第3章 基因工程必过清单（必过知识点+必过试题）-2024-2025学年高二生物章节知识背练提升（人教版2019选择性必修3）

必过知识 第三章 基因工程 第一节 重组DNA技术的基本工具 一、基因工程 1．概念：基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，又叫作重组DNA技术 2．操作原理：基因重组 3．操作水平：DNA分子水平 4．结果：按照人们的需要定向改造生物的遗传特性 二、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 1．来源：主要来自原核生物，也可来自酵母菌等真核生物 2．作用：识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开（先识别再切） 3．结果：形成粘性末端和平末端 ①当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端 ②当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端 4．特点：①每一种限制酶都有各自特异性的识别序列 ②不同酶可能会产生相同的黏性末端 二、DNA连接酶——“分子缝合针” 1．种类 种类 来源 特点 E·coli DNA连接酶 大肠杆菌 只能连接黏性末端 T4 DNA连接酶 T4 噬菌体 黏性末端、平末端都连接，只是连接平末端的效率低 补： 三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 1．作用：将外源基因送入细胞(受体细胞) 2．载体的种类：①质粒（常用） ②噬菌体 ③动植物病毒 3．作为载体需具备的条件：①有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA(基因)插入 ②能够在受体细胞中自我复制或整合到受体DNA上 ③具有特殊的标记基因（抗生素的抗性基因、荧光蛋白基因），便于重组DNA的筛选 ④对受体细胞无害 四、DNA的粗提取与鉴定 1．实验原理：①粗提取：DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精（特别是95%的冷酒精），利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质，DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaCl溶液 ②鉴定： 2．操作步骤： 第二节 基因工程的基本操作程序 一、第一步：目的基因的筛选与获取 1．目的基因：用于改变受体细胞性状的或获得预期表达产物的基因（编码蛋白质的基因） 2．获取方法：①利用PCR获取和扩增目的基因 ②通过构建基因文库（基因组文库、部分基因文库cDNA）来获取 ③通过人工合成目的基因 3．PCR（聚合酶链式反应）技术： ①原理：DNA的半保留复制 ②基本条件：DNA模板、分别与两条模板链结合的两种引物、4种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶（Taq酶） a：引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，引物为DNA聚合酶提供了游离的3‘端，使DNA聚合酶从3‘端延伸子链(DNA聚合酶不具有从头合成子链的功能) （引物是决定PCR特异性的关键） b：引物设计的目的是在两个目标间取得平衡：扩增特异性和扩增高效性（一般在15-30碱基之间、引物GC含量一般在40%~60%之间、引物自身及引物之间不应存在互补序列、引物的5'端可以修饰，而3'端不可修饰） ③过程： ④结果：每一次循环后，目的基因的量可以增加一倍，即呈指数形式扩增（约为2n，n为扩增循环的次数） 二、第二步：基因表达载体的构建（基因工程核心） 1．基因表达载体的作用（核心步骤）： ①使目的基因在受体细胞中稳定存在且遗传给下一代 ②使目的基因在受体细胞中能够表达且发挥作用 2．基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因 a：启动子：启动转录，有RNA聚合酶识别结合位点 b：标记基因：鉴别受体细胞中是否含有目的基因 c：复制原点：能够在受体细胞中自我复制或整合到受体DNA上 3．基因表达载体的构建过程： 三、第三步：将目的基因导入受体细胞 1．转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程 2．方法：①植物细胞：花粉管通道法、农杆菌转化法、基因枪法（单子叶植物） ②动物细胞：显微注射法（受体细胞：受精卵） ③原核细胞：Ca2+处理法（处理后的细胞叫感受态细胞） a：农杆菌：感染双子叶植物和裸子植物，当植物体受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞，农杆菌能将Ti质粒上的T-DNA(可转移的DNA) 转移到被侵染的细胞，并将其整合到该细胞的DNA上 四、第四步：目的基因的检测与鉴定 1． 第三节 基因工程的应用 一、基因工程的应用 1．农牧业方面：①改良动植物的品种 ②提高作物和畜产品的产量 2．医药卫生方面：①微生物制药 ②利用哺乳动物批量生产药物——乳腺生物反应器 ③生产供移植的器官 3．食品工业方面：生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等 第四节 蛋白质工程的原理和应用 一、蛋白质工程的原理 1．概念：指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求 2．