江蘇專用2024-2025學(xué)年高中生物專題1基因工程3基因工程的應(yīng)用演練強(qiáng)化提升含解析新人教版選修3

PAGEPAGE8基因工程的應(yīng)用一、單項(xiàng)選擇題1．(2024·長(zhǎng)春外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高二月考)科學(xué)家在河南華溪蟹中找到了金屬硫蛋白基因，并以質(zhì)粒為載體，采納轉(zhuǎn)基因方法培育出了硫汲取實(shí)力極強(qiáng)的轉(zhuǎn)基因煙草。下列有關(guān)該煙草培育的說(shuō)法，正確的是()A．金屬硫蛋白基因需插入到質(zhì)粒上，才能轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中B．需用特定的限制酶切割煙草的核酸C．同種限制酶既可以切割含目的基因的DNA片段又可以切割質(zhì)粒，因此不具有專一性D．轉(zhuǎn)基因煙草與原煙草相比基因組成發(fā)生了改變，導(dǎo)致兩者出現(xiàn)生殖隔離解析：選A。金屬硫蛋白基因需插入到質(zhì)粒上，才能轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中，A正確；在基因工程中，需用特定的限制酶切割目的基因和運(yùn)載體，而不是切割煙草的核酸，B錯(cuò)誤；限制酶具有專一性，能識(shí)別特定的脫氧核苷酸序列，C錯(cuò)誤；轉(zhuǎn)基因煙草與原煙草之間一般不會(huì)出現(xiàn)生殖隔離，D錯(cuò)誤。2．(原創(chuàng))下列有關(guān)目的基因的操作能夠改善產(chǎn)品品質(zhì)的是()A．將草魚的生長(zhǎng)激素基因?qū)膈庺~體內(nèi)B．將腸乳糖酶的基因?qū)肽膛５幕蚪MC．將人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表達(dá)D．將Bt毒蛋白基因整合到煙草或棉花的基因組并實(shí)現(xiàn)表達(dá)解析：選B。將草魚的生長(zhǎng)激素基因?qū)膈庺~體內(nèi)是提高鯉魚的生長(zhǎng)速度。導(dǎo)入腸乳糖酶基因的奶牛的牛奶中乳糖含量少，牛奶的品質(zhì)得到了改善。將人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表達(dá)是乳腺生物反應(yīng)器的應(yīng)用。Bt毒蛋白基因是抗蟲基因，能夠提高植物的抗性。3．(2024·南京高二檢測(cè))在用基因工程技術(shù)構(gòu)建抗除草劑的轉(zhuǎn)基因煙草過(guò)程中，下列操作正確的是()A．用限制酶切割煙草花葉病毒的核酸B．用DNA連接酶連接經(jīng)切割的抗除草劑基因和載體C．重組DNA分子只能導(dǎo)入煙草的受精卵D．用含除草劑的培育基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞，屬于細(xì)胞水平的檢測(cè)解析：選B。限制酶一般只切割DNA分子雙鏈，而煙草花葉病毒是RNA病毒，A項(xiàng)錯(cuò)誤；DNA連接酶連接目的基因和載體，構(gòu)建基因表達(dá)載體(即重組DNA分子)，B項(xiàng)正確；作為目的基因的受體細(xì)胞，可以是煙草的受精卵，也可以是一般的體細(xì)胞或煙草的原生質(zhì)體，C項(xiàng)錯(cuò)誤；用含除草劑的培育基篩選轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞，應(yīng)當(dāng)屬于個(gè)體生物學(xué)水平的檢測(cè)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．(2024·北京模擬)將限制甜菜堿、海藻糖等有機(jī)小分子合成的基因轉(zhuǎn)入煙草細(xì)胞中，會(huì)使煙草的抗旱性增加。下列關(guān)于這類轉(zhuǎn)基因煙草及其培育過(guò)程的說(shuō)法，不正確的是()A．轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞中甜菜堿等有機(jī)小分子的合成量增加B．轉(zhuǎn)基因煙草細(xì)胞細(xì)胞液滲透壓增大，可避開細(xì)胞過(guò)度失水C．將抗旱基因?qū)霟煵菁?xì)胞中常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法D．可以在干旱條件下篩選出勝利導(dǎo)入抗旱基因的煙草細(xì)胞解析：選D。