1、选修三 现代生物科技专题专题一 基因工程一、选择题1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，然后导入棉花的卵裂中，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)，导入棉花卵裂，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)，导入棉花卵裂，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目的基因、启动子、终止子D目的基因、启动子、终止子、标记基因解析：基因表达载体的构建是基因工
2、程的基本步骤也是核心，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。重组载体组成应有：目的基因、启动子、终止子和标记基因。答案：D线性DNA分子的酶切示意图2已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如上图中箭头所指。如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是() A3 B4 C9 D12解析：限制性内切酶具有专一性
3、，据题干信息可知，三个切点都是该酶的切点，若线性DNA分子在三个切点都被切断，则得a、b、c、d；有一个切点被切断，得ab、cd，或abc、d，或a、bcd；有两个切点被切断，得a、b、cd，若ab、c、d，或a、bc、d。因此，共得到不同长度的DNA片段有9种。答案：C3在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是()A用mRNA为模板逆转录合成DNAB以4种脱氧核苷酸为原料人工合成C将供体DNA片段转入受体细胞中，再进一步筛选D由蛋白质的氨基酸序列推测mRNA解析：在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是以4种脱氧核苷酸为原料，人工合成目的基因；以mRNA为
4、模板逆转录合成DNA是获得真核生物目的基因的常用方法；将供体DNA片段转入受体细胞中，再进一步筛选，检测目的基因是否进入受体细胞。答案：B4下图为DNA分子的某一片段，其中分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是()ADNA连接酶、限制酶、解旋酶B限制酶、解旋酶、DNA连接酶C解旋酶、限制酶、DNA连接酶D限制酶、DNA连接酶、解旋酶解析：使碱基对内氢键断裂的是解旋酶；限制酶将特定部位的相邻两脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断开；连接DNA片段间磷酸二酯键的是DNA连接酶。答案：C5(2010诸暨模拟)采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊卵裂，培育出了转基因羊。但是人凝血因子只存在于该转基因羊
5、的乳汁中。下列有关叙述，正确的是()A人体细胞中凝血因子基因的碱基对数目，小于凝血因子氨基酸数目的3倍B可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入羊的卵裂C在该转基因羊中，人凝血因子基因只存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中D人凝血因子基因开始转录后，DNA连接酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA解析：人体细胞内遗传信息的表达过程中存在终止密码子等不编码氨基酸的情况，因此，细胞中凝血因子基因的碱基对数目应大于凝血因子氨基酸数目的3倍；在该转基因羊中，人凝血因子基因存在于所有的体细胞中；催化mRNA合成的酶是RNA聚合酶。答案：B6基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和
6、质粒，便于重组和筛选。已知限制酶的识别序列和切点是，限制酶的识别序列和切点是。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切割B目的基因和质粒均用限制酶切割C质粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割D质粒用限制酶切割，目的基因用限制酶切割解析：本题中要遵循一个原则：不能同时将两个标记基因切开，至少保留一个，所以只能用酶切割质粒；而从目的基因右侧碱基序列可知只能用酶，切割目的基因才能得到含目的基因的DNA片段。答案：D二、非选择题7图为利用生物技术获得生物新品种的过程，据图回答：(1)在基因工程中，A表示_，如果直接从苏云金杆菌中获得抗虫基因，过程使用的酶区别于其他酶的特点是_，B表
7、示_。(2)BD的过程中，若使用的棉花受体细胞为体细胞，表示的生物技术是_。要确定目的基因(抗虫基因)导入受体细胞后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，请写出在个体水平上的鉴定过程：_。解析：(1)图中A、B分别表示目的基因、重组DNA；根据酶的专一性特点，过程使用的酶是限制性核酸内切酶，其能够识别特定的脱氧核苷酸序列。(2)BD的过程是转基因植物的培育过程，其需要的生物技术是植物组织培养；在检测转基因棉花中的抗虫基因(目的基因)是否表达时，可让害虫吞食转基因棉花的叶子，观察害虫的存活情况，以确定其是否具有抗虫性状。答案：(1)目的基因能够识别特定的脱氧核苷酸序列重组DNA(2)植物
