选修3 基因工程

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1、1(2012高考浙江卷)天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是()A提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因BB利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因BC利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞D将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞解析：选A。提取矮牵牛蓝色花的mRNA，逆转录得到DNA，然后扩增，可获得大量的基因B，A正确；从基因文库中获取目的基因，只要根据目的基因的相关信息和基因文库中的信息进行筛选对比即可，不需要用限制酶

2、进行切割，B错误；目的基因与质粒的连接需要用DNA连接酶，而不是DNA聚合酶，C错误；目的基因需要和运载体连接后形成重组质粒再导入，而且应该用农杆菌进行感染，而不是大肠杆菌，D错误。2(2011高考浙江卷)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是()A每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒B每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点C每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adaD每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子解析：选C。大肠杆菌成功表达出腺苷酸脱氨酶，说明这些大肠杆菌都至少含有一个重组质粒，A项正确；作为载体的条件为至

3、少含有一个或多个酶切位点，所以作为载体的质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别位点，B项正确；作为基因表达载体应包括目的基因、启动子、终止子、标记基因四部分，但并不是每个酶切位点都至少插入一个ada，C项错误；由于这些目的基因成功表达，所以每个ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子，D项正确。3(2011高考四川卷)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成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗

4、冻蛋白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的存在及其完全表达解析：选B。因为一种氨基酸可能对应多种密码子、真核生物体内的基因含有内含子等因素，导致逆转录合成的目的基因与原基因有较大的差异，所以人工合成的目的基因不能用于比目鱼基因组测序，A选项错误；抗冻蛋白的11个氨基酸的重复序列重复次数越多，抗冻能力越强，并不是抗冻基因的编码区重复次数越多抗冻能力越强，抗冻基因编码区依次相连形成的新基因已不是原来的抗冻基因，因此不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白，B选项正确；农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的最常用方法，不是为了筛

5、选含有标记基因的质粒，C选项错误；应用DNA探针技术，可以检测转基因植物中目的基因的存在，但不能完成对目的基因表达的检测，D选项错误。4在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是()A用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C将重组DNA分子导入烟草原生质体D用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞解析：选A。限制性核酸内切酶用于提取目的基因和切割载体，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不能用限制性核酸内切酶切割，A项错误；DNA连接酶可以连接具有相同粘性末端的目的基因和载体，B项正确；受体细胞可以是受精卵和体细胞，也可以是去除细胞

6、壁的原生质体，C项正确；目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，筛选时应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞，D项正确。5(2012高考福建卷)肺细胞中的let7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图1。请回答：(1)进行过程时，需用_酶切开载体以插入let7基因。(2)进行过程时，需用_酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养。(3)研究发现，let7基因能影响癌基因RAS的表达，其影响机理如图2。据图分析，可从细胞中提取_进行分子杂

7、交，以直接检测let7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中_(RAS mRNA/RAS蛋白)含量减少引起的。解析：(1)过程表示基因表达载体的构建，在该过程中需要用限制酶对载体进行切割以便于目的基因的插入(限制性核酸内切酶，简称限制酶)。(2)过程表示动物细胞培养，培养过程中出现接触抑制后可以用胰蛋白酶处理，使之分散成单个的细胞，之后分装到其他培养瓶里面进行传代培养。(3)判断目的基因是否在受体细胞中转录，可用分子杂交技术来进行，从细胞中提取mRNA和用放射性同位素或者荧光标记的目的基因单链DNA片段进行杂交。根据题中信息“肺组织细胞中的let7基因表达减弱，癌基因RAS表达就

8、增强，引发肺癌”，导入let7基因后，肺癌细胞受到抑制，说明RAS基因表达减弱，导致细胞中的RAS蛋白质含量减少进而导致癌细胞受抑制。答案：(1)限制性核酸内切(或限制)(2)胰蛋白(3)RNARAS蛋白 6(2011高考上海卷)回答下列有关基因工程的问题。(1)基因工程中使用的限制酶，其特点是_。如图四种质粒含有E1和E2两种限制酶的识别位点，Apr表示抗青霉素的抗性基因，Tcr表示抗四环素的抗性基因。(2)将两端用E1切开的Tcr基因与用E1切开的质粒X1混合连接，连接后获得的质粒类型有_。(多选)AX1BX2CX3DX4(3)若将上图所示X1、X2、X3、X4四种质粒导入大肠杆菌，然后分

