2019-2020学年人教高中生物选修三同步精练：专题1基因工程1-3 7页

专题 1 1.3 (建议用时：40 分钟) 考点 基本目标 发展目标 1．植物基因工程的应用 1,2,3,4 11,12,13,14,152．乳腺(房)生物反应器 5,6,7 3．基因诊断和基因治疗的比较 8,9,10 [基本目标] 1．我国转基因技术发展态势良好，农业部依法批准发放了转植酸酶基因玉米、转基因 抗虫水稻的生产应用安全证书。下列关于转基因玉米和转基因水稻的叙述，不正确的是 ( ) A．转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因 B．转基因抗虫水稻减少了化学农药的使用，减轻了环境污染 C．转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可通过饲养卷叶螟进行检测 D．转基因抗虫水稻的外源基因是几丁质酶基因 D 解析 转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因，转基因抗虫水稻的外源基因是 Bt 毒蛋白基因，而几丁质酶基因是抗真菌转基因植物常用的外源基因，A 项正确，D 项错 误；转基因抗虫水稻减少了农药的使用，减轻了环境污染，B 项正确；检测目的基因是否表 达最简便的方法是进行个体水平的检测，C 项正确。 2．转基因食品已大量进入我们的日常生活，如转基因西红柿、转基因草莓等，涉及的 问题甚至关系到国家之间的贸易竞争。如图所示为“霸占中国市场的转基因大豆油”包装的 部分图示。下列关于转基因大豆的叙述，不正确的是( ) A．培育过程中可能用到抗病、抗虫等抗性基因 B．目的基因的受体细胞可以是大豆受精卵，也可以是体细胞 C．转基因大豆的种植过程中减少了农药等的使用量，生产成本更低 D．固氮菌的固氮基因也是必需的目的基因之一 D 解析 培育转基因大豆的过程中，需要用到抗病、抗虫等抗性基因，这样在增加产 量的同时，又减少了对农药等的使用，降低了生产成本，A、C 项正确；获得转基因植物时， 可将目的基因导入植物的受精卵中，也可将其导入植物的体细胞中，然后通过植物组织培养 技术获得植株，B 项正确；因为根瘤菌等固氮菌可与豆科植物互利共生，给大豆提供氮元素， 所以没有必要将固氮基因导入大豆细胞中，D 项错误。 3．科学家利用基因工程培育出了耐盐的转基因水稻新品系，下列相关叙述错误的是 ( ) A．可通过农杆菌感染法将重组质粒导入受体细胞 B．含耐盐基因的水稻细胞可经植物组织培养获得完整植株 C．可用较高浓度的盐水浇灌来鉴定水稻植株的耐盐性 D．如果目的基因的核苷酸序列全部未知，可用 PCR 技术得到 D 解析 通过农杆菌感染法可将重组质粒导入双子叶植物受体细胞，A 项正确；组织 培养可以保持亲本的优良性状，含耐盐基因的水稻细胞经植物组织培养可获得耐盐的植株， B 项正确；水稻植株是否耐盐，主要看植株能否在高浓度的盐溶液中生活，因此，可以用较 高浓度的盐水浇灌来鉴定水稻植株的耐盐性，C 项正确；如果目的基因的核苷酸序列是全部 未知的，可从基因文库中获取目的基因，D 项错误。 4．科学家运用现代生物技术，将抗菜青虫的 Bt 基因转移到优质油菜中，培育出抗虫的 转基因油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性。根 据以上信息分析，下列叙述正确的是( ) A．Bt 基因的化学本质是蛋白质 B．Bt 基因中有菜青虫的遗传物质 C．转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于 Bt 基因在其体内得以表达 D．转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物 C 解析 基因的化学本质是脱氧核糖核酸，A 项错误；Bt 基因中不含菜青虫的遗传物 质，B 项错误；杀虫蛋白是由 Bt 基因通过转录和翻译合成的，是基因表达的产物，C 项正 确；题中蛋白质属于有机物而不是无机物，D 项错误。 5．蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”，有着超强的抗张强度，可制成防弹背心、降落 伞绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造肌腱。