2021学年科技探索之路 基因工程的诞生和发展优秀单元测试同步达标检测题

第3章 基因工程

能力提升卷

一、选择题：本题包括15小题，每小题2分，共30分。每小题只有一个选项符合题目要求。

1.为达到实验目的，必须在酸性条件下进行的实验是(　　)

A.DNA粗提取实验中利用冷酒精使鸡血细胞中的DNA析出

B.鉴定花生子叶中的脂肪时用盐酸洗去多余染液

C.测定胃蛋白酶催化蛋白质水解的最适温度

D.用酒精提取菠菜叶片中的光合色素

2.质粒是基因工程中最常用的载体，下列关于质粒的叙述，错误的是(　　)

A.质粒是具有自我复制能力的双链环状的DNA分子

B.质粒可存在于细菌拟核之中，与拟核一起控制细菌的生命活动

C.作为载体的质粒上有限制酶的切割位点

D.作为载体的质粒存在特殊的标记基因

3.限制酶可辨识并切割DNA分子上特定的核苷酸碱基序列。下图依次为四种限制酶BamH Ⅰ、EcoR Ⅰ、Hind Ⅲ以及Bgt Ⅱ的切割位点和辨识序列。为防止酶切后含目的基因的DNA片段自身连接成环状，下列不能同时切割目的基因的是(　　)

A.EcoRⅠ和Hind Ⅲ B.EcoR Ⅰ和Bgt Ⅱ

C.BamHⅠ和Hind Ⅲ D.BamH Ⅰ和Bgt Ⅱ

4.下图表示基因工程中构建生产人乳铁蛋白的重组载体。图中tetR表示四环素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，BamHⅠ、Hind Ⅲ、SmaⅠ直线所示为三种限制酶的酶切位点。图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用几种限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因？筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含哪种抗生素的培养基上进行？(　　)

A.1种　四环素 B.2种　氨苄青霉素

C.1种　氨苄青霉素 D.2种　四环素

5.RT－PCR是将RNA逆转录(RT)和cDNA的聚合酶链式扩增反应相结合的技术，可利用此技术获取目的基因，具体过程如图所示，以下说法错误的是(　　)

A.设计扩增目的基因的引物时需考虑表达载体的序列

B.GC含量高的引物在与模板链结合时，需要更高的温度

C.过程Ⅰ需要加入缓冲液、原料、耐高温的DNA聚合酶和引物A等

D.过程Ⅱ拟对单链cDNA进行n次循环的扩增，理论上需要2n－1个引物B

6.缺乏维生素A就容易导致出现夜盲症，营养不良，甚至有一些能够威胁到生命。而β­胡萝卜素可以在人体内转化成维生素A。科学家尝试通过转基因技术生产富含胡萝卜素的大米。八氢番茄红素合酶(其基因用psy表示)和胡萝卜素脱饱和酶(其基因用crtl表示)参与β­胡萝卜素的合成。根据以上信息分析正确的是(　　)

A.重组质粒中的目的基因含有psy基因和crtl基因

B.构建重组质粒需要限制酶、DNA连接酶和核酸酶

C.可通过显微注射法将目的基因导入水稻受体细胞

D.PCR既可扩增特定基因也可检测目的基因表达

7.蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”，有着超强的抗张强度，可制成防弹背心、降落伞绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造肌腱。科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法——培育转基因羊作为乳腺生物反应器。下列有关乳腺生物反应器的说法，错误的是(　　)

A.将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等结合在一起构建成表达载体

B.将含有丝蛋白基因的表达载体导入动物乳腺细胞中即可获得乳腺生物反应器

C.与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别等限制，受体来源更广泛

D.转基因动物产生的生殖细胞可能含有药用蛋白基因

8.(2020·安徽师范大学附属中学高二期中)蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”，有着超强的抗张强度，可制成防弹背心、降落伞绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造肌腱。科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法——培育转基因羊作为乳腺生物反应器。下列有关乳腺生物反应器的说法，错误的是(　　)

