第二节 关注基因工程
一、选择题
1.以下关于抗病毒转基因植物成功表达后的说法,正确的是( )
A.抗病毒转基因植物可以抵抗所有病毒
B.抗病毒转基因植物对病毒的抗性具有局限性或特异性
C.抗病毒转基因植物可以抵抗害虫
D.抗病毒转基因植物可以稳定遗传,不会变异
解析:抗病毒转基因植物只能抵抗某些病毒,并不是所有病毒,也不能抗虫。抗病毒转基因植物可能会发生变异。
答案:B
2.下列关于基因治疗的说法正确的是( )
A.基因治疗只能治疗一些传染病,如艾滋病
B.基因治疗的主要方法是让患者口服一些健康的外源基因
C.基因治疗的主要原理是引入健康基因弥补患者的基因缺陷
D.基因治疗在发达国家已成为一种常用的临床治疗手段
解析:基因治疗是指将健康基因导 ( http: / / www.21cnjy.com )入有基因缺陷的细胞内,以达到修复基因缺陷的目的。基因治疗不能治疗传染病。基因治疗目前还处于初期的临床试验阶段。
答案:C
3.若利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种,其在环境保护上的重要意义是( )
A.减少氮肥使用量,降低生产成本
B.减少氮肥生产量,节约能源
C.避免使用氮肥过多引起的环境污染
D.改良土壤的群落结构
解析:农业生产中大量施用氮肥、磷肥,往 ( http: / / www.21cnjy.com )往造成水体富营养化,引起淡水“水华”、海洋“赤潮”现象的发生,造成水体恶化,污染环境。利用基因工程技术培育能固氮的水稻新品种,可减少氮肥施用量,避免水体富营养化,在环保方面具有重要意义。
答案:C
4.生物武器具有强大的感染力和致病力,针对这些特点,下列哪项不是防治生物武器的有效措施 ( )
A.提前接种疫苗
B.发现病人,立即报告,及时隔离
C.注意切断传播途径
D.只注意环境消毒,不注意动植物灭菌
解析:防治生物武器,既要注意环境消毒,又要注意动植物灭菌,因为动植物都可以成为传染源。
答案:D
5.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.-种基因探针能检测水体中的各种病毒
D.原核基因不能用来进行真核生物的遗传改良
解析:基因工程是生物工程技术的核心内容,能 ( http: / / www.21cnjy.com )够按照人们的意愿,定向地改造生物的遗传性状。基因治疗是把正常的基因导入有缺陷的细胞,从而使其表达,达到治疗目的。基因诊断常用基因探针来进行,其遵循的原理是DNA分子杂交,具有很强的特异性,因此一种探针只能检测水体中的一种病毒。所有生物共用一套遗传密码,所以原核基因也能用来进行真核生物的遗传改良。
答案:B
6.生物武器的传播途径包括( )
①直接传播 ②食物传播 ③生活必需品传播 ④施用者人体传播
A.①② B.②③
C.①②③ D.①②③④
解析:生物武器的本质是病原体,尤其是病原微生物,故本题所述传播途径包括①②③,不包括④。
答案:C
7.下列技术依据DNA分子杂交原理的是( )
①用DNA分子探针诊断疾病 ②受精卵的形成 ③快速灵敏地检测饮用水中病毒的含量 ④目的基因与载体结合成重组DNA分子
A.②③ B.①③ C.③④ D.①④
解析:用DNA分子探针诊断疾 ( http: / / www.21cnjy.com )病和快速灵敏地检测饮用水中病毒的含量,都利用了DNA分子探针,都用到了DNA分子杂交原理。受精卵的形成利用了细胞膜的流动性原理。目的基因与载体结合成重组DNA分子涉及碱基互补配对。
答案:B
8.下列有关基因工程的成果及应用的说法,正确的是( )
A.用基因工程方法培育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:植物的抗性表现为抗虫、抗病、抗除 ( http: / / www.21cnjy.com )草剂、抗干旱、抗盐碱等,分别是由不同的抗性基因决定的。基因工程在畜牧业上的重要应用是改善畜产品的品质,而不是培养体型巨大的动物。基因治疗有望为人类解除遗传病带来的痛苦,但目前还处于初期的临床试验阶段。
答案:C
9.美国科学家运用基因工程的方法得到体型巨大的“超级小鼠”,运用的方法是( )
A.把牛的生长激素基因和人的生长激素基因分别注入小白鼠体内
B.把牛的生长激素基因和人的生长激素基因分别注入小白鼠的受精卵中
C.把植物细胞分裂素基因和生长素基因分别注入小白鼠的受精卵中
D.把人的生长激素基因和牛的生长激素基因分别注入小白鼠的卵细胞中
解析:外源生长激素基因的表达可以使转基 ( http: / / www.21cnjy.com )因动物生长得更快。将人的生长激素基因和牛的生长激素基因分别注入到小白鼠的受精卵中,就可得到体型巨大的“超级小鼠”。
答案:B
10.下列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降低