9、别涂布在含有青霉素或四环素的两种培养基上。在这两种培养基上均不能生长的大肠杆菌细胞类型有_、_。(4)如果X1用E1酶切，产生850对碱基和3 550对碱基两种片断：那么质粒(X2Tcr基因的长度为1 200对碱基)用E2酶切后的片段长度为_对碱基。(5)若将外源的Tcr基因两端用E2切开，再与用E2切开的X1混合连接，并导入大肠杆菌细胞，结果显示，含X4的细胞数与含X1的细胞数之比为13，增大DNA连接酶用量能否提高上述比值？_。原因是_。解析：(1)基因工程中使用的限制酶，其特点是特异性地识别和切割DNA。(2)用限制酶E1切开质粒X1后，质粒X1暴露出两个粘性末端，APr被切下。两端用E

10、1切开的Tcr基因含有与上述切割后的质粒X1，Apr含有相同的粘性末端，混合后可形成X1、X2和X3。(3)含质粒X1的细胞可在含青霉素的培养基上生长，含质粒X2的细胞可在含四环素的培养基上生长；含质粒X3的细胞不含抗性基因，不能在两种培养基上生长；不含有质粒的细胞也不能在两种培养基上生长。(4)X2的长度为1 2003 5504 750，用E2酶切后质粒由环状变为链状。(5)两段DNA粘性末端相同，DNA连接酶对DNA片段没有选择性，故增大DNA连接酶用量不能提高上述比例。答案：(1)特异性地识别和切割DNA(2)ABC(3)无质粒的细胞含X3的细胞(4)4 750(5)不能DNA连接酶对D

11、NA片段没有选择性(或两段DNA末端相同)1(2013绍兴质检)下列有关基因工程的叙述，正确的是() ADNA连接酶能将任意两个粘性末端连接起来 B目的基因导入受体细胞后，受体细胞发生了基因重组 C限制性核酸内切酶能够识别和切割DNA和RNA D常使用的载体有大肠杆菌、噬菌体和动植物病毒解析：选B。DNA连接酶将限制性核酸内切酶“切”出的相同粘性末端重新连接形成磷酸二酯键，或者连接平末端的两个片段；目的基因导入受体细胞后，是属于广义的基因重组；限制性核酸内切酶是可以识别DNA的特异序列，并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类内切酶，不能切割RNA；基因工程中最常用的载体是细菌质粒、噬菌体和动

12、植物病毒。2对下图所示粘性末端的说法错误的是()A甲、乙、丙粘性末端是由各自不同的限制性核酸内切酶催化产生的B甲、乙具相同的粘性末端可形成重组DNA分子，但甲、丙之间不能CDNA连接酶作用位点在b处，催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成化学键D切割甲的限制性核酸内切酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子解析：选C。甲图表示在G和A之间进行剪切，乙图表示在C和A之间进行剪切，丙图表示在C和T之间进行剪切，因此三者需要不同的限制性核酸内切酶进行剪切；甲和乙的粘性末端相同，能够通过碱基互补配对形成重组DNA分子，但甲和丙不行；DNA连接酶作用的位点是磷酸二酯键，乙图中的a和b分别表示磷酸二酯键和氢键；

13、甲和乙形成的重组DNA分子相应位置的DNA碱基序列为，而甲在G和A之间切割，所以该重组序列不能被切割甲的限制性核酸内切酶识别。3(2013杭州模拟)盐害是全球水稻减产的重要原因之一，中国水稻研究所等单位的专家通过农杆菌中的质粒将CMO基因、BADH基因、mtld基因、gutD基因和SAMDC基因5个耐盐基因导入水稻，获得了一批耐盐转基因植株。下列有关耐盐转基因水稻培育的分析正确的是()A该基因工程涉及多个目的基因，多种载体B该基因工程所需的限制性核酸内切酶可能有多种C只要目的基因进入水稻细胞，水稻就会表现出抗盐性状D可通过将水稻种植到有农杆菌的土壤中观察目的基因是否表达解析：选B。该基因工程涉

