1、选修三现代生物科技专题 第1讲基因工程及其安全性(含生物武器)1利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需的产品。下列选项中能说明目的基因完成表达的是()A棉花细胞中检测到载体上的标记基因B山羊乳腺细胞中检测到人的生长激素基因C大肠杆菌中检测到人的胰岛素基因转录出的mRNAD酵母菌细胞中提取到人的干扰素解析目的基因完成表达是指目的基因在细胞中合成相应的蛋白质，在酵母菌细胞中提取到人的干扰素，说明导入酵母菌中的人的干扰素基因完成了表达。答案D2对转基因生物的安全性发生争论，与科学发展水平的限制有密切关系。下面关于基因的相关知识中，不可能是争论的原因的是()A对基因的结构和调控机制等的了解仍相当
2、有限B所转移的基因有不少是异种生物之间的基因转移C外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的DDNA重组技术需要有精心设计的“分子工具”解析在DNA重组技术中使用的“分子工具”包括限制性内切酶、DNA连接酶和运载体，人们可以根据需要选择使用，不可能是争论的原因。答案D3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。已知限制酶的识别序列和切点是GGATCC，限制酶的识别序列和切点是GATC。根据图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目的基因若用限制
3、酶切割时，只能在目的基因的一侧切开，而不能将其切下；质粒若用限制酶切割，两种标记基因均将被破坏，所以只能用限制酶切割质粒。答案D4将人的干扰素基因通过基因定点突变，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，改造后的干扰素比天然干扰素的抗病毒活性和稳定性显著提高，此项技术属于()A蛋白质工程B细胞工程C胚胎工程D生态工程解析蛋白质工程是利用基因工程手段，包括基因的定点突变和基因表达对蛋白质进行改造，以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。由题意知该技术属于蛋白质工程。答案A5下列关于基因工程中有关酶的叙述不正确的是()A限制酶水解相邻核苷酸间的化学键打断DNABDNA连接酶可将末端碱基互补的两个D
4、NA片段连接CDNA聚合酶能够从引物末端延伸DNA或RNAD逆转录酶以一条RNA为模板合成互补的DNA解析DNA聚合酶只能从引物末端延伸DNA而不能延伸RNA；限制酶水解相邻核苷酸间的化学键打断DNA；DNA连接酶可将末端碱基互补的两个DNA片段连接；逆转录酶以一条RNA为模板合成互补的DNA。答案C6如图是利用基因工程技术培育转基因植物，生产可食用疫苗的部分过程示意图，其中Pst、Sma、EcoR、Apa为四种限制性核酸内切酶。下列说法错误的是()A图示过程是基因工程的核心步骤B表达载体构建时需要用到限制酶SmaC抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来D除图示组成外，表达载体
5、中还应该含有启动子和终止子等结构解析图示过程为基因表达载体的构建过程，是基因工程中的核心步骤。构建过程中需要将目的基因完整切割下来，此时要用到限制酶Pst、EcoR。抗卡那霉素基因是标记基因，目的是便于鉴定和筛选含有目的基因的细胞。基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等。答案B7下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：限制酶BamH HindEcoR Sma识别序列及切割位点GGATCCCCTAGGAAGCTTTTCGAAGAATTCCTTAAGCCCGGGGGGCCC(1)一个图1所示的质粒分子经Sma切割前后，分别
