第3章《基因工程》章末测评2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3（Word版含解析）

第3章 章末测评
一、单项选择题(共15小题)
1.(2021·北京高二检测)下列有关基因工程技术的叙述,正确的是 (　　)
A.基因工程又叫DNA拼接技术,所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和载体
B.所有的限制性内切核酸酶识别同一种特定的核苷酸序列
C.形成重组质粒时,用DNA连接酶将碱基通过氢键连接
D.基因工程育种能克服生殖隔离且定向改变生物性状
2.对如图所示黏性末端的相关说法错误的是 (　　)
A.甲、乙、丙黏性末端是由各自不同的限制性内切核酸酶催化产生的
B.甲、乙具相同的黏性末端,可形成重组 DNA分子,但甲、丙之间不能
C.DNA连接酶作用位点在b处,催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成化学键
D.切割甲的限制性内切核酸酶不能识别由甲、乙片段形成的重组 DNA分子
3.下列关于DNA的粗提取和鉴定实验的叙述,正确的是 (　　)
A.用鸡血作为材料,原因是鸡血红细胞有细胞核,其他动物红细胞没有细胞核
B.用二苯胺试剂进行鉴定,原因是DNA溶液中加入二苯胺试剂即呈蓝色
C.用酒精进行提纯,原因是DNA溶于酒精,蛋白质不溶于酒精
D.用不同浓度的NaCl溶液进行DNA粗提取,原因是DNA在其中溶解度不同
4.(2021·苏州高二检测)如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图,以下叙述错误的是 (　　)
A.②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶两种酶参与
B.图示此过程中将目的基因导入受体细胞时最好采用显微注射法
C.抗虫基因整合到受体细胞核DNA上需借助于Ti质粒中的T-DNA
D.细胞④的染色体上含有抗虫基因,植株⑤也不一定会表现出抗虫性状
5.下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容,正确的组合是 (　　)
选项 供体 剪刀 针线 载体 受体
A 质粒 限制性内切核酸酶 DNA连接酶 提供目的基因的生物 大肠杆菌等
B 提供目的基因的生物 DNA连接酶 限制性内切核酸酶 质粒 大肠杆菌等
C 提供目的基因的生物 限制性内切核酸酶 DNA连接酶 质粒 大肠杆菌等
D 大肠杆菌等 DNA连接酶 限制性内切核酸酶 提供目的基因的生物 质粒
6.(2021·济宁高二检测)天然的玫瑰没有蓝色花,这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B,而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰,下列操作正确的是 (　　)
A.提取矮牵牛蓝色花的mRNA,经逆转录获得互补的DNA,再扩增基因B
B.利用限制性内切核酸酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因B
C.利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞
D.将基因B直接导入大肠杆菌,然后感染并导入玫瑰细胞
7.转入人胰岛素原基因(已知序列)的大肠杆菌,可以合成人胰岛素原,通过该项转基因技术可有效地缓解临床上胰岛素不足的难题,从而为糖尿病患者带来福音。在上述转基因操作过程中,下列说法错误的是 (　　)
A.人胰岛素原基因可用化学方法合成,并用PCR技术扩增
B.重组质粒导入受体细胞时通常用氯化钙处理大肠杆菌
C.DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的碱基与脱氧核糖连接
D.胰岛素原需进一步加工后可获得具有生物活性的胰岛素
8.下列关于现代生物工程技术应用安全性评价的叙述中,正确的是 (　　)
A.由于存在生殖隔离,大量种植转基因抗除草剂农作物不存在安全性问题
B.转基因的受体细胞通常限制在遗传上有特定缺陷的生物上
C.中国政府不反对治疗性克隆,可以有限制地进行生殖性克隆研究
D.在任何情况下都不发展、不生产生物武器,但可储存少量的生物武器用于研究
9.(2021·武汉高二检测)下列转基因植物与所选用的目的基因对应错误的是 (　　)
A.抗虫棉——Bt毒蛋白基因
B.抗病毒转基因烟草——几丁质酶基因
C.抗盐碱和抗旱植物——调节细胞渗透压的基因
D.耐寒的番茄——抗冻基因
10.下列有关基因工程与蛋白质工程的说法,正确的是 (　　)
A.基因工程需要对基因进行分子水平操作,蛋白质工程不对基因进行操作
B.基因工程合成的是天然的蛋白质,蛋白质工程合成的不一定是天然存在的蛋白质
C.基因工程是分子水平操作,蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质的
D.蛋白质工程无须构建基因表达载体,改造后的蛋白质的性状不遗传给子代
11.在表达HIV壳体蛋白转基因细胞的悬浮培养中,将源于水稻的一个富含甘氨酸序列的信号肽(GRP)连接在MA4-CA融合基因的3'端,并将该融合基因转入枸杞细胞,建立利用转基因枸杞根系分泌表达HIV壳体蛋白(capsid ,CA)的反应系统。临床实验证实,HIV壳体蛋白病毒样颗粒疫苗能够刺激机体产生特异的体液和细胞免疫。下列说法错误的是 (　　)
