2022年高中生物人教版选修三教师用书-阶段质量检测1-专题1-基因工程.docx

一、选择题(每小题3分，共45分)
1．(浙江高考)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒 pET28b 导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是(　　)
A．每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒
B．每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
C．每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada
D．每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子
解析：选C　受体大肠杆菌成功表达腺苷酸脱氨酶，说明每个大肠杆菌细胞至少含有一个重组质粒，且每个 ada 至少指导合成一个腺苷酸脱氨酶分子。重组质粒的形成需先用限制性核酸内切酶切割目的基因和质粒形成相同的黏性末端，再在 DNA 连接酶的作用下连接起来，连接起来的序列中会含有限制性核酸内切酶的识别位点。不同的限制性核酸内切酶识别位点不同，不是每个限制性核酸内切酶的识别位点都能插入 ada。
2．与“限制性核酸内切酶”作用部位完全相同的酶是(　　)
A．逆转录酶　　　　　　　　B．RNA聚合酶
C．DNA连接酶 D．解旋酶
解析：选C　限制性核酸内切酶作用部位是DNA特定部位的两个脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键，并将其断开；DNA连接酶的作用是恢复被限制性核酸内切酶断开的磷酸二酯键，将两条DNA链连接起来，故二者作用部位相同。
3．蛋白质工程的基本流程是 ( 　　)
①蛋白质分子结构设计　②DNA合成　③预期蛋白质功能　④依据氨基酸序列推出脱氧核苷酸序列
A．①→②→③→④ B．④→②→①→③
C．③→①→④→② D．③→④→①→②
解析：选C　蛋白质工程的原理是中心法则的逆推。它的基本途径是：预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推想应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA。
4．下列有关基因工程的叙述，正确的是(　　)
A．限制酶只在猎取目的基因时才用
B．重组质粒的形成是在细胞内完成的
C．只要目的基因进入细胞就能成功实现表达
D．蛋白质的氨基酸排列挨次可能为合成目的基因供应线索
解析：选D　在基因工程中，不仅要用限制酶切割目的基因，还要用同一种限制酶在质粒上切割出一个切口，使目的基因与质粒切口的黏性末端能进行碱基互补配对；重组质粒是在细胞外进行的；目的基因导入受体细胞但不肯定能成功表达；在人工合成目的基因的方法中，有一种方法是依据已知蛋白质的氨基酸序列，推想出相应的mRNA序列，然后依据碱基互补配对原则，推想出它的结构基因的核苷酸序列，最终通过化学方法，以脱氧核苷酸为原料合成目的基因。
5．金茶花是中国特有的观赏品种，但易得枯萎病。科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，通过如图所示的方法培育出了抗枯萎病的金茶花新品种。相关叙述正确的是(　　)

A．图中①②在基因工程中依次叫做基因表达载体、目的基因
B．形成③的操作中使用的酶有限制酶、DNA聚合酶和DNA连接酶
C．由④培育至⑤过程中，体现了植物细胞的全能性
D．在⑤幼苗中检测到抗枯萎病基因标志着成功培育新品种
解析：选C　图中①②分别是质粒、目的基因，A错误；形成③的操作中使用的酶有限制酶、DNA连接酶，没有DNA聚合酶，B错误；由④培育至⑤过程中，重组后的金茶花细胞发育为一个完整的植株，体现了植物细胞的全能性，C正确；在⑤幼苗中检测到抗枯萎病基因只能说明其含有重组DNA，若要证明成功培育出新品种，必需检测到目的基因表达的产物，D错误。
6．(广东高考)从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是(　　)
A．合成编码目的肽的DNA片段
B．构建含目的肽DNA片段的表达载体
C．依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽
D．筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽
解析：选C　该基因的表达产物多肽P1的抗菌性和溶血性均很强，要研发出抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先应依据P1的氨基酸序列设计模拟肽，再构建相应的DNA片段。
7．如图为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核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确挨次是(　　)

