基因工程及其應(yīng)用(35分鐘100分)一、選擇題(共9小題，每小題5分，共45分)1.(2017·威海高一檢測)下列哪項不是基因工程中經(jīng)常使用的用來運(yùn)載目的基因的載體()A.質(zhì)粒B.噬菌體C.動植物病毒D.細(xì)菌核區(qū)的DNA【解析】選D?；蚬こ讨薪?jīng)常使用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、噬菌體、動植物病毒等，細(xì)菌核區(qū)的DNA不是用來運(yùn)載目的基因的載體。2.在畜牧養(yǎng)殖業(yè)上，科學(xué)家利用基因工程的方法培育出了轉(zhuǎn)基因奶牛、超級綿羊等多種轉(zhuǎn)基因動物?！稗D(zhuǎn)基因動物”培育利用的原理是()A.基因突變B.基因重組C.染色體結(jié)構(gòu)變異D.染色體數(shù)目變異【解析】選B?！稗D(zhuǎn)基因動物”培育采用的方法是基因工程，其原理是基因重組，發(fā)生在分子水平上?！菊`區(qū)警示】基因重組分為狹義和廣義兩種，狹義的基因重組是指減數(shù)分裂過程中交叉互換和非同源染色體上非等位基因的自由組合；廣義的基因重組還包括基因工程。3.據(jù)下圖有關(guān)基因工程的工具酶功能的敘述，不正確的是()A.切斷a的酶為限制性核酸內(nèi)切酶B.切斷b的酶為解旋酶C.連接a的酶為DNA連接酶D.切斷b的酶為限制性核酸內(nèi)切酶【解析】選D。a為磷酸二酯鍵，限制性核酸內(nèi)切酶作用于磷酸二酯鍵，A正確，D錯誤。解旋酶使DNA鏈解開，連接DNA兩條鏈的為堿基對之間的氫鍵(b)，B正確。DNA連接酶可使兩個DNA分子片段連接起來，作用的也是磷酸二酯鍵，C正確?！净犹骄俊?1)圖中能夠切斷a處的酶還有哪些？提示：DNA水解酶。(2)圖中b化學(xué)鍵的斷裂是否一定需要酶的催化？為什么？提示：不一定。b化學(xué)鍵為氫鍵，高溫處理也可以使氫鍵斷裂。【誤區(qū)警示】限制酶與DNA解旋酶不同(1)相同點(diǎn)：作用機(jī)理都是破壞化學(xué)鍵。(2)不同點(diǎn)：作用部位：限制酶作用于磷酸二酯鍵，DNA解旋酶作用于氫鍵。作用范圍：限制酶作用于特定的核苷酸序列和特定的切點(diǎn)，DNA解旋酶作用于所有的DNA分子。4.(2017·西安高一檢測)如圖所示限制酶切割基因分子的過程，從圖中可知，該限制酶能識別的堿基序列和切點(diǎn)是()A.CTTAAG，切點(diǎn)在C和T之間B.CTTAAG，切點(diǎn)在T和A之間C.GAATTC，切點(diǎn)在G和A之間D.GAATTC，切點(diǎn)在C和T之間【解析】選C。據(jù)圖分析，該限制酶能識別的堿基序列為GAATTC，其切點(diǎn)是在G和A之間，所以C正確。5.(2017·銀川高一檢測)下列提到的物質(zhì)不是基因工程常用的工具的是()限制性核酸內(nèi)切酶DNA聚合酶DNA連接酶運(yùn)載體解旋酶A.B.C.D.【解析】選D?；蚬こ坛Ｓ玫墓ぞ甙ǎ合拗菩院怂醿?nèi)切酶(限制酶)、DNA連接酶、運(yùn)載體；而DNA聚合酶和解旋酶均在DNA復(fù)制過程中發(fā)揮作用。綜上所述，D項符合題意。6.質(zhì)粒是基因工程最常用的載體，下列關(guān)于質(zhì)粒的說法正確的是()A.質(zhì)粒在受體細(xì)胞內(nèi)都要整合到染色體DNA上B.質(zhì)粒是獨(dú)立于細(xì)菌擬核DNA之外的小型細(xì)胞器C.基因工程操作中的質(zhì)粒一般都是經(jīng)過人工改造的D.質(zhì)粒上堿基數(shù)量之間存在A+G=U+C【解析】選C。若受體細(xì)胞是真核細(xì)胞，則質(zhì)粒可整合到染色體DNA上，若受體細(xì)胞是原核細(xì)胞，因其沒有染色體而只能整合到DNA上，所以A錯誤；質(zhì)粒是獨(dú)立于細(xì)菌擬核之外的小型環(huán)狀DNA，不是細(xì)胞器，所以B錯誤；基因工程中使用的質(zhì)粒已不是原來細(xì)菌或細(xì)胞中存在的天然質(zhì)粒，而是經(jīng)過人工改造的，所以C正確；質(zhì)粒是雙鏈環(huán)狀DNA，其遵循堿基互補(bǔ)配對原則A+G=T+C，所以D錯誤。