第3章 基因工程 ——2022-2023学年高二生物学北师大版（2019）选择性必修三 单元测试卷（有解析）

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第3章 基因工程 一、单项选择题：本题共13小题，每题3分，共39分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.下列有关限制性内切酶识别的叙述，不正确的是( )A.从反应类型来看，限制性内切酶催化的是一种水解反应B.限制性内切酶的活性受温度、pH的影响C.一种限制性内切酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核苷酸序列D.限制性内切酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的几率就越小2.下表所示为常用的限制性内切核酸酶(限制酶)及其识别序列和切割位点,由此推断以下说法正确的是( )注Y=C或T,R=A或G。A.限制酶切割后不一定形成黏性末端B.限制酶的切割位点一定在识别序列的内部C.不同限制酶切割后一定形成不同的黏性末端D.一种限制酶一定只能识别一种核苷酸序列3.农杆菌中的Ti质粒是植物基因工程中常用的载体,相关叙述正确的是(   )A.Ti质粒是能够自主复制的单链DNAB.Ti质粒中磷酸基团都与两个脱氧核糖相连接C.重组Ti质粒的受体细胞只能是植物愈伤组织细胞D.Ti质粒上的基因可全部整合到受体细胞染色体上4.利用外源基因在受体细胞中表达,可生产人类所需要的产品。下列各项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是(   )A.棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因B.大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAC.山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列D.酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白5.利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列叙述中能说明外源基因在受体细胞中成功表达的是( )A.棉花体细胞中检测到苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白B.大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAC.山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列D.酵母菌细胞中检测到重组载体上的标记基因6.将Bt毒蛋白基因转入棉花植株体内，可增强其对棉铃虫的抗性。下列叙述错误的是( )A.可从苏云金芽孢杆菌的基因文库中获取Bt毒蛋白基因B.将Bt毒蛋白基因插入Ti质粒的T-DNA上构建表达载体C.将Bt毒蛋白基因导入经Ca2+处理过的棉花植株受体细胞D.可用抗虫接种实验检测转基因棉花对棉铃虫的抗性程度7.如图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因。下列说法正确的是( )A.将重组质粒导入细菌B常用的方法是显微注射法B.将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的只是导入了重组质粒的细菌C.将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒A的细菌D.目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生长8.如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是( )A.①②的操作中使用了限制酶和DNA聚合酶B.应用PCR技术，可检测④细胞中目的基因是否表达C.一般情况下⑤只要表现出抗虫性状，就表明植株发生了可遗传变异D.③→④过程利用了膜的结构特性，显微镜下观察③细胞的Ti质粒是筛选标志之一9.下列关于基因工程技术应用的叙述，错误的是( )A.基因工程技术可定向改良农作物的某些品质B.利用细菌代谢旺盛的特点生产基因工程药物C.运用基因工程技术让牛合成并分泌人类抗体D.噬菌体作为载体可以将重组DNA导入动物细胞以获得转基因动物10.下列关于蛋白质工程的说法中，错误的是( )A.蛋白质工程可通过改造基因序列改变蛋白质的结构B.改造基因比直接改造蛋白质容易，操作难度较小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.