科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法—— 培育转基因蜘蛛羊作为乳腺生物反应器。下列有关乳腺生物反应器的说法，错误的是( ) A．将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等结合在一起构建表达载体 B．将含有蜘蛛丝蛋白基因的表达载体导入动物乳腺细胞中即可获得乳腺生物反应器 C．与乳腺生物反应器相比，膀胱生物反应器不受性别等限制，受体来源更广泛 D．转基因动物产生的生殖细胞可能含有药用蛋白基因 B 解析 该过程需要将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等结合在一起构建 基因表达载体，再通过显微注射技术导入受精卵中，获得乳腺生物反应器，不能只导入动物 乳腺细胞中，A 项正确，B 项错误；与乳腺生物反应器(只能选雌性)相比，膀胱生物反应器 不受性别等限制，受体来源更广泛，C 项正确；转基因动物的所有体细胞都含有药用蛋白基 因，而其产生的生殖细胞可能含有药用蛋白基因，D 项正确。 6．上海医学研究所成功培育出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛，他们还研究出一 种可大大提高基因表达水平的方法，使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高 30 多倍。以 下与此相关的叙述正确的是( ) A．“转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物 B．“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因 C．只有在转基因牛乳汁中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋白基因只在牛乳腺细胞中 是纯合的 D．转基因牛的肌肉细胞中也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不能合成人白 蛋白 D 解析 “转基因动物”是指携带有外源基因并能表达和遗传的动物，外源基因在自 然界中原来就存在，A 项错误；“提高基因表达水平”是指增强人白蛋白基因的表达，人白 蛋白基因数目没有增多，B 项错误；只有在转基因牛乳中才能获取人白蛋白，是因为人白蛋 白基因只在乳腺细胞表达，而在其他细胞不表达，C 项错误；因为基因的选择性表达，转基 因牛的肌肉细胞中虽然也有人白蛋白基因，但不发生转录、翻译，故不能合成人白蛋白，D 项正确。 7．下列有关乳腺生物反应器与利用微生物生产药物的叙述中，错误的是( ) A．前者在乳汁中提取药物，后者在细胞中提取 B．前者是在畜牧业中的应用，后者是在工业生产中的应用 C．前者合成的蛋白质可加工成熟，后者合成的蛋白质一般不可加工成熟 D．两者与人体基因结构均相同 D 解析 动物基因的结构与人类基因的结构基本相同，微生物基因的结构与人类基因 的结构有较大差异。 8．下列关于基因治疗的说法，正确的是( ) A．基因治疗只能治疗一些传染病，如艾滋病 B．基因治疗的主要方法是让患者口服一些健康的外源基因 C．基因治疗的主要原理是引入健康基因并使之表达 D．基因治疗在发达国家已成为一种常用的临床治疗手段 C 解析 基因治疗是指将正常基因导入有缺陷的细胞内，使该基因的表达产物发挥功 能，从而达到治疗疾病的目的。基因治疗是治疗遗传病的最有效手段，但不能治疗传染病。 目前基因治疗处于初期的临床试验阶段。 9．在基因诊断技术中，所用的探针 DNA 分子必须存在一定量的放射性同位素，其作 用是( ) A．为形成杂交的 DNA 分子提供能量 B．引起探针 DNA 产生不定向的基因突变 C．作为探针 DNA 的示踪元素 D．增加探针 DNA 的分子量 C 解析 在基因诊断中，探针将和待检测的 DNA 配对，用放射性同位素标记后，方 便确定探针的位置及是否配对。 10．近年来，基因工程的发展非常迅猛，科学家可以用 DNA 探针和外源基因导入的方 法进行遗传病的诊断和治疗，下列做法中不正确的是( ) A．用 DNA 探针检测镰刀形细胞贫血症 B．用 DNA 探针检测病毒性肝炎 C．