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生物人教版 (新课标)专题1 基因工程综合与测试课堂检测
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这是一份生物人教版 (新课标)专题1 基因工程综合与测试课堂检测，共22页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
单元质量评估(一)
(专题1)
(90分钟 100分)
一、选择题(共20小题,每小题2.5分,共50分)
1.(2015·邢台高二检测)基因工程是DNA分子水平的操作,下列有关基因工程的叙述中,错误的是 ( )
A.限制酶只用于切割获取目的基因
B.载体与目的基因必须用同种限制酶处理
C.基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶
D.带有目的基因的载体是否进入受体细胞需检测
【解析】选A。在基因工程中获取目的基因和构建基因表达载体的过程中都需要限制酶的参与。
2.下列黏性末端属于同一种限制酶切割而成的是 ( )
①
②
③
④
A.①② B.①③ C.①④ D.②③
【解析】选B。经同一种限制酶切割产生的DNA片段末端碱基能互补配对,所以①③是由同一种限制酶切割产生的。
【补偿训练】在基因工程中使用的限制性核酸内切酶,其作用是 ( )
A.将目的基因从染色体上切割出来
B.识别并切割特定的DNA核苷酸序列
C.将目的基因与载体结合
D.将目的基因导入受体细胞
【解析】选B。限制性核酸内切酶可以识别并切割特定的核苷酸序列。
3.要使目的基因与对应的载体重组,所需的两种酶是 ( )
①限制酶 ②连接酶 ③解旋酶 ④还原酶
A.①② B.③④ C.①④ D.②③
【解析】选A。目的基因与对应的载体结合起来的过程是:先用限制酶分别处理目的基因和载体,使之露出相同的黏性末端;将切下的目的基因的片段插入载体切口处,再用DNA连接酶将处理好的目的基因和载体的黏性末端接好,就完成了基因的重组。
4.(2015·无锡高二检测)利用PCR技术从某种生物的基因组DNA中获取目的基因。下列有关这一过程的说法错误的是 ( )
A.有目的基因的DNA片段,作为模板进行复制
B.有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成两种引物
C.有足够的脱氧核苷酸作为原料
D.加入足够数量的DNA连接酶进行指数式扩增
【解析】选D。PCR技术可以在体外进行DNA的复制过程,需要DNA复制所需的条件:酶、模板、原料,同时还需要引物。在这一过程中所需的酶为耐高温的DNA聚合酶,而不是DNA连接酶。
【补偿训练】多聚酶链式反应(PCR技术)是体外酶促反应合成特异DNA片段的一种方法,由高温变性、低温复性及适温延伸等几步反应组成一个周期,循环进行,使目的DNA得以迅速扩增,其简要过程如下图所示。下列关于PCR技术叙述不正确的是 ( )
A.PCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术
B.反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板
C.PCR技术中以核糖核苷酸为原料,以指数方式扩增
D.应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变
【解析】选C。PCR技术是人工合成DNA的方法,原料是脱氧核苷酸,而不是核糖核苷酸。
5.(2015·南京高二检测)下列对基因工程的叙述,正确的是 ( )
A.基因工程必须使用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和RNA聚合酶
B.基因工程的核心步骤是将目的基因导入受体细胞
C.载体上的标记基因可用于检测目的基因是否导入受体细胞
D.目的基因是否表达可通过DNA分子杂交技术来检测
【解析】选C。基因工程必须使用的工具酶是限制酶、DNA连接酶,A错误;基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建,B错误;标记基因可用于检测目的基因是否导入受体细胞,C正确;目的基因是否表达可通过抗原-抗体杂交实验来检测,D错误。
6.在基因工程技术中,下列方法与目的基因获得无关的是 ( )
A.辐射诱变法
B.基因文库法
C.反转录法
D.人工合成法
【解析】选A。辐射诱变法只能使细胞内的基因发生突变,并不能将特定的基因从生物体内分离出来,因此不是获取目的基因的方法。
7.(2015·石家庄高二检测)下图是四种不同质粒的示意图,其中ri为复制必需的序列,amp为氨苄青霉素抗性基因,tet为四环素抗性基因,箭头表示同一种限制性核酸内切酶的酶切位点。下列有关叙述正确的是( )
A.基因amp和tet是一对等位基因,常作为基因工程中的标记基因
B.质粒包括细菌细胞中能自我复制的小型环状的DNA和病毒中的DNA
C.限制性核酸内切酶的作用部位是DNA分子中特定的两个核苷酸之间的氢键
D.用质粒4将目的基因导入大肠杆菌,该菌不能在含四环素的培养基上生长
【解析】选D。质粒上不含等位基因;质粒是独立于细菌拟核DNA之外能够自主复制的很小的环状DNA分子;限制性核酸内切酶的作用部位是DNA分子中特定的两个相邻核苷酸之间的磷酸二酯键,而不是氢键。
8.科学家在培育抗虫棉时,经过了许多复杂的过程和不懈的努力,才获得成功。起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒中,然后导入棉花的受精卵中,结果抗虫基因在棉花体内没有表达。然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子(抗虫基因首端),导入棉花受精卵,长成的棉花植株还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入终止子(抗虫基因末端),导入棉花受精卵,结果长成的植株有抗虫能力。由以上过程推知,作为重组载体应具备的结构是
( )
A.目的基因、启动子
B.目的基因、终止子
C.启动子、终止子
D.目的基因、启动子、终止子
【解析】选D。基因表达载体的构建是基因工程的基本步骤也是核心,其目的是使目的基因在受体细胞内稳定存在,并可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用。基因表达载体包含目的基因、启动子、终止子和标记基因,材料中体现的结构包括目的基因、启动子、终止子。
9.目的基因导入受体细胞后,是否可以稳定维持和表达其遗传特性,只有通过鉴定与检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是 ( )
