专题1 基因工程
1.1 DNA重组技术的基本工具 每课一练（人教版选修3）
基础过关
知识点一 基因工程的概念和工具酶
1．实施基因工程的最终目的是 ( )
A．提取生物体的DNA分子
B．对DNA分子进行人工剪切
C．在生物体外对DNA分子进行改造
D．创造符合人们需要的新生物类型和生物产品
2．下列关于限制酶的叙述中，错误的是 ( )
A．它能在特殊位点切割DNA分子
B．同一种限制酶切割不同的DNA产生的黏性末端能够很好地进行碱基配对
C．它能任意切割DNA，从而产生大量DNA片段
D．每一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列
3．下列有关限制性核酸内切酶的说法，正确的是 ( )
A．限制酶主要是从真核生物中分离出来的
B．限制酶的识别序列只能由6个核苷酸组成
C．限制酶能识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开
D．限制酶切割产生的DNA片段末端都为黏性末端
4．下列关于DNA连接酶的叙述，不正确的是 ( )
A．催化相同黏性末端的DNA片段之间的连接
B．催化相同平末端的DNA片段之间的连接
C．催化两个黏性末端互补碱基氢键的形成
D．催化DNA分子两条链的脱氧核糖与磷酸之间磷酸二酯键的形成
5．如图，两个核酸片段在适宜条件下，经X酶的催化作用，发生下述变化，则此酶是
( )
A．DNA连接酶 B．RNA聚合酶
C．DNA聚合酶 D．限制酶
知识点二 载体
6．作为载体的质粒不可能具有 ( )
A．一个或多个限制酶的切割位点
B．特殊的遗传标记基因
C．经人工改造的特点
D．复杂的结构
7．下列哪项不是基因工程中经常使用的载体 ( )
A．细菌质粒 B．噬菌体
C．动植物病毒 D．细菌核区的DNA
8．下列有关细菌质粒的叙述，正确的是 ( )
A．质粒是存在于细菌细胞中的一种颗粒状的细胞器
B．质粒是细菌细胞中能自主复制的小型环状DNA分子
C．质粒只有在侵入宿主细胞后在宿主细胞内复制
D．细菌质粒的复制过程一定是在宿主细胞外独立进行
能力提升
9．下列关于基因工程的叙述，错误的是 ( )
A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物
B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶
C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性
D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达
10．限制酶是一种核酸内切酶，可识别并切割DNA分子上特定的核苷酸序列。下图为四种限制酶BamHⅠ，EcoRⅠ，HindⅢ和BglⅡ的识别序列和切割位点：
切割出来的DNA黏性末端可以互补配对的是 ( )
A．BamHⅠ和EcoRⅠ B．BamHⅠ和HindⅢ
C．BamHⅠ和BglⅡ D．EcoRⅠ和HindⅢ
11．某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a，通过基因工程的方法，将基因a与载体结合后导入马铃薯植株中，经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。下列有关这一过程的叙述不正确的是 ( )
A．获取基因a的限制酶的作用部位是图中的①
B．连接基因a与载体的DNA连接酶的作用部位是图中的②
C．基因a进入马铃薯细胞后，可随马铃薯DNA分子的复制而复制，传给子代细胞
D．通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状
12．下列黏性末端是由同一种限制酶切割而成的是 ( )
A．①② B．①③ C．①④ D．②③
13．基因工程中，需要使用限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—。
(1)根据已知条件和图回答：
①上述质粒用限制酶________切割，目的基因用限制酶__________切割。
②将切下的目的基因片段插入质粒的切口处，还要加入适量的__________。
③请指出质粒上至少要有一个标记基因的理由：
________________________________________________________________________。
(2)不同生物的基因可以拼接的结构基础是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)大肠杆菌是首先成功表达外源基因的宿主菌，但不能表达结构复杂的蛋白质，哺乳类细胞、昆虫细胞表达系统虽然能表达结构复杂的哺乳类细胞蛋白，但操作复杂，表达水平低，不宜推广使用。基因工程中常选用酵母菌作为受体细胞，请从细胞结构等方面分析用酵母菌作受体细胞能克服上述不足的理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
14．如图表示两种限制性核酸内切酶识别DNA分子特定序列，并在特定位点对DNA进行切割的示意图，请回答以下问题：
甲：
5′—T—C—G—A—A—T—T—C
3′—A—G—C—T—T—A—A—G
—T—C—G— —A—A—T—T—C—
—A—G—C—T—T—A—A— —G—
乙：
5′—G—T—T—A—A—C—
3′—C—A—A—T—T—G—
—G—T—T— —A—A—C—
—C—A—A— —T—T—G—
(1)图中甲和乙代表______________________________________________________。
(2)EcoRⅠ、HpaⅠ代表____________________________________________________。
(3)图中甲和乙经过相应操作均形成两个片段，切口的类型分别为______________、____________。
(4)由图解可以看出，限制酶的作用特点是_____________________________________
________________________________________________________________________。
个性拓展
