2022屆高考生物一輪復(fù)習(xí)第十一單元現(xiàn)代生物科技專題第37講基因工程作業(yè)含解析蘇教版

PAGE7-第37講基因工程1．下列關(guān)于各種酶的敘述，不正確的是()A．DNA連接酶能將2個(gè)具有末端互補(bǔ)的DNA片段連接在一起B(yǎng)．PCR反應(yīng)體系中的引物可作為DNA聚合酶作用的起點(diǎn)C．限制性內(nèi)切酶可識(shí)別一段特殊的核苷酸序列，并在特定位點(diǎn)切割D．原核細(xì)胞RNA聚合酶以RNA為模板合成互補(bǔ)RNA解析：DNA連接酶能將2個(gè)具有末端互補(bǔ)的DNA片段連接在一起，形成磷酸二酯鍵，A正確；在PCR技術(shù)中，DNA聚合酶與引物結(jié)合后，才能將單個(gè)的脫氧核苷酸加到模板鏈上，因此引物可作為DNA聚合酶作用的起點(diǎn)，B正確；限制酶能夠識(shí)別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂，C正確；原核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄時(shí)，RNA聚合酶以DNA為模板合成互補(bǔ)RNA，D錯(cuò)誤。答案：D2．2015年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了研究DNA修復(fù)細(xì)胞基質(zhì)的兩位科學(xué)家，細(xì)胞通過(guò)DNA損傷修復(fù)可使DNA(基因)在復(fù)制過(guò)程中受到損傷的結(jié)構(gòu)大部分得以恢復(fù)，如圖為其中的一種方式——切除修復(fù)過(guò)程示意圖。下列有關(guān)敘述不正確的是()A．圖示過(guò)程的完成，可能需要多種酶的共同作用B．圖中二聚體的形成可能是物理化學(xué)等因素的作用C．該修復(fù)過(guò)程遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則D．對(duì)DNA(基因)的損傷修復(fù)，從生物變異角度看屬于基因重組解析：圖示過(guò)程的完成需要限制酶、DNA聚合酶、DNA連接酶等的共同作用，A正確；二聚體的形成可能是受環(huán)境因素的影響，如物理、化學(xué)等因素，B正確；在兩個(gè)胸腺嘧啶脫氧核苷酸封閉缺口的過(guò)程中利用了堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，C正確；修復(fù)過(guò)程的變化不屬于生物變異，D錯(cuò)誤。答案：D3．利用人胰島B細(xì)胞構(gòu)建cDNA文庫(kù)，然后通過(guò)核酸分子雜交技術(shù)從中篩選目的基因，篩選過(guò)程如下圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．cDNA文庫(kù)的構(gòu)建需要用到逆轉(zhuǎn)錄酶B．cDNA文庫(kù)的基因數(shù)目比基因組文庫(kù)的基因數(shù)目少C．核酸分子雜交的原理是堿基互補(bǔ)配對(duì)D．從該文庫(kù)中可篩選到胰高血糖素基因解析：cDNA是以mRNA為模板，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄酶催化形成的，故cDNA文庫(kù)的構(gòu)建需要用到逆轉(zhuǎn)錄酶，A正確；由于cDNA文庫(kù)中只含有葉細(xì)胞已轉(zhuǎn)錄(或已表達(dá))的基因，而基因組文庫(kù)中含有該植物的全部基因，故兩個(gè)文庫(kù)相比，cDNA文庫(kù)中含有的基因數(shù)目比基因組文庫(kù)中的少，B正確；核酸分子雜交的原理是堿基互補(bǔ)配對(duì)，C正確；胰島B細(xì)胞內(nèi)的胰高血糖素基因不表達(dá)，所以從胰島B細(xì)胞內(nèi)提取不到胰高血糖素基因的mRNA，無(wú)法逆轉(zhuǎn)錄形成胰高血糖素基因的cDNA，故不能從利用人胰島B細(xì)胞構(gòu)建的cDNA文庫(kù)中篩選到胰高血糖素基因，D錯(cuò)誤。答案：D4．利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)羧酸酯酶(CarE)制劑，用于降解某種農(nóng)藥的殘留，基本流程如下圖所示。下列敘述正確的是()A．過(guò)程①的反應(yīng)體系中需要加入逆轉(zhuǎn)錄酶和核糖核苷酸B．過(guò)程②需使用限制酶、Taq酶以及DNA連接酶C．