1、1课时检测(四十一) 基因工程一、选择题1据图所示，下列有关工具酶功能的叙述错误的是( )A限制性内切酶可以切断 a 处BDNA 聚合酶可以连接 a 处C解旋酶可以使 b 处解开DDNA 连接酶可以连接 c 处解析：选 D 限制性内切酶切割 DNA 分子时破坏的是 DNA 链中的磷酸二酯键，如图中a 处。DNA 聚合酶是将单个核苷酸加到已有的核酸片段的 3末端的羟基上，形成磷酸二酯键，因此，DNA 聚合酶可以连接 a 处。解旋酶解开碱基对之间的氢键，即使 b 处解开。DNA连接酶连接的是两个相邻的脱氧核苷酸的磷酸和脱氧核糖，形成磷酸二酯键，如 a 处；而图示的 c 处连接的是同一个脱氧核苷酸的
2、磷酸和脱氧核糖。2(2017北京高考)为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图 1)，拟将其与质粒(图 2)重组，再借助农杆菌导入菊花中。下列操作与实验目的不符的是( )A用限制性核酸内切酶 EcoR和连接酶构建重组质粒B用含 C 基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将 C 基因导入细胞C在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞D用分子杂交方法检测 C 基因是否整合到菊花染色体上解析：选 C 目的基因 C 和质粒都有可被 EcoR切割的酶切位点，另外需要 DNA 连接酶将切好的目的基因和质粒连接起来；愈伤组织全能性较高，是理想的植物受体细胞，将目的基因导入植物受体细胞的方法通
3、常为农杆菌转化法；质粒中含有潮霉素抗性基因，因此选择培养基中应该加入潮霉素；使用分子杂交方法可检测目的基因是否整合到受体染色体上。3科学家已能运用基因工程技术，让羊合成并由乳腺分泌抗体，下列相关叙述正确的2是( )该技术将导致定向变异 DNA 连接酶把目的基因与载体黏性末端的碱基对连接起来 蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料 受精卵是理想的受体A BC D解析：选 B 基因工程可将控制特定性状的外源基因导入受体细胞，从而定向改造生物的性状，而且操作过程不受亲缘关系远近的制约，即克服远缘杂交不亲和的障碍。在基因工程操作程序中，DNA 连接酶只能催化断开的 DNA 双链重新形成磷酸二酯键
4、。由蛋白质中的氨基酸序列可推知相应的 mRNA 中核苷酸序列，进而可推测相应基因中核苷酸排序，从而可以用化学合成方法人工合成目的基因。转基因羊的乳腺细胞及全身所有的组织细胞均来自受精卵的有丝分裂，遗传物质都与受精卵完全相同，而受精卵体积较大，操作较容易，也能保障发育成的个体所有细胞都含有外源基因。4北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有 11 个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是( )A过程获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序B将多个抗冻基因编码区依次相连形成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋
5、白C过程构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选D应用 DNA 探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因是否存在及其是否完全表达解析：选 B 过程中通过逆转录法获得的目的基因，可用于基因工程，但该目的基因不存在内含子和非编码序列，因此不能用于比目鱼的基因组测序；将多个抗冻基因编码区相连形成的能表达的新基因可能不再是抗冻基因；利用农杆菌的目的是将重组质粒导入受体细胞，而不是筛选重组质粒；应用 DNA 探针技术可以检测受体细胞中是否成功导入了目的基因，但不能检测目的基因是否完全表达。5合成人鼠嵌合抗体属于蛋白质分子设计中的( )A对已知蛋白质分子结构进行少数氨基酸替换B对不同来
6、源的蛋白质进行拼接组装C设计制造自然界中全新的蛋白质D把两种不同的蛋白质组装成一种蛋白质分子3解析：选 B 人鼠嵌合抗体是由鼠抗体中的可变区与人抗体中的恒定区组装拼接而成的，是将两种不同来源的蛋白质分子进行拼接后形成的嵌合抗体。由于形成的融合蛋白质具有两种蛋白质的结构，所以能表现两种蛋白质的特性。二、非选择题6(2018河北质检)下面是大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题：(1)a 代表的物质和质粒的化学本质都是_，二者还具有其他共同点，如_，_(写出两条即可)。(2)若质粒 DNA 分子的切割末端为 ，则与之连接的目的基因切割末端应为ATGCGC_；可使用_把质粒和目的基因连接在
