【优化方案】2022届高考生物一轮复习 专题1 基因工程与转基因生物的安全性和生物武器知能演练强化闯关（含解析）新人教版选修3

【优化方案】2022届高考生物一轮复习专题1基因工程与转基因生物的安全性和生物武器知能演练强化闯关（含解析）新人教版选修31．如图表示从苏云金芽孢杆菌中分离出来的杀虫晶体蛋白质基因(简称Bt基因)及形成转基因抗虫棉的图解。请回答：(1)图中a过程要用到的酶是________。(2)在进行图中b过程时，由我国科学家独创的十分简便经济的方法是________，此外，也经常采用______________法。若要培育转基因绵羊，则此过程要用________的方法。(3)为确定抗虫棉是否培育成功，既要用放射性同位素标记的________________作探针进行分子杂交测试，又要在个体水平上鉴定，后者具体过程是________________________________________________________________________。(4)活化的毒性物质应是一种________分子，可以全部或部分嵌合于昆虫的细胞膜上，使细胞膜产生孔道，导致细胞因渗透平衡遭到破坏而破裂。(5)我国在“863”计划资助下开展Bt抗虫棉、抗虫水稻等研究，可以减少农药、杀虫剂的使用，这将对________起到重要作用。解析：提取目的基因时要用限制性核酸内切酶切割目的基因。将目的基因导入植物细胞常用的方法是花粉管通道法和农杆菌转化法。目的基因导入动物细胞常用显微注射法。为确定抗虫棉是否培育成功，既要用放射性同位素标记的杀虫晶体蛋白质基因作探针进行分子杂交测试，又要在个体水平上鉴定，以确定棉花是否有抗虫的性状出现，如果有抗虫的性状出现，则说明抗虫棉培养成功了。蛋白质被蛋白酶分解为多肽，故活化的毒性物质应是一种多肽分子。种植抗虫棉可以减少农药、杀虫剂的使用量，减少了对环境的污染，有利于保护环境。答案：(1)限制性核酸内切酶(或限制酶)(2)花粉管通道法　农杆菌转化　显微注射(3)杀虫晶体蛋白质基因(或Bt基因、目的基因)　让昆虫吞食抗虫棉叶子，观察害虫的生存状态(4)多肽　(5)环境保护2．(2022·高考江苏卷)图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。请问答下列问题：(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由________________连接。(2)若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段，产生的末端是________末端，其产物长度为________________。(3)若图1中虚线方框内的碱基对被T—A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有________种不同长度的DNA片段。6\n(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是________。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加________的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是____________________。解析：(1)一条脱氧核苷酸链中相邻的两个碱基之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连的。(2)从SmaⅠ的识别序列和酶切位点可知，其切割后产生的是平末端，图Ⅰ中DNA片段有两个SmaⅠ的识别序列，故切割后产生的产物长度为534＋3＝537(bp)、796－3－3＝790(bp)和658＋3＝661(bp)的三个片段。(3)图示方框内发生碱基的替换后，形成的d基因失去了1个SmaⅠ的识别序列，故D基因、d基因用SmaⅠ完全切割所得产物中，除原有D基因切割后形成的3种长度的DNA片段外，还增加一种d基因被切割后出现的长度为537＋790＝1327(bp)的DNA片段。(4)目的基因的两端都有BamHⅠ和MboⅠ的识别序列，质粒的启动子后抗生素A抗性基因上有BamHⅠ和MboⅠ的识别序列，但抗生素B抗性基因只有MboⅠ的识别序列，故应选用的限制酶是BamHⅠ，此时将抗生素B抗性基因作为标记基因，故筛选时培养基中要添加抗生素B。若重组质粒已导入受体细胞却不能正确表达，很可能是因为经同种限制酶切割后目的基因和质粒有正反两种连接方式，导入受体细胞的重组质粒是目的基因和质粒反向连接形成的。答案：(1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖(2)平　537bp、790bp、661bp　(3)4(4)BamHⅠ　抗生素B　同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接3．(2022·高考天津卷)黄曲霉毒素B1(AFB1)存在于被黄曲霉菌污染的饲料中，它可以通过食物链进入动物体内并蓄积，引起癌变。某些微生物能表达AFB1解毒酶，将该酶添加在饲料中可以降解AFB1，清除其毒性。回答下列问题：(1)AFB1属于________类致癌因子。(2)AFB1能结合在DNA的G上，使该位点受损伤变为G*,在DNA复制中，G*会与A配对。现有受损伤部位的序列为，经两次复制后，该序列突变为________。(3)下图为采用基因工程技术生产AFB1解毒酶的流程图。―→据图回答问题：①在甲、乙条件下培养含AFB1解毒酶基因的菌株，经测定，甲菌液细胞密度小、细胞含解毒酶；乙菌液细胞密度大、细胞不含解毒酶。