A.将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等结合在一起构建成表达载体

B.将含有丝蛋白基因的表达载体导入动物乳腺细胞中即可获得乳腺生物反应器

C.与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别等限制，受体来源更广泛

D.转基因动物产生的生殖细胞可能含有药用蛋白基因

9.下图表示蛋白质工程的操作过程，相关说法不正确的是(　　)

A.a、b过程分别是转录、翻译

B.蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作

C.蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术

D.蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因

10.从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌体和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是(　　)

A.合成编码目的肽的DNA片段

B.构建含目的肽DNA片段的表达载体

C.依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽

D.筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽

11．人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程如下：

甲生物的蛋白质→mRNA目的基因与质粒DNA重组导入乙细胞获得甲生物的蛋白质

下列说法正确的是(　　)

A．①过程需要的酶是逆转录酶，原料是A、U、G、C

B．②要用限制酶切断质粒DNA，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起

C．如果受体细胞是动物细胞，③过程可以用农杆菌转化法

D．参与④过程的物质不含有A、U、G、C

12．限制酶能识别特定的DNA序列并进行剪切，不同的限制酶可以对不同的核酸序列进行剪切。现用E、H、P三种不同的限制酶对一段大小为6.2 kb的线状DNA进行剪切后，用凝胶电泳分离各核酸片段，实验结果如图所示，这3种不同的限制酶在此DNA片段上相应切点的位置是(　　)

13．基因编辑是指将外源DNA片段导入到细胞染色体特定位点或删除基因内部的片段，定点改造基因，获得预期的生物体基因序列发生遗传改变的技术。如图是对某生物B 基因进行编辑的过程，该过程中用sgRNA可指引Cas9酶(一种能切割DNA的酶)结合到特定的切割位点。下列叙述正确的是(　　)

A．sgRNA是合成Cas9酶的模板

B．sgRNA的碱基序列与靶基因碱基序列能够全部互补

C．Cas9酶可在特定切割位点断裂核苷酸之间的磷酸二酯键

D．B基因被编辑后因不能转录而无法表达相关蛋白质

14．在研究溶菌酶时，科研人员通过蛋白质工程来设计改变酶的构象，得到了多种突变酶，并测得50%的酶发生变性时的温度(Tm)，部分结果见下表。下列有关叙述正确的是(　　)

注：Cys上角的数字表示半胱氨酸在肽链的位置。

A．突变酶的出现是基因突变的结果

B．突变酶F的最适温度为65.5 ℃

C．溶菌酶热稳定性的提高可能与其空间结构的改变有关

D．溶菌酶热稳定性的提高，是通过改变半胱氨酸的位置实现的

15.现代生物技术应用的叙述，不正确的是(　　)

A.植物组织培养技术可用于转基因植物的培育

B.胚胎移植技术可用于家畜为熊猫等濒危动物代孕

C.单克隆抗体技术可用于制备治疗癌症的“生物导弹”

D.蛋白质工程可用于改造自然界现有的蛋白质

二、选择题：本题包括5小题，每小题3分，共15分，每小题有一个或多个选项符合题目要求，全部选对得3分，选对但不全的得1分，有选错的得0分。

16．下列关于基因工程中的基本工具的说法中，正确的是(　　)

A．基因工程中的工具酶有限制性内切核酸酶和DNA连接酶

B．DNA连接酶可将任意的DNA片段通过形成磷酸二酯键而连接起来

C．质粒上必须有标记基因才可作为载体

D．限制性内切核酸酶一般不仅仅能切割外源DNA，也能切割自身的DNA分子

17.B基因存在于水稻基因组中，仅在体细胞和精子中正常表达，在卵细胞中不转录。为研究B基因表达对卵细胞的影响，设计了如下实验来获取能够在卵细胞中表达B基因的转基因植株。

注：启动子﹡指可在水稻卵细胞中启动转录的启动子；Luc基因表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光

下列关于该实验的叙述，不正确的是(　　)