用导入外源基因的方法治疗半乳糖血症 D．用基因替换的方法治疗 21 三体综合征 D 解析 把已知致病基因中的一条链用同位素标记，做成 DNA 探针，通过与疑似患 者的基因组 DNA 杂交，可根据检测是否显示杂交带来判断是否患病。21 三体综合征是一种 染色体异常遗传病，无法用此方法检测，也不能用外源基因导入的方法治疗。 [发展目标] 11．某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因 a，通过基因工程的方法，将基 因 a 转移到马铃薯植株中，经检测发现 Amy 在马铃薯成熟块茎细胞中存在。下列说法中正 确的是( ) A．基因 a 只有导入到马铃薯受精卵中才能表达 B．目的基因来自细菌，可以不需要载体直接导入受体细胞 C．基因 a 导入成功后，将抑制细胞原有的新陈代谢，开辟新的代谢途径 D．目的基因进入受体细胞后，可随着马铃薯 DNA 分子的复制而复制，传给子代细胞 并表达 D 解析 植物基因工程的受体细胞可以是受精卵，也可以是体细胞，A 项错误；目的 基因需要构建基因表达载体后才能导入受体细胞，B 项错误；基因 a 导入成功后，不会抑制 细胞原有的新陈代谢途径，C 项错误；基因 a 进入受体细胞后，会整合到马铃薯细胞的 DNA 分子上，可以随着马铃薯 DNA 分子的复制而复制，并能传给子代细胞及完成表达，D 项正 确。 12．科学家将编辑基因的分子工具构建到靶向侵染心肌细胞的病毒中，通过尾部静脉注 射到成年小鼠体内，成功编辑线粒体 DNA，该研究让耳聋、癫痫、肌无力等线粒体遗传病 迎来治愈的希望。下列说法错误的是( ) A．线粒体基因的遗传遵循分离定律和自由组合定律 B．线粒体 DNA 的突变可能会导致能量代谢障碍 C．侵染心肌细胞的病毒在该研究中作为载体起作用 D．该项研究中雌性小鼠后代心脏功能仍然未能改善 A 解析 线粒体基因属于细胞质基因，不遵循分离定律和自由组合定律，A 项错误； 线粒体是进行有氧呼吸的主要场所，是细胞的能量供应车间，线粒体 DNA 的突变可能会导 致能量代谢障碍，B 项正确；侵染心肌细胞的病毒在该研究中作为运载基因的载体，C 项正 确；该技术使小鼠心肌细胞的线粒体功能得到改善，但并没有改变其生殖细胞中线粒体的功 能，故该项研究中雌性小鼠后代的心脏功能仍然未能改善，D 项正确。 13．利用生物工程技术，可从转基因奶山羊乳汁中分离获得人凝血因子Ⅳ，用于血友病 的治疗。请回答下列问题： (1)根据凝血因子Ⅳ基因上游和下游的碱基序列，可用________技术获取并扩增基因。 构建该基因表达载体时，所用到的工具酶是________________，该基因表达载体中，凝血因 子Ⅳ基因的上游和下游分别是________________。 (2)将目的基因表达载体导入奶山羊受精卵的常用方法是________________。受体细胞 选用受精卵的优点是细胞大易操作、营养物质含量高和________________。 (3)人凝血因子Ⅳ是一种胞外酶，该蛋白的加工是在____________________等细胞器上 进行的。人凝血因子Ⅳ只在乳腺细胞合成的原因是________________。 解析 (1)可以根据目的基因序列两端的部分碱基序列设计引物，用 PCR 技术进行体外 大量扩增获得目的基因。构建该基因表达载体时，需要限制性核酸内切酶切割目的基因和载 体，再用 DNA 连接酶连接形成基因表达载体。启动子是一段有特殊结构的 DNA 片段，位 于基因的首端，是 RNA 聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出 mRNA，最终获得所 需的蛋白质。终止子也是一段有特殊结构的 DNA 片段，位于基因的尾端。(2)受体细胞是动 物细胞时，常用显微注射技术将目的基因导入受体细胞中。因为受精卵细胞大易操作、营养 物质含量高、细胞全能性高，所以常被用作受体细胞。(3)分泌蛋白在内质网上的核糖体上 合成后，先进入内质网进行加工、分类、包装，再形成囊泡进入高尔基体，由高尔基体进一 步加工，形成囊泡，运向细胞膜，最后由细胞膜分泌到细胞外。因为基因的选择性表达，所 以人凝血因子Ⅳ只在乳腺细胞合成。 答案 (1)PCR 限制(性核酸内切)酶和 DNA 连接酶 启动子和终止子 (2)显微注射技术 细胞全能性高 (3)内质网、高尔基体 基因的选择性表达 14．