标签: 2019-2020年高考生物一轮复习第1讲基因工程及其安全性(含生物武器)  
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doc 2019-2020年高考生物一轮复习 第1讲 基因工程及其安全性(含生物武器) 第1讲 基因工程及其安全性(含生物武器) 1.利用外源基因在受体细胞中表达,可生产人类所需的产品。下列选项中能说明目的基因完成表达的是 (  ) A.棉花细胞中检测到载体上的标记基因 B.山羊乳腺细胞中检测到人的生长激素基因 C.大肠杆菌中检测到人的胰岛素基因转录出的mRNA D.酵母菌细胞中提取到人的干扰素 解析 目的基因完成表达是指目的基因在细胞中合成相应的蛋白质,在酵母菌细胞中提取到人的干扰素,说明导入酵母菌中的人的干扰素基因完成了表达。 答案 D 2.对转基因生物的安全性发生争论,与科学发展水平的限制有密切关系。下面关于基因的相关知识中,不可能是争论的原因的是 (  ) A.对基因的结构和调控机制等的了解仍相当有限 B.所转移的基因有不少是异种生物之间的基因转移 C.外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的 D.DNA重组技术需要有精心设计的“分子工具” 解析 在DNA重组技术中使用的“分子工具”包括限制性内切酶、DNA连接酶和运载体,人们可以根据需要选择使用,不可能是争论的原因。 答案 D 3.基因工程中,需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒,便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—,限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。根据图判断下列操作正确的是 (  ) A.目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割 B.目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割 C.质粒用限制酶Ⅱ切割,目的基因用限制酶Ⅰ切割 D.质粒用限制酶Ⅰ切割,目的基因用限制酶Ⅱ切割 解析 目的基因若用限制酶Ⅰ切割时,只能在目的基因的一侧切开,而不能将其切下;质粒若用限制酶Ⅱ切割,两种标记基因均将被破坏,所以只能用限制酶Ⅰ切割质粒。 答案 D 4.将人的干扰素基因通过基因定点突变,使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸,改造后的干扰素比天然干扰素的抗病毒活性和稳定性显著提高,此项技术属于 (  )                   A.蛋白质工程 B.细胞工程 C.胚胎工程 D.生态工程 解析 蛋白质工程是利用基因工程手段,包括基因的定点突变和基因表达对蛋白质进行改造,以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。由题意知该技术属于蛋白质工程。 答案 A 5.下列关于基因工程中有关酶的叙述不正确的是 (  ) A.限制酶水解相邻核苷酸间的化学键打断DNA B.DNA连接酶可将末端碱基互补的两个DNA片段连接 C.DNA聚合酶能够从引物末端延伸DNA或RNA D.逆转录酶以一条RNA为模板合成互补的DNA 解析 DNA聚合酶只能从引物末端延伸DNA而不能延伸RNA;限制酶水解相邻核苷酸间的化学键打断DNA;DNA连接酶可将末端碱基互补的两个DNA片段连接;逆转录酶以一条RNA为模板合成互补的DNA。 答案 C 6.如图是利用基因工程技术培育转基因植物,生产可食用疫苗的部分过程示意图,其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制性核酸内切酶。下列说法错误的是 (  ) A.图示过程是基因工程的核心步骤 B.表达载体构建时需要用到限制酶 SmaⅠ C.抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来 D.除图示组成外,表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构 解析 图示过程为基因表达载体的构建过程,是基因工程中的核心步骤。构建过程中需要将目的基因完整切割下来,此时要用到限制酶PstⅠ、EcoRⅠ。抗卡那霉素基因是标记基因,目的是便于鉴定和筛选含有目的基因的细胞。基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等。 答案 B 7.下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题: 限制酶 BamH Ⅰ Hind Ⅲ EcoR Ⅰ Sma Ⅰ 识别序 列及切 割位点 ↓    GGATCC CCTAGG↑ ↓    AAGCTT TTCGAA  ↑ ↓    GAATTC CTTAAG  ↑ ↓    CCCGGG GGGCCC  ↑ (1)一个图1所示的质粒分子经Sma Ⅰ切割前后,分别含有__________个游离的磷酸基团。 (2)若对图中质粒进行改造,插入的Sma Ⅰ酶切位点越多,质粒的热稳定性越_________________________________________________________________。 (3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒,不能使用SmaⅠ切割,原因是________________________________________________________________。 (4)与只使用EcoR Ⅰ相比较,使用BamH Ⅰ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止________________________________。 (5)为了获取重组质粒,将切割后的质粒与目的基因片段混合,并加入__________酶。 (6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_________________________ _________________________________________________________________。 (7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因,将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体,然后在 ____________的培养基中培养,以完成目的基因表达的初步检测。 解析 (1)质粒切割前是双链环状DNA分子,所有磷酸基团均参与形成磷酸二酯键,故不含游离的磷酸基团。从图1可以看出,质粒上只含有一个Sma Ⅰ的切点,因此被该酶切割后,质粒变为线性双链DNA分子,因每条链上含有一个游离的磷酸基团,因此切割后含有两个游离的磷酸基团。 (2)由题目可知,Sma Ⅰ识别的DNA序列只有G和C,而G和C之间可以形成三个氢键,A和T之间可以形成二个氢键,所以Sma Ⅰ酶切位点越多,热稳定性就越高。 (3)质粒抗生素抗性基因为标记基因,由图2可知,标记基因和外源DNA目的基因中均含有Sma Ⅰ酶切位点,都可以被Sma Ⅰ破坏,故不能使用该酶剪切质粒和含有目的基因的DNA。 (4)只使用EcoRⅠ,则质粒和目的基因两端的黏性末端相同,用连接酶连接时,会产生质粒和目的基因自身连接物,而利用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ剪切时,质粒和目的基因两端的黏性末端不同,用DNA连接酶连接时,不会产生自身连接产物。 (5)质粒和目的基因连接后获得重组质粒,该过程需要连接酶作用,故混合后加入DNA连接酶。 (6)质粒上的抗性基因为标记基因,用于鉴别和筛选含有重组质粒的受体细胞。 (7)目的基因为蔗糖转运蛋白基因,所用的受体细胞为丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体,若将重组质粒导入了受体细胞,则受体细胞应能从培养基中吸收蔗糖,故应在以蔗糖为唯一碳源的培养基上进行培养。 答案 (1)0、2 (2)高 (3)SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因 (4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化 (5)DNA连接  (6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞 (7)蔗糖为唯一含碳营养物质 8.治疗心脏病的药物TPA是一种组织纤维蛋白溶酶原活化剂,可利用生物工程技术来生产。下图是利用生物工程技术让羊生产TPA的大致过程,图中①、②、③、④表示部分生产过程。请据图分析回答: (1)图中①表示________________的构建,所用的工具酶有____________、____________。 (2)图中②过程选择受精卵作为TPA基因受体细胞的主要原因是____________;若需体外形成羊的受精卵,需在____________(垂体激素)的作用下促其排卵,然后再进行体外受精。 (3)图中③过程是否成功,与供体和受体的____________状况有关;受体对移入子宫的____________基本上不发生____________反应,这为胚胎在受体内的存活提供了可能。 (4)图中④过程表示产生大量的克隆羊,则该过程可采用的技术有____________,这些克隆羊的基因型____________(填“相同”或“不同”)。 答案 (1)基因表达载体 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 (2)受精卵的发育全能性最高 促性腺激素 (3)生理 外来胚胎 免疫排斥 (4)细胞核移植(或胚胎分割移植) 相同 9.人外周血单核细胞能合成白介素2(IL~2)。该蛋白可增强机体免疫功能,但在体内易被降解。研究人员将IL-2基因与人血清白蛋白(HSA)基因拼接成一个融合基因,并在酵母菌中表达,获得具有IL-2生理功能、且不易降解的IL-2-HSA融合蛋白。