①检测受体细胞中是否有目的基因
②检测受体细胞中是否有致病基因
③检测目的基因是否转录出了mRNA
④检测目的基因是否翻译成蛋白质
A.①②③B.②③④
C.①③④D.①②④
【解析】选C。检测受体细胞中是否有目的基因以及目的基因是否转录出了mRNA和翻译成蛋白质都属于目的基因检测和鉴定的内容。
10.人们试图利用基因工程的方法,用乙生物生产甲生物的一种蛋白质。生产流程是:甲生物的蛋白质→mRNA目的基因与质粒重组导入乙生物细胞获得甲生物的蛋白质。下列说法正确的是 ( )
A.①过程需要的酶是反转录酶,原料是A、U、G、C
B.②要用限制性核酸内切酶切割质粒,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过程可用农杆菌转化法
D.④过程中用的原料不含有A、U、G、C
【解析】选B。甲生物的mRNA经①过程合成目的基因为反转录,需反转录酶,原料是A、T、G、C;②为基因表达载体的构建,需用限制性核酸内切酶切割质粒,再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起;如果受体细胞是动物细胞,③过程可用显微注射法;④过程为目的基因的表达,需要的原料含有A、U、G、C。
11.科研人员现已获得H5N1禽流感病毒的抗体,其中一多肽链片段为“-甲硫氨酸-脯氨酸-苏氨酸-甘氨酸-缬氨酸-”,相应密码子分别为:甲硫氨酸(AUG)、脯氨酸(CCU、CCC、CCA)、苏氨酸(ACU、ACC、ACA)、甘氨酸(GGU、GGA、GGG)、缬氨酸(GUU、GUC、GUA)。由该多肽链人工合成的相应DNA片段如下图所示:
根据以上材料,下列叙述正确的是 ( )
A.该DNA片段可能取自禽流感病毒的质粒
B.在基因工程中,限制酶作用于①处,DNA连接酶作用于②处
C.该DNA片段转录的模板是β链
D.若该DNA片段最右侧碱基对T∥A被G∥C替换,不会引起性状的改变
【解析】选D。本题综合考查基因工程、密码子、基因突变等相关知识点。禽流感病毒没有质粒,是RNA病毒,而且该片段为人工合成的相应DNA,故A错;限制酶和DNA连接酶都作用于①处,故B错;由甲硫氨酸的密码子是AUG可知,该DNA片段转录的模板是α链,故C错;若该DNA片段最右侧碱基对T∥A被G∥C替换,则突变后,密码子由GUA变为GUC,但所翻译的氨基酸都是缬氨酸(GUU、GUC、GUA),故D正确。
12.关于目的基因导入受体细胞的描述,不正确的是 ( )
A.基因枪法导入植物体细胞的方法最常用,比较经济有效
B.显微注射技术是转基因动物中采用最多的方法
C.大肠杆菌最常用的转化方法是:使细胞的生理状态发生改变
D.农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞最常用的方法
【解析】选A。基因工程中根据受体细胞的不同选取的目的基因导入方法也不同,常用的将目的基因导入植物细胞中的方法是农杆菌转化法,将目的基因导入动物细胞最常用的方法是显微注射技术;将目的基因导入细菌的方法是钙离子处理法。
13.(2015·西安高二检测)下列关于目的基因的检测与鉴定的叙述,错误的是
( )
A.目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的关键是目的基因是否插入质粒DNA中
B.检测受体细胞是否含有目的基因及其是否成功转录的方法都是分子杂交法
C.目的基因的鉴定可以在个体水平上进行
D.如在受体细胞内检测到目的基因表达的蛋白质,可确定目的基因首端含有启动子
【解析】选A。目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的关键是目的基因是否插入到核DNA中;检测目的基因是否导入用的方法是DNA分子杂交法,检测是否转录出mRNA用的是DNA—RNA分子杂交法;检测目的基因是否表达可以用抗原-抗体分子杂交法,也可以观察个体是否表现目的性状;目的基因能成功表达,说明其首端含有启动子。
14.科学家利用生物技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵的细胞核中,经培育获得一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中,在医学研究及相关疾病治疗方面都具有重要意义。下列有关叙述错误的是
( )
A.选择受精卵作为外源基因的受体细胞是因为这种细胞具有全能性
B.采用DNA分子杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达
C.人的生长激素基因能在小鼠细胞内表达,说明遗传密码在不同种生物中可以通用
D.将转基因小鼠体细胞进行核移植(克隆),可以获得多个具有外源基因的后代
【解析】选B。受精卵的全能性最高;采用DNA分子杂交技术可检测受体细胞是否含有目的基因;人的生长激素基因能在小鼠细胞内表达,说明生物共用一套遗传密码;通过克隆得到的后代所含遗传物质相同。
15.(2015·石家庄高二检测)关于基因工程应用的叙述,正确的是 ( )
A.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因
B.基因诊断的基本原理是DNA分子杂交
C.一种基因探针能检测水体中的各种病毒
D.原核生物的基因不能用来进行真核生物的遗传改良
【解析】选B。基因治疗是向具有缺陷基因的细胞内导入正常基因,利用正常基因的表达使细胞功能恢复正常,A项错误;基因诊断是对基因探针的利用,原理是DNA分子杂交,B项正确;一种基因探针只能检测一种DNA,C项错误;由于不同细胞内DNA分子结构都相同,基因表达的过程都遵循中心法则,因此原核细胞的基因也可以用于改造真核生物的遗传性状,D项错误。
16.基因工程中,需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒,便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切割位点是—G↓GATCC—,限制酶Ⅱ的识别序列和切割位点是—↓GATC—。根据图示判断下列操作正确的是 ( )
A.目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割
B.目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割
C.质粒用限制酶Ⅱ切割,目的基因用限制酶Ⅰ切割
D.质粒用限制酶Ⅰ切割,目的基因用限制酶Ⅱ切割
【解析】选D。解答本题要遵循一个原则:不能同时将两个标记基因切开,至少保留一个,所以只能用限制酶Ⅰ切割质粒,而从目的基因右侧碱基序列可知只能用限制酶Ⅱ切割目的基因才能得到含有目的基因的DNA片段。