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,由于导入的是调节因子,而不是目的基因,因此无法抑制抗原的合成
解析:用转基因动物作为器官移植的供体时,导入的调节因子能抑制抗原决定基因的表达。
答案:D
11.转基因技术就是对某一物种具有特别性 ( http: / / www.21cnjy.com )状的基因进行分离,并把它移植到另一物种上去,从而使这一物种具有组合基因。然而转基因技术也会带来负面影响。下列哪项不是转基因生物可能带来的弊端 ( )
A.对生物多样性的影响,如抗除草剂作物的产生会破坏农田生物的多样性
B.使近亲野生物种具有抗性基因,可能会变成“超级杂草”
C.转基因生物的食品加工带来食品污染
D.转基因生物的大规模繁殖导致生物入侵
解析:转基因生物可能带来食品污染,而不是食品加工带来食品污染。
答案:C
二、非选择题
12.利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺 ( http: / / www.21cnjy.com )反应器技术。青岛“崂山奶山羊乳腺反应器研制”项目通过鉴定,该项目产生的药用蛋白具有表达效率高、成本低、安全性高、易于分离纯化的优点,可产生干扰素、乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等医药产品,造福人类。
请根据这一科技成果的研究过程回答问题。
(1)科学家从相关基因组中获取了目的 ( http: / / www.21cnjy.com )基因,并采用 技术对目的基因进行扩增,然后将目的基因与质粒等载体组合形成了重组载体。在重组载体的构建过程中需要的工具酶有 。
(2)在基因工程操作过程中,基因工程的核心是 ,一个基因表达载体的组成必须有标记基因,其作用是
。
(3)如何检测和鉴定目的基因已被成功导入羊体内 请写出两种方法。
解析:目的基因的扩增常用PCR技术;在 ( http: / / www.21cnjy.com )将目的基因与载体结合时需要用到限制性核酸内切酶和DNA连接酶。标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否导入了目的基因。目的基因的检测与鉴定方法:DNA分子杂交(检测是否导入了目的基因)、DNA与mRNA杂交、抗原与抗体杂交、从羊的乳汁中提取干扰素等。
答案:(1)PCR(聚合酶链式反应) 限制性核酸内切酶、DNA连接酶
(2)基因表达载体的构建 为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来
(3)DNA分子杂交;DNA与mRNA分子杂交;抗原—抗体杂交;从羊的乳汁中提取干扰素。(写出以上任意两点即可)
13.胰岛素是治疗糖尿病的重要药物,下图是采用基因工程技术生产胰岛素的操作过程示意图,请据图回答问题。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)完成过程②必需的酶是 。
(2)在利用A、B获得C的过程中,必须用 切割A和B,使它们产生相同的 ,再加入 ,才可形成C。
(3)取自大肠杆菌的物质B,在基因工程中 ( http: / / www.21cnjy.com )起 作用,必须具备的条件是 (至少2个)。
(4)图中的D是基因工程中的 细胞,能作为这种细胞的有 等。
解析:(1)过程②为由单链RNA到双链DNA的过程,为反转录,需要反转录酶的催化。
(2)A为目的基因,B为载体,需要用限制性核酸内切酶切出相同的黏性末端,然后在DNA连接酶的作用下相互结合。
(3)从大肠杆菌中提取的B为质粒, ( http: / / www.21cnjy.com )在基因工程中可以起到载体的作用。载体必须具备的条件是具有标记基因和一至多个限制酶切割位点,能够在宿主细胞中复制并稳定保存。
(4)常用的受体细胞是大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞等。
答案:(1)反转录酶
(2)限制性核酸内切酶 黏性末端 DNA连接酶
(3)载体 具有标记基因和一至多个限制酶切割位点,能够在宿主细胞中复制并稳定保存
(4)受体 大肠杆菌、枯草杆菌、酵母菌和动植物细胞
14.棉铃虫是一种严重危害棉花的害虫 ( http: / / www.21cnjy.com )。我国科学家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,而此毒蛋白对人畜无害。通过基因工程的方法,我国已将该毒蛋白基因移入棉株细胞内并实现成功表达。由于棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会死亡,所以该棉花新品种在1998年推广后,已取得了很好的经济效益。