A.B基因在水稻卵细胞中不转录，可能是B基因的启动子在卵细胞中无法启动转录

B.可从水稻体细胞和精子中提取RNA构建的cDNA文库中获得B基因中编码蛋白的序列

C.过程②在培养基中应加入卡那霉素以检测T­DNA是否整合到水稻细胞染色体DNA上

D.在鉴定和筛选转基因植株时，可以检测加入荧光素的该植株卵细胞中是否发出荧光

18.某实验小组利用下图所示质粒和目的基因来构建基因表达载体，将目的基因导入大肠杆菌细胞并表达。下列叙述正确的是(　　)

A.图中的质粒用酶A切割后，会产生4个游离的磷酸基团

B.在构建重组质粒时，可用酶A和酶C切割质粒和目的基因

C.成功导入目的基因的大肠杆菌可在含四环素的培养基中生长

D.若用酶B和酶C切割，可以避免质粒的自身环化

19.图甲表示某环型DNA分子经限制性内切核酸酶(EcoRⅠ)完全酶切后的片段电泳结果。若改变条件使其酶切不充分就有可能获得如图乙所示的电泳结果(kb即千个碱基对)。下列叙述错误的是(　　)

A.该DNA分子全长至少为7 kb，该DNA分子中至少含有4个EcoRⅠ酶切位点

B.反应时间越长，得到图乙结果的可能性越大

C.限制性内切核酸酶主要来自原核生物，化学本质都是蛋白质

D.适当增加EcoRⅠ浓度，更可能得到图乙的结果

20.根据某基因上游和下游的碱基序列，设计合成了用于该基因PCR的两段引物(单链DNA)。引物与该基因变性DNA(单链DNA)结合为双链DNA的过程称为复性。下图是两引物的Tm(引物熔解温度，即50%的引物与其互补序列形成双链DNA分子时的温度)测定结果，以下分析正确的是(　　)

A.两引物分别与DNA的两条互补单链结合，是子链延伸的起点

B.PCR过程中，复性温度应低于引物的Tm值以提高PCR效率

C.若两引物的脱氧核苷酸数相同，推测引物2的(G＋C)含量较高

D.适当减少引物2的脱氧核苷酸数，可使其Tm值接近引物1

三、非选择题：本题包括5小题，共55分。

21.图1是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图，载体质粒P0具有四环素抗性基因(tetr)和氨苄青霉素抗性基因(ampr)。请回答下列问题：

图1

(1)EcoR V酶切位点为，EcoR V酶切出来的线性载体P1为________末端。

(2)用Taq DNA聚合酶进行PCR扩增获得的目的基因片段，其两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸。载体P1用酶处理，在两端各添加了一个碱基为________的脱氧核苷酸，形成P2；P2和目的基因片段在________酶作用下，形成重组质粒P3。

(3)为筛选出含有重组质粒P3的菌落，采用含有不同抗生素的平板进行筛选，得到A、B、C三类菌落，其生长情况如表(“＋”代表生长，“－”代表不生长)。根据表中结果判断，应选择的菌落是________(填表中字母)类，另外两类菌落质粒导入情况分别是____________、____________。

(4)为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒，拟设计引物进行PCR鉴定。图2所示为甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒中的相应位置，PCR鉴定时应选择的一对引物是________。某学生尝试用图中另外一对引物从某一菌落的质粒中扩增出了400 bp片段，原因是______________

______________________________________________________________________________________。

图2

22.由牛结核分枝杆菌引起的结核病是一种人畜共患病。西北农科大成功培育出了抗结核病的转基因牛。研究中使用的sp110基因来自小鼠，该基因的表达产物能够抑制牛结核分枝杆菌的增殖。经设计，sp110基因只在转基因奶牛的巨噬细胞中表达，其牛奶中不含转基因成分。

(1)为防止酶切产物自身环化，构建表达载体时可选用2种限制酶，酶切后，sp110基因形成的两个黏性末端序列________(填“相同”或“不相同”)。

(2)该转基因克隆牛在核移植过程中选取的卵母细胞需要培养到________期。将转基因的细胞注入去核卵母细胞后，需要用________方法激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。克隆出的牛犊与供体奶牛遗传物质相同，但也不是100%的复制，原因可能是________________________________