7、一起。(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒 DNA 上称为_，其作用是_。(4)下列常在基因工程中用作载体的是( )A苏云金芽孢杆菌抗虫基因 B土壤农杆菌环状 RNA 分子C大肠杆菌的质粒D动物细胞的染色体解析：(1)a 代表的物质是大型环状 DNA 分子，质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核之外的小型环状 DNA 分子，两者都能自我复制，并储存遗传信息。(2)若质粒 DNA分子的切割末端和目的基因切割末端之间能够发生碱基互补配对，则可使用 DNA 连接酶将它们连接在一起。(3)质粒 DNA 分子上的氨苄青霉素抗性基因可以作为标记基因，标记基因便于对重组 DNA 进行鉴定和筛选。(4)常用的载
8、体有质粒、 噬菌体的衍生物、动植物病毒等。答案：(1)DNA 能够自我复制 具有遗传特性(2) DNA 连接酶 (3)标记基因 供重组 DNA 的鉴定和选择 (4)CCGCGTA7(2016江苏高考)下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图 1、图 2 中标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题：4限制酶 BamH Bcl Sau3A Hind识别序列及切割位点 G GATC CC CTAG G T GATC A A CTAG T GATCCTAG A AGCT TT TCGA A图 1图 2(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用_两种限制酶切割，酶切
9、后的载体和目的基因片段，通过_作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒，需将其转入处于_态的大肠杆菌。(2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加_，平板上长出的菌落，常用 PCR 鉴定，所用的引物组成为图 2 中_。(3)若 BamH酶切的 DNA 末端与 Bcl酶切的 DNA 末端连接，连接部位的 6 个碱基对序列为_，对于该部位，这两种酶_(填“都能” “都不能”或“只有一种能”)切开。(4)若用 Sau3A切图 1 质粒最多可能获得_种大小不同的 DNA 片段。解析：(1)基因工程中选择合适的限制酶切割质粒和目的基因时，应保留目的基因和至少一个标记基因结构的完整性，即
10、遵循“目的基因切两侧，标记基因留一个”的基本原则，最好选择切割产生不同末端的两种限制酶同时切割质粒和目的基因，以避免目的基因的反向插入带来的不正常表达，因此据图分析应选择的限制酶为 Bcl和 Hind，切割后质粒上保留的四环素抗性基因作为标记基因。酶切后的载体和目的基因通过 DNA 连接酶的作用形成重组质粒，重组质粒需要导入 Ca2 处理后的处于感受态的大肠杆菌(处于感受态的大5肠杆菌细胞膜的通透性大大增加，便于重组质粒进入)。(2)由上述分析可知，为了筛选出导入重组质粒的大肠杆菌，应先配制含四环素的选择培养基，平板上长出的菌落为导入普通质粒或重组质粒的大肠杆菌菌落，进一步鉴定出导入重组质粒的
11、大肠杆菌，可利用 PCR扩增的方式，结合电泳技术来分析处理。DNA 的两条链是反向平行的，在 PCR 过程中，当引物与 DNA 母链通过碱基互补配对结合后，DNA 聚合酶只能从引物的 3端延伸 DNA 链，因此应选择引物甲和引物丙。(3)因为 Bcl和 BamH酶切产生的黏性末端相同，所以可以被DNA 连接酶连接，连接部位的 6 个碱基对序列为 ，但是连接后形成的T GATC CA CTAG G(G GATC AC CTAG T)DNA 中不再具有 Bcl和 BamH的识别序列，连接部位不能被这两种酶切开。(4)由表中限制酶识别序列和切割位点可知，能被限制酶 Bcl和 BamH切割的序列也能被
12、 Sau3A识别并切割，因此图 1 质粒上存在 3 个 Sau3A的切割位点，若将 3 个切割位点之间的 DNA片段分别编号为 a、b 和 c，则完全酶切(3 个切割位点均被切割)会产生 3 种大小的 DNA 片段，即为 a、b 和 c；考虑只切 1 个切割位点，有三种情况，都产生一种大小的 DNA 片段，即大小均为 abc；考虑切 2 个切割位点，则会产生 ab、c、ac、b、bc、a 六种不同大小的 DNA 片段。综上所述，若用 Sau3A识别并切割图 1 中质粒，最多可获得 7 种大小的 DNA 片段，即为 abc、ab、ac、bc、a、b、c。答案：(1) Bcl和 Hind DNA