14、及多个目的基因，但只用到一种载体农杆菌中的质粒；因为涉及到多个目的基因，可能需要多种限制酶进行切割；目的基因导入受体细胞后，经表达成功后才能表现出相应的性状；通过将水稻种植在含盐的土壤中观察目的基因是否表达，以衡量基因工程操作是否成功。4酶是生命活动过程中的重要有机物，下列有关酶的叙述错误的是()A胰蛋白酶是动物细胞工程中常用的工具酶BRNA聚合酶、DNA连接酶和解旋酶作用的化学键相同C基因工程的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶DPCR技术中使用耐高温的Taq DNA聚合酶扩增DNA片段解析：选B。转录过程中，RNA聚合酶连接的化学键与DNA连接酶作用的化学键相同，都为磷酸二酯键，而解旋

15、酶是断裂DNA双链之间的氢键。5通过基因工程，可使大肠杆菌合成人的胰岛素。下列叙述不正确的是()A常用相同的限制性核酸内切酶处理目的基因和质粒B根据人的胰岛素和氨基酸序列推测胰岛素基因的序列，再化学合成胰岛素基因C大肠杆菌能合成人的胰岛素，是因为有相同的双螺旋结构D导入大肠杆菌的人的胰岛素基因不一定能成功表达解析：选C。基因工程中，需要用相同的限制酶切割目的基因和质粒以得到相同的粘性末端，便于连接，A正确；在转录和翻译过程中严格遵循碱基互补配对原则，因此可根据人的胰岛素的氨基酸序列推测胰岛素基因的序列，再化学合成胰岛素基因，B正确；大肠杆菌能合成人的胰岛素，是因为各种生物共用一套遗传密码子，目

16、的基因在大肠杆菌内能够表达，而非具有相同的双螺旋结构，C错；导入大肠杆菌的人的胰岛素基因不一定能成功表达，需对其转录和翻译过程分别进行检测，D正确。6(2013宁波模拟)基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术，是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，是生物工程的一个重要分支。基因表达载体的构建(即目的基因与载体结合)是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。以下有关说法正确的是()A限制性核酸内切酶的功能是降解各种DNA分子B基因工程中经常用到的酶就是DNA连接酶和限制性核酸内切酶C将目的基因与载体结合的过程，实际上就是不同来源的DNA重新组合的过程D具有粘性末端的目的基因片段插入质粒的切

17、口处，先形成磷酸二酯键，再形成氢键解析：选C。大肠杆菌等生物对付噬菌体和外来DNA的入侵，依赖于修饰酶和限制性核酸内切酶。其中修饰酶是修饰宿主自身的DNA，使之打上标记，避免自身的DNA被限制性核酸内切酶分解。限制酶的作用是降解外来的DNA，自身DNA由于受到保护而不会被降解，A选项错误。基因工程常用的酶除了DNA连接酶和限制性核酸内切酶，还有DNA聚合酶(合成DNA片段)、逆转录酶(用mRNA逆转录生成DNA)等多种酶，B选项错误。在基因表达载体的构建时先用一定的限制酶切割载体(如质粒)，使质粒出现一个缺口，露出粘性末端。然后用同一种限制酶切割目的基因，使其产生相同的粘性末端(部分限制性内切

18、酶可切割出平末端，具有相同效果)。将切下的具有粘性末端的目的基因片段插入质粒的切口处，首先是碱基互补配对结合，两个粘性末端吻合在一起，碱基之间形成氢键，再在DNA连接酶的作用下，催化两条DNA链之间形成磷酸二酯键，从而将相邻的脱氧核糖核酸连接起来，形成一个重组DNA分子。C选项正确，D选项错误。7下面是四种不同质粒的示意图，其中ori为复制必需的序列，amp为氨苄青霉素抗性基因，tet为四环素抗性基因，箭头表示一种限制性核酸内切酶的酶切位点。若要得到一个能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长的含重组DNA的细胞，应选用的质粒是()解析：选C。A项破坏了复制必需的序列，不能复制。B

