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1第2课时基因工程及其应用[随堂检测]知识点一基因工程的基本工具1．基因工程中用来修饰改造生物基因的工具是()A．限制酶和连接酶B．限制酶和水解酶C．限制酶和运载体D．连接酶和运载体解析：选A。基因工程的工具是限制酶、DNA连接酶和运载体，其中限制酶和DNA连接酶用于修饰和改造基因。2．质粒是基因工程中最常用的运载体，它的主要特点是()①能自主复制②不能自主复制③结构很小④蛋白质⑤环状RNA⑥环状DNA⑦能“友好”地“借居”A．①③⑤⑦B．②④⑥C．①③⑥⑦D．②③⑥⑦解析：选C。基因工程中运载体的作用是与目的基因结合，将目的基因导入受体细胞，并能在受体细胞中稳定存在，通过自身的复制扩增目的基因。知识点二基因工程的过程3．如图所示为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．外源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解析：选C。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制酶切点以便转运多种目的基因，同时具有标记基因以便检测目的基因是否导入受体细胞内。基因与运载体的重组需要限制酶和DNA连接酶。基因工程的特点是能够定向改造生物的性状。4．人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程是：甲生物的蛋白质→mRNA――→①目的基因――→②与质粒DNA重组――→③导入乙细胞――→④获得甲生物的蛋白质，下列说法正确的是()2A．①过程需要的酶是逆转录酶，原料是A、U、G、CB．②要用限制酶切断质粒DNA，目的基因导入乙细胞后一定会表达甲生物的蛋白质C．质粒一般存在于原核生物细菌中，真核生物酵母菌也具有D．④过程用的原料和工具中不含有A、U、G、C解析：选C。生产流程中①过程是逆转录，利用逆转录酶合成DNA片段，需要的原料是分别含A、T、G、C的脱氧核苷酸，A项错误；②是目的基因与质粒DNA重组，需要用同种限制酶分别切割质粒DNA和含目的基因的DNA分子，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起。目的基因导入乙细胞后不一定会表达甲生物的蛋白质，需要进一步检测才能确定，B项错误；质粒一般存在于原核生物细菌中，真核生物酵母菌也具有，C项正确；④过程是基因的表达过程，原料中含有A、U、G、C，D项错误。知识点三基因工程的安全性5．下列关于转基因生物安全性的叙述中，错误的是()A．我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度B．国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害C．开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提D．目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性上解析：选B。我国农业部颁布了《农业转基因生物标识管理办法》，要求对转基因生物产品及其加工品加贴标注，以方便消费者自主选择。但国际上并非大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害，A项正确、B项错误；目前对转基因生物安全性的争论主要集中在转基因食物的安全性和转基因生物对环境安全的影响上，但这些通过风险评估、预警跟踪和风险管理等都是可以解决的，C、D两项正确。6．内皮素(ET)是一种多肽，主要通过与靶细胞膜上的ET受体(ETA)结合而发挥生物学效应。科研人员通过构建表达载体，实现ETA基因在大肠杆菌细胞中的高效表达，其过程如下图所示，图中SNAP基因是一种荧光蛋白基因，限制酶ApaⅠ的识别序列为CCC↓GGG,GGG↑CCC，限制酶XhoⅠ的识别序列为C↓TCGAGGAGCT↑C。请据图分析回答：(1)进行过程①时，需要加入缓冲液、引物和__________酶等。完成过程①②③的目的3是________________________________________________________________________。(2)过程③和⑤中，限制酶XhoⅠ切割DNA，使________键断开，形成的黏性末端是__________。(3)将SNAP基因与ETA基因结合构成融合基因，其目的是有利于检测__________。解析：(1)过程①是以mRNA为模板通过逆转录过程合成cDNA，所以需要加入缓冲液、引物、dNTP和逆转录酶等。完成过程①②③的目的是获取目的基因(ETA基因)。(2)过程③和⑤中，利用限制酶XhoⅠ切割DNA以获取目的基因，限制酶XhoⅠ切割使DNA的磷酸二酯键断开，形成的黏性末端是—CTCGAG——GAGCTC—。(3)将SNAP基因与ETA基因结合构成融合基因，其目的是有利于检测ETA基因能否表达及表达量。答案：(1)反转录(逆转录)获取目的基因ETA基因(2)磷酸二酯—CTCGAG——GAGCTC—(3)ETA基因能否表达及表达量[课时作业]一、选择题1．下列关于限制酶和DNA连接酶的理解，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．它们不能被反复使用D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶解析：选A。限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质，A正确；DNA连接酶连接的是两个DNA片段间相邻两个核苷酸间的磷酸二酯键，B错误；酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用，C错误；DNA聚合酶只能连接单个核苷酸，不能催化两个DNA片段连接，不能替代DNA连接酶，D错误。2．运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt基因转移到优质油菜中，培育出转基因抗虫的油菜品种，这一品种在生长过程中能产生特异的杀虫蛋白，对菜青虫有显著抗性，能大大减轻菜青虫对油菜的危害，提高油菜产量，减少农药使用。据以上信息，下列叙述正确的是()A．Bt基因的化学成分是蛋白质B．Bt基因中有菜青虫的遗传物质C．转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于其具有Bt基因D．转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物解析：选C。