A.利用农杆菌将MA4-CA融合基因导入枸杞细胞的原理是其Ti质粒可转移至受体细胞染色体DNA上
B.目的基因的PCR鉴定时需要用放射性同位素等标记的MA4-CA融合基因作探针
C.枸杞根系分泌表达CA的缺点是根系的生长较为缓慢,而植物细胞可大规模悬浮培养
D.经农杆菌感染的叶片需要在特定培养基上诱导出愈伤组织
12.Leigh氏综合征是一种神经系统变性疾病,其致病基因位于线粒体DNA中。一位母亲约有1/4的线粒体携带有这种致病基因,她的前两个孩子因为患有Leigh氏综合征而夭亡,她的第三个孩子因为接受另一名女性捐赠的健康基因而成为全球首个拥有“三个父母”的男婴。该“三亲”男婴的孕育过程如下图所示。下列说法错误的是 (　　)
A.该技术可以有效降低生下血友病等严重遗传病婴儿的概率
B.Leigh氏综合征的遗传不遵循孟德尔的遗传规律
C.该健康男婴孕育的过程中依次使用了核移植、体外受精、动物细胞培养和胚胎移植等技术
D.该技术对DNA的修改能够遗传,涉及伦理争论
13.为有效防范由各类生物因子、生物技术误用、滥用等引起的生物性危害,生物安全已纳入国家安全体系。以下选项中会给我国带来生物安全风险的是 (　　)
A.将新冠肺炎患者的血浆采集后输入危重患者体内
B.试管婴儿通过基因筛查技术阻断遗传疾病的遗传
C.利用生物技术改造的工程菌获得大量的抗生素
D.克隆技术可应用到器官移植但不能进行人体克隆
14.下列关于生殖性克隆和治疗性克隆的说法不正确的是 (　　)
A.生殖性克隆的目的是得到个体
B.治疗性克隆的目的是得到组织或器官
C.生殖性克隆需要胚胎移植
D.治疗性克隆需要胚胎移植
15.如同发明炸药时没有想把炸药用于人类互相残杀的战争中一样,科学家在创造 DNA重组技术时,也不是为了用于战争,但却无法抵挡新技术在军事方面的运用,生物武器就这样出现了。下列关于生物武器的说法错误的是 (　　)
A.生物武器难以检测,用其进行杀伤时可能并不会被马上察觉
B.生物武器没有明确的标识,潜在危害大
C.依靠科学力量和人类的文明合作,生物武器也可被适当发展
D.生物武器适应能力强,具有强大的感染力和致病力
二、多项选择题(本题共5小题)
16.(2021·菏泽高二检测)基因工程是将目的基因通过一定过程,转入受体细胞,经过受体细胞的分裂,使目的基因的遗传信息扩大,再进行表达,从而培养成工程生物或生产基因产品的技术,下列有关说法正确的是 (　　)
A.不同基因可独立表达且遗传密码具通用性
B.基因工程是分子水平上定向变异
C.基因工程实施必须具有工具酶、目的基因、载体、受体细胞
D.用基因工程的方法培养的抗虫植物也能抗病毒
17.盐害是全球水稻减产的重要原因之一,中国水稻研究所等单位的专家通过农杆菌中的质粒将CMO基因、BADH基因、mtld基因、gutD基因和SAMDC基因5个耐盐基因导入水稻,获得了一批耐盐转基因植株。有关耐盐转基因水稻培育的分析错误的是 (　　)
A.该转基因水稻与原野生型水稻存在生殖隔离
B.该基因工程所需的限制性内切核酸酶可能有多种
C.只要目的基因进入水稻细胞,水稻就会表现出抗盐性状
D.可通过将水稻种植到有农杆菌的土壤中观察目的基因是否表达
18.利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如图所示,下列叙述正确的是 (　　)
A.过程①需使用逆转录酶
B.过程②需使用解旋酶和耐高温的DNA聚合酶进行PCR,获取目的基因
C.过程③使用的细胞可用NaCl溶液制备
D.过程④可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞
19.(2021·福州高二检测)科学家利用生物技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵的细胞核中,经培育获得一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成并分泌人的生长激素,在医学研究及相关疾病的治疗方面都具有重要意义。下列有关叙述正确的是 (　　)
A.选择受精卵作为外源基因的受体细胞是因为该细胞全能性较高
B.采用DNA分子杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达
C.人的生长激素基因能在小鼠细胞中成功表达,说明密码子具有简并性
D.与乳腺生物反应器相比,膀胱生物反应器不受性别等限制,受体来源更广泛
20.PCR技术现在已经应用到临床诊断、法医鉴定、分子生物学、农牧业等领域。下图为某同学实验中,所用引物与模板配对情况(DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸)。下列说法正确的是 (　　)
A.若用引物Ⅱ和Ⅲ进行该DNA分子扩增2次后可获得5种序列不同的产物
B.复性温度过高导致引物不能与模板牢固结合,PCR扩增效率下降
C.设计以上引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对造成引物自连
D.为方便构建基因表达载体,可在引物中增加限制性内切核酸酶位点
三、非选择题(本题包括4小题)
21. (2021·昆明高二检测)某水稻品种体内含有基因Q,该基因在水稻体细胞和精子中正常表达,但在卵细胞中该基因不能与RNA聚合酶结合而无法表达。为了获得基因Q能够表达的卵细胞,研究人员进行了相关研究。回答下列问题:
