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1、第 2 节 基因工程及其应用 课时过关能力提升 一、基础巩固 1.运用现代生物技术的育种方法,将抗菜青虫的 Bt 基因转移到优质油菜中,培育出 抗虫油菜品种。这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白,对菜青虫有显著抗 性,能大大减轻菜青虫对油菜的危害,提高油菜产量,减少农药使用量。 据以上信息判 断,下列叙述正确的是( ) A.Bt 基因的化学成分是蛋白质 B.Bt 基因中有菜青虫的遗传物质 C.转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有 Bt 基因 D.转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物 解析:转基因油菜之所以具有抗虫特性,是因为 Bt 基因经过转录、翻译合成了杀虫 蛋白,也就是 Bt 基因整
2、合到了油菜 DNA 上并成功实现表达。 答案:C 2.下列哪些黏性末端是由同一种限制酶切割成的?( ) A. B. C.D. 答案:A 3.下列有关基因工程技术的叙述,正确的是( ) A.DNA 重组技术所用的工具酶是限制酶、DNA 连接酶和运载体 B.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 C.选用细菌作为重组质粒受体细胞的原因之一是细菌繁殖快 D.只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达 答案:C 4.能使植物体表达动物蛋白的育种方法是( ) A.单倍体育种 B.杂交育种 C.基因工程育种 D.多倍体育种 解析:能定向改造生物遗传性状的生物技术是基因工程,故选 C 项。 答案:C
3、5.下列有关基因工程中限制酶的叙述,错误的是( ) A.一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列 B.限制酶的活性受温度影响 C.限制酶能识别和切割 RNA D.限制酶可从原核生物中提取 解析:限制酶主要存在于微生物中。一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列,并 能在特定的切点上切割 DNA 分子。限制酶的作用对象不是 RNA 分子。 答案:C 6.要使目的基因与对应的运载体重组,所需的两种酶是( ) 限制酶 DNA 连接酶 解旋酶 还原酶 A.B. C.D. 解析:要使目的基因与对应的运载体重组,要用同一种限制酶切割运载体,然后用 DNA 连接酶把目的基因与对应的运载体连接起来。 答案:A
4、 7.不属于质粒被选为基因运载体的理由是( ) A.能复制 B.有多个限制酶切点 C.具有标记基因 D.它是环状 DNA 解析:作为运载体的质粒,应具有标记基因,能在宿主细胞内稳定的保存并复制,有多 个限制酶切点。 答案:D 8.下列各项中,不属于基因工程的应用的是( ) A.转基因抗虫棉的培育成功 B.利用 DNA 探针检测饮用水中有无病毒 C.利用工程菌生产胰岛素 D.将甲植物的叶绿体移入乙植物,使光合效率提高 解析:将甲植物的叶绿体移入乙植物,转移的是细胞器而非基因,故不属于基因工程 的范畴。 答案:D 9.下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点,图 1、 图 2 中箭头表示相关限制
5、 酶的酶切位点。请回答下列问题。 限制酶BamHHindEcoRSma 识别序列及切割位点 图 1 图 2 (1)一个图 1 所示的质粒分子经 Sma 切割前后,分别含有 个游离的磷酸 基团。 (2)若对图中质粒进行改造,插入的 Sma 酶切位点越多,质粒的热稳定性 越 。 (3)用图中的质粒和外源 DNA 构建重组质粒,不能使用 Sma 切割,原因是 。 (4)与只使用 EcoR相比较,使用 BamH 和 Hind 两种限制酶同时处理质粒、 外源 DNA 的优点在于可以防止 。 (5)为了获取重组质粒,将切割后的质粒与目的基因片段混合,并加入 酶。 (6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为