17.科学家为提高玉米中赖氨酸含量,计划将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸,将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的氨基酸由天冬酰胺变成异亮氨酸,就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。下列对蛋白质的改造,操作正确的是 ( )
A.直接通过分子水平改造蛋白质
B.直接改造相应的mRNA
C.对相应的基因进行操作
D.重新合成新的基因
【解析】选C。蛋白质工程的目的是对蛋白质进行改造,从而使蛋白质功能可以满足人们的需求。蛋白质功能与其高级结构密切相关,蛋白质高级结构又非常复杂,所以直接对蛋白质改造非常困难,而蛋白质是由基因控制合成的,对基因进行操作却容易得多。另外,改造后的基因可以遗传,如对蛋白质直接改造,即使成功也不能遗传。
【误区警示】蛋白质工程的目的是根据人们对蛋白质特定功能的需要,而对蛋白质结构进行分子设计,但不是直接对蛋白质进行改造,归根到底,还需对相应基因进行操作,按要求进行修饰、加工、改造,使之能控制合成人类所需要的蛋白质。
18.未来基因工程的发展非常迅猛,科学家可以用DNA探针和外源基因导入的方法进行遗传病的诊断和治疗,下列做法不正确的是 ( )
A.用DNA探针检测镰刀型细胞贫血症
B.用DNA探针检测病毒性肝炎
C.用导入外源基因的方法治疗镰刀型细胞贫血症
D.用基因替换的方法治疗21三体综合征
【解题指南】解答本题有两个关键:
(1)DNA探针技术应用的是碱基互补配对规律,只能检测相同(互补)序列的存在。
(2)明确各种常见病的发病原因,如21三体综合征是由于21号染色体多一条导致的。
【解析】选D。21三体综合征是染色体数目变异,多了一条染色体,导入外源基因只能治疗某种基因异常引起的疾病。
19.通过质粒将人腺苷酸脱氨酶基因导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述正确的是(多选) ( )
A.每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒
B.每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
C.每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个腺苷酸脱氨酶基因
D.成功的转基因大肠杆菌中的腺苷酸脱氨酶基因至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子
【解析】选A、B、D。基因控制着蛋白质的合成,大肠杆菌能够表达出腺苷酸脱氨酶,说明大肠杆菌内一定含有重组质粒,A项正确;构建重组质粒时要对质粒进行切割,因此质粒应该有一个或多个限制酶切割位点,以便和目的基因结合,B项正确;重组质粒中只要插入一个完整的目的基因就可以,并不一定每个限制酶切割位点都插入目的基因,C项错误;转基因的成功在于受体细胞内能表达出目的基因控制的蛋白质,D正确。
20.下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图,有关说法正确的是(多选) ( )
A.催化过程②的酶是反转录酶,过程③④⑤利用PCR技术
B.B上的抗性基因有利于筛选含重组质粒的受体细胞
C.催化过程⑦的DNA连接酶的作用是促使碱基之间形成氢键
D.⑨过程一般是在液体培养基中进行的
【解析】选A、B、D。由mRNA合成DNA的过程是由反转录酶催化,人工大量合成DNA利用的是PCR技术,因此A项正确;质粒上的抗性基因作为标记基因,其作用是用来检测目的基因是否导入受体细胞,B项正确;形成重组质粒的过程利用DNA连接酶,其作用是连接磷酸二酯键,C项错误;培养大肠杆菌使其快速繁殖一般利用液体培养基,D项正确。
二、非选择题(共6小题,共50分)
21.(6分)(2015·四川高考节选)将苏云金杆菌Bt蛋白的基因导入棉花细胞中,可获得抗棉铃虫的转基因棉,其过程如下图所示(注:农杆菌中Ti质粒上只有T-DNA片段能转移到植物细胞中)。
(1)过程①需用同种 酶对含Bt基因的DNA和Ti质粒进行酶切。
(2)过程③中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养,旨在让
进入棉花细胞;除尽农杆菌后,还须转接到含卡那霉素的培养基上继续培养,目的是 。
(3)检验转基因棉的抗虫性状,常用方法是 。种植转基因抗虫棉能减少 的使用,以减轻环境污染。
【解题指南】(1)题干关键信息:只有T-DNA片段能转移,“Bt”代表“Bt基因”,“KmR”代表“卡那霉素抗性基因”。
(2)关键知识:基因工程。
【解析】本题考查基因工程工具酶、农杆菌转化法的原理、目的基因的检测与鉴定。(1)过程①需用同种限制性核酸内切酶对含Bt基因的DNA和Ti质粒进行酶切,以产生相同的黏性末端,有利于连接。(2)过程③中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养,旨在让T-DNA进入棉花细胞,实现目的基因的转移;除尽农杆菌后,还须转接到含卡那霉素的培养基上继续培养,目的是筛选获得T-DNA片段的植物细胞进行植物组织培养。(3)检验转基因棉的抗虫性状,常用方法是投放棉铃虫,使其食用看效果。种植转基因抗虫棉能减少农药的使用,以减轻环境污染。
答案:(1)限制性核酸内切
(2)T-DNA 筛选获得T-DNA片段的植物细胞
(3)投放棉铃虫 农药
22.(8分)(2015·台州高二检测)浙江大学农学院喻景权教授课题组研究发现,一种植物激素——油菜素内酯能促进农药在植物体内的降解和代谢。用油菜素内酯处理后,许多参与农药降解的基因(如P450基因和红霉素抗性基因)表达和酶活性都得到提高,在这些基因“指导”下合成的蛋白酶能把农药逐渐转化为水溶性物质或低毒甚至无毒物质,有的则被直接排出体外。某课题组进一步进行了如下的实验操作,请回答下列问题。
(1)获得油菜素内酯合成酶基因的方法有 、 。步骤①用PCR技术扩增基因时用到的耐高温酶通常是指 。
(2)导入重组质粒2以后,往往还需要进行检测和筛选,可用 制成探针,检测是否导入了重组基因,在培养基中加入 可将含有目的基因的细胞筛选出来。
(3)请你为该课题命名: 。
【解析】(1)进行基因工程操作时,首先要获取目的基因,其方法有多种:从基因文库中获取、人工合成目的基因或PCR合成等。(2)检测受体细胞中是否导入了目的基因一般用DNA分子杂交技术,而对导入重组质粒的受体细胞进行筛选时所用的方法是选择培养,根据题目中图示内容重组质粒中含有红霉素抗性基因,因此选择培养时选用含红霉素的培养基进行培养。(3)从图中可以看出,最终通过对照实验来检验转基因细菌对土壤中农药的分解能力。
答案:(1)从基因文库中获取 人工合成目的基因或PCR合成 耐热的DNA聚合酶