过程Ⅰ应选择________菌液的细胞提取总RNA，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②过程Ⅱ中，与引物结合的模板是________________。③检测酵母工程菌是否合成了AFB1解毒酶，应采用____________________方法。(4)选取不含AFB1的饲料和某种实验动物为材料，探究该AFB1解毒酶在饲料中的解毒效果。实验设计及测定结果见下表。组别添加肝脏AFB1残留量(ng/g)AFB1(μg/kg饲料)AFB1解毒酶(g/kg饲料)A006.4B100020.9C100116.8D100311.7E10057.3F10077.3据表回答问题：6\n①本实验的两个自变量分别为________________________________________________________________________。②本实验中，反应AFB1解毒酶解毒效果的对照组是__________________。③经测定，某污染饲料中AFB1含量为100μg/kg，则每千克饲料应添加________克AFB1解毒酶，解毒效果最好，同时节约了成本。(5)采用蛋白质工程进一步改造该酶的基本途径是：从提高酶的活性出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的________序列。解析：(1)AFB1为化学物质，属于化学类致癌因子。(2)运用题目所给的信息，结合DNA半保留复制的特点即可得出正确答案。(3)①只有细胞中的AFB1解毒酶基因表达才会有相应RNA。②目的基因为解毒酶基因，引物应和目的基因特异性结合。③用抗原—抗体杂交的方法可以检测是否有相应的蛋白质产生。(4)由表格中数据可以看出，E、F组实验动物肝脏中的AFB1残留量最低，而相比之下，E组所用解毒酶少。(5)蛋白质工程的一般步骤：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→推测相对应的脱氧核苷酸序列。答案：(1)化学　(2)(3)①甲　甲菌液细胞的AFB1解毒酶基因已转录生成mRNA，而在乙菌液细胞中该基因未转录　②AFB1解毒酶基因的cDNA　③抗原—抗体杂交(4)①AFB1的添加量和AFB1解毒酶的添加量　②B组(或B组＋A组)　③5(5)脱氧核苷酸1．ch1L基因是蓝藻拟核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。技术路线如下图所示，对此描述错误的是(　　)A．ch1L基因的基本组成单位是脱氧核苷酸B．①②过程中使用限制酶的作用是将DNA分子的磷酸二酯键打开C．①②过程都要使用DNA聚合酶D．若操作成功，可用含红霉素的培养基筛选出该变异株解析：选C。基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，故A正确；限制酶作用于质粒和目的基因的磷酸二酯键，使它们形成相同的黏性末端，故B正确；①②过程都要使用限制酶和DNA连接酶，故C错误；若操作成功，在无ch1L基因的蓝藻中含有红霉素抗性基因，因此能够用含红霉素的培养基筛选出该变异株，故D正确。2．(2022·湖南师大附中高三模拟)下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是(　　)A．实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系B．基因工程是蛋白质工程的基础C．蛋白质工程是对蛋白质分子的直接改造D．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解析：选C。蛋白质工程的过程是：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质，所以实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系，A正确；蛋白质工程是在基因工程上延伸出的第二代基因工程，蛋白质工程是在基因水平上改造蛋白质，所以B、D也正确；蛋白质工程的本质是改造基因，所以C错误。3．(2022·浙江五校联考)下列关于转基因生物与环境安全的叙述错误的是(　　)A．重组的微生物在降解污染物的过程中可能产生二次污染B．种植抗虫棉可以减少农药的使用量，对环境没有任何负面影响C．如果转基因花粉中有有毒蛋白或过敏蛋白，可能会通过食物链传递到人体内6\nD．转基因生物所带来的环境安全问题是可以解决的解析：选B。抗虫棉固然可以减少农药的使用，但外源基因可能通过花粉逸散到近缘的其他植物，从而造成基因污染。4．(2022·山东潍坊模拟)下图为培育转基因抗虫棉的技术流程，请据图回答：(1)质粒上标记基因的作用是________________________________________________________________________。(2)过程①是________________，这是基因工程的核心步骤，其目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)过程②采用最多的方法是________，检测抗虫基因是否整合到棉花细胞DNA分子上的方法是________。(4)③过程的培养基除含有必需的营养物质琼脂外，还需要添加________，④过程的实质是________________。解析：(1)基因工程中运载体上的标记基因的作用主要是可以通过标记基因检测目的基因是否导入成功。(2)过程①是基因表达载体的构建过程，主要的目的是使目的基因在受体细胞中稳定保存并遗传给后代，同时能够使目的基因能够表达和发挥作用。(3)过程②是将重组质粒导入受体细胞，最常用的方法是采用农杆菌转化法，检测抗虫基因是否整合到棉花细胞DNA分子上采用DNA分子杂交的方法。