13、连接酶 感受 (2)四环素 引物甲和引物丙 (3)都不能 (4)7T GATC CA CTAG G(G GATC AC CTAG T)8(2017全国卷)真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的 RNA 序列的机制。已知在人体中基因 A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白 A)。回答下列问题：(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因 A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是_。(2)若用家蚕作为表达基因 A 的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用_作为载体，其原因是_。(3)若要高效地获得蛋白 A，可选用大肠杆菌作为
14、受体。因为与家蚕相比，大肠杆菌具有_(答出两点即可)等优点。(4)若要检测基因 A 是否翻译出蛋白 A，可用的检测物质是_(填“蛋白A 的基因”或“蛋白 A 的抗体”)。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明 DNA 是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一6启示是_。解析：(1)人为真核生物，从人的基因组文库中获取的基因 A 含有内含子，基因 A 转录出的产物中有与内含子对应的 RNA 序列。大肠杆菌为原核生物，没有真核生物所具有的切除内含子对应的 RNA 序列的机制，因此以大肠杆菌作为受体细胞，不能切除内含子对应的R
15、NA 序列，无法表达出蛋白 A。(2)噬菌体和动物病毒均可作为基因工程的载体，但它们的宿主细胞不同。题中受体为家蚕，是一种昆虫，因此，选择昆虫病毒作为载体，噬菌体的宿主是细菌，不适合作为该实验的载体。(3)大肠杆菌具有繁殖快、容易培养、单细胞、遗传物质少等优点，因此，常作为基因工程的受体细胞。(4)常用抗原抗体杂交的方法检测目的基因是否表达，故能用于检测蛋白 A 的物质为蛋白 A 的抗体。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中，S 型菌的 DNA 转移到了 R 型菌体内，其对基因工程理论的建立提供的启示是 DNA 可以从一种生物个体转移到另一种生物个体。答案：(1)基因 A 有内含子，在大肠杆
16、菌中，其初始转录产物中与内含子对应的 RNA 序列不能被切除，无法表达出蛋白 A (2)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕 (3)繁殖快、容易培养 (4)蛋白 A 的抗体 (5)DNA 可以从一种生物个体转移到另一种生物个体9(2018潍坊模拟)根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)限制性核酸内切酶切割 DNA 分子后产生的片段，其末端类型有_和_。(2)质粒载体用 EcoR切割后产生的片段如下：AATTCGGCTTAA为使载体与目的基因相连，含有目的基因的 DNA 除可用 EcoR切割外，还可用另一种限制性核酸内切酶切割，该酶必须具有的特点是_。(3)按其来源不同，基因工程中所使用
17、的 DNA 连接酶有两类，即_DNA 连接酶和_DNA 连接酶。(4)逆转录作用的模板是_，产物是_。若要在体外获得大量逆转录产物，常采用_技术。(5)基因工程中除质粒外，_和_也可作为载体。(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是_7_。解析：(1)DNA 分子经限制性核酸内切酶切割产生的 DNA 片段末端通常有黏性末端和平末端两种类型。(2)为使载体与目的基因相连，应使二者被切割后产生的末端相同，故用另一种限制性核酸内切酶切割产生的末端必须与 EcoR 切割产生的末端相同。(3)根据酶的来源不同，DNA 连接酶分为从大肠杆菌中分离得到的 E
18、coli 连接酶和 T4 DNA 连接酶。(4)以RNA 为模板，合成 DNA 的过程称为逆转录，若要体外获得大量 DNA 分子，可以使用 PCR 技术。(5)在基因工程中，通常利用质粒作为载体，另外 噬菌体的衍生物和动植物病毒也可作为载体。(6)大肠杆菌作为受体细胞时，常用 Ca2 处理，使之成为能吸收周围环境中DNA 分子的感受态细胞。答案：(1)黏性末端 平末端 (2)切割产生的 DNA 片段末端与 EcoR切割产生的相同(合理即可) (3) Ecoli T 4(4)mRNA(或 RNA) cDNA(或 DNA) PCR (5) 噬菌体的衍生物 动植物病毒 (6)未处理的大肠杆菌吸收质粒