6、了 。 解析:(1)切割前质粒为环状,不含游离的磷酸基团。 切割后质粒成了一个链状的双链 DNA分子,含2个游离的磷酸基团。 (2)因为Sma 识别序列中均为GC碱基对,G、 C 之间含 3 个氢键,热稳定性高。(3)据图可知,Sma既会破坏标记基因,也会破坏目 的基因。(4)若用同种限制酶切割质粒和外源 DNA 中的目的基因,因为两端的黏性 末端相同,会出现自身环化的情况。而用两种限制酶切割,因为两端形成的黏性末端 不同,不会出现自身环化的情况。(5)DNA 连接酶可以连接具有相同黏性末端的 DNA 片段。(6)标记基因可以用来鉴别受体细胞是否含有目的基因。 答案:(1)0,2 (2)高 (
7、3)Sma会破坏质粒的抗性基因、外源 DNA 中的目的基因 (4)质粒和含目的基因的外源 DNA 片段自身环化 (5)DNA 连接 (6)鉴别和筛选含有目的基因的受体细胞 10.科学家将鼠体内的能够产生胰岛素的基因与大肠杆菌的 DNA 分子重组,并且在 大肠杆菌中发现了胰岛素。如下图所示,请据图回答下列问题。 (1)图中表示通过 的途径, 获得 的过程。 (2)图中代表 ,在它的作用下将 和 切成 末端。 (3)经 的作用将和“缝合”形成 DNA 分子。往 往含有 基因,以便将来检测。 (4)表示随大肠杆菌的繁殖而进行 。 (5)如在大肠杆菌细胞内发现了胰岛素,说明 。 答案:(1)从供体细胞
8、的 DNA 中直接分离基因 目的基因 (2)限制酶 质粒 目的基因 可互补配对的黏性 (3)DNA 连接酶 重组 标记 (4)复制 (5)目的基因完成了表达的过程 二、能力提升 1.DNA 连接酶的重要功能是( ) A.使母链与子链之间形成氢键 B.使黏性末端碱基之间形成氢键 C.将两个 DNA 片段连接起来 D.用于提取目的基因 答案:C 2.科学家在研究生长在墨西哥某地的野生玉米后发现,这种玉米含有包括苏云金杆 菌(一种产生抗虫毒蛋白的细胞)基因在内的转基因作物的基因,由此可见: 转基因作物的基因可传播到野生植物中 转基因作物可对天然植物的遗传多 样性构成威胁 为防止基因污染,应当禁止转基
9、因作物的研究 自然杂交过程实质是一个长期的转基因过程,两者没有任何区别 其中正确的说法是( ) A. B. C.D. 解析:根据题意可知,转基因植物的基因可传播到野生植物中,这样会对植物的遗传 多样性构成威胁。自然杂交是通过受粉的方式实现转基因过程,与转基因技术中通 过运载体实现转基因过程有一定区别。 答案:C 3.下图是应用基因工程技术获得转基因动物和植物的过程,相关叙述错误的是 ( ) A.通过过程形成重组质粒只需要两种工具 B.是重组质粒导入受体细胞的过程 C.通过过程产生的转基因牛的细胞中都含有人的生长激素基因 D.通过过程培育的抗虫棉需要检测抗虫效果 答案:A 4.下列有关基因工程和
10、酶的叙述,正确的是( ) A.同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒,因此不具备专一性 B.运载体的化学本质与载体蛋白相同 C.限制酶不能切割烟草花叶病毒的核酸 D.DNA 连接酶可催化游离的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链 答案:C 5.下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容,正确的组合是( ) 供体剪刀针线运载体受体 A质粒限制性核酸内切酶 DNA 连 接酶 提供目的基因的生物 大肠杆 菌等 B 提供目的基 因的生物 DNA 连 接酶 限制性核酸内切酶质粒 大肠杆 菌等 C 提供目的基 因的生物 限制性核酸内切酶 DNA 连 接酶 质粒 大肠杆 菌等 D大肠杆菌等 DNA 连 接
11、酶 限制性核 酸内切酶 提供目的基因的生物质粒 答案:C 6.下图为 DNA 分子的某一片段,其中分别表示某种酶的作用部位, 则相应的 酶依次是( ) A.DNA 连接酶、限制性核酸内切酶、解旋酶 B.限制性核酸内切酶、解旋酶、DNA 连接酶 C.解旋酶、限制性核酸内切酶、DNA 连接酶 D.限制性核酸内切酶、DNA 连接酶、解旋酶 解析:使氢键断裂的是解旋酶,限制性核酸内切酶使相邻两个脱氧核苷酸的磷酸二酯 键断裂;连接 DNA 片段间磷酸二酯键的是 DNA 连接酶。 答案:C 7.质粒是基因工程中最常用的运载体,质粒上有标记基因(如下图所示),通过标记 基因可以推知外源基因(目的基因)是否转