(2)红霉素抗性基因 红霉素
(3)油菜素内酯能否促进土壤中农药的分解
23.(8分)下图表示从苏云金芽孢杆菌中获取抗虫基因(简称Bt基因)培育转基因抗虫棉的图解。
请回答:
(1)图中a过程要用到的酶是 。
(2)在进行图中b过程时,由我国科学家独创的十分简便经济的方法是 ,此外,也通常采用 法。
(3)为确定抗虫棉是否培育成功,既要用放射性同位素标记的
作探针进行分子杂交测试,又要在个体生物学水平上鉴定,后者具体过程是 。
(4)活化的毒性物质应是一种 分子,可以全部或部分嵌合于昆虫的细胞膜上,使细胞膜产生孔道,导致细胞由于渗透平衡的破坏而破裂。
(5)我国在“863”计划资助下开展Bt抗虫棉、抗虫水稻等研究,可以减少农药、杀虫剂的使用,这将对 起到重要作用。
【解析】(1)切割DNA分子以获取目的基因需用限制性核酸内切酶。
(2)将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法,其中由我国科学家独创的方法是花粉管通道法,最常用的方法是农杆菌转化法。
(3)DNA探针是指用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段。个体生物学水平上的鉴定是检测其是否表现出抗虫性状。
(4)原毒素是Bt基因表达的产物,而活化的毒性物质是由原毒素经蛋白酶处理得到的,为多肽。
(5)Bt转基因抗虫棉可以在不使用农药的前提下防虫、治虫,避免了使用农药对环境造成的污染。
答案:(1)限制性核酸内切酶(限制酶)
(2)花粉管通道法 农杆菌转化
(3)含杀虫晶体蛋白基因(或Bt基因、目的基因)的DNA片段 让害虫吞食抗虫棉叶子,观察害虫的存活状态(合理即可)
(4)多肽 (5)环境保护
24.(10分)(2015·黄冈高二检测)下图表示某抗虫水稻主要培育流程,据图回答:
(1)组建理想的载体需要对天然的质粒进行改造。下图是天然土壤农杆菌Ti质粒结构示意图(表示部分基因及部分限制性核酸内切酶作用位点),据图分析:
①人工改造时,要使抗虫基因表达,还应插入 。
②人工改造时用限制酶Ⅱ处理,其目的如下:
第一,去除质粒上的 基因,保证T-DNA进入水稻细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长。
第二,使质粒带有单一限制酶作用位点,有利于 。
第三,使质粒大小合适,可以提高转化效率等。
③若用限制酶Ⅰ分别切割改造过的理想质粒和带有抗虫基因的DNA分子,并构建成重组Ti质粒。分别以含四环素和卡那霉素的培养基培养已成功导入抗虫基因的水稻胚细胞,观察到的细胞生长的现象是
。
(2)若限制酶Ⅱ切割DNA分子后形成的黏性末端为,则该酶识别的核苷酸序列是 。
【解析】(1)①基因表达载体的组成包括启动子、终止子、目的基因、标记基因等,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,最终获得所需要的蛋白质。②tmr和tms分别是编码产物控制合成细胞分裂素和编码产物控制合成吲哚乙酸的基因,用限制酶Ⅱ可将两切点之间的片段切除,因此T-DNA进入水稻细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长。③改造过的理想质粒上的四环素抗性基因被破坏,因此在含四环素的培养基中不能生长,而限制酶Ⅱ和限制酶Ⅰ都没有破坏卡那霉素和新霉素抗性基因,因此在含卡那霉素的培养基上能够生长。
(2)由黏性末端可知,限制酶Ⅱ切割的核苷酸序列为,因此该酶识别的核苷酸序列是GACGTC。
答案:(1)①启动子 ②tms和tmr 目的基因(或外源DNA)准确插入 ③在含卡那霉素的培养基中能够生长,而在含四环素的培养基中不能生长
(2)GACGTC
25.(8分)糖尿病是一种常见病,且发病率有逐年增加的趋势,以致发达国家把它列为第三号“杀手”。目前对糖尿病Ⅰ型的治疗,大多采用激素疗法,所用激素为胰岛素,由胰岛B细胞分泌。这种治疗用的激素过去主要是从动物的内脏中提取,数量有限,20世纪70年代后,开始采用基因工程的方法生产,如图所示,请回答:
(1)指出图中2、4、6、7的名称:
2 ,4 ,
6 ,7 。
(2)一般获取4采用的方法是 。
(3)6的获得必须用 切割2和4,使它们产生相同的 ,再加入适量的 酶,才可形成。
(4)图示中步骤7要用 处理大肠杆菌。
【解题指南】本题考查基因工程的应用及糖尿病的有关知识,解答本题的关键有两点:
(1)根据图示分清基因工程操作的几个步骤。
(2)明确将真核细胞的基因导入原核细胞时,获得目的基因一般用人工合成的方法。
【解析】基因工程操作过程分为四步:目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。将人体基因导入大肠杆菌时,获取目的基因要用人工合成法。构建基因表达载体时要用相同的限制酶切割质粒和目的基因,再用DNA连接酶连接形成重组质粒。将表达载体导入大肠杆菌时先要用Ca2+对大肠杆菌进行处理,使其处于感受态。
答案:(1)质粒 目的基因(或胰岛素基因) 重组质粒 受体细胞(或大肠杆菌)
(2)人工合成
(3)同种限制酶 黏性末端 DNA连接
(4)Ca2+
26.(10分)(2015·郑州高二检测)在培育转基因植物的研究中,卡那霉素抗性基因(Kanr)常作为标记基因,只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程,请据图回答下列问题。
(1)A过程需要的酶有 。
(2)B过程及其结果体现了质粒作为载体必须具备的两个条件是
。
(3)C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外,还必须加入 。
(4)如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测,D过程应该用
作为探针。
(5)科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传规律。
①将转基因植株与 杂交,其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1∶1。
②若该转基因植株自交,则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为 。
【解析】(1)A过程为目的基因与载体相结合的过程,需要同种限制酶和DNA连接酶;(2)B过程为目的基因导入受体细胞的过程,目的基因是否导入受体细胞需检测标记基因,在培养过程中,质粒能进行复制并能稳定保存;(3)C过程中需加入卡那霉素对含卡那霉素抗性基因的细胞进行选择;(4)D过程用含放射性同位素标记的抗虫基因作探针检验植株中是否含有抗虫基因;(5)转基因植株相当于杂合子,与非转基因植株杂交,后代两种性状比例为1∶1,转基因植株自交,后代比例为3∶1。
