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第2节基因工程及其应用一、选择题1．下列不能作为基因工程运载体的是()A．质粒B．噬菌体C．动物病毒D．酵母菌解析：选D常用的基因工程运载体有质粒、噬菌体、动植物病毒等，酵母菌不能作为基因工程的运载体。2．下列有关限制酶和DNA连接酶的说法正确的是()A．其化学本质都是蛋白质B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键C．限制酶也能识别和切割RNAD．通常用一种限制酶处理含目的基因的DNA，用另一种限制酶处理运载体DNA解析：选A限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质；DNA连接酶连接的是两个DNA片段间相邻两个脱氧核苷酸间的磷酸二酯键；限制酶是酶的一种，具有专一性，只能识别特定的脱氧核苷酸序列，不能识别和切割RNA；在基因工程的实际操作中通常要用同一种限制酶来处理含目的基因的DNA和运载体DNA。3．下列有关基因工程运载体的叙述，正确的是()A．能够在宿主细胞中稳定地保存下来并大量复制，以便提供大量的目的基因B．具有多个限制酶切点，以便于目的基因的表达C．具有某些标记基因，以便为目的基因的表达提供条件D．能够在宿主细胞中复制并稳定保存，以便于进行筛选解析：选A作为运载体要携带目的基因进入受体细胞并使之表达，必须能够在宿主细胞内稳定地保存并大量复制，以便通过复制提供大量的目的基因；运载体要具有多个限制酶切点，是为了便于与外源基因连接；运载体要具有某些标记基因，是为了通过标记基因来判断目的基因是否进入受体细胞，从而筛选受体细胞。4．下列育种方法中可定向地把两个不同物种的优良性状集中在一起的是()A．多倍体育种B．单倍体育种C．诱变育种D．基因工程育种解析：选D多倍体育种、单倍体育种、诱变育种都是应用于同一物种的个体之间，而基因工程可按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰、改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。5．下列关于基因工程应用的概述错误的是()A．在医药卫生方面，运用基因工程获取白细胞介素和溶血栓剂B．在农业上主要是培育高产、稳定、品质优良和具有抗逆性的农作物C．在畜牧业上主要是培育体型巨大、品质优良的动物D．利用某些转基因生物可以合成干扰素，将合成的干扰素注入人体可增强相应细胞的免疫力解析：选C基因工程技术在医药卫生方面的应用主要是获取白细胞介素和胰岛素、溶血栓剂等，也可得到干扰素，进入人体增强相应细胞的免疫力；在畜牧业上的应用主要是能产生人们所需要的各种优良品质动物，如具有抗病能力、高产仔率、高产奶率和高质量皮毛等品质的动物，而不是要求动物的体型巨大。6．下列有关基因工程技术的应用中，对人类不利的是()A．导入外源基因替换缺陷基因进行基因诊断和基因治疗B．创造“超级细菌”分解石油、DDTC．运用基因工程技术生产药物和疫苗D．重组DNA诱发受体细胞发生基因突变解析：选D基因突变的特点是多方向性，一般是有害的，重组DNA诱发受体细胞发生基因突变可能对人体不利；而A、B、C选项所述的内容，对人类的生产、生活是有利的。7．下图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次为()A．DNA连接酶、限制酶、解旋酶B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶C．限制酶、DNA连接酶、解旋酶D．解旋酶、限制酶、DNA连接酶解析：选D①处是碱基对之间的氢键，对此处起作用的酶是解旋酶；②处是磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，对此处起作用的酶是限制酶；③处也表示磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，该处表示将断开的键连接起来，故对此处起作用的酶是DNA连接酶。8．下列关于育种方法的叙述，正确的是()A．高产优质杂交水稻和转基因抗虫棉培育方法原理不同B．基因工程是在DNA上进行的分子水平的设计施工C．用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，涉及的生物学原理只是染色体变异D．用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种，使用的试剂只能是秋水仙素解析：选B杂交水稻培育原理是基因重组，转基因抗虫棉培育原理也为基因重组；基因工程是在DNA上进行的分子水平的设计施工，需要有专门的工具；单倍体育种所涉及的原理有基因重组、植物细胞的全能性和染色体变异；秋水仙素是多倍体育种中最常用的试剂，但并不是唯一的试剂。9．玉米的高产、抗病性状分别由a、b两基因控制，这两种基因分别位于两对同源染色体上。现有基因型为AAbb、aaBB的两个品种，为培育优良品种aabb，可采用的方法如图所示。下列有关分析正确的是()A．途径Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的育种原理分别为基因重组、染色体变异、基因突变B．培养优良品种aabb时，途径Ⅱ最显著的优点得到充分体现C．过程④⑤可以用特定的化学药品处理萌发的种子，从而达到育种目的D．过程③涉及花药离体培养，过程①②④涉及原理是相同的解析：选A途径Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ使用的方法分别是杂交育种、单倍体育种、诱变育种，育种原理分别为基因重组、染色体变异、基因突变；单倍体育种最显著的优点是明显缩短育种年限，但是当培育隐性纯合个体时，该优点没有得到充分体现；过程④常用一定浓度的秋水仙素处理，⑤可以用碱基类似物等化学药品处理，但是过程③只能得到幼苗，得不到种子；过程③涉及花药离体培养，过程①②原理为基因重组，过程④原理为染色体变异。10．对于如图所示育种方法的说法不正确的是()A．①④方向所示的途径依据的原理是基因重组B．⑦过程所示的育种方法依据的原理是基因突变C．①②③过程能明显缩短育种年限D．