2020版新素养同步人教版高中生物必修二练习：课后分层检测案18基因工程及其应用 10页

课后分层检测案 18 基因工程及其应用 【合格基础练】 1．下列有关基因工程的叙述，不正确的是( ) A．基因工程是在分子水平上进行设计施工的 B．基因工程中对 DNA 分子的“剪切”和“拼接”发生在生 物体外 C．基因工程的最终目的是导入外源基因 D．基因工程改造生物性状依据的原理是基因重组 解析：基因工程是在生物体外对生物的基因进行改造和重新 组合，然后导入受体细胞内，使目的基因在受体细胞内表达，定 向地改造生物的遗传性状，因此，基因工程是在 DNA 分子水平上 进行设计施工的。基因工程导入了外源基因，最终目的是定向地 改造生物的遗传性状。基因工程实现了一种生物的个别基因与另 一种生物的基因的重新组合，依据的原理是基因重组。 答案：C 2．下图为 DNA 分子在不同酶的作用下所发生的变化，依次 表示限制性核酸内切酶、DNA 聚合酶、DNA 连接酶、解旋酶作用 的是( ) A．①②③④ B．①②④③ C．①④②③ D．①④③② 解析：①中 DNA 分子被切出黏性末端，所以发挥作用的酶是 限制性核酸内切酶。②中将黏性末端连接起来，所以发挥作用的 酶是 DNA 连接酶。③中氢键断裂，DNA 分子的双链打开，所以 发挥作用的酶是解旋酶。④中进行 DNA 的复制，所以发挥作用的 酶是 DNA 聚合酶。 答案：C 3．为了培育节水高产品种，科学家将大麦中与抗旱节水有关 的基因导入小麦，得到转基因小麦，其水分利用率提高了 20%。 这项技术的遗传学原理是( ) A．基因突变 B．基因重组 C．基因复制 D．基因分离 解析：应用重组 DNA 技术，人们可以把某个目的基因，通过 运载体送入生物细胞中，并且使新的基因在细胞中正确表达，从 而达到定向改变生物性状的目的。这项技术的遗传学原理是基因 重组。除了转基因技术外，利用杂交育种或诱变育种的手段也能 培育新品种。 答案：B 4．下列能正确表示基因工程操作“四步曲”的是( ) A．提取目的基因→将目的基因导入受体细胞→目的基因与运 载体结合→目的基因的检测与鉴定 B．目的基因的检测与鉴定→提取目的基因→目的基因与运载 体结合→将目的基因导入受体细胞 C．提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导入 受体细胞→目的基因的检测与鉴定 D．目的基因与运载体结合→提取目的基因→将目的基因导入 受体细胞→目的基因的检测与鉴定 解析：基因工程操作的第一步是取得目的基因，然后将其与 运载体结合形成重组 DNA 分子，再将重组 DNA 分子导入受体细 胞中扩增，最后通过一定手段对受体细胞是否导入目的基因进行 检测。 答案：C 5．下列关于基因工程的叙述，正确的是( ) A．基因工程经常以抗菌素抗性基因作为目的基因 B．细菌质粒是基因工程常用的运载体 C．通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的 DNA， 用另一种处理运载体 DNA D．为培育抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能 以受精卵为受体 解析：细菌质粒是基因工程常用的运载体。基因工程的目的 基因通常是人们所需要的特定基因，可以是抗菌素抗性基因，也 可以是其他基因，如抗除草剂基因、胰岛素基因等，故 A 错误； C 选项应当用同一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的 DNA 和 运载体 DNA，以便于目的基因与运载体的连接；D 选项也可以把 抗除草剂基因导入其他细胞，再通过植物组织培养发育为完整的 抗除草剂植物。 答案：B 6．下列有关基因工程中限制酶的描述，错误的是( ) A．一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列 B．限制酶的活性受温度影响 C．限制酶能识别和切割 RNA D．限制酶可从原核生物中提取 解析：一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列，A 正确；限制酶的活性受温度影响，B 正确；限制酶只能识别和切 割 DNA，C 错误；限制酶可从原核生物中提取，D 正确。 答案：C 7．下列哪组是基因工程技术中使用的运载体( ) A．大肠杆菌、噬菌体 B．蓝藻、质粒 C．动物病毒、噬菌体 D．线粒体、质粒 解析：运载体是将外源基因送入受体细胞的专门运输工具， 目前使用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒。 答案：C 8．限制酶 BamH Ⅰ和限制酶 EcoR Ⅰ的识别序列及切割位点 分别是 GATCC—↓—G 和 AATTC—↓—G。如图甲表示含目的基因 的 DNA 片段，四个选项中的图表示四种质粒，其中箭头所指部位 为酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图甲 所示目的基因的运载体的质粒是( ) 解析：据题干和图解分析，适于作为目的基因运载体的质粒 要有插入目的基因的位点，同时又有标记基因，且质粒和含目的 基因的 DNA 片段要能被同一种限制酶切割，所以 B 正确。 答案：B 9．下列有关基因工程的成果及应用的说法，正确的是( ) A．用基因工程方法培养的抗虫植物也能抗病毒 B．