答案:(1)限制酶和DNA连接酶
(2)具有标记基因;能在宿主细胞中复制并稳定保存
(3)卡那霉素
(4)放射性同位素标记的抗虫基因
(5)①非转基因植株 ②3∶1
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单元质量评估(一)
(专题1)
(90分钟 100分)
一、选择题(共20小题,每小题2.5分,共50分)
1.(2015·邢台高二检测)基因工程是DNA分子水平的操作,下列有关基因工程的叙述中,错误的是 ( )
A.限制酶只用于切割获取目的基因
B.载体与目的基因必须用同种限制酶处理
C.基因工程所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶
D.带有目的基因的载体是否进入受体细胞需检测
【解析】选A。在基因工程中获取目的基因和构建基因表达载体的过程中都需要限制酶的参与。
2.下列黏性末端属于同一种限制酶切割而成的是 ( )
①
②
③
④
A.①② B.①③ C.①④ D.②③
【解析】选B。经同一种限制酶切割产生的DNA片段末端碱基能互补配对,所以①③是由同一种限制酶切割产生的。
【补偿训练】在基因工程中使用的限制性核酸内切酶,其作用是 ( )
A.将目的基因从染色体上切割出来
B.识别并切割特定的DNA核苷酸序列
C.将目的基因与载体结合
D.将目的基因导入受体细胞
【解析】选B。限制性核酸内切酶可以识别并切割特定的核苷酸序列。
3.要使目的基因与对应的载体重组,所需的两种酶是 ( )
①限制酶 ②连接酶 ③解旋酶 ④还原酶
A.①② B.③④ C.①④ D.②③
【解析】选A。目的基因与对应的载体结合起来的过程是:先用限制酶分别处理目的基因和载体,使之露出相同的黏性末端;将切下的目的基因的片段插入载体切口处,再用DNA连接酶将处理好的目的基因和载体的黏性末端接好,就完成了基因的重组。
4.(2015·无锡高二检测)利用PCR技术从某种生物的基因组DNA中获取目的基因。下列有关这一过程的说法错误的是 ( )
A.有目的基因的DNA片段,作为模板进行复制
B.有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成两种引物
C.有足够的脱氧核苷酸作为原料
D.加入足够数量的DNA连接酶进行指数式扩增
【解析】选D。PCR技术可以在体外进行DNA的复制过程,需要DNA复制所需的条件:酶、模板、原料,同时还需要引物。在这一过程中所需的酶为耐高温的DNA聚合酶,而不是DNA连接酶。
【补偿训练】多聚酶链式反应(PCR技术)是体外酶促反应合成特异DNA片段的一种方法,由高温变性、低温复性及适温延伸等几步反应组成一个周期,循环进行,使目的DNA得以迅速扩增,其简要过程如下图所示。下列关于PCR技术叙述不正确的是 ( )
A.PCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术
B.反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板
C.PCR技术中以核糖核苷酸为原料,以指数方式扩增
D.应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变
【解析】选C。PCR技术是人工合成DNA的方法,原料是脱氧核苷酸,而不是核糖核苷酸。
5.(2015·南京高二检测)下列对基因工程的叙述,正确的是 ( )
A.基因工程必须使用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和RNA聚合酶
B.基因工程的核心步骤是将目的基因导入受体细胞
C.载体上的标记基因可用于检测目的基因是否导入受体细胞
D.目的基因是否表达可通过DNA分子杂交技术来检测
【解析】选C。基因工程必须使用的工具酶是限制酶、DNA连接酶,A错误;基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建,B错误;标记基因可用于检测目的基因是否导入受体细胞,C正确;目的基因是否表达可通过抗原-抗体杂交实验来检测,D错误。
6.在基因工程技术中,下列方法与目的基因获得无关的是 ( )
A.辐射诱变法
B.基因文库法
C.反转录法
D.人工合成法
【解析】选A。辐射诱变法只能使细胞内的基因发生突变,并不能将特定的基因从生物体内分离出来,因此不是获取目的基因的方法。
7.(2015·石家庄高二检测)下图是四种不同质粒的示意图,其中ri为复制必需的序列,amp为氨苄青霉素抗性基因,tet为四环素抗性基因,箭头表示同一种限制性核酸内切酶的酶切位点。下列有关叙述正确的是( )
A.基因amp和tet是一对等位基因,常作为基因工程中的标记基因
B.质粒包括细菌细胞中能自我复制的小型环状的DNA和病毒中的DNA
C.限制性核酸内切酶的作用部位是DNA分子中特定的两个核苷酸之间的氢键
D.用质粒4将目的基因导入大肠杆菌,该菌不能在含四环素的培养基上生长
【解析】选D。质粒上不含等位基因;质粒是独立于细菌拟核DNA之外能够自主复制的很小的环状DNA分子;限制性核酸内切酶的作用部位是DNA分子中特定的两个相邻核苷酸之间的磷酸二酯键,而不是氢键。
8.科学家在培育抗虫棉时,经过了许多复杂的过程和不懈的努力,才获得成功。起初把苏云金芽孢杆菌的抗虫基因插入载体质粒中,然后导入棉花的受精卵中,结果抗虫基因在棉花体内没有表达。然后在插入抗虫基因的质粒中插入启动子(抗虫基因首端),导入棉花受精卵,长成的棉花植株还是没有抗虫能力。科学家又在有启动子、抗虫基因的质粒中插入终止子(抗虫基因末端),导入棉花受精卵,结果长成的植株有抗虫能力。由以上过程推知,作为重组载体应具备的结构是
( )
A.目的基因、启动子
B.目的基因、终止子
C.启动子、终止子
D.目的基因、启动子、终止子
【解析】选D。基因表达载体的构建是基因工程的基本步骤也是核心,其目的是使目的基因在受体细胞内稳定存在,并可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用。基因表达载体包含目的基因、启动子、终止子和标记基因,材料中体现的结构包括目的基因、启动子、终止子。
9.目的基因导入受体细胞后,是否可以稳定维持和表达其遗传特性,只有通过鉴定与检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是 ( )
①检测受体细胞中是否有目的基因
②检测受体细胞中是否有致病基因
③检测目的基因是否转录出了mRNA
④检测目的基因是否翻译成蛋白质
A.①②③B.②③④
C.①③④D.①②④
【解析】选C。检测受体细胞中是否有目的基因以及目的基因是否转录出了mRNA和翻译成蛋白质都属于目的基因检测和鉴定的内容。