(1)为了获取基因Q中编码蛋白质的核苷酸序列,可从水稻______中提取总RNA然后经逆转录后构建________。
(2)将基因Q中编码蛋白质的序列与Luc基因(荧光素酶基因,荧光素酶能催化荧光素产生荧光)拼接成Q-Luc融合基因(融合基因中的Q和Luc基因都能独立表达),拼接过程需要的酶是____________。将融合基因插入到Ti质粒的__________中,利用________________法可将融合基因转入水稻愈伤组织。
(3)与诱导愈伤组织的培养基相比,将愈伤组织培育成转基因植株时,培养基组成成分的主要区别是____________________,培养条件的主要差异是________________________。
(4)将转基因水稻培育成熟后,其卵细胞中的基因Q能够进行正常表达,推测可能的原因是 ______________________________。在分离并培养转基因水稻卵细胞的过程中可以筛选出能够表达基因Q的卵细胞,筛选的方法是 ______________。
22.新型冠状病毒对世界各国都造成了不同程度的影响,中国在抗击新型冠状病毒疫情的过程中做出了巨大的牺牲和努力,为世界树立了狙击流行病的旗帜和标杆;某科研队伍提出了利用基因工程技术手段研制两种新冠病毒疫苗的思路,主要研制流程如下图,请回答以下问题:
(1)图中①的名称是________________。
(2)进行PCR技术需要的条件有______________。
(3)两种疫苗的研制过程中均涉及了基因工程的相关操作,其核心步骤是______________。进行②过程需要用到的工具酶有__________________。
(4)将重组质粒导入受体细胞可采用________________法。
(5)疫苗最重要的目的是对新冠病毒引起的肺炎进行免疫________________(填“治疗”或“预防”);对该疑似患者确诊时,可以对疑似患者进行核酸检测,即采集其咽拭子,与已知病毒进行________________比较。
(6)接种基因工程疫苗比接种灭活或减毒的病毒疫苗更安全,试从疫苗的结构特点解释原因:__________________________________。
23. PCR技术广泛用于对少量DNA样品的大量扩增过程,尤其在法医鉴定中有重要的意义。PCR扩增过程示意图如图,请回答下列问题:
(1)PCR技术的原理是__________。PCR反应中需要加入缓冲液、引物、模板DNA、__________ 、__________。
(2)图中步骤1代表__________,步骤2代表__________,步骤3代表延伸,这三个步骤组成一轮循环。
(3)引物1和引物2的碱基序列__________(填“相同”或“不同”)。若一个DNA分子在PCR中经历n轮循环,理论上需要消耗__________个引物,由引物形成子链的延伸方向是__________。
(4)PCR扩增时,退火温度的设定是成败的关键,退火温度过高会破坏 ____________之间的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关,长度相同但GC含量高的引物需要设定____________(填“更高”或“更低”)的退火温度。如果PCR反应得不到任何扩增产物,则可以采取的改进措施有____________(填序号:
①升高退火温度　②降低退火温度　③重新设计引物)。
24. (2021·丽水高二检测)克隆羊“多莉”的问世引起了许多人对“治疗性克隆”的兴趣。如图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程,请据图作答
(1)过程A表示__________,由此产生的重组细胞②的主要遗传物质来自图中的______________。
(2)图中B表示的生物技术名称是__________;C表示定向诱导技术,其诱导的对象是[__]__________。
(3)如果进行生殖性克隆,则不需要进行定向诱导,但必须进行____________,使得胚胎能正常发育成完整个体。我国政府对生殖性克隆人的态度是_______。
(4)对于治疗性克隆仍然存在许多争论,有一男子患有白血病,医生利用其出生时保留的脐带血进行治疗后康复,你认为这种做法符合伦理道德吗 为什么
__________________。
参考答案
一、单项选择题(共15小题)
1.(2021·北京高二检测)下列有关基因工程技术的叙述,正确的是 (　　)
A.基因工程又叫DNA拼接技术,所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和载体
B.所有的限制性内切核酸酶识别同一种特定的核苷酸序列
C.形成重组质粒时,用DNA连接酶将碱基通过氢键连接
D.基因工程育种能克服生殖隔离且定向改变生物性状
【解析】选D。基因工程又叫DNA拼接技术,常用的工具酶有DNA连接酶、限制性内切核酸酶,载体不属于工具酶,A错误;一种限制酶都只能识别一种特定的核苷酸序列,即具有特异性,B错误;形成重组质粒时,用DNA连接酶将磷酸二酯键连接,C错误;基因工程育种导入外源基因,可导致某种生物出现前所未有的新性状,突破了自然生殖隔离的限制,能定向改造生物的遗传性状,D正确。
2.对如图所示黏性末端的相关说法错误的是 (　　)
A.甲、乙、丙黏性末端是由各自不同的限制性内切核酸酶催化产生的
