高中生物人教版 (2019)选择性必修3第3章 基因工程第3节 基因工程的应用课时训练

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1.下列不属于植物基因工程技术主要应用的是 ( )
A.提高农作物的抗逆性
B.生产某些天然药物
C.改良农作物的品质
D.作为器官移植的供体
解析:提高农作物的抗逆性、生产某些天然药物、改良农作物的品质,均属于植物基因工程技术的应用。作器官移植的供体,属于动物基因工程技术的应用。
答案:D
2.下列有关转基因植物的说法,错误的是 ( )
A.科学家可以利用一些调节细胞渗透压的基因,来提高作物抗盐碱和抗旱的能力
B.由于转基因抗虫棉可以抵抗一切危害棉花植株的害虫,所以转基因抗虫棉已经推广应用
C.科学家可以将某种必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中,以提高农作物的营养价值
D.引起植物生病的病原微生物主要有病毒、真菌和细菌等
解析:由于盐碱和干旱对农作物的危害与细胞内渗透压的调节有关,所以科学家可以利用调节细胞渗透压的基因来提高作物抗盐碱和抗旱的能力,A项正确;转基因抗虫棉只是对棉铃虫有较强的抗性,并不是针对所有害虫,B项错误;将某种必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物细胞,可以提高农作物的营养价值,C项正确;引起植物生病的微生物称为病原微生物,主要有病毒、真菌和细菌等,D项正确。
答案:B
3.利用基因工程技术将外源生长激素基因导入绵羊体内,获得的转基因绵羊生长速率比一般的绵羊提高30%,体形大50%。在基因操作过程中,生长激素基因的受体细胞最好采用 ( )
A.乳腺细胞B.体细胞
C.受精卵D.精巢
解析:动物体细胞的全能性受到限制,而受精卵具有发育的全能性,且受精卵体积较大,容易操作,也能保证发育成的个体的所有细胞都含有生长激素基因。
答案:C
4.下列有关动物基因工程的说法,错误的是 ( )
A.将外源生长激素基因导入动物体内,可提高动物的生长速率
B.将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中,使获得的转基因奶牛分泌的乳汁中乳糖含量大大降低
C.利用基因工程技术得到的乳腺生物反应器可以解决很多重要的药品的生产问题
D.用转基因动物作为器官移植的供体时,由于导入的是调节因子,而不是目的基因,因此无法抑制抗原的合成
解析:外源生长激素基因在动物体内表达,可促进动物生长,A项正确;将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组,肠乳糖酶基因的表达产物是肠乳糖酶,可分解乳糖,使乳糖含量降低,B项正确;利用基因工程技术得到的乳腺生物反应器可以解决很多重要的药品的生产问题,C项正确;利用基因工程技术对动物器官进行改造,可采用的方法是在器官供体的基因组中导入某种调节因子,以抑制抗原决定基因的表达,再结合克隆技术,培育出不会引起免疫排斥反应的转基因克隆动物器官,D项错误。
答案:D
5.科学家将含人体α-抗胰蛋白酶基因的表达载体注射到羊的受精卵中,该受精卵发育成的雌羊乳汁中含有α-抗胰蛋白酶。下列有关转基因羊细胞的叙述,错误的是 ( )
A.乳腺细胞的高尔基体参与α-抗胰蛋白酶的分泌
B.胚胎干细胞内的α-抗胰蛋白酶基因能进行复制
C.卵细胞中都含有α-抗胰蛋白酶基因
D.浆细胞内不表达α-抗胰蛋白酶基因
解析:高尔基体主要是对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装,乳腺细胞的高尔基体参与α-抗胰蛋白酶的分泌,A项正确;胚胎干细胞内的α-抗胰蛋白酶基因能随着细胞的分裂而进行复制,B项正确;基因工程导入的基因一般为单个基因,减数分裂过程中同源染色体分离,卵细胞中不一定含有α-抗胰蛋白酶基因,C项错误;浆细胞的作用是产生抗体,不表达α-抗胰蛋白酶基因,D项正确。