將限制甜菜堿、海藻糖等有機(jī)小分子合成的基因轉(zhuǎn)入煙草細(xì)胞中后，細(xì)胞中甜菜堿等有機(jī)小分子的合成量增加，會(huì)使煙草細(xì)胞的滲透壓上升，避開細(xì)胞過(guò)度失水，因此這會(huì)使煙草的抗旱性增加，A、B正確；將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，C正確；在干旱條件下篩選出的是勝利導(dǎo)入抗旱基因的煙草植株，而不是勝利導(dǎo)入抗旱基因的煙草細(xì)胞，D錯(cuò)誤。5．(2024·云南師大附中期末)下面有關(guān)基因工程的敘述，正確的是()A．利用基因工程技術(shù)可分別從大腸桿菌和青霉菌體內(nèi)獲得基因工程藥品胰島素和青霉素B．用氯化鈉處理大腸桿菌可以使其處于感受態(tài)C．啟動(dòng)子也稱為起始密碼子，終止子也稱為終止密碼子D．由大腸桿菌工程菌獲得的人的干擾素不能干脆利用解析：選D。青霉菌產(chǎn)生青霉素是一種自身基因的正常表達(dá)，故從青霉菌體內(nèi)獲得的青霉素不屬于基因工程藥品，A錯(cuò)誤；用氯化鈣處理大腸桿菌可以使其處于感受態(tài)，B錯(cuò)誤；啟動(dòng)子和終止子都是一段特別的DNA序列，負(fù)責(zé)調(diào)控基因的轉(zhuǎn)錄，而起始密碼子和終止密碼子都存在于mRNA上，分別確定翻譯的起始和終止，C錯(cuò)誤；大腸桿菌是原核生物，無(wú)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，由大腸桿菌工程菌生產(chǎn)的干擾素不具備自然活性，需經(jīng)過(guò)人工加工處理后才能利用，D正確。6．科學(xué)家將含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，該受精卵發(fā)育成的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。這一過(guò)程不涉及()A．DNA依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則自我復(fù)制B．DNA以其一條鏈為模板合成RNAC．RNA以自身為模板自我復(fù)制D．依據(jù)RNA密碼子的排列依次合成蛋白質(zhì)解析：選C。目的基因在通過(guò)轉(zhuǎn)基因工程得到的受體羊體內(nèi)能夠進(jìn)行復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，RNA以自身為模板自我復(fù)制不能發(fā)生在正常的真核細(xì)胞內(nèi)。7．近年來(lái)基因工程的發(fā)展特別迅猛，基因治療不斷取得新進(jìn)展。下列疾病可用基因治療醫(yī)治的是()A．21三體綜合征B．鐮刀型細(xì)胞貧血癥C．地方性甲狀腺腫D．青少年型糖尿病解析：選B。21三體綜合征是染色體異樣遺傳病，患者21號(hào)染色體有三條，病因不屬于基因異樣，不能進(jìn)行基因治療；鐮刀型細(xì)胞貧血癥可用基因治療醫(yī)治；地方性甲狀腺腫實(shí)行的是放射性治療或手術(shù)治療；青少年型糖尿病屬于自身免疫病，必需注射胰島素治療。8．(2024·棗莊八中高二月考)探討發(fā)覺，let-7基因能影響癌基因RAS的表達(dá)，使肺癌細(xì)胞的增殖受到抑制，其影響機(jī)理如圖所示。下列相關(guān)敘述正確的是()A．目的基因是否在受體細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄，可用抗原—抗體雜交技術(shù)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)B．let-7基因轉(zhuǎn)錄的miRNA與RASmRNA的配對(duì)遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則C．肺癌細(xì)胞增殖受到抑制，可能是由于細(xì)胞中RASmRNA含量削減引起的D．let-7基因轉(zhuǎn)錄的miRNA無(wú)翻譯功能是因?yàn)閘et-7基因缺少啟動(dòng)子答案：B二、多項(xiàng)選擇題9．科學(xué)家利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)勝利培育出一頭轉(zhuǎn)入了賴氨酸基因的轉(zhuǎn)基因牛，從其乳汁中可獲得大量的賴氨酸。以下相關(guān)敘述中正確的是()A．