2017-2018高中生物人教版选修3专题综合测评基因工程教学文稿.doc

2017-2018学年高中生物人教版选修3专题综合测评基因工程

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专题综合测评(一)
(时间：45分钟，分值：100分)
一、选择题(共10个小题，每小题5分，共50分)
1．下列关于基因工程技术的叙述，正确的是(　　)
A．切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列
B．PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应
C．载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因
D．抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达
【解析】　A项，限制性核酸内切酶大多特异性地识别6个核苷酸序列，但也有少数限制性核酸内切酶能识别4个、5个或8个核苷酸序列。B项，PCR反应中温度周期性变化是为变性、复性和延伸创造条件。另外，耐高温的DNA聚合酶只是在延伸阶段发挥催化作用，变性和复性过程不需要酶的催化。C项，载体质粒上的抗生素抗性基因可作为标记基因，供重组DNA的鉴定和选择，而不是抗生素合成基因。D项，目的基因导入受体细胞后不一定能正常表达。
【答案】　D
2．下列四幅图中能正确反映目的基因转录产物内部结构的是(　　)
TSS：转录起始位点，TTS：转录终止位点，STC：起始密码子，SPC：终止密码子

【解析】　基因转录产物为mRNA，作为基因开始转录形成mRNA的转录起始位点和终止位点应在mRNA两端；作为起始密码子应在转录起始位点之后，终止密码子应在转录终止位点之前，这样才能保证翻译的正常开始和终止。
【答案】　B
3．某DNA分子中含有某限制酶的一个识别序列，用该限制酶切割该DNA分子，可能形成的两个DNA片段是(　　)
选项
片段1
片段2
①

②

③

④

A.①② B．③④
C．①③ D．②④
【解析】　限制性核酸内切酶只能识别特定的碱基序列，而且在特定位点进行切割，切割后两个DNA片段露出相同的末端。①中片段1和片段2的黏性末端不遵循碱基互补配对原则；②中限制性核酸内切酶的切割位点为G—A和T—C之间，故②中的片段1和片段2不能体现限制性核酸内切酶在特定位点切割的特点；③中的片段1和片段2说明限制性核酸内切酶识别AGCT序列，在G和C之间进行切割；④中的片段1和片段2说明限制性核酸内切酶识别GAATTC序列，在G和A之间进行切割。
【答案】　B
4．以下为形成cDNA过程和PCR扩增过程示意图。据图分析，下列说法正确的是(　　)

A．催化①过程的酶是RNA聚合酶
B．④过程发生的变化是引物与单链DNA结合
C．催化②⑤过程的酶都是DNA聚合酶，都能耐高温
D．如果RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%，则一个双链DNA中，A与U之和也占该DNA碱基含量的40%
【解析】　据图分析可知，①②③④⑤过程分别表示反转录、DNA的复制、变性、复性和延伸。①过程由反转录酶催化完成；④过程表示当温度降至55～60 ℃时，引物结合到互补DNA链上。②过程表示DNA的复制，需在常温条件下完成；⑤过程表示在Taq酶催化作用下从引物起始进行互补链的合成，需在70～75 ℃的高温条件下进行，但催化②⑤过程的酶都是DNA聚合酶；在DNA分子中有T无U。
【答案】　B
5．下列有关PCR技术的叙述中，正确的是(　　)
A．作为模板的DNA序列必须不断地加进每一次的扩增当中
B．作为引物的脱氧核苷酸序列必须不断地加进每一次的扩增当中
C．反应需要的DNA聚合酶必须不断地加进反应当中
D．反应需要的DNA连接酶必须不断地加进反应当中
【解析】　作为引物的脱氧核苷酸序列必须不断地加进每一次的扩增当中，而不是不断地加进其他的物质。
【答案】　B
6．下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是(　　)