12、移成功。 外源基因插入的位置不同,细菌在 培养基上的生长情况也不同。下图表示外源基因插入位置(插入点有 a、b、c),请据 右上表中细菌的生长情况推测,三种重组细菌与外源基因插入点相对应的一 组是( ) 重组细菌含氨苄青霉素的培养基含四环素的培养基 能生长能生长 能生长不能生长 不能生长能生长 A.是 a,是 c,是 b B.是 c 和 b,是 b,是 c C.是 c 和 b,是 c,是 b D.是 a,是 b,是 c 解析:目的基因的插入点不在标记基因中,细胞可在含有氨苄青霉素和四环素的培养 基上生长。若插入点在某个标记基因中,则会缺乏对相应抗生素的抗性,而不能在相 应的选择培养基中生长。据
13、此可判断出目的基因的插入点。 答案:A 8.番茄(2n=24)的正常植株(A)对矮生植株(a)为显性,红果(B)对黄果(b)为显性,两对 基因独立遗传。请回答下列问题。 (1)现有基因型为 AaBB 与 aaBb 的番茄,两者进行杂交,后代的基因型有 种, 其中基因型为 的植株自交产生的矮生黄果植株比例最高,该植株自交后 代的表现型及比例为 。 (2)在AAaa 杂交中,若 A 基因所在的同源染色体在减数第一次分裂时不分离,产 生的雌配子的染色体数目为 ,这种情况下杂交后代的株高表现型可能 是 。 (3)假设两种纯合突变体 X 和 Y 都是由控制株高的 A 基因突变产生的,检测突变基 因转录的
14、 mRNA,发现 X 的第二个密码子中第二个碱基由 C 变为 U,Y 在第二个密 码子的第二个碱基前多了一个 U。与正常植株相比, 突变体的株高变化可能 更大,试从蛋白质水平分析原因: 。 (4)转基因技术可以使某基因在植物体内过量表达,也可以抑制某基因表达。假设 C 基因通过控制赤霉素的合成来控制番茄的株高,请完成如下实验设计,以验证假设 是否成立。 实验设计:(借助转基因技术,但不要求写出转基因的具体步骤) a.分别测定正常与矮生植株的赤霉素含量和株高; b. ; c. 。 支持上述假设的预期结果: 。 若假设成立,据此说明基因控制性状的方 式: 。 解析:(1)由亲本基因型知道杂交后代基
15、因型有 22=4(种),基因型为 AaBb 和 aaBb 的 个体自交都可产生矮生黄果(aabb)植株,基因型为 AaBb 的植株自交,后代中矮生黄 果个体占1/16,基因型为aaBb的植株自交,后代中矮生红果矮生黄果=31,矮生黄 果占 1/4。 (2)在AAaa 杂交中,若 A 基因所在的同源染色体在减数第一次分裂时不分离,产 生的雌配子有两种:AA、O(表示无 A),染色体数目为 13 或 11。与aa 交配,产生两 种基因型的后代AAa、a,表现型为正常、矮生。 (3)在突变体 X 株高基因转录形成的 mRNA 中,第二个密码子中第二个碱基由 C 变 为 U,此为碱基替换导致基因突变,
16、翻译形成的蛋白质中最多只有一个氨基酸发生了 改变,甚至没有改变。在突变体 Y 株高基因产生的 mRNA 中,第二个密码子的第二 个碱基前多了一个 U,此为碱基增添而引起的基因突变,在翻译形成蛋白质时,第二 个密码子及后面的密码子对应的氨基酸都可能发生改变。 (4)C 基因是控制赤霉素合成的基因,赤霉素不是蛋白质,说明基因通过控制酶的合 成来控制赤霉素的合成。该实验需要设置两个独立的对照实验来证明假设中的两 个问题。第一组以正常株为材料,变量是不影响 C 的表达(对照组)、抑制 C 的表达 (实验组);第二组以矮生株为材料,变量是不影响 C 的表达、促进 C 的表达。 答案:(1)4 aaBb
17、矮生红果矮生黄果=31 (2)13 或 11 正常或矮生 (3)Y Y 突变体的蛋白质中氨基酸的改变比 X 突变体可能更多(或:X 突变体的蛋白 质可能只有一个氨基酸发生改变,Y 突变体的蛋白质的氨基酸序列可能从第一个氨 基酸后都改变) (4)答案一:b.通过转基因技术,一是抑制正常植株 C 基因的表达,二是使 C 基因在 矮生植株中过量表达 c.测定两个实验组植株的赤霉素含量和株高 答案二:b.通 过转基因技术,抑制正常植株 C 基因的表达,测定其赤霉素含量和株高 c.通过转基 因技术,使C基因在矮生植株过量表达,测定其赤霉素含量和株高 (答案二中b和c 次序不做要求) 与对照组比较,正常植株在 C 基因表达被抑制后,赤霉素含量降低,株高降低;与对 照组比较,C 基因在矮生植株中过量表达后,该植株赤霉素含量增加,株高增加 基因通过控制酶的合成来控制代谢途径,进而控制生物性状