高中生物专题1基因工程1.3基因工程的应用学案选修3

的基因的受体细胞,可以是烟草的受精卵,也可以是一般的体细胞或烟草的原生质体,C项错误;D项应该属于个体生物学水平的检测,D项错误。

4.下表有关基因表达的选项中,不可能的是( )

A B C D 答案:D 5.(2018·云南师大附中期末)下面有关基因工程的叙述,正确的是( )

A.利用基因工程技术可分别从大肠杆菌和青霉菌体内获取基因工程药品胰岛素和青霉素

B.用氯化钠处理大肠杆菌可以使其处于感受态 C.启动子也称为起始密码子,终止子也称为终止密码子 D.由大肠杆菌工程菌获得的人的干扰素不能直接利用

解析:选D。青霉菌产生青霉素是一种自身基因的正常表达,故从青霉菌体内获得的青霉素不属于基因工程药品,A错误;用氯化钙处理大肠杆菌可以使其处于感受态,B错误;启动子和终止子都是一段特殊的DNA序列,负责调控基因的转录,而起始密码子和终止密码子都存在于mRNA上,分别决定翻译的起始和终止,C错误;大肠杆菌是原核生物,无内质网和高尔基体,由大肠杆菌工程菌生产的干扰素不具备天然活性,需经过人工加工处理后才能利用,D正确。

6.科学家将含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段,注射到羊的受精卵中,该受精卵发育成的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及( )

A.DNA按照碱基互补配对原则自我复制 B.DNA以其一条链为模板合成RNA C.RNA以自身为模板自我复制

D.按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质

解析:选C。目的基因在通过转基因工程得到的受体羊体内能够进行复制、转录和表达,RNA以自身为模板自我复制不能发生在正常的真核细胞内。

7.上海医学遗传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新方法,使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高了30多倍,这标志着我国转基因研究向产业化的目标又迈进了一大步。以下与此有关的叙述中正确的是( )

A.所谓“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

基因 细菌抗虫蛋白基因 人酪氨酸酶基因 动物胰岛素基因 兔血红蛋白基因 表达的细胞 抗虫棉叶肉细胞 正常人皮肤细胞 大肠杆菌工程菌细胞 兔成熟红细胞 表达产物 细菌抗虫蛋白 人酪氨酸酶 动物胰岛素 兔血红蛋白

B.可将白蛋白基因导入牛的卵细胞中,通过组织培养形成转基因牛

C.人们只在转基因牛的乳汁中才能获取人白蛋白,这是因为只在转基因牛的乳腺细胞中才有人白蛋白基因

D.运用基因工程技术让牛合成人白蛋白,该技术将导致定向变异

解析:选D。“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中的人白蛋白基因合成出更多的蛋白质。动物细胞的全能性较难实现,用牛的卵细胞不能培养形成转基因牛。转基因牛的每个正常细胞中都含有人白蛋白基因,人们只在转基因牛的乳汁中才能获取人白蛋白,这是因为人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中表达。

8.如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述正确的是( )

A.②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与 B.③侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到④的染色体上 C.④的染色体上若含抗虫基因,则⑤就表现出抗虫性状 D.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异

解析:选D。A项,②为重组Ti质粒,其构建需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。B项,含重组Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后,重组Ti质粒上的目的基因整合到受体细胞④的染色体上,而并非整个重组Ti质粒整合到④的染色体上。C项,目的基因导入受体细胞后不一定能进行表达,所以抗虫基因导入植物细胞后,培育成的植株也不一定具有抗虫性状。D项,转基因抗虫植株是否培育成功,可以从个体生物学水平上进行检测,即观察植株是否具有抗虫性状,如果具有抗虫性状则说明发生了可遗传变异(基因重组)。

9.近年来基因工程的发展非常迅猛,基因治疗不断取得新进展。下列疾病可用基因治疗医治的是( )

A.21-三体综合征 B.镰刀型细胞贫血症 C.地方性甲状腺肿 D.青少年型糖尿病

解析:选B。21-三体综合征是染色体异常遗传病,患者21号染色体有三条,病因不属于基因异常,不能进行基因治疗;镰刀型细胞贫血症可用基因治疗医治;地方性甲状腺肿采取的是放射性治疗或手术治疗;青少年型糖尿病属于自身免疫病,必须注射胰岛素治疗。