B.甲、乙具相同的黏性末端,可形成重组 DNA分子,但甲、丙之间不能
C.DNA连接酶作用位点在b处,催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成化学键
D.切割甲的限制性内切核酸酶不能识别由甲、乙片段形成的重组 DNA分子
【解析】选C。甲图表示在G和A之间进行切割,乙图表示在C和A 之间进行切割,丙图表示在C和T之间进行切割,因此三者需要不同的限制性内切核酸酶进行剪切;甲和乙的黏性末端相同,能够通过碱基互补配对形成重组 DNA分子,但甲和丙之间不能;DNA 连接酶作用的位点是磷酸二酯键,乙图中的a和b分别表示磷酸二酯键和氢键;甲和乙形成的重组 DNA 分子相应位置的 DNA 碱基序列为—GAATTG-、—CTTAAC—,而甲图表示在G和A之间切割,所以该重组序列不能被切割甲的限制性内切核酸酶识别。
3.下列关于DNA的粗提取和鉴定实验的叙述,正确的是 (　　)
A.用鸡血作为材料,原因是鸡血红细胞有细胞核,其他动物红细胞没有细胞核
B.用二苯胺试剂进行鉴定,原因是DNA溶液中加入二苯胺试剂即呈蓝色
C.用酒精进行提纯,原因是DNA溶于酒精,蛋白质不溶于酒精
D.用不同浓度的NaCl溶液进行DNA粗提取,原因是DNA在其中溶解度不同
【解析】选D。做DNA粗提取和鉴定实验时,实验材料用鸡血而不用猪血,原因是哺乳动物的成熟的红细胞中没有细胞核和细胞器,因此不含DNA,并不是其他动物红细胞均不含细胞核,A错误;DNA溶液中加入二苯胺试剂必须在沸水浴条件下才呈现蓝色,B错误;在对DNA提纯时,由于DNA不溶于酒精,而其他杂质可以溶于酒精,因此可以除去溶于酒精的杂质,C错误;由于DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,根据此原理可以对DNA粗提取,D正确。
4.(2021·苏州高二检测)如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图,以下叙述错误的是 (　　)
A.②的构建需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶两种酶参与
B.图示此过程中将目的基因导入受体细胞时最好采用显微注射法
C.抗虫基因整合到受体细胞核DNA上需借助于Ti质粒中的T-DNA
D.细胞④的染色体上含有抗虫基因,植株⑤也不一定会表现出抗虫性状
【解析】选B。②为重组质粒,其构建过程需要限制性内切核酸酶和DNA连接酶两种酶参与,A正确;图示此过程中将目的基因导入受体细胞时最好采用农杆菌转化法,B错误;抗虫基因整合到受体细胞核DNA上需借助于Ti质粒中的T-DNA,C正确;细胞④的染色体上含有抗虫基因,说明目的基因导入受体细胞,但目的基因在受体细胞中不一定能成功表达,因此植株⑤也不一定会表现出抗虫性状,D正确。
5.下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容,正确的组合是 (　　)
选项 供体 剪刀 针线 载体 受体
A 质粒 限制性内切核酸酶 DNA连接酶 提供目的基因的生物 大肠杆菌等
B 提供目的基因的生物 DNA连接酶 限制性内切核酸酶 质粒 大肠杆菌等
C 提供目的基因的生物 限制性内切核酸酶 DNA连接酶 质粒 大肠杆菌等
D 大肠杆菌等 DNA连接酶 限制性内切核酸酶 提供目的基因的生物 质粒
【解析】选C。供体是指提供目的基因的生物;限制酶能切割DNA分子,是基因的剪刀;DNA连接酶能将DNA片段连接起来,是基因的针线;载体包括质粒、噬菌体或动植物病毒;基因工程的受体可以是动物细胞、植物细胞或微生物细胞,但常以大肠杆菌等微生物细胞作为受体。综上所述,C正确。
6.(2021·济宁高二检测)天然的玫瑰没有蓝色花,这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B,而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰,下列操作正确的是 (　　)
A.提取矮牵牛蓝色花的mRNA,经逆转录获得互补的DNA,再扩增基因B
B.利用限制性内切核酸酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因B
C.利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞
D.将基因B直接导入大肠杆菌,然后感染并导入玫瑰细胞
【解析】选A。可提取矮牵牛蓝色花的mRNA,经逆转录获得互补的DNA,再扩增基因B,A正确;控制蓝色素合成的基因B属于真核生物的基因,而真核生物的基因一般不从基因文库中获取,B错误;目的基因与质粒的连接需要用DNA连接酶而不是DNA聚合酶,C错误;目的基因需要和质粒连接后形成表达载体再导入,而且应该用农杆菌进行感染而不是大肠杆菌,D错误。
7.转入人胰岛素原基因(已知序列)的大肠杆菌,可以合成人胰岛素原,通过该项转基因技术可有效地缓解临床上胰岛素不足的难题,从而为糖尿病患者带来福音。在上述转基因操作过程中,下列说法错误的是 (　　)
A.人胰岛素原基因可用化学方法合成,并用PCR技术扩增
B.重组质粒导入受体细胞时通常用氯化钙处理大肠杆菌
C.DNA连接酶能使不同脱氧核苷酸的碱基与脱氧核糖连接
D.胰岛素原需进一步加工后可获得具有生物活性的胰岛素