基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质(天然蛋白质) 蛋白质工程需要对天然蛋白进行改造产生更符合人类需要的蛋白质 3．目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造 4．途径：通过改造或合成基因来完成 5．过程： 6．基因工程和蛋白质工程引起的变异可遗传 二、蛋白质工程的运用 1．医药工业方面：①产生速效胰岛素 ②产生易保存的干扰素 ③生产人鼠嵌合抗体 2．工业方面的应用：广泛用于改进酶的性能或开发新的工业用酶 3．农业方面的应用：①改造某些参与调控光合作用的酶 ②改造微生物蛋白质结构，防治害虫 必过试题 1．下列有关基因工程的叙述，正确的是（ ） A. E·coliDNA连接酶既能连接平末端，又能连接黏性末端 B. 限制性核酸内切酶既能识别、切割DNA，也能识别、切割RNA C. 载体上的标记基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达 D. 目的基因和受体细胞都可以来自动物、植物或微生物细胞 2．低毒性的广谱除草剂，能非特异性侵入并杀死所有的植物。为避免被草甘膦杀死，科学家将细菌的EPSPS基因（控制EPSPS合成酶合成的基因）转入小麦，提高其对草甘膦的耐受性。以下说法正确的是（    ） A. EPSPS基因转录时以DNA的两条链同时作为模板，提高转录效率 B. EPSPS基因导入小麦叶肉细胞后，抗药性状可随传粉受精过程遗传 C. 检测到小麦的叶肉细胞中有EPSPS基因但并不一定会检测到EPSPS基因的表达产物 D. 利用Ti质粒将EPSPS基因整合到小麦染色体上时需要DNA聚合酶 3．抗菌肽对治疗癌症有一定作用，下图表示抗菌肽合成过程。相关说法正确的是（） A. 用PCR克隆目的基因不需要DNA解旋酶 B. 基因表达载体包含起始密码和终止密码 C. 用显微注射法导入基因表达载体 D. 筛选菌种时用基因探针检测相关蛋白质 正确；选项B基因表达载体包含启动子和终止子，而起始密码和终止密码在mRNA上，B错误；选项C将基因表达载体导入酵母菌细胞时应用感受态细胞法，C错误；选项D基因探针检测目的基因是否导入受体细胞或目的基因是否转录成mRNA，筛选菌种时用抗原--抗体杂交检测相关蛋白质，D错误。 4.利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂，用于降解某种农药的残留，基本流程如图。下列叙述正确的是（   ） A. 过程①的反应体系中需要加入逆转录酶和核糖核苷酸 B. 过程②需使用限制酶和DNA聚合酶，是基因工程的核心步骤 C. 过程③需要使用NaCl溶液制备感受态的大肠杆菌细胞 D. 过程④可利用PCR技术鉴定CarE基因是否成功导入受体细胞 5．下列有关基因工程的概念及相关工具的叙述,错误的是( ) A. 基因工程可以定向改变生物性状,从而培育出新品种 B. 将外源基因送入受体细胞需要运载体 C. 基因的“剪刀”指的是限制性核酸内切酶 D. DNA连接酶主要作用于DNA分子中的氢键 6．下列关于各种与基因工程有关的酶的叙述，不正确的是（） A. DNA连接酶能将2个具有末端互补的DNA片段连接在一起 B. PCR反应体系中引物可作为DNA聚合酶作用的起点 C. 限制性核酸内切酶可以识别一小段特殊的核苷酸序列，并在特定位点处切开 D. 逆转录酶是以核糖核苷酸为原料，以RNA为模板合成互补DNA 7．基因工程的操作步骤的正确顺序是（） ①目的基因与运载体相结合   ②将目的基因导入受体细胞 ③检测目的基因的表达        ④获取目的基因 A. ③④②① B. ②④①③ C. ④①②③ D. ③④①② 8．用基因工程技术生产羧酸酯酶（CarE）制剂的流程如图所示，下列叙述正确的是（　　） A. 过程①需使用Taq聚合酶 B. 过程②需使用解旋酶和PCR获取目的基因 C. 过程③可将重组表达质粒导入所有的大肠杆菌 D. 过程④可利用DNA分子杂交技术鉴定目的基因是否已导入受体细胞 解析：选项A过程①表示利用mRNA通过反转录法合成目的基因，逆转录过程中需要逆转录酶的催化，不需要Taq聚合酶，A错误；选项B过程②表示利用PCR技术对目的基因进行扩增，该过程中不需要利用解旋酶，解旋是通过高温解链实现的，B错误；选项C过程③可将重组表达质粒导入部分大肠杆菌，C错误；选项D过程④可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞，D正确。 9.如图为某种质粒的简图，小箭头所指分别为限制性核酸内切酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，P为转录的启动部位。已知目的基因的两端有EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，受体细胞 为无任何抗药性的原核细胞。下列有关叙述正确的是（     ） A. 将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRⅠ酶切，在DNA连接酶作用下，生成由两个DNA片段之间连接形成的产物有两种 B. DNA连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来形成重组质粒，该过程形成两个磷酸二酯键 C. 为了防止目的基因反向粘连和质粒自身环化，酶切时可选用的酶是EcoRⅠ和BamHⅠ D. 