A．①②③④ B．①②④③
C．①④②③ D．①④③②
解析：选C　限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶三者均作用于磷酸二酯键处，限制性核酸内切酶使该键断开；DNA聚合酶连接的是单个脱氧核苷酸；DNA连接酶作用于DNA片段；解旋酶作用于氢键，使DNA双链打开，形成DNA单链。
8．甲、乙两图表示从细菌细胞中猎取目的基因的两种方法，以下说法错误的是(　　)

A．甲方法可建立该细菌的基因组文库
B．乙方法可建立该细菌的cDNA文库
C．甲方法要以脱氧核苷酸为原料
D．乙方法需要逆转录酶参与
解析：选C　甲方法是以细菌中的DNA为基础，用限制酶进行切割，它包括了细胞全部的基因，可以建立基因组文库，并且可以从中选出所需的目的基因，而乙方法是用逆转录的方法人工合成目的基因，它只能得到生物的部分基因，基因中只有编码区，所以组成的是该细菌的cDNA文库。
9．目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过鉴定和检测才能知道。下列属于目的基因检测和鉴定的是(　　)
①检测受体细胞是否有目的基因　②检测受体细胞是否有致病基因　③检测目的基因是否转录出mRNA　④检测目的基因是否翻译成蛋白质
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
解析：选C　目的基因的检测包括：检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是用DNA探针与基因组DNA杂交；检测目的基因是否转录出mRNA，方法是用基因探针与mRNA杂交；检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是进行抗原—抗体杂交。
10．科学家为提高玉米中的赖氨酸含量，方案将天冬氨酸激酶的第352位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢吡啶二羧酸合成酶的第104位的氨基酸由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。下列对蛋白质的改造，操作正确的是(　　)
A．直接通过分子水平改造蛋白质
B．直接改造相应的mRNA
C．对相应的基因进行操作
D．重新合成新的基因
解析：选C　蛋白质工程的目的是对蛋白质进行改造，从而使蛋白质功能可以满足人们的需求。而蛋白质是由基因把握合成的，对基因进行操作要简洁得多。另外，改造后的基因可以遗传，如对蛋白质直接改造，即使成功也不能遗传。
11．转基因技术在植物品种改良方面应用广泛，其中一项基因工程就是改造CO2固定酶。其目的是(　　)
A．提高光合作用效率
B．延长果实的贮存期
C．培育新作物品种
D．提高植物的抗性
解析：选A　光合作用是植物利用光能将CO2和H2O合成可以贮存能量的有机物。改造CO2固定酶，其目的是为了提高光合作用效率。
12．科学家已能运用基因工程技术，让羊的乳腺合成并分泌人体某些种类的抗体，以下叙述不正确的是(　　)
A．该技术可导致定向变异
B．表达载体中需加入乳腺蛋白的特异性启动子
C．目的基因是抗原合成基因
D．受精卵是抱负的受体细胞
解析：选C　目的基因应当是把握合成相应抗体的基因，不是抗原合成基因。
13．目前医学上，蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程多肽蛋白质类替代治疗剂，则基因工程药物与蛋白质工程药物的区分是(　　)
A．都与自然 产物完全相同
B．都与自然 产物不相同
C．基因工程药物与自然 产物完全相同，蛋白质工程药物与自然 产物不相同
D．基因工程药物与自然 产物不相同，蛋白质工程药物与自然 产物完全相同
解析：选C　基因工程合成的是自然界已存在的蛋白质，与相应自然 产物完全相同。蛋白质工程可以合成自然界不存在的蛋白质，与自然 产物不相同。
14．聚合酶链式反应(PCR)是一种体外快速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经受下述30多次循环：95 ℃下使模板DNA变性、解链→55 ℃下复性(引物与DNA模板链结合)→72 ℃下引物链延长(形成新的脱氧核苷酸链)。下列有关PCR过程的叙述中不正确的是 (　　)
A．变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，也可利用解旋酶实现
B．复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成
C．延长过程中需要DNA聚合酶、ATP、四种核糖核苷酸
D．PCR与细胞内DNA复制相比所需酶的最适温度较高
解析：选C　DNA分子被破坏是指DNA分子被解旋成两条长链，破坏的部位是连接两条长链之间的氢键，方法有多种，用解旋酶、高温等都可使DNA解旋。引物有两种，分别与模板DNA链3′端的序列互补配对。合成DNA的原料是四种脱氧核苷酸。
15．某争辩小组为了研制预防甲型H1N1流感病毒的疫苗，开展了前期争辩工作。其简要的操作流程如图所示，则下列有关叙述错误的是(　　)
甲型H1N1流感病毒RNADNAH基因导入大肠杆菌表达H基因
A．步骤①所代表的过程是逆转录
B．步骤②需使用限制性核酸内切酶和RNA连接酶
C．步骤③可用CaCl2溶液处理大肠杆菌，使其处于感受态
D．检验S蛋白的免疫反应特性，可用S蛋白与甲型H1N1流感康复病人的血清进行抗原—抗体特异性反应
解析：选B　步骤②是重组DNA分子的构建，需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。
二、非选择题(共55分)
16．(10分)(海南高考)如图是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。