(4)③是植物组织培养的脱分化过程，在培养过程中必须要添加植物激素。④过程是再分化过程，实质是基因的选择性表达。答案：(1)鉴别受体细胞中是否含有目的基因(2)基因表达载体的构建　使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用(3)农杆菌转化法　DNA分子杂交(4)植物激素　基因的选择性表达5．(2022·湖南部分重点中学调研)如图表示从酵母菌中获取某植物需要的控制某种酶合成的基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题：(1)图中cDNA文库________(填“大于”“等于”或“小于”)基因组文库。(2)①过程提取的DNA需要________的切割，B过程是______________。(3)为在短时间内获得大量目的基因，可用________扩增的方法，其原理是________________。(4)获取目的基因之后，需要进行______________，其组成必须有____________以及标记基因等，此步骤是基因工程的核心。(5)将该目的基因导入某双子叶植物细胞，其能否在此植物体内稳定遗传的关键是________________________________________________________________________。(6)如果要想使该酶活性更强或具有更强的耐受性，需要对现有蛋白质进行改造，这要通过蛋白质工程。首先要设计预期的________，再推测应有的氨基酸序列，找到相对应的________________。6\n(7)除植物基因工程硕果累累之外，基因工程在动物基因工程、基因工程药物和基因治疗等方面也取得了显著成果，请至少列举出两方面的应用：________________________________________________________________________。答案：(1)小于　(2)限制酶　逆转录　(3)PCR技术　DNA复制　(4)基因表达载体的构建　启动子、目的基因、终止子(复制原点可不答)　(5)目的基因是否整合到植物细胞的染色体上　(6)蛋白质结构　脱氧核苷酸序列　(7)乳腺生物反应器；体外基因治疗复合型免疫缺陷综合症(其他合理答案也可)6．人工构建的大肠杆菌质粒pBR322是基因工程中应用最广泛的载体(见图1)。除标注外，图中其他英文缩写表示该质粒上不同的限制性核酸内切酶的切割位点。请分析回答：图1　pBR322质粒(1)此质粒的化学本质是________，它可以作为多种目的基因的(运)载体，原因是______________________。ampr和tetr在基因工程中的主要作用是__________________。(2)人胰岛素由两条肽链共有51个氨基酸组成，如图2所示。图2　人胰岛素的结构①通过基因工程培育能合成人胰岛素的工程菌时，可先依据________推出________序列，再推出________序列，然后用化学方法人工合成A链和B链基因的片段。将此基因片段分别与________重组后，再导入大肠杆菌内。②在大肠杆菌内合成的单独的A、B两条多肽链没有生物活性，是因为细菌中缺少________，不能________。若要直接获得有活性的转基因人胰岛素，可以选择________作为受体细胞。解析：(1)质粒的本质是环状的DNA，质粒具有多种限制性核酸内切酶的酶切位点，所以可以作为多种目的基因的运载体。ampr和tetr在基因工程中的主要作用是作为标记基因。(2)①通过基因工程培育合成人胰岛素的工程菌时，首先通过氨基酸的排列顺序，推测出信使RNA的碱基序列，由信使RNA的碱基序列推测出DNA的碱基序列，最后将此片段与质粒重组后，导入大肠杆菌。②大肠杆菌为原核生物，无内质网和高尔基体，故大肠杆菌合成的多肽链无生物活性。真核生物的细胞有内质网和高尔基体等细胞器，要直接获得有活性的转基因人胰岛素，选择真核细胞作为受体细胞即可。答案：(1)DNA　含有多种限制性核酸内切酶的酶切位点　作为标记基因(2)①氨基酸的排列顺序(或A链、B链的一级结构)　信使RNA的碱基(或核糖核苷酸的排列序列)　DNA(基因)的碱基(或脱氧核糖核苷酸)　不同质粒(2个质粒)②内质网、高尔基体等细胞器　对多肽链进行加工　真核细胞(酵母菌)(或人的瘤细胞)(教师用书独具)1．(2022·东城区检测)下列一般不作为基因工程中的标记基因的是(　　)A．四环素抗性基因B．绿色荧光蛋白基因6\nC．产物具有颜色反应的基因D．贮藏蛋白的基因解析：选D。标记基因位于运载体(质粒)上，以利于重组DNA的鉴定和选择，如四环素抗性基因、绿色荧光蛋白基因、产物具有颜色反应的基因等。2．科学家已成功将人的α抗胰蛋白酶基因导入山羊的受精卵中，可利用转基因山羊分泌的乳汁来生产人α抗胰蛋白酶。培育该转基因山羊的基本过程如图：(1)为了鉴定人α抗胰蛋白酶基因是否导入山羊受精卵中，基因表达载体中需含有________。(2)将基因表达载体导入山羊受精卵中的最常用的方法是________。(3)山羊受精卵一般要培养到________阶段，才能植入母体。(4)将早期胚胎植入母体的技术称为________。(5)要检测转基因山羊分泌的乳汁是否含有人α抗胰蛋白酶，可采用________方法。解析：(1)标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因。(2)动物转基因常用显微注射技术。(3)不同动物胚胎移植的时间不同，牛、羊一般要培养到桑椹胚或囊胚阶段才能移植。(4)将早期胚胎植入母体的技术是胚胎移植。(5)要检测目的基因是否控制合成蛋白质，可采用抗原—抗体杂交法。答案：(1)标记基因　(2)显微注射技术　(3)桑椹胚或囊胚　(4)胚胎移植　(5)抗原—抗体杂交6