19、项氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都完好，在四环素培养基上和氨苄青霉素培养基上都能生长。C项氨苄青霉素抗性基因被破坏，四环素抗性基因完好，能在四环素培养基上生长而不能在氨苄青霉素培养基上生长。D项氨苄青霉素抗性基因完好，四环素抗性基因被破坏。8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生长激素的基因C大肠杆菌中检测到人胰岛素基因的mRNAD酵母菌细胞中提取到人的干扰素解析：选D。“基因完成表达”说明不仅基因存在于受体细胞中而且在受体细胞中已完成表达，能检测到基因表达的产物，而表达又包括

20、了转录和翻译两个过程。分析四个选项，选项A、B能检测到载体上的标记基因，这只能说明将目的基因导入受体细胞这一步成功，还不能说明目的基因在受体细胞中能表达；选项C能检测到人胰岛素基因的mRNA，说明转录这一步已完成，但不能说明翻译过程的情况；选项D能检测到基因表达的产物人的干扰素，说明目的基因完成表达。9(2013嘉兴模拟)图甲、乙中的箭头表示三种限制性核酸内切酶的酶切位点，Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Ner 表示新霉素抗性基因。下列叙述正确的是()A图甲中的质粒用BamH切割后，含有4个游离的磷酸基团B在构建重组质粒时，可用Pst和BamH切割质粒和外源DNAC用Pst和Hind 酶切，加

21、入DNA连接酶后可得到1种符合要求的重组质粒D导入目的基因的大肠杆菌可在含氨苄青霉素的培养基中生长解析：选C。环状质粒被限制酶切割后会出现2个游离的磷酸基因；如果用BamH切割外源DNA后，会破坏目的基因；导入目的基因的大肠杆菌能否在含氨苄青霉素的培养基中生长，关键看限制酶的切割部位在哪里，如果用Pst切割Ampr的话，由于Ampr基因被破坏，所以不能在含氨苄青霉素的培养基中生长。10下面是获得抗虫棉的技术流程示意图。有关叙述错误的是()A重组质粒构建过程中需要限制性内切酶和DNA连接酶B图中愈伤组织分化产生的再生植株基因型一般都相同C卡那霉素抗性基因中含有相关限制性内切酶的识别位点D转基因抗

22、虫棉有性生殖的后代不能稳定保持抗虫性状解析：选C。重组质粒构建过程中需要限制性内切酶切出相同的粘性末端，再经DNA连接酶连接形成重组质粒，故A正确；细胞分化的过程不会改变遗传物质，故形成的再生植株的基因型一般是相同的，故B正确；卡那霉素抗性基因作为标记基因，其中不可能含有相关限制性内切酶的识别位点，故C错；转基因抗虫棉植株相当于杂合子，其后代会发生性状分离，故D正确。11某研究小组为了研制预防禽流感病毒的疫苗，开展了前期研究工作。其简要的操作流程如下图。下列有关叙述错误的是()A步骤所代表的过程是逆转录B步骤需使用限制性核酸内切酶和DNA连接酶C步骤可用CaCl2处理大肠杆菌，使其从感受态恢复

23、到常态D检验Q蛋白的免疫反应特性，可用Q蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原抗体特异性反应实验解析：选C。由图可知，步骤所代表的过程是逆转录；步骤需使用限制性核酸内切酶和DNA连接酶；步骤可用CaCl2处理大肠杆菌，使其从常态转化为感受态细胞；检验Q蛋白的免疫反应特性，可用Q蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原抗体特异性反应实验。12我国科学家发现控制水稻产量的基因OsSPL14，将其植入我国南方水稻后，其产量增加了10%左右。下列有关叙述正确的是()A导入了OsSPL14基因的水稻有可能合成出对人体有直接毒性或潜在毒性的蛋白质B该技术用到了三种工具酶：限制酶、DNA连接酶和载体C用DNA连接