【解析】选C。人胰岛素原基因的序列是已知的,故可用化学方法合成,并用PCR技术扩增,故A正确;由于受体细胞是大肠杆菌,所以在重组质粒导入受体细胞时,要先用氯化钙处理大肠杆菌,以增加其细胞壁的通透性,故B正确;DNA连接酶的作用部位是磷酸二酯键,故C错误;胰岛素原没有生物活性,需要进一步加工后才能成为有生物活性的胰岛素,故D正确。
8.下列关于现代生物工程技术应用安全性评价的叙述中,正确的是 (　　)
A.由于存在生殖隔离,大量种植转基因抗除草剂农作物不存在安全性问题
B.转基因的受体细胞通常限制在遗传上有特定缺陷的生物上
C.中国政府不反对治疗性克隆,可以有限制地进行生殖性克隆研究
D.在任何情况下都不发展、不生产生物武器,但可储存少量的生物武器用于研究
【解析】选B。转基因抗除草剂农作物可能通过花粉传播到杂草中,存在安全性问题,A错误;转基因的受体细胞通常限制在遗传上有特定缺陷的生物上,B正确;中国政府的态度是禁止生殖性克隆,坚持四不原则(不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验),不反对治疗性克隆,C错误;中国在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散,D错误。
9.(2021·武汉高二检测)下列转基因植物与所选用的目的基因对应错误的是 (　　)
A.抗虫棉——Bt毒蛋白基因
B.抗病毒转基因烟草——几丁质酶基因
C.抗盐碱和抗旱植物——调节细胞渗透压的基因
D.耐寒的番茄——抗冻基因
【解析】选B。 培育抗虫棉时,所用的目的基因是来自细菌的Bt毒蛋白基因,A正确;几丁质酶基因和抗毒素合成基因等一般是抗真菌转基因植物的目的基因,B错误;培育抗盐碱和抗旱植物时,所用的目的基因是调节细胞渗透压的基因,C正确;培育耐寒的番茄时,所用的目的基因是抗冻蛋白基因,D正确。
10.下列有关基因工程与蛋白质工程的说法,正确的是 (　　)
A.基因工程需要对基因进行分子水平操作,蛋白质工程不对基因进行操作
B.基因工程合成的是天然的蛋白质,蛋白质工程合成的不一定是天然存在的蛋白质
C.基因工程是分子水平操作,蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质的
D.蛋白质工程无须构建基因表达载体,改造后的蛋白质的性状不遗传给子代
【解析】选B。基因工程和蛋白质工程都需要对基因进行分子水平操作,A错误;基因工程合成的是天然的蛋白质,蛋白质工程合成的不一定是天然存在的蛋白质,B正确;基因工程是分子水平操作,蛋白质工程是通过改造基因来实现对蛋白质的改造,C错误;蛋白质工程改造基因后还要通过基因工程实现,因此需要构建基因表达载体,且改造后的蛋白质的性状能遗传给子代,D错误。
11.在表达HIV壳体蛋白转基因细胞的悬浮培养中,将源于水稻的一个富含甘氨酸序列的信号肽(GRP)连接在MA4-CA融合基因的3'端,并将该融合基因转入枸杞细胞,建立利用转基因枸杞根系分泌表达HIV壳体蛋白(capsid ,CA)的反应系统。临床实验证实,HIV壳体蛋白病毒样颗粒疫苗能够刺激机体产生特异的体液和细胞免疫。下列说法错误的是 (　　)
A.利用农杆菌将MA4-CA融合基因导入枸杞细胞的原理是其Ti质粒可转移至受体细胞染色体DNA上
B.目的基因的PCR鉴定时需要用放射性同位素等标记的MA4-CA融合基因作探针
C.枸杞根系分泌表达CA的缺点是根系的生长较为缓慢,而植物细胞可大规模悬浮培养
D.经农杆菌感染的叶片需要在特定培养基上诱导出愈伤组织
【解析】选A。如果要用农杆菌转化法导入受体细胞,应把MA4-CA融合基因插入农杆菌Ti质粒的T-DNA片段中,因为该片段具有可转移至受体细胞并整合到受体细胞的染色体DNA上的特点,A错误;目的基因的PCR鉴定时需要用放射性同位素等标记的MA4-CA融合基因作探针,利用DNA分子杂交技术,B正确;枸杞根系分泌表达CA的缺点是根系的生长较为缓慢,而植物细胞可大规模悬浮培养,C正确;经农杆菌感染的叶片需要在特定培养基上脱分化,诱导出愈伤组织,D正确。
12.Leigh氏综合征是一种神经系统变性疾病,其致病基因位于线粒体DNA中。一位母亲约有1/4的线粒体携带有这种致病基因,她的前两个孩子因为患有Leigh氏综合征而夭亡,她的第三个孩子因为接受另一名女性捐赠的健康基因而成为全球首个拥有“三个父母”的男婴。该“三亲”男婴的孕育过程如下图所示。下列说法错误的是 (　　)
A.该技术可以有效降低生下血友病等严重遗传病婴儿的概率
B.Leigh氏综合征的遗传不遵循孟德尔的遗传规律
C.该健康男婴孕育的过程中依次使用了核移植、体外受精、动物细胞培养和胚胎移植等技术
D.该技术对DNA的修改能够遗传,涉及伦理争论
【解析】选A。血友病是伴性遗传病,由细胞核基因控制,该技术主要降低细胞质遗传的概率,A错误;Leigh氏综合征的致病基因位于细胞质内,不遵循孟德尔的遗传规律,B正确;由图可知,该男婴的形成过程中,经过了核移植、体外受精、动物细胞培养、胚胎移植等过程,其遗传物质来自三个个体,C正确;该技术获得的男婴含有来自三个个体的遗传物质,对DNA的修改能够遗传,涉及伦理争论,D正确。
13.为有效防范由各类生物因子、生物技术误用、滥用等引起的生物性危害,生物安全已纳入国家安全体系。以下选项中会给我国带来生物安全风险的是 (　　)
A.将新冠肺炎患者的血浆采集后输入危重患者体内
B.试管婴儿通过基因筛查技术阻断遗传疾病的遗传
C.利用生物技术改造的工程菌获得大量的抗生素
