4.2 基因工程及其延伸技术应用广泛（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二生物选择性必修第三册（浙科版2019）

第二节　基因工程及其延伸技术应用广泛 基础过关练 题组一　基因工程的应用 1.基因治疗是指(　　) A.运用转基因技术,修复患者的基因缺陷,从而使其恢复正常,达到治疗疾病的目的 B.运用基因工程技术,把有缺陷的基因切除,达到治疗疾病的目的 C.运用人工诱变的方法,使有基因缺陷的细胞发生基因突变,恢复正常 D.把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,达到治疗疾病的目的 2.下列有关目的基因的操作能够改善产品品质的是(　　) A.将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内 B.将乳糖酶基因导入奶牛的基因组 C.将人血清白蛋白基因改造后在山羊的乳腺中表达 D.将Bt毒蛋白基因整合到烟草或棉花的基因组并实现表达 3.研究表明,除同卵双胞胎外每个人的DNA都不完全相同,DNA指纹技术就是利用这一原理,通过比较DNA来识别身份。警方收集犯罪现场及疑犯的DNA,经DNA扩增得到数量较多的相同DNA,再用限制性内切核酸酶将DNA切成若干片段进行凝胶电泳,结果如图所示。下列有关叙述错误的是(　　) A.通过比较,基本可以排除疑犯1的嫌疑 B.将DNA切成片段利用了限制性内切核酸酶的高效性 C.DNA扩增得到数量较多的相同DNA,利用的原理是DNA的半保留复制 D.不同人的DNA不同主要是因为DNA中的脱氧核苷酸排列顺序不同 4.下图表示抗凝血酶乳腺生物反应器的制备过程,下列说法正确的是(　　) A.该转基因牛中的抗凝血酶基因只存在于乳腺细胞中 B.②表示性别为雄性的胚胎 C.常用农杆菌转化法将基因导入受体细胞 D.①表示受精卵 5.干扰素是一种广谱抗病毒制剂,是具有多种功能的活性蛋白质(主要是糖蛋白),下图为通过基因工程生产干扰素的部分操作,图中①②③④表示相关操作过程。下列相关分析错误的是(　　) A.图中过程①③中都需要用到限制性内切核酸酶 B.过程②需用耐高温的Taq DNA聚合酶,②操作的原理是DNA双链复制 C.过程③操作要注意干扰素基因上有启动子、终止子及标记基因等 D.过程④为目的基因的导入,最后必须对干扰素进行功能活性鉴定 6.一对表型正常的夫妇,生了一个镰刀形贫血症(常染色体隐性遗传病)患儿。在他们欲生育第二胎时,发现妻子的双侧输卵管完全堵塞,不能完成体内受精。医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断,过程如图所示。 请回答下列问题: (1)过程①是指在体外进行的　　　　处理,从而使精子与卵子结合形成受精卵;过程②称为　　　　　。  (2)在对胎儿进行镰刀形贫血症的产前基因诊断时,要先从羊水中的胎儿细胞提取物质③　　　　进行PCR扩增。然后用MstⅡ对扩增产物进行切割,产生多个片段的酶切产物。据此判断,MstⅡ是一种　 　　　　　　　酶。  (3)不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同,形成不同的电泳条带。该家庭成员的镰刀形贫血症基因分析的电泳带谱如④,据此判断胎儿为　　　　(填“正常”“患者”或“携带者”)。  题组二　蛋白质工程 7.科学家利用蛋白质工程研制出了赖脯胰岛素,与天然胰岛素相比,赖脯胰岛素经皮下注射后易吸收、起效快。以下相关叙述错误的是(　　) A.代表蛋白质工程操作思路获取赖脯胰岛素的过程是④⑤⑥①②③ B.该技术需在DNA分子水平上进行设计和改造 C.物质a和物质b分别代表多肽链和mRNA D.在基因表达过程中,物质a改变时物质b可能不变 8.下列关于蛋白质工程及其应用的叙述,正确的是(　　) A.能定向改造蛋白质分子结构,使之更加符合人类需要 B.实质是通过改变氨基酸的结构改变蛋白质的功能 C.操作对象是蛋白质或控制蛋白质合成的基因 D.蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术 9.阅读以下资料,下列相关叙述不合理的是(　　) 资料甲:科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中,得到了体型巨大的“超级小鼠”。 