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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.某地域部分玉米植株比通常玉米植株早熟、 生长整齐而健壮, 果穗大、 子粒多, 所以这些植株可能是（ ）
A.单倍体
B.三倍体
C.四倍体
D.杂交种
解析: 在玉米育种中, 我们发觉杂交物种含有很多纯合个体所不含有优势, 如生长整齐健壮, 果穗大、 子粒多等等, 所以在农业生产上玉米种都是杂交种, 农民每年都要购置新玉米种子, 绝对不能使用以前玉米田里玉米子粒当种子, 因为那些种子出现了性状分离, 会有一定量纯合个体, 失去杂交优势, 造成大量减产。
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、 化学原因诱发基因突变 （5）提升突变率, 在较短时间内取得更多优良变异类型 （6）突变不定向性使选育工作量大, 含有盲目性 （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转基因牛, 她们还研究出一个可大大提升基因表示水平新方法, 使转基因动物乳汁中药品蛋白含量提升30多倍。“转基因动物”是指（ ）
A.提供基因动物 B.基因组中增加外源基因动物
C.能产生白蛋白动物 D.能表示基因信息动物
解析: 提供基因动物是一个正常动物, 而不是转基因工程产物, 也含有白蛋白基因, 所以能产生白蛋白, 在产生白蛋白过程中肯定能够完成该基因信息表示, 所以A、 C、 D三个选项均是错误。转基因动物指就是在其基因组中含有外源基因动物。
答案: B
2.要使目基因与对应载体重组, 所需两种酶是（ ）
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: 目基因与对应运载体结合起来过程是: 先用限制酶分别处理目基因和运载体, 使之露出相同黏性末端; 将切下目基因片段插入到质粒切口处, 再用DNA连接酶将处理好目基因和运载体黏性末端连接好, 就完成了基因重组。
答案: A
3.下列不属于利用基因工程技术制取药品是（ ）
A.在大肠杆菌体内取得白细胞介素 B.在酵母菌体内取得干扰素
C.在青霉菌体内取得青霉素 D.在大肠杆菌体内取得胰岛素
解析: A、 B、 D选项中药品都是经过基因工程实现了外源基因在异体表示而取得, C项中青霉菌合成青霉素是本身基因表示结果。
答案: C
4.DNA整合到细胞染色体中过程, 属于（ ）
A.基因突变 B.基因重组 C.基因交换 D.染色体变异
解析: DNA整合到细胞染色体中过程就是利用基因工程技术完成, 该DNA与细胞内染色体上DNA发生了重新组合现象, 属于广义基因重组。
答案: B
5.基因工程是在DNA水平上进行设计施工。在基因操作基础步骤中, 不进行碱基互补步骤是 …（ ）
A.目基因与运载体结合 B.将目基因导入受体细胞
C.目基因检测 D.目基因表示
解析: 在基因操作4个基础步骤中, 形成重组DNA分子以及目基因检测和表示过程, 均存在碱基互补配对, 只有目基因导入受体细胞不需要碱基互补配对。
答案: B
6.下列相关质粒叙述, 正确是（ ）
A.质粒是广泛存在于细菌细胞内一个颗粒状细胞器
B.质粒是仅存于细菌细胞中能自我复制小型环状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: 质粒存在于很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很小环状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相关基因导入小麦, 得到转基因小麦, 其水分利用率提升了20%。这项技术遗传学原理是（ ）
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了解。应用重组DNA技术, 大家能够把某个目基因, 经过载体送入生物细胞中, 而且使新基因在细胞中正确表示, 从而达成定向改变生物性状目。这项技术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手段也能培育新品种。
答案: B
8.下图纵轴表示青霉菌菌株数, 横轴表示青霉菌产生青霉素产量, 曲线a表示使用诱变剂前菌株数与产量之间改变, 曲线b、 c、 d表示使用不一样剂量诱变剂后菌株数与产量之间改变。请依据图完成下列问题:
（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条曲线改变, 最符合大家要求菌株是__________, 从中我们可得到什么启示？
