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1选修3现代生物科技专题专题1基因工程1.1DNA重组技术的基本工具一、选择题1．D【解析】首先把目的基因切下来要用到限制酶Ⅱ；如果再用限制酶Ⅱ切割质粒，则两个标记基因都被切开，标记基因将失去作用。而用限制酶Ⅰ切割质粒可保留一个标记基因，其产生的黏性末端和限制酶Ⅱ切割下来的目的基因可以互补配对。2．A【解析】进行基因工程操作中，天然质粒需要经过人工改造后，才具备作为载体的全部条件。3．C【解析】A项破坏了复制必需的序列，不能起始复制；B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，能在氨苄青霉素培养基上生长。4．C【解析】每一种限制性内切酶切割DNA分子后会留下特征性的黏性末端，同时一次切割后，会把DNA分割成两个片段，且不同的限制酶切割后的片段不一样，如果将题图中的三个切割位点自左至右依次标为甲、乙、丙，如果只在甲处切割，可产生两个片段，即a和右边的b＋c＋d段，如果只在乙处切割，产生a＋b和c＋d段，如果只在丙处切割，产生a＋b＋c和d段；在甲、乙两处同时切割，产生a、b和c＋d段，在乙、丙处同时切割，产生a＋b和c、d段，在甲、丙两处同时切割，产生a、b＋c、d段三种片段，在甲、乙、丙三处同时切割，产生a、b、c、d四种片段。所以本题应该选C项。5．A【解析】从C与A同时切，存在长度为2个0．2的片段，说明C切点在A切点两侧，从C与B同时切，存在长度为2个0．1的片段，说明C切点在B切点两侧，再分析两次切割产生的其他片段，可知A项正确。6．A【解析】不同限制性核酸内切酶切割位点是不相同的，DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式，即黏性末端和平末端。如果是限制酶EcoRⅠ，则在它识别序列的中心轴线两侧进行切割，产生黏性末端；如果是限制酶SmaⅠ，则在它识别序列的中心轴线处切割，产生的是平末端。二、非选择题21．【答案】（1）磷酸二酯肽（2）专一性（3）限制性核酸内切酶（4）启动子（或转录起始区）（5）ACD【解析】（1）DNA酶作用的部位是DNA分子的磷酸二酯键，蛋白酶作用的部位是肽键。（2）①②过程利用了酶催化一种或一类化学反应的特性，即酶的专一性。（3）构建重组质粒，需要用限制性核酸内切酶切割，再与质粒重组。（4）RNA聚合酶识别和结合在基因的启动子上，才能驱动基因转录。（5）蛋白酶能特异性的水解蛋白质；荧光物质标记的目的基因进行染色体定位利用DNA分子结合的特异性；抑制成熟基因转录出的mRNA与催化成熟酶基因的mRNA碱基互补结合，具有特异性；光和色素易溶于有机溶剂，与酒精并不是特异性的溶解。2．【答案】（1）脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖（2）平537bp、790bp、661bp（3）4（4）BamHI抗生素B同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接【解析】（1）DNA单链中相邻两个碱基之间通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接。（2）SmaI识别的序列为GGGCCC，切割后会产生平末端；图1所示的DNA分子中含有两个SmaI识别位点，第一个识别位点在左端534bp序列向右三个碱基对的位置；第二个识别位点在右端658bp序列向左三个碱基对的位置，从这两个位点切割后产生的DNA片段长度分别为534+3、796-3-3、658+3，即得到的DNA片段长度分别为537bp、790bp和661bp。（3）在杂合子体内含有基因D和基因d，基因D的序列中含有两个识别位点，经过SmaI完全切割会产生537bp、790bp和661bp三种不同长度的片段，基因d的序列中含有一个识别位点，经过切割后会产生1327bp和661bp两种长度的片段，综上所述，杂合子中分离出该基因的DNA片段经过切割后会产生4种不同长度的片段。