過(guò)程③需要使用NaCl溶液制備感受態(tài)的大腸桿菌細(xì)胞D．過(guò)程④可利用DNA分子雜交技術(shù)鑒定CarE基因是否成功導(dǎo)入受體細(xì)胞解析：過(guò)程①表示通過(guò)反轉(zhuǎn)錄法合成目的基因，該過(guò)程需要逆轉(zhuǎn)錄酶和脫氧核糖核苷酸，A錯(cuò)誤；過(guò)程②是PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因，需要使用Taq酶，B錯(cuò)誤；過(guò)程③常用Ca2＋處理大腸桿菌使其成為易于吸收DNA的感受態(tài)細(xì)胞，C錯(cuò)誤；過(guò)程④可利用DNA分子雜交技術(shù)鑒定CarE基因是否成功導(dǎo)入受體細(xì)胞，D正確。答案：D5．目前研究混雜DNA群體中的特異DNA序列，一般基于兩種不同的方法，即DNA克隆和分子雜交，如下圖所示。下列有關(guān)敘述不正確的是()A．方法①需要限制酶和DNA連接酶B．方法②需要解旋酶和DNA聚合酶C．方法③需要對(duì)探針進(jìn)行特殊標(biāo)記D．方法①②③都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則解析：方法①將某段DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞前需要構(gòu)建基因表達(dá)載體，該過(guò)程需要限制酶和DNA連接酶，A正確；方法②需要采用PCR技術(shù)，該技術(shù)不需要解旋酶，但需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶，B錯(cuò)誤；方法③需要對(duì)探針進(jìn)行特殊標(biāo)記，這樣才能特異性檢測(cè)，C正確；方法①②③都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，D正確。答案：B6．新冠病毒的表面刺突蛋白(S蛋白)的受體結(jié)合域(RBD)與人體細(xì)胞表面的ACE2受體相互作用感染細(xì)胞。科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種自然界中不存在的蛋白質(zhì)LCB1，可與S蛋白R(shí)BD緊密結(jié)合，以干擾新冠病毒的感染。下列說(shuō)法不合理的是()A．LCB1的作用機(jī)理與S蛋白的抗體類似B．LCB1可依據(jù)S蛋白的RBD結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)C．LCB1是通過(guò)細(xì)胞中原有基因表達(dá)產(chǎn)生的D．可用蛋白質(zhì)工程進(jìn)行LCB1的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)解析：由題意可知，新冠病毒的表面刺突蛋白(S蛋白)存在受體結(jié)合域(RBD)，而LCB1可與S蛋白R(shí)BD緊密結(jié)合，故LCB1的作用機(jī)理與S蛋白的抗體類似，A正確；LCB1的作用機(jī)理與S蛋白的抗體類似，可依據(jù)受體(S蛋白的RBD)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，B正確；由題意可知，LCB1是自然界中不存在的蛋白質(zhì)，故無(wú)法通過(guò)細(xì)胞中原有基因表達(dá)產(chǎn)生，C錯(cuò)誤；LCB1是自然界中不存在的蛋白質(zhì)，可用蛋白質(zhì)工程進(jìn)行LCB1的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，D正確。答案：C7．應(yīng)用基因工程方法，可將酵母菌制造成“工程菌”，用于生產(chǎn)乙肝疫苗，在制造該“工程菌”時(shí)，應(yīng)向酵母菌導(dǎo)入()A．乙肝病毒的表面抗原B．抗乙肝病毒抗體的基因C．抗乙肝病毒的抗體D．乙肝病毒的表面抗原的基因解析：乙肝疫苗是指減毒或滅毒的乙肝病毒，利用基因工程生產(chǎn)乙肝疫苗時(shí)，應(yīng)向酵母菌導(dǎo)入目的基因，即乙肝病毒的表面抗原的基因。故選D。答案：D8．已知限制性內(nèi)切酶HindⅢ和XhoⅠ的識(shí)別序列及切割位點(diǎn)分別為A↓AGCTT和C↓TCGAG。下列相關(guān)敘述正確的是()A．兩種限制酶的識(shí)別序列在DNA分子中出現(xiàn)的概率不同B．兩種限制酶切割形成的黏性末端都是—AGCTC．分別用這兩種酶切割目的基因和質(zhì)粒后能形成重組質(zhì)粒D．