D.克隆技术可应用到器官移植但不能进行人体克隆
【解析】选A。新冠肺炎患者的血浆中可能含有病毒,采集后是不可以直接输入人身体里的,输入危重患者身体里存在安全隐患;试管婴儿可以通过基因筛选技术来阻断遗传疾病的遗传,因此经过一定的技术手段可以避免安全风险;利用生物技术改造的工程菌获得大量的抗生素已经投入生产,一般不会带来生物安全风险;克隆技术可以克隆器官,但是不可以进行人体克隆,这样可以避免影响伦理道德。
14.下列关于生殖性克隆和治疗性克隆的说法不正确的是 (　　)
A.生殖性克隆的目的是得到个体
B.治疗性克隆的目的是得到组织或器官
C.生殖性克隆需要胚胎移植
D.治疗性克隆需要胚胎移植
【解析】选D。生殖性克隆的目的是通过无性生殖得到相同的个体,A正确;治疗性克隆的目的是得到组织或器官,用于治疗疾病,B正确;生殖性克隆就是以产生新个体为目的,需要用生殖技术将一个克隆的胚胎植入一个女性子宫发育出婴儿的过程,C正确;治疗性克隆不需要进行胚胎移植,D错误。
15.如同发明炸药时没有想把炸药用于人类互相残杀的战争中一样,科学家在创造 DNA重组技术时,也不是为了用于战争,但却无法抵挡新技术在军事方面的运用,生物武器就这样出现了。下列关于生物武器的说法错误的是 (　　)
A.生物武器难以检测,用其进行杀伤时可能并不会被马上察觉
B.生物武器没有明确的标识,潜在危害大
C.依靠科学力量和人类的文明合作,生物武器也可被适当发展
D.生物武器适应能力强,具有强大的感染力和致病力
【解析】选C。生物武器难以检测,用其进行杀伤时可能并不会被马上察觉,A正确;生物武器没有明确的标识,潜在危害大,B正确;我们对待生物武器的态度是坚决禁止生物武器,C错误;生物武器适应能力强,具有强大的感染力和致病力,D正确。
二、多项选择题(本题共5小题)
16.(2021·菏泽高二检测)基因工程是将目的基因通过一定过程,转入受体细胞,经过受体细胞的分裂,使目的基因的遗传信息扩大,再进行表达,从而培养成工程生物或生产基因产品的技术,下列有关说法正确的是 (　　)
A.不同基因可独立表达且遗传密码具通用性
B.基因工程是分子水平上定向变异
C.基因工程实施必须具有工具酶、目的基因、载体、受体细胞
D.用基因工程的方法培养的抗虫植物也能抗病毒
【解析】选A、B、C。不同基因可独立表达且遗传密码具通用性,这样一种生物的基因可以在另一种生物体内表达,A正确;基因工程是分子水平上定向变异,B正确;基因工程实施必须具有工具酶(限制酶和DNA连接酶)、目的基因、载体、受体细胞,C正确;用基因工程的方法培养的抗虫植物只能抗某种虫,但不能抗病毒,D错误。
17.盐害是全球水稻减产的重要原因之一,中国水稻研究所等单位的专家通过农杆菌中的质粒将CMO基因、BADH基因、mtld基因、gutD基因和SAMDC基因5个耐盐基因导入水稻,获得了一批耐盐转基因植株。有关耐盐转基因水稻培育的分析错误的是 (　　)
A.该转基因水稻与原野生型水稻存在生殖隔离
B.该基因工程所需的限制性内切核酸酶可能有多种
C.只要目的基因进入水稻细胞,水稻就会表现出抗盐性状
D.可通过将水稻种植到有农杆菌的土壤中观察目的基因是否表达
【解析】选A、C、D。该转基因水稻与原野生型水稻是同一种生物,它们之间不存在生殖隔离,A错误;该基因工程中要将5个耐盐基因导入水稻,因此所需的限制性内切核酸酶可能有多种,B正确;目的基因进入水稻细胞后不一定能成功表达,即不一定会表现出抗盐性状,C错误;可通过将水稻种植到含盐较高的土壤中观察目的基因是否表达,D错误。
18.利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如图所示,下列叙述正确的是 (　　)
A.过程①需使用逆转录酶
B.过程②需使用解旋酶和耐高温的DNA聚合酶进行PCR,获取目的基因
C.过程③使用的细胞可用NaCl溶液制备
D.过程④可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞
【解析】选A、D。过程①表示通过反转录法合成目的基因,该过程需使用逆转录酶,A正确;过程②表示利用PCR技术对目的基因进行扩增,该过程中的解旋是通过高温解链实现的,不需要解旋酶,B错误;感受态细胞要用CaCl2溶液制备,C错误;过程④可利用DNA分子杂交鉴定受体细胞的DNA分子上是否已插入目的基因,D正确。
19.(2021·福州高二检测)科学家利用生物技术将人的生长激素基因导入小鼠受精卵的细胞核中,经培育获得一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成并分泌人的生长激素,在医学研究及相关疾病的治疗方面都具有重要意义。下列有关叙述正确的是 (　　)
A.选择受精卵作为外源基因的受体细胞是因为该细胞全能性较高
B.采用DNA分子杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达
C.人的生长激素基因能在小鼠细胞中成功表达,说明密码子具有简并性
D.与乳腺生物反应器相比,膀胱生物反应器不受性别等限制,受体来源更广泛
【解析】选A、D。选择受精卵作为外源基因的受体细胞是因为这种细胞具有全能性,而且全能性最高,A正确;采用DNA分子杂交技术可检测外源基因是否导入受体细胞,但不能检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达,B错误;人的生长激素基因能在小鼠细胞内表达,说明遗传密码在不同种生物中可以通用,C错误;乳腺生物反应器只能从哺乳期雌性动物的乳汁中获取产物,与乳腺生物反应器相比,膀胱生物反应器的优点是雌性和雄性动物的尿液中都可提取到产物,且不受性别的限制,D正确。