转基因油菜之所以具有抗虫特性，是因为Bt基因经过转录、翻译合成了杀虫蛋白，也就是Bt基因整合到了油菜DNA上，并成功实现表达。43．下列有关基因工程的叙述，正确的是()A．DNA重组技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和运载体B．载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选的标记基因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．目的基因只要进入受体细胞就能实现表达解析：选C。基因工程操作中的工具酶是限制酶、DNA连接酶，运载体是基因的运载工具，而不是工具酶。载体质粒通常采用抗生素抗性基因作为筛选的标记基因。目的基因进入受体细胞后，只有受体细胞表现出特定的性状，才说明目的基因成功表达，基因工程的目的是让目的基因完成表达，生产出目的基因的表达产物。4．如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤，这一步骤需用到的工具是()A．DNA连接酶和解旋酶B．DNA聚合酶和限制性核酸内切酶C．限制性核酸内切酶和DNA连接酶D．DNA聚合酶和RNA聚合酶解析：选C。目的基因和运载体结合需基因“剪刀”——限制性核酸内切酶和基因“针线”——DNA连接酶。此过程不涉及DNA复制，不需要DNA聚合酶和解旋酶。5．利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聚合酶是重组质粒形成过程必需的工具酶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解析：选B。切割目的基因和质粒用的是相同的限制酶，A正确；重组质粒形成过程必需的工具酶是DNA连接酶和限制酶，B错误；重组质粒上存在抗生素的抗性基因，可用含有抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒，C正确；导入大肠杆菌的目的基因不一定能表达，D正确。6．在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是()A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C．将重组DNA分子导入烟草受精卵D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞5解析：选A。烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不能用限制性核酸内切酶切割，A错误；DNA连接酶可以连接具有相同黏性末端的目的基因和载体，B正确；受体细胞可以是受精卵和体细胞，也可以是去除细胞壁的原生质体，C正确；目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，筛选时应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞，D正确。7．中国新闻网报道，阿根廷科学家近日培育出了世界上第一头携带有两个人类基因的牛，因此有望生产出和人类母乳极其类似的奶制品。下列叙述正确的是()①该技术将导致定向变异②DNA连接酶将目的基因与运载体黏性末端的碱基对连接起来③蛋白质中的氨基酸序列可为合成目的基因提供资料④受精卵是理想的受体A．①②③④B．③④C．②③④D．①③④解析：选D。转基因导致的变异属于定向变异。DNA连接酶连接起来的是目的基因和运载体黏性末端的磷酸和脱氧核糖之间的磷酸二酯键，而不是碱基对之间的氢键。8．某农业研究所将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因(Bt)导入棉花细胞，筛选出Bt基因成功整合到染色体上的抗虫植株，假定Bt基因都能正常表达。某些抗虫植株体细胞含两个Bt基因，这两个基因在染色体上的整合情况有下图所示的三种类型，黑点表示Bt基因的整合位点。让这些含两个Bt基因抗虫的植株自交，正常情况下后代不可能出现含四个抗虫基因的个体是()A．甲B．乙C．丙D．甲、乙、丙解析：选A。甲的两个Bt基因位于一对同源染色体上，减数分裂时，同源染色体分离，每一个生殖细胞中只有一个Bt基因，所以不可能出现含四个抗虫基因的个体。乙、丙均可能产生含两个Bt基因的生殖细胞，则有可能出现含四个抗虫基因的个体。9．草甘膦是一种可以杀灭多种植物(包括农作物)的除草剂。草甘膦杀死植物的原理在于能够破坏植物叶绿体或质体中的EPSPS合成酶。通过转基因的方法，让农作物产生更多的EPSPS酶，就能抵抗草甘膦，从而让农作物不被草甘膦杀死。下列有关抗草甘膦转基因大豆的培育分析正确的是()A．可通过喷洒草甘膦来检验转基因大豆是否培育成功B．只能以大豆受精卵细胞作为基因工程的受体细胞6C．在转基因操作过程中一定要用同一种限制性核酸内切酶D．只要EPSPS合成酶基因进入大豆细胞，大豆就会表现出抗草甘膦性状解析：选A。从个体水平上鉴定转基因大豆是否培育成功时，可通过喷洒草甘膦后观察转基因大豆的存活情况来检测，A正确；也可以用大豆的体细胞作为基因工程的受体细胞，再采用植物组织培养技术将受体细胞培育成转基因植株，B错误；在转基因操作过程中往往用同一种限制性核酸内切酶，但也可以用不同的限制酶切割，C错误；只有EPSPS合成酶基因进入大豆细胞并在大豆细胞中成功表达，大豆才会表现出抗草甘膦性状，D错误。10．下列关于基因重组的说法，不正确的是()A．减数第一次分裂后期，非同源染色体上非等位基因的自由组合属于基因重组B．受精作用过程中配子的自由组合属于基因重组C．我国科学家培育抗虫棉，利用的原理是基因重组D．将活的R菌与加热杀死的S菌混合，部分R菌转化为S菌属于基因重组解析：选B。基因重组分为两类，减数第一次分裂后期，非同源染色体上非等位基因的自由组合；四分体时期同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体的交换而交换，A正确；受精作用过程中配子的自由组合不属于基因重组，B错误；基因工程培育抗虫棉将抗虫基因与棉花的染色体DNA整合在一起，属于基因重组，C正确；加热杀死的S型细菌的DNA进入活的R型细菌内，使R型细菌与S型细菌的基因发生重组，D正确。11．在基因工程中，可依据受体细胞的类型及其生理特性来选择合适的载体，既能高效地携带目的基因进入受体细胞，又能方便地进行检测。已知有以下几类含有不同标记基因的质粒，不可做为侵入大肠杆菌的载体的是(已知青霉素可杀死大肠杆菌，四环素不能杀死大肠杆菌)()解析：选B。A质粒携带目的基因是否进入大肠杆菌，可用含有青霉素的培养