【与名师对话】2022届高考生物一轮复习 第1讲 基因工程课时作业 新人教版选修3

课时作业(四十四)一、选择题1．(2022·北京海淀期中)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DNAB．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RNAD．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】　C2．(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C．产物具有颜色反应的基因D．贮藏蛋白的基因【解析】　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。【答案】　D3．在DNA测序工作中，需要将某些限制性核酸内切酶的限制位点在DNA上定位，使其成为DNA分子中的物理参照点。这项工作叫做“限制性核酸内切酶图谱的构建”。假设有以下一项实验：用限制性核酸内切酶HindⅢ、BamHⅠ和二者的混合物分别降解一个4kb(1kb即1千个碱基对)大小的线性DNA分子，降解产物分别进行凝胶电泳，在电场的作用下，降解产物分开，如下图所示。据此分析，这两种限制性核酸内切酶在该DNA分子上的限制位点数目是以下哪一组？(　　)A．HindⅢ1个，BamHⅠ2个B．HindⅢ2个，BamHⅠ3个C．HindⅢ2个，BamHⅠ1个7\nD．HindⅢ和BamHⅠ各2个【解析】　HindⅢ将该DNA分子切割成2种片段，说明有1个切点；BamHⅠ将该DNA分子切割成3种片段，说明有2个切点。【答案】　A4．在高光强、高温和高氧分压的条件下，高粱由于含有磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，其利用CO2的能力远远高于水稻。从高粱的基因组中分离出磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(Ppc基因)，利用农杆菌介导的转化系统将其转入水稻体内，从而提高水稻的光合效率。下列说法错误的是(　　)A．在此过程中会用到限制性核酸内切酶、DNA连接酶和运载体等工具B．此技术与花药培养技术相结合，可以快速获得纯合子，缩短育种周期C．Ppc基因导入受精卵是此技术的关键，否则不能达到该基因在各组织细胞中都表达的目的D．此项技术是否成功必须测定转基因植株与对照植株同化二氧化碳的速率【解析】　该基因可导入叶绿体中进行表达，提高对二氧化碳的固定能力。【答案】　C5．降钙素是一种多肽类激素，临床上用于治疗骨质疏松症等。人的降钙素活性很低，半衰期较短。某科学机构为了研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素，从预期新型降钙素的功能出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工合成了两条72个碱基的DNA单链，两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段，再利用Klenow酶补平，获得双链DNA，过程如下图：获得的双链DNA经EcoRⅠ(识别序列和切割位点—↓GAATTC—)和BamHⅠ(识别序列和切割位点—↓GGATCC—)双酶切后插入大肠杆菌质粒中。下列有关分析错误的是(　　)A．Klenow酶是一种DNA聚合酶B．合成的双链DNA有72个碱基对C．EcoRⅠ和BamHⅠ双酶切的目的是保证目的基因和运载体的定向连接D．筛选重组质粒需要大肠杆菌质粒中含有标记基因7\n【解析】　合成的单链DNA有72个碱基，从题图看出两条单链并未左右两端对齐配对，只通过18个碱基对形成部分双链DNA片段，因此获得的双链DNA有碱基对72＋72－18＝126个碱基对。【答案】　B6．(2022·温州适应性测试)若要利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA(图丙)，限制性核酸内切酶的酶切位点分别是BglⅡ(A↓GATCT)、EcoRⅠ(G↓AATTC)和Sau3AⅠ(↓GATC)。下列分析合理的是(　　)A．用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体B．用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体C．用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体D．用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体【解析】　解答本题的关键是要看准切割后目的基因插入的方向，只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体，构建的重组DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移动方向才一定与图丙相同。【答案】　D7．科学家在某种植物中找到了抗枯萎基因，并以质粒为运载体，采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金茶花新品种，下列有关说法正确的是(　　)A．质粒是最常用的运载体之一，它仅存在于原核细胞中B．将抗枯萎基因连接到质粒上，用到的工具酶仅是DNA连接酶C．用叶肉细胞作为受体细胞培育出的植株不能表现出抗枯萎性状D．通过该方法获得的抗病金茶花，产生的配子不一定含抗病基因【解析】　质粒是真核细胞细胞核外或原核生物拟核区外能够进行自主复制的小型环状DNA分子，A错误。转基因工程中的工具酶包括限制性核酸内切酶和DNA连接酶，B错误。植物体细胞具有全能性，其作为基因工程的受体细胞时，培育出的植株能表现出抗枯萎性状，C错误。减数分裂过程中，由于同源染色体的分离，产生的配子不一定含抗病基因，D正确。【答案】　D8．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—。根据图示，判断下列操作正确的是(　　)7\nA．质粒用限制酶I切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割B．质粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶Ⅰ切割C．目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割D．目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割【解析】　从题中可看出，限制酶Ⅰ只能切割序列—GGATCC—，限制酶Ⅱ不仅能切割序列—GATC—，也能切割序列—GGATCC—。为了提取完整的目的基因，需把目的基因两侧的磷酸二酯键切断，所以目的基因用限制酶Ⅱ切割，质粒只能切开一个切口，用限制酶Ⅰ切割。【答案】　A9．土壤农杆菌是基因工程中将目的基因导入植物细胞时常用的中间媒介。它含有一个大型的Ti质粒(如右图所示)，在侵染植物细胞的过程中，其中的TDNA片段转入植物的基因组。若想用基因工程并通过土壤农杆菌向某种植物中导入抗旱基因。以下分析不合理的是(　　)A．若用Ti质粒作为抗旱基因的载体，目的基因的插入位置应该在TDNA片段内，且要保证复制起始点和用于转移TDNA的基因片段不被破坏B．将重组Ti质粒导入土壤农杆菌中时，可以用CaCl2处理细菌以增加细胞壁的通透性C．用含有重组Ti质粒的土壤农杆菌去感染正在组织培养中的植物细胞，再将被感染后的细胞培养成植株，就可能获得具有抗旱基因的植物D．若能够在植物细胞中检测到抗旱目的基因，则说明该基因工程项目获得成功【解析】　本题考查基因工程常用的工具及基因工程的步骤。目的基因插入质粒的位置不能破坏复制起始点和用于转移TDNA的基因，故A对；CaCl2处理细菌以使细菌细胞壁通透性增强，便于目的基因进入受体细胞，故B对；抗旱基因通过质粒的运输作用进入受体细胞，对受体细胞进行植物组织培养，得到的植株细胞中含有目的基因，故C对；目的基因导入受体细胞后不一定表达，故D不对。本题难度中等。【答案】　D7\n10．科学家为提高玉米赖氨酸含量，计划将天冬氨酸激酶的352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶中104位的天冬氨酸变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸含量分别提高5倍和2倍，下列对玉米性状改变最可行的方法是(　　)A．直接改造蛋白质的空间结构，从而控制生物的性状B．直接对相应的基因进行改造，通过控制酶的合成，从而控制生物的性状C．直接通过对酶的合成的控制，从而控制生物的性状D．直接改造相应的mRNA，从而控制生物的性状【解析】　本题考查基因工程与蛋白质工程的综合知识，中等难度。直接对蛋白质进行改造，属于蛋白质工程，但是也要通过改造其相关基因来使其性状能够遗传。【答案】　B二、非选择题11．(2022·安徽)家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可提取干扰素用于制药。(1)进行转基因操作前，需用________________酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。(2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的________和________之间。(3)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。该PCR反应体系的主要成分应包含：扩增缓冲液(含Mg2＋)、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、________和________。(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以________，增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。【解析】　(1)本题考查的是细胞培养。细胞培养的第一步就是用胰蛋白酶或胶原蛋白酶把动物组织分散成单个细胞。(2)本题考查的是表达载体构建：从cDNA文库中获得目的基因没有启动子和终止子所以必须把目的基因插入到表达载体的启动子和终止子之间(3)本题考查的是PCR技术。PCR技术的模板是DNA，原料是4种脱氧核糖核苷酸，条件是相应的引物和耐高温DNA聚合酶。(4)将多孔的中空的薄壁小玻璃球放入反应器，其目的一是扩大细胞贴壁生长的附着面积、增大培养细胞的数目；二是为细胞生长提供氧气。【答案】　(1)胰蛋白(或胶原蛋白)(2)启动子　终止子(3)对干扰素基因特异的DNA引物对　TaqDNA聚合酶(4)扩大细胞贴壁生长的附着面积7\n12．(2022·江苏单科)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。请回答下列问题：(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。(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】　本题主要考查基因工程中限制酶的作用原理和重组质粒构建的相关知识。(1)通过分析DNA分子结构的特点可知，在DNA的一条链中，相邻两个碱基依次由脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接。(2)限制酶SmaⅠ的识别序列和酶切位点为CCC↓GGG，酶切位点位于识别序列的中轴线上，所以酶切后形成的末端是平末端。在图1DNA片段中，有两个SmaⅠ的识别序列，完全切割后形成的产物长度有三种，分别为：534＋3＝537bp；796－3－3＝790bp；658＋3＝661bp。(3)D基因突变为d基因后，其碱基序列中只含有一个SmaⅠ的识别序列，此时用SmaⅠ完全切割该DNA片段后产物的长度有两种，分别为：534＋796－3＝1327bp；658＋3＝661bp。所以，从杂合子(Dd)中分离出的D、d基因DNA片段被Sma7\nⅠ完全切割，产物中有537bp、790bp、661bp、1327bp4种不同长度的DNA片段。(4)分析图1DNA片段上的限制酶酶切位点可知，为了防止目的基因被破坏，并将目的基因从DNA片段中切下来，只能选择用BamHⅠ对目的基因进行处理。质粒用BamHⅠ处理后，会破坏抗生素A抗性基因，但抗生素B抗性基因正常，所以筛选含重组质粒的大肠杆菌时，一般需用添加抗生素B的培养基进行培养。因为用同种限制酶处理后目的基因和质粒上形成的黏性末端完全相同，所以部分目的基因D可能会反向连接在质粒上，此类重组质粒上的目的基因D将不能正确表达。【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7