15．根据模拟制作重组DNA分子的活动，甲DNA分子、乙DNA分子
被EcoRⅠ酶(识别序列为GAATTC，并在G与A之间切开)切后，
即可获得所需的目的基因和质粒，回答以下问题：
(1)绿色硬纸板(甲DNA分子)的碱基序列为：
……ATAGCATGCTATCCATGAATTCGGCATAC……
……TATCGTACGATAGGTACTTAAGCCG-
TATG……
红色硬纸板(乙DNA分子)的碱基序列为：
……TCCTAGAATTCTCGGTATGAATTC-
CATAC……
……AGGATCTTAAGAGCCATACTTAAG-
GTATG……
其中，________DNA分子含有“目的基因”，____________DNA分子是“质粒”。
(2)用“剪刀”进行切割。酶切割位点在______(“a处”还是“b处”)，请用“‖”在甲、乙两DNA分子上标出EcoRⅠ酶的作用位点。
(3)你模拟插入的DNA片段能称得上一个基因吗？____________。
答案
1．D 2．C 3．C 4．C 5．A 6．D 7．D 8．B 9．D 10．C 11．B 12．B
13．(1)①Ⅰ Ⅱ ②DNA连接酶 ③检测重组质粒(或目的基因)是否导入受体细胞 (2)DNA结构基本相同(其他合理答案均可) (3)①单细胞真核生物，含有加工、修饰蛋白质的内质网和高尔基体；②繁殖速度快，能很快得到大量的目的基因；③培养成本低；④容易培养
14．(1)有特殊脱氧核苷酸序列的DNA片段
(2)两种不同的限制酶
(3)黏性末端 平末端
(4)每种限制酶都能识别特定的脱氧核苷酸序列并从特定的位点将DNA分子切开
15．(1)乙 甲 (2)a处
绿色硬纸板(甲DNA分子)的碱基序列为：
……ATAGCATGCTATCCATG‖AA
TTCGGCATAC……
……TATCGTACGATAGGTACTTAA‖GCCGTAGE……
红色硬纸板(乙DNA分子)的碱基序列为：
……TCCTAG‖AATTCTCGGTATG‖AATTCCATAC……
……AGGATCTTAA‖GAGCCATACTTAA‖GGTATG……
(3)不能
1.2基因工程的基本操作程序 每课一练（人教版选修3）
基础过关
知识点一 目的基因的获取
1．基因工程的正确操作步骤是 ( )
①构建基因表达载体 ②将目的基因导入受体细胞
③检测目的基因的表达是否符合特定性状要求
④提取目的基因
A．③②④① B．②③①③
C．④①②③ D．③④①②
2．下列关于基因文库的说法，错误的是 ( )
A．可分为基因组文库和部分基因文库
B．cDNA文库属于部分基因文库
C．基因组文库的基因在不同物种之间均可进行基因交流
D．同种生物的cDNA文库基因数量较基因组文库基因数量少
3．下列获取目的基因的方法中需要模板链的是 ( )
①从基因文库中获取目的基因 ②利用PCR技术扩增目的基因 ③反转录法 ④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成目的基因
A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．②③
知识点二 基因表达载体的构建
4．下列哪项不是表达载体所必需的组成 ( )
A．目的基因 B．启动子
C．终止子 D．抗青霉素基因
5．下列操作不属于基因表达载体构建过程的是 ( )
A．用一定的限制酶切割质粒露出黏性末端
B．用同一种限制酶切割目的基因露出黏性末端
C．将切下的目的基因片段插入质粒切口处
D．将重组DNA导入受体细胞中
知识点三 将目的基因导入受体细胞
6．基因工程常用的受体细胞有 ( )
①大肠杆菌 ②枯草杆菌 ③支原体 ④动植物细胞
A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．①②④
知识点四 目的基因的检测与鉴定
7．检测转基因生物是否转录出mRNA，应通过何种分子杂交方法实现 ( )
A．DNA—DNA杂交
B．DNA—RNA杂交
C．RNA—蛋白质杂交
D．蛋白质—蛋白质杂交
8．要检测目的基因是否成功地插入了受体DNA中，需要用基因探针，基因探针是指( )
A．用于检测疾病的医疗器械
B．用放射性同位素或荧光分子等标记的DNA分子
C．合成β-珠蛋白的DNA
D．合成苯丙羟化酶的DNA片段
能力提升
9．利用PCR技术扩增DNA，需要的条件是 ( )
①目的基因 ②引物 ③四种脱氧核苷酸 ④热稳定DNA聚合酶 ⑤mRNA ⑥核糖体 ⑦能量
A．②③④⑤⑥ B．①③④⑤⑦
C．①②③⑤⑥ D．①②③④⑦
10．用某人的胰岛素基因制成的DNA探针，能与之形成杂交分子的是 ( )
①该人胰岛A细胞中的DNA ②该人胰岛B细胞中的mRNA ③该人胰岛A细胞中的mRNA ④该人肝细胞中的DNA
A．①③④ B．①②③
C．①②④ D．②
11．质粒是基因工程中最常用的载体，它存在于许多细菌体内，某细菌
质粒上的标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目
的基因)是否转移成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基
上生长情况也不同，如图所示外源基因在质粒中可插入的位置有a、
b、c三点。某同学根据实验现象对其插入的位点进行分析，其中分析正确的是( )
实验现象
实验推论
在含青霉素培养基上生长情况
在含四环素培养基上生长情况
目的基因插入的位置
A
能生长
能生长
a
B
不能生长
能生长
b
C
能生长
不能生长
c
D
不能生长
不能生长
c
12.在基因表达载体的构建中，下列说法不正确的是 ( )
①一个基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子 ②有了启动子才能驱动基因转录出mRNA ③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止 ④所有基因表达载体的构建是完全相同的
A．②③ B．①④ C．①② D．③④