请根据上述材料回答下列问题。
(1)该项科学成果在环境保护上的重要作用是
。
(2)科学家预言,此种“转基因抗虫棉”独立种植若干代以后,也将出现不抗虫的植株,出现此种现象的原因是发生了 。
(3)题中“毒蛋白基因移入棉花植株内并实现成功表达”中的“成功表达”是指
。
(4)与杂交育种、诱变育种相比,通过基因工程培育新品种的主要优点是
。
(5)在培育“转基因抗虫棉”的基因操作 ( http: / / www.21cnjy.com )中,所用的基因的“剪刀”是 ,基因的“针线”是 ,基因的 “运载工具”是 。
(6)转基因技术有利有弊,请各举一例加以说明:
有利方面:
;
有害方面:
。
解析:本题主要考查了基因工程 ( http: / / www.21cnjy.com )的优点、目的基因的表达和基因工程的安全性问题等知识点。基因工程的优点是目的性强、育种周期短,克服了远缘杂交不亲和的障碍。抗虫棉的优点是减少了农药对环境的污染,保护了生态环境。其中毒蛋白基因的表达经过转录和翻译两个阶段。
答案:(1)减少了农药对环境的污染,保护了生态环境
(2)基因突变
(3)毒蛋白基因在棉花细胞内经过转录和翻译合成了毒蛋白
(4)目的性强,育种周期短,克服了远缘杂交不亲和的障碍
(5)限制性核酸内切酶 DNA连接酶 载体(或质粒等)
(6)用于疾病的诊断和治疗 ( http: / / www.21cnjy.com ),生产传统方法难以生产的药物,用于培育优良动、植物新品种等 不利于环境保护,可能引起环境问题、食物安全性问题、生物安全性问题等第三节 蛋白质工程
一、选择题
1.蛋白质工程的目标是( )
A.通过对基因进行诱变,产生新的蛋白质
B.通过基因重组,合成生物体本来没有的蛋白质
C.根据人们对蛋白质功能的特定需求,改造或制造蛋白质
D.生产大量的蛋白质
解析:蛋白质工程是指为了满足人类的 ( http: / / www.21cnjy.com )生产和生活的需要,以蛋白质分子的结构规律和生物功能为基础,通过基因修饰或合成新的基因,对现有的蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质。
答案:C
2.对蛋白质的改造有大改、中改和小改之分,其划分的依据是( )
A.蛋白质分子的复杂程度
B.操作过程的复杂程度
C.蛋白质改造部位的多少
D.蛋白质数目的多少
解析:蛋白质的改造有大改、中改、小改,其划分的依据是蛋白质改造部位的多少。
答案:C
3.蛋白质工程中对蛋白质分子进行设计时,主要包括哪几种 ( )
①进行少数氨基酸的替换
②对不同来源的蛋白质进行拼接
③从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质
④直接改变蛋白质的空间结构
A.①② B.①②③
C.②③④ D.①②④
解析:蛋白质工程中对蛋白质分子进 ( http: / / www.21cnjy.com )行设计时,不能直接改变蛋白质的空间结构。但是能进行少数氨基酸的替换,能对不同来源的蛋白质进行拼接,能够从氨基酸的排列顺序出发设计全新的蛋白质。
答案:B
4.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
解析:蛋白质工程通过基因修饰或基因 ( http: / / www.21cnjy.com )合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活需求,蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程。
答案:B
5.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在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
解析:蛋白质工程是依据人们设计的蛋白质分子结构来改造基因,进而控制合成或改变自然界中的蛋白质。在大肠杆菌中生产人胰岛素利用的是基因工程。
答案:C
6.下列不属于蛋白质工程成果的是( )
A.改造酶的结构,提高酶的热稳定性
B.生产出鼠—人嵌合抗体
C.将tPA分子中的天冬酰胺替换为谷氨酰胺
D.蛋白酶洗衣粉容易洗掉奶渍、血渍
解析:A、B、C三项所述都是对现存的蛋白质分子进行改造,属于蛋白质工程的成果。而加酶洗衣粉属于酶制剂的应用,属于酶工程的成果。
答案:D
7.以下有关蛋白质工程的叙述,不正确的是( )
A.蛋白质工程发展的基础是基因工程
B.蛋白质工程是从预期的蛋白质功能出发最终找到脱氧核苷酸序列的过程
C.利用蛋白质工程生产的速效胰岛素已通过临床试验
D.蛋白质工程只能改造现有的蛋白质而不能制造新的蛋白质
解析:利用蛋白质工程可以通过预期蛋白质功能,人工设计基因,从而制造出新的蛋白质。
答案:D