10.人们试图利用基因工程的方法,用乙生物生产甲生物的一种蛋白质。生产流程是:甲生物的蛋白质→mRNA目的基因与质粒重组导入乙生物细胞获得甲生物的蛋白质。下列说法正确的是 ( )
A.①过程需要的酶是反转录酶,原料是A、U、G、C
B.②要用限制性核酸内切酶切割质粒,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过程可用农杆菌转化法
D.④过程中用的原料不含有A、U、G、C
【解析】选B。甲生物的mRNA经①过程合成目的基因为反转录,需反转录酶,原料是A、T、G、C;②为基因表达载体的构建,需用限制性核酸内切酶切割质粒,再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起;如果受体细胞是动物细胞,③过程可用显微注射法;④过程为目的基因的表达,需要的原料含有A、U、G、C。
11.科研人员现已获得H5N1禽流感病毒的抗体,其中一多肽链片段为“-甲硫氨酸-脯氨酸-苏氨酸-甘氨酸-缬氨酸-”,相应密码子分别为:甲硫氨酸(AUG)、脯氨酸(CCU、CCC、CCA)、苏氨酸(ACU、ACC、ACA)、甘氨酸(GGU、GGA、GGG)、缬氨酸(GUU、GUC、GUA)。由该多肽链人工合成的相应DNA片段如下图所示:
根据以上材料,下列叙述正确的是 ( )
A.该DNA片段可能取自禽流感病毒的质粒
B.在基因工程中,限制酶作用于①处,DNA连接酶作用于②处
C.该DNA片段转录的模板是β链
D.若该DNA片段最右侧碱基对T∥A被G∥C替换,不会引起性状的改变
【解析】选D。本题综合考查基因工程、密码子、基因突变等相关知识点。禽流感病毒没有质粒,是RNA病毒,而且该片段为人工合成的相应DNA,故A错;限制酶和DNA连接酶都作用于①处,故B错;由甲硫氨酸的密码子是AUG可知,该DNA片段转录的模板是α链,故C错;若该DNA片段最右侧碱基对T∥A被G∥C替换,则突变后,密码子由GUA变为GUC,但所翻译的氨基酸都是缬氨酸(GUU、GUC、GUA),故D正确。
12.关于目的基因导入受体细胞的描述,不正确的是 ( )
A.基因枪法导入植物体细胞的方法最常用,比较经济有效
B.显微注射技术是转基因动物中采用最多的方法
C.大肠杆菌最常用的转化方法是:使细胞的生理状态发生改变
D.农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞最常用的方法
【解析】选A。基因工程中根据受体细胞的不同选取的目的基因导入方法也不同,常用的将目的基因导入植物细胞中的方法是农杆菌转化法,将目的基因导入动物细胞最常用的方法是显微注射技术;将目的基因导入细菌的方法是钙离子处理法。
13.(2015·西安高二检测)下列关于目的基因的检测与鉴定的叙述,错误的是
( )
A.目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的关键是目的基因是否插入质粒DNA中
B.检测受体细胞是否含有目的基因及其是否成功转录的方法都是分子杂交法
C.目的基因的鉴定可以在个体水平上进行
D.如在受体细胞内检测到目的基因表达的蛋白质,可确定目的基因首端含有启动子
【解析】选A。目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的关键是目的基因是否插入到核DNA中;检测目的基因是否导入用的方法是DNA分子杂交法,检测是否转录出mRNA用的是DNA—RNA分子杂交法;检测目的基因是否表达可以用抗原-抗体分子杂交法,也可以观察个体是否表现目的性状;目的基因能成功表达,说明其首端含有启动子。
14.科学家利用生物技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵的细胞核中,经培育获得一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中,在医学研究及相关疾病治疗方面都具有重要意义。下列有关叙述错误的是
( )
A.选择受精卵作为外源基因的受体细胞是因为这种细胞具有全能性
B.采用DNA分子杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达
C.人的生长激素基因能在小鼠细胞内表达,说明遗传密码在不同种生物中可以通用
D.将转基因小鼠体细胞进行核移植(克隆),可以获得多个具有外源基因的后代
【解析】选B。受精卵的全能性最高;采用DNA分子杂交技术可检测受体细胞是否含有目的基因;人的生长激素基因能在小鼠细胞内表达,说明生物共用一套遗传密码;通过克隆得到的后代所含遗传物质相同。
15.(2015·石家庄高二检测)关于基因工程应用的叙述,正确的是 ( )
A.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因
B.基因诊断的基本原理是DNA分子杂交
C.一种基因探针能检测水体中的各种病毒
D.原核生物的基因不能用来进行真核生物的遗传改良
【解析】选B。基因治疗是向具有缺陷基因的细胞内导入正常基因,利用正常基因的表达使细胞功能恢复正常,A项错误;基因诊断是对基因探针的利用,原理是DNA分子杂交,B项正确;一种基因探针只能检测一种DNA,C项错误;由于不同细胞内DNA分子结构都相同,基因表达的过程都遵循中心法则,因此原核细胞的基因也可以用于改造真核生物的遗传性状,D项错误。
16.基因工程中,需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒,便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切割位点是—G↓GATCC—,限制酶Ⅱ的识别序列和切割位点是—↓GATC—。根据图示判断下列操作正确的是 ( )
A.目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割
B.目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割
C.质粒用限制酶Ⅱ切割,目的基因用限制酶Ⅰ切割
D.质粒用限制酶Ⅰ切割,目的基因用限制酶Ⅱ切割
【解析】选D。解答本题要遵循一个原则:不能同时将两个标记基因切开,至少保留一个,所以只能用限制酶Ⅰ切割质粒,而从目的基因右侧碱基序列可知只能用限制酶Ⅱ切割目的基因才能得到含有目的基因的DNA片段。
17.科学家为提高玉米中赖氨酸含量,计划将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸,将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的氨基酸由天冬酰胺变成异亮氨酸,就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍。下列对蛋白质的改造,操作正确的是 ( )