該題中基因表達(dá)載體的受體細(xì)胞的性染色體組成可以是XX，也可以是XYB．將賴氨酸基因?qū)肱５穆鸭?xì)胞中，通過(guò)組織培育也能形成轉(zhuǎn)基因牛C．人們只在轉(zhuǎn)基因牛的乳汁中才能獲得賴氨酸，是因?yàn)橹辉谵D(zhuǎn)基因牛的乳腺細(xì)胞中表達(dá)賴氨酸基因D．運(yùn)用基因工程技術(shù)讓牛合成大量的賴氨酸，該技術(shù)將導(dǎo)致定向變異解析：選CD。依據(jù)題干信息可知，從轉(zhuǎn)基因牛的乳汁中可獲得大量的賴氨酸，這說(shuō)明基因表達(dá)載體的受體細(xì)胞的性染色體組成應(yīng)為XX，A錯(cuò)誤；在基因工程中，常將目的基因?qū)雱?dòng)物的受精卵中，B錯(cuò)誤；由于將賴氨酸基因?qū)氩溉閯?dòng)物的受精卵中，因此轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的體細(xì)胞中都有賴氨酸基因，但是該基因只在乳腺細(xì)胞中表達(dá)，C正確；基因工程是人為地將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，定向地改造生物的性狀，D正確。10．(2024·揚(yáng)州高二檢測(cè))北極比目魚中有抗凍基因，其編碼的抗凍蛋白具有11個(gè)氨基酸的重復(fù)序列，該序列重復(fù)次數(shù)越多，抗凍實(shí)力越強(qiáng)。下圖是獲得轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株的過(guò)程示意圖，下列有關(guān)敘述正確的是()A．過(guò)程①是獲得抗凍基因的過(guò)程，用到的酶只有限制酶B．在重組質(zhì)粒上，抗凍基因首端和末端肯定具有啟動(dòng)子和終止子，啟動(dòng)和終止轉(zhuǎn)錄的進(jìn)程C．過(guò)程②用到的質(zhì)粒是農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒，要將重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌才能進(jìn)行篩選D．依據(jù)抗凍基因制作的DNA探針，可以用來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在解析：選BD。據(jù)題圖可知，該轉(zhuǎn)基因技術(shù)操作中，獲得目的基因的方法是利用抗凍基因(目的基因)的mRNA進(jìn)行人工化學(xué)合成，須要的酶是逆轉(zhuǎn)錄酶和限制酶，A項(xiàng)錯(cuò)誤；目的基因首端和末端的啟動(dòng)子和終止子均是DNA片段，分別啟動(dòng)和終止轉(zhuǎn)錄的進(jìn)程，B項(xiàng)正確；重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌的目的是通過(guò)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)敕鸭?xì)胞中，C項(xiàng)錯(cuò)誤；檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，通常是用DNA探針進(jìn)行檢測(cè)，即DNA分子雜交技術(shù)，D項(xiàng)正確。三、非選擇題11．基因工程是在現(xiàn)代生物學(xué)、化學(xué)和工程學(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，須要在限制酶和________酶的作用下才能完成剪接過(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)探討發(fā)覺，番茄體內(nèi)的蛋白酶抑制劑對(duì)害蟲的消化酶有抑制作用，導(dǎo)致害蟲無(wú)法消化食物而被殺死，人們勝利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像的抗蟲性狀，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)虢鸹ú枞~片細(xì)胞的染色體DNA上，經(jīng)培育長(zhǎng)成的植株具備了抗病性，這說(shuō)明________。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，獲得目的基因、目的基因與載體的拼接及目的基因擴(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子。