13．棉铃虫是一种危害棉花的害虫。我国科学工作者发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死，而这种毒蛋白对人畜无害。通过基因工程方法，科学家采用花粉管通道法将毒蛋白基因转入棉花植株并成功表达，棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会死亡。花粉管通道法是指：利用植物花粉萌发时形成的花粉管通道将毒蛋白基因送入胚囊，进而导入不具备细胞壁的合子或早期胚体细胞，借助天然的种胚系统，形成含有目的基因的种胚。
(1)下列所示的黏性末端是由________种限制酶作用产生的。
(2)利用花粉管通道法将毒蛋白基因导入棉花细胞，此过程是基因操作的基本步骤中的第三步，即__________________。为减少获得目的基因的盲目性，在获得真核生物的目的基因时，应尽量采用______________的方法。
(3)该目的基因在导入受体细胞前需要与载体结合，目前经常使用的载体有__________、________________和__________。
(4)检测该目的基因是否表达的方法是__________________________________________
________________________________________________________________________。
14．酵母菌的维生素、蛋白质含量高，可生产食品和药品等。科学家将大麦细胞的LTP1基因导入啤酒酵母菌中，获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白，并酿出泡沫丰富的啤酒。基本操作过程如图所示，请据图回答下列问题：
(1)该技术定向改变了酵母菌的性状，这种可遗传变异属于_______________________
________________________________________________________________________。
(2)从大麦细胞中可直接分离获得LTP1基因，还可采用__________方法获得目的基因。本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内，所用的载体是__________________。
(3)要使载体与LTP1基因连接，首先应使用__________进行切割。假如载体被切割后，得到的分子末端序列为AATTCG，则能与该载体连接的LTP1基因分子末端是____________。
A．GCTTAA B．TAATTCC
C．CTTTAG D．AAATCT
(4)切割完成后，采用______________酶将载体与LTP1基因连接，连接后得到的DNA分子称为__________。
(5)此操作中可以分别用含有青霉素、四环素的两种选择培养基进行筛选，则有C进入的酵母菌在选择培养基上的生长情况是________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)除了看啤酒泡沫丰富与否外，还可用什么方法检测LTP1基因在啤酒酵母菌中是否表达？_____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
个性拓展
15．将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗，饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。以下是与植物疫苗制备过程有关的图和表。
表1 引物对序列表
引物对A
P1 AACTGAAATGTAGCTATC
P2 TTAAGTCCATTACTCTAG
引物对B
S1 GTCCGACTAGTGGCTGTG
S2 AGCTGGCGTTTAGCCTCG
表2 几种限制酶识别序列及切割位点表
限制酶
AluⅠ
EcoRⅠ
PstⅠ
SmaⅠ
切割
位点
AG↓CT
TC↑GA
G↓AATTC
CTTAA↑G
CTGCA↓G
G↑ACGTC
CCC↓GGG
GGG↑CCC
请根据以上图表回答下列问题：
(1)在采用常规PCR方法扩增目的基因的过程中，使用的DNA聚合酶不同于一般生物 体内的DNA聚合酶，其最主要的特点是__________。
(2)PCR过程中退火(复性)温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。表1为根据模板设计的两对引物序列，图2为引物对模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高的退火温度？__________。
(3)图1步骤③所用的DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求？______________。
(4)为将外源基因转入马铃薯，图1步骤⑥转基因所用的细菌B通常为__________。
(5)对符合设计要求的重组质粒T进行酶切。假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图1中标示的酶切点和表2所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。
①采用EcoRⅠ和PstⅠ酶切，得到________种DNA片段。
②采用EcoRⅠ和SmaⅠ酶切，得到______种DNA片段。
答案
1．C 2．C 3．D 4．D 5．D 6．D 7．B 8．B 9．D 10．C 11．B 12．B
13．(1)4 (2)将目的基因导入受体细胞 人工合成目的基因 (3)质粒 λ噬菌体的洐生物 动植物病毒 (4)让害虫吃棉花，观察害虫的生存状态
14．(1)基因重组 (2)人工合成 质粒 (3)限制酶 A (4)DNA连接 重组DNA(重组质粒) (5)能在含有青霉素的培养基上存活，但不能在含有四环素的培养基上存活 (6)检验转基因啤酒酵母菌能否产生LTP1蛋白
15．(1)耐高温 (2)引物对B (3)否
(4)农杆菌 (5)①2 ②1
1.3 基因工程的应用 每课一练（人教版选修3）
基础过关
知识点一 转基因植物
1．下列关于基因工程应用的叙述中，错误的是 ( )
A．提高植物的抗性
B．提高产品产量和品质
C．提高植物的光合作用效率
D．保护生物多样性，维持生态平衡