8.人们发现,蛛丝蛋白比蚕 ( http: / / www.21cnjy.com )丝蛋白更细,但强度却更大,于是就有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构从而推出其基因结构,以指导对蚕丝蛋白基因的修改,从而让蚕也吐出像蛛丝蛋白一样坚韧的丝。此过程的名称和依据的原理分别是( )
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:通过改造基因获得满足人类需要的蛋白质,属于蛋白质工程,其原理为蛋白质→RNA→DNA→RNA→蛋白质。
答案:D
9.科学家将β干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌体内表达,使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸,结果大大提高了β干扰素的抗病活性,并且提高了储存稳定性。该生物技术为( )
A.基因工程 B.蛋白质工程
C.基因突变 D.细胞工程
解析:基因工程是通过对基因的操作,将符合人们需要的目的基因导入适宜的生物体,使目的基因高效表达,从而提取所需蛋白质,或表现出某种性状,蛋白质产品仍然为天然存在的。而蛋白质工程却是对控制蛋白质合成的基因进行改造,从而实现对其编码的蛋白质的改变,所得到的已不是天然存在的蛋白质。题目中的操作涉及的基因显然不再是原来的基因,其合成的β干扰素也不是天然的β干扰素,而是经过改造的人类所需要的蛋白质,因而整个过程利用的生物技术为蛋白质工程。
答案:B
10.科学家想提高玉米中赖氨酸 ( http: / / www.21cnjy.com )的含量,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第104位的天冬酰胺变成异亮氨酸,这样就可以使玉米叶片和种子中的游离赖氨酸分别提高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
解析:蛋白质功能与其高级结构密切相关,因蛋白 ( http: / / www.21cnjy.com )质高级结构非常复杂,所以直接对蛋白质进行改造非常困难。而蛋白质是由基因控制合成的,对基因进行操作却容易得多,而且获得的性状可以遗传。
答案:C
11.下列关于蛋白质工程的说法,正确的是( )
A.蛋白质工程仅仅是对蛋白质分子进行操作
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
解析:蛋白质工程是通过基因修饰或基因 ( http: / / www.21cnjy.com )合成,对现有的蛋白质进行改造,或产生新的蛋白质。蛋白质工程的流程是预期蛋白质的功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因);天然蛋白质的合成过程是基因→表达(转录和翻译)→形成具一定氨基酸序列的多肽链→形成具有高级结构的蛋白质→行使生物功能。
答案:B
12.下列关于蛋白质工程的叙述,正确的是( )
①通过对蛋白质进行结构分 ( http: / / www.21cnjy.com )析获取蛋白质的结构信息 ②蛋白质的结构预测主要指根据蛋白质分子的氨基酸序列,来对其高级结构进行预测 ③结构预测的目的是构建蛋白质的立体结构模型,从而进行结构和功能的研究以及蛋白质分子设计 ④实施蛋白质工程的前提条件是基因工程 ⑤可利用基因工程的方法对蛋白质进行改造 ⑥所有蛋白质结构的改造都可以通过基因定点诱变技术来实现
A.①③④⑥ B.②③④⑤
C.①②③⑤ D.①②③④
解析:实施蛋白质工程的前 ( http: / / www.21cnjy.com )提条件是了解蛋白质的结构和功能的关系,故④错。对蛋白质结构分析主要是获取蛋白质的结构信息,以便将蛋白质分子的结构特性同其特定的功能有效地联系起来。对结构预测的目的是在了解蛋白质的氨基酸序列的基础上来构建蛋白质的立体结构模型,从而进行结构和功能的研究以及蛋白质分子设计。定点诱变技术是创造新基因的一般方法,但通过基因的定点诱变技术并不能实现对所有蛋白质的改造,故⑥错。
答案:C
二、非选择题
13.某多肽链的一段氨基酸序列是…—甲硫氨酸—色氨酸—苯丙氨酸—色氨酸—…
(1)怎样得出决定这一段肽链的脱氧核苷酸序列 请把相应的碱基序列写出来。
(2)确定目的基因的碱基序列后,怎样才能合成或改造目的基因(DNA)
解析:蛋白质工程首先设计蛋白质的氨基 ( http: / / www.21cnjy.com )酸序列,然后找到对应的脱氧核苷酸序列,根据DNA(基因)的脱氧核苷酸序列进行人工合成或进行基因改造。由氨基酸序列可知,翻译该蛋白质的mRNA上的碱基序列为…—AUGUGGUUUUGG—…或…—AUGUGGUUCUGG—…。由mRNA上的碱基序列可知,转录产生mRNA的DNA分子的碱基序列为:
