高中生物人教版 (2019)必修2《遗传与进化》第2节 自然选择与适应的形成课时作业

6.2 基因工程及其应用课后作业

1．下列关于基因工程的叙述，正确的是(　　)

A．基因工程经常以抗菌素抗性基因作为目的基因

B．细菌质粒是基因工程常用的运载体

C．通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理运载体DNA

D．为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体

2．下列关于限制酶和DNA连接酶的理解，正确的是(　　)

A．其化学本质都是蛋白质

B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键

C．它们不能被反复使用

D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶

3．利用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述不正确的是(　　)

A．常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒

B．DNA连接酶和RNA聚合酶是重组质粒形成过程必需的工具酶

C．可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒

D．导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达

4．下列有关基因工程的叙述，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的受体细胞是因为细菌繁殖快

D．目的基因只要进入受体细胞就能实现表达

5．在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是(　　)

A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸

B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体

C．将重组DNA分子导入烟草受精卵

D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞

6．下列关于基因工程的叙述，错误的是(　　)

A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物

B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶

C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性

D．运载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达

7．采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是(　　)

①将毒素蛋白注射到棉受精卵中　②将编码毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中　③将编码毒素蛋白的DNA序列与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养　④将编码毒素蛋白的DNA序列与细菌质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵

A．①②      B．②③      C．③④      D．①④

8．如图甲、乙表示水稻两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑦表示培育水稻新品种的过程，则下列说法错误的是(　　)

A．①→②过程简便，但培育周期长

B．①和⑦的变异都发生于有丝分裂间期

C．过程③常用的方法是花药离体培养

D．③→⑥过程与过程⑦的育种原理相同

9.如图为利用玉米(基因型为BbTt)进行实验的流程示意图。下列分析正确的是(　　)

A．T与B、b的自由组合发生在①过程

B．植株B为纯合子的概率为1/4

C．①③过程为单倍体育种

D．⑤过程可发生基因突变、染色体变异

10．野生猕猴桃是一种多年生富含维生素C的二倍体(2n＝58)小野果。如图是某科研小组以大量的野生猕猴桃种子(aa)为实验材料培育抗虫猕猴桃无子新品种的过程，以下分析正确的是(　　)

A．该培育过程中不可使用花药离体培养

B．③⑦过程必须使用秋水仙素

C．图中AAA个体的亲本不是同一物种

D．⑥过程得到的个体是四倍体

11．将基因型为AAbbcc、aaBBcc植株杂交得到幼苗，将幼苗分别作如图所示处理，下列叙述不正确的是(　　)

A．获得具有新的理想性状的①植株需要经过多次选育

B．②植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4

C．③植株能够提供9种类型的雄配子

D．④到⑤过程中，基因A、a所在的染色体会移向细胞同一极

12．假设A、b代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种，为培育出优良品种AAbb，可采用的方法如图所示，有关叙述不正确的是(　　)

A．由品种AABB、aabb经过①②③过程培育出新品种的育种方式的优点在于可以将多种优良性状集中在一个生物体上

B．与①②③过程的育种方法相比，⑤⑥过程的优势是明显缩短了育种年限

C．图中A_bb的类型经过③过程，子代中AAbb与aabb的数量比是3∶1

D．④过程在完成目的基因和运载体的结合时，必须用到的工具酶是限制性核酸内切酶

13．图中表示用某种农作物品种①和②两个品种培育出品种⑥的可能方法，请据图回答：

(1)指出下列各种交配方式：由品种①和②培育出③的过程Ⅰ是______________，由品种③培育出品种⑥经过的过程Ⅴ是________。这种育种方法叫______________。

(2)品种④是一种__________植株，由品种③经过过程Ⅲ培养品种④常用的方法是________________。

(3)品种④形成品种⑥经过的过程Ⅵ中常用________处理，这种育种方法是____________，优点是________________________________________________________________________。

(4)由品种①直接形成品种⑤的过程需经__________，由品种⑤产生品种⑥的最简便方法是__________。

(5)你认为成功率最高且工作量最小的培育品种⑥的途径是__________(用过程Ⅰ、Ⅱ等及“→”表示)。

14．小麦高茎(D)对矮茎(d)为显性，抗锈病(T)对不抗锈病(t)为显性(两对基因独立遗传)，现有高茎抗锈病纯合子和矮茎不抗锈病纯合子两个亲本，要想获得矮茎抗锈病的纯合新品种，育种专家提出了两种育种方案，如下图所示。请回答下列问题：

(1)图中(一)、(二)所示过程在遗传学上分别叫__________和________。

(2)图中表示的两种常见的育种方法是____________育种和________育种，其中哪种育种方法较理想？______________，其优越性是_______________________________________________________________。

(3)图中(四)处理的方法是______________________________________________________________________，