2．运用现代生物技术的育种方法，将抗菜青虫的Bt毒蛋白基因转移到优质油菜里，培育出抗虫的转基因油菜品种。根据以上信息，下列叙述正确的是 ( )
A．Bt毒蛋白基因的化学成分是蛋白质
B．Bt毒蛋白基因中会有菜青虫的遗传物质
C．转基因抗虫油菜能产生杀虫蛋白是由于具有Bt毒蛋白基因
D．转基因抗虫油菜产生的杀虫蛋白是无机物
3．番茄营养丰富，是人们喜爱的蔬菜。普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶的控制基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐贮藏。科学家通过基因工程将一种抗多聚半乳糖醛酸酶的基因导入番茄细胞，获得了抗软化番茄。下列关于培育抗软化番茄的叙述，错误的是 ( )
A．运载工具是质粒
B．受体细胞是番茄细胞
C．目的基因为多聚半乳糖醛酸酶基因
D．目的基因的表达延缓了细胞的软化
知识点二 转基因动物
4．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，他们还研究出一种可大大提高基因表达水平的新方法，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．能表达基因信息的动物
5．转基因技术可以改良动物品种，生产人类需要的药用蛋白。下列符合生产药用蛋白的是
( )
A．养殖转生长激素基因鲑鱼
B．养殖抗口蹄疫病毒转基因兔
C．养殖转乳糖酶基因牛
D．从牛乳汁中获得人血清蛋白
6．关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，不正确的是 ( )
A．器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题
B．猪的内脏构造、大小和血管分布与人极为相似
C．灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪
D．无论以哪种动物作为供体，都需在其基因组中导入某种调节因子以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因
知识点三 基因工程药物和基因治疗
7．下列不属于基因工程药物的是 ( )
A．从大肠杆菌体内获取的白细胞介素
B．从酵母菌体内获取的干扰素
C．从青霉菌体内获取的青霉素
D．从大肠杆菌体内获取的胰岛素
8．治疗复合型免疫缺陷症、白化病、囊性纤维化病等人类遗传病的根本途径是 ( )
A．口服化学药物
B．注射化学药物
C．利用辐射或药物诱发致病基因突变
D．采用基因治疗法纠正或弥补缺陷基因带来的影响
能力提升
9．“工程菌”是指 ( )
A．用物理或化学方法诱发菌类自身某些基因得到高效表达的菌类细胞株系
B．用遗传工程的方法，把相同种类不同株系的菌类通过杂交得到的新细胞体系
C．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系
D．从自然界中选取能迅速增殖的菌类
10．有关动物基因工程的说法，错误的是 ( )
A．将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速度
B．将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，使获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大减低
C．利用基因工程技术，得到的乳腺生物反应器可以解决很多重要的药品的生产问题
D．用转基因动物作为器官移植的供体时，导入的是调节因子，而不是目的基因，因此无法抑制抗原的合成
11．下列关于基因工程应用的叙述，正确的是 ( )
A．基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因
B．基因诊断的基本原理是DNA分子杂交
C．一种基因探针能检测水体中的各种病毒
D．利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在于人体B淋巴细胞的DNA中
12．在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是 ( )
A．用限制酶切割烟草花叶病毒的核酸
B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C．将重组DNA分子导入烟草原生质体
D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
13．利用基因工程生产蛋白质药物，经历了三个发展阶段。第一阶段：将人的基因转入细菌细胞；第二阶段：将人的基因转入小鼠等动物的细胞。前两个阶段都是进行细胞培养，提取药物。第三阶段：将人的基因转入高等动物体，饲养这些动物，从乳汁、尿液等中提取药物。
(1)将人的基因转入异种生物的细胞或个体内，能够产生药物蛋白的原理是基因能控制________________过程(以遗传信息图示表示)。
(2)为了获得更多的目的基因，可以用________________技术使目的基因在生物体外大量扩增。
(3)由于重组DNA分子成功导入受体细胞的频率______，所以在转化后通常需要进行__________操作。
(4)利用转基因牛、羊乳汁提取药物工艺简单，甚至可以直接饮用治病。如果将药物蛋白基因移到动物如牛、羊的膀胱上皮细胞中，利用转基因牛、羊尿液生产提取药物比乳汁提取药物的更大优越性在于：处于不同发育时期的______________(填性别)动物可产生药物。
14．如图所示为人体正常红细胞和镰刀型细胞贫血症患者红细胞形态及镰刀型细胞贫血症的基因治疗过程，请回答以下问题：
(1)________图细胞为镰刀型细胞贫血症的红细胞，这种病是由于________造成的。
(2)写出以下结构或物质的名称：
A．____________________________；D.__________________________。
(3)写出以下过程的操作内容：
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
②用携带正常基因的载体(病毒)侵染造血干细胞；
