章末质量检测(四) 基因工程（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中生物选择性必修3 生物技术与工程（浙科版2019）

章末质量检测(四)　基因工程 [对应学生用书P179] 一、单项选择题 1．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连接酶和载体 B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 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 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。每种限制酶都只能识别特定的核苷酸序列，而并非同一种核苷酸序列。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。] 2．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 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。] 3．下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性内切核酸酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是(　　) A．①②③④　　　　　 B．①②④③ C．①④②③ D．①④③② C　[①是切割DNA分子形成两个黏性末端的过程，需限制性内切核酸酶；②是将两个具有互补末端的DNA片段连接起来的过程，需DNA连接酶；③是DNA分子解旋的过程，需解旋酶；④是DNA复制的过程，需DNA聚合酶。] 4．如图表示利用农杆菌转化法获得某种转基因植物的部分操作步骤。以下说法错误的是(　　) A．利用含有四环素的培养基可将含Ⅱ的细菌筛选出来 B．Ⅲ是农杆菌，通过步骤③将目的基因导入植株 C．⑥可与多个核糖体结合，并可以同时翻译出多种蛋白质 D．①过程的完成需要限制酶和DNA连接酶的参与 C　[⑥是一个mRNA分子，可与多个核糖体结合形成多聚核糖体，由于翻译的模板是同一个mRNA分子，故翻译出的是同一种蛋白质，C错误。] 5．某研究小组为了研制预防禽流感病毒的疫苗，开展了前期研究工作，其简要的操作流程如下图。下列有关叙述错误的是(　　) A．步骤①所代表的过程是反转录 B．步骤②需使用限制性内切核酸酶和DNA连接酶 C．步骤③可用CaCl2处理大肠杆菌，使其从感受态恢复到常态 D．检验Q蛋白的免疫反应特性，可用Q蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原—抗体特异性反应实验 C　[由图可知，步骤①所代表的过程是反转录，A正确；步骤②需使用限制性内切核酸酶和DNA连接酶，B正确；步骤③可用CaCl2处理大肠杆菌，使其细胞从常态转化为感受态，C错误；检验Q蛋白的免疫反应特性，可用Q蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原—抗体特异性反应实验，D正确。] 6．下列关于PCR技术的叙述错误的是(　　) A．可在短时间内大量扩增目的基因 B．利用的是DNA双链复制的原理 C．目的基因的核苷酸序列需全部已知 D．每一次循环后目的基因可以增加一倍 C　[利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物，C错误；PCR技术根据DNA双链复制原理，可在短时间内大量扩增目的基因，每一次循环后目的基因可以增加一倍，A、B、D正确。] 7．PCR技术中，如何设计引物？(　　 ) A．PCR引物要根据需要扩增的目标DNA的碱基序列来设计 B．PCR引物要根据已知的DNA序列对应的RNA序列来设计 C．PCR引物要根据已知的DNA序列对应的tRNA序列来设计 D．以上都不是正确方法 A　[设计引物就是直接根据基因序列来设计，即根据需要扩增的目标DNA的碱基序列来设计。] 8．下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是(　　 ) A．表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得 B．