8、组织培养让害虫吞食转基因棉花的叶子，观察害虫的存活情况，以确定转基因棉花是否具有抗虫性状8(2010山东省潍坊市光华中学高三月考)已知SARS是由一种RNA病毒感染所引起的疾病。SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康复后的血清中有抗S蛋白的特异性抗体。某研究小组为了研制预防SARS病毒的疫苗，开展了前期研究工作。其简要的操作流程如下：(1)实验步骤所代表的反应过程是_。(2)步骤构建重组表达载体A和重组表达载体B必须使用_。(3)如果省略步骤而将大量扩增的S基因直接导入大肠杆菌，一般情况下，不能得到表达的S蛋白，其原因是S基因在大肠杆菌中不能_，也不能_。(4)为了检验步骤
9、所表达的S蛋白是否与病毒S蛋白有相同的免疫反应特征，可用_与_进行抗原抗体特异性反应实验，从而得出结论。(5)步骤和的结果相比，原核细胞表达的S蛋白与真核细胞表达的S蛋白的氨基酸序列_(填“相同”或“不同”)，根本原因是_。解析：本题考查基因工程的工具及操作步骤和学生识图能力。(1)图中RNADNA表示通过逆转录方式获得目的基因。(2)基因表达载体构建时，需要利用限制酶对载体和目的基因进行剪切，形成黏性末端，然后用DNA连接酶将目的基因和载体连接起来，形成重组载体。(3)目的基因导入受体细胞后，需要借助于载体在受体细胞中进行复制而扩增目的基因，从而获得大量的表达产物，而直接导入则容易被受体细胞
10、中的DNA水解酶所水解，导致得不到表达产物。(4)S蛋白为SARS病毒表面主要的病毒抗原，因此用抗原抗体特异性反应实验可检测其是否具有同样的抗原性。(5)步骤和相比，基因相同，只是导入的受体细胞的种类不同，因为真核生物和原核生物共用一套密码子，所以表达产物相同。答案：(1)逆转录(2)限制性内切酶和DNA连接酶(3)复制合成S基因的mRNA(或转录)(4)大肠杆菌中表达的S蛋白SARS康复病人血清(5)相同表达蛋白质所用的基因相同9(2010银川一中测试)2007年度诺贝尔生理学或医学奖授予了美国科学家马里奥R卡佩奇和奥利弗史密西斯、英国科学家马丁J埃文斯，奖励他们创造了一套完整的“基因敲除小
11、鼠”的方式。所谓“基因敲除小鼠”，就是先在小鼠的胚胎干细胞上通过基因重组的办法进行基因修饰，即将胚胎干细胞中的某基因改掉，然后将“修饰”后的胚胎干细胞植入小鼠的早期胚胎，生成嵌合体小鼠。这种嵌合体小鼠长大后，体内同时存在被“修饰”过的基因和未被“修饰”的基因。如果某些小鼠的生殖细胞恰巧被“修饰”过，则它们就会生出基因完全被“修饰”过的小鼠。据所学知识回答下列问题：(1)切割目的基因时，如图所示，该限制酶能识别的碱基序列是_，切点在_之间。(2)将目的基因转入小鼠胚胎干细胞后，胚胎干细胞能够发育成转基因小鼠，所依据的生物学原理是_。胚胎干细胞在体外培养的条件下可以增殖而不发生_，但通过体外定向诱
12、导，能培育出人造_。(3) 从胚胎干细胞转化到获得目的基因纯合子，并配合基因检测，最少需要代。育种过程是：检测目的基因_从中选出目的基因纯合的个体。(4)基因敲除技术中存在着一个难以克服的缺陷：敲除了某个基因后，可能不会产生容易识别的表型改变，因此就不能获知该基因的功能，请你分析原因：_。解析: 本题以新信息为载体考查基因工程的操作及其应用。（1）限制酶识别的碱基序列为回文序列，两条链的序列正好相反。由题图可知，限制酶识别的碱基序列为GAATTC，且在G和A之间切开。（2）胚胎干细胞发育成个体，体现了动物细胞的全能性；胚胎干细胞在体外培养条件下一般不发生分化，但在一定诱导条件下，可以定向分化形
13、成一定的组织或器官供移植所用。（3）基因工程育种过程为：检测目的基因选择目的基因进入生殖细胞的个体交配（第一代）从中选出目的基因纯合的个体（第二代），所以如果配合基因检测，共需要两代。（4）因基因和性状之间的关系并不是一一对应的关系，有的性状是由多对基因控制，有的基因之间可以互补，敲除了某个基因后，可能产生不易识别的表型改变，因此就不能获知该基因的功能。答案：(1)GAATTCG和A(2)细胞全能性分化组织或器官(3)2选择目的基因进入生殖细胞的个体交配(4)许多基因在功能上是多余的，敲除后，其他基因可以提供同样的功能10为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我
14、国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。(1)获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的_处，DNA连接酶作用于_处。(填“a”或“b”)(2)将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和_法。(3)由导入目的基因的水稻细胞培养成植株需要利用_技术，该技术的核心是_和_。(4)为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的_作探针进行分子杂交检测，又要用_方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。解析：本题以“科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系”为背景，考查基因工程和植物细胞工程的基本内容。基因工程中的工具酶限制酶和DNA连接酶的作用是断开
15、或连接两核苷酸间的磷酸二酯键。将目的基因导入植物受体细胞常用的方法是农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。目的基因的检测与鉴定，常利用DNA分子杂交技术(探针)等作分子水平的检测和个体生物学水平的鉴定。植物组织培养的基本过程是植物在离体状态下，进行脱分化与再分化。答案：(1)aa(2)基因枪(或花粉管通道)(3)植物组织培养脱分化(去分化)再分化(4)耐盐基因(目的基因)一定浓度盐水浇灌(移栽到盐碱地中)11(2010泰安质检)以下是有关DNA粗提取实验的材料：A核酸极不稳定，在较为剧烈的化学、物理因素和酶的作用下很容易降解。在制备DNA时要加入DNA酶的抑制剂柠檬酸钠，以除去Mg，防止DNA