實(shí)驗(yàn)中可通過(guò)控制反應(yīng)時(shí)間、酶的濃度等控制酶切效果解析：由題可知，限制性內(nèi)切酶HindⅢ和XhoⅠ的識(shí)別序列剛好互補(bǔ)(AG與TC互補(bǔ))，因此兩種限制酶的識(shí)別序列在DNA分子中出現(xiàn)的概率相同，A錯(cuò)誤；HindⅢ切割形成的黏性末端是—AGCTT，而XhoⅠ切割形成的黏性末端是—TCGAG，B錯(cuò)誤；兩種限制酶切割形成的黏性末端不相同，不能互補(bǔ)，C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中可通過(guò)控制反應(yīng)時(shí)間、酶的濃度等控制酶切效果，D正確。答案：D9．(多選)1972年，美國(guó)學(xué)者伯格和杰克遜等人成功將猿猴病毒SV40基因組DNA與大腸桿菌λ噬菌體基因以及大腸桿菌乳糖操縱子成功在體外拼接。下列說(shuō)法正確的是()A．將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合時(shí)，應(yīng)該將目的基因插入到啟動(dòng)子和終止子之間B．不同的限制酶切割形成的黏性末端可能相同C．相同黏性末端連接形成的DNA片段，一定會(huì)被原限制酶識(shí)別D．酵母菌作為受體細(xì)胞的原因是有高爾基體，能對(duì)脂質(zhì)進(jìn)行加工解析：只有將目的基因插入啟動(dòng)子和終止子之間，目的基因才能表達(dá)，A正確；限制酶甲識(shí)別GAATTC堿基序列，并在GA之間切割，限制酶乙識(shí)別CAATTG堿基序列，在C與A之間切割，形成的黏性末端是相同的，B正確；限制酶甲與限制酶乙形成的黏性末端連接后，形成的堿基序列為CAATTC，另一條鏈為GAATTG，不能被限制酶甲和乙識(shí)別，C錯(cuò)誤；高爾基體不能加工脂質(zhì)，脂質(zhì)的加工車間為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，D錯(cuò)誤。答案：AB10．(多選)埃博拉病毒(EBO)衣殼外的包膜上有5種刺突蛋白，其中GP蛋白最為關(guān)鍵，能被宿主細(xì)胞強(qiáng)烈識(shí)別，引發(fā)免疫應(yīng)答?？衫棉D(zhuǎn)基因技術(shù)從牛分泌的乳汁中提取GP蛋白。下列敘述不正確的是()A．可從EBO中提取GP蛋白的RNA逆轉(zhuǎn)錄合成DNA，獲得編碼GP蛋白抗原的基因疫苗B．GP蛋白比毒性減弱的EBO作疫苗更安全，原因是GP蛋白自身沒有感染能力C．要從牛乳汁中獲得GP蛋白，可把GP蛋白基因?qū)肱Ｈ橄偌?xì)胞中并特異性表達(dá)D．轉(zhuǎn)GP蛋白基因牛是否培育成功，可以通過(guò)DNA分子雜交技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)解析：可從EBO中提取GP蛋白的RNA逆轉(zhuǎn)錄合成DNA，再轉(zhuǎn)錄翻譯獲得編碼GP蛋白抗原疫苗，A錯(cuò)誤；GP蛋白比毒性減弱的EBO作疫苗更安全，原因是GP蛋白自身沒有感染能力，B正確；利用奶牛乳腺生物反應(yīng)器制備藥用蛋白時(shí)，一般不選用乳腺細(xì)胞作為受體細(xì)胞，應(yīng)當(dāng)以牛的受精卵作為受體細(xì)胞，C錯(cuò)誤；采用DNA分子雜交技術(shù)可檢測(cè)外源基因是否存在于受體細(xì)胞內(nèi)，不能檢測(cè)轉(zhuǎn)GP蛋白基因牛是否培育成功，轉(zhuǎn)GP蛋白基因牛是否培育成功，可以通過(guò)抗原—抗體雜交技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)，D錯(cuò)誤。答案：ACD11．(多選)基因編輯是指將外源DNA片段導(dǎo)入到染色體DNA特定位點(diǎn)或刪除基因內(nèi)部片段，定點(diǎn)改造基因，獲得預(yù)期的生物體基因序列發(fā)生遺傳性改變的技術(shù)。下圖是對(duì)某生物B基因進(jìn)行基因編輯的過(guò)程，該過(guò)程中用SgRNA指引核酸內(nèi)切酶Cas9結(jié)合到特定的靶位點(diǎn)。下列分析不合理的是()A．圖中B基因缺失一段核苷酸序列可能導(dǎo)致染色體結(jié)構(gòu)變異B．圖中SgRNA1的堿基序列和SgRNA2堿基序列相同或互補(bǔ)C．Cas9可識(shí)別特定的核苷酸序列使核苷酸間的磷酸二酯鍵斷裂D．