能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞 解析：选项A根据题意，目的基因的两端有EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，将含有目的基因的DNA用EcoRⅠ酶切，会得到含目的基因的DNA片段和不含目的基因的DNA片段；根据质粒的简图可知，将质粒用EcoRⅠ酶切，会得到与质粒周长等长的链状DNA；因此将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRⅠ酶切，在DNA连接酶作用下，可生成含目的基因的原DNA片段两个之间进行连接、由含目的基因的DNA片段与质粒周长等长的链状DNA相互连接形成的链状DNA、二倍于原质粒周长的环状DNA三种类型，A错误；选项B DNA连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来形成一个重组质粒，该过程形成四个磷酸二酯键，B错误；选项C EcoRⅠ和BamHⅠ的识别序列不同，获取目的基因和切割质粒时，同时选用EcoRⅠ和BamHⅠ切割，目的基因两端形成的末端不同，切割开的质粒两端形成的末端不同，再用DNA连接酶连接，可以防止目的基因反向连接和质粒自身环化，C正确；选项D题图显示，在构建基因表达载体的过程中质粒中的青霉素抗性基因和四环素抗性基因都不会被破坏，因此能在含青霉素和四环素的培养基中生长的受体细胞不能表明目的基因已成功导入该细胞，D错误。 故选C。 10. 北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。如图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是（） A. 过程①获取的抗冻基因与直接从比目鱼体内提取的抗冻基因的结构和功能一样 B. 在重组质粒上，抗冻基因首、末端一定具有启动子和终止子，启动和终止翻译的进程 C. 过程②用到的质粒是农杆菌的Ti质粒，要将重组质粒转入农杆菌才能进行筛选 D. 根据抗冻基因制作的DNA探针，可以用来检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在 11.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和组织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，叙述正确的是（） ①A过程需要的酶主要有限制性核酸内切酶和DNA连接酶 ②C过程为脱分化过程，培养基中只需加入营养物质 ③B过程需要加入卡那霉素进行选择培养 ④D过程可以用放射性同位素(或荧光分子)标记的抗虫基因作为探针进行分子水平的检测 ⑤D过程可以用虫感染植株进行个体水平的检测 A. ①②④⑤ B. ①②③④⑤ C. ③④⑤ D. ①③④⑤ 12.动物乳腺生物反应器是一项利用转基因动物的乳腺代替传统的生物发酵，进行大规模生产可供治疗人类疾病或其他用途的活性蛋白质的现代生物技术。目前科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品。其大致过程如图所示。下列有关说法中不合理的是（） A. 通过③形成的重组质粒含有人的药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子等调控组件 B. 可从具有目的基因的转基因雌性动物乳汁中提取药物 C. 乳腺生物反应器生产的药物是自然界没有的 D. 该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取 解析：选项A通过③形成的重组质粒除具有人的药用蛋白基因、乳腺基因表达启动子等调控组件，A正确；选项B在转基因母牛的乳腺细胞中人的药用蛋白基因才会得以表达，因此可以从乳汁中提取药物，B正确；选项C乳腺生物反应器生产的药物是自然界有的天然蛋白，C错误；选项D该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取，D正确。   13.下列关于蛋白质工程说法，错误的是(   ) A. 蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的二代基因工程 B. 实施蛋白质工程的基本途径必须从预期蛋白质功能出发 C. 蛋白质工程实施过程中可对关键氨基酸直接置换或增删 D. 构建基因表达载体也是蛋白质工程的核心步骤 解析：选项A蛋白质工程从属于基因工程，蛋白质工程是第二代基因工程，A正确；选项B蛋白质工程的过程为：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因），实施蛋白质工程的基本途径必须从预期蛋白质功能出发，B正确；选项C蛋白质工程不是对蛋白质分子的直接改造，而是通过修改基因或创造合成新基因来改变生物的遗传和表达性状，合成新的蛋白质，C错误；选项D基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，蛋白质工程是二代基因过程，则核心步骤也是构建基因表达载体，D正确。 14.干扰素在人体中是由免疫细胞合成并分泌的一种糖蛋白，几乎能抵御所有病毒引起的感染。传统生产方法成本高、产量低，获得的干扰素在体外不易保存。用生物技术手段可以解决这些问题。回答下列问题： （1）利用基因工程生产干扰素，过程是： ①从健康人体外周静脉血分离能合成干扰素的免疫细胞，从中提取__________________，经____________________获取目的基因，此过程需要的原料是____________________。 ②用限制酶处理载体和目的基因后，构建重组载体，该载体的化学本质是_______________。 ③若选择大肠杆菌作为受体细胞，常用的转化方法是用____________________处理，使其成为____________________，一定温度作用下，完成转化。 ④在培养液中培养一段时间后，离心后取___________________（填“上清液”或“菌体”），经进一步处理获得产物，进行产物鉴定时可采用_____________________________________技术。 （2）利用蛋白质工程对干扰素进行改造，基本途径是________________________________。 （3）利用细胞工程生产干扰素，思路是：将相应免疫细胞和____________________融合，筛选____________________细胞，经细胞培养可获得大量干扰素。 15.呼吸道合胞病毒（RSV）的遗传物质是RNA，是引起小儿病毒性肺炎的最常见病原体。采用基因工程的方法构建的RSV疫苗，是以复制缺陷型人5型腺病毒（遗传物质为双链DNA）为载体的。该疫苗可表达F抗原（F蛋白），拟用于预防小儿病毒性肺炎。如图为该疫苗开发过程的示意图，回答下列有关问题： （1）以从RSV提取的RNA片段为模板，过程①所用的F抗原蛋白基因可通过________的方法获得。采用PCR技术对获得的F抗原蛋白基因进行扩增时，使反应体系中的F抗原蛋白基因变性的条件是________。 （2）将RSV的F抗原蛋白基因与复制缺陷型人5型腺病毒的DNA进行剪切时需要用到________________酶，此类酶的具体作用是________________________。 （3）基因工程中使用的载体除动植物病毒外，还包括________________等，它们作为基因的载体在基因工程中的作用是________________________。 （4）在过程④中可提取志愿者血清与F蛋白进行________，若有________出现，表明志愿者体内已成功产生抗F蛋白抗体。 16.下图是培育转基因山羊生产人β-酪蛋白的流程图，①～④代表操作步骤。请回答下列问题。 (1)基因工程中的核心步骤是[ ]________，人β-酪蛋白基因为________，可从基因文库中获取，基因文库包括________。 (2)图中A应为________。过程③为加速转基因动物的繁育，常采用的方法是________。 (3)若该转基因山羊通过分泌乳汁来生产人的β-酪蛋白，这需要将人的β-酪蛋白基因与________的启动子等调控组件重组在一起。 (4)过程④为目的基因的表达，在分子水平上检测目的基因是否在转基因山羊体内成功表达的方法是________。 15 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 必过知识 第三章 基因工程 第一节 重组DNA技术的基本工具 一、基因工程 1．概念：基因工程是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，又叫作重组DNA技术 2．操作原理：基因重组 3．操作水平：DNA分子水平 4．结果：按照人们的需要定向改造生物的遗传特性 二、限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 1．来源：主要来自原核生物，也可来自酵母菌等真核生物 2．作用：识别双链DNA分子的特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开（先识别再切） 3．结果：形成粘性末端和平末端 ①当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端 ②当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端 4．特点：①每一种限制酶都有各自特异性的识别序列 ②不同酶可能会产生相同的黏性末端 二、DNA连接酶——“分子缝合针” 1．种类 种类 来源 特点 E·coli DNA连接酶 大肠杆菌 只能连接黏性末端 T4 DNA连接酶 T4 噬菌体 黏性末端、平末端都连接，只是连接平末端的效率低 补： 三、基因进入受体细胞的载体——“分子运输车” 1．作用：将外源基因送入细胞(受体细胞) 2．载体的种类：①质粒（常用） ②噬菌体 ③动植物病毒 3．作为载体需具备的条件：①有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA(基因)插入 ②能够在受体细胞中自我复制或整合到受体DNA上 ③具有特殊的标记基因（抗生素的抗性基因、荧光蛋白基因），便于重组DNA的筛选 ④对受体细胞无害 四、DNA的粗提取与鉴定 1．实验原理：①粗提取：DNA不溶于酒精，但某些蛋白质溶于酒精（特别是95%的冷酒精），利用这一原理，可以初步分离DNA与蛋白质，DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，它能溶于2mol/L的NaCl溶液 ②鉴定： 2．操作步骤： 第二节 基因工程的基本操作程序 一、第一步：目的基因的筛选与获取 1．目的基因：用于改变受体细胞性状的或获得预期表达产物的基因（编码蛋白质的基因） 2．获取方法：①利用PCR获取和扩增目的基因 ②通过构建基因文库（基因组文库、部分基因文库cDNA）来获取 ③通过人工合成目的基因 3．PCR（聚合酶链式反应）技术： ①原理：DNA的半保留复制 ②基本条件：DNA模板、分别与两条模板链结合的两种引物、4种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶（Taq酶） a：引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核酸，引物为DNA聚合酶提供了游离的3‘端，使DNA聚合酶从3‘端延伸子链(DNA聚合酶不具有从头合成子链的功能) （引物是决定PCR特异性的关键） b：引物设计的目的是在两个目标间取得平衡：扩增特异性和扩增高效性（一般在15-30碱基之间、引物GC含量一般在40%~60%之间、引物自身及引物之间不应存在互补序列、引物的5'端可以修饰，而3'端不可修饰） ③过程： ④结果：每一次循环后，目的基因的量可以增加一倍，即呈指数形式扩增（约为2n，n为扩增循环的次数） 二、第二步：基因表达载体的构建（基因工程核心） 1．