或
答案:(1)根据氨基酸序列反推mRNA密码子序列,再反推DNA上脱氧核苷酸序列。其DNA碱基序列为:
或
(2)根据DNA的碱基序列,利用4种脱氧核苷酸进行人工合成。
14.下图为蛋白质的定点诱变技术的部分过程图解,请据图解回答下列问题。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)图中质粒的本质是 。
(2)将定点诱变过的质粒引入细胞进行复制后,可得到 种结果,图示的三对碱基的组成分别是 、 。
(3)图示的这种对遗传物质的改造和人工诱变的区别是
。
(4)通过图示技术实现对蛋白质的改造属于 。
解析:基因定点诱变技术是实现蛋白质工程 ( http: / / www.21cnjy.com )“小改”的操作技术,与人工诱变和自然突变相比,该诱变技术是一种定向的基因改造,而一般的基因突变是不定向的。
答案:(1)小型环状DNA
(2)两
(3)人工诱变是遗传物质不定向的变异,而图示的这种对遗传物质的改造是对遗传物质的定向改变
(4)小改
15.胰岛素可以用于治疗糖尿病,但是胰岛 ( http: / / www.21cnjy.com )素被注射到人体后,会堆积在皮下,要经过较长的时间才能进入血液,而进入血液的胰岛素又容易分解,因此,治疗效果受到影响。下图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程,请据图回答有关问题。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键,图中构建新的胰岛素模型的主要依据是 。
(2)通过DNA合成形成的新基因应与 结合后转移到 中才能得到准确表达。
(3)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素,需用到的生物工程有 、 和发酵工程。
(4)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么
解析:(1)蛋白质工程的目标是根据人们 ( http: / / www.21cnjy.com )对蛋白质功能的特定需求,对蛋白质结构进行分子设计,因此,题图中构建新的胰岛素模型的依据是预期胰岛素的功能。
(2)合成的目的基因应与载体结合,构建基因表达载体,然后导入受体细胞中才能得以表达。
(3)利用蛋白质工程生产自然界原本不存在的蛋 ( http: / / www.21cnjy.com )白质,需对原有的胰岛素进行改造,根据新的胰岛素模型中氨基酸的序列推测出其基因中的脱氧核苷酸序列,人工合成新的胰岛素基因,即目的基因。改造好的目的基因需通过基因工程来生产基因产物,并且在生产过程中要借助工程菌,所以还需要进行发酵。因此该过程涉及蛋白质工程、基因工程和发酵工程。
(4)由新的蛋白质模型到构建新 ( http: / / www.21cnjy.com )的基因,其基本设计思路是根据新的蛋白质中氨基酸的序列,推测出基因中的脱氧核苷酸序列,然后用DNA合成仪直接合成出新的基因。
答案:(1)蛋白质的预期功能
(2)载体 大肠杆菌等受体细胞
(3)蛋白质工程 基因工程
(4)根据新的胰岛素模型中氨基酸的序列,推测出其基因中的脱氧核苷酸序列,然后利用DNA合成仪合成出新的胰岛素基因。第一章测评
(时间:60分钟,满分:100分)
一、选择题(共20小题,每小题2.5分,共50分)
1.下列有关基因工程和酶的相关叙述,正确的是( )
A.同种限制酶既可以切割目的基因又可以切割质粒,因此不具备专一性
B.载体的化学本质与载体蛋白相同
C.限制性核酸内切酶不能切割烟草花叶病毒的核酸
D.DNA连接酶可催化脱氧核苷酸链间形成氢键
解析:一种限制酶只能识别一种特定的核 ( http: / / www.21cnjy.com )苷酸序列,并在特定的切割位点上切割DNA分子,因此具有专一性;载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等,成分不单一,载体蛋白的本质是蛋白质;烟草花叶病毒的核酸为RNA,而限制性核酸内切酶不能切割RNA;DNA连接酶可催化具有互补黏性末端或平口末端的DNA片段间磷酸二酯键的形成。
答案:C
2.下列判断抗虫基因是否成功转入棉花基因组的方法,不属于分子检测的是( )
A.通过观察害虫吃棉花叶是否死亡
B.检测目的基因片段与DNA探针能否形成杂交带
C.检测目的基因转录形成的mRNA与DNA探针能否形成杂交带
D.检测目的基因表达产物蛋白质能否与特定抗体形成杂交带
解析:通过观察害虫吃棉花叶是否死亡判断抗虫基因是否成功转入棉花基因组,属于个体水平的检测。
答案:A
3.下列哪项与基因工程无关 ( )
A.培养利用“工程菌”生产胰岛素
B.基因治疗
C.蛋白质工程
D.杂交育种