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)该方法属于________(填“体内”或“体外”)基因治疗，其特点是_______________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
个性拓展
15．SCID患者缺乏正常的人体免疫功能，只要稍被细菌或病毒感染，就会发病死亡。经研究证实，SCID患者细胞的一条常染色体上编码腺苷酸脱氨酶的基因(ada)发生了突变。
(1)请运用所学知识，设计一个治疗SCID病的方案。
第一步：先将人体正常ada基因克隆后用来替换反转录病毒的原有基因，构建成重组载体。
第二步：___________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第三步：___________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第四步：____________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)还有哪些遗传病可用基因治疗方案治疗？(举两例即可)
答案
1．D 2．C 3．C 4．B 5．D 6．C 7．C 8．D 9．C 10．D 11．B 12．A
13．(1)DNA→RNA→蛋白质(性状)
(2)PCR(聚合酶链式反应)
(3)低 筛选 (4)雌性、雄性
14．(1)乙 基因突变
(2)合成血红蛋白的正常基因(目的基因) 造血干细胞
(3)①将正常基因导入到载体中 ③将载体(携带正常基因)导入到造血干细胞染色体上 ④经过改造的造血干细胞输入到患者骨髓中产生正常的血细胞
(4)体外 操作复杂但效果较为可靠
15．(1)从SCID患者体内分离出T淋巴细胞 将T淋巴细胞与携带了正常ada基因的反转录病毒混合培养，让病毒感染T淋巴细胞 通过细胞培养并确认转入的基因表达后，用显微注射器将转基因T淋巴细胞注射到SCID患者的骨髓组织中 (2)血友病、镰刀型细胞贫血症等
1.4 蛋白质工程的崛起 每课一练（人教版选修3）
基础过关
知识点一 蛋白质工程崛起的缘由和原理
1．玉米是生产赖氨酸的好材料，可是产量较低，可以通过改变什么结构来提高产量( )
A．天冬氨酸激酶
B．二氢吡啶二羧酸合成酶
C．肽酶
D．A、B两项都是
2．下列关于蛋白质工程的说法，正确的是 ( )
A．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作
B．蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子
C．对蛋白质的改造是通过直接改造相应的mRNA来实现的
D．蛋白质工程的流程和天然蛋白质合成的过程是相同的
3．蛋白质工程操作的实质是 ( )
A．改造蛋白质 B．改造mRNA
C．改造基因 D．改造氨基酸
4．在设计合成自然界中不存在的蛋白质时，首先应该设计 ( )
A．基因结构 B．mRNA结构
C．氨基酸序列 D．蛋白质结构
5．蛋白质工程中直接需要进行操作的对象是 ( )
A．氨基酸结构 B．蛋白质空间结构
C．肽链结构 D．基因结构
6．科学家为提高玉米中赖氨酸含量，计划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中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
知识点二 蛋白质工程的进展和前景
7．下列说法正确的是 ( )
A．蛋白质工程和基因工程的目的都是获得人类需要的蛋白质，所以二者没有区别
B．基因工程是蛋白质工程的关键技术
C．通过蛋白质工程改造后的蛋白质，有的仍然是天然的蛋白质
D．蛋白质工程是在蛋白质分子水平上直接改造蛋白质的
8．用蛋白质工程方法制成的电子元件，具有下列哪些特点 ( )
①体积小 ②耗电少 ③效率高 ④灵活性强
A．①②③ B．①②④
C．②③④ D．①③④
9．下列关于蛋白质工程应用的叙述，不正确的是 ( )
A．蛋白质工程可以改造酶的结构，提高酶的热稳定性
B．通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性
C．利用蛋白质工程可以从大肠杆菌细胞中得到人的胰岛素
D．蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰，合成速效型胰岛素制剂
能力提升
10．下列关于蛋白质工程的叙述，错误的是 ( )
A．蛋白质工程操作的实质是改造基因
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
11．下列关于基因工程的叙述，不正确的是 ( )
A．基因工程的实质是外源基因的导入使生物产生出本身不能产生的蛋白质
B．基因工程可使生物产生出自然界中不存在的蛋白质种类
C．基因工程使生物产生的变异属于基因重组
D．基因工程操作程序遵循的思路是中心法则，从DNA→mRNA→蛋白质→生物功能
12．以下蛋白质工程中，目前已成功的是 ( )
A．对胰岛素进行改造，生产速效型药品
B．蛋白质工程应用于微电子方面
C．生产体外耐储存的干扰素
D．用蛋白质工程生产血红蛋白
13．关于基因工程和蛋白质工程的说法正确的是 ( )
A．都是分子水平上的操作
B．基因工程就是改造基因的分子结构
C．蛋白质工程就是改造蛋白质的分子结构
D．基因工程能创造出自然界根本不存在的基因，蛋白质工程能创造出自然界根本不存在的蛋白质
14．干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在70 ℃下保存半年，给广大患者带来福音。
(1)蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”(请填写)。
(2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产________________的蛋白质，不一定符合人类生产和生活的需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过__________或__________，对现有蛋白质进行__________，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。