基因表达载体的作用（核心步骤）： ①使目的基因在受体细胞中稳定存在且遗传给下一代 ②使目的基因在受体细胞中能够表达且发挥作用 2．基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因 a：启动子：启动转录，有RNA聚合酶识别结合位点 b：标记基因：鉴别受体细胞中是否含有目的基因 c：复制原点：能够在受体细胞中自我复制或整合到受体DNA上 3．基因表达载体的构建过程： 三、第三步：将目的基因导入受体细胞 1．转化：目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程 2．方法：①植物细胞：花粉管通道法、农杆菌转化法、基因枪法（单子叶植物） ②动物细胞：显微注射法（受体细胞：受精卵） ③原核细胞：Ca2+处理法（处理后的细胞叫感受态细胞） a：农杆菌：感染双子叶植物和裸子植物，当植物体受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞，农杆菌能将Ti质粒上的T-DNA(可转移的DNA) 转移到被侵染的细胞，并将其整合到该细胞的DNA上 四、第四步：目的基因的检测与鉴定 1． 第三节 基因工程的应用 一、基因工程的应用 1．农牧业方面：①改良动植物的品种 ②提高作物和畜产品的产量 2．医药卫生方面：①微生物制药 ②利用哺乳动物批量生产药物——乳腺生物反应器 ③生产供移植的器官 3．食品工业方面：生产食品工业用酶、氨基酸和维生素等 第四节 蛋白质工程的原理和应用 一、蛋白质工程的原理 1．概念：指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过改造或合成基因，来改造现有蛋白质，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求 2．基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质(天然蛋白质) 蛋白质工程需要对天然蛋白进行改造产生更符合人类需要的蛋白质 3．目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造 4．途径：通过改造或合成基因来完成 5．过程： 6．基因工程和蛋白质工程引起的变异可遗传 二、蛋白质工程的运用 1．医药工业方面：①产生速效胰岛素 ②产生易保存的干扰素 ③生产人鼠嵌合抗体 2．工业方面的应用：广泛用于改进酶的性能或开发新的工业用酶 3．农业方面的应用：①改造某些参与调控光合作用的酶 ②改造微生物蛋白质结构，防治害虫 必过试题 1．下列有关基因工程的叙述，正确的是（ ） A. E·coliDNA连接酶既能连接平末端，又能连接黏性末端 B. 限制性核酸内切酶既能识别、切割DNA，也能识别、切割RNA C. 载体上的标记基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达 D. 目的基因和受体细胞都可以来自动物、植物或微生物细胞 答案：D  解析：选项A E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端，A错误；选项B限制性核酸内切酶既能识别、切割DNA，不能识别、切割RNA，B错误；选项C载体上的标记基因有利于筛选含重组DNA的细胞，不能促进目的基因的表达，C错误；选项D目的基因和受体细胞都可以来自动物、植物或微生物细胞，D正确。   2．低毒性的广谱除草剂，能非特异性侵入并杀死所有的植物。为避免被草甘膦杀死，科学家将细菌的EPSPS基因（控制EPSPS合成酶合成的基因）转入小麦，提高其对草甘膦的耐受性。以下说法正确的是（    ） A. EPSPS基因转录时以DNA的两条链同时作为模板，提高转录效率 B. EPSPS基因导入小麦叶肉细胞后，抗药性状可随传粉受精过程遗传 C. 检测到小麦的叶肉细胞中有EPSPS基因但并不一定会检测到EPSPS基因的表达产物 D. 利用Ti质粒将EPSPS基因整合到小麦染色体上时需要DNA聚合酶 答案：C  解析：选项A EPSPS基因转录时以DNA的一条链作为模板，A错误；选项B EPSPS基因导入小麦叶肉细胞后，抗药性状不可随传粉受精过程遗传，B错误；选项C基因表达过程包括转录和翻译两个过程，所以检测到小麦的叶肉细胞中有EPSPS基因但并不一定会检测到EPSPS基因的表达产物，C正确；选项D利用Ti质粒将EPSPS基因整合到小麦染色体上时需要DNA连接酶，D错误。   3．抗菌肽对治疗癌症有一定作用，下图表示抗菌肽合成过程。相关说法正确的是（） A. 用PCR克隆目的基因不需要DNA解旋酶 B. 基因表达载体包含起始密码和终止密码 C. 用显微注射法导入基因表达载体 D. 筛选菌种时用基因探针检测相关蛋白质 答案：A  解析：选项A用PCR克隆目的基因需要加入耐高温的DNA聚合酶，不需要DNA解旋酶，A 正确；选项B基因表达载体包含启动子和终止子，而起始密码和终止密码在mRNA上，B错误；选项C将基因表达载体导入酵母菌细胞时应用感受态细胞法，C错误；选项D基因探针检测目的基因是否导入受体细胞或目的基因是否转录成mRNA，筛选菌种时用抗原--抗体杂交检测相关蛋白质，D错误。 4.利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂，用于降解某种农药的残留，基本流程如图。下列叙述正确的是（   ） A. 过程①的反应体系中需要加入逆转录酶和核糖核苷酸 B. 过程②需使用限制酶和DNA聚合酶，是基因工程的核心步骤 C. 