解析:杂交育种的原理是基因重组,即通过杂交将生物体的优良性状集中在一个个体上,与基因工程无关。
答案:D
4.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。下列选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其mRNA
C.山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列
D.酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白
解析:只有在受体细胞中检测到由目的基因控制合成的蛋白质,才能说明目的基因完成表达。
答案:D
5.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.体外耐保存的干扰素
D.用蛋白质工程生产高赖氨酸玉米
解析:B、C、D目前尚未实现,只是蛋白质工程的发展前景,有待于进一步研究和设计。
答案:A
6.下列关于基因工程及其产品的说法,不正确的是( )
A.基因工程的一项关键技术是构建基因表达载体
B.基因工程的优势是可定向地改造生物遗传性状
C.消费者对转基因产品应该有选择权
D.基因工程中产生的可遗传变异属于染色体变异
解析:基因工程具有定向地改造生物遗 ( http: / / www.21cnjy.com )传性状的优点,关键技术是构建基因表达载体,消费者对转基因产品应该有知情权、选择权。基因工程中产生的可遗传变异属于基因重组。
答案:D
7.下列关于生物武器的叙述,不正确的是( )
A.生物武器造价昂贵,但是具有大规模的杀伤性
B.生物武器是致病微生物、病毒、生化毒剂,以及经过基因重组的致病菌等的总称
C.生物武器可以直接或者通过食物、生活必需品等散布
D.生物武器一旦使用,将对军队和平民造成大规模的杀伤后果
解析:生物武器包括病菌、病毒、生化毒 ( http: / / www.21cnjy.com )剂,以及经过基因重组的致病菌等;与常规武器、核武器和化学武器相比,生物武器成本低廉、容易获得;这些病原菌直接或者通过食物、生活必需品等散布,会对军队和平民造成大规模的杀伤后果。
答案:A
8.下列基因工程操作步骤中,不发生碱基互补配对的是( )
A.以mRNA为模板人工合成目的基因
B.目的基因与质粒结合
C.重组DNA分子导入受体细胞
D.目的基因的表达
解析:以mRNA为模板合成目的基因 ( http: / / www.21cnjy.com )时,mRNA上的碱基与合成的目的基因单链上的碱基进行碱基互补配对;目的基因与质粒结合时黏性末端处也会发生碱基互补配对;目的基因的表达需要经过转录和翻译两个过程,也进行碱基互补配对;重组DNA分子导入受体细胞应该仅限于导入过程,不发生碱基互补配对。
答案:C
9.根据改造蛋白质的部位多少,对蛋白质的改造可分为三类,下列叙述不正确的是( )
A.“大改”,设计并制造出自然界不存在的全新蛋白质
B.“中改”,在蛋白质分子中替代一个肽段
C.“小改”,改造蛋白质分子中的几个氨基酸残基
D.“微改”,改造蛋白质分子中的某种原子
解析:蛋白质工程根据蛋白质被改造部位的多少,可以将这些改造分为“大改”“中改”“小改”,没有“微改”。
答案:D
10.腺苷酸脱氨酶(AD ( http: / / www.21cnjy.com )A)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:取出患者的淋巴细胞,进行体外培养时转入正常ADA基因,再将这些淋巴细胞注入患者体内,使其免疫功能增强,能正常生活。下列有关叙述,不正确的是( )
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.淋巴细胞需在体外扩增后再注入患者体内
D.腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症属于先天性免疫缺陷病
解析:基因治疗是将正常的基 ( http: / / www.21cnjy.com )因导入有基因缺陷的细胞中,正常的ADA基因可以控制合成正常的ADA来影响免疫功能;为获得大量含ADA正常基因的淋巴细胞,需在体外扩增后再注入患者体内;腺苷酸脱氨酶(ADA)基因缺陷症是先天性免疫缺陷病。
答案:A
11.基因工程等生物高科技的广泛 ( http: / / www.21cnjy.com )应用,引发了许多关于科技与伦理的争论。有人欢呼,科学技术的发展将改变一切;有人惊呼,它将引发道德危机。对此,我们应持的正确态度是( )
①摒弃现有的道德规范,推动科技发展 ( http: / / www.21cnjy.com ) ②发挥道德规范的作用,限制负面效应 ③科技的发展必须以现有道德规范为准绳 ④调整现有道德规范,适应科技发展