答案:C
6.基因工程菌是指 ( )
A.用物理或化学方法诱发菌类自身某些基因得到高效表达的菌类
B.用遗传工程的方法,使同种不同株系的菌类杂交,得到的新细胞株系
C.用基因工程的方法,使外源基因得到高效表达的菌类
D.从自然界中选取的能迅速增殖的菌类
解析:基因工程菌是指用基因工程的方法,使外源基因得到高效表达的菌类。
答案:C
7.将乙型肝炎抗原基因导入酵母菌中,通过发酵能大量生产乙型肝炎疫苗。下列叙述正确的是 ( )
A.目的基因在酵母菌中表达出抗体
B.目的基因的表达需要线粒体提供能量
C.构建基因表达载体时需用限制酶和DNA聚合酶
D.受体菌内目的基因的转录和翻译发生在同一场所
解析:目的基因成功导入酵母菌后可以表达出乙型肝炎抗原,而不是表达出抗体,A项错误;目的基因通过转录和翻译过程表达出产物,需要消耗能量,可以由线粒体提供,B项正确;构建基因表达载体时需要的是限制酶和DNA连接酶,C项错误;由于酵母菌属于真核生物,故目的基因的转录发生在细胞核,翻译发生在细胞质,二者发生的场所不同,D项错误。
答案:B
8.下列关于植物、动物以及微生物在基因工程中的应用的叙述,错误的是( )
A.动物和微生物可以生产基因工程药物,植物不能
B.三类生物技术操作中目的基因导入受体细胞的方式不同
C.三类生物技术操作原理相同
D.三类生物技术操作中用到的工具酶相同
解析:除基因工程的第三步“将目的基因导入受体细胞”的方法不同外,三类生物技术操作的原理、使用的工具酶、操作流程等都基本一致,B、C、D三项正确;三类转基因生物都可以用来生产基因工程药物,A项错误。
答案:A
9.下列关于基因工程成果的概述,错误的是 ( )
A.在医药卫生方面,主要用于治疗疾病
B.在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物
C.在畜牧业上主要是培育生长迅速、品质优良的动物
D.在环境保护方面主要是用于环境监测和对被污染环境的净化
解析:基因工程在医药卫生方面的应用主要是生产药物,而不是治疗疾病。
答案:A
10.(2022·南京)科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊,以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白,其技术路线如下图所示(成纤维细胞可增殖)。下列叙述错误的是 ( )
A.过程②常用的方法是显微注射法
B.代孕母羊要注射免疫抑制剂防止发生免疫排斥反应使移植胚胎死亡
C.卵母细胞去核的目的是保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞
D.整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养从而获得大量的细胞群
解析:将目的基因转入动物细胞常用显微注射法;代孕母羊不会对移植胚胎产生免疫排斥反应;卵母细胞去核的目的是保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞;整合有目的基因的成纤维细胞可增殖,可进行传代培养从而获得大量的细胞群。
答案:B
11.某蛋白质为某真核生物中的一种糖蛋白,在医学临床上有重要的药用价值。现欲用基因工程技术,将控制该蛋白质合成的基因A转入大肠杆菌中进行工厂化生产。请回答下列问题。
(1)获取基因A时,一般以基因A转录的mRNA为模板,在 酶作用下合成单链DNA,形成RNA-DNA杂交分子,然后在酶作用下得到单链DNA,最后在DNA聚合酶作用下得到双链DNA。