解析: （1）分析曲线对于a与b菌株数最高值, 能够看出诱变后少许菌株就能够产生等量青霉素, 所以说基因突变提升了青霉素产量。（2）b、 c、 d相比较能够看出, 用不一样剂量诱变剂能够使青霉菌向不一样方向突变, 从而使产量出现很大差异, 这就表现了基因突变不定向性。（3）符合大家要求菌株是d, 因为在一样多菌株情况下, d产量是最多。
答案: （1）诱变剂能够引发青霉菌发生基因突变, 使青霉素产量提升 （2）基因突变含有不定向性 （3）d曲线对应青霉素株 大家能够经过反复诱变, 不停地从诱变产生突变中筛选出高产菌株, 从而提升青霉素产量。
30分钟训练(巩固类训练, 可用于课后)
1.在遗传工程技术中, 限制性内切酶关键用于（ ）
A.目基因提取和导入
B.目基因导入和检测
C.目基因与运载体结合和导入
D.目基因提取和与运载体结合
解析: 基因“剪刀”——限制性内切酶作用特点是: 一个限制酶只能识别一个特定核苷酸序列, 而且能在特定切点上切割DNA分子。酶切结果是产生黏性末端。在目基因与运载体结合时, 若以质粒作为运载体, 首先要用一定限制酶切割质粒, 使质粒出现一个切口, 露出黏性末端。然后用同一个限制酶切断目基因, 使其产生相同黏性末端。将切下目基因片段插入到质粒切口处, 再加入适量DNA连接酶, 把两个断口处磷酸二酯键连接起来, 这么就形成了一个重组DNA分子。可见, 在提取目基因和目基因与运载体结合时, 均需要限制性内切酶。而将目基因导入受体细胞, 关键是借鉴细菌或病毒侵染细胞路径, 或者是显微注射。
答案: D
2.下列高科技结果中, 依据基因重组原理进行是（ ）
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一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, 同源染色体两条非姐妹染色单体交换和非同源染色体间自由组合都能够发生基因重组。在题目给出选项中: 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一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, 不产生基因间重新组合。
答案: B
3.人类基因组计划中被检测脱氧核苷酸所含有碱基是（ ）
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掌握, 由题意得, 人类基因组计划中测定是人24条染色体脱氧核苷酸序列, 即DNA, DNA中无尿嘧啶。掌握DNA和RNA不一样点和相同点是处理遗传学问题基础, 对此大家应该切记。
答案: A
4.假如科学家经过转基因工程, 成功地把一位女性血友病患者造血细胞进行改造, 使其凝血功效恢复正常。那么, 她以后所生儿子中（ ）
A.全部正常
B.二分之一正常
C.全部有病
D.不能确定
解析: 利用基因诊疗方法能够使很多患者康复, 不过基因诊疗并没有改变人基因型, 更不会改变人生殖细胞基因, 而血友病是伴X隐性遗传病, 女性患者基因型为XbXb, 所以她所生儿子都继承了她Xb基因, 基因型为XbY, 是患者。
答案: C
5.相关基因工程叙述正确是（ ）
A.基因工程常以抗菌素抗性基因为目基因
B.细菌质粒是基因工程常见运载体
C.通常见一个限制性内切酶处理含目基因DNA, 用另一个限制性内切酶处理运载体DNA
D.为育成抗除草剂作物新品种, 导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体细胞
解析: 基因工程操作通常要经历四个步骤: 提取目基因、 目基因与运载体结合、 将目基因导入受体细胞、 目基因表示和检测。在基因工程中, 目基因是指能够翻译成人类所需目产物基因。基因工程中常见运载体是质粒, 存在于很多细菌与酵母菌等生物中。目基因与运载体结合需要限制性核酸内切酶来切出相同黏性末端, 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, 所以在提取目基因和切割质粒DNA时要用同一个限制性核酸内切酶。目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基因导入受体细胞。要检测目基因是否导入受体细胞, 就要用到标志基因, 标志基因通常是抗菌素抗性基因。在培育转基因农作物时, 我们能够用受精卵作为受体细胞, 不过受精卵数量有限不易取得, 所以通常情况下我们就用植物体细胞, 然后再用植物组织培养方法来取得受体细胞, 培育新品种。
答案: B
6.用基因工程方法培育抗虫棉, 下列导入目基因做法正确是( )
①将毒素蛋白注射到棉受精卵中 ②将编码毒素蛋白DNA序列注射到棉受精卵中 ③将编码毒素蛋白DNA序列, 与质粒重组, 导入细菌, 用该细菌感染棉体细胞, 再进行组织培养
④将编码毒素蛋白DNA序列, 与细菌质粒重组, 注射到棉子房并使之进入受精卵
