1、基因工程的应用课后篇巩固提升基础巩固1.下列有关基因工程应用的说法,正确的是()A.用基因工程培育的抗虫植物也能抗病毒B.基因工程在畜牧业上的应用主要是培育体型巨大的动物C.基因工程可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆性强的作物D.科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质导入植物中,或者改变这些氨基酸的合成途径中某种关键酶的活性,以提高氨基酸的含量答案C解析基因工程培育的抗虫棉只能抗某种虫害,不能抗病毒。基因工程用于畜牧业主要是为了改良动物品种,改善畜产品的品质。科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中,或者改变这些氨基酸合成途径中某种关键酶的活性,以提高氨基酸的含量。2.利用基因工程,可将
2、酵母菌制成“工程菌”, 用于生产乙肝疫苗,在制作“工程菌”时,应向酵母菌中导入()A.乙肝病毒的表面抗原B.抗乙肝病毒的抗体的基因C.抗乙肝病毒的抗体D.乙肝病毒的表面抗原基因答案D3.治疗复合型免疫缺陷症、白化病、囊性纤维化病等人类遗传病的最有效手段是()A.口服化学药物B.注射化学药物C.利用辐射或药物诱发致病基因突变D.采用基因治疗法纠正或弥补缺陷基因带来的影响答案D4.番茄营养丰富,是人们喜爱的蔬菜之一。普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因,控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶,该酶能破坏细胞壁,使番茄软化,不耐储存。科学家通过基因工程将一种抗多聚半乳糖醛酸酶的基因导入番茄细胞,获得了抗软化
3、番茄。下列关于培育抗软化番茄的叙述,错误的是()A.质粒可作为载体B.受体细胞是番茄细胞C.目的基因为多聚半乳糖醛酸酶基因D.目的基因的表达延缓了细胞的软化答案C解析培育抗软化番茄时可以将质粒作为载体,目的基因是抗多聚半乳糖醛酸酶基因,受体细胞是番茄细胞。5.下列关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述,不正确的是()A.器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题B.猪的内脏构造、大小和血管分布与人的极为相似C.灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪D.无论以哪种动物作为供体,都需要在其基因组中导入某种调节因子,以抑制抗原决定基因的表达,或设法除去抗原决定基因答案C解析猪体
4、内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物。为解决免疫排斥问题,应在器官供体基因组中导入某种调节因子,或设法除去抗原决定基因,以培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官。6.利用基因工程生产蛋白质药物,经历了三个发展阶段。第一阶段:将人的基因转入细菌细胞。第二阶段:将人的基因转入小鼠等动物细胞。这两个阶段都进行细胞培养,提取药物。第三阶段:将人的基因转入高等动物体内,饲养这些动物,从乳汁、尿液等物质中提取药物。(1)将人的基因转入异种生物的细胞或个体内,能够产生药物蛋白的原理是基因能控制(以遗传信息图表示)过程。(2)为了获得更多的目的基因,可以用技术使目的基因在生物体外大量扩增。(3)由
5、于重组DNA分子成功导入受体细胞的概率,所以在转化后通常需要进行操作。(4)利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单,甚至可以直接饮用乳汁治病。如果让药物蛋白基因在动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中表达,利用转基因牛、羊的尿液生产提取药物比用乳汁提取药物具有更大的优越性,其优越性在于:处于不同发育时期的(填性别)动物均可产生药物。答案(1)DNARNA蛋白质(性状)(2)PCR(多聚酶链式反应)(3)低筛选(4)雌性、雄性解析基因工程成功的标志是合成相应的蛋白质,表现出相应的性状;在实验室中可以通过PCR技术对目的基因进行扩增;目前条件下,基因工程的成功率还是比较低的,所以在转化后通常需要进行筛选。能力
6、提升7.下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。判断下列说法正确的是()A.将重组质粒导入细菌B细胞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答案C解析将基因表达载体导入细菌B细胞之前,一般要先用Ca2+处理细菌B细胞,使之处于感受态,从而能够更好地吸收重组质粒,显微注射法是将目的基因导入动物细胞常用的方
7、法,A项错误;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项错误,C项正确;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项错误。8.低温寒害是农林业生产中一种严重的自然灾害,全球每年因低温寒害造成的农作物损失高达数千亿元,利用转基因手段研究并提高植物抗寒能力,培育转基因抗寒植物,具有重要的理论和现实意义。沙东青是我国西北沙漠地区唯一的常绿阔叶灌木,具有极强的抗寒性,可在冬季-