(2)构建基因表达载体时,要用到的“分子缝合针”是 ,其与DNA聚合酶在功能上的区别是 。
(3)基因A在大肠杆菌中表达出的蛋白质一般不具备天然状态下的活性,原因是 。若要检测大肠杆菌是否表达出该蛋白质,可以通过 检测。
(4)利用PCR扩增DNA时,需要在反应体系中添加的有机物质有dNTP(dCTP、dATP、dGTP、dTTP)、耐高温的DNA聚合酶、 (填两种)。
解析:(1)利用逆转录法合成目的基因的过程是以基因A转录的mRNA为模板,在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA,形成RNA-DNA杂交分子,然后在酶作用下得到单链DNA,最后在DNA聚合酶作用下得到双链DNA。(2)在基因工程中,“分子缝合针”指的是DNA连接酶,其与DNA聚合酶在功能上的区别是DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸连接到已有核苷酸链的末端,DNA连接酶是连接两个DNA片段;DNA聚合酶是以DNA的一条链为模板,DNA连接酶不需要模板。(3)题述蛋白质为糖蛋白,其上的糖链是在内质网和高尔基体上加上的,而大肠杆菌无这些细胞器,因此基因A在大肠杆菌中表达出的蛋白质一般不具备天然状态下的活性。可通过抗原—抗体杂交检测大肠杆菌是否表达出该蛋白质。(4)PCR全称为聚合酶链式反应,是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。利用PCR扩增DNA时,需要添加的有机物有dCTP、dATP、dGTP、dTTP、耐高温的DNA聚合酶、引物和(基因A的)双链模板。
答案:(1)逆转录 (2)DNA连接酶 DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸连接到已有核苷酸链的末端,DNA连接酶是连接两个DNA片段;DNA聚合酶是以DNA的一条链为模板,DNA连接酶不需要模板 (3)该蛋白质为糖蛋白,其上的糖链是在内质网和高尔基体上加上的,而大肠杆菌无这些细胞器 抗原—抗体杂交 (4)引物和(基因A的)双链模板
[拓展应用]
12.研究人员通过RNA沉默技术,特异性降低苹果细胞内多酚氧化酶基因的表达水平,由此培育出耐褐变转基因苹果新品种,该种苹果被切开后即使长时间暴露在空气中也不会被氧化褐变。下图是此过程原理示意图,下列叙述错误的是 ( )
A.细胞内多酚氧化酶基因的表达包括图示中的①②过程
B.将目的基因成功导入苹果细胞中需限制酶、DNA连接酶和RNA聚合酶
C.“RNA沉默”的含义是mRNA不能翻译产生多酚氧化酶
D.目的基因的表达序列与多酚氧化酶基因的表达序列互补,且要同时在同一细胞内表达
解析:图示中的①②过程分别为转录、翻译,多酚氧化酶基因的表达指多酚氧化酶基因控制合成多酚氧化酶,需要经过转录、翻译两个过程;将目的基因成功导入苹果细胞中需要构建基因表达载体,该过程需要限制酶、DNA连接酶,不需要RNA聚合酶;据图可知,目的基因转录形成的mRNA可以和多酚氧化酶基因转录形成的mRNA互补配对,形成RNA双链,使mRNA不能与核糖体结合,从而阻止了翻译过程;要使目的基因转录形成的mRNA和多酚氧化酶基因转录形成的mRNA互补配对,应使目的基因的表达序列与多酚氧化酶基因的表达序列互补,且要同时在同一细胞内表达。
答案:B
13.基因工程疫苗由病毒核酸的一段无毒序列制成,由编码能引起保护性免疫反应的病原体抗原的基因片段和载体构建而成。下列叙述错误的是( )
A.被导入细胞后,能与宿主的染色体DNA整合在一起
B.接种后若感染此病原微生物,则体内记忆细胞会产生大量抗体
C.基因工程疫苗引起免疫反应前经过转录和翻译过程
D.病原体抗原的基因片段的获取需用到限制酶
解析:接种疫苗后人体产生针对该病原体的特异性免疫,若感染此病原微生物,则体内记忆细胞会迅速增殖分化成浆细胞,浆细胞会产生大量抗体。