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
解析: 该题考查是对基因工程步骤记忆。
答案: C
7.下列黏性末端属于同一个限制酶切割而成是（ ）
A.①② B.①③
C.①④ D.②③
解析: 由同一个限制酶切割, 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, 这也是限制酶一个特点。
答案: B
8.1976年人类首次取得转基因生物, 立即人生长抑制素因子基因转入大肠杆菌, 并取得表示。这里“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.能合成人生长激素
解析: 表示就是指在基因控制下合成相关基因产物——生长抑制因子。
答案: C
9.实施基因工程第一步一个方法是把所需基因从供体细胞内分离出来, 这要利用限制性内切酶。从大肠杆菌中提取一个限制性内切酶EcoRI, 能识别DNA分子中GAATTC序列, 切点在G与A之间。这是应用了酶（ ）
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.下列相关限制酶说法不正确是（ ）
A.限制酶广泛存在于多种生物中, 微生物中极少分布
B.一个限制酶只能识别一个特定核苷酸序列
C.不一样限制酶切割DNA切点不一样
D.限制酶作用是用来提取目基因
答案: A
11.科学家用纳米技术制造出一个“生物导弹”, 能够携带DNA分子。把它注射入组织中, 能够经过细胞内吞作用方法进入细胞内, DNA被释放出来, 进入到细胞核内, 最终整合到细胞染色体中, 成为细胞基因组一部分, DNA整合到细胞染色体中过程, 属于（ ）A.基因突变 B.细胞融合
C.基因交换 D.染色体变异
解析: 导入是DNA分子而不是单个基因, 会造成细胞染色体结构发生改变, 属于染色体变异。
答案: D
12.利用现代生物技术, 将苏云金芽孢杆菌抗虫基因整合到棉花细胞中, 为检测试验是否成功, 最方便方法是检测棉花植株是否有（ ）
A.抗虫基因 B.抗虫基因产物
C.新细胞核 D.对应性状
解析: 基因工程中目基因导入是否成功检测, 关键是检测受体细胞是否出现了预期目基因产物, 在这里最简便措施就是看看是否出现杀虫性状。
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DNA分子中, 然后经过大肠杆菌繁殖, 生产出了人类胰岛素。请完成下列问题:
(1)上述人类胰岛素合成是在________________处进行, 其决定氨基酸排列次序mRNA模板是由_________基因转录而成。
(2)合成该胰岛素含51个氨基酸, 由2条多肽链组成, 那么决定它合成基因中最少应含有碱基_________个。
(3)同种生物之间基因移植成功, 说明了生物共用是一套_________。
(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表示功效。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, 用人工合成方法取得目基因路径之一是: 以目基因转录________为模板, ________成互补单链DNA, 然后在酶作用下合成________。
（2）基因工程中常见受体细胞有细菌、 真菌、 ________。若将真核基因在原核细胞中表示, 对该目基因基础要求是________。
（3）假设以大肠杆菌质粒作为运载体, 并以同一个限制性内切酶切割运载体与目基因, 将切割后运载体与目基因片段混合, 并加入DNA连接酶。连接产物最少有________种环状DNA分子, 它们分别是________________________________________________。
解析: 此题关键考查基因工程技术, 在该技术中, 用人工合成方法取得目基因路径之一是: 以目基因转录mRNA为模板, 反转录成互补单链DNA, 然后在酶作用下合成双链DNA。基因工程中常见受体细胞有细菌、 真菌、 动植物细胞。若将真核基因在原核细胞中表示, 对该目基因基础要求是除去内含子。假设以大肠杆菌质粒作为运载体, 并以同一个限制性内切酶切割运载体与目基因, 将切割后运载体与目基因片段混合, 并加入DNA连接酶。连接产物最少有3种环状DNA分子, 它们分别是运载体自连、 目基因片段自连、 运载体与目基因片段相连环状DNA分子。
答案: （1）信使RNA（mRNA） 逆转录（反转录） 双链DNA（目基因） （2）动植物细胞除去内含子 （3）3 运载体自连、 目基因片段自连、 运载体与目基因片段相连环状DNA分子
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