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第2节 基因工程及其应用
5分钟训练(预习类训练, 可用于课前)
1.某地区一些玉米植株比一般玉米植株早熟、 生长整齐而健壮, 果穗大、 子粒多, 因此这些植株可能是( )
A.单倍体
B.三倍体
C.四倍体
D.杂交种
解析: 在玉米的育种中, 我们发现杂交物种具有很多纯合个体所不具有的优势, 如生长整齐健壮, 果穗大、 子粒多等等, 因此在农业生产上的玉米种都是杂交种, 农民每年都要购买新的玉米种子, 绝对不能使用以前的玉米田里的玉米子粒当种子, 因为那些种子出现了性状分离, 会有一定量的纯合个体, 失去杂交优势, 导致大量减产。
答案: D
2.填写下表:
答案: ( 1) 两个或多个品种间杂交、 选择、 培育, 得到新品种 ( 2) 育种周期长; 杂交后代会出现分离现象; 不能得到新基因 ( 3) 基因重组 ( 4) 利用物理、 化学因素诱发基因突变 ( 5) 提高突变率, 在较短时间内获得更多的优良变异类型 ( 6) 突变的不定向性使选育工作量大, 具有盲目性 ( 7) 基因突变
10分钟训练(强化类训练, 可用于课中)
1.上海医学遗传研究所成功培育出第一头携带白蛋白的转基因牛, 她们还研究出一种可大大提高基因表示水平的新方法, 使转基因动物乳汁中的药物蛋白含量提高30多倍。”转基因动物”是指( )
A.提供基因的动物 B.基因组中增加外源基因的动物
C.能产生白蛋白的动物 D.能表示基因信息的动物
解析: 提供基因的动物是一个正常的动物, 而不是转基因工程的产物, 也含有白蛋白基因, 因此能产生白蛋白, 在产生白蛋白过程中必然能够完成该基因的信息表示, 因此A、 C、 D三个选项均是错误的。转基因动物指的就是在其基因组中含有外源基因的动物。
答案: B
2.要使目的基因与对应的载体重组, 所需的两种酶是( )
①限制酶 ②连接酶 ③解旋酶 ④还原酶
A.①② B.③④
C.①④ D.②③
解析: 目的基因与对应的运载体结合起来的过程是: 先用限制酶分别处理目的基因和运载体, 使之露出相同的黏性末端; 将切下的目的基因的片段插入到质粒切口处, 再用DNA连接酶将处理好的目的基因和运载体的黏性末端连接好, 就完成了基因的重组。
答案: A
3.下列不属于利用基因工程技术制取的药物是( )
A.在大肠杆菌体内获得白细胞介素 B.在酵母菌体内获得干扰素
C.在青霉菌体内获得青霉素 D.在大肠杆菌体内获得胰岛素
解析: A、 B、 D选项中的药物都是经过基因工程实现了外源基因在异体表示而获得的, C项中的青霉菌合成青霉素是自身基因表示的结果。
答案: C
4.DNA整合到细胞染色体中的过程, 属于( )
A.基因突变 B.基因重组 C.基因互换 D.染色体变异
解析: DNA整合到细胞染色体中的过程就是利用基因工程技术完成的, 该DNA与细胞内染色体上的DNA发生了重新组合的现象, 属于广义的基因重组。
答案: B
5.基因工程是在DNA水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中, 不进行碱基互补的步骤的是 …( )
A.目的基因与运载体结合 B.将目的基因导入受体细胞
C.目的基因的检测 D.目的基因的表示
解析: 在基因操作的4个基本步骤中, 形成重组DNA分子以及目的基因检测和表示过程, 均存在碱基互补配对, 只有目的基因导入受体细胞不需要碱基互补配对。
答案: B
6.下列有关质粒的叙述, 正确的是( )
A.质粒是广泛存在于细菌细胞内的一种颗粒状细胞器
B.质粒是仅存于细菌细胞中能自我复制的小型环状DNA分子
C.质粒在侵入宿主细胞后能够自主复制
D.质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立地进行
解析: 质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中, 是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子, 能够在宿主细胞中自主复制并得以表示。
答案: C
7.为了培育节水高产品种, 科学家将大麦中与抗旱节水有关的基因导入小麦, 得到转基因小麦, 其水分利用率提高了20%。这项技术的遗传学原理是( )
A.基因突变 B.基因重组
C.基因复制 D.基因分离
解析: 本题考查学生对生物变异原理的理解。应用重组DNA技术, 人们能够把某个目的基因, 经过载体送入生物细胞中, 而且使新的基因在细胞中正确表示, 从而达到定向改变生物性状的目的。这项技术的遗传学原理是基因重组。除了转基因技术外, 利用杂交育种或诱变育种的手段也能培育新品种。
答案: B
8.下图纵轴表示青霉菌的菌株数, 横轴表示青霉菌产生的青霉素产量, 曲线a表示使用诱变剂前菌株数与产量之间的变化, 曲线b、 c、 d表示使用不同剂量的诱变剂后菌株数与产量之间的变化。请根据图完成下列问题:
( 1) 曲线b和a相比, 说明了__________________________________________________。
( 2) b、 c、 d 3条曲线比较, 说明了_______________________。
( 3) 比较b、 c、 d 3条曲线的变化, 最符合人们要求的菌株是__________, 从中我们可得到什么启示?