(4)基因工程的原理是基因重組。(5)依據(jù)題意，已培育出抗病植株，說(shuō)明轉(zhuǎn)基因生物中目的基因已表達(dá)。答案：(1)載體質(zhì)粒DNA連接(2)①②④(3)遺傳密碼子(4)基因重組(5)目的基因(抗枯萎病的基因)已表達(dá)12．科學(xué)家嘗試運(yùn)用Cre/LoxP位點(diǎn)特異性重組系統(tǒng)，在確定目的基因?qū)雱倮?，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)程如圖甲所示(圖中的■代表基因前的啟動(dòng)子)，據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(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)，其堿基序列如圖乙所示：Cre酶能特異性地識(shí)別此序列并在箭頭處切開LoxP，其功能類似于基因工程中的__________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，抗除草劑基因用于檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入勝利的原理是________________________。(3)確定目的基因?qū)雱倮?，抗除草劑基因就沒有用了?？钩輨┗蚪又粼谥参矬w內(nèi)可能會(huì)造成的平安問(wèn)題是________________________。經(jīng)Cre酶處理后，質(zhì)粒中的兩個(gè)LoxP序列分別被切開后，可得到圖甲中右側(cè)的這兩個(gè)DNA分子。由于________________，因此抗除草劑基因不再表達(dá)。解析：(1)基因工程中的限制酶能特異性地識(shí)別脫氧核苷酸序列并在特定位點(diǎn)處切開脫氧核苷酸鏈，Cre酶的功能與之類似。(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)入勝利。(3)抗除草劑基因接著留在植物體內(nèi)可能會(huì)轉(zhuǎn)移到雜草中，形成能抗除草劑的超級(jí)雜草。由圖示可知，經(jīng)Cre酶處理后，抗除草劑基因前沒有了啟動(dòng)子，因此不能表達(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)抗除草劑基因可能轉(zhuǎn)移到雜草中抗除草劑基因前沒有了啟動(dòng)子13．(2024·無(wú)錫天一中學(xué)高二期末)我國(guó)科學(xué)家屠呦呦因其對(duì)青蒿素的探討榮獲2024年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。青蒿素是目前世界上最有效的治療瘧疾的藥物，為青蒿植株的次級(jí)代謝產(chǎn)物，其化學(xué)本質(zhì)是一種萜類化合物，其生物合成途徑如圖1所示。正常青蒿植株的青蒿素產(chǎn)量很低，難以滿意臨床需求，科學(xué)家為了提高青蒿素產(chǎn)量，將棉花中的FPP合成酶基因?qū)肓饲噍镏仓瓴⒆屍鋭倮磉_(dá)，獲得了高產(chǎn)青蒿植株，過(guò)程如圖2所示。據(jù)此回答下列問(wèn)題：(1)探討人員從棉花基因文庫(kù)中獲得FPP合成酶基因后，可以采納______技術(shù)對(duì)該目的基因進(jìn)行大量擴(kuò)增，該技術(shù)除了須要供應(yīng)模板和游離的脫氧核苷酸外，還須要供應(yīng)______、__________________等條件。(2)圖2中的①為__________________，形成過(guò)程中須要____________________等酶；棉花FPP合成酶基因能夠和質(zhì)粒連接成①的主要緣由是__________________________。(3)若②不能在含有抗生素Kan的培育基上生存，則緣由是________________________。(4)由題意可知，除了通過(guò)提高FPP的含量來(lái)提高青蒿素的產(chǎn)量外，還可以通過(guò)哪些途徑來(lái)提高青蒿素的產(chǎn)量？(試舉一例)____________________________________________。解析：(1)PCR技術(shù)可在體外快速擴(kuò)增目的基因，PCR的條件：模板(目的基因)、原料(四種脫氧核苷酸)、引物、熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)。