基因工程和蛋白质工程都是在生物体外对基因进行操作11.下列关于基因工程和蛋白质工程的叙述错误的是( )①科学家将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组，目的是降低转基因奶牛分泌的乳汁中乳糖的含量②人生长激素基因工程菌产生的生长激素属于该工程菌的初生代谢物③基因工程和蛋白质工程都需要在分子水平上对基因进行操作④蛋白质工程最终要达到的目的是获取编码蛋白质的基因序列A.一项 B.二项 C.三项 D.四项12.如图表示利用基因工程生产胰岛素的三种途径，据图判断下列说法错误的是( )A.过程①需要限制酶和DNA连接酶 B.受体细胞A一般选用乳腺细胞C.受体细胞B通常为莴苣的体细胞 D.三种方法得到的胰岛素结构不完全相同13.下列有关基因工程的叙述错误的是( )A.基因工程的原理是基因重组，可实现对生物性状的定向改造B.常用显微注射法将基因表达载体导入小鼠受精卵C.体外扩增目的基因时，DNA聚合酶只能将脱氧核苷酸添加到引物的5′端D.可利用被标记的特异性分子探针检测目的基因是否导入受体细胞二、多项选择题：本题共5小题，每小题5分，共25分。在每小题给出的四个选项中，有不止一个选项是符合题目要求的。全部选对得5分，选对但选不全得3分，有选错得0分。14.下列关于载体的叙述中，正确的是( )A.载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组DNA分子B.在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的C.目前常用的载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等D.载体具有某些标记基因，便于对其进行切割15.某实验室需要构建含绿色荧光蛋白(GFP)基因的基因表达载体用于科学研究，下图为质粒和GFP目的片段，载体质粒具有四环素抗性基因(tet′)和氨苄青霉素抗性基因(amp′)，质粒和GFP目的片段有EcoRⅠ、NotⅠ和BamHⅠ等酶的酶切位点，这些酶各自的识别序列不同。下列叙述正确的是( ) A.通过PCR方法获得GFP目的片段需要设计一个引物B.用PCR技术扩增GFP目的片段，利用了DNA的热变性原理C.若用BamHⅠ切割GFP目的片段和质粒，可能导致GFP基因与质粒任意连接D.用于切割GFP目的片段和质粒的最佳限制酶是EcoRⅠ和NotⅠ16.用XhoⅠ和SalⅠ两种限制性核酸内切酶分别处理图ⅠDNA片段，酶切位点及酶切产物分离结果如图1、图2。以下叙述错误的是( )A.图1中两种酶识别的核苷酸序列不同B.图2中泳道②的酶切产物说明该限制酶断开了6个磷酸二酯键C.若用两种限制酶同时切割该DNA，在泳道中将出现7条带D.泳道①中是用SalⅠ处理得到的酶切产物17.下图表示利用细菌中抗虫基因培育抗虫玉米的过程，其中①~⑧表示操作步骤，a、b表示相关分子，c~e表示培养过程，其中d过程表示细菌与玉米细胞混合培养。下列有关叙述正确的是( )A.图中需要用到限制酶的是步骤①② B.图中导入目的基因的是步骤④C.步骤⑤的主要目的是扩增目的基因 D.脱分化和再分化的步骤分别是⑦和⑧18.蛋白质工程是指根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计、生产的过程。下面是蛋白质工程的基本途径，据图分析下列叙述正确的是( )A.过程A所需原料是脱氧核苷酸，过程B所需原料是氨基酸B.参与C过程的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等C.D过程主要依据每种氨基酸都有其对应的密码子D.通过蛋白质工程可以获得人类需要的蛋白质三、非选择题：本题共3小题，共36分。19.根据基因工程的有关知识，回答下列问题。（1）限制酶切割DNA分子后产生的片段，其末端形式有_________和_________。（2）质粒用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：为使载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA片段除可用EcoRⅠ切割外，还可用其他限制酶切割，“其他限制酶”必须具有的特点是_______________________。（3）实际操作中，往往用EcoRⅠ和另一种限制酶同时切割质粒和外源DNA分子，其优点在于可防止__________________。（4）按其来源不同，基因工程中常常使用的DNA连接酶有两类，即__________DNA连接酶和__________DNA连接酶。（5）基因工程中除质粒外，__________和__________也可作为载体。