（4）能够获取目的基因并切开质粒的限制酶有识别序列为GGATCC的BamHI和识别序列为GATC的MboI，若使用MboI会同时破坏质粒中的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因，所以选用BamHI来切割目的基因和质粒，切割后保留了完整的抗生素B抗性基因，便于筛选出含有重组质粒的大肠杆菌。因为目的基因和运载体是用同种限制酶切割的，目的基因两端的末端和质粒切割后的两个末端都能进行互补，可能出现目的基因反向连接在运载体上的情况，导致基因D不能正确表达。3．【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（3）启动子mRNA（4）EcoRⅠ和BamHⅠ【解析】目的基因的DNA与质粒表达载体分别用同一种EcoRⅠ酶切，产生相同的黏性末3端，除了目的基因与载体连接，载体与载体、目的基因与目的基因可形成自身连接物，为了防止自身连接，可以用两种限制酶切割；需要对这些连接产物通过分离纯化出重组质粒；EcoRⅠ酶切位点是载体中的四环素抗性基因，三种连接物只有载体—载体连接物保留四环素抗性基因，其他的都被破坏。基因表达时，RNA聚合酶识别和结合的位点是基因的非编码区中的启动子，然后开始转录形成mRNA。1.2基因工程的基本操作程序一、选择题1．C【解析】受精卵中的乙酰胆碱受体基因不表达，所以获得该mRNA的最佳材料不是受精卵，A项错误；大肠杆菌是基因工程常用的受体细胞，但不能作为基因工程的载体，B项错误；过程①表示采用反转录法获取目的基因，需要逆转录酶，②表示DNA的合成过程，需要DNA聚合酶催化，C项正确；构建基因表达载体时使用的载体是病毒，因此用探针筛选的目的是获得被感染的细菌，淘汰未被感染的细菌，D项错误。2．A【解析】基因工程是按照人们的意愿，把一种生物的个别基因（目的基因）复制出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞（受体细胞）中，定向地改造生物的遗传性状。基因操作的工具酶是限制性内切酶和DNA连接酶，基因进入受体细胞的运输工具是载体。3．C【解析】人的胰高血糖素基因在胰岛A细胞中能转录出mRNA，在胰岛B细胞中不表达。4．D【解析】图示中的甲是载体，必须具有复制原点、启动子、终止子和标记基因等结构，因此并不是所有质粒都可以作为载体；乙为限制性内切酶，丁为DNA连接酶，二者不同；丙为目的基因；上述过程均可在体外进行，D项正确。5．A【解析】本题综合考查了将目的基因导入细胞的方法。不同生物目的基因导入的方法不同，每种方法都有利有弊。目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，该方法比较经济有效；目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法；大肠杆菌细胞最常用的转化方法是用钙离子处理细胞，使细胞的生理状态发生改变，完成转化过程。6．B【解析】已知某小片段基因碱基序列，利用PCR仪人工合成是获得该基因的最佳方案。二、非选择题1．【答案】（1）限制性核酸内切酶DNA连接酶受精卵表达（2）①b②b、d4（3）N非姐妹染色单体4×（红·绿荧光胚胎数量/胚胎总数）【解析】（1）基因工程操作过程中需要两类工具酶：限制性核酸内切酶DNA连接酶。动物细胞工程的受体细胞一般是受精卵。（2）据图可知，N的基因型为DdGg，由于出现了绿色荧光（D_G_）和红色荧光（ddgg）的子代胚胎，则亲代M中必定均含有d基因，可推出M的基因型是Ddgg，由此可知第①题选b，第②题选b、d。（3）由题图可知，D与G是连锁遗传的，再由第（2）题的分析可知，其亲代基因型如图（左）所示，因此正常情况不会产生红·绿荧光胚胎，只有亲代N在减数分裂过程中同源染色体非姐妹染色单体发生交叉互换，形成如图（右）所示的情况，才可能产生红·绿荧光胚胎。交叉互换后若亲代N产生的配子中重组的配子（dG和Dg）占的比例为x，则dG占的比例为x/2，又因亲代M产生两种比例相等的配子：Dg、dg，则可知子代胚胎中红·绿荧光胚胎的概率为x/4，即：x/4=（红·绿荧光胚胎数量/胚胎总数），可推出重组的配子占其全部配子的比例为：4×（红·绿荧光胚胎数量/胚胎总数）。