目的是________________________________________________________________________。

(4)图中(二)产生的矮茎抗锈病的个体比例是____，ddT－中能够稳定遗传的个体占________。

15．设小麦的高产与低产受一对等位基因控制，基因型AA为高产，Aa为中产，aa为低产。小麦抗锈病(B)对不抗锈病(b)为显性。这两对等位基因的遗传遵循自由组合定律。如图是某同学设计的以高产不抗锈病与低产抗锈病两个纯种品系为亲本培育高产抗病小麦品种的过程图。试回答：

(1)通过方法①→②获得的高产抗病小麦的基因型有________________种。

(2)步骤④的方法是________________________，步骤⑤中最常用的药剂是________。

(3)基因重组发生在图中的________(填步骤代号)。

(4)经步骤⑥(人工诱变)处理获得小麦品种不一定是高产抗病类型，这是因为诱发突变是________，而且突变频率________________。

(5)已知小麦是两年生植物(第一年秋冬季播种，第二年春夏季开花、结果)，则通过“①→④→⑤”途径获得基因型为AABB小麦植株至少需要________年。

16．酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下：

(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传变异的来源中属于________________。

(2)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的运载体是________。

(3)要使运载体与LTP1基因连接，首先应使用____________________________进行切割。

(4)切割完成后，利用________________将运载体与LTP1基因连接。

(5)饮用转基因的酵母菌酿造的啤酒安全吗？

________________________________________________________________________。

参考答案

1.【答案】B

【解析】细菌质粒是基因工程常用的运载体。基因工程的目的基因是人们所需要的特定基因，可以是抗菌素的抗性基因，也可以是其他基因如抗除草剂基因、胰岛素基因等，故A错；C选项应当用同一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA和运载体DNA，以便于目的基因与运载体的连接；D选项也可以把抗除草剂基因导入到其他细胞，再通过植物组织培养发育为完整的抗除草剂植物。

2.【答案】A

【解析】限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质，A正确；DNA连接酶连接的是两个DNA片段间相邻两个核苷酸间的磷酸二酯键，B错误；酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用，C错误；DNA聚合酶只能连接单个核苷酸，不能催化两个DNA片段连接，不能替代DNA连接酶，D错误。

3.【答案】B

【解析】切割目的基因和质粒用的是相同的限制酶，A正确；重组质粒形成过程必需的工具酶是DNA连接酶和限制酶，B错误；重组质粒上存在抗生素的抗性基因，可用含有抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒，C正确；导入大肠杆菌的目的基因不一定能表达，D正确。

4.【答案】C

【解析】基因工程操作中的工具酶是限制酶、DNA连接酶，运载体是基因的运载工具，而不是工具酶，A错误；每种限制酶都只能识别特定的核苷酸序列，而并非同一种核苷酸序列，B错误；目的基因进入受体细胞后，只有受体细胞表现出特定的性状，才说明目的基因成功表达，基因工程的目的是让目的基因完成表达，生产出目的基因的表达产物，D错误。

5.【答案】A

【解析】烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不能用限制性核酸内切酶切割，A错误；DNA连接酶可以连接具有相同黏性末端的目的基因和载体，B正确；受体细胞可以是受精卵和体细胞，也可以是去除细胞壁的原生质体，C正确；目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，筛选时应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞，D正确。

6.【答案】D

【解析】基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物；常用的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶；人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性，只有经过一定的物质激活以后，才能有生物活性。载体上的抗性基因主要是有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因的表达，所以D错误。

7.【答案】C

【解析】基因工程中，在导入目的基因前，要将目的基因与运载体结合即与细菌质粒重组。以后才将目的基因导入受体细胞即棉的体细胞或受精卵，目的基因导入受体细胞后，可随受体细胞的繁殖而复制。将毒素蛋白直接注射到棉受精卵中，没有获得目的基因，子代细胞不会有抗虫性状。将编码毒素蛋白的DNA序列，直接注射到棉受精卵中而没有将目的基因与运载体结合，这样的目的基因是不会被保留下来的，很容易被酶水解掉。

8.【答案】B

【解析】过程①的变异为基因重组，发生在减数分裂过程中；过程⑦的变异为染色体数目的变异，发生在有丝分裂的后期。③→⑥过程与过程⑦都运用了人工诱导染色体加倍育种。

9.【答案】D

【解析】选项A，自由组合发生在减数分裂过程中，即非同源染色体上的非等位基因自由组合，而据植株D只有3种基因型可判断，这两对等位基因位于同一对同源染色体上，不可能发生T与B、b的自由组合，A错误；选项B，植株B是通过单倍体育种获得的，都是纯合子，因此概率为1，B错误；选项C，①③过程获得的是单倍体幼苗，而单倍体育种过程还包括利用秋水仙素处理获得植株B的过程，C错误；选项D，将幼苗培育成植株C的过程中只存在有丝分裂，可能发生基因突变，还可能发生染色体数目或者结构的改变，即染色体变异，D正确。