10.(2018·枣庄八中高二月考)研究发现,let-7基因能影响癌基因RAS的表达,使肺癌细胞的增殖受到抑制,其影响机理如图所示。下列相关叙述正确的是( )

A.目的基因是否在受体细胞中转录,可用抗原—抗体杂交技术来进行检测 B.let-7基因转录的miRNA与RAS mRNA的配对遵循碱基互补配对原则

C.肺癌细胞增殖受到抑制,可能是由于细胞中RAS mRNA含量减少引起的 D.let-7基因转录的miRNA无翻译功能是因为let-7基因缺少启动子 答案:B 二、非选择题

11.(2018·四川资阳高二诊断)菊天牛是菊花的主要害虫之一,为达到防治目的,科研人员通过转基因技术培育出了抗虫菊花。请回答下列问题:

(1)可用____________处理土壤农杆菌,使其处于____________以便吸收重组质粒。 (2)将重组质粒导入土壤农杆菌的目的是利用农杆菌能够______________________的特点,使目的基因进入受体细胞中,并插入到菊花细胞的____________上,最终形成转基因植株。

(3)用PCR方法检测转基因菊花是否含有目的基因时,需根据____________的脱氧核苷酸序列设计特异引物,以__________________为模板进行第一轮扩增。

(4)将转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料以适当比例混合后饲喂菊天牛2龄幼虫,实验结果如下表所示:

组别 实验组 转基因植株1 转基因植株2 对照组 死亡率(%) 60.00 53.33 13.33 ①对照组应饲喂等量的____________菊花嫩茎及叶片与人工饲料混合物。

②据表分析,实验组与对照组____________差异显著,说明转基因菊花对菊天牛2龄幼虫有较强的毒杀作用。

答案:(1)Ca(或CaCl2) 感受态 (2)将T-DNA转移至受体细胞 染色体DNA (3)抗虫基因(或目的基因) 转基因菊花的DNA(或含目的基因的菊花DNA)

(4)①非转基因 ②死亡率

12.科学家尝试使用Cre/LoxP位点特异性重组系统,在确定目的基因导入成功后,删除转基因烟草细胞内的抗除草剂基因。其技术过程如图1所示(图中的■代表基因前的启动子),据图回答:

(1)LoxP是一种仅由34个碱基对构成的小型DNA片段,由两个含13个碱基对的反向重复序列和中间间隔的8个碱基对序列共同组成,自身不会表达,插入质粒后也不影响原有基因的表达,其碱基序列如图2所示:

Cre酶能特异性地识别此序列并在箭头处切开LoxP,其功能类似于基因工程中的_____酶。

2+

(2)将重组质粒导入植物细胞最常用的方法是____________。作为标记基因,抗除草剂基因用于检测目的基因是否导入成功的原理是________________________。

(3)确定目的基因导入成功后,抗除草剂基因就没有用了。抗除草剂基因继续留在植物体内可能会造成的安全问题是________________________。经Cre酶处理后,质粒中的两个LoxP序列分别被切开后,可得到图1中右侧的这两个DNA分子。由于________________,因此抗除草剂基因不再表达。

解析:(1)基因工程中的限制酶能特异性地识别脱氧核苷酸序列并在特定位点处切开,Cre酶的功能与之类似。(2)将重组质粒导入植物细胞最常用的方法是农杆菌转化法。抗除草剂基因和目的基因在同一个质粒上,可以用抗除草剂基因作为标记基因来检测目的基因是否导入成功。(3)抗除草剂基因继续留在植物体内可能会转移到杂草中,形成能抗除草剂的超级杂草。由图示可知,经Cre酶处理后,抗除草剂基因前没有了启动子,因此不能表达。