根據(jù)上述處理前后生物體的功能變化，可推測(cè)B基因的功能解析：圖中B基因缺失一段核苷酸序列可能導(dǎo)致基因突變，A錯(cuò)誤；圖中SgRNA1的堿基序列和SgRNA2堿基序列，結(jié)合的是不同的DNA區(qū)段，故一般情況下二者既不相同也不互補(bǔ)，B錯(cuò)誤；核酸內(nèi)切酶Cas9可識(shí)別特定的核苷酸序列，并從特定的位點(diǎn)切割磷酸二酯鍵，C正確；通過(guò)破壞B基因前后生物體的功能變化，可推測(cè)B基因的功能，D正確。答案：AB12．近期，我國(guó)科研人員將蝦青素基因?qū)胄←湥兄瞥隽烁缓r青素的“蝦紅小麥”?；卮鹣铝邢嚓P(guān)問(wèn)題：(1)蝦青素的基因較小因此可以用____________的方法獲得，根據(jù)____________________________設(shè)計(jì)特異性____________進(jìn)行PCR擴(kuò)增。(2)蝦青素基因進(jìn)入小麥細(xì)胞后轉(zhuǎn)化的過(guò)程即__________________________________________________________________________________________________________。(3)小麥中富含谷蛋白，適于制作面包，但谷蛋白中有一種叫作醇溶朊(或麩朊)蛋白會(huì)引起一部分人產(chǎn)生自身免疫性疾病。為獲得不引起人產(chǎn)生自身免疫病的小麥，科學(xué)家提出了兩種思路：①利用一定技術(shù)____________________________，最終達(dá)到使小麥無(wú)法合成醇溶朊蛋白的目的。②通過(guò)蛋白質(zhì)工程改變醇溶朊蛋白的結(jié)構(gòu)，使其功能改變，從而不再誘發(fā)人患自身免疫病。該方法的基本途徑是預(yù)期蛋白質(zhì)功能→_______________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)蝦青素的基因較小，可以用人工合成的方法獲得，根據(jù)蝦青素基因的核苷酸序列設(shè)計(jì)特異性引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增。(2)蝦青素基因?qū)胨炯?xì)胞后轉(zhuǎn)化的過(guò)程是指目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在并表達(dá)的過(guò)程。(3)為了獲得不讓人產(chǎn)生自身免疫病的小麥，可以有兩種思路：①利用一定技術(shù)關(guān)閉醇溶朊蛋白相關(guān)基因，最終使小麥無(wú)法合成醇溶朊蛋白；②通過(guò)蛋白質(zhì)工程改變醇溶朊蛋白的結(jié)構(gòu)，不能誘發(fā)人患自身免疫病。該方法的基本路徑：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計(jì)預(yù)期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列。答案：(1)人工合成蝦青素基因的核苷酸序列引物(2)目的(蝦青素)基因整合到受體細(xì)胞染色體上穩(wěn)定存在并表達(dá)的過(guò)程(3)①關(guān)閉(抑制)控制醇溶朊蛋白合成的相關(guān)基因②設(shè)計(jì)預(yù)期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列13．放射治療是一種有效治療腫瘤的方法，Egr-1基因啟動(dòng)子能在電離輻射誘導(dǎo)下啟動(dòng)并誘導(dǎo)其下游基因表達(dá)。某科研小組將有抗腫瘤作用的細(xì)胞因子(IFN-γ)基因連接到Egr-1基因啟動(dòng)子上，通過(guò)X射線誘導(dǎo)IFN-γ基因表達(dá)增強(qiáng)，以達(dá)到殺傷腫瘤細(xì)胞的目的。下圖表示重組質(zhì)粒的構(gòu)建過(guò)程，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)啟動(dòng)子位于基因首端，是________識(shí)別和結(jié)合的部位。cDNA是以________為模板直接合成的。(2)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的原理是__________，據(jù)圖分析，構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，需要用________________切割質(zhì)粒。