解析: ( 1) 分析曲线对于a与b的菌株数最高值, 能够看出诱变后少量的菌株就能够产生等量的青霉素, 因此说基因突变提高了青霉素的产量。( 2) b、 c、 d相比较能够看出, 用不同剂量的诱变剂能够使青霉菌向不同的方向突变, 从而使产量出现很大的差异, 这就体现了基因突变的不定向性。( 3) 符合人们要求的菌株是d, 因为在同样多的菌株的情况下, d的产量是最多的。
答案: ( 1) 诱变剂能够引起青霉菌发生基因突变, 使青霉素的产量提高 ( 2) 基因突变具有不定向性 ( 3) d曲线对应的青霉素株 人们能够经过重复诱变, 不断地从诱变产生的突变中筛选出高产菌株, 从而提高青霉素的产量。
30分钟训练(巩固类训练, 可用于课后)
1.在遗传工程技术中, 限制性内切酶主要用于( )
A.目的基因的提取和导入
B.目的基因的导入和检测
C.目的基因与运载体的结合和导入
D.目的基因的提取和与运载体结合
解析: 基因的”剪刀”——限制性内切酶的作用特点是: 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列, 而且能在特定的切点上切割DNA分子。酶切的结果是产生黏性末端。在目的基因与运载体结合时, 若以质粒作为运载体, 首先要用一定的限制酶切割质粒, 使质粒出现一个切口, 露出黏性末端。然后用同一种限制酶切断目的基因, 使其产生相同的黏性末端。将切下的目的基因的片段插入到质粒的切口处, 再加入适量的DNA连接酶, 把两个断口处的磷酸二酯键连接起来, 这样就形成了一个重组DNA分子。可见, 在提取目的基因和目的基因与运载体结合时, 均需要限制性内切酶。而将目的基因导入受体细胞, 主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞的途径, 或者是显微注射。
答案: D
2.下列高科技成果中, 根据基因重组原理进行的是( )
①中国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻 ②中国科学家将苏云金的某些基因移植到棉花体内, 培育出抗虫棉 ③中国科学家经过返回式卫星搭载种子培育出太空椒 ④中国科学家经过体细胞克隆技术培育出克隆牛
A.① B.①②
C.①②③ D.②③④
解析: 在减数分裂中, 同源染色体的两条非姐妹染色单体的互换和非同源染色体间的自由组合都能够发生基因重组。在题目给出的选项中: ①中国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻, 其原理是基因重组; ②中国科学家将苏云金的某些基因移植到棉花体内, 培育出抗虫棉, 其原理是基因重组; ③中国科学家经过返回式卫星搭载种子培育出太空椒, 其原理是基因突变; ④中国科学家经过体细胞克隆技术培育出克隆牛, 属于无性生殖, 不产生基因间的重新组合。
答案: B
3.人类基因组计划中被检测的脱氧核苷酸所含有的碱基是( )
A.腺嘌呤、 鸟嘌呤、 胞嘧啶、 胸腺嘧啶
B.腺嘌呤、 鸟嘌呤、 尿嘧啶、 胸腺嘧啶
C.腺嘌呤、 鸟嘌呤、 胞嘧啶、 尿嘧啶
D.腺嘌呤、 尿嘧啶、 胞嘧啶、 胸腺嘧啶
解析: 考查对脱氧核苷酸组成的掌握, 由题意得, 人类基因组计划中测定的是人的24条染色体的脱氧核苷酸序列, 即DNA, DNA中无尿嘧啶。掌握DNA和RNA的不同点和相同点是解决遗传学问题的基础, 对此大家应该牢记。
答案: A
4.如果科学家经过转基因工程, 成功地把一位女性血友病患者的造血细胞进行改造, 使其凝血功能恢复正常。那么, 她后来所生的儿子中( )
A.全部正常
B.一半正常
C.全部有病