据图回答：
(1)获得A有两条途径：一是以A的mRNA为模板，在________酶的催化下，合成互补的单链DNA，然后在________的作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；二是依据目标蛋白质的________序列，推想出相应的mRNA序列，然后依据碱基互补配对原则，推想其DNA的________序列，再通过化学方法合成所需基因。
(2)利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有________、________、4种脱氧核糖核苷三磷酸和耐热性的DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。
(3)由A和载体B拼接形成的C通常称为________。
(4)在基因工程中，常用Ca2＋处理D，其目的是__________________________________。
解析：(1)利用逆转录法合成目的基因的过程是：以mRNA为模板，在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA，然后在DNA聚合酶作用下，合成双链DNA分子；依据蛋白质工程合成目的基因的过程是：依据目标蛋白质的氨基酸序列，推想出相应的mRNA序列，然后依据碱基互补配对原则，推想DNA中脱氧核苷酸的排列挨次，通过化学方法合成。(2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。(3)目的基因和运载体结合，形成基因表达载体。(4)大肠杆菌作受体细胞时，需要先用Ca2＋处理，使之成为感受态细胞，有利于其吸取重组DNA分子。
答案：(1)逆转录酶　DNA聚合酶　氨基酸　脱氧核苷酸　(2)引物　模板(A基因)　(3)基因表达载体　(4)使其成为感受态细胞，有利于吸取重组DNA分子
17．(12分)糖尿病是一种常见病，且发病率有逐年增加的趋势，以致西方发达国家把它列为第三号“杀手”。治疗该病的胰岛素过去主要从动物(如猪、牛)中获得，自20世纪70年月遗传工程(又称基因工程)进展起来以后，人们开头接受这种高新技术生产胰岛素，其操作基本过程如图所示。

(1)图中基因工程的基本过程可概括为“四步曲”，即______________。
(2)图中的质粒存在于细菌细胞内，在基因工程中通常被用作______________，从其分子结构可确定它是一种______________________。
(3)依据碱基互补配对的规律，在________酶的作用下，把图中甲与乙拼接起来(即重组)，若a段与d段的碱基序列分别是AATTC和CTTAA，则b段与c段分别是
________________________________________________________________________。
(4)细胞进行分裂后，其中被拼接起来的质粒也是由一个变成两个，两个变成四个……质粒的这种增加方式在遗传学上称为________________。目的基因通过活动(即表达)后，能使细菌产生治疗糖尿病的激素，这是由于基因具有把握____________合成的功能，它的过程包括____________。
解析：人胰岛素的大量生产，首先利用基因工程把人胰岛素基因拼接到大肠杆菌的质粒上，培育成“工程菌”，然后利用发酵工程让“工程菌”大量繁殖，通过发酵生产人胰岛素。
答案：(1)猎取目的基因、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定
(2)运载体　环状DNA分子　(3)DNA连接　TTAAG、GAATT　(4)DNA扩增　蛋白质　转录和翻译
18．(11分)(新课标全国卷)依据基因工程的有关学问，回答下列问题：
(1)限制酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有________和________。
(2)质粒运载体用EcoR Ⅰ 切割后产生的片段如下：
　　　　　　AATTC……G
　　　　　　　　　G……CTTAA
为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制酶切割，该酶必需具有的特点是__________________________。
(3)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即________DNA连接酶和________DNA连接酶。
(4)反转录作用的模板是________，产物是________。若要在体外获得大量反转录产物，常接受________技术。
(5)基因工程中除质粒外，________和________也可作为运载体。
(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般状况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，缘由是__________________________________。
解析：(1)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有黏性末端和平末端两种类型。(2)为使运载体与目的基因相连，应使二者被切割后产生的末端相同，故用另一种限制酶切割产生的末端必需与EcoRⅠ切割产生的末端相同。(3)依据酶的来源不同，DNA连接酶分为大肠杆菌(E·coli) DNA连接酶和T4DNA连接酶。(4)以RNA为模板，合成DNA的过程称为反转录，若要在体外获得大量DNA分子，可以使用PCR技术。(5)在基因工程中，通常利用质粒作为运载体，另外噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。(6)大肠杆菌作为受体细胞时，常用Ca2＋处理，使之成为能吸取四周环境中DNA分子的感受态细胞。
答案：(1)黏性末端　平末端　(2)切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的末端相同(其他合理答案也可)　(3)大肠杆菌　T4　(4)mRNA(或RNA)　cDNA(或DNA)　PCR　(5)噬菌体　动植物病毒(其他合理答案也可)　(6)未处理的大肠杆菌吸取质粒(外源DNA)的力量极弱(其他合理答案也可)
19．(12分)“黄金大米”是一种通过转基因技术改良的富含β－胡萝卜素的大米，其合成β－胡萝卜素的基因来自黄水仙和欧文氏菌，培育流程如图所示。

