第34课时 基因工程

第34课时基因工程对应训练1.（2007年全国Ⅱ，4）下列有关基因工程中限制性内切酶的描述，错误．．的是（）A.一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B.限制性内切酶的活性受温度影响C.限制性内切酶能识别和切割RNAD.限制性内切酶可从原核生物中提取答案C解析生物体内有能识别并切割特异性双链DNA序列的一种核酸内切酶，它是一种可以将外来的DNA切断的酶，即能够限制异源DNA的侵入并使之失去活力，但对自己的DNA却无损害作用，这样可以保护细胞原有的遗传信息。由于这种切割作用是在DNA分子内部进行的，故叫限制性内切酶（简称限制酶）。限制性内切酶只能识别和切割DNA，不能识别和切割RNA。2.质粒是基因工程最常用的运载体，有关质粒的说法正确的是()A.质粒不仅存在于细菌中，某些病毒也具有B.细菌的基因只存在于质粒上C.质粒为小型环状DNA分子，存在于拟核外的细胞质基质中D.质粒是基因工程中的重要工具酶之一答案C解析质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中，是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子，在病毒、动植物细胞中是不存在的，故A错误；细菌的基因除少部分在质粒上外，大部分在拟核中的DNA分子上，故B错误。3.下列关于DNA连接酶的作用叙述，正确的是（）A.将单个核苷酸加到某DNA片段末端，形成磷酸二酯键B.将断开的两个DNA片段的骨架连接起来，重新形成磷酸二酯键C.连接两条DNA链上碱基之间的氢键D.只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间连接起来，而不能将双链DNA片段末端之间进行连接答案B4.下列有关基因工程技术的叙述，正确的是（）A.重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体B.所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列C.选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快D.只要目的基因进入受体细胞就能实现表达答案C解析基因操作的工具酶是限制酶、连接酶，运载体是基因的运载工具，不是工具酶。每种限制酶都只能识别特定的核苷酸序列，而并非同一种核苷酸序列。目的基因进入受体细胞后，受体细胞表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。选择受体细胞的重要条件就是能够快速繁殖。5.下图表示一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是（）A.X是能合成胰岛素的细菌细胞B.质粒具有多个标记基因和多个限制酶切点C.基因与运载体的重组只需要DNA连接酶D.该细菌的性状被定向改造答案C析根据图示，重组质粒导入的是细菌细胞，所以X是能合成胰岛素的细菌细胞。质粒作为运载体需要有多个限酶切点以便转运多种目的基因，同时具有标记基因以便于检测目的基因是否导入到受体细胞内。基因与运载体的重组需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。基因工程的特点是能够定向改造生物的性状。6.下列关于基因工程的叙述中，正确的是（）①基因工程是人工进行基因重组的技术，是在分子水平上对生物遗传人为干预②基因治疗是基因工程技术的应③基因工程打破了物种与物种之间的界限④DNA探针可用于病毒性肝炎的诊断、遗传性疾病的诊断、改造变异的基因、检测饮用水病毒含量A.②③④B.①②③C.①②④D.①③④答案B解析DNA探针可用于病毒性肝炎的诊断、遗传病的诊断、检测饮用水病毒的含量，但不能改造变异的基因。基因工程操作工具及操作程序【例1】（2008年山东理综，35）为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。(1)获得耐盐基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的处，DNA连接酶作用于处。（填“a”或“b”）。（2）将重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和法。（3）由导入目的基因的水稻细胞培育成植株需要利用技术，该技术的核心是和。（4）为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素标记的作探针进行分子杂交检测，又要用的方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。答案(1)aa(2)基因枪（花粉管通道）（3）植物组织培养脱分化（去分化）再分化（4）耐盐基因（目的基因）一定浓度盐水浇灌（移栽到盐碱地中）解析限制性内切酶的切点选择很严格，只会切断某段特定DNA序列中的某个特定位点——磷酸二酯键，而DNA连接酶可以将该键连接起来。重组DNA分子导入水稻受体细胞的常用方法除了农杆菌转化法外，还有基因枪法和花粉管通道法。导入外源基因的细胞需要利用植物组织培养技术将其培养为植株，过程为：取材、去分化（或脱分化）形成愈伤组织、再分化形成试管苗、移栽培育成完整植物体。转基因是否成功，可测定是否有转基因产物产生，也可通过改变条件观察植物性状的变化来加以确定。变式训练（2008年哈尔滨模拟）下图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图作答：（1）人的皮肤细胞通常是否能完成①过程？为什么？。（2）过程②必需的酶是酶，过程③必需的酶是酶。（3）与人体细胞中的胰岛素基因相比，通过②过程获得的目的基因不含有和。（4）若A中共有a个碱基对，其中鸟嘌呤有b个，则③④⑤过程连续进行4次，至少需要提供胸腺嘧啶个。（5）为使过程⑧更易进行，可用（药剂）处理D。答案（1）不能，因为皮肤细胞中的胰岛素基因未表达（或未转录），不能形成胰岛素mRNA（2）逆转录解旋（3）非编码区内含子（4）15（a-b）（5）CaCl2基因工程应用的理解【例2】（2007年天津理综，30）在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kanr）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答：（1）A过程需要的酶有。（2）B过程及其结果体现了质粒作为运载体必须具备的两个条件是。（3）C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加入。（4）如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，D过程应该用作为探针。（5）科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传规律。