D.不能确定
解析: 利用基因治疗的方法能够使很多的患者康复, 可是基因治疗并没有改变人的基因型, 更不会改变人的生殖细胞的基因, 而血友病是伴X的隐性遗传病, 女性患者的基因型为XbXb, 因此她所生的儿子都继承了她的Xb基因, 基因型为XbY, 是患者。
答案: C
5.关于基因工程的叙述正确的是( )
A.基因工程常以抗菌素抗性基因为目的基因
B.细菌质粒是基因工程常见的运载体
C.一般见一种限制性内切酶处理含目的基因的DNA, 用另一种限制性内切酶处理运载体DNA
D.为育成抗除草剂的作物新品种, 导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体细胞
解析: 基因工程的操作一般要经历四个步骤: 提取目的基因、 目的基因与运载体结合、 将目的基因导入受体细胞、 目的基因的表示和检测。在基因工程中, 目的基因是指能够翻译成人类所需目的产物的基因。基因工程中常见的运载体是质粒, 存在于许多细菌与酵母菌等生物中。目的基因与运载体结合需要限制性核酸内切酶来切出相同的黏性末端, 而且只有黏性末端能够进行碱基互补配对时才能连接在一起, 因此在提取目的基因和切割质粒DNA时要用同一种限制性核酸内切酶。目的基因导入受体细胞能够用显微注射法和噬菌体或者细菌侵染细胞等方法把目的基因导入受体细胞。要检测目的基因是否导入受体细胞, 就要用到标志基因, 标志基因一般是抗菌素抗性基因。在培育转基因农作物时, 我们能够用受精卵作为受体细胞, 可是受精卵的数量有限不易获得, 因此一般情况下我们就用植物的体细胞, 然后再用植物组织培养的方法来获得受体细胞, 培育新品种。
答案: B
6.用基因工程的方法培育抗虫棉, 下列导入目的基因的做法正确的是( )
①将毒素蛋白注射到棉受精卵中 ②将编码毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中 ③将编码毒素蛋白的DNA序列, 与质粒重组, 导入细菌, 用该细菌感染棉的体细胞, 再进行组织培养
④将编码毒素蛋白的DNA序列, 与细菌质粒重组, 注射到棉的子房并使之进入受精卵
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
解析: 该题考查的是对基因工程步骤的记忆。
答案: C
7.下列黏性末端属于同一种限制酶切割而成的是( )
A.①② B.①③
C.①④ D.②③
解析: 由同一种限制酶切割, 就会形成两个黏性末端, 这两个黏性末端能够发生碱基互补配对, 这也是限制酶的一个特点。
答案: B
8.1976年人类首次获得转基因生物, 即将人的生长抑制素因子的基因转入大肠杆菌, 并获得表示。这里的”表示”是指该基因在大肠杆菌内( )
A.能进行DNA复制 B.能进行转录和翻译
C.能合成生长抑制素因子 D.能合成人的生长激素
解析: 表示就是指在基因的控制下合成相关的基因产物——生长抑制因子。
答案: C
9.实施基因工程第一步的一种方法是把所需的基因从供体细胞内分离出来, 这要利用限制性内切酶。从大肠杆菌中提取的一种限制性内切酶EcoRI, 能识别DNA分子中的GAATTC序列, 切点在G与A之间。这是应用了酶的( )
A.高效性 B.专一性
C.多样性 D.催化活性受外界条件影响
答案: B
10.下列关于限制酶的说法不正确的是( )
A.限制酶广泛存在于各种生物中, 微生物中很少分布
B.一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列
C.不同的限制酶切割DNA的切点不同
D.限制酶的作用是用来提取目的基因
答案: A