资料乙:T4溶菌酶在温度较高时易失去活性,科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造,使其表达的T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸,在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键,提高了T4溶菌酶的耐热性。 A.甲属于基因工程,乙属于蛋白质工程 B.甲中将目的基因导入小鼠细胞中常用显微注射法 C.乙中通过对基因改造实现了对蛋白质的改造 D.从资料乙可看出,T4溶菌酶是一种直接利用氨基酸制造出来的新蛋白质 能力提升练 题组　基因工程及其延伸技术的应用 1.胰高血糖素样肽-1(GLP-1)是小肠分泌的激素,具有促进胰岛素分泌、抑制胰高血糖素分泌的功能。内源性GLP-1在体内会很快被分解。通过蛋白质工程开发的GLP-1类似物可作为降血糖药使用。下列叙述正确的是(　　) A.GLP-1的改造方向是易被GLP-1受体识别 B.先设计多肽的氨基酸序列,再设计基因的碱基序列 C.用限制性内切核酸酶从基因数据库中获取目的基因 D.将含目的基因的克隆载体导入生物反应器生产GLP-1类似物 2.目前临床上可采用咽拭子取样和实时荧光RT-PCR检测RNA病毒的感染情况。如图为RT-PCR技术的原理,①~③为相关步骤。在PCR过程中探针和引物一起与模板结合,探针两侧分别带有荧光基团和淬灭基团(抑制荧光发出),当酶催化子链延伸至探针处时会水解探针,导致荧光基团与淬灭基团分离而发出荧光。下列叙述错误的是(　　) A.若检测结果有强烈荧光信号发出,说明被检测者可能感染了病毒 B.最终检测的荧光强度与起始时反应管内样本RNA的含量呈正相关 C.图中荧光基团R连接在DNA探针的5'端,探针可以由病毒的RNA特定序列逆转录获得 D.该反应体系中虽未加入ATP,但新链的合成还是需要消耗能量的 3.人类γ基因启动子上游的调控序列中含有BCL11A蛋白结合位点,该位点结合BCL11A蛋白后,γ基因的表达被抑制。通过改变该结合位点的序列,解除对γ基因表达的抑制,可对某种地中海贫血症进行基因治疗。科研人员扩增了γ基因上游不同长度的片段,将这些片段分别插入表达载体中进行转化和荧光检测,以确定BCL11A蛋白结合位点的具体位置。相关信息如图所示。下列有关叙述错误的是(　　) A.为将扩增后的产物定向插入载体,指导荧光蛋白基因表达,需用MunⅠ和XhoⅠ处理载体 B.从产物扩增到载体构建完成的整个过程需构建7种载体 C.将构建的载体导入去除BCL11A基因的受体细胞,可能出现含F1与R扩增产物的受体细胞无荧光,而含F2~F7与R扩增产物的受体细胞有荧光 D.向培养液中添加适量的雌激素,可导致部分受体细胞不再有荧光 4.(教材习题改编)如图是利用PCR技术和电泳技术进行的某一次亲子鉴定结果图谱,请根据图谱和所学知识回答下列问题: (1)PCR技术能把某一DNA分子片段进行扩增。它是利用了DNA的热变性原理,通过控制　　　来控制DNA双链的　　　与结合。  (2)利用PCR技术扩增DNA的过程中还需要　　　　　　　酶的作用,但它必须在相应的　　　　的作用下才能完成对DNA的复制。假设有一段DNA序列为:  5'-GTTAACCTTAG-3' 3'-CAATTGGAATC-5' 所用引物Ⅰ为5'-GTTA-3',则引物Ⅱ为　　　　　。  (3)图①是含有21个氨基酸的多肽水解得到的氨基酸混合物电泳的结果,故可推知该多肽由　　　　种氨基酸构成。  (4)图②为某小孩和其母亲,以及待测定的四位男性的DNA,分别由酶处理后,生成若干DNA片段,并进行扩增,然后进行电泳所得到的一组DNA指纹图谱,请分析:F1~F4中,你认为　　是该小孩真正生物学意义上的父亲。为什么?　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  5.野生型黑麦草细胞壁中较高的木质素含量会降低其作为青储饲料的品质。D蛋白是催化木质素合成的关键酶,某研究小组通过构建含D基因部分序列正、反向片段的表达干扰载体(如图所示),在细胞内产生双链RNA分子,诱导D基因的mRNA持续降解,培育得到低木质素含量的黑麦草。 (1)D基因的正、反向目的片段的克隆:提取野生型黑麦草叶片全部mRNA,　　　　成cDNA。根据cDNA序列选取合适的片段,分别设计正、反向目的片段的上下游引物,正向片段和反向片段引物的扩增序列　　　(填“相同”或“不同”),限制酶识别位点　　　(填“相同”或“不同”),以使目的片段定向插入载体的特定位置。