6、含有_个游离的磷酸基团。(2)若对图中质粒进行改造，插入的Sma酶切位点越多，质粒的热稳定性越_。(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma切割，原因是_。(4)与只使用EcoR 相比较，使用BamH 和Hind两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止_。(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入_酶。(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_。(7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在 _的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。解析(1)质粒切割前是双链环状DNA分子，所
7、有磷酸基团均参与形成磷酸二酯键，故不含游离的磷酸基团。从图1可以看出，质粒上只含有一个Sma 的切点，因此被该酶切割后，质粒变为线性双链DNA分子，因每条链上含有一个游离的磷酸基团，因此切割后含有两个游离的磷酸基团。(2)由题目可知，Sma 识别的DNA序列只有G和C，而G和C之间可以形成三个氢键，A和T之间可以形成二个氢键，所以Sma 酶切位点越多，热稳定性就越高。(3)质粒抗生素抗性基因为标记基因，由图2可知，标记基因和外源DNA目的基因中均含有Sma 酶切位点，都可以被Sma 破坏，故不能使用该酶剪切质粒和含有目的基因的DNA。(4)只使用EcoR，则质粒和目的基因两端的黏性末端相同，用
8、连接酶连接时，会产生质粒和目的基因自身连接物，而利用BamH 和Hind 剪切时，质粒和目的基因两端的黏性末端不同，用DNA连接酶连接时，不会产生自身连接产物。(5)质粒和目的基因连接后获得重组质粒，该过程需要连接酶作用，故混合后加入DNA连接酶。(6)质粒上的抗性基因为标记基因，用于鉴别和筛选含有重组质粒的受体细胞。(7)目的基因为蔗糖转运蛋白基因，所用的受体细胞为丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，若将重组质粒导入了受体细胞，则受体细胞应能从培养基中吸收蔗糖，故应在以蔗糖为唯一碳源的培养基上进行培养。答案(1)0、2(2)高(3)Sma会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因(4)质粒和
9、含目的基因的外源DNA片段自身环化(5)DNA连接(6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞(7)蔗糖为唯一含碳营养物质8治疗心脏病的药物TPA是一种组织纤维蛋白溶酶原活化剂，可利用生物工程技术来生产。下图是利用生物工程技术让羊生产TPA的大致过程，图中、表示部分生产过程。请据图分析回答：(1)图中表示_的构建，所用的工具酶有_、_。(2)图中过程选择受精卵作为TPA基因受体细胞的主要原因是_；若需体外形成羊的受精卵，需在_(垂体激素)的作用下促其排卵，然后再进行体外受精。(3)图中过程是否成功，与供体和受体的_状况有关；受体对移入子宫的_基本上不发生_反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。(4)图
10、中过程表示产生大量的克隆羊，则该过程可采用的技术有_，这些克隆羊的基因型_(填“相同”或“不同”)。答案(1)基因表达载体限制性核酸内切酶DNA连接酶(2)受精卵的发育全能性最高促性腺激素(3)生理外来胚胎免疫排斥(4)细胞核移植(或胚胎分割移植)相同9人外周血单核细胞能合成白介素2(IL2)。该蛋白可增强机体免疫功能，但在体内易被降解。研究人员将IL2基因与人血清白蛋白(HSA)基因拼接成一个融合基因，并在酵母菌中表达，获得具有IL2生理功能、且不易降解的IL2HSA融合蛋白。其技术流程如图。请回答下列问题。(1)培养人外周血单核细胞的适宜温度为_；图中表示_过程。(2)表达载体1中的位点_
11、，应为限制酶Bgl的识别位点，才能成功构建表达载体2。(3)表达载体2导入酵母菌后，融合基因转录出的mRNA中，与IL2蛋白对应的碱基序列不能含有_(起始、终止)密码子，才能成功表达出IL2HSA融合蛋白。(4)应用_杂交技术可检测酵母菌是否表达出IL2HSA融合蛋白。解析(1)人体的体温是37 左右，因此培养人体细胞的最适宜温度就是37 。由mRNA到cDNA过程是逆转录过程。(2)根据图解可知目的基因的两端分别是由限制酶EcoR I、Bgl切割的，一般用同一限制酶切割才能形成相同的黏性末端，表达载体1中的位点a具有EcoR I的识别位点，因此位点a应为限制酶Bgl的识别位点，才能成功构建表