11.科学家用纳米技术制造出一种”生物导弹”, 能够携带DNA分子。把它注射入组织中, 能够经过细胞的内吞作用的方式进入细胞内, DNA被释放出来, 进入到细胞核内, 最终整合到细胞染色体中, 成为细胞基因组的一部分, DNA整合到细胞染色体中的过程, 属于( ) A.基因突变 B.细胞融合
C.基因互换 D.染色体变异
解析: 导入的是DNA分子而不是单个基因, 会导致细胞的染色体结构发生变化, 属于染色体变异。
答案: D
12.运用现代生物技术, 将苏云金芽孢杆菌的抗虫基因整合到棉花细胞中, 为检测实验是否成功, 最方便的方法是检测棉花植株是否有( )
A.抗虫基因 B.抗虫基因的产物
C.新的细胞核 D.相应的性状
解析: 基因工程中目的基因导入是否成功的检测, 主要是检测受体细胞是否出现了预期的目的基因产物, 在这里最简便的办法就是看看是否出现杀虫的性状。
答案: D
13.1978年, 美国科学家利用工程技术, 将人类胰岛素基因拼接到大肠杆菌的DNA分子中, 然后经过大肠杆菌的繁殖, 生产出了人类胰岛素。请完成下列问题:
(1)上述人类胰岛素的合成是在________________处进行的, 其决定氨基酸排列顺序的mRNA的模板是由_________基因转录而成的。
(2)合成的该胰岛素含51个氨基酸, 由2条多肽链组成, 那么决定它合成的基因中至少应含有碱基_________个。
(3)同种生物之间的基因移植成功, 说明了生物共用的是一套_________。
(4)某个DNA分子被”嫁接”上或”切割”掉某个基因, 实际并不影响遗传信息的表示功能。这说明___________________________。
答案: (1)大肠杆菌核糖体 人类胰岛素 ( 2) 306 ( 3) 遗传密码 ( 4) 基因是有遗传效应的DNA片段
14.( 江苏高考)基因工程又叫基因拼接技术。
( 1) 在该技术中, 用人工合成方法获得目的基因的途径之一是: 以目的基因转录的________为模板, ________成互补的单链DNA, 然后在酶的作用下合成________。
( 2) 基因工程中常见的受体细胞有细菌、 真菌、 ________。若将真核基因在原核细胞中表示, 对该目的基因的基本要求是________。
( 3) 假设以大肠杆菌质粒作为运载体, 并以同一种限制性内切酶切割运载体与目的基因, 将切割后的运载体与目的基因片段混合, 并加入DNA连接酶。连接产物至少有________种环状DNA分子, 它们分别是________________________________________________。
解析: 此题主要考查基因工程技术, 在该技术中, 用人工合成方法获得目的基因的途径之一是: 以目的基因转录的mRNA为模板, 反转录成互补的单链DNA, 然后在酶的作用下合成双链DNA。基因工程中常见的受体细胞有细菌、 真菌、 动植物细胞。若将真核基因在原核细胞中表示, 对该目的基因的基本要求是除去内含子。假设以大肠杆菌质粒作为运载体, 并以同一种限制性内切酶切割运载体与目的基因, 将切割后的运载体与目的基因片段混合, 并加入DNA连接酶。连接产物至少有3种环状DNA分子, 它们分别是运载体自连的、 目的基因片段自连、 运载体与目的基因片段相连的环状DNA分子。
答案: ( 1) 信使RNA( mRNA) 逆转录( 反转录) 双链DNA( 目的基因) ( 2) 动植物细胞除去内含子 ( 3) 3 运载体自连的、 目的基因片段自连、 运载体与目的基因片段相连的环状DNA分子
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