答案:(1)限制 (2)农杆菌转化法 抗除草剂基因和目的基因在同一个质粒上 (3)抗除草剂基因可能转移到杂草中 抗除草剂基因前没有了启动子

13.(2018·无锡天一中学高二期末)我国科学家屠呦呦因青蒿素的研究荣获2015年诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素是目前世界上最有效的治疗疟疾药物,为青蒿植株的次级代谢产物,其化学本质是一种萜类化合物,其生物合成途径如图1所示。正常青蒿植株的青蒿素产量很低,难以满足临床需求,科学家为了提高青蒿素产量,将棉花中的FPP合成酶基因导入了青蒿植株并让其成功表达,获得了高产青蒿植株,过程如图2所示。

(1)研究人员从棉花基因文库中获取FPP合酶基因后,可以采用______技术对该目的基因进行大量扩增,该技术除了需要提供模板和游离的脱氧核苷酸外,还需要提供_________、__________________等条件。

(2)图2中的①为__________________,形成过程中需要____________________等酶;棉花FPP合成酶基因能够和质粒连接成①的主要原因是__________________________。

(3)若②不能在含有抗生素Kan的培养基上生存,则原因是________________________。 (4)由题意可知,除了通过提高FPP的含量来提高青蒿素的产量外,还可以通过哪些途径来提高青蒿素的产量?(试举一例)___________________________________________。

解析:(1)PCR技术可在体外快速扩增目的基因,PCR的条件:模板(目的基因)、原料(四种脱氧核苷酸)、引物、热稳定DNA聚合酶(Taq酶)。(2)图2中的①为构建的基因表达载体(重组质粒),形成过程中需要限制酶切割目的基因和载体,再用DNA连接酶连接。由于切割棉花FPP合成酶基因和质粒后,具有相同的黏性末端,两者能够连接成①基因表达载体。(3)重组质粒中含有标记基因,若②不能在含抗生素Kan的培养基上生长,说明重组质粒未导入农杆菌。(4)据图分析可知,FPP在ADS基因表达的情况下,生成青蒿素,或者抑制SQS基

因的表达,降低FPP生成其他萜类化合物的量,因此要提高青蒿素的产量,可以通过抑制SQS基因的表达(或增强ADS基因的表达)这些途径。

答案:(1)PCR 引物 热稳定的DNA聚合酶 (2)基因表达载体(重组质粒) 限制酶和DNA连接酶 切割后具有相同的黏性末端 (3)重组质粒没有导入农杆菌

(4)抑制SQS基因的表达(或增强ADS基因的表达)

14.HIV属于逆转录病毒,是艾滋病的病原体。回答下列问题:

(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时,可先提取HIV中的______,以其作为模板,在________的作用下合成________,获取该目的蛋白的基因,构建重组表达载体,随后导入受体细胞。

(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白,该蛋白作为抗原注入机体后,刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是________,该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV,检测的原理是_____________________________________________________。

(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见,但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分________细胞,降低了患者免疫系统的防卫功能。

(4)人的免疫系统有______________癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷,易发生恶性肿瘤。

解析:(1)HIV的遗传物质是RNA,所以要想获得相应的目的基因,应以HIV的RNA为模板,在逆转录酶的作用下合成cDNA(或DNA)。

(2)目的蛋白注入机体后相当于抗原。在抗原的刺激下,机体进行体液免疫,由浆细胞产生相应抗体(分泌蛋白),由于该抗体能与目的蛋白(抗原)发生特异性结合,所以可通过抗体检测出有无目的蛋白,从而确定体内有无HIV。

(3)HIV主要攻击人体的T(或T淋巴)细胞,从而降低机体免疫系统的防卫功能。 (4)癌细胞在机体中属于抗原,人体的免疫系统能够监控和清除癌细胞。 答案:(1)RNA 逆转录酶 cDNA(或DNA) (2)抗体 抗原抗体特异性结合 (3)T(或T淋巴) (4)监控和清除

15.医学研究发现,番茄红素具有一定的抗癌效果,其合成、转化途径如图1所示。由于普通番茄合成的番茄红素易发生转化,科学家设计了一种重组DNA(质粒三),它能转录出双链RNA(发卡),番茄细胞可以识别侵入的双链RNA并将该双链RNA及具有相同序列的单链RNA一起降解,提高了果实中番茄红素的含量(图2)。请分析回答下列问题:

(1)转录出“发卡”的DNA片段实际上是两个反向连接的________基因,由于“发卡”

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