请回答：
(1)过程②构建基因表达载体是基因工程的核心步骤，基因表达载体的组成除了复制原点、目的基因外，还必需有________________以及标记基因等。
(2)农杆菌中的Ti质粒上T－DNA具有______________的特点。将重组质粒导入农杆菌之前，常用__________处理该细菌，使细菌处于感受态。
(3)目的基因导入水稻细胞的方法除图示外，还有________________、________________。
(4)目的基因能否在植株体内稳定遗传的关键是__________________。检测时常接受的方法是________________________________________________________________________。
解析：(1)基因表达载体应包含启动子、终止子、目的基因、标记基因等。(2)T－DNA可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体的DNA上。将重组质粒导入细菌细胞，应先用Ca2＋处理细菌细胞，使其成为感受态细胞。(3)将目的基因导入植物细胞最常用的方法是农杆菌转化法，此外还有基因枪法和花粉管通道法等。(4)目的基因能否在植株体内稳定遗传的关键是目的基因能否整合到受体细胞染色体的DNA上，检测方法是DNA分子杂交技术。
答案：(1)启动子、终止子　(2)可转移至受体细胞并且整合到受体细胞染色体的DNA上　Ca2＋　(3)基因枪法　花粉管通道法　(4)目的基因能否整合到受体细胞染色体的DNA上　DNA分子杂交技术
20．(10分)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动身，推想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，过程如图所示。

在此过程中发觉，合成较长的核苷酸单链易产生缺失碱基的现象。分析回答下列问题：
(1)Klenow酶是一种________酶，合成的双链DNA有________个碱基对。
(2)获得的双链DNA经EcoR Ⅰ(识别序列和切割位点－G↓AATTC－)和BamH Ⅰ (识别序列和切割位点－G↓GATCC－)双酶切后插入到大肠杆菌质粒中，筛选含重组质粒的大肠杆菌并进行DNA测序验证。
①大肠杆菌是抱负的受体细胞，这是由于它______________________________________
________________________________________________________________________。
②设计EcoR Ⅰ 和BamH Ⅰ 双酶切的目的是__________________________________
________________________________________________________________________。
③要进行重组质粒的鉴定和选择，需要大肠杆菌质粒中含有__________________。
(3)经DNA测序表明，最初获得的多个重组质粒，均未发觉完全正确的基因序列，最可能的缘由是___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)DNA聚合　126　(2)①繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少　②保证目的基因和载体定向连接(或防止目的基因和载体在酶切后产生的黏性末端发生任意连接)　③标记基因　(3)合成的核苷酸单链仍较长，产生缺失碱基的现象