(3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的__________结构。
(4)对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？_________________________________________________________________。原因是____________________________________________________________________。
15．阅读下列材料并回答问题。
利用蛋白质工程改造天然蛋白质，进而改变其功能，可以获得毒副作用减弱、专一性增强、药效加强、稳定性增强的理想药物。如胰岛素是治疗依赖型糖尿病的特效药物，但是天然胰岛素在人体内的作用只有几小时，重症病人每天要注射多次药物，给病人带来很大的痛苦和不便。通过蛋白质工程改变胰岛素的空间结构，以延长其半衰期，可以得到长效胰岛素。另外，还可以在不改变胰岛素活性部位结构的前提下，增强与其他部位的结合强度，使之难以被酶破坏，从而增强其稳定性。
(1)用蛋白质工程生产的胰岛素，与天然胰岛素相比较，其显著的优点有哪些？
________________________________________________________________________。
(2)写出蛋白质工程的基本途径。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)与基因工程相比，通过蛋白质工程合成的蛋白质有何特点？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
个性拓展
16．近期《肝脏学》杂志发表了一篇文章称科学家经研究发现：乙肝病毒HBX蛋白质调控宿主细胞内许多基因的转录，广泛影响宿主细胞的各种生命活动，包括调节细胞凋亡、抑制细胞DNA的修复、干扰细胞有丝分裂和细胞周期进程等，因此可利用该蛋白质治疗乙肝。下图表示利用乳腺反应器生产乙肝病毒HBX蛋白的流程示意图。
(1)已知HBX蛋白基因的核苷酸序列，则①可采用__________获得目的基因，并用________技术进行扩增。
(2)为获得更高活性的HBX蛋白质，需要对蛋白质结构进行设计改造，但必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质的原因是____________________________
________________________________________________________________________。
(3)图中载体④是__________，⑥为胚胎移植到受体，在该步骤操作前对胚胎进行了检查和筛选，发现有些胚胎因为外源基因的插入而死亡，请你分析外源基因插入导致胚胎死亡的原因：________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
1．D 2．B 3．C 4．D 5．D 6．C 7．B 8．A 9．C 10．B 11．B 12．A 13．A
14．(1)预期蛋白质的功能 蛋白质三维结构 应有的氨基酸序列 相应的脱氧核苷酸序列(基因)
(2)自然界已存在 基因修饰 基因合成 改造 (3)空间(或高级)
(4)基因 基因控制蛋白质的合成，并且基因能遗传给下一代
15．(1)具有长效性和稳定性 (2)从预期的蛋白质功能出发→设计预期的胰岛素分子结构→推测应有的氨基酸序列→找到相应的脱氧核苷酸序列(基因) (3)蛋白质工程合成的蛋白质是自然界原本不存在的蛋白质
16．(1)人工合成法 PCR (2)改造基因易于操作且改造后能够遗传 (3)动物病毒 外源基因的插入导致胚胎正常发育所需的基因不能表达
专题一 基因工程 专题检测（人教版选修3）
(时间：90分钟 分数：100分)
一、选择题(本题共20小题，每小题3分，共60分)
1．在已知序列信息的情况下，获取目的基因的最方便方法是 ( )
A．化学合成法
B．基因组文库法
C．cDNA文库法
D．聚合酶链式反应
2．利用外源基因在受体细胞中表达可生产人类所需要的产品，下列各项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是 ( )
A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因
B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及mRNA
C．山羊乳腺细胞中检测到人生长素DNA序列
D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白
3．下列有关基因工程技术的叙述，正确的是 ( )
A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和载体
B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列
C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快
D．只要目的基因进入了受体细胞就能成功实现表达
4．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
5．下列关于cDNA文库和基因组文库的说法中，不正确的是 ( )
A．cDNA文库中的DNA来源于mRNA的反转录过程
B．如果某种生物的cDNA文库中的某个基因与该生物的基因组文库中的某个基因控制的性状相同，则这两个基因的结构也完全相同
C．cDNA文库中的基因都没有启动子
D．一种生物的cDNA文库可以有许多种，但基因组文库只有一种
6．利用基因工程技术将生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊生长速度比一般的绵羊提高30%，体型大50%，在基因操作过程中生长激素基因的受体细胞最好采用 ( )
A．乳腺细胞 B．体细胞