A．②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与
B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上
C．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状
D．⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异
【解析】　A项，②为重组Ti质粒，其构建需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。B项，含重组Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后，重组Ti质粒上的目的基因整合到受体细胞(④)的染色体上，而并非整个重组Ti质粒整合到④的染色体上。C项，目的基因导入受体细胞后不一定能进行表达，所以抗虫基因导入植物细胞后，培育成的植株也不一定具有抗虫性状。D项，转基因抗虫植株是否培育成功，可以从个体水平上进行检测，即观察植株是否具有抗虫性状，如果具有抗虫性状则说明发生了可遗传变异(基因重组)。
【答案】　D
7．下列有关基因工程的成果及应用的说法中，正确的是(　　)
A．用基因工程的方法培育出的抗虫植物也能抗病毒
B．基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培养体型巨大、品质优良的动物
C．基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物
D．目前，在发达国家，基因治疗已用于临床实践
【解析】　利用基因工程培育出的抗虫植物具有抗虫特性，不具有抗病毒特性；基因工程在畜牧业方面的应用主要是提高动物的抗病能力、提高产品质量、改善产品品质、生产药用蛋白等，其主要目的不是培育一些体型特殊的动物；目前，在发达国家，基因治疗只是处于临床试验阶段。
【答案】　C
8．下列关于蛋白质工程的叙述中，错误的是(　　)
A．蛋白质工程的实质是改造基因
B．蛋白质工程在设计蛋白质结构时的依据是现有基因的脱氧核苷酸序列
C．蛋白质工程的基础是基因工程
D．蛋白质工程遵循的原理包括中心法则
【解析】　蛋白质工程是根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计，然后根据设计的蛋白质结构，最终得到特定的脱氧核苷酸序列。
【答案】　B
9．蛛丝的强度和柔韧度得益于蛛丝蛋白的特殊布局，使它产生了一个由坚硬的结晶区和非结晶区构成的混合区域。有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构从而推测出其相应的基因结构，以指导对蚕丝蛋白的修改，从而让蚕也吐出像蛛丝蛋白一样坚韧的丝。此过程运用的技术及流程分别是 (　　)
A．基因突变；DNA→RNA→蛋白质
B．基因工程；RNA→RNA→蛋白质
C．基因工程；DNA→RNA→蛋白质
D．蛋白质工程；蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质
【解析】　该过程采用的是蛋白质工程。从预期蛋白质功能入手，对蛋白质的控制基因进行改造以达到改造蛋白质的目的。
【答案】　D
10．科学家通过基因工程的方法，能使马铃薯块茎含有人奶蛋白。以下有关该基因工程的叙述错误的是 (　　)
A．采用反转录的方法可得到目的基因
B．基因非编码区对于目的基因在块茎中的表达是不可缺少的
C．马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞
D．用不同种限制酶处理质粒和含有目的基因的DNA，可产生黏性末端而形成重组DNA分子
【解析】　对质粒和含目的基因的DNA进行切割时，应形成相同的黏性末端，形成重组DNA分子时，用DNA连接酶处理。
【答案】　D
二、非选择题(共4个题，共50分)
11．(12分)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1和图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：
限制酶
BamH Ⅰ
Hind Ⅲ
EcoR Ⅰ
Sma Ⅰ
识别序列及切割位点
↓　　　
GGATCC
CCTAGG
↑
↓
AAGCTT
TTCGAA
↑
↓
GAATTC
CTTAAG
↑
↓
CCCGGG
GGGCCC
↑