过程③需要使用NaCl溶液制备感受态的大肠杆菌细胞 D. 过程④可利用PCR技术鉴定CarE基因是否成功导入受体细胞 答案：D  解析：选项A图中表示基因工作操作过程的流程图，过程①为逆转录过程，原料是四种脱氧核糖核苷酸，A错误；选项B过程②为基因表达载体的构建，需使用限制酶和DNA连接酶，是基因工程的核心步骤，B错误；选项C过程③需要使用CaCl2溶液制备感受态的大肠杆菌，C错误；选项D过程④为目的基因的检测，可以利用DNA分子杂交技术鉴定目的基因是否导入受体细胞，D正确。 5．下列有关基因工程的概念及相关工具的叙述,错误的是( ) A. 基因工程可以定向改变生物性状,从而培育出新品种 B. 将外源基因送入受体细胞需要运载体 C. 基因的“剪刀”指的是限制性核酸内切酶 D. DNA连接酶主要作用于DNA分子中的氢键 答案：D  解析： 选项A基因工程又叫DNA重组技术，是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品，基因工程可以定向改变生物性状，从而培育出新品种，A正确；选项B将外源基因送入受体细胞需要运载体，B正确；选项C基因的“剪刀”指的是限制性核酸内切酶，C正确；选项D DNA连接酶主要作用于DNA分子中的磷酸二酯键，D错误。   6．下列关于各种与基因工程有关的酶的叙述，不正确的是（） A. DNA连接酶能将2个具有末端互补的DNA片段连接在一起 B. PCR反应体系中引物可作为DNA聚合酶作用的起点 C. 限制性核酸内切酶可以识别一小段特殊的核苷酸序列，并在特定位点处切开 D. 逆转录酶是以核糖核苷酸为原料，以RNA为模板合成互补DNA 答案：D  解析：选项A DNA连接酶能将2个具有末端互补的DNA片段连接在一起，A正确；选项B PCR反应体系中的引物可作为DNA聚合酶作用的起点，B正确；选项C限制性核酸内切酶可以识别一小段特殊的核苷酸序列，并在特定位点处切开，C正确；选项D逆转录酶是以脱氧核糖核苷酸为原料，以RNA为模板合成互补DNA，D错误。   7．基因工程的操作步骤的正确顺序是（） ①目的基因与运载体相结合   ②将目的基因导入受体细胞 ③检测目的基因的表达        ④获取目的基因 A. ③④②① B. ②④①③ C. ④①②③ D. ③④①② 答案：C  解析：基因工程分为四大步，其操作步骤为④提取目的基因→①目的基因与运载体相结合→②将目的基因导入受体细胞→③检测目的基因的表达。综上所述，ABD错误，C正确。   8．用基因工程技术生产羧酸酯酶（CarE）制剂的流程如图所示，下列叙述正确的是（　　） A. 过程①需使用Taq聚合酶 B. 过程②需使用解旋酶和PCR获取目的基因 C. 过程③可将重组表达质粒导入所有的大肠杆菌 D. 过程④可利用DNA分子杂交技术鉴定目的基因是否已导入受体细胞 答案：D  解析：选项A过程①表示利用mRNA通过反转录法合成目的基因，逆转录过程中需要逆转录酶的催化，不需要Taq聚合酶，A错误；选项B过程②表示利用PCR技术对目的基因进行扩增，该过程中不需要利用解旋酶，解旋是通过高温解链实现的，B错误；选项C过程③可将重组表达质粒导入部分大肠杆菌，C错误；选项D过程④可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞，D正确。 9.如图为某种质粒的简图，小箭头所指分别为限制性核酸内切酶EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，P为转录的启动部位。已知目的基因的两端有EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，受体细胞 为无任何抗药性的原核细胞。下列有关叙述正确的是（     ） A. 将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRⅠ酶切，在DNA连接酶作用下，生成由两个DNA片段之间连接形成的产物有两种 B. DNA连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来形成重组质粒，该过程形成两个磷酸二酯键 C. 为了防止目的基因反向粘连和质粒自身环化，酶切时可选用的酶是EcoRⅠ和BamHⅠ D. 能在含青霉素的培养基中生长的受体细胞表明该目的基因已成功导入该细胞 答案：C  解析：选项A根据题意，目的基因的两端有EcoRⅠ、BamHⅠ的酶切位点，将含有目的基因的DNA用EcoRⅠ酶切，会得到含目的基因的DNA片段和不含目的基因的DNA片段；根据质粒的简图可知，将质粒用EcoRⅠ酶切，会得到与质粒周长等长的链状DNA；因此将含有目的基因的DNA与质粒分别用EcoRⅠ酶切，在DNA连接酶作用下，可生成含目的基因的原DNA片段两个之间进行连接、由含目的基因的DNA片段与质粒周长等长的链状DNA相互连接形成的链状DNA、二倍于原质粒周长的环状DNA三种类型，A错误；选项B DNA连接酶的作用是将酶切后得到的黏性末端连接起来形成一个重组质粒，该过程形成四个磷酸二酯键，B错误；选项C EcoRⅠ和BamHⅠ的识别序列不同，获取目的基因和切割质粒时，同时选用EcoRⅠ和BamHⅠ切割，目的基因两端形成的末端不同，切割开的质粒两端形成的末端不同，再用DNA连接酶连接，可以防止目的基因反向连接和质粒自身环化，C正确；选项D题图显示，在构建基因表达载体的过程中质粒中的青霉素抗性基因和四环素抗性基因都不会被破坏，因此能在含青霉素和四环素的培养基中生长的受体细胞不能表明目的基因已成功导入该细胞，D错误。 故选C。 10. 北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。如图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是（） A. 