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
答案:D
12.下列有关培育转基因动物的相关叙述,正确的是( )
A.整个培育过程的设计和施工都是在细胞水平上进行的
B.培育转基因动物所需的目的基因都是从供体细胞中直接分离得到的
C.转基因动物的培育成功,表明科学家可打破物种界限,定向改造生物性状
D.转基因动物与原动物相比,由于发生了基因突变而使其基因型发生了改变
解析:转基因动物培育的转基因阶段是在 ( http: / / www.21cnjy.com )分子水平上进行的;获取目的基因的方法很多,如从cDNA文库获取,通过化学方法人工合成等;转基因动物的培育成功,表明科学家可打破物种界限,定向改造生物性状;转基因技术的原理是基因重组。
答案:C
13.猪的胰岛素用于降低人体血糖浓 ( http: / / www.21cnjy.com )度效果不明显,原因是猪胰岛素分子中有一个氨基酸与人的不同。为了使猪胰岛素用于临床治疗糖尿病,用蛋白质工程设计蛋白质分子的最佳方案是( )
A.对猪胰岛素进行一个不同氨基酸的替换
B.将猪胰岛素和人胰岛素进行拼接组成新的胰岛素
C.将猪和人的胰岛素混合在一起治疗糖尿病
D.根据人的胰岛素设计制造一种全新的胰岛素
解析:由于猪胰岛素分子中只有一个氨基酸 ( http: / / www.21cnjy.com )与人胰岛素不同,所以蛋白质工程中蛋白质的分子设计,只需替换这一个不同的氨基酸即可。虽然根据人胰岛素分子的结构设计一种全新的胰岛素也可以用于临床治疗,但分子设计和胰岛素的生产方面都存在很多困难,所以不是最佳方案。
答案:A
14.下列关于转基因植物的叙述,正确的是( )
A.转入到油菜的抗除草剂基因,可能通过花粉传入环境中
B.转入抗虫基因的植物,不会导致昆虫群体抗性基因频率增加
C.动物的生长激素基因转入植物后不能表达
D.如转基因植物的外源基因来源于自然界,则不存在安全性问题
解析:抗除草剂基因导入油菜体内后 ( http: / / www.21cnjy.com )可以通过花粉传入环境中;转入抗虫基因的植物可杀死无抗性昆虫,对昆虫的抗性具有选择作用,所以会导致昆虫群体抗性基因频率增加;转基因技术打破了生殖隔离,动物的生长激素基因转入植物后可以表达;来源于自然界的基因导入植物体后,可能破坏原有的基因结构,具有不确定性,外源基因也可能通过花粉传播,使其他植物成为“超级植物”等,所以转基因技术存在着安全性问题。
答案:A
15.科学家在河南华溪蟹 ( http: / / www.21cnjy.com )中找到了金属硫蛋白基因,并以农杆菌的质粒为载体,采用转基因方法培育出了对汞吸收能力极强的转基因烟草。下列有关该烟草培育的说法,错误的是( )
A.需用特定的限制性核酸内切酶切割烟草的核酸
B.转基因烟草与原烟草之间一般不会出现生殖隔离
C.通过农杆菌转入重组质粒的植物细胞是单个烟草细胞或原生质体
D.金属硫蛋白基因的两端与作为载体的质粒至少存在着一段核苷酸序列相同的片段
解析:在基因工程中,限制性核酸内切酶主要 ( http: / / www.21cnjy.com )用于切割目的基因及基因载体(如质粒),本题中目的基因是来自华溪蟹的金属硫蛋白基因,质粒来自农杆菌,该烟草是基因工程中的受体植物,不需用特定的限制性核酸内切酶切割烟草的核酸。
答案:A
16.基因工程产物可能存在着一些安全性问题,但不必担心。下列说法不正确的是( )
A.三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼杂交,进而导致自然种群被淘汰
B.载体标记基因(如抗生素基因)可能指导合成有利于抗性进化的产物
C.目的基因如杀虫基因,本身编码的产物可能会对人体产生毒性
D.目的基因通过花粉的散布转移到其他植物体内,造成基因污染
解析:三倍体转基因鲤鱼一般不能产 ( http: / / www.21cnjy.com )生正常的生殖细胞,无法与正常鲤鱼杂交;目的基因通过载体导入受体细胞后,如果目的基因能表达,则标记基因也会表达,从而使受体生物产生有利于抗性进化的产物。
答案:A
17.上海医学遗传研究所成功培育 ( http: / / www.21cnjy.com )出第一头携带人白蛋白基因的转基因牛。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了30多倍,标志着我国转基因研究向产业化的目标又迈进了一大步。以下与此有关的叙述,正确的是( )
A.人白蛋白基因开始转录时,在DNA聚合酶的作用下以DNA分子的一条链为模板合成mRNA
B.所谓“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中含有更多的人白蛋白基因
C.人们只能在转基因牛的乳汁中获取到人白蛋白,是因为人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中是纯合的,在其他细胞中则是杂合的