⑤过程一般发生在生殖细胞中才具有遗传性解析：选B①④方向所示的途径表示杂交育种，原理是基因重组；⑦过程所示的育种方法为多倍体育种，多倍体育种和单倍体育种的原理都是染色体变异；①②③过程为单倍体育种，能明显缩短育种年限；⑤过程是基因突变，实质是DNA分子结构发生改变，基因突变可发生在生物个体发育的各个时期，但是，一般发生在生殖细胞中才具有遗传性。11．下列观点中，不支持“转基因生物存在生物安全问题”的是()A．转基因植物可能扩散到野外变成杂草而破坏生态平衡B．转基因生物可能成为外来物种而威胁其他生物的生存C．转基因生物的外源基因可能与病毒杂交重组出有害的病原体D．转基因农作物需要在一定的水肥条件下才能表现出新的性状解析：选DD项所述是支持转基因生物的一方的观点，该方认为转基因生物，尤其是转基因农作物不大可能对生物多样性构成威胁。12．如图所示为利用玉米(2N＝20)的幼苗芽尖细胞(基因型为BbTt)进行实验的流程示意图。下列分析不正确的是()A．基因重组发生在图②过程，过程③中能够在显微镜下看到染色单体的时期是前期和中期B．秋水仙素用于培育多倍体的原理是其能够抑制纺锤体的形成C．植株A为二倍体的体细胞内最多有4个染色体组，植株C属于单倍体，其发育起点为配子D．利用幼苗2进行育种的最大优点是能够明显缩短育种年限，植株B纯合的概率为25%解析：选D幼苗2是单倍体用秋水仙素处理后得到的植株，B都是纯合子。二、非选择题13．酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可用于生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如下图：(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这在可遗传的变异的来源中属于______________。(2)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的运载体是__________。(3)要使运载体与LTP1基因连接，首先应使用________________进行切割。(4)切割完成后，利用______________将运载体与LTP1基因连接。(5)饮用转基因的酵母菌酿造的啤酒安全吗？_________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)由于基因工程利用定向技术克服了远缘杂交不亲和的障碍，使原本不在一起的基因组合到一起，使生物具有特定性状，其原理应为基因重组。(2)运载体取自大肠杆菌的质粒(见图)。(3)(4)基因工程中的剪刀为限制酶，两个序列相同、能互补配对的黏性末端可用DNA连接酶“缝合”。(5)可以从正、反两个角度考虑。转基因的酵母菌酿造的啤酒对人类的健康有害，因为：①转基因产物中的毒素可引起人类急、慢性中毒或产生致癌、致畸、致突变作用；②产物中可能含有致敏物质使人类机体产生过敏反应。(或答对人体安全，因为：两种食品成分相同，目前还未找到不安全的证据)(合理即可)答案：(1)基因重组(2)质粒(3)限制性核酸内切酶(4)DNA连接酶(5)反对观点：不安全，转基因食品可能会损伤人体的消化系统，破坏人体免疫系统赞成观点：安全，转基因食品与非转基因食品成分相同，不会对人体健康产生影响(目前还未找到不安全的证据，回答上述两种观点之一即可)14．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)基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：提取目的基因、_______________、将目的基因导入受体细胞、________________________。(2)要使运载体与该抗虫基因连接，A过程中首先应使用____________进行切割。假如运载体被切割后，得到的分子末端序列为AATTCG，则能与该运载体连接的抗虫基因分子的末端是()A．GCTTAAB．TAATCCC．CTTTAGD．AAATCT(3)切割完成后，采用__________将运载体与该抗虫基因连接，连接后得到的DNA分子称为__________________________________________________。(4)(多选)如果转基因植物的花粉中含有毒蛋白，将引起的安全性问题包括()A．生物安全B．环境安全C．食品安全D．伦理道德问题(5)来自苏云金杆菌的抗虫基因能在植物体内成功表达，说明苏云金杆菌和植物等生物共用________________________________________________。解析：(1)基因工程的四个步骤中，第二、四步分别是目的基因与运载体结合、目的基因的检测与鉴定。(2)切割目的基因和运载体时用同一种限制酶，切出的黏性末端能够完成碱基互补配对，并且能连接在一起。(3)目的基因和运载体结合时，用DNA连接酶催化该过程，形成的分子称为重组DNA分子。(4)由于目的基因是导入植物中，所以不可能发生与人直接相关的伦理道德问题。(5)同一种基因在不同生物体内合成了相同的蛋白质，说明这些生物的密码子与氨基酸的对应关系是相同的，即共用一套遗传密码。答案：(1)目的基因与运载体结合目的基因的检测与鉴定(2)限制酶A(3)DNA连接酶重组DNA分子(4)ABC(5)一套遗传密码15．野生猕猴桃是一种多年生的富含维生素C的二倍体(2n＝58)小野果。下图是某科研小组以大量的野生猕猴桃种子(aa)为实验材料培育抗虫无子猕猴桃新品种的过程，据图回答：(1)填育种类型：①_______________，③_______________，⑥______________。(2)若②过程是自交，在产生的子代植株中AA的概率为________。(3)③⑦过程用到的药剂是____________，原理是_________________，经③过程产生的AAaa植株是________(填“纯合子”或“杂合子”)。(4)若④过程是自交，则产生的AAAA的概率是________。(5)若⑤过程是杂交，产生的AAA植株的体细胞含染色体数目是________，该植株所结果实无子的原因是减数分裂过程中____________________；AA植株和AAAA植株不是一个物种的原因是_______________________。(6)⑥过程中用到的工具酶是__________、__________，操作步骤的第三步是___________