2．【答案】（1）高温解旋酶（2）Aa母亲减数分裂突变后终止密码子提前出现，翻译提前终止形成异常蛋白（3）该病可遗传给后代患者的β链不能被限制酶切割【解析】（1）PCR是体外扩增DNA的方式，通过高温使双链解开，体内DNA的复制则是通过解旋酶使DNA双链解开。（2）由题意可知，重型β地中海贫血是常染色体隐性遗传病，突变后的序列可以被剪切成m和s的两个片段，而正常序列无法被剪切，因此母亲、父亲、患儿和胎儿的基因型分别为AA、Aa、aa和Aa，母亲和父亲的基因型为AA和Aa，生下患儿可能是由于母亲的原始生殖细胞通过减数分裂产生配子时发生了基因突变。由图可知，其突变由模板链的GTC突变成ATC，mRNA上由CAG变成UAG，使终止密码子提前出现，翻译提前终止。（3）如果这种贫血病可以遗传给后代，而又能证实不是重型地中海贫血症，即β链不能被限制酶切割，则为证明该突变位点就是这种贫血病的致病点提供了有力证据。3．【答案】（1）平末端和粘性末端（2）切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同（3）T4E·coli（4）mRNA（或RNA）cDNA（或DNA）PCR（聚合酶链式反应）（5）动植物病毒噬菌体（6）未处理的大肠杆菌吸收质粒（外源DNA）的能力极弱5【解析】限制性核酸内切酶可以将DNA分子切成两种类型的末端，平末端和黏性末端。两种不同酶切割之后若能相连，所产生的黏性末端必须相同。E·coliDNA连接酶可以连接黏性末端，T4DNA连接酶可以连接两种末端。反转录是以mRNA为模板合成单链DNA，再合成双链DNA，可利用PCR技术对反转录产物进行大量扩增。基因工程中可以选用质粒，噬菌体、动植物病毒作为载体。当受体细胞是大肠杆菌时，为了增大转化的成功率，常用Ca2+处理大肠杆菌得到感受态细胞，此时细胞膜的通透性增大，容易吸收重组质粒。1.3基因工程的应用一、选择题1．A【解析】控制蓝色色素合成的基因B即为目的基因，可通过逆转录获得基因B，再进行扩增获得大量的基因B，A项正确；基因文库中保存的是各基因片段，提取时无须使用限制性核酸内切酶；为使目的基因在受体细胞中稳定存在且能遗传给下一代，应先在体外使用DNA连接酶构建基因表达载体，不能将目的基因直接导入受体细胞，且植物一般用土壤农杆菌导入目的基因，C、D项错误。2．B【解析】转基因抗虫棉可以产生毒蛋白毒死棉铃虫，少数具有抗性基因的棉铃虫能够存活并繁殖后代，从而使抗性基因频率很快上升，间隔种植少量非转基因的棉花或其他作物，不具抗性的棉铃虫能少量存活，以便减缓棉铃虫抗性基因频率增加的速度。3．B【解析】动物细胞的受精卵具有全能性，是动物基因工程的理想受体细胞，导入的方法是显微注射法，B项正确。构建基因表达载体时其启动子为乳腺细胞基因的启动子，所以目的基因只在乳腺细胞中才能表达。但是，因为是以羊的受精卵作为受体细胞，所以转基因羊的所有体细胞中均含有目的基因，C项错误。真核细胞中基因编码区含有内含子，因此，基因中编码区碱基对数比所控制合成的蛋白质氨基酸数的3倍还要多，D项错误。4．A【解析】禽流感的病原体是禽流感病毒，在光学显微镜下是观察不到的，只有在电子显微镜下才能观察到，故A项错误。可用抗原—抗体杂交技术或先用PCR技术对病原体的基因进行大量扩增，然后用DNA分子探针进行检测。5．C【解析】由题图可知，人生长激素基因插入质粒后将四环素抗性基因破坏，该基因不能表达。因此，含有重组质粒的受体细胞在含氨苄青霉素的培养基上能生长繁殖，但在含四环素的培养基上不能生长繁殖。6．A【解析】基因治疗是将正常的基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺陷基因并未修复，和正常基因同时存在，基因治疗也不是切除缺陷基因或诱发其突变。6二、非选择题1．【答案】(1)①PSG-AS③端粒酶活性、细胞凋亡情况、细胞生长情况(2)选择标记基因(3)RNA4种脱氧核苷酸(4)从结果可知，PSG-AS导