扩增产物经　　　　　　　　,切下目的条带回收后与载体连接,形成克隆载体以用于正、反向目的片段的扩增。  (2)构建D基因的表达干扰载体: ①对含有正向片段的克隆载体和反向片段的克隆载体分别进行双酶切,将回收片段与经相同酶切的中间载体用　　　　　酶进行连接,获得含有干扰片段的重组中间载体;为使干扰片段能在受体细胞中复制,中间载体需有　　　　　。  ②将干扰片段和超表达启动子插入Ti质粒的　　　　得到D基因的表达干扰载体,插入超表达启动子的目的是　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)导入和培养:将D基因的表达干扰载体导入农杆菌。黑麦草愈伤组织在菌液中浸没5 min,先置于无菌滤纸上吸去多余的菌液,再转入无菌水浸润的滤纸上共培养3天,共培养的目的是　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。筛选得到的愈伤组织经　　　　过程,培育得到再生植株。  (4)鉴定和筛选:对转基因植株与　　　　植株进行木质素含量测定与分析,筛选保留木质素含量显著　　　　的植株。  答案与分层梯度式解析 基础过关练 1.D　基因治疗是指向有基因缺陷的细胞中引入正常功能的基因,以纠正或补偿基因的缺陷,达到治疗的目的。故选D。 2.B　将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内,能提高鲤鱼生长速度,不属于改善产品品质,A不符合题意;将乳糖酶基因导入奶牛的基因组,转基因牛分泌的乳汁中乳糖含量大大降低,适合乳糖过敏或消化不良的人群,改善了产品品质,B符合题意;将人血清白蛋白基因改造后在山羊的乳腺中表达,利用转基因动物生产药物,不属于改善产品品质,C不符合题意;将Bt毒蛋白基因整合到烟草或棉花的基因组并实现表达,可提高农作物的抗逆(抗虫)能力,不属于改善产品品质,D不符合题意。 3.B　比对犯罪现场的DNA经酶切后的片段与两个疑犯的DNA经酶切后的片段可知,疑犯1的DNA与犯罪现场的DNA明显不同,基本可以排除疑犯1的嫌疑,A正确;将DNA切成片段利用了限制性内切核酸酶的专一性,B错误;利用PCR技术对DNA进行扩增,能得到数量较多的相同DNA,其原理是DNA的半保留复制,C正确;脱氧核苷酸的排列顺序储存着生物的遗传信息,不同人的DNA不同主要是因为DNA中的脱氧核苷酸排列顺序不同,D正确。 4.D　该转基因牛中的抗凝血酶基因存在于所有体细胞中,只是在乳腺细胞中表达,A错误;由于只有母牛能产奶,因此②表示性别为雌性的胚胎,B错误;常用显微注射法将基因导入动物受体细胞,C错误;培育转基因动物时应该以受精卵为受体细胞,因此①表示受精卵,D正确。 5.C　图中①表示获取目的基因,②表示扩增目的基因,③表示构建基因表达载体,④表示将目的基因导入受体细胞。获取目的基因、构建基因表达载体过程中均需用到限制性内切核酸酶,A正确;过程③操作要注意最终构建的基因表达载体上有干扰素基因、启动子、终止子及标记基因等,C错误;目的基因导入受体细胞后,需对酵母菌分泌的干扰素与人体内干扰素的功能活性进行比较,以确定转基因产品的功能活性,D正确。 6.答案　(1)精子获能　胚胎移植　(2)DNA　限制性内切核酸(或限制)　(3)正常 解析　(1)精子与卵细胞结合前,精子要进行获能处理,早期胚胎移植到子宫的过程叫胚胎移植。(2)基因位于DNA上,所以要进行基因诊断就必须提取细胞的DNA,能切割DNA的酶叫限制性内切核酸酶(限制酶)。(3)父母是携带者有两条电泳条带,其中一条与患儿相同,是含致病基因的条带,另一条是不含致病基因的条带,胎儿只有一条电泳条带,且不与患儿相同,所以胎儿正常。 7.C　蛋白质工程的基本思路:从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质,即图中④⑤⑥①②③过程,A正确;蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第二代基因工程,该技术需在DNA分子水平上进行设计和改造,B正确;物质a和物质b分别代表mRNA和多肽链,C错误;由于密码子的简并性,物质a(mRNA)序列改变时氨基酸序列可能不变,D正确。 8.A　蛋白质工程能按照人们的意愿定向改造蛋白质分子结构,使之更加符合人类需要,A正确;蛋白质工程的实质是通过改变基因的结构来改变蛋白质的结构和功能,B错误;蛋白质工程的操作对象是控制蛋白质合成的基因,C错误;蛋白质工程的实现离不开基因工程,D错误。 