基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体型巨大、品 质优良的动物 C．目前任何一种药物都可以运用基因工程来生产 D．基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优 良和具有抗逆性的农作物 解析：用基因工程方法培育出的抗虫植物只能杀死害虫，不 能抗病毒；基因工程在畜牧业上的应用不仅是培养体型巨大、品 质优良的动物，更重要的是利用某些特定外源基因在哺乳动物体 内的表达获得人类所需要的各类物质；目前基因工程只是实现了 一部分药物的生产。 答案：D 10．下列关于基因工程及其产品的说法中，不正确的是( ) A．基因工程的一项关键技术是构建基因表达载体 B．基因工程的优势是可定向地改造生物的遗传性状 C．消费者对转基因产品应该有选择权 D．基因工程中产生的可遗传变异属于染色体变异 解析：基因表达载体的构建是实施基因工程的第二步，也是 基因工程的核心，A 正确；基因工程将目的基因导入受体细胞， 可定向地改造生物的遗传性状，B 正确；转基因产品的安全性问 题一直是个热点话题，消费者应该有知情权和选择权，C 正确； 基因工程中产生的可遗传变异属于基因重组，D 错误。 答案：D 11．质粒是基因工程中最常用的运载体，质粒上有标记基因， 如图所示，通过标记基因可推知外源基因插入的位置，插入位置 不同，细菌在培养基上的生长情况也不同。如图表示外源基因的 插入位置(插入点有 a、b、c)。 Ⅰ.(1) 质 粒 的 基 本 组 成 单 位 是 ________________________________________________________ ________________。 (2)将细菌放在含有四环素、氨苄青霉素的培养基中培养，属 于基因工程操作中的________步骤。 (3) 在 插 入 外 源 基 因 过 程 中 用 到 的 工 具 酶 有 ________________________________________________________ ________________。 Ⅱ.设计实验探究外源基因插入的位置。 (1)步骤： ①将导入外源基因的细菌进行培养产生大量细菌。 ②分组：将细菌平均分成两组并标号为 1、2。 ③培养：将第 1 组细菌放入________中培养，将第 2 组细菌 放入________中培养。 ④观察并记录结果。 (2)预测实验结果及结论： ①若 1、2 组均能正常生长，则外源基因插入点是________； ②若 1 组能正常生长，2 组不能生长，则外源基因插入点是 ________； ③若 1 组不能生长，2 组能正常生长，则外源基因插入点是 ________。 解析：Ⅰ.质粒是一种小型环状 DNA 分子，含有标记基因是 作为运载体的前提，它可以用于目的基因的检测与鉴定。 Ⅱ.本实验中的特点是若目的基因插入 b 或 c 处时就会破坏运 载体上原有的标记基因，使细菌不再具有相应的抗性性状，所以 应放在含有不同抗生素的培养基上进行培养，观察结果并得出相 应结论。 答案：Ⅰ.(1)脱氧核苷酸 (2)目的基因的检测与鉴定 (3)限制 酶、DNA 连接酶 Ⅱ.(1)③含氨苄青霉素的培养基 含四环素的培养基 (2)①a ②c ③b 【等级提升练】 12．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 Ⅰ 的 识 别 序 列 和 切 点 是 GATCC—↓—G，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。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Ⅱ切割 B．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割 C．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割 D．质粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割 解析：依据题干信息，注意所给的两种限制酶所识别的是两 个核苷酸序列，其产生的黏性末端是相同的，又由于限制酶Ⅱ所 识别的核苷酸序列，有一部分与限制酶Ⅰ所识别的一致，因此目 的基因用限制酶Ⅱ切割；而质粒用限制酶Ⅰ切割，可保证质粒上 保留一个标记基因(Gene Ⅰ)。 答案：D 13．不同种植物之间存在竞争，如某些植物能分泌一些化学 物质用于抑制别种植物在其周围生长。最近，科学家试图往大麦 等农作物中转入控制合成这些化学物质的基因，以达成抑制杂草 生长的目的。下列说法正确的是( ) A．将该基因转入大麦中，一定会抑制杂草生长 B．所用的工具酶是限制酶、DNA 连接酶和运载体 C．通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的 DNA， 用另一种限制性核酸内切酶处理运载体 D．种植该种转基因大麦可以增加粮食产量，减少农药的使用 解析：目的基因导入受体细胞后不一定会表达，需要进行检 测和鉴定，A 错误；运载体不是工具酶，B 错误；在基因工程中 常用同一种限制性核酸内切酶来处理含目的基因的 DNA 和运载 体，C 错误；转基因大麦可以抑制杂草生长，减少了除草剂的使 用，同时减弱了与杂草的竞争，增加了产量，D 正确。 答案：D 14．下图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步 骤需用到的工具是( ) A．