①将转基因植株与杂交，其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1∶1。②若该转基因植株自交，则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为。③若将该转基因植株的花药在卡那霉素培养基上作离体培养，则获得的再生植株群体中抗卡那霉素型植株占%。答案（1）限制性内切酶和DNA连接酶（2）具有标记基因；能在宿主细胞中复制并稳定保存（3）卡那霉素（4）放射性同位素（或荧光分子）标记的抗虫基因（5）①非转基因植株②3∶1③100解析重组质粒的获得需要限制性内切酶和DNA连接酶；作为运载体必须具备以下几个条件：一是能够在宿主细胞中复制并稳定保存；二是具有多个限制性内切酶切点，以便与外源基因连接；三是具有某些标记基因，便于进行筛选等。B过程体现出了其中的一、三两条。转基因植株与非转基因植株杂交后，后代表现型比例为1∶1，说明转基因植株为杂合子，该杂交过程相当于测交；如果自交，则后代比例应为3∶1；卡那霉素对花粉进行了选择，保留下了抗卡那霉素的植株。1.（2008年全国Ⅰ，4）已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点,如下图中箭头所指,如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断,则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子,若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断,则从理论上讲,经该酶酶切后,这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是（）A.3B.4C.9D.12答案C解析只看一个切点，可得到a和bcd或ab和cd或abc和d（6种片段），如果看两个切点的话，会在一个切点的基础上再产生b或c或bc（3种片段），如果看三个切点的话，没有新片段产生，因此应选C。2.（2007年北京理综，2）利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是（）A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAC．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白答案D解析在基因工程中，判断外源基因是否“表达”常用的方法是看有无产物产生。3.（2007年广东生物，7）现有一长度为1000碱基对（bp）的DNA分子，用限制性核酸内切酶（EcoRⅠ）酶切后得到的DNA分子仍是1000bp，用KpnⅠ单独酶切得到400bp和600bp两种长度的DNA分子，用EcoRⅠ、KpnⅠ同时酶切后得到200bp和600bp两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是（）答案D解析本题有创新性和推理性，解答时应综合考虑，特别是EcoRⅠ酶切后碱基对数量不变，长度不变，说明切割后仍是一条DNA分子，应考虑到最初DNA分子呈环状。4.（2006年四川理综，4）用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述不正确．．．的是（）A.常用相同的限制性内切酶处理目的基因和质粒B.DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶C.可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒D.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达答案B解析基因工程中限制性内切酶和DNA连接酶是构建重组质粒必需的工具酶。质粒作为运载体必须具有标记基因，导入的目的基因不一定能够成功表达，还要进行修饰或其他处理。5.（2006年全国Ⅰ，5）采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培育出了转基因羊。但是，人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。以下有关叙述，正确的是（）A.人体细胞中凝血因子基因编码区的碱基对数目等于凝血因子氨基酸数目的3倍B.可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入羊的受精卵C.在该转基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺细胞中，而不存在于其他体细胞中D.人凝血因子基因开始转录后，DNA连接酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA答案B解析人体细胞是真核细胞，其基因中含有内含子，其碱基对数大于氨基酸数的三倍；山羊的受精卵中导入人凝血因子基因，长成的山羊每个体细胞中都含有这种基因；DNA连接酶是把两条DNA链末端之间的缝隙“缝合”起来，而不是参与转录。基因工程外源基因的导入多采用人工的方法，使体外重组的DNA分子转移到受体细胞，在本题中可采用显微注射法。探究对抗性基因的影响及目的基因的插入位置下图为某种质粒表达载体简图，小箭头所指分别为限制性内切酶EcoRI、BamHI的酶切位点，ampR为青霉素抗性基因，tetR为四环素抗性基因，P为启动子，T为终止子，ori为复制原点。已知目的基因的两端分别有包括EcoRI、BamHI在内的多种酶的酶切位点。据图回答：（1）将含有目的基因的DNA与质粒表达载体分别用EcoRIDNA连接酶进行连接后，其中由两个DNA片段之间连接形成的产物有、、三种。若要从这些连接产物中分离出重组质粒，需要对这些连接产物进行。（2）用上述3种连接产物与无任何抗药性的原核宿主细胞进行转化实验。之后将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是；若接种到含青霉素的培养基中，能生长的原核宿主细胞所含有的连接产物是。（3）目的基因表达时，RNA聚合酶识别和结合的位点是，其合成的产物是。（4）在上述实验中，为了防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接，酶切时应选用的酶是。答案（1）目的基因—载体连接物载体—载体连接物目的基因—目的基因连接物分离纯化（2）载体—载体连接物目的基因—载体连接物、载体—载体连接物（3）启动子mRNA（4）EcoRI和BamHI解析（1）用EcoRI酶切出的目的基因和质粒具有相同的黏性末端，如果放在一起加入DNA连接酶，则可出现三种连接结果，即会出现目的基因自身形成的连接物，载体自身形成的连接物和重组质粒，要通过筛选、纯化才能选出符合要求的DNA。（2）载体自身形成的连接物能重新形成完整的tetR基因，具有抗四环素的特点，其他连接物中tetR基因被限制性内切酶破坏，不再具有抗四环素的特点；在整个操作过程中，ampR基因