【補(bǔ)償訓(xùn)練】下列關(guān)于基因工程中運(yùn)載體的敘述，不正確的是()A.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合的過程發(fā)生在細(xì)胞外B.目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，受體細(xì)胞即發(fā)生基因突變C.運(yùn)載體對受體細(xì)胞的生理代謝不起決定作用D.常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒等【解析】選B。目的基因與運(yùn)載體結(jié)合的過程發(fā)生在細(xì)胞外，是人為控制操作的，A正確；目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，受體細(xì)胞即發(fā)生基因重組，B錯誤；運(yùn)載體對受體細(xì)胞的生理代謝不起決定作用，能在受體細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在，C正確；常用的運(yùn)載體有質(zhì)粒、噬菌體和動植物病毒等，D正確。7.(2017·廊坊高一檢測)關(guān)于基因工程的敘述，正確的是世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號94294192()A.限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用部位相同，都是氫鍵B.質(zhì)粒是基因工程中常用的運(yùn)載體，其上的基因一般屬于核基因C.通過基因工程制備轉(zhuǎn)基因植物，可以選葉肉細(xì)胞作為基因工程的受體細(xì)胞D.人體胰島素基因通過基因工程技術(shù)轉(zhuǎn)入大腸桿菌以后，其傳遞和表達(dá)不再遵循中心法則【解析】選C。限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的作用部位都是磷酸二酯鍵，A錯誤；基因工程中常用的運(yùn)載體是質(zhì)粒，質(zhì)粒存在于細(xì)菌和真菌細(xì)胞中，是一種能進(jìn)行自主復(fù)制的環(huán)狀DNA分子，所以質(zhì)粒上的基因不屬于核基因，B錯誤；植物體細(xì)胞具有全能性，所以可以選擇葉肉細(xì)胞作為基因工程的受體細(xì)胞，C正確；人的胰島素基因在大腸桿菌體內(nèi)表達(dá)時，遺傳信息的傳遞和表達(dá)仍遵循中心法則，D錯誤。8.“黃金大米”是將胡蘿卜素轉(zhuǎn)化酶的基因?qū)胨炯?xì)胞中而制備成功的。一般來說，制備“黃金大米”植株的過程中，不需要使用下列中的()A.限制性核酸內(nèi)切酶B.纖維素酶C.DNA連接酶D.DNA聚合酶【解析】選B。獲取目的基因和構(gòu)建基因表達(dá)載體時都需要使用限制性核酸內(nèi)切酶，A不符合題意；采用基因工程技術(shù)培育“黃金大米”植株的過程中不需要使用纖維素酶，B符合題意；構(gòu)建基因表達(dá)載體時，需要使用DNA連接酶，C不符合題意；基因在受體細(xì)胞中復(fù)制時需要DNA聚合酶，D不符合題意。【互動探究】(1)胡蘿卜素轉(zhuǎn)化酶基因控制“黃金大米”的性狀表現(xiàn)的途徑是什么？提示：基因通過控制酶的合成來控制代謝過程，進(jìn)而控制生物體的性狀。(2)本題A、C、D項三種酶的共同點(diǎn)是什么？提示：都是作用于兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵。9.(2017·珠海高一檢測)科學(xué)家將一種腺病毒插入小鼠的腿部肌肉中，作為載體來傳遞一段基因代碼，能使小鼠肌肉細(xì)胞產(chǎn)生多種強(qiáng)效中和艾滋病病毒(HIV)的抗體，保護(hù)它們免受感染。