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课时作业44基因工程的应用蛋白质工程的崛起时间：25分钟满分：100分一、选择题(每小题5分，共60分)1．腺苷脱氨酶(ADA)基因缺陷症是一种免疫缺陷病，对患者采用基因治疗的方法是：取出患者的白细胞，进行体外培养时转入正常ADA基因，再将这些白细胞注入患者体内，使其免疫功能增强，能正常生活。下列有关叙述正确的是()A．正常ADA基因替换了患者的缺陷基因B．正常ADA基因通过控制ADA的合成来影响免疫功能C．白细胞需在体外培养成细胞系后再注射入患者体内D．ADA基因缺陷症属于获得性免疫缺陷病解析：本题考查有关基因治疗相关知识。基因治疗是将正常的基因导入有基因缺陷的细胞中，正常的ADA基因可以控制合成正常的ADA来影响免疫功能；细胞系阶段的细胞一般都发生了基因突变，故不能培养到细胞系，只能将增殖得到的细胞(株)注入患者体内；ADA基因缺陷症是先天性免疫缺陷病。答案：B2．运用现代生物技术，将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中，为检测实验是否成功，最方便的方法是检测棉花植株是否有()A．抗虫基因B．抗虫基因产物C．新的细胞核D．相应性状解析：目的基因的鉴定与检测有四种方法，其中从个体水平进行抗虫或抗病的接种实验是最简单的办法。即在抗虫棉花植株上放养少量的棉铃虫，一段时间后，观察棉铃虫的存活状况和棉花叶的受损情况。若棉铃虫不存活，棉花叶未受损或受损很轻，则实验成功。答案：D3．转基因抗虫棉可以有效地用于棉铃虫的防治。在大田中种植转基因抗虫棉的同时，间隔种植少量非转基因的棉花或其他作物，供棉铃虫取食。这种做法的主要目的是()A．维持棉田物种多样性B．减缓棉铃虫抗性基因频率增加的速度C．使食虫鸟有虫可食D．维持棉田生态系统中的能量流动解析：转基因抗虫棉可以产生毒蛋自毒死棉铃虫，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，没有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。在大田中种植棉花的主要目的是收获棉花，使能量流向棉花，而不是维持棉田物种多样性。答案：B4．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，下列做法不正确的是()A．用DNA探针检测镰刀型细胞贫血症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21三体综合征解析：本题考查基因工程的应用。基因工程是在基因水平上的现代生物技术，21三体综合征是染色体异常遗传病，是21号染色体比正常人多了一条，无法从基因水平上治疗。答案：D5．如果通过转基因技术，成功改造了某血友病女性的造血干细胞，使其凝血功能全部恢复正常。那么她与正常男性婚后所生子女中()A．儿子、女儿全部正常B．儿子、女儿各有一半正常C．儿子全部有病、女儿全部正常D．儿子全部正常、女儿全部有病解析：本题考查基因工程和伴性遗传的综合。通过转基因技术成功改造了某血友病女性的造血干细胞使其凝血功能全部恢复正常，但是不能改变产生生殖细胞的性原细胞遗传物质组成。答案：C6．上海医学研究所成功培育出第一头携带入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30多倍，以下与此有关的叙述正确的是()A．“转基因动物”是指体细胞中出现了新基因的动物B．“提高基因的表达水平”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解析：本题考查基因工程的应用。在生物的体细胞中含有一整套的基因，只是基因的选择性表达才使不同的细胞具有不同的功能。答案：D7．利用细菌大量生产人类干扰素，下列叙述错误的是()A．用适当的酶对运载体与人类干扰素基因进行切割与黏合B．用适当的化学物质处理受体细菌表面，将重组DNA导入受体细菌C．通常通过检测目的基因产物来检测重组DNA是否已导入受体细菌D．受体细菌内能合成人类干扰素说明目的基因完成了表达解析：检测重组DNA是否已导入了受体细菌需从分子水平进行检测，首先要检测转基因生物染色体的DNA上是否插入了目的基因，采用方法是DNA分子杂交技术。其次要检测目的基因是否转录出了mRNA，采用方法是DNA与mRNA杂交，最后检测目的基因是否翻译成了蛋白质，检测方法是抗原—抗体杂交。个体水平鉴定就是利用抗虫或抗病的接种实验确定是否具有抗性或抗性的程度。答案：C8．蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是()A．氨基酸结构B．蛋白质空间结构C．肽链结构D．基因结构解析：蛋白质工程是指以蛋白质分子结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产或生活需要。因此，归根到底，还是要对基因进行改造。答案：D9．基因工程与蛋白质工程的区别是()A．基因工程需对基因进行分子水平操作，蛋白质工程不对基因进行操作B．基因工程合成的是天然存在的蛋白质，蛋白质工程合成的可以是天然不存在的蛋白质C．基因工程是分子水平操作，蛋白质工程是细胞水平(或性状水平)操作D．基因工程完全不同于蛋白质工程解析：蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。蛋白质工程是从分子水平对蛋白质进行改造设计，通过对相应的基因进行修饰加工甚至人工进行基因合成，从而对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质以满足人类生产和生活需求，而基因工程只是将外源基因导入另一生物体内，并使之表达，体现人类所需的性状，或者获取所需的产品。因此，基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质。答案：B10．关于蛋白质工程的说法，错误的是()A．蛋白质工程能定向地改造蛋白质分子的结构，使之更加符合人类需要B．