过程①获取的抗冻基因与直接从比目鱼体内提取的抗冻基因的结构和功能一样 B. 在重组质粒上，抗冻基因首、末端一定具有启动子和终止子，启动和终止翻译的进程 C. 过程②用到的质粒是农杆菌的Ti质粒，要将重组质粒转入农杆菌才能进行筛选 D. 根据抗冻基因制作的DNA探针，可以用来检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在 答案：D  解析：选项A过程①为逆转录过程获得目的基因，缺少相应内含子，所以过程①获取的抗冻基因与直接从比目鱼体内提取的抗冻基因的结构和功能不一样，A错误；选项B在重组质粒上，抗冻基因首、末端一定具有启动子和终止子，启动和终止转录的进程，B错误； 选项C重组质粒上有标记基因，并不是转入农杆菌才能筛选，而是用农杆菌转化法，有利于重组质粒导入受体细胞，C错误；选项D根据抗冻基因制作的DNA探针，可以用来检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在，D正确。   11.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和组织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，叙述正确的是（） ①A过程需要的酶主要有限制性核酸内切酶和DNA连接酶 ②C过程为脱分化过程，培养基中只需加入营养物质 ③B过程需要加入卡那霉素进行选择培养 ④D过程可以用放射性同位素(或荧光分子)标记的抗虫基因作为探针进行分子水平的检测 ⑤D过程可以用虫感染植株进行个体水平的检测 A. ①②④⑤ B. ①②③④⑤ C. ③④⑤ D. ①③④⑤ 答案：D  解析：①图中A为基因表达载体的构建过程，该过程首先需要限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体，其次还需DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组质粒，①正确；②图中C过程为脱分化过程，培养基中需加入琼脂、营养物质、激素、抗生素等，②错误；③质粒上含有卡那霉素抗性基因（kanr），所以B过程需要加入卡那霉素进行选择培养，③正确；④⑤检测目的基因是否插入棉花的基因组DNA分子中，常采用DNA分子杂交技术，即用放射性同位素（或荧光分子）标记的抗虫基因作为探针进行分子水平的检测；将转基因抗虫植株种植在试验田中，可通过害虫接种（或害虫感染）来检测抗虫基因是否表达，④⑤正确。  12.动物乳腺生物反应器是一项利用转基因动物的乳腺代替传统的生物发酵，进行大规模生产可供治疗人类疾病或其他用途的活性蛋白质的现代生物技术。目前科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品。其大致过程如图所示。下列有关说法中不合理的是（） A. 通过③形成的重组质粒含有人的药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子等调控组件 B. 可从具有目的基因的转基因雌性动物乳汁中提取药物 C. 乳腺生物反应器生产的药物是自然界没有的 D. 该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取 答案：C  解析：选项A通过③形成的重组质粒除具有人的药用蛋白基因、乳腺基因表达启动子等调控组件，A正确；选项B在转基因母牛的乳腺细胞中人的药用蛋白基因才会得以表达，因此可以从乳汁中提取药物，B正确；选项C乳腺生物反应器生产的药物是自然界有的天然蛋白，C错误；选项D该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取，D正确。   13.下列关于蛋白质工程说法，错误的是(   ) A. 蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的二代基因工程 B. 实施蛋白质工程的基本途径必须从预期蛋白质功能出发 C. 蛋白质工程实施过程中可对关键氨基酸直接置换或增删 D. 构建基因表达载体也是蛋白质工程的核心步骤 答案：C  解析：选项A蛋白质工程从属于基因工程，蛋白质工程是第二代基因工程，A正确；选项B蛋白质工程的过程为：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列（基因），实施蛋白质工程的基本途径必须从预期蛋白质功能出发，B正确；选项C蛋白质工程不是对蛋白质分子的直接改造，而是通过修改基因或创造合成新基因来改变生物的遗传和表达性状，合成新的蛋白质，C错误；选项D基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，蛋白质工程是二代基因过程，则核心步骤也是构建基因表达载体，D正确。 14.干扰素在人体中是由免疫细胞合成并分泌的一种糖蛋白，几乎能抵御所有病毒引起的感染。传统生产方法成本高、产量低，获得的干扰素在体外不易保存。用生物技术手段可以解决这些问题。回答下列问题： （1）利用基因工程生产干扰素，过程是： ①从健康人体外周静脉血分离能合成干扰素的免疫细胞，从中提取__________________，经____________________获取目的基因，此过程需要的原料是____________________。 ②用限制酶处理载体和目的基因后，构建重组载体，该载体的化学本质是_______________。 ③若选择大肠杆菌作为受体细胞，常用的转化方法是用____________________处理，使其成为____________________，一定温度作用下，完成转化。 ④在培养液中培养一段时间后，离心后取___________________（填“上清液”或“菌体”），经进一步处理获得产物，进行产物鉴定时可采用_____________________________________技术。 （2）利用蛋白质工程对干扰素进行改造，基本途径是________________________________。 （3）利用细胞工程生产干扰素，思路是：将相应免疫细胞和____________________融合，筛选____________________细胞，经细胞培养可获得大量干扰素。 答案：（1）①mRNA；逆转录；脱氧核苷酸；②DNA；③Ca2+；感受态细胞；④菌体；抗原抗体杂交 （2）预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列 （3）骨髓瘤；杂交瘤  解析：（1）反转录是以信使RNA为模板，通过反转录酶，合成DNA的过程，此过程需要的原料是脱氧核苷酸。从免疫细胞中提取的是mRNA。载体是将目的基因转移至受体细胞的一种能自我复制的DNA分子，最常用的载体是细菌质粒、噬菌体和动植物病毒。将目的基因导入微生物细胞，最常用的是大肠杆菌，其转化方法是：先用Ca2+处理，使其成为感受态细胞，再将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。培养一段时间后，离心后取菌体，经进一步处理获得产物，鉴定采用技术是抗原-抗体杂交。 （2）蛋白质工程的流程是：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列。 （3）动物细胞融合技术中，细胞融合后会出现3种融合细胞，B淋巴细胞自身融合的细胞、骨髓瘤细胞自身融合的细胞、杂交瘤细胞，需要经过选择性培养基筛选出所需要的杂交瘤细胞，即能产生特异性的干扰素，又能无限繁殖。  15.呼吸道合胞病毒（RSV）的遗传物质是RNA，是引起小儿病毒性肺炎的最常见病原体。采用基因工程的方法构建的RSV疫苗，是以复制缺陷型人5型腺病毒（遗传物质为双链DNA）为载体的。该疫苗可表达F抗原（F蛋白），拟用于预防小儿病毒性肺炎。如图为该疫苗开发过程的示意图，回答下列有关问题： （1）以从RSV提取的RNA片段为模板，过程①所用的F抗原蛋白基因可通过________的方法获得。采用PCR技术对获得的F抗原蛋白基因进行扩增时，使反应体系中的F抗原蛋白基因变性的条件是________。 （2）将RSV的F抗原蛋白基因与复制缺陷型人5型腺病毒的DNA进行剪切时需要用到________________酶，此类酶的具体作用是________________________。 （3）基因工程中使用的载体除动植物病毒外，还包括________________等，它们作为基因的载体在基因工程中的作用是________________________。 （4）在过程④中可提取志愿者血清与F蛋白进行________，若有________出现，表明志愿者体内已成功产生抗F蛋白抗体。 答案：（1）逆转录；加热至90～95 ℃ （2）同种限制性核酸内切（或同种限制）；能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开 （3）质粒、λ噬菌体的衍生物；将目的基因导入受体细胞 （4）抗原—抗体杂交；杂交带  解析：（1）RSV的遗传物质为RNA，腺病毒的遗传物质为双链DNA，二者不能直接连接，要以从RSV内提取的RNA片段为模板，通过逆转录获得①过程中的F抗原蛋白基因。采用PCR技术对获得的F抗原蛋白基因进行扩增时，需要加热至90～95 ℃，使反应体系中的F抗原蛋白基因变性。 （2）将RSV的F抗原蛋白基因与复制缺陷型人5型腺病毒的DNA进行剪切时需要同种限制性核酸内切酶，此类酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。 （3）在基因工程中使用的载体除动植物病毒外，还有质粒和λ噬菌体的衍生物。它们作为基因的载体在基因工程中能将目的基因导入受体细胞。 （4）在过程④中可提取志愿者血清与F蛋白进行抗原—抗体杂交，若有杂交带出现，表明志愿者体内已成功产生抗F蛋白抗体。   16.下图是培育转基因山羊生产人β-酪蛋白的流程图，①～④代表操作步骤。请回答下列问题。 (1)基因工程中的核心步骤是[ ]________，人β-酪蛋白基因为________，可从基因文库中获取，基因文库包括________。 (2)图中A应为________。过程③为加速转基因动物的繁育，常采用的方法是________。 (3)若该转基因山羊通过分泌乳汁来生产人的β-酪蛋白，这需要将人的β-酪蛋白基因与________的启动子等调控组件重组在一起。 (4)过程④为目的基因的表达，在分子水平上检测目的基因是否在转基因山羊体内成功表达的方法是________。 答案：（1）①构建基因表达载体；目的基因；基因组文库和部分基因文库或cDNA文库 （2）受精卵；胚胎分割移植、体细胞核移植（或克隆技术） （3）乳腺蛋白基因 （4）抗原—抗体杂交  解析：（1）基因工程中的核心步骤是①构建基因表达载，人β-酪蛋白基因为目的基因，可从基因文库中获取，基因文库包括基因组文库和部分基因文库或cDNA文库。 （2）图中A应为受精卵。过程③为加速转基因动物的繁育，常采用的方法是胚胎分割移植、体细胞核移植（或克隆技术）。 （3）若该转基因山羊通过分泌乳汁来生产人的β-酪蛋白，这需要将人的β-酪蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起。 （4）过程④为目的基因的表达，在分子水平上检测目的基因是否在转基因山羊体内成功表达的方法是抗原—抗体杂交。   15 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$