DNA 连接酶和解旋酶 B．DNA 聚合酶和限制酶 C．限制酶和 DNA 连接酶 D．DNA 聚合酶和 RNA 聚合酶 解析：该步骤是基因工程的第二步——目的基因与运载体结 合。切割质粒要用限制酶，目的基因与切割后的质粒结合要用 DNA 连接酶。 答案：C 15．干扰素是一种糖蛋白，过去从人血液中的白细胞中提取， 产量很低。我国的科研人员侯云院士等一批人，成功运用基因工 程技术提高了其产量，下图为其原理过程图。请据图回答下列问 题。 (1)图中①过程叫__________________________。 (2)图中③物质的化学本质是________________________，它 之 所 以 能 作 为 运 载 体 ， 必 须 具 备 的 特 点 是 ________________________________________________________ ________________(写出任两点)。 (3)切割 ③和②过程所需的 酶一般是相同的，其原 因是 ______________________________________。 (4)该过程中，供体细胞是________________，受体细胞是 ________(填字母)，重组 DNA 分子是________(填序号)，在形成 ④的过程中需要____________________。 (5)大肠杆菌等微生物是基因工程最常用的实验材料，这是因 为______________________________________。 (6)人的干扰素基因能在大肠杆菌内表达，其根本原因是 __________________。 解析：图中①②为目的基因的提取过程，采用的方法为酶切 法；图中③为从大肠杆菌中提取的质粒；④表示重组 DNA 分子； 切割③和②过程所需的酶叫限制酶，所用的酶相同，产生的黏性 末端也相同，便于构建重组 DNA 分子。在该过程中，供体细胞是 人的体细胞，受体细胞是大肠杆菌 b，选择大肠杆菌作为受体细胞 是因为其繁殖快、结构简单，其内的遗传物质少。人的基因能在 大肠杆菌中表达是由于它们共用一套遗传密码。 答案：(1)提取目的基因 (2)双链环状 DNA 分子(或 DNA 分子) 具有一个或多个限制 酶切割位点，在细胞中能够自我复制，有特殊的标记基因等 (3)为了产生相同的黏性末端 (4)人的体细胞 b ④ DNA 连接酶 (5)大肠杆菌结构简单、繁殖快，其内的遗传物质少 (6)它们共用一套遗传密码 【素养达成练】 16．通过 DNA 重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基 因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质，如图表示这 一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序 列和切点是—G↓GATCC—，请回答： (1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是________，人 体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中需要的酶是 ________。 (2)人体蛋白质基因之所以能连接到羊的染色体 DNA 中，原因 是 ________________________________________________________ ________________， 人 体 蛋 白 质 基 因 导 入 羊 细 胞 时 常 用 的 工 具 是 ________________________________________________________ ________________。 (3) 此 过 程 中 目 的 基 因 的 检 测 与 表 达 中 的 表 达 是 指 ________________________________________________________ ________________。 (4)你认为此类羊产的奶安全可靠吗？理由是什么？ ____________________________________________________ ____________________ ____________________________________________________ ____________________。 解析：(1)剪取目的基因的酶是限制酶，将不同的 DNA 片段连 接起来的酶是 DNA 连接酶。(2)不同生物的 DNA 化学组成和空间 结构相同，即具有相同的物质基础和结构基础。目的基因导入受 体细胞需先与运载体结合，最常用的运载体是质粒，也可以用动 物病毒的 DNA。(3)基因的表达是指基因通过控制蛋白质的合成来 控制生物的性状，即通过转录和翻译过程合成相应的蛋白质。(4) 为开放性问题，理由与观点相对应即可。 答案：(1)限制酶 DNA 连接酶 (2)具有相同的物质基础和结构基础(有互补的碱基序列) 细 菌质粒或病毒 (3)人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质 (4)安全，因为目的基因导入受体细胞后没有改变，控制合成 的人奶蛋白质成分没有改变(或不安全，因为目的基因导入受体细 胞后，可能由于羊细胞中某些成分的影响，合成的蛋白质成分发 生一定的改变)