其技术流程如图。请回答下列问题。 (1)培养人外周血单核细胞的适宜温度为________℃;图中②表示________过程。 (2)表达载体1中的位点________,应为限制酶BglⅡ的识别位点,才能成功构建表达载体2。 (3)表达载体2导入酵母菌后,融合基因转录出的mRNA中,与IL-2蛋白对应的碱基序列不能含有________(起始、终止)密码子,才能成功表达出IL-2-HSA融合蛋白。 (4)应用____________杂交技术可检测酵母菌是否表达出IL-2-HSA融合蛋白。 解析 (1)人体的体温是37 ℃左右,因此培养人体细胞的最适宜温度就是37 ℃。由mRNA到cDNA过程是逆转录过程。(2)根据图解可知目的基因的两端分别是由限制酶EcoR I、BglⅡ切割的,一般用同一限制酶切割才能形成相同的黏性末端,表达载体1中的位点a具有EcoR I的识别位点,因此位点a应为限制酶Bgl Ⅱ的识别位点,才能成功构建表达载体2。(3)mRNA中如果含有终止密码子,则会导致翻译终止,不能合成出目的蛋白。(4)抗原、抗体的结合具有特异性,抗原—抗体杂交技术可以迅速检测出酵母菌是否表达出IL-2-HSA融合蛋白。 答案 (1)37(或36.5±0.5) 反(或逆)转录 (2)a (3)终止 (4)抗原—抗体 10. ch1L基因是蓝细菌(蓝藻)DNA上控制叶绿素合成的基因,为研究该基因对叶绿素合成的控制,需要构建该种生物缺失ch1L基因的变异株细胞。技术路线如图甲所示,请据图分析回答问题。 (1)与真菌相比较,蓝细菌在结构上最主要的特点是________,在功能上最主要的特点是___________。 (2)①②过程中均使用的工具酶有________。 (3)构建重组质粒B在整个操作过程中的目的是______________和________。 (4)若含有ch1L基因的DNA片段和选用的质粒上的限制酶切割位点如图乙所示。请回答问题。 ①构建含ch1L基因的重组质粒A时,应选用的限制酶是________,对________进行切割。 ②同时用酶1和酶4切割图乙中的质粒,则产生含有1 800对碱基和8 200对碱基的两种片段;用图中四种酶同时切割此质粒,则产生含有600对碱基和8 200对碱基的两种片段;若换用酶1和酶3同时切割此质粒,则产生________________________________________________________________________。 解析 (1)蓝细菌为原核生物,与真核生物相比最主要的特点是无核膜包被的细胞核。从功能上分析,蓝细菌有光合色素能够进行光合作用。(4)含ch1L基因的DNA片段没有酶4的切割位点,其中酶2的切割位点在ch1L基因中,所以只能用酶1和酶3同时切割含ch1L基因的DNA片段和质粒。用酶1和酶4切割质粒,质粒被切成l 800对碱基和8 200对碱基的两种片段,说明酶1―→酶2―→酶3―→酶4,总长为1 800对碱基;用四种酶同时切割得到600对碱基和8 200对碱基的两种片段,说明酶1―→酶2,酶2―→酶3,酶3―→酶4,长度均为600对碱基。故用酶1和酶3同时切割质粒,产生含有1 200对碱基和8 800对碱基的两种片段。 答案 (1)没有核膜包被的细胞核 能够进行光合作用 (2)限制性核酸内切酶和DNA连接酶 (3)破坏ch1L基因 操作成功后筛选出该变异株 (4)①酶1和酶3 质粒和含ch1L基因的DNA ②含有1 200对碱基和8 800对碱基的两种片段 11.用小鼠进行DNA重组研究中形成的“基因敲除”技术,能“敲除”DNA分子上的特定基因。该技术的主要过程如下: 第一步:分离小鼠胚胎干细胞,这些细胞中含有需要改造的基因,称“靶基因”。 第二步:获取与“靶基因”同源的DNA片段,利用特定技术在该DNA片段上插入neoR基因(新霉素抗性基因)成为突变DNA(如图),使该片段上的靶基因失活。 第三步:将插入neoR基因(新霉素抗性基因)的靶基因转移入胚胎干细胞,再通过同源互换,用失活靶基因取代两个正常靶基因中的一个,完成对胚胎干细胞的基因改造。 第四步:将第三步处理后的胚胎干细胞,转移到特定培养基中筛选培养。 其基本原理如下图所示: (1)第二步中neoR基因插入靶基因使用的工具酶是________。neoR基因不仅能使靶基因失活,还是________;“靶基因失活”的含义是__________________。 (2)从研究者成功获得如上图所示的“敲除”一个靶基因的胚胎干细胞,到将该细胞培育成“基因敲除”小鼠,运用到的生物技术有________、________、________等。 (3)科学家可以通过“基因敲除”技术来治疗疾病,上题中获得的基因敲除小鼠,能否直接用来研究基因功能并说明原因________,________________________________________________________________________。 解析 (1)将neoR基因插入靶基因需要用限制酶处理获得相同的黏性末端,再加入DNA连接酶进行连接,故使用的工具酶是基因工程中的限制酶、DNA连接酶;neoR基因是新霉素抗性基因,可作为标记基

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