表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点 C．借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来 D．启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用 C　[由于人肝细胞中胰岛素基因不能表达，所以无法利用肝细胞mRNA反转录获得胰岛素基因，A项错误；表达载体的复制启动于复制原点，胰岛素基因的转录启动于启动子，B项错误；抗生素抗性基因是标记基因，作用是检测受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有胰岛素基因的受体细胞筛选出来，C项正确；启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，是转录的起点，而终止密码子位于mRNA上 ，在翻译中起作用，D项错误。] 9．采用基因工程的方法培养抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是(　　 ) ①将毒素蛋白注射到棉受精卵中　②将编码毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中　③将编码毒素蛋白的DNA序列与质粒重组导入细菌，用该细菌感染棉花体细胞，再进行组织培养　④将编码毒素蛋白的DNA序列与质粒重组，注射到棉花子房，并进入受精卵 A．①②　　 B．②③　　　C．③④　　　D．①④ C　[将毒素蛋白直接注射到棉受精卵中，受精卵没有获得目的基因，子代细胞不会有抗虫性状，①错误；将编码毒素蛋白的DNA序列直接注射到棉受精卵中，而没有将目的基因与载体结合，这样目的基因是不会被保留下来的，很容易被水解掉，②错误；在植物基因工程中，利用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞，然后通过植物组织培养技术将植物细胞培养成完整植株，③正确；在植物基因工程中，可以利用花粉管通道法将目的基因导入受精卵中，然后发育为转基因植株，④正确。] 10．下图为重组DNA分子的模式图。下列有关基因工程重组DNA分子的说法，错误的是(　　 ) A．基因工程操作的第二步是重组DNA分子的构建 B．重组DNA分子的构建并不一定相同 C．图中启动子位于目的基因的首端，是核糖体识别和结合的部位 D．抗生素抗性基因的作用是作为标记基因，用于鉴别受体细胞中是否导入了目的基因 C　[由于受体细胞有植物、动物、微生物之分，以及目的基因导入受体细胞的方法不同，因此重组DNA分子的构建也会有所差别，不可能是千篇一律的；启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于目的基因的“上游”，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA。] 11．在基因工程操作过程中，科研人员利用识别两种不同序列的限制酶(R1和R2)处理基因载体，进行聚丙烯酰胺凝胶电泳检测，结果如下图所示。以下相关叙述错误的是(　　 ) A．该载体最可能为环状DNA分子 B．两种限制酶在载体上各有一个酶切位点 C．限制酶R1与R2的切点最短相距约200 bp D．限制酶作用于酶切位点会导致氢键和肽键断裂 D　[当用一种限制酶切割载体时，仅产生一种长度的DNA片段，说明该载体最有可能为环状DNA分子，A项正确；当分别用限制酶R1、R2切割载体时，两种限制酶切割产生的DNA片段等长，而用两种限制酶同时切割时则产生两种长度的DNA片段，说明两种限制酶在载体上各有一个酶切位点，B项正确；用两种限制酶同时切割时可产生600 bp和200 bp两种长度的DNA片段，说明两种限制酶的酶切位点至少相距200 bp，C项正确；用限制酶切割DNA分子，破坏的是酶切位点上两个脱氧核糖核苷酸之间的磷酸二酯键，D项错误。] 12．某生物中发现一种基因的表达产物是具有较强抗菌性和溶血性的多肽P1，科研人员预期在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的蛋白质药物，下一步要做的是(　　 ) A．合成编码多肽P1的DNA片段 B．构建含目的肽DNA片段的表达载体 C．设计抗菌性强但溶血性弱的蛋白质结构 D．