶。(2)堿基互補(bǔ)配對(duì)發(fā)生在DNA分子之間、RNA分子之間及DNA分子和RNA分子之間,①獲取目的基因、②目的基因與載體的連接及③目的基因擴(kuò)增和篩選過(guò)程中均會(huì)發(fā)生堿基互補(bǔ)配對(duì)。(3)從分子水平上分析,基因工程的理論依據(jù)是不同生物的DNA分子結(jié)構(gòu)基本相同,且生物共用一套遺傳密碼。(4)基因工程能使生物發(fā)生定向變異,其原理是基因重組。(5)根據(jù)題意,已培養(yǎng)出轉(zhuǎn)基因抗枯萎病金茶花植株,說(shuō)明轉(zhuǎn)基因生物中目的基因已成功表達(dá)。13.(2020·四川巴蜀中學(xué)高二期中)干擾素是動(dòng)物或人體細(xì)胞受病毒感染后產(chǎn)生的一類(lèi)糖蛋白,具有抗病毒、抑制腫瘤及免疫調(diào)節(jié)等多種生物活性。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題。(1)干擾素的產(chǎn)生受細(xì)胞內(nèi)基因的控制,通常處于抑制狀態(tài)。在病毒刺激下,干擾素基因經(jīng)、翻譯形成干擾素前體,進(jìn)一步加工后形成成熟的干擾素,通過(guò)方式分泌到細(xì)胞外。

(2)某些干擾素可作用于病毒的宿主細(xì)胞膜上的相應(yīng)受體,激活該