南瓜易种植，抗病、抗虫能力强，产量高。有人突发奇想，欲用南瓜生产人胰岛素。 下图是用农杆菌转化法培育转基因南瓜的示意图，请回答下列问题： (1)图中的目的基因是________________，利用 PCR 技术扩增目的基因时，复性后引物 在________________作用下进行延伸合成子链，扩增循环 6 次可产生________个目的基因。 (2)载体 a 是________，在①过程中将目的基因插入到载体 a 的[b]________上，再通过 ②整合到南瓜细胞染色体的 DNA 上，得到转基因南瓜细胞。 (3)过程③采用的技术是植物组织培养，检测该转基因南瓜是否可以生产胰岛素的方法 是__________________。 解析 (1)根据题意，欲利用基因工程用南瓜生产人胰岛素，则目的基因是胰岛素生成 基因。利用 PCR 技术扩增目的基因时，先变性使目的基因解开双链，再复性使引物与目的 基因单链互补配对，并在热稳定 DNA 聚合酶(Taq 酶)的作用下进行延伸合成子链，扩增循环 6 次可产生 26＝64 个目的基因。(2)农杆菌转化法所用的载体是 Ti 质粒；Ti 质粒上的 TDNA 能携带目的基因转移到受体植物细胞染色体 DNA 上，得到转基因南瓜细胞。(3)过程③是将 含目的基因的南瓜细胞通过植物组织培养技术得到转基因南瓜植株的过程，检测该转基因南 瓜是否可以生产胰岛素的方法是抗原—抗体杂交。 答案 (1)胰岛素生成基因 热稳定 DNA 聚合酶(或 Taq 酶) 64 (2)Ti 质粒 TDNA (3)抗原—抗体杂交 15．如图为含铁量较高的转基因水稻的培育过程示意图，请分析回答： (注：MS 培养基为植物组织培养所用培养基。) (1)铁结合蛋白基因来自菜豆，若利用菜豆细胞内形成的 mRNA 通过反转录过程得到 cDNA，将这些 cDNA 用限制酶处理后储存在受体菌群体内，这些受体菌群被称为菜豆的 ______________。除了通过上述方法获取铁结合蛋白基因外，还可以通过化学合成的方法获 取铁结合蛋白基因，其前提条件是__________________________。 (2) 构 建 重 组 Ti 质 粒 时 ， 通 常 要 用 同 种 限 制 性 核 酸 内 切 酶 分 别 切 割 ____________________________，该酶作用的部位为____________(填化学键名)。将重组 Ti 质粒转入农杆菌时，可以用________处理农杆菌，使重组 Ti 质粒易于导入。完整的重组 Ti 质粒除图示结构外，还应包括____________________等。 (3)将含有重组 Ti 质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时，通过培养基 2 的筛选培养， 可以获得______________________，该筛选过程是通过在培养基 2 中加入________实现的。 解析 (1)基因文库是指将含有某种生物不同基因的许多 DNA 片段，导入受体菌的群体 中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因。基因文库包括基因组文库和部分基因文 库。其中，基因组文库包含某种生物所有的基因，而部分基因文库只包含某种生物的部分基 因，如 cDNA 文库。除了通过上述方法获取铁结合蛋白基因外，还可以通过化学合成法获 取铁结合蛋白基因，其前提条件是该基因的脱氧核苷酸序列已知。(2)限制酶的作用部位为 磷酸二酯键。在构建重组质粒的过程中，通常要用同一种限制酶分别切割质粒和含目的基因 的 DNA 片段，使它们产生相同的末端，然后再用 DNA 连接酶将它们连接成重组质粒。将 重组 Ti 质粒转入农杆菌时，可以用 CaCl2 溶液处理农杆菌，使农杆菌处于感受态，便于重 组 Ti 质粒导入。基因表达载体包括启动子、终止子、目的基因和标记基因等元件。(3)质粒 上的标记基因为潮霉素抗性基因，因此在培养基 2 中加入潮霉素筛选培养，可以获得含有重 组质粒的愈伤组织。 答案 (1)cDNA 文库(或部分基因文库) 已知该基因的脱氧核苷酸序列 (2)含目的基因的 DNA 片段和质粒 磷酸二酯键 Ca2＋(或 CaCl2 溶液) 启动子、终止子 (3)含有重组质粒(有潮霉素抗性)的愈伤组织 潮霉素