答案:B
14.(2023·广州)人凝血酶Ⅲ是一种分泌蛋白,可预防和治疗急慢性血栓。重组人凝血酶Ⅲ是世界上首个上市的动物乳腺生物反应器生产的重组蛋白药物。下列相关叙述错误的是 ( )
A.可从人细胞中提取RNA后利用逆转录和PCR技术获取目的基因
B.目的基因的上游需连接在乳腺细胞中特异表达基因的启动子
C.用显微注射技术将表达载体导入乳腺细胞来获得转基因动物
D.用大肠杆菌作为受体细胞难以获得活性高的人凝血酶Ⅲ
解析:可从人细胞中提取RNA后利用逆转录和PCR技术获取目的基因,此时获得的目的基因没有启动子、终止子等;动物乳腺生物反应器需要使目的基因在乳腺细胞表达,目的基因的上游需连接在乳腺细胞中特异表达基因的启动子;动物受精卵全能性最高,应用显微注射技术将表达载体导入受精卵来获得转基因动物;活性高的人凝血酶Ⅲ具有一定的空间结构,需要内质网和高尔基体的加工,但大肠杆菌是原核生物,不具有加工分泌蛋白的内质网和高尔基体。
答案:C
15.(2021·海口)超氧化物歧化酶(SOD)是一种源于生命体的活性物质,在生活实践中有非常重要的应用价值。如下为人工培育含SOD植物新品种的过程,相关叙述正确的是 ( )
植物细胞新细胞愈伤组织胚状体新品种
A.①过程中最常用的方法是采用显微注射技术将SOD基因导入植物细胞
B.②③分别表示脱分化、再分化过程,均无须严格的无菌操作就可以完成
C.SOD催化O2形成H2O2的机制是为该反应提供活化能
D.该育种方式利用了细胞工程和基因工程,能体现细胞的全能性
解析:①过程中最常用的方法是采用农杆菌转化法将SOD基因导入植物细胞;②③分别表示脱分化、再分化过程,需要在严格无菌操作下完成;SOD催化O2形成H2O2的机制是为降低化学反应的活化能,不能为该反应提供能量。
答案:D
16.金花茶是我国特有的观赏花卉,但易得枯萎病,会降低观赏价值。科学家在某种植物体中找到了抗枯萎病的基因,用转基因方法培育出了抗枯萎病的金花茶新品种。请据图回答下列问题。
(1)获得②可用 (答出两项即可)等方法。将②连接到①上并形成③必须使用的工具酶是 。
(2)抗枯萎病金花茶的培育成功,从变异的角度来说属于 ,同时也说明一种生物的基因表达系统能够识别来自另一种生物的DNA的 ,并具有一套相同的 。
(3)通过转基因方法获得的抗枯萎病金花茶,将来产生的配子中是否一定含有抗病基因? 。
(4)通过检测,导入③的金花茶叶片细胞具备了抗病性,这说明②已经 。抗病基因是否表达可以从个体水平上做 实验,简述实验过程: 。
解析:(1)①表示用限制酶切割后的载体;②表示获取的目的基因,获取目的基因的方法有从基因文库中获取、利用PCR扩增等;③表示目的基因与载体在DNA连接酶的作用下形成的重组DNA。(2)基因工程是在人为作用下将控制不同性状的基因重新组合从而改造生物性状的技术,从本质上来说这种变异属于基因重组。抗枯萎病金花茶的培育成功说明一种生物的表达系统能够识别另一种生物的DNA的脱氧核苷酸序列,并有一套相同的遗传密码。(3)通过转基因方法获得的抗枯萎病金花茶可能属于杂合子(用Aa表示),将来产生的配子可能含A或a,不一定含有抗病基因。(4)金花茶叶片细胞具备了抗病性,说明目的基因已在受体细胞中成功表达。可以通过抗病接种实验从个体水平上检测抗病基因是否表达。实验过程为将普通金花茶和转基因金花茶分成两组,分别接种有害真菌,然后在相同且适宜的条件下培养一段时间后,观察两组金花茶的抗病情况,通过对照确定抗病基因是否表达。
答案:(1)从基因文库中获取、PCR扩增 DNA连接酶
(2)基因重组 脱氧核苷酸序列(碱基序列) 遗传密码
(3)不一定 (4)成功表达 抗病接种 将普通金花茶和转基因金花茶分成两组,分别接种有害真菌,然后在相同且适宜的条件下培养一段时间后,观察两组金花茶的抗病情况,通过对照确定抗病基因是否表达