(至少答出两点)。

(3)培育过程中为提高胚胎的利用率，可采用胚胎分割移植技术对囊胚的________进行均等分割，为了使胚胎移植能成功，需要对代孕奶牛进行________处理，使之与供体的生理状况保持相同。

23.人类胰岛素基因位于第11号染色体上，长度8 416 bp，包含3个外显子和2个内含子，人类胰岛素的氨基酸序列已知。回答相关问题：

(1)上图是利用PCR技术获取人胰岛素基因的方法，除了此方法外，还可以利用的方法是_________________________________。

(2)利用PCR技术获取人胰岛素基因，在缓冲液中除了要添加模板和引物外，还需要添加的物质有__________________________________________________。

(3)经过________轮循环可以得到所需的目的基因，一个DNA分子经过5轮循环，需要引物A________个，从PCR的过程和DNA分子的特点，试着写出设计引物需要注意的问题________________________(答出2点即可)。

(4)利用琼脂糖凝胶电泳分离不同DNA分子，迁移速率取决于______________________。

(5)利用图示方法获取的目的基因，直接构建基因表达载体后导入大肠杆菌，能不能表达出人胰岛素，判断并说明理由_____________________________________。

24.100多年前，“疫苗之父”巴斯德开创了第一次疫苗革命，其特点是接种灭活或减毒的病原微生物。20世纪70年代开始，现代生物技术的迅猛发展开创了第二次疫苗革命，使疫苗的研制进入分子水平，图1是1986年通过基因工程制备乙型肝炎表面抗原(HbsAg)从而获得乙肝疫苗的过程。

图1

在如图1步骤①和③的过程中，需要用合适的限制酶切割乙肝表面抗原基因和质粒。现将乙肝表面抗原基因及质粒的部分限制酶的识别序列及位置表示为图2。质粒中的启动子是质粒中基因得以正常表达所必需的部分。lacZ基因合成某种酶，该酶能将无色染料X­gal变成蓝色，最终能在无色染料X­gal的培养基上将含该基因的菌落染成蓝色。

图2

(1)为了避免自身环化及便于筛选，则切割质粒选用的限制酶是____________________________，切割乙肝表面抗原基因选用的限制酶是_________________________________。

(2)为筛选含有乙肝表面抗原的大肠杆菌细胞，需要将导入操作之后的大肠杆菌接种到含___________________的固体牛肉膏蛋白胨培养基上，挑选________________的菌落纯化培养。

(3)下列有关限制酶的叙述中，正确的是________。

A.限制酶催化的反应类型是氧化分解反应

B.限制酶破坏的是氢键

C.一种限制酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核苷酸序列

D.EcoR酶与HindⅢ酶相比较，EcoR酶切割后DNA片段较容易分离

(4)在图1步骤④中，使用基因工程工具酶是________。一个乙肝表面抗原基因与一个质粒重组的过程中(图1步骤④)，游离的磷酸基团数目减少________个

(5)通过基因工程生产的疫苗与灭活或减毒的病原微生物的疫苗，在安全性方面的比较结果及理由是

_____________________________________________________________________________________。

25.胰岛素是治疗胰岛素依赖糖尿病的特效药物，但是天然胰岛素在人体内的寿命只有几个小时，通过蛋白质工程改变胰岛素的空间结构，以延长胰岛素的半衰期，可以得到长效胰岛素。如图是用蛋白质工程设计长效胰岛素的生产过程。

(1)基因工程中限制酶切割后的载体与目的基因能再次拼接的理由_________________________。

(2)在基因工程中获取目的基因的方法除图中方法，还有利用PCR技术扩增和_____________________________________________________________________。

(3)上述基因工程中除质粒外，________________也可作为载体。

(4)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是________________________________________________________________。

(5)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是____________________________________________________________________。

(6)新的胰岛素为什么还要加工、修饰？__________________________________________________。