20.PCR技术现在已经应用到临床诊断、法医鉴定、分子生物学、农牧业等领域。下图为某同学实验中,所用引物与模板配对情况(DNA聚合酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸)。下列说法正确的是 (　　)
A.若用引物Ⅱ和Ⅲ进行该DNA分子扩增2次后可获得5种序列不同的产物
B.复性温度过高导致引物不能与模板牢固结合,PCR扩增效率下降
C.设计以上引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对造成引物自连
D.为方便构建基因表达载体,可在引物中增加限制性内切核酸酶位点
【解析】选B、C、D。若用引物Ⅱ和Ⅲ进行扩增,因新形成的DNA子链中,有的含有与引物Ⅱ互补配对的碱基序列,有的含有与引物Ⅲ互补配对的碱基序列,则至少在连续扩增3次后可以获得5种序列不同的产物,A错误;PCR技术中,复性是指引物结合到互补DNA链。复性温度过高会引起碱基之间的氢键断裂,导致引物不能与互补DNA链(模板)牢固结合,DNA扩增效率下降,B正确;设计以上引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对造成引物自连,C正确;构建基因表达载体时可在引物中增加限制性内切核酸酶位点,D正确。
三、非选择题(本题包括4小题)
21. (2021·昆明高二检测)某水稻品种体内含有基因Q,该基因在水稻体细胞和精子中正常表达,但在卵细胞中该基因不能与RNA聚合酶结合而无法表达。为了获得基因Q能够表达的卵细胞,研究人员进行了相关研究。回答下列问题:
(1)为了获取基因Q中编码蛋白质的核苷酸序列,可从水稻______中提取总RNA然后经逆转录后构建________。
(2)将基因Q中编码蛋白质的序列与Luc基因(荧光素酶基因,荧光素酶能催化荧光素产生荧光)拼接成Q-Luc融合基因(融合基因中的Q和Luc基因都能独立表达),拼接过程需要的酶是____________。将融合基因插入到Ti质粒的__________中,利用________________法可将融合基因转入水稻愈伤组织。
(3)与诱导愈伤组织的培养基相比,将愈伤组织培育成转基因植株时,培养基组成成分的主要区别是____________________,培养条件的主要差异是________________________。
(4)将转基因水稻培育成熟后,其卵细胞中的基因Q能够进行正常表达,推测可能的原因是 ______________________________。在分离并培养转基因水稻卵细胞的过程中可以筛选出能够表达基因Q的卵细胞,筛选的方法是 ______________。
【解析】(1)为了获取基因Q中编码蛋白质的核苷酸序列,可从水稻体细胞或精子细胞中提取总RNA,然后经逆转录后构建基因文库。
(2)将基因Q中编码蛋白质的序列与Luc基因(荧光素酶基因,荧光素酶能催化荧光素产生荧光)拼接成Q-Luc融合基因(融合基因中的Q和Luc基因都能独立表达),拼接过程需要的酶是DNA连接酶。将融合基因插入到Ti质粒的T-DNA中,利用农杆菌转化法可将融合基因转入水稻愈伤组织。
(3)与诱导愈伤组织的培养基相比,将愈伤组织培育成转基因植株时,培养基组成成分的主要区别是植物激素种类及比例不同,培养条件的主要差异是需要光照。
(4)将转基因水稻培育成熟后,其卵细胞中的基因Q能够进行正常表达,推测可能的原因是T-DNA的启动子可与卵细胞中的RNA聚合酶结合。在分离并培养转基因水稻卵细胞的过程中,可以筛选出能够表达基因Q的卵细胞,筛选的方法是向培养基中加入荧光素,筛选出能产生荧光的细胞。
答案:(1)体细胞或精子　基因文库
(2)DNA连接酶　T-DNA　农杆菌转化
(3)植物激素种类及比例不同　需要光照
(4)T-DNA的启动子可与卵细胞中的RNA聚合酶结合　向培养基中加入荧光素,筛选出能产生荧光的细胞
22.新型冠状病毒对世界各国都造成了不同程度的影响,中国在抗击新型冠状病毒疫情的过程中做出了巨大的牺牲和努力,为世界树立了狙击流行病的旗帜和标杆;某科研队伍提出了利用基因工程技术手段研制两种新冠病毒疫苗的思路,主要研制流程如下图,请回答以下问题:
(1)图中①的名称是________________。
(2)进行PCR技术需要的条件有______________。
(3)两种疫苗的研制过程中均涉及了基因工程的相关操作,其核心步骤是______________。进行②过程需要用到的工具酶有__________________。
(4)将重组质粒导入受体细胞可采用________________法。
(5)疫苗最重要的目的是对新冠病毒引起的肺炎进行免疫________________(填“治疗”或“预防”);对该疑似患者确诊时,可以对疑似患者进行核酸检测,即采集其咽拭子,与已知病毒进行________________比较。
(6)接种基因工程疫苗比接种灭活或减毒的病毒疫苗更安全,试从疫苗的结构特点解释原因:__________________________________。