D.如果人白蛋白基因的序列是已知的,可以用化学方法合成该目的基因
解析:人白蛋白基因开始转 ( http: / / www.21cnjy.com )录时,在RNA聚合酶的作用下以DNA分子的一条链为模板合成mRNA;所谓“提高基因表达水平”是指设法使牛的乳腺细胞中的人白蛋白基因更多地进行转录、翻译,产生更多的人白蛋白;人们只能在转基因牛的乳汁中获取到人白蛋白,是因为人白蛋白基因只在转基因牛的乳腺细胞中表达。
答案:D
18.下面是3种限制性核酸内切酶对DNA分子的识别序列和剪切位点图(箭头表示切点,切出的断面为黏性末端)。下列叙述错误的是( )
限制酶1:;限制酶2:;
限制酶3:
A.不同的限制酶有不同的识别序列和切割位点,体现了酶的专一性
B.限制酶2和限制酶3识别的序列都包含6个碱基对
C.限制酶1和限制酶3剪出的黏性末端相同
D.能够识别和切割RNA分子内一小段核苷酸序列的酶只有限制酶2
解析:不同的限制酶有不同的识别 ( http: / / www.21cnjy.com )序列和切割位点,体现了酶具有专一性;限制酶2和限制酶3识别的序列分别是CCGCGG和GGATCC,均为6个碱基对;限制酶1和限制酶3剪出的黏性末端相同;三种限制酶均不能识别和切割RNA中核糖核苷酸序列。
答案:D
19.据统计,从20世纪90年 ( http: / / www.21cnjy.com )代至今,全世界包括基因制药在内的生物技术药物的销售额以年均30%的速度增长,生物制药已成为21世纪的朝阳产业。下列有关说法不正确的是( )
A.我们可以利用转基因工程技术使哺乳动物本身变成“批量生产药物的工厂”
B.对于基因制药,我们应该科学地认识和评估,保障公众的知情权
C.利用转基因技术还可以进行基因治疗,现在技术已经完全成熟
D.由于转基因生物的安全问题,国家应建立相应的评估及预警机制
解析:利用转基因工程技术可以使哺乳 ( http: / / www.21cnjy.com )动物本身变成“批量生产药物的工厂”,如有人将抗胰蛋白酶基因转到羊体内生产抗胰蛋白酶;由于人们对基因药物持不同观点,所以应科学地认识和评估,保障公众的知情权;转基因技术可以进行基因治疗,但现在技术还不成熟。
答案:C
20.蓝藻拟核DNA上有控制叶绿素合成的 ( http: / / www.21cnjy.com )chlL基因。某科学家通过构建该种生物缺失chlL基因的变异株细胞,以研究chlL基因对叶绿素合成的控制,技术路线如下图所示,下列相关叙述错误的是( )
( http: / / www.21cnjy.com )
A.①②过程应使用不同的限制性核酸内切酶
B.①②过程都要使用DNA连接酶
C.终止密码子是基因表达载体的重要组成部分
D.若操作成功,可用含红霉素的培养基筛选出该变异株
解析:A项正确,限制性核酸内切酶 ( http: / / www.21cnjy.com )有特异性,①②过程要切割的DNA序列不同,故应使用不同的限制性核酸内切酶;B项正确,DNA连接酶的作用是连接被切开的磷酸二酯键,使chlL基因、红霉素抗性基因与质粒结合;C项错误,基因表达载体由目的基因、启动子、终止子、标记基因组成,终止密码子是mRNA上密码子的一种,遇见终止密码子翻译结束;D项正确,变异株chlL基因被重组基因替换,重组基因中有红霉素抗性基因,故可用含红霉素的培养基筛选出该变异株。
答案:C
二、非选择题(共50分)
21.(16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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 (填“相同”或“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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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。
解析:(1)用限制酶切割DNA后,可能产生黏性末端,也可能产生平口末端。目的基因和质粒被切割后若能直接进行连接,则应选择能使二者产生相同黏性末端的限制酶。(2)启动子的作用是识别RNA聚合酶特异性的结合位点,驱动基因转录出mRNA。基因工程中常用CaCl2处理大肠杆菌,以增大细胞壁的通透性,利于表达载体进入。用基因片段作探针与相应mRNA杂交的技术称为DNARNA分子杂交技术。胰岛素基因的表达过程包括转录成相应mRNA和翻译成胰岛素两个步骤。(3)在农杆菌转化法中,应将目的基因先插入农杆菌Ti质粒的TDNA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染色体上