质粒中通常含有特殊的标记基因，这些标记基因的作用是____________________。20.氮是植物生长必不可少的一种元素，为了让植物能够拥有固氮超能力，科学家一直在尝试用已经发现的固氮基因改造植物基因组，但目前还没有获得植物界固氮“超人”。2018年某研究团队报道通过基因工程方法，将一种蓝细菌(蓝藻)中20多个固氮基因，转移到另一种不能固氮但能进行光合作用的蓝细菌(蓝藻)中，让后者获得了固氮能力。回答下列问题：(1)1967年，罗思和海林斯基发现细菌拟核DNA之外的质粒具有_______________的特点，这一发现为基因转移找到一种运载工具。(2)构建含固氮基因的重组质粒，需要用_______________ (酶)，并且将固氮基因置于_______________和_______________之间，其中后者位于基因的首端，它的作用是_______________。(3)若将含固氮基因的重组质粒导入蓝细菌(蓝藻)，一般情况下，蓝细菌(蓝藻)应处于感受态，原因是_______________。(4)一些研究发现，某些转基因植物可以表达个别或全部固氮酶基因，但它们并没有表现出固氮能力。固氮酶基因在植物中是否翻译成蛋白质，检测的方法是_______________。某些转基因植物没有表现出固氮能力，可能的原因是_______________。21.下图为蛋白质工程操作的基本思路,请据图回答下面的问题:1.代表蛋白质工程操作思路的过程是__________;代表中心法则内容的是__________。(填写数字)2.写出图中各数字代表的生物学过程的名称或内容:①__________;②__________;③__________;④__________;⑤__________。3.蛋白质工程的目的是__________,通过__________实现。4.从图中可以看出蛋白质工程的基本途径与中心法则是__________的。答案以及解析1.答案：D解析：A、限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂，即催化的是一种水解反应，故A正确；B、限制性内切酶的活性受温度、pH的影响，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高；温度和pH偏高或偏低，酶的活性都会明显降低；在过酸、过碱或温度过高条件下酶会变性失活，而在低温条件下酶的活性降低，但不会失活，故B正确；C、一种限制性内切酶只能识别双链DNA中某种特定的脱氧核苷酸序列，并在特定的位点切割磷酸二酯键，说明酶专一性，故C正确；D、限制性内切酶识别序列越短，则该序列在DNA中出现的几率就越大，故D错误。故选：D。2.答案：A解析：3.答案：B解析：Ti质粒是能够自主复制的环状双链DNA分子，其分子内部的磷酸都与两个脱氧核糖相连接，A错误，B正确;重组Ti质粒的受体细胞可以是植物愈伤组织细胞，也可以是植物的其他体细胞，如受精卵细胞，C错误;农杆菌有Ti质粒，Ti质粒上有一段T-DNA。目的基因插入Ti质粒上的T-DNA中，导入农杆菌，让农杆菌浸染植物，农杆菌的Ti质粒上的T-DNA片段(内有目的基因)整合到受体细胞的染色体上，Ti质粒上的其他基因未整合到受体细胞染色体上，D错误。4.答案：D解析：棉花二倍体细胞中检测到细菌抗虫基因,说明目的基因已经成功导入受体细胞,但不能说明目的基因在受体细胞中已经完成表达,A错误;大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA,说明目的基因已经成功导入受体细胞并转录,但不能说明目的基因完成了表达过程,B错误;山羊乳腺细胞中检测到人生长素DNA序列,说明目的基因已经成功导入受体细胞,但不能说明目的基因在受体细胞中已经完成表达,C错误;酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白,说明目的基因已经在受体细胞中完成了表达,D正确。5.答案：A解析：A.棉花体细胞中检测到苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白，说明目的基因——Bt毒蛋白基因已在棉花细胞中成功表达。故A正确；B.基因表达包括转录和翻译两个过程。大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA，说明目的基因已经转录了，不能证明翻译出相关蛋白质。故B错误；C.山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列，只能说明受体细胞中含有目的基因。故C错误；D.酵母菌细胞中检测到重组载体上的标记基因，但不一定含有目的基因，即使含有目的基因也不能证明目的基因已经表达。故D错误。6.