與E·coliDNA連接酶相比T4DNA連接酶獨(dú)特的作用是________________________________________________________________________。(3)基因工程是指將自然界中已有的一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，使后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。而被稱為第二代基因工程的蛋白質(zhì)工程是指________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)啟動(dòng)子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因首端，是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位。cDNA是以mRNA為模板反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的互補(bǔ)DNA片段。(2)PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的原理是DNA雙鏈復(fù)制，據(jù)圖分析，構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，根據(jù)目的基因的兩端含有NruⅠ和HindⅢ兩種限制酶的切點(diǎn)，需要用NruⅠ和HindⅢ兩種限制酶切割質(zhì)粒。E·coliDNA連接酶只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端之間連接起來(lái)，不能將DNA平末端進(jìn)行連接，而T4DNA連接酶既可以“縫合”雙鏈DNA互補(bǔ)的黏性末端，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端。因此T4DNA連接酶獨(dú)特的作用是能夠連接平末端。(3)蛋白質(zhì)工程被稱為第二代基因工程，是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)。答案：(1)RNA聚合酶mRNA(2)DNA雙鏈復(fù)制NruⅠ和HindⅢ連接平末端(3)以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過(guò)基因修飾或基因合成，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)14．大腸桿菌β-半乳糖苷酶(Z酶)可催化底物(X-gal)水解產(chǎn)生藍(lán)色物質(zhì)。在pUC18質(zhì)粒中，lacZ′編碼Z酶氨基端的一個(gè)片段(稱為α-肽)，該質(zhì)粒結(jié)構(gòu)及限制酶識(shí)別位點(diǎn)如圖甲所示。已知α-肽、缺失α-肽的Z酶片段單獨(dú)存在時(shí)均無(wú)Z酶活性，共同存在時(shí)就會(huì)表現(xiàn)出Z酶活性。利用圖乙中的DNA片段與pUC18質(zhì)粒進(jìn)行基因工程操作。(1)限制酶能催化雙鏈DNA分子中____________(填化學(xué)鍵名稱)的斷裂。本實(shí)驗(yàn)可使用限制酶____________處理pUC18質(zhì)粒和圖乙中的DNA片段，再通過(guò)DNA連接酶連接，獲得含目的基因的重組質(zhì)粒。(2)用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，然后將大腸桿菌接種到含氨芐青霉素的固體培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，由于未發(fā)生轉(zhuǎn)化的大腸桿菌沒有該質(zhì)粒，因而不具有____________，在該培養(yǎng)基上不能生長(zhǎng)。從功能上劃分，該培養(yǎng)基屬于____________培養(yǎng)基。(3)當(dāng)上述培養(yǎng)基中含有X-gal時(shí)，生長(zhǎng)出的菌落有藍(lán)色和白色兩種類型，其中含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌的菌落顏色為____________，這是因?yàn)開_________________________________________________________________