A.直接通过分子水平改造蛋白质
B.直接改造相应的mRNA
C.对相应的基因进行操作
D.重新合成新的基因
【解析】选C。蛋白质工程的目的是对蛋白质进行改造,从而使蛋白质功能可以满足人们的需求。蛋白质功能与其高级结构密切相关,蛋白质高级结构又非常复杂,所以直接对蛋白质改造非常困难,而蛋白质是由基因控制合成的,对基因进行操作却容易得多。另外,改造后的基因可以遗传,如对蛋白质直接改造,即使成功也不能遗传。
【误区警示】蛋白质工程的目的是根据人们对蛋白质特定功能的需要,而对蛋白质结构进行分子设计,但不是直接对蛋白质进行改造,归根到底,还需对相应基因进行操作,按要求进行修饰、加工、改造,使之能控制合成人类所需要的蛋白质。
18.未来基因工程的发展非常迅猛,科学家可以用DNA探针和外源基因导入的方法进行遗传病的诊断和治疗,下列做法不正确的是 ( )
A.用DNA探针检测镰刀型细胞贫血症
B.用DNA探针检测病毒性肝炎
C.用导入外源基因的方法治疗镰刀型细胞贫血症
D.用基因替换的方法治疗21三体综合征
【解题指南】解答本题有两个关键:
(1)DNA探针技术应用的是碱基互补配对规律,只能检测相同(互补)序列的存在。
(2)明确各种常见病的发病原因,如21三体综合征是由于21号染色体多一条导致的。
【解析】选D。21三体综合征是染色体数目变异,多了一条染色体,导入外源基因只能治疗某种基因异常引起的疾病。
19.通过质粒将人腺苷酸脱氨酶基因导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述正确的是(多选) ( )
A.每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒
B.每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
C.每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个腺苷酸脱氨酶基因
D.成功的转基因大肠杆菌中的腺苷酸脱氨酶基因至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子
【解析】选A、B、D。基因控制着蛋白质的合成,大肠杆菌能够表达出腺苷酸脱氨酶,说明大肠杆菌内一定含有重组质粒,A项正确;构建重组质粒时要对质粒进行切割,因此质粒应该有一个或多个限制酶切割位点,以便和目的基因结合,B项正确;重组质粒中只要插入一个完整的目的基因就可以,并不一定每个限制酶切割位点都插入目的基因,C项错误;转基因的成功在于受体细胞内能表达出目的基因控制的蛋白质,D正确。
20.下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图,有关说法正确的是(多选) ( )
A.催化过程②的酶是反转录酶,过程③④⑤利用PCR技术
B.B上的抗性基因有利于筛选含重组质粒的受体细胞
C.催化过程⑦的DNA连接酶的作用是促使碱基之间形成氢键
D.⑨过程一般是在液体培养基中进行的
【解析】选A、B、D。由mRNA合成DNA的过程是由反转录酶催化,人工大量合成DNA利用的是PCR技术,因此A项正确;质粒上的抗性基因作为标记基因,其作用是用来检测目的基因是否导入受体细胞,B项正确;形成重组质粒的过程利用DNA连接酶,其作用是连接磷酸二酯键,C项错误;培养大肠杆菌使其快速繁殖一般利用液体培养基,D项正确。
二、非选择题(共6小题,共50分)
21.(6分)(2015·四川高考节选)将苏云金杆菌Bt蛋白的基因导入棉花细胞中,可获得抗棉铃虫的转基因棉,其过程如下图所示(注:农杆菌中Ti质粒上只有T-DNA片段能转移到植物细胞中)。
(1)过程①需用同种 酶对含Bt基因的DNA和Ti质粒进行酶切。
(2)过程③中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养,旨在让
进入棉花细胞;除尽农杆菌后,还须转接到含卡那霉素的培养基上继续培养,目的是 。
(3)检验转基因棉的抗虫性状,常用方法是 。种植转基因抗虫棉能减少 的使用,以减轻环境污染。
【解题指南】(1)题干关键信息:只有T-DNA片段能转移,“Bt”代表“Bt基因”,“KmR”代表“卡那霉素抗性基因”。
(2)关键知识:基因工程。
【解析】本题考查基因工程工具酶、农杆菌转化法的原理、目的基因的检测与鉴定。(1)过程①需用同种限制性核酸内切酶对含Bt基因的DNA和Ti质粒进行酶切,以产生相同的黏性末端,有利于连接。(2)过程③中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养,旨在让T-DNA进入棉花细胞,实现目的基因的转移;除尽农杆菌后,还须转接到含卡那霉素的培养基上继续培养,目的是筛选获得T-DNA片段的植物细胞进行植物组织培养。(3)检验转基因棉的抗虫性状,常用方法是投放棉铃虫,使其食用看效果。种植转基因抗虫棉能减少农药的使用,以减轻环境污染。
答案:(1)限制性核酸内切
(2)T-DNA 筛选获得T-DNA片段的植物细胞
(3)投放棉铃虫 农药
22.(8分)(2015·台州高二检测)浙江大学农学院喻景权教授课题组研究发现,一种植物激素——油菜素内酯能促进农药在植物体内的降解和代谢。用油菜素内酯处理后,许多参与农药降解的基因(如P450基因和红霉素抗性基因)表达和酶活性都得到提高,在这些基因“指导”下合成的蛋白酶能把农药逐渐转化为水溶性物质或低毒甚至无毒物质,有的则被直接排出体外。某课题组进一步进行了如下的实验操作,请回答下列问题。
(1)获得油菜素内酯合成酶基因的方法有 、 。步骤①用PCR技术扩增基因时用到的耐高温酶通常是指 。
(2)导入重组质粒2以后,往往还需要进行检测和筛选,可用 制成探针,检测是否导入了重组基因,在培养基中加入 可将含有目的基因的细胞筛选出来。
(3)请你为该课题命名: 。
【解析】(1)进行基因工程操作时,首先要获取目的基因,其方法有多种:从基因文库中获取、人工合成目的基因或PCR合成等。(2)检测受体细胞中是否导入了目的基因一般用DNA分子杂交技术,而对导入重组质粒的受体细胞进行筛选时所用的方法是选择培养,根据题目中图示内容重组质粒中含有红霉素抗性基因,因此选择培养时选用含红霉素的培养基进行培养。(3)从图中可以看出,最终通过对照实验来检验转基因细菌对土壤中农药的分解能力。
答案:(1)从基因文库中获取 人工合成目的基因或PCR合成 耐热的DNA聚合酶
(2)红霉素抗性基因 红霉素
(3)油菜素内酯能否促进土壤中农药的分解
23.(8分)下图表示从苏云金芽孢杆菌中获取抗虫基因(简称Bt基因)培育转基因抗虫棉的图解。
请回答:
(1)图中a过程要用到的酶是 。
(2)在进行图中b过程时,由我国科学家独创的十分简便经济的方法是 ,此外,也通常采用 法。