答案：C解析：获取目的基因的方法有多种，例如利用PCR技术扩增目的基因、人工合成目的基因等，也可以从苏云金芽孢杆菌的基因文库中获取Bt毒蛋白基因，A正确；因为农杆菌的Ti质粒的T-DNA可以转移至被侵染的细胞并整合到该细胞染色体DNA上，所以要将Bt毒蛋白基因插入Ti质粒的T-DNA上构建表达载体，B正确；应将含Bt毒蛋白基因的Ti质粒导入经Ca2+处理过的农杆菌细胞，C错误；用抗虫接种实验检测转基因棉花对棉铃虫的抗性程度属于个体生物学水平鉴定，D正确。7.答案：C解析：将基因表达载体导入细菌B之前，一般要先用Ca2+处理细菌，使之处于感受态，从而能够吸收重组质粒，显微注射法是将目的基因导入动物细胞常用的方法，A错误；质粒A中含有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因，而重组质粒中抗四环素基因被破坏，只含抗氨苄青霉素基因，则在含有氨苄青霉素的培养基上能生长的是导入质粒A或重组质粒的细菌，能在含有四环素的培养基上生长的是导入了质粒A的细菌，B错误，C正确；根据题干信息分析，目的基因 (人的生长激素基因)成功表达的标志是受体细胞能产生人的生长激素，D错误。8.答案：C解析：①②的操作表示基因表达载体的构建，该过程中使用了限制酶和DNA连接酶，A错误；细胞中目的基因是否表达需要利用抗原—抗体杂交技术进行检测，B错误；一般情况下⑤只要表现出抗虫性状，就表明植株发生了可遗传变异，C正确；光学显微镜下无法观察到质粒，D错误。9.答案：D解析：基因工程技术可定向改良农作物的某些品质，A正确；利用细菌代谢旺盛的特点，将细菌利用基因工程手段改造成工程菌，生产基因工程药物，B正确；运用基因工程技术将所需抗体的相关基因导入牛的受精卵中，以达到让牛合成并分泌人类抗体的目的，C正确；噬菌体是细菌病毒，不能作为载体将重组DNA导入动物细胞，D错误。10.答案：C解析：本题主要考查蛋白质工程的原理以及蛋白质工程和基因工程的关系。蛋白质工程可通过改造基因序列改变蛋白质的结构，A正确；改造基因比直接改造蛋白质容易，操作难度较小，B正确；蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程，C错误；基因工程和蛋白质工程都是在基因水平上进行操作，且是在生物体外进行操作，D正确。11.答案：B解析：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，①正确；人生长激素基因工程菌产生的生长激素属于该工程菌的次生代谢物，②错误；蛋白质工程本质上属于基因工程的延伸，基因工程和蛋白质工程都需要在分子水平上对基因进行操作，③正确；蛋白质工程是在深入了解蛋白质分子的结构与功能关系的基础上进行的，它最终要达到的目的是改造现有蛋白质或制造新的蛋白质，以满足人类的需求，④错误。综上所述，B符合题意。12.答案：B解析：过程①为形成重组质粒的过程，需要限制酶和DNA连接酶，A正确；将目的基因导入动物细胞得到转基因动物的过程中，受体细胞应选择动物的受精卵，B错误；受体细胞B通常是莴苣的体细胞，目的基因导入该细胞后，需对该细胞进行组织培养，进而形成转基因植株，C正确；大肠杆菌因无内质网、高尔基体等细胞器，无法对核糖体合成的多肽链进行相关加工，因此形成的胰岛素结构与另外两种方法得到的胰岛素结构有所不同，D正确。13.答案：C解析：本题考查基因工程的概念、原理及操作步骤。基因工程的原理是基因重组，可实现对生物性状的定向改造，A正确；将目的基因导入动物细胞常用显微注射法，受精卵作为受体细胞，B正确；体外扩增目的基因时，DNA聚合酶只能将脱氧核苷酸添加到引物的3′端，C错误；可利用被标记的特异性分子探针检测目的基因是否导入受体细胞，即DNA分子杂交技术，D正确。14.答案：ABC解析：用DNA连接酶将目的基因和载体连接在一起，形成的DNA分子为重组DNA分子，A正确；在基因工程中目前常用的载体有质粒、噬菌体、动植物病毒等，在进行基因工程操作中，真正被用作载体的质粒，都是在天然质粒的基础上进行过人工改造的，B、C正确；标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，D错误。15.答案：BC解析：本题主要考查基因工程的操作过程以及工具酶的选择。通过PCR方法获得CFP目的片段需要设计一对引物，A错误；用PCR技术扩增目的片段，利用的是DNA的热变性原理，B正确；若用BamHⅠ切割GFP目的片段和质粒，会使得目的基因和质粒两端出现相同的黏性末端，可能导致它们发生任意连接，C正确；用于切割GFP目的片段和质粒的最佳限制酶是NotⅠ和BamHⅠ，若用EcoRⅠ和NotⅠ，会切掉载体质粒上的启动子，D错误。16.