【解析】(1)图中①是新冠病毒RNA逆转录的产物,因此为cDNA。(2)图中进行PCR技术必备的条件有目的基因片段、游离的四种脱氧核苷酸、一对引物、耐高温的DNA聚合酶等。(3)基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤。图中②过程就是基因表达载体构建的过程,该步骤中需要用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶,限制酶能识别双链DNA中特定的核苷酸序列,并在该部位把单链中的磷酸二酯键切开,DNA连接酶能够将DNA片段连接起来。(4)将重组质粒导入受体细胞的方法很多,具体用哪一种要看受体细胞的种类,这里的受体细胞是动物细胞,因此这里用显微注射法将重组质粒导入受体细胞。(5)疫苗能够激起人体免疫系统产生相应的抗体和记忆细胞,据此可知疫苗的最重要的目的是对新冠病毒引起的肺炎进行免疫预防,对疑似患者确诊时,可以对疑似患者进行核酸检测,即采集其咽拭子,与已知病毒进行核酸序列(或RNA序列或核糖核苷酸序列)比较,以此来确定病原体的种类。(6)由图示可知基因工程疫苗是蛋白质疫苗,而灭活或减毒的病毒疫苗依然含有核酸成分,也就是说基因工程疫苗不具有遗传物质,不会出现病毒增殖和感染,因此该疫苗更安全。
答案:(1)cDNA
(2)目的基因片段、游离的四种脱氧核苷酸、一对引物、耐高温的DNA聚合酶
(3)构建基因表达载体　限制酶、DNA连接酶　
(4)显微注射
(5)预防　核酸序列(或RNA序列或核糖核苷酸序列)
(6)该疫苗不具有遗传物质,不会出现病毒增殖和感染
23. PCR技术广泛用于对少量DNA样品的大量扩增过程,尤其在法医鉴定中有重要的意义。PCR扩增过程示意图如图,请回答下列问题:
(1)PCR技术的原理是__________。PCR反应中需要加入缓冲液、引物、模板DNA、__________ 、__________。
(2)图中步骤1代表__________,步骤2代表__________,步骤3代表延伸,这三个步骤组成一轮循环。
(3)引物1和引物2的碱基序列__________(填“相同”或“不同”)。若一个DNA分子在PCR中经历n轮循环,理论上需要消耗__________个引物,由引物形成子链的延伸方向是__________。
(4)PCR扩增时,退火温度的设定是成败的关键,退火温度过高会破坏 ____________之间的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关,长度相同但GC含量高的引物需要设定____________(填“更高”或“更低”)的退火温度。如果PCR反应得不到任何扩增产物,则可以采取的改进措施有____________(填序号:
①升高退火温度　②降低退火温度　③重新设计引物)。
【解析】(1)PCR技术的原理是DNA的半保留复制。PCR反应中需要加入缓冲液、引物、模板DNA、四种脱氧核苷酸、DNA聚合酶。
(2)图中步骤1、2、3分别代表变性、复性、延伸,这三个步骤组成一轮循环。
(3)引物1和引物2的碱基序列不同。若一个DNA分子在PCR中经历n轮循环,理论上需要消耗2n+1-2个引物,由引物形成子链的延伸方向是由5'→3'。
(4)退火表示引物与模板相连,若退火温度过高会破坏引物与模板的碱基配对,由于G-C之间有三个氢键,A-T之间有两个氢键,所以G-C含量越高的引物,退火温度越高。
答案:(1)DNA的半保留复制　四种脱氧核苷酸　耐高温的DNA聚合酶
(2)变性　复性
(3)不同　 2n+1-2　　由5'→3'
(4)引物与模板　 更高　　 ②③
24. (2021·丽水高二检测)克隆羊“多莉”的问世引起了许多人对“治疗性克隆”的兴趣。如图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程,请据图作答
(1)过程A表示__________,由此产生的重组细胞②的主要遗传物质来自图中的______________。
(2)图中B表示的生物技术名称是__________;C表示定向诱导技术,其诱导的对象是[__]__________。
(3)如果进行生殖性克隆,则不需要进行定向诱导,但必须进行____________,使得胚胎能正常发育成完整个体。我国政府对生殖性克隆人的态度是_______。
(4)对于治疗性克隆仍然存在许多争论,有一男子患有白血病,医生利用其出生时保留的脐带血进行治疗后康复,你认为这种做法符合伦理道德吗 为什么
__________________。
【解析】(1)A过程表示细胞核移植技术,得到的重组细胞的遗传物质主要来自乙。
(2)B过程是重组细胞经过动物细胞培养发育成胚胎的过程,C过程是将从囊胚内细胞团中获得的胚胎干细胞诱导分化形成不同组织器官的过程,即“治疗性克隆”过程,诱导的对象是④内细胞团(或胚胎干细胞)。
(3)如果进行生殖性克隆,则不需要进行定向诱导,但必须进行胚胎移植。我国政府对待生殖性克隆人的态度是不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验。
(4)符合伦理道德,因为脐带血不是来自胚胎,其中的造血干细胞属于成体细胞(或脐带血是身外之物,属于废弃物利用,符合伦理道德)。
答案:(1)细胞核移植　乙
(2)动物细胞培养　④　内细胞团(或胚胎干细胞)
(3)胚胎移植　不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人的实验
(4)符合,因为脐带血不是来自胚胎,其中的造血干细胞属于成体细胞(或脐带血是身外之物,属于废弃物利用,符合伦理道德)