(3)为确定抗虫棉是否培育成功,既要用放射性同位素标记的
作探针进行分子杂交测试,又要在个体生物学水平上鉴定,后者具体过程是 。
(4)活化的毒性物质应是一种 分子,可以全部或部分嵌合于昆虫的细胞膜上,使细胞膜产生孔道,导致细胞由于渗透平衡的破坏而破裂。
(5)我国在“863”计划资助下开展Bt抗虫棉、抗虫水稻等研究,可以减少农药、杀虫剂的使用,这将对 起到重要作用。
【解析】(1)切割DNA分子以获取目的基因需用限制性核酸内切酶。
(2)将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法,其中由我国科学家独创的方法是花粉管通道法,最常用的方法是农杆菌转化法。
(3)DNA探针是指用放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段。个体生物学水平上的鉴定是检测其是否表现出抗虫性状。
(4)原毒素是Bt基因表达的产物,而活化的毒性物质是由原毒素经蛋白酶处理得到的,为多肽。
(5)Bt转基因抗虫棉可以在不使用农药的前提下防虫、治虫,避免了使用农药对环境造成的污染。
答案:(1)限制性核酸内切酶(限制酶)
(2)花粉管通道法 农杆菌转化
(3)含杀虫晶体蛋白基因(或Bt基因、目的基因)的DNA片段 让害虫吞食抗虫棉叶子,观察害虫的存活状态(合理即可)
(4)多肽 (5)环境保护
24.(10分)(2015·黄冈高二检测)下图表示某抗虫水稻主要培育流程,据图回答:
(1)组建理想的载体需要对天然的质粒进行改造。下图是天然土壤农杆菌Ti质粒结构示意图(表示部分基因及部分限制性核酸内切酶作用位点),据图分析:
①人工改造时,要使抗虫基因表达,还应插入 。
②人工改造时用限制酶Ⅱ处理,其目的如下:
第一,去除质粒上的 基因,保证T-DNA进入水稻细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长。
第二,使质粒带有单一限制酶作用位点,有利于 。
第三,使质粒大小合适,可以提高转化效率等。
③若用限制酶Ⅰ分别切割改造过的理想质粒和带有抗虫基因的DNA分子,并构建成重组Ti质粒。分别以含四环素和卡那霉素的培养基培养已成功导入抗虫基因的水稻胚细胞,观察到的细胞生长的现象是
。
(2)若限制酶Ⅱ切割DNA分子后形成的黏性末端为,则该酶识别的核苷酸序列是 。
【解析】(1)①基因表达载体的组成包括启动子、终止子、目的基因、标记基因等,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,最终获得所需要的蛋白质。②tmr和tms分别是编码产物控制合成细胞分裂素和编码产物控制合成吲哚乙酸的基因,用限制酶Ⅱ可将两切点之间的片段切除,因此T-DNA进入水稻细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长。③改造过的理想质粒上的四环素抗性基因被破坏,因此在含四环素的培养基中不能生长,而限制酶Ⅱ和限制酶Ⅰ都没有破坏卡那霉素和新霉素抗性基因,因此在含卡那霉素的培养基上能够生长。
(2)由黏性末端可知,限制酶Ⅱ切割的核苷酸序列为,因此该酶识别的核苷酸序列是GACGTC。
答案:(1)①启动子 ②tms和tmr 目的基因(或外源DNA)准确插入 ③在含卡那霉素的培养基中能够生长,而在含四环素的培养基中不能生长
(2)GACGTC
25.(8分)糖尿病是一种常见病,且发病率有逐年增加的趋势,以致发达国家把它列为第三号“杀手”。目前对糖尿病Ⅰ型的治疗,大多采用激素疗法,所用激素为胰岛素,由胰岛B细胞分泌。这种治疗用的激素过去主要是从动物的内脏中提取,数量有限,20世纪70年代后,开始采用基因工程的方法生产,如图所示,请回答:
(1)指出图中2、4、6、7的名称:
2 ,4 ,
6 ,7 。
(2)一般获取4采用的方法是 。
(3)6的获得必须用 切割2和4,使它们产生相同的 ,再加入适量的 酶,才可形成。
(4)图示中步骤7要用 处理大肠杆菌。
【解题指南】本题考查基因工程的应用及糖尿病的有关知识,解答本题的关键有两点:
(1)根据图示分清基因工程操作的几个步骤。
(2)明确将真核细胞的基因导入原核细胞时,获得目的基因一般用人工合成的方法。
【解析】基因工程操作过程分为四步:目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。将人体基因导入大肠杆菌时,获取目的基因要用人工合成法。构建基因表达载体时要用相同的限制酶切割质粒和目的基因,再用DNA连接酶连接形成重组质粒。将表达载体导入大肠杆菌时先要用Ca2+对大肠杆菌进行处理,使其处于感受态。
答案:(1)质粒 目的基因(或胰岛素基因) 重组质粒 受体细胞(或大肠杆菌)
(2)人工合成
(3)同种限制酶 黏性末端 DNA连接
(4)Ca2+
26.(10分)(2015·郑州高二检测)在培育转基因植物的研究中,卡那霉素抗性基因(Kanr)常作为标记基因,只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程,请据图回答下列问题。
(1)A过程需要的酶有 。
(2)B过程及其结果体现了质粒作为载体必须具备的两个条件是
。
(3)C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外,还必须加入 。
(4)如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测,D过程应该用
作为探针。
(5)科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传规律。
①将转基因植株与 杂交,其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1∶1。
②若该转基因植株自交,则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为 。
【解析】(1)A过程为目的基因与载体相结合的过程,需要同种限制酶和DNA连接酶;(2)B过程为目的基因导入受体细胞的过程,目的基因是否导入受体细胞需检测标记基因,在培养过程中,质粒能进行复制并能稳定保存;(3)C过程中需加入卡那霉素对含卡那霉素抗性基因的细胞进行选择;(4)D过程用含放射性同位素标记的抗虫基因作探针检验植株中是否含有抗虫基因;(5)转基因植株相当于杂合子,与非转基因植株杂交,后代两种性状比例为1∶1,转基因植株自交,后代比例为3∶1。
答案:(1)限制酶和DNA连接酶
(2)具有标记基因;能在宿主细胞中复制并稳定保存
(3)卡那霉素
(4)放射性同位素标记的抗虫基因
(5)①非转基因植株 ②3∶1
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