19、(外源 DNA)的能力极弱(合理即可)10(2018云南民族中学摸底)多聚半乳糖醛酸酶(PG)能降解果胶使细胞壁破损，成熟的番茄果实中，PG 合成显著增加，能使果实变红变软，但不利于保鲜。利用基因工程减少 PG 基因的表达，可延长果实保质期。科学家将 PG 基因反向接到 Ti 质粒上，导入番茄细胞中，得到转基因番茄，具体操作流程如图。据图回答下列问题：(1)提取目的基因：若已获取 PG 的 mRNA，可通过_获取 PG 基因。在该基因上游加结构 A 可确保基因的反向转录，结构 A 上应具有_结合位点。重组质粒转移到大肠杆菌中的目的是_。(2)用含目的基因的农杆菌感染番茄原生质体后，可用含有_的
20、培养基进行筛选。培养 2448 h 后取样，在质量分数为 25%的蔗糖溶液中，通过观察细胞的_来鉴别细胞壁是否再生。8(3)由于导入的目的基因能转录出反义 RNA，且能与_互补结合，因此可抑制 PG 基因的正常表达。若转基因番茄的保质期比非转基因番茄_，则可确定转基因番茄培育成功。(4)获得的转基因番茄产生的种子不一定保留目的基因，科研人员常采用_的方法使子代保持转基因番茄的优良性状。解析：(1)已获取 PG 的 mRNA，可通过逆转录(反转录)的方法获得目的基因。因转录的产物是 mRNA，在转录时需要 RNA 聚合酶。将重组质粒转移到大肠杆菌中的目的是大量复制目的基因。(2)由图可知，重组质
21、粒中含卡那霉素抗性基因而四环素抗性基因被破坏，故可用含卡那霉素的培养基进行筛选。植物细胞在质量分数为 25%的蔗糖溶液中会发生质壁分离现象，可以用来鉴别细胞壁是否再生。(3)由以上分析可知，反义 RNA 与天然 PG 基因转录的 mRNA 互补结合，从而抑制翻译过程。若转基因番茄的保质期比非转基因番茄长，则可肯定转基因番茄培育成功。(4)获得的转基因番茄产生的种子不一定保留目的基因，植物组织培养属于无性繁殖，能保持母本的优良性状，故科研人员常采用植物组织培养的方法使子代保持转基因植物的优良性状。答案：(1)反转录 RNA 聚合酶 使目的基因随质粒的复制而复制 (2)卡那霉素 是否发生质壁分离
22、(3)天然 PG 基因转录的 mRNA 长 (4)无性繁殖(或植物组织培养)11糖尿病是近年来高发的“富贵病” ，常见类型有遗传型糖尿病和型糖尿病。遗传型糖尿病的主要病因之一是胰岛受损。科研机构作出如下设计：取糖尿病患者的细胞，将人的正常胰岛素基因导入其中，然后进行细胞培养，诱导产生胰岛组织，重新植入患者的胰岛，使胰岛恢复功能。型糖尿病需要注射胰岛素治疗。目前临床使用的胰岛素制剂注射 120 min 后才出现高峰，与人体生理状态不符。科研人员通过一定的工程技术手段，将胰岛素 B 链的 28 号和 29 号氨基酸互换，获得了速效胰岛素，速效胰岛素已通过临床试验。(1)对遗传型糖尿病进行基因治疗的
23、方案中，胰岛素基因称为_，实验室中要先对该基因利用_技术进行扩增。将该基因导入正常细胞所用的方法是_。(2)对遗传型糖尿病患者进行治疗的基因工程步骤中的核心步骤是_。(3)科研人员利用蛋白质工程合成速效胰岛素，该技术的实验流程为：, A 设 计 蛋 白 质 的三 维 结 构 推 测 B 找 到 相 应 的 脱 氧核 苷 酸 序 列 生 产 出 速效 胰 岛 素其中，流程 A 是_，流程 B 是_。(4)与基因工程相比，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作为基础，通过基因_或基因_，对现有蛋白质进行_，制造一种新的9蛋白质，以满足人类的生产生活需要。解析：(1)根据题意，在进
24、行基因治疗时，胰岛素基因是目的基因，在体外条件下可利用 PCR 技术对其进行扩增，在基因工程中将目的基因导入动物细胞的常用方法是显微注射法。(2)基因工程操作的核心步骤是基因表达载体的构建。(3)根据蛋白质工程的流程示意图，可知整个流程是根据预期蛋白质的功能设计蛋白质的三维结构，然后推测相应的氨基酸序列，并找到相应的脱氧核苷酸序列，最后合成相应的蛋白质。(4)与基因工程相比，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作为基础，通过基因修饰或基因合成对现有蛋白质进行改造，制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产生活需要。答案：(1)目的基因 PCR 显微注射法 (2)基因表达载体的构建(目的基因与运载体结合) (3)预期蛋白质的功能 相应的氨基酸序列 (4)修饰 合成 改造