答案：BC解析：A、不同的限制酶识别并切割的核苷酸序列不同，因此图1中两种酶识别的核苷酸序列不同，A正确；B、泳道②是限制酶XhoⅠ的酶切结果，共有2个限制酶切位点，所以断开了4个磷酸二酯键，B错误；C、若用两种限制酶同时切割该DNA，如果DNA的每个酶切位点都被切割，则将该DNA切成6个片段，如果6个片段分子大小不同则在泳道中将出现6条带，如果其中有片段分子大小相同，则条带数目小于6条；如果有的DNA分子酶切位点没有断开，则可能条带数目超过6条，数目不确定，C错误；D、根据分析泳道①中是用SalⅠ处理得到的酶切产物，D正确。故选BC。17.答案：AC解析：①表示目的基因的获取，需要用到限制酶，②表示切割质粒的过程，也需要用到限制酶，步骤③需要用到的是DNA连接酶，A正确；图示将目的基因导入受体细胞（玉米细胞）的方法是农杆菌（细菌）转化法，即图中步骤④⑤⑥，B错误；步骤⑤是通过农杆菌的繁殖来扩增目的基因，C正确；d过程后，即细菌（农杆菌）与玉米细胞混合培养后进行植物组织培养过程，包括脱分化和再分化两个过程，⑧表示植物的生长发育过程，D错误。18.答案：CD解析：A. 识图分析可知，过程A是预期蛋白质的功能，过程B是设计预期蛋白质的结构，因此A、B过程均不需要原料，A错误；B. 图中C过程只是推测氨基酸应有的序列，因此不需要核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等参与，B错误；C. D过程是推测相应基因中脱氧核苷酸序列以及氨基酸与mRNA中密码子的对应关系，先推测出RNA中的碱基序列，再根据碱基互补配对的原则推测出相应基因中的核苷酸序列，C正确；D. 蛋白质工程的目的就是通过对基因的修饰和改造或者合成新的基因，从而获得人类需要的蛋白质，D正确。故选：CD。19.答案：（1）黏性末端；平末端（两空答案可颠倒）（2）切割产生的末端与EcoRⅠ切割产生的相同（3）质粒和目的基因的自身环化及随意连接（4）E·coli；T4（两空答案可颠倒）（5）动植物病毒；λ噬菌体的衍生物（两空答案可颠倒）；便于重组DNA的筛选解析：（1）限制酶切割DNA分子后产生两种类型的末端，即黏性末端和平末端。（2）为使载体与目的基因相连，两种限制酶切割产生的末端应相同。（3）根据题意分析，用不同的限制酶同时切割质粒和外源DNA分子，可以防止质粒和目的基因的自身环化及随意连接，进而使得目的基因准确插入质粒。（4）基因工程常用的DNA连接酶按来源分，可分为E·coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。（5）基因工程中常用的载体有质粒、动植物病毒和λ噬菌体的衍生物等。质粒具有标记基因，便于重组DNA的筛选。20.答案：（1）自我复制能力，可以在细菌细胞间转移 （2）限制酶、DNA连接酶；终止子；启动子（有先后顺序）；RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA（3）能够吸收周围环境中的DNA分子（4）抗原—抗体杂交；固氮酶发挥作用的条件不满足（或固氮酶不具有正常的空间结构）解析：(1)在基因工程中质粒是常用的载体，质粒是常见于原核细胞中独立于拟核之外的小型环状DNA分子，其特点是可以进行自我复制，可以在细菌细胞之间转移。(2)构建含固氮基因的重组质粒，需要用限制酶切割目的基因和质粒，再用DNA连接酶将目的基因和质粒连接起来，形成重组质粒。固氮基因是目的基因，应位于启动子和终止子之间，便于目的基因的表达。启动子位于目的基因的首端，启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA。(3)将目的基因导入微生物常采用Ca2+转化法，因此用Ca2+处理蓝细菌(蓝藻)，使蓝细菌(蓝藻)处于感受态，处于感受态的蓝细菌(蓝藻)容易吸收周围环境中的DNA分子。(4)固氮酶基因在植物中是否翻译成蛋白质，可用抗原—抗体杂交法进行检测。某些转基因植物可以表达个别或全部固氮酶基因，但它们并没有表现出固氮能力，说明固氮酶发挥作用的条件不满足或固氮酶不具有正常的空间结构。21.答案：1.④⑤; ①②③; 2.转录; 翻译; 折叠; 分子设计; DNA合成3. 根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计基因修饰或基因合成4.相反解析：本题考查蛋白质工程的基本思路,解题关键是理解蛋白质工程的原理,尤其注意以下两个方面:①蛋白质工程的直接操作对象是基因;②蛋白质工程的设计思路是中心法则的逆转。此外,还要掌握中心法则和蛋白质结构的相关知识。天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的,而蛋白质工程的基本途径与之相反,即从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相应的脱氧核苷酸序列(基因)。限制酶名称识别序列和切割位点限制酶名称识别序列和切割位点BamHⅠKpnⅠEcoRⅠSau3AⅠHindⅡSmaⅠ