16、酶的激活。B核酸中的DNA和RNA在生物体内均以核蛋白的形式存在，DNA核蛋白在1 mol/L NaCl溶液中溶解度很大，但在0.14 mol/L NaCl溶液中的溶解度很低；而RNA核蛋白溶于0.14 mol/L NaCl溶液。C用苯酚处理，可使蛋白质变性，且留在苯酚层内；在DNA溶液中加入2.5倍体积、浓度为95%的酒精，可将DNA分离出来；此时DNA十分黏稠，可用玻璃棒搅成团取出。DDNA在强酸环境下，水解产生脱氧核糖等小分子物质，它与二苯胺酸性溶液反应，能生成蓝色化合物。E实验材料与器械：柠檬酸钠溶液、石英砂、0.14 mol/L NaCl溶液、1 mol/L NaCl溶液、蒸馏水、苯
17、酚、95%酒精、二苯胺试剂、浓硫酸、花椰菜、研钵、烧杯、漏斗、玻璃棒、量筒、石棉网、酒精灯、吸管、试管等。过滤的滤液过滤的滤液滤液稀释6倍离心处理的沉淀物沉淀物再溶解加苯酚静置后去上清液提取出DNADNA鉴定。据以上材料回答下列问题：(1)研磨时，取10 g花椰菜，加入适量的石英砂、_和_。(2)将滤液稀释6倍，其目的是_。(3)取沉淀物，置于2 mL 1 mol/L NaCl溶液中，使DNA核蛋白再次溶解，再加入2 mL苯酚充分震荡后静置，待其分层后弃其上层的苯酚。该步骤的目的是除去_。(4)如何将剩余溶液中的DNA提取出来？(5)如何证明提取物是DNA分子？解析：本题考查DNA的粗提取和鉴
18、定。(1)从材料A中可以看出，DNA单独存在时不稳定，易被DNA酶分解，但柠檬酸钠可以防止DNA酶的激活，因此需要加入柠檬酸钠。因为DNA核蛋白在1 mol/L NaCl溶液中溶解度很大，但在0.14 mol/L NaCl溶液中的溶解度很低，所以开始提取时应该加入溶解度很大的1 mol/L NaCl溶液。(2)由材料B可知，DNA核蛋白在1 mol/L NaCl溶液中溶解度很大，但在0.14 mol/L NaCl溶液中的溶解度很低；而RNA核蛋白溶于0.14 mol/L NaCl溶液。因此，将1 mol/L NaCl溶液稀释6倍后，其浓度降低，从而降低DNA核蛋白的溶解度。(3)由材料C可知，
19、用苯酚处理，可使蛋白质变性，且留在苯酚层内，因此除去苯酚层即可除去蛋白质。(4)由材料C可知，除去苯酚层后，在DNA溶液中加入2.5倍体积、浓度为95%的酒精，可将DNA分离出来；此时DNA十分黏稠，可用玻璃棒搅成团取出。(5)由材料D可知，DNA在强酸环境下，水解产生脱氧核糖等小分子物质，它与二苯胺酸性溶液反应，能生成蓝色化合物，所以可以用适量的浓硫酸处理提取物，再滴加二苯胺试剂数滴，如有蓝色物质出现即可证明提取物是DNA。答案：(1)1 mol/L NaCl溶液柠檬酸钠(2)使DNA核蛋白的溶解度逐渐降低(3)蛋白质(4)向下层DNA溶液中加入2.5倍体积、浓度为95%的酒精，此时用玻璃棒
20、搅动，在玻璃棒上的成团物即是DNA。(5)用适量的浓硫酸处理提取物，再滴加二苯胺试剂数滴，如有蓝色物质出现即可证明提取物是DNA。12干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在70保存半年，给广大患者带来福音。(1)蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”：(2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产_的蛋白质，不一定符合_需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系
21、作为基础，通过_或_，对现有蛋白质进行_，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。(3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的_结构。(4)对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？_。原因是：_。解析:本题综合了蛋白质工程与基因工程的异同，并考查了蛋白质工程的原理及在生产实践中的应用。蛋白质工程是研究多种蛋白质的结构和功能、蛋白质折叠、蛋白质分子设计等一系列分子生物学基本问题的一种新型的、强有力的手段。通过对蛋白质工程的研究，可以深入地揭示生命现象的本质和生命活动的规律。基因工程遵循中心法则，从DNAmRNA蛋白质折叠产生功能，基
22、本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能蛋白质应有的高级结构蛋白质应具备的折叠状态应有的氨基酸序列应有的碱基排列创造出自然界不存在的蛋白质。答案：(1)预期蛋白质的功能蛋白质三维结构应有的氨基酸序列相应的脱氧核苷酸序列(基因)(2)自然界已存在的人类生产和生活的基因修饰基因合成改造(3)空间(或高级)(4)应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造第一，任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子也无法遗传；其次，对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多高考资源网()来源：高考资源网版权所有：高考资源网(www.k s 5 )版权所有：高考资源网()版权所有：高考资源网()