8、30 的低温下存活。北京林业大学科研团队将得到的沙冬青相关抗寒基因AmLEA导入烟草,诱导其正常表达,成功培育出T0代高抗寒性烟草植株。下图为培育过程示意图,请分析回答下列问题。(1)获取AmLEA基因时,通常是从低温诱导下的沙东青胚根细胞中提取总的mRNA,通过反转录获得。PCR技术可依据的特异性,实现对AmLEA基因的专一性扩增。(2)为保证AmLEA基因和质粒的充分连接,一般需要在基因上、下游引物的5端分别添加不同的,主要目的是。(3)高抗寒性植株的培育过程需要经过多次检测和筛选,AmLEA基因能在烟草细胞中稳定遗传的关键是;烟草细胞的合理选材也是成功的关键,比如受体细胞为幼嫩的外植体,
9、其转化效率会远远高于成熟组织,其可能的原因是。(4)将T0代转基因烟草所结的部分种子,置于低温胁迫条件下培养,其萌发率和生长量均明显优于野生型烟草,这表明。答案(1)cDNA引物(2)限制酶识别序列使目的基因片段能定向插入表达载体,减少自连(3)AmLEA基因插入到受体细胞的染色体DNA上幼嫩组织中的多数细胞处于分裂期,更利于与外源DNA整合(4)AmLEA基因及对应性状能通过有性生殖遗传给后代解析(1)目的基因的获取是基因工程的第一步,通常从低温诱导下的沙东青胚根细胞中提取总的mRNA,通过反转录获得总的cDNA,然后加入依据目的基因的一段核苷酸序列设计的引物,可以特异性地对AmLEA基因进
10、行扩增;(2)在引物5端加上不同限制酶的识别序列,能够保证目的基因片段能定向插入表达载体,减少自连;(3)AmLEA基因转移并整合到受体细胞的染色体DNA上是其能在烟草细胞中稳定遗传的关键;幼嫩植物细胞具有旺盛的分裂能力,并且植物细胞处于分裂期,更利于与外源DNA整合;(4)T0代转基因烟草含有AmLEA基因,其种子在低温胁迫条件下的萌发率和生长量均优于野生型烟草,说明AmLEA基因及其表达的性状可以通过有性生殖遗传给后代。9.科学家尝试使用Cre/LoxP位点特异性重组系统,在确定目的基因导入成功后,删除转基因烟草细胞内的抗除草剂基因。其技术过程如图1所示(图中的代表基因前的启动子),据图回
11、答下列问题。图1(1)LoxP是一种仅由34个碱基对构成的小型DNA片段,由两个含13个碱基对的反向重复序列和中间间隔的8个碱基对序列共同组成,自身不会表达,插入质粒后也不影响原有基因的表达,其碱基序列如图2所示:图2Cre酶能特异性地识别此序列并在箭头处切开LoxP,其功能类似于基因工程中的酶。(2)将重组质粒导入植物细胞中最常用的方法是。作为标记基因,抗除草剂基因用于检测目的基因是否导入成功的原理是。(3)确定目的基因导入成功后,抗除草剂基因就没有用了。抗除草剂基因继续留在植物体内可能会造成的安全问题是。经Cre酶处理后,质粒中的两个LoxP序列分别被切开后,可得到图1中右侧的这两个DNA
12、分子。由于,因此抗除草剂基因不再表达。答案(1)限制(2)农杆菌转化法抗除草剂基因与目的基因在同一个质粒上(3)抗除草剂基因可能转移到杂草中抗除草剂基因没有启动子解析(1)Cre酶可以识别DNA的特异序列并在特定位点切割,使磷酸二酯键断裂,功能类似于限制性核酸内切酶(限制酶)。(2)将重组质粒导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法等,其中最常用的方法是农杆菌转化法。抗除草剂基因可以作为标记基因,检测目的基因是否导入成功,原因是抗除草剂基因与目的基因在同一个质粒上,两者一起表达。如果表现出抗除草剂性状,则说明目的基因成功导入。(3)抗除草剂基因如果留在植物体内,可能传播、重组到杂草DNA中,
13、导致杂草抗除草剂,难以清除。由图1可知,质粒二中缺少启动子,抗除草剂基因无法正常表达。10.亨廷顿舞蹈症(HD)患者是由编码亨廷顿蛋白的基因(H基因)序列中的三个核苷酸(CAG)发生多次重复所致。我国科学家利用基因编辑技术和体细胞核移植技术成功培育出世界首例含人类突变H基因的模型猪,操作过程如下图所示。回答下列问题。(1)为获得CAG重复150次的人H基因片段,科学家首先从患者的细胞中提取mRNA,再通过过程即可获得目的基因。为了满足筛选需要,还需要对获取的目的基因进行PCR扩增,扩增目的基因的前提是。(2)图中将目的基因导入体细胞前,常需要用到酶来构建基因表达载体。将目的基因导入体细胞的常用
14、方法是。如何从个体水平检测获得的猪是否为含有人类突变H基因的模型猪?。答案(1)反转录要有一段已知目的基因的核苷酸序列(2)限制酶和DNA连接显微注射法如果猪表现出亨廷顿舞蹈症症状,则猪含有人类突变H基因解析(1)从患者的细胞中提取mRNA,再通过反转录过程即可获得目的基因(cDNA);用PCR技术扩增目的基因的前提是要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引物。(2)构建基因表达载体常用限制酶(切割目的基因和运载体)和DNA连接酶(连接经切割过的目的基因和运载体);将目的基因导入动物体细胞常用显微注射法;从个体水平检测获得的猪是否含有人类突变H基因,就是看猪是否表现出亨廷顿舞蹈症症状:若猪表现出亨廷顿舞蹈症症状,则猪含有人类突变H基因。