12、达载体2。(3)mRNA中如果含有终止密码子，则会导致翻译终止，不能合成出目的蛋白。(4)抗原、抗体的结合具有特异性，抗原抗体杂交技术可以迅速检测出酵母菌是否表达出IL2HSA融合蛋白。答案(1)37(或36.50.5)反(或逆)转录(2)a(3)终止(4)抗原抗体10ch1L基因是蓝细菌(蓝藻)DNA上控制叶绿素合成的基因，为研究该基因对叶绿素合成的控制，需要构建该种生物缺失ch1L基因的变异株细胞。技术路线如图甲所示，请据图分析回答问题。(1)与真菌相比较，蓝细菌在结构上最主要的特点是_，在功能上最主要的特点是_。(2)过程中均使用的工具酶有_。(3)构建重组质粒B在整个操作过程中的目的是
13、_和_。(4)若含有ch1L基因的DNA片段和选用的质粒上的限制酶切割位点如图乙所示。请回答问题。构建含ch1L基因的重组质粒A时，应选用的限制酶是_，对_进行切割。同时用酶1和酶4切割图乙中的质粒，则产生含有1 800对碱基和8 200对碱基的两种片段；用图中四种酶同时切割此质粒，则产生含有600对碱基和8 200对碱基的两种片段；若换用酶1和酶3同时切割此质粒，则产生_。解析(1)蓝细菌为原核生物，与真核生物相比最主要的特点是无核膜包被的细胞核。从功能上分析，蓝细菌有光合色素能够进行光合作用。(4)含ch1L基因的DNA片段没有酶4的切割位点，其中酶2的切割位点在ch1L基因中，所以只能用
14、酶1和酶3同时切割含ch1L基因的DNA片段和质粒。用酶1和酶4切割质粒，质粒被切成l 800对碱基和8 200对碱基的两种片段，说明酶1酶2酶3酶4，总长为1 800对碱基；用四种酶同时切割得到600对碱基和8 200对碱基的两种片段，说明酶1酶2，酶2酶3，酶3酶4，长度均为600对碱基。故用酶1和酶3同时切割质粒，产生含有1 200对碱基和8 800对碱基的两种片段。答案(1)没有核膜包被的细胞核能够进行光合作用(2)限制性核酸内切酶和DNA连接酶(3)破坏ch1L基因操作成功后筛选出该变异株(4)酶1和酶3质粒和含ch1L基因的DNA含有1 200对碱基和8 800对碱基的两种片段11
15、用小鼠进行DNA重组研究中形成的“基因敲除”技术，能“敲除”DNA分子上的特定基因。该技术的主要过程如下：第一步：分离小鼠胚胎干细胞，这些细胞中含有需要改造的基因，称“靶基因”。第二步：获取与“靶基因”同源的DNA片段，利用特定技术在该DNA片段上插入neoR基因(新霉素抗性基因)成为突变DNA(如图)，使该片段上的靶基因失活。第三步：将插入neoR基因(新霉素抗性基因)的靶基因转移入胚胎干细胞，再通过同源互换，用失活靶基因取代两个正常靶基因中的一个，完成对胚胎干细胞的基因改造。第四步：将第三步处理后的胚胎干细胞，转移到特定培养基中筛选培养。其基本原理如下图所示：(1)第二步中neoR基因插入
16、靶基因使用的工具酶是_。neoR基因不仅能使靶基因失活，还是_；“靶基因失活”的含义是_。(2)从研究者成功获得如上图所示的“敲除”一个靶基因的胚胎干细胞，到将该细胞培育成“基因敲除”小鼠，运用到的生物技术有_、_、_等。(3)科学家可以通过“基因敲除”技术来治疗疾病，上题中获得的基因敲除小鼠，能否直接用来研究基因功能并说明原因_，_。解析(1)将neoR基因插入靶基因需要用限制酶处理获得相同的黏性末端，再加入DNA连接酶进行连接，故使用的工具酶是基因工程中的限制酶、DNA连接酶；neoR基因是新霉素抗性基因，可作为标记基因；“靶基因失活”的含义是靶基因不能正常表达。(2)获得如题图所示的“敲除”一个靶基因的胚胎干细胞到该细胞培育成“基因敲除”小鼠需用到克隆技术、转基因技术和细胞培养技术。(3)因为该小鼠体内仍有一个正常的靶基因，能表达性状，故不能得到靶基因的功能，因而不能直接用来研究基因功能。答案(1)限制酶、DNA连接酶标记基因靶基因不能正常表达(2)克隆技术转基因技术细胞培养技术(3)不能因为该小鼠体内仍有一个正常的靶基因，也能表达性状，故不能得到靶基因的功能