利用抗原－抗体杂交的方法对表达产物进行检测 C　[已经获得该目的基因片段，不需要合成编码目的肽的DNA片段，A错误；需要构建含目的肽的DNA片段的表达载体，但这不是下一步，B错误；蛋白质工程的第一步是根据蛋白质的功能，设计预期的蛋白质结构，C正确；利用抗原－抗体杂交的方法对表达产物进行检测是蛋白质工程最后一步，D错误。] 二、非选择题 13．(2022·上海崇明一模)结核病是由结核分枝杆菌(简称结核菌)引起的致死性疾病，接种卡介苗是预防结核病的有效手段。近年来，耐药结核病不断出现。我国科研者研制出了一种重组耐药卡介苗(RdrBCG)，即在原有卡介苗的基础上引入Ag85B和Rv2628两个新的基因，用于辅助治疗耐药结核病。 (1)在重组质粒建构过程中，使用到了限制酶Pst I。结合图示所给酶切位点(灰色底色)等信息，写出重组质粒的制备过程：_______________________。(书写时限制酶可仅保留首字母，如限制酶Pst I简写为酶P) (2)将野生结核菌接种在含有多种治疗结核病药物的培养基中，最终筛选出了一种耐药菌株作为实验材料。下列对于该耐药菌获得的过程说明正确的是___________。(多选) A．培养基中的药物使结核菌产生耐药性变异 B．培养过程中结核菌的变异结果多样 C．耐药结核菌在培养基环境的选择作用下存活 D．培养基中的药物加剧了结核菌的突变速率 (3)对免疫缺陷小鼠接种RdrBCG，下列实验结果能说明RdrBCG安全性的是___________。 A．肺部检测到Ag85B、Rv2628稳定表达 B．肺部提取物经培养可见结核菌菌落 C．小鼠未患结核病且存活 D．脾部提取物经培养可见结核菌菌落 (4)为检测RdrBCG是否具有辅助治疗耐药结核病的效果，以用耐药结核菌感染的小鼠作为实验对象，应选择的实验组有________。(填写编号) ①接种RdrBCG的小鼠 ②接种普通卡介苗的小鼠 ③药物治疗＋接种RdrBCG ④药物治疗＋接种普通卡介苗 ⑤不作处理的被感染小鼠 ⑥药物治疗被感染的小鼠 解析　(1)从图上看，目的基因Ag85B和Rv2628上都有BamH I酶切位点，为了保证两个基因连接的方向性和顺序，制备重组质粒时将Rv2628与质粒混合，加入限制酶Pst Ⅰ和NdeⅠ后，再加入DNA连接酶形成重组质粒1，再将重组质粒1与Ag85B混合，加入限制酶BamHⅠ和HindⅢ，再加入DNA连接酶形成图所示的重组质粒。 (2)变异是不定向的，A错误，B正确；耐药结核菌在培养基环境的选择作用下存活，C正确；培养基中的药物起到选择作用，D错误。 (3)肺部检测到Ag85B、Rv2628稳定表达只能说明已经接种成功，不能说明安全性，A错误；肺部提取物和脾部提取物见到结核杆菌菌落，说明已经患病，B、D错误；疫苗应该具有保留抗原决定簇，但是不致病的特点，免疫缺陷小鼠接种RdrBCG，小鼠未患结核病且存活说明具有安全性，D正确。 (4)为检测RdrBCG是否具有辅助治疗耐药结核病的效果，自变量是是否接种成功RdrBCG，因变量是否具有辅助治疗耐药结核病的效果，所以选择的小鼠都应患结核病，三个实验组是：药物治疗＋接种RdrBCG；不作处理的被感染小鼠；药物治疗被感染的小鼠。故选③⑤⑥。 答案　(1)将Rv2628与质粒混合，加入限制酶Pst I和Nde I后，再加入DNA连接酶形成重组质粒1，再将重组质粒1与Ag85B混合，加入限制酶BamH I和Hind Ⅲ，再加入DNA连接酶形成图所示的重组质粒。　(2)BC (3)C　(4)③⑤⑥ 14．中国T2DM(胰岛β细胞功能衰退型糖尿病)的发病率由1979年的1.00%上升到2019年的4.37%，补充胰岛素是控制和缓解病情的重要途径。胰岛素(由α、β两条多肽链组成)的生产方式由提取动物胰岛素发展到了利用基因工程生产重组人胰岛素。 (1)构建重组质粒时(如下图所示)，为避免目的基因任意连接和载体的自身环化，应选用____________________酶切处理目的基因和载体。构建完成的重组DNA分子除了含有目的基因、标记基因以外，还必须有________________________________等调控组件。 (2)利用大肠杆菌生产重组人胰岛素时，构建重组DNA分子的目的基因应从______________文库中获取，重组大肠杆菌合成的人胰岛素原没有活性，需用________酶将其加工成含α、β两条多肽链的胰岛素。 (3)利用奶牛设计乳腺生物反应器生产人胰岛素时，为使人胰岛素基因在奶牛乳腺中特异表达，构建重组DNA分子时应将目的基因与____________________________的启动子等调控组件重组在一起，并选用____________为受体细胞。 (4)重组人胰岛素分子容易发生聚合而影响作用效果，可将胰岛素分子的氨基酸序列及结构进行局部调整，形成胰岛素类似物加以避免。请根据上述设想，补充完善其基本研发流程：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质的空间结构→推测氨基酸序列→____________________→构建重组DNA分子，转基因获得胰岛素类似物。 解析　(1)外源DNA分子中含有限制酶SmaⅠ、PstⅠ、AluⅠ的识别序列和切割位点，其中限制酶AluⅠ的切割位点位于目的基因中，因此不能用该酶进行切割；若只用PstⅠ切割会导致目的基因和载体自身环化和反向连接，因此构建重组质粒时，应选用限制酶SmaⅠ、PstⅠ处理目的基因和载体。重组DNA分子中含有目的基因、标记基因、启动子、终止子、复制起点等。(2)将真核基因导入原核生物时，一般从cDNA文库中获取目的基因。重组大肠杆菌合成的人胰岛素原没有活性，需用蛋白酶将其加工成含α、β两条多肽链的胰岛素。(3)利用奶牛设计乳腺生物反应器生产人胰岛素时，为使人胰岛素基因在奶牛乳腺中特异表达，构建重组DNA分子时应将目的基因与奶牛乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，并选用受精卵为受体细胞。(4)题述设想需要采用蛋白质工程技术，因此基本研发流程为：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质的空间结构→推测氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)→构建重组DNA分子，转基因获得胰岛素类似物。 答案　(1)SmaⅠ、PstⅠ　启动子、终止子、复制起点　(2)cDNA　蛋白　(3)奶牛乳腺蛋白基因　受精卵　(4)找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因) 15．下图为某种转基因抗病棉花培育过程图，请据图回答下列问题： (1)PCR技术利用的基本原理是____________。利用该技术扩增目标DNA片段(子链的延伸方向从5′→3′)，应选择图中的引物________(填字母)与模板DNA结合。 (2)在构建基因表达载体时，常用两种不同的限制酶切割目的基因和质粒，获得不同的黏性末端，其主要目的是防止________________________和反向连接。 (3)将重组质粒导入植物细胞中常用的方法是____________。我国科学家将重组质粒导入棉花受体细胞所用的方法是____________。 (4)重组细胞经过G、H过程成功地培育出了转基因抗病棉花植株，此过程涉及植物组织培养技术，该技术广泛应用于______________________、植物体细胞杂交育种等育种过程中。 (5)研究表明，转基因植物可以通过花粉将外源基因扩散到其他植物，从而对生态环境造成潜在的危害。因此，科学家设法将目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组中，这样做的目的是防止目的基因__________________。 解析　(1)PCR技术是利用DNA双链复制的原理进行目的基因扩增的生物技术。其中引物的选择至关重要，结合题意和图示，由于复制子链的延伸方向是5′→3′，结合图示4种引物的配对和母链的方向分析，根据子链与母链方向是相反的，所以选择引物A、B使子链向左延伸，选择引物C、D则使子链向右延伸，要使目标DNA片段正好被复制完整，所以选择引物B和C是最恰当的。(2)用两种酶切出目的基因和质粒，可以防止目的基因和质粒自身环化和反向连接。(3)将重组质粒导入植物细胞中常用的方法是农杆菌转化法，我国科学家将重组质粒导入棉花受体细胞所用的方法是花粉管通道法。(4)重组细胞经过G、H过程成功地培育出了转基因抗病棉花植株，此过程涉及的细胞工程技术是植物组织培养。植物组织培养技术广泛应用于植物体细胞杂交育种、基因工程育种、单倍体育种等育种过程中。(5)花粉中含有精子，几乎不含细胞质，而受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞，所以科学家设法将目的基因整合到受体细胞的叶绿体基因组中，就不会通过花粉转移到自然界的其他植物中。 答案　(1)DNA双链复制　B、C　(2)目的基因和质粒自身环化　(3)农杆菌转化法　花粉管通道法　(4)基因工程育种、单倍体育种　(5)通过花粉向其他植物扩散 学科网（北京）股份有限公司 $$