下列相關(guān)分析中不正確的是()世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號94294193A.這種方法屬于體內(nèi)基因治療B.這段指導(dǎo)抗體合成的基因代碼屬于腺病毒的基因C.這段基因代碼很可能是對小鼠的原有基因進(jìn)行修飾形成的D.這種方法雖然在小鼠體內(nèi)試驗成功，但用于人類的臨床還有一定困難【解析】選B。科學(xué)家們采用的治療方法是直接向小鼠的肌肉細(xì)胞轉(zhuǎn)移基因，屬于體內(nèi)基因治療；基因代碼表達(dá)的是小鼠的抗體，應(yīng)該是對小鼠的原有基因進(jìn)行修飾形成的，腺病毒只是基因的載體，并不提供目的基因；由于目前還沒有完全解釋人類基因組的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制，在充分了解基因調(diào)控機(jī)制之前，還不能將這種方法在臨床上用于人類艾滋病的治療。二、非選擇題(共2小題，共33分)10.(19分)(2017·鹽城高一檢測)美國科學(xué)家利用基因工程技術(shù)，將人胰島素基因拼接到大腸桿菌的DNA分子中，然后通過大腸桿菌的繁殖，生產(chǎn)了人胰島素，操作過程如下圖所示：世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號94294194(1)過程所使用的酶與獲取胰島素基因所使用的酶一般是_(填“相同”或“不同”)的。(2)過程使用的酶是_，它的作用是使質(zhì)粒與目的基因結(jié)合形成_分子。(3)在基因工程中過程的目的是_。(4)在基因工程中，目的基因的表達(dá)與檢測是通過檢測大腸桿菌是否產(chǎn)生_實(shí)現(xiàn)的。(5)大腸桿菌合成人胰島素的過程可以表示為_ _(用箭頭和簡要文字表示)?！窘馕觥?1)獲取目的基因和切割質(zhì)粒使用的是同一種限制酶，這樣可以獲得相同的黏性末端。(2)過程表示目的基因(人胰島素基因)與運(yùn)載體(質(zhì)粒)結(jié)合成重組DNA分子的過程。(3)過程表示將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞(大腸桿菌)的過程。(4)如果要檢測人胰島素基因是否在大腸桿菌內(nèi)表達(dá)，應(yīng)檢測大腸桿菌是否有人胰島素產(chǎn)生。(5)大腸桿菌合成人胰島素的過程是人胰島素基因表達(dá)的過程，包括轉(zhuǎn)錄和翻譯。答案：(1)相同(2)DNA連接酶重組DNA(或重組質(zhì)粒)(3)將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞(4)人胰島素(5)DNA(基因)mRNA蛋白質(zhì)11.(16分)(2017·泉州高一檢測)通過DNA重組技術(shù)使原有基因得以改造的動物稱為轉(zhuǎn)基因動物。運(yùn)用這一技術(shù)可使羊奶中含有人體蛋白質(zhì)，如圖表示這一技術(shù)的基本過程，在該工程中所用的基因“剪刀”能識別的序列和切點(diǎn)是-GGATCC-，請回答下列問題：世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號94294195(1)從羊染色體中“剪下”羊蛋白質(zhì)基因的酶是_，人體蛋白質(zhì)基因“插入”后連接在羊染色體中需要的酶是_。(2)人體蛋白質(zhì)基因之所以能連接到羊的染色體DNA中，原因是_ _，人體蛋白質(zhì)基因?qū)胙蚣?xì)胞時常用的工具是_。(3)此過程中目的基因的檢測與表達(dá)中的表達(dá)是指_?！窘馕觥?1)剪切獲取目的基因的酶是限制性核酸內(nèi)切酶，將不同的DNA片段連接起來的酶是DNA連接酶。(2)不同生物的DNA化學(xué)組成和空間結(jié)構(gòu)相同，即都具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞需要先與運(yùn)載體結(jié)合，最常用的運(yùn)載體是質(zhì)粒，也可以用病毒。