C．受精卵 D．精巢
7．下列关于目的基因导入微生物细胞的叙述中，不正确的是 ( )
A．常用原核生物作为受体细胞，是因为原核生物繁殖快，且多为单细胞、遗传物质相对较少
B．受体细胞所处的一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态称为感受态
C．感受态细胞吸收DNA分子需要适宜的温度和酸碱度
D．感受态细胞吸收重组表达载体DNA分子的液体只要调节为适宜的pH即可，没必要放入缓冲液
8．下列关于基因工程的叙述，不正确的是 ( )
A．基因工程的原理是基因重组
B．运用基因工程技术，可使生物发生定向变异
C．一种生物的基因转移到另一种生物的DNA分子上，属于基因工程的内容
D．是非同源染色体上非等位基因的自由组合
9．基因工程技术也称DNA重组技术，其实施必须具备的4个必要条件是 ( )
A．工具酶、目的基因、载体、受体细胞
B．重组DNA、RNA聚合酶、限制酶、连接酶
C．模板DNA、信使RNA、质粒、受体细胞
D．目的基因、限制酶、载体、体细胞
10．已知某种限制酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如图中箭头所指。如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被酶切断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是 ( )
A．3 B．4 C．9 D．12
11．在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是 ( )
A．用mRNA为模板反转录合成DNA
B．以4种脱氧核苷酸为原料人工合成
C．将供体DNA片段转入受体细胞中，再进一步筛选
D．由蛋白质的氨基酸序列推测mRNA
12．以下说法正确的是 ( )
A．用基因工程培育的抗虫植物也能抗病毒
B．基因工程在畜牧业上的应用主要是培育体形巨大、品质优良的动物
C．基因工程可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆性强的作物
D．科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质导入植物中，或者改变这些氨基酸的合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量
13．目的基因与载体结合所需的条件有 ( )
①同一种限制酶 ②具有抗性基因的质粒 ③RNA聚合酶 ④目的基因 ⑤DNA连接酶 ⑥四种脱氧核苷酸 ⑦ATP
A．①②③④⑤⑥⑦ B．①②④⑤⑥⑦
C．①②③④⑤ D．①②④⑤⑦
14．用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述不正确的是 ( )
A．常用相同的限制酶处理目的基因和质粒
B．DNA连接酶和RNA聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶
C．可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒
D．导入大肠杆菌的目的基因不一定能表达成功
15．蛋白质工程与基因工程相比，其突出特点是 ( )
A．基因工程原则上能生产任何蛋白质
B．蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质
C．蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现
D．蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第三代基因工程
16．下列技术中，不是依据DNA分子杂交原理的是 ( )
A．检测目的基因是否导入了受体细胞
B．检测目的基因是否转录出了mRNA
C．检测目的基因是否翻译合成蛋白质
D．快速灵敏地检测饮用水中病毒的含量
17．从1997年开始，我国可以自行生产乙肝疫苗等基因工程药物，方法是 ( )
A．在受体细胞内大量增殖乙肝病毒
B．在液体培养基中大量繁殖乙肝病毒
C．将乙肝病毒的全部基因导入受体细胞中并表达
D．将乙肝病毒的表面抗原基因导入受体细胞中并表达
18．科学家将含人的α-抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育成的羊能分泌含α-抗胰蛋白酶的奶。这一过程涉及 ( )
①DNA按照碱基互补配对原则自我复制 ②DNA以其中一条链为模板合成RNA
③RNA以自身为模板自我复制
④按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质
A．①②④ B．③④
C．①②③ D．①②
19．基因治疗是指 ( )
A．用DNA探针修复缺陷基因
B．用DNA探针检测疾病
C．将正常基因导入有基因缺陷的细胞中
D．将外源基因导入受体细胞
20．腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症是一种免疫缺陷病，对患者采用基因治疗的方法是：取出患者的白细胞，进行体外培养时转入正常ADA基因，再将这些白细胞注射入患者体内，使其免疫功能增强，能正常生活。下列有关叙述中，正确的是 ( )
A．正常ADA基因替换了患者的缺陷基因
B．正常ADA基因通过控制ADA的合成来影响免疫功能
C．白细胞需在体外培养成细胞系后再注射入患者体内
D．腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于获得性免疫缺陷病
二、非选择题(本题共4小题，共40分)
21．(8分)十多年前，棉铃虫在我国大面积爆发，每年的经济损失达100亿元以上，对此我国科学工作者研究发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白可使棉铃虫致死，而此毒蛋白对人畜无害。而后，我国科技工作者成功地将毒蛋白基因转入棉花植株内并成功实现表达。该抗虫棉品种在1998年推广后取得了很好的经济效益。请据此回答下列问题：