24、酶连接目的基因和质粒，其产物必定是载体与OsSPL14基因形成的重组DNA分子D植物细胞作为受体细胞时，可用氯化钙处理增大细胞壁的通透性解析：选A。OsSPL14基因的表达产物可能对人体有毒性或者潜在的毒性；基因工程中用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶，载体不是工具酶；DNA连接酶在连接目的基因和质粒时，产物可能是载体目的基因，也有可能是载体载体、目的基因目的基因；将重组DNA分子导入植物细胞时一般不用氯化钙处理，常用农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法，导入细菌细胞时用氯化钙处理。13(2013宁波模拟)我国科学家成功克隆了控制水稻理想株型的关键多效基因IPA1。研究发现，基因IPA1发生突

25、变后，会使水稻穗粒数和千粒重(以克表示的一千粒种子的重量)增加，同时茎秆变得粗壮，增加了抗倒伏能力。实验显示，将突变后的IPA1基因导入常规水稻品种，可以使其产量增加10%以上。下图表示该水稻新品种的简易培育流程，据图回答：(1)上图所示流程中步骤是实验所用技术的核心步骤。此步骤使_和_构成重组质粒。(2)将重组质粒导入土壤农杆菌之前，常用_处理该细菌，以增加该细菌_的通透性。(3)每个含突变基因IPA1的重组质粒中至少含_个限制性核酸内切酶识别位点。(4)过程应用的主要生物技术是_，原理是_。在该技术过程中，以适当配比的营养物质和生长调节剂诱导_，才能得到水稻新品种植株。(5)从变异类型上分

26、析，该水稻的新性状的出现应该属于可遗传变异中的_。解析：基因工程操作的核心步骤是把目的基因和载体连接成重组DNA分子，这里的目的基因是突变的IPA1基因，载体则用Ti质粒。用氯化钙处理细菌，增大细菌细胞壁的通透性，可以提高导入重组DNA分子的成功率。形成的重组质粒中至少含有一个限制性核酸内切酶的识别位点，且每个限制性核酸内切酶识别位点只能插入一个目的基因。利用细胞的全能性，把已经导入了目的基因的受体细胞通过植物组织培养可以形成完整的新品种植株，这种新品种植株中的新性状的出现属于基因重组。答案：(1)突变的IPA1基因 Ti质粒 (2)氯化钙 细胞壁(3)1(4)植物组织培养 植物细胞的全能性

27、愈伤组织(5)基因重组14转基因生物作为生物反应器，用于生产人们所需要的药用蛋白，如激素、抗体、疫苗、酶等。下图是通过生物工程培育能产生人胰岛素的烟草的过程。请据图回答：(1)构建表达载体的A过程中，需要用到的工具酶有_和_。(2)D过程采用的方法是_。若把重组质粒导入动物细胞，常采用的方法是_。(3)E过程采用的技术主要包括_和_两个阶段。(4)如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，F过程应该用_作为探针。解析：构建表达载体的A过程中，需要用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶。不同生物的受体细胞进行转基因时处理的方法不同，植物细胞常用农杆菌转化法，动物细胞常用显微注射法。植物组织培养技

28、术的核心是脱分化和再分化。如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，F过程应该用放射性同位素标记的胰岛素基因作为探针，因为目的基因是胰岛素基因。答案：(1)限制酶DNA连接酶(2)农杆菌转化法显微注射法(3)脱分化再分化(4)放射性同位素标记的胰岛素基因15(2011高考海南卷改编)回答有关基因工程的问题：(1)构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生粘性末端，也可能产生_末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生_(相同、不同)粘性末端的限制酶。(2)为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA

29、杂交，该杂交技术称为_。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成_，常用抗原抗体杂交技术。(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的_中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的_上。解析：(1)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：粘性末端和平末端。当限制酶在它识别序列的中心轴两侧将DNA切开时，产生的是粘性末端，而当限制酶在它识别序列的中心轴线切开时，产生的是平末端。要使目的基因和质粒直接进行连接，应使用同种限制酶切割目的基因和质粒，使二者产生相同的粘性末端。(2)要检测目的基因是否转录出对应的mRNA，可采用分子杂交技术，即用目的基因片段作探针，与mRNA杂交，如果显示出杂交带，则表明目的基因转录出了mRNA。(3)运用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时，要先将目的基因插入农杆菌Ti质粒的TDNA中，然后使该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入到植物细胞的染色体DNA上。答案：(1)平相同(2)分子杂交技术蛋白质(3)TDNA染色体DNA