(3)基因的表達(dá)是指基因通過轉(zhuǎn)錄和翻譯合成相應(yīng)的蛋白質(zhì)的過程。答案：(1)限制性核酸內(nèi)切酶DNA連接酶(2)不同生物的DNA具有相同的物質(zhì)基礎(chǔ)和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)細(xì)菌質(zhì)?；虿《?3)人體蛋白質(zhì)基因在羊體細(xì)胞內(nèi)控制合成人體蛋白質(zhì)1.(6分)不同種植物之間存在競爭，如某些植物能分泌一些化學(xué)物質(zhì)用于抑制別種植物在其周圍生長。最近，科學(xué)家試圖往大麥等農(nóng)作物中轉(zhuǎn)入控制合成這些化學(xué)物質(zhì)的基因，以達(dá)成抑制雜草生長的目的。下列說法正確的是()世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號94294196A.將該基因轉(zhuǎn)入大麥中，一定會抑制雜草生長B.所用的工具酶是限制酶、DNA連接酶和運(yùn)載體C.通常用一種限制性核酸內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA，用另一種限制性核酸內(nèi)切酶處理運(yùn)載體D.種植該種轉(zhuǎn)基因大麥可以增加糧食產(chǎn)量，減少農(nóng)藥的使用【解析】選D。目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后不一定會表達(dá)，需要進(jìn)行檢測和鑒定，A錯誤；運(yùn)載體不是工具酶，B錯誤；在基因工程中常用同一種限制性核酸內(nèi)切酶來處理含目的基因的DNA和運(yùn)載體，C錯誤；轉(zhuǎn)基因大麥可以抑制雜草生長，減少了除草劑的使用，同時減弱了與雜草的競爭，增加了產(chǎn)量，D正確。接軌高考·特色題型專練2. (14分)(2017·安慶高一檢測)斑馬魚的酶D由17號染色體上的D基因編碼。具有純合突變基因(dd)的斑馬魚胚胎會發(fā)出紅色熒光。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將綠色熒光蛋白(G)基因整合到斑馬魚的17號染色體，帶有G基因的胚胎能夠發(fā)出綠色熒光，未整合G基因的染色體對應(yīng)位點(diǎn)表示g。用個體M和N進(jìn)行如下雜交實(shí)驗。世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號94294197(1)在上述轉(zhuǎn)基因?qū)嶒炛?，將G基因與_結(jié)合，需要的兩類酶有_和_。將重組質(zhì)粒成功地顯微注射到斑馬魚受精卵中，胚胎沒有發(fā)出綠色熒光，說明_。(2)雜交后，出現(xiàn)紅·綠熒光(既有紅色又有綠色熒光)胚胎的原因是親代_(填“M”或“N”)的初級精(卵)母細(xì)胞在減數(shù)分裂過程中，同源染色體的_發(fā)生了交換，導(dǎo)致染色體發(fā)生_。【解析】(1)在基因工程中，需要將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合，在此過程中需要使用同種限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶；將綠色熒光基因?qū)胧芫阎泻鬀]有出現(xiàn)綠色熒光，說明目的基因沒有表達(dá)。(2)由于M和N的雜交后代出現(xiàn)了紅·綠熒光(ddG_)個體，且綠色熒光個體N的基因型為DdGg，說明無熒光M個體一定含有d基因，不含有G基因，因此基因型為Ddgg；后代紅·綠熒光個體的出現(xiàn)是由于親代N在減數(shù)分裂過程中同源染色體的非姐妹染色單體交叉互換導(dǎo)致d和G同時出現(xiàn)在同一條染色體上，此變異稱為基因重組。答案：(1)運(yùn)載體(或質(zhì)粒)限制酶(或限制性核酸內(nèi)切酶)DNA連接酶熒光基因未成功表達(dá)(2)N非姐妹染色單體基因重組8