图1　　　　　　　　　图2
(1)一个图1所示的质粒分子经Sma Ⅰ切割前后，分别含有________个游离的磷酸基团。
(2)若对图中质粒进行改造，插入的Sma Ⅰ酶切位点越多，质粒的热稳定性越________。
(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma Ⅰ切割，原因是____________________________________________________________________。
(4)与只使用EcoR Ⅰ相比较，使用BamH Ⅰ和Hind Ⅲ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止_____________________________________
________________________________________________________________。
(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入________________酶。
(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了________________________。
【解析】　(1)质粒为小型环状的DNA分子，环状DNA分子中没有游离的磷酸基团；经Sma Ⅰ切割后在切口处每端各含1个游离的磷酸基团。(2)因Sma Ⅰ酶的识别序列中全部是G—C碱基对，而G—C碱基对间氢键数目比A－T碱基对间多，故插入的Sma Ⅰ酶切位点越多，质粒的热稳定性越强。(3)若用Sma Ⅰ切割质粒和外源DNA，则质粒中作为标记基因的抗性基因的结构被破坏，外源DNA中目的基因的结构也会被破坏。(4)若只使用EcoR Ⅰ切割目的基因和外源DNA，则除了含目的基因的片段和质粒连接外，质粒和含目的基因的片段可能会自身连接而环化。(5)含目的基因的片段与质粒连接形成重组质粒，需DNA连接酶将两个DNA片段的末端“缝隙”连接起来。(6)重组质粒中的抗性基因是作为标记基因，便于鉴别和筛选含有目的基因的细胞。
【答案】　(1)0、2　(2)强　(3)Sma Ⅰ会破坏质粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因　(4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化　(5)DNA连接
(6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞
12．(14分)在体内，人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链，此肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原，进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除中间片段C后，产生A、B两条肽链，再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的胰岛素。目前，利用基因工程技术可大量生产胰岛素。回答下列问题：
(1)人体内合成前胰岛素原的细胞是____________，合成胰高血糖素的细胞是____________。
(2)可根据胰岛素原的氨基酸序列，设计并合成编码胰岛素原的____________序列，用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体。再经过细菌转化、筛选及鉴定，即可建立能稳定合成__________的基因工程菌。
(3)用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时，培养液无抗原抗体反应，菌体有抗原抗体反应，则用该工程菌进行工业发酵时，应从____________中分离、纯化胰岛素原。胰岛素原经酶处理便可转变为胰岛素。
【解析】　本题主要考查基因工程的有关内容。
(1)由题干信息可知，前胰岛素原在细胞内经加工后成为胰岛素，人体合成胰岛素的细胞是胰岛B细胞，所以合成前胰岛素原的细胞也是胰岛B细胞；而胰岛A细胞合成的激素是胰高血糖素。
(2)真核生物的目的基因可用人工合成的方法合成，可根据胰岛素原的氨基酸序列，设计并合成编码胰岛素原的DNA序列(即目的基因)；合成的DNA序列经过修饰与质粒构建胰岛素原基因表达载体，导入细菌体内，经转化后筛选鉴定，最终得到能稳定合成胰岛素原的基因工程菌。
(3)由题目信息可知，培养液无抗原抗体反应，菌体有抗原抗体反应，所合成的胰岛素原存在于菌体内，所以用该工程菌进行工业发酵时，应从菌体中分离、纯化胰岛素原，经酶处理便可转变为胰岛素。
【答案】　(1)胰岛B细胞　胰岛A细胞　(2)DNA　胰岛素原　(3)菌体
13．(12分)下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；二是根据目标蛋白质的________序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其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】　本题主要考查PCR技术应用的相关知识。
(1)利用反转录法合成目的基因的过程是：以mRNA为模板，在逆(反)转录酶的催化作用下合成单链DNA，然后在DNA聚合酶的作用下，合成双链DNA分子；根据蛋白质工程合成目的基因的过程是：根据目标蛋白质的氨基酸序列，推测相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序，再通过化学方法合成。
(2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。
(3)目的基因和载体结合，形成基因表达载体。
(4)在利用大肠杆菌做受体细胞时，需要先用Ca2＋处理，使之成为感受态细胞，有利于其吸收重组DNA分子。
【答案】　(1)逆转录　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，有利于吸收重组DNA分子
14．(12分)已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：
(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的________进行改造。
(2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰________基因或合成________基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括________的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：____________________________________________________________________。
(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过________和________________，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物________进行鉴定。
【解析】　(1)从题中所述资料可知，将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸后，该蛋白质的功能发生了改变，此过程是通过对构成蛋白质的氨基酸的排列顺序进行改造，进而改变了蛋白质的结构，从而改变了蛋白质的功能。
(2)在蛋白质工程中，目的基因可以以P基因序列为基础，对生物体内原有P基因进行修饰，也可以通过人工合成法合成新的P1基因。
中心法则的内容如下图所示：

由图可知，中心法则的全部内容包括：DNA以自身为模板进行的复制，DNA通过转录将遗传信息传递给RNA，最后RNA通过翻译将遗传信息表达成蛋白质；在某些病毒中RNA可自我复制(如烟草花叶病毒等)，在某些病毒中能以RNA为模板逆转录合成DNA(如HIV)，这是对中心法则的补充。
(3)蛋白质工程的基本途径是预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→合成DNA→表达出蛋白质，经过该过程得到的蛋白质，需要对其生物功能进行鉴定，以保证其发挥正常作用。
【答案】　(1)氨基酸序列(或结构)(其他合理答案也给分)
(2)P　P1　DNA和RNA(或遗传物质)　DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)
(3)设计蛋白质的结构　推测氨基酸序列　功能

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