10.【答案】C

【解析】据图可知，aa变为Aa，发生了基因突变，因此对应的育种方式为诱变育种；Aa变成AAaa，表明染色体数目加倍，对应的育种方式是多倍体育种；⑥过程是将另一种生物的基因B导入基因型为AAA的个体中，属于基因工程育种。图中②过程可使用花药离体培养技术和秋水仙素处理的方法获得，A错误。③⑦过程也可以利用低温诱导使染色体数目加倍，B错误。⑤过程产生的三倍体(AAA)高度不育，说明两亲本具有生殖隔离，是不同的物种，C正确。⑥过程属于基因工程育种，实质是基因重组，染色体组数保持不变，D错误。

11.【答案】D

【解析】获得①植株的过程属于诱变育种，由于基因突变具有不定向性，所以获得具有新的理想性状的①植株需要经过多次选育，A正确。幼苗的基因型为AaBbcc，自交后代中，能稳定遗传的个体占总数的1/4，B正确。③植株的基因型为AAaaBBbbcccc，AAaa能产生AA、Aa、aa三种配子，BBbb能产生BB、Bb、bb三种配子，cccc能产生cc一种配子，故③植株能产生3×3×1＝9种配子，C正确。④植株通过秋水仙素处理后得到的⑤全部为纯合子，故不会出现A、a所在染色体移向细胞同一极这种情况，D错误。

12.【答案】D

【解析】④过程在完成目的基因和运载体的结合时，必须用到的工具酶除了限制性核酸内切酶外还需DNA连接酶，D错误。

13.【答案】(1)杂交　自交　杂交育种　(2)单倍体　花药离体培养　(3)秋水仙素　单倍体育种　明显缩短育种年限  (4)基因突变(或人工诱变)　自交　(5)Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ

【解析】①和②培育出③的过程Ⅰ是把位于不同个体的优良性状集中在一个个体上，一般是通过杂交实现的；由品种③培育出品种⑥的过程Ⅴ是一个纯化过程，应该是自交，然后进行选择。品种④的基因只有品种③的一半，属于单倍体植株，可以利用秋水仙素处理使之加倍得到可育植株品种⑥，单倍体育种的优点是明显缩短育种年限。由品种①直接形成品种⑤，产生了一种新基因，只能是基因突变；由品种⑤产生品种⑥，要得到纯化的隐性基因，最简便的方法就是自交。

14.【答案】 (1)杂交　自交　(2)杂交　诱变　杂交育种　目的性强，能将多个品种的优良性状集中在一起　(3)用物理方法或化学方法诱发基因突变　提高变异频率，获得所需要的变异个体　(4)3/16　1/3

【解析】途径甲是用两个纯合的亲本进行杂交，获得杂种一代，通过对杂种后代的不断选优自交，获得所需要的且能够稳定遗传的个体，属于杂交育种；而方案乙只利用了其中的一个亲本，经过处理(四)获得新个体(ddTt)，由于基因T是原亲本中所没有的，因此只能来自基因突变，所采用的育种方法为诱变育种。由于诱变育种利用的变异是基因突变，基因突变具有不定向性，多数是不利的变异，出现所需特定性状的可能性小，进而影响育种效率。而题目提供的另一亲本中含有所需要的基因T，所以采用杂交育种的方法目的性更强，成功的可能性更大，所以是一种较理想的选择。F2中矮茎抗锈病个体的基因型有ddTt和ddTT，能稳定遗传的个体占1/3。

15.【答案】(1)两　(2)花药离体培养　秋水仙素　(3)①②③④　(4)不定向的　很低　(5)3

【解析】(1)图中过程①→②→③为杂交育种，获得的高产抗病小麦的基因型有AABB和AABb两种。(2)步骤①→④→⑤为单倍体育种，步骤④是花药离体培养，步骤⑤中最常用的药剂是秋水仙素。(3)基因重组发生在减数分裂过程中，图中①②③④步骤都进行了减数分裂。(4)基因突变是不定向的，且突变频率很低。(5)根据题意，第一年获得基因型为AaBb的种子，第二年秋冬季播种，第三年春季开花，并进行花药离体培养，经秋水仙素处理获得基因型为AABB的小麦植株。

16.【答案】 (1)基因重组　(2)质粒　(3)限制性核酸内切酶　(4)DNA连接酶　(5)反对观点：不安全，转基因食品可能会损伤人体的消化系统，破坏人体免疫系统。赞成观点：安全，转基因食品与非转基因食品成分相同，不对人体健康产生影响(目前还未找到不安全的证据，回答上述两种观点之一即可)

【解析】 (1)由于基因工程利用定向技术克服远缘杂交不亲和的障碍，使原本不能在一起的基因组合到一起，使生物具有特定性状，故其原理应为基因重组。(2)运载体取自大肠杆菌的质粒(见图)。(3)(4)基因工程中的剪刀为限制酶，两个序列相同、能互补配对的黏性末端可用DNA连接酶“缝合”。(5)可以从正、反两个角度考虑。转基因的酵母菌酿造的啤酒对人类的健康有害，因为：①转基因作物中的毒素可引起人类急、慢性中毒或产生致癌、致畸、致突变作用；②作物中的免疫或致敏物质可使人类机体产生过敏反应。或答对人体安全，因为：两种食品成分相同，目前暂未找到不安全的证据(合理即可)。