9.D　资料甲中的“超级小鼠”的培育,与导入的牛生长激素基因有关,属于基因工程;资料乙中通过对编码T4溶菌酶的基因进行改造,导致组成T4溶菌酶的肽链中的氨基酸序列发生了改变,实现了对蛋白质的改造,这属于蛋白质工程,A、C正确,D错误。 能力提升练 1.B　内源性GLP-1在体内会很快被分解,因此GLP-1的改造方向是不易被分解,A错误;若要获取目的基因,可通过检索基因数据库获取目的基因的核苷酸序列,最后再用化学合成法制备,C错误;用生物反应器生产药物蛋白,需将目的基因与所用生物反应器(如乳腺)中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起,再导入受精卵中,D错误。 2.C　图中过程①为逆转录,以病毒的RNA为模板合成cDNA;过程②为引物与模板链的结合;过程③为合成子链(子链的延伸)。实时荧光RT-PCR的原理分析如下: 由分析可知A、B正确;根据引物B的方向可知,荧光基团R连接在DNA探针的3'端,探针可以由病毒的RNA特定序列逆转录获得,C错误;该反应体系中虽未加入ATP(加入的是dNTP,在水解的过程中既能提供能量又能提供原料),但新链的合成还是需要消耗能量的,D正确。 3.C　为将扩增后的产物定向插入载体,指导荧光蛋白基因表达,观察载体的部分结构的图示,进行如下分析: 应选用MunⅠ和XhoⅠ处理载体,A正确;据题意扩增γ基因上游不同长度的片段后再插入载体构建表达载体,图中Fn有7种,即需构建7种载体,B正确;据图可知,F1与R扩增产物的序列要长于F2~F7与R扩增产物的序列,故不可能出现含F1与R扩增产物的受体细胞无荧光,而含F2~F7与R扩增产物的受体细胞有荧光的现象,C错误;向培养液中添加适量的雌激素,雌激素能诱导启动子P发挥作用,受体细胞能合成 BCL11A 蛋白,该蛋白可能与插入的F1~F7与R扩增产物上的结合位点结合抑制荧光蛋白基因的表达,可导致部分受体细胞不再有荧光,D正确。 4.答案　(1)温度　解旋　(2)Taq DNA聚合　引物　5'-CTAA-3'　(3)6　(4)F2　C的两条DNA电泳条带中有一条和其母亲的一致,另一条和F2的一致 解析　(1)PCR技术是在体外模拟体内DNA复制过程,利用DNA的热变性原理,通过控制温度来控制DNA双链的解旋与结合。(2)因为PCR过程中需要保持较高的温度,所以PCR扩增DNA的过程中需要耐高温的Taq DNA聚合酶的作用,DNA聚合酶只能从已有序列的3'端开始延伸,所以还必须在相应的引物的作用下才能完成对DNA的复制。引物要与相应的模板链互补,根据题图所示序列可知,引物Ⅰ与已知序列下面的链互补,那么所用的引物Ⅱ与上面的链互补,应该是5'-CTAA-3'。(3)氨基酸混合物进行电泳时,因为相同的氨基酸相对分子质量和所带电荷数相同,所以在电泳时只出现1个条带,图①所示结果出现6个条带,所以该多肽由6种氨基酸组成。(4)从遗传角度分析,儿子的DNA一半来自父方,一半来自母方,仔细观察图②发现,C和F2两者之间的DNA指纹图谱有相同的区段,故推测F2是其生物学意义上的父亲。 5.答案　(1)逆转录　相同　不同　琼脂糖凝胶电泳(或电泳)　(2)①DNA连接　复制起点　②T-DNA　促进正、反向目的片段(干扰片段)的转录,得到足量的相应RNA分子　(3)使携带干扰片段(目的片段)的T-DNA整合到受体细胞(黑麦草愈伤组织细胞)染色体DNA上　再分化　(4)野生型(或非转基因)　降低 解析　(1)根据cDNA序列选取合适的片段,由于正、反向的D基因片段的碱基序列是相同的,所以扩增出的序列相同;但正、反向基因在载体中插入方向不同,所以设计正、反向目的片段的上下游的引物和限制酶识别位点是不相同的。(2)②Ti质粒的T-DNA可以整合到宿主细胞染色体中,故干扰片段和超表达启动子应插入Ti质粒的T-DNA中;插入的超表达启动子能促进正、反向目的基因片段(干扰片段)的转录,进而可得到足量的相应RNA分子,用于抑制后续的翻译过程,进而使黑麦草中木质素含量下降。(3)共培养的目的是使携带目的片段的T-DNA 整合到受体细胞(黑麦草愈伤组织细胞)染色体DNA上,从而保证目的基因在黑麦草细胞中稳定存在。(4)对转基因植株与野生型(或非转基因)植株进行木质素含量测定与分析,筛选保留木质素含量显著降低的植株。  15 学科网（北京）股份有限公司 $$