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构C．蛋白质工程能产生自然界中不存在的新型蛋白质分子D．蛋白质工程与基因工程密不可分，又称为第二代基因工程解析：本题主要考查对蛋白质工程的基本概念的理解。蛋白质工程是通对基因进行修饰或基因合成，对现有的蛋白质进行改造，或制造新的蛋白质，它并不是对蛋白质分子直接进行操作。答案：B11．蛋白质工程的基本流程正确的是()①蛋白质分子结构设计②DNA合成③预期蛋白质功能④根据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列A．①→②→③→④B．④→②→①→③C．③→①→④→②D．③→④→①→②解析：该题考查蛋白质工程的基本流程的基本知识。蛋白质工程的流程是逆基因表达的顺序进行的，首先预期蛋白质功能，然后再分析出蛋白质的分子结构从而得出氨基酸的序列，再推出基因中脱氧核苷酸序列，最后进行人工DNA合成。答案：C12．以下蛋白质工程中目前已成功的是()A．对胰岛素进行改造，生产速效型药品B．蛋白质工程应用于微电子方面C．体外耐保存的干扰素D．用蛋白质工程生产高产赖氨酸玉米解析：科学家通过对胰岛素的改造，已使其成为速效型药品。其他三项所述内容目前尚未实现，只是蛋白质工程的发展前景，有待于进一步研究和设计。答案：A二、简答题(共40分)13．(10分)(2011·北京东城3月联考)番茄的抗病(R)对感病(r)为显性，高杆(D)对矮秆(d)为显性，控制上述两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。为获得纯合高秆抗病番茄植株，研究人员采用了下图所示的方法。(1)在①处育种工作者应采用的方法是________。(2)图中A代表的个体叫做________。③过程常用________处理萌发的种子或幼苗，过程②③的育种方法所依据的遗传学原理是________。(3)过程④由导入抗病基因的叶肉细胞培养成转基因植株需要利用________技术，依据的原理是________。对获得的抗病基因常采用________技术进行体外的大量扩增。构建抗病基因表达载体时，必须使用________两种工具酶。(4)过程⑤“航天育种”方法中主要的变异类型是_______________________________。解析：①是杂交育种，原理是基因重组；②是单倍体育种，原理是染色体变异；④是转基因技术，原理是基因重组；⑤是诱变育种，原理是基因突变。答案：(1)自交(2)单倍体秋水仙素染色体(数目)变异(3)植物组织培养'植物细胞的全能性'PCR限制性核酸内切酶(或限制酶或限制性内切酶)和DNA连接酶'(4)基因突变14．(15分)土壤农杆菌是一种能引起双子叶植物产生冠瘿瘤的土壤细菌，它带有一个大的质粒叫Ti质粒，它是携带细菌DNA向宿主植物基因组转化所需信息的重要片段，只有T—DNA片段才转入植物细胞的基因组。结构及转化过程如图所示，回答相关问题：(1)从细胞结构的特点与复杂程度看，土壤农杆菌属于________细胞，其质粒是能够自主________的环状DNA分子。(2)为了使某种植物具有抗旱性状而又不引起植物产生冠瘿瘤，需对Ti质粒进行修饰，即祛除瘤基因，将抗旱基因转移至________，然后在一定条件下将外植体在含________的稀释培养基上培养，此时修饰的T—DNA转入植物细胞并整合到植物基因组中。(3)将上述外植体置于一个含有某种抗生素的合适培养基中进行筛选，发生转化的外植体开始增殖，形成愈伤组织，其特点是________，通过产生不定芽和体细胞胚再长出整个植物。(4)基因转化是否成功应对转基因植物进行鉴定，可以直接在________水平对转基因植物与非转基因植物进行比较；为获得纯合的转基因植株，还需要对转基因植株进行严格的________。解析：(1)土壤农杆菌属于原核细胞，其质粒是能够自主复制。(2)目的基因要插入T－DNA上，外植体与含目的基因的土壤农杆菌混合培养，修饰的T－DNA转入植物细胞并整合到植物基因组中。(3)愈伤组织是高度液泡化的、没有分化的活的薄壁细胞团。(4)对转基因植物进行鉴定，转基因植物与非转基因植物进行比较，是在个体水平(表现型)。导入目的基因的转基因植物是杂合子，为获得纯合的转基因植株，还需要对转基因植株进行严格的自交。答案：(1)原核'复制(2)T－DNA'土壤农杆菌(3)相对没有分化的活的薄壁细胞团(4)表型(蛋白质)'自交15．(15分)(2011·安徽池州调研)大肠杆菌pUC118质粒的某限制酶唯一酶切序列，位于该质粒的lacZ基因中，lacZ基因中如果没有插入外源基因，lacZ基因便可表达出β半乳糖苷酶，当培养基中含有IPTG和Xgal时，Xgal便会被β半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落；如果lacZ基因中插入了外源基因，带有pUC118质粒的大肠杆菌便不能表达β半乳糖苷酶，培养基中的Xgal不会被水解成蓝色，大肠杆菌将形成白色菌落。pUC118还携带了氨苄青霉素抗性基因。下图是利用lacZ基因的插入失活筛选重组质粒示意图。据图回答下列问题：(1)作为受体大肠杆菌应________，以方便筛选已导入重组质粒的受体大肠杆菌。取用氯化钙溶液处理(增加其细胞壁的通透性)过的受体大肠杆菌，置于试管Ⅱ中，并加入________。(2)图中的选择培养基中除含有大肠杆菌必需的葡萄糖、氮源、无机盐、水、生长因子等营养物质外，还应加入________等物质，用以筛选导入了重组质粒的受体大肠杆菌。(3)将上述处理后的大肠杆菌置于图中选择培养基上培养，以检测受体大肠杆菌是否导入重组质粒，请预测菌落的颜色，并分析结果：①________________________________________________________________________。②________________________________________________________________________。解析：pUC118质粒携带了氨苄青霉素抗性基因，受体大肠杆菌应不含氨苄青霉素抗性基因，才能在含有氨苄青霉素的培养基上筛选出导入重组质粒的受体大肠杆菌。用