(2)圖2中的①為構(gòu)建的基因表達(dá)載體(重組質(zhì)粒)，形成過(guò)程中須要限制酶切割目的基因和載體，再用DNA連接酶連接。由于切割棉花FPP合成酶基因和質(zhì)粒后，具有相同的黏性末端，兩者能夠連接成①基因表達(dá)載體。(3)重組質(zhì)粒中含有標(biāo)記基因，若②不能在含抗生素Kan的培育基上生長(zhǎng)，說(shuō)明重組質(zhì)粒未導(dǎo)入農(nóng)桿菌。(4)據(jù)圖分析可知，F(xiàn)PP合成酶在ADS基因表達(dá)的狀況下，生成青蒿素，或者抑制SQS基因的表達(dá)，降低FPP合成酶生成其他萜類化合物的量，因此要提高青蒿素的產(chǎn)量，可以抑制SQS基因的表達(dá)(或增加ADS基因的表達(dá))。答案：(1)PCR引物熱穩(wěn)定的DNA聚合酶(2)基因表達(dá)載體(重組質(zhì)粒)限制酶和DNA連接酶切割后具有相同的黏性末端(3)重組質(zhì)粒沒有導(dǎo)入農(nóng)桿菌(4)抑制SQS基因的表達(dá)(或增加ADS基因的表達(dá))14．HIV屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒，是艾滋病的病原體。回答下列問(wèn)題：(1)用基因工程方法制備HIV的某蛋白(目的蛋白)時(shí)，可先提取HIV中的______，以其作為模板，在________的作用下合成________，獲得該目的蛋白的基因，構(gòu)建基因表達(dá)載體，隨后導(dǎo)入受體細(xì)胞。(2)從受體細(xì)胞中分別純化出目的蛋白，該蛋白作為抗原注入機(jī)體后，刺激機(jī)體產(chǎn)生的可與此蛋白結(jié)合的相應(yīng)分泌蛋白是________，該分泌蛋白可用于檢測(cè)受試者血清中的HIV，檢測(cè)的原理是_______________________________________________________________。(3)已知某種菌導(dǎo)致的肺炎在健康人群中罕見，但是在艾滋病患者中卻多發(fā)。引起這種現(xiàn)象的根本緣由是HIV主要感染和破壞了患者的部分________細(xì)胞，降低了患者免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)功能。(4)人的免疫系統(tǒng)有______________癌細(xì)胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易發(fā)生惡性腫瘤。解析：(1)HIV的遺傳物質(zhì)是RNA，所以要想獲得相應(yīng)的目的基因，應(yīng)以HIV的RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成cDNA(或DNA)。(2)目的蛋白注入機(jī)體后相當(dāng)于抗原。在抗原的刺激下，機(jī)體進(jìn)行體液免疫，由漿細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)抗體(分泌蛋白)，由于該抗體能與目的蛋白(抗原)發(fā)生特異性結(jié)合，所以可通過(guò)抗體檢測(cè)出有無(wú)目的蛋白，從而確定體內(nèi)有無(wú)HIV。(3)HIV主要攻擊人體的T(或T淋巴)細(xì)胞，從而降低機(jī)體免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)功能。(4)癌細(xì)胞在機(jī)體中屬于抗原，人體的免疫系統(tǒng)能夠監(jiān)控和清除癌細(xì)胞。答案：(1)RNA逆轉(zhuǎn)錄酶cDNA(或DNA)(2)抗體抗原—抗體特異性結(jié)合(3)T(或T淋巴)(4)監(jiān)控和清除15．醫(yī)學(xué)探討發(fā)覺，番茄紅素具有肯定的抗癌效果，其合成、轉(zhuǎn)化途徑如圖甲所示。由于一般番茄合成的番茄紅素易發(fā)生轉(zhuǎn)化，科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種重組DNA(質(zhì)粒三)，它能轉(zhuǎn)錄出雙鏈RNA(發(fā)卡)，番茄細(xì)胞可以識(shí)別侵入的雙鏈RNA并將該雙鏈RNA及具有相同序列的單鏈RNA一起降解，提高了果實(shí)中番茄紅素的含量(圖乙)。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：(1)轉(zhuǎn)錄出“發(fā)卡”的DNA片段事實(shí)上是兩個(gè)反向連接的_