(1)培育抗虫棉新品种应用了__________技术，该过程中，所用的基因“剪刀”是________________，基因的“针线”是______________，基因的“运输工具”是____________。
(2)将毒蛋白基因转入棉花植株内的操作步骤是：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________；
(3)该技术除了取得经济效益外，在环境保护方面的作用表现为：________________________________________________________________________。
22．(8分)回答有关基因工程的问题：
(1)构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端， 也可能产生________末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则 应选择能使二者产生____________(相同、不同)黏性末端的限制酶。
(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
在用表达载体转化大肠杆菌时，常用________处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为____________________。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成________，常用抗原—抗体杂交技术。
(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的________中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的______________上。
23．(12分)已知SARS是由一种RNA病毒感染所引起的疾病。SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康复后的血清中有抗S蛋白的特异性抗体。某研究小组为了研制预防SARS病毒的疫苗，开展了前期研究工作。其简要的操作流程如下，据图回答下列问题。
(1)实验步骤①所代表的反应过程是_______________________________________。
(2)步骤②构建重组表达载体A和重组表达载体B必须使用限制性核酸内切酶和____________酶，后者的作用是将限制酶切割的__________和____________连接起来。
(3)如果省略步骤②而将大量扩增的S基因直接导入大肠杆菌，一般情况下，不能得到表达的S蛋白，其原因是S基因在大肠杆菌中不能____________，也不能__________________。
(4)为了检测步骤④所表达的S蛋白是否与病毒S蛋白有相同的免疫反应特性，可用________________________________与____________________________进行抗原—抗体特异性反应实验，从而得出结论。
(5)步骤④和⑥的结果相比，原核细胞表达的S蛋白与真核细胞表达的S蛋白的氨基酸序列________(相同、不同)，根本原因是______________________________________
________________________________________________________________________。
24．(12分)科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内表达成功。请据图回答问题。
(1)图中①DNA是以____________________________为模板，________________形成单链DNA，在酶的作用下合成双链DNA，从而获得了所需要的基因。
(2)图中②代表的是__________________，在它的作用下将质粒(______________DNA)切出____________末端。
(3)图中④表示将________________________。⑤表示____________DNA随大肠杆菌的繁殖而进行____________。
(4)采用蛋白质工程可以对胰岛素进行改造，使之起效时间缩短，保证餐后血糖高峰和血液中胰岛素高峰一致。如果你是科研工作者，请写出研制速效胰岛素的思路。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)下列关于蛋白质工程的说法不正确的是 ( )
A．蛋白质工程能将人抗体某些区段替代鼠单克隆抗体的区段，降低鼠单克隆抗体免疫原性
B．蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变
C．理论上通过对关键氨基酸的转换与增删是进行蛋白质工程的唯一方法
D．蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要
答案
1．A 2．D 3．C 4．D 5．B 6．C 7．D 8．D 9．A 10．C 11．B 12．C 13．D
14．B 15．B 16．C 17．D 18．A 19．C 20．B
21．(1)基因工程 限制性核酸内切酶 DNA连接酶 载体
(2)①毒蛋白基因的获得 ②毒蛋白基因与载体结合 ③将毒蛋白基因导入受体细胞 ④毒蛋白基因的表达与检测
(3)不使用农药、不污染环境
22．(1)平 相同 (2)RNA聚合酶识别和结合的位点，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质 CaCl2溶液(或Ca2＋) 分子杂交技术 人胰岛素 (3)T-DNA 染色体的DNA
23．(1)反转录 (2)DNA连接 载体 S基因 (3)复制 合成S基因的mRNA
(4)大肠杆菌中表达的S蛋白 SARS康复病人血清 (5)相同 表达蛋白质所用的基因相同
24．(1)原胰岛素mRNA 反转录
(2)特定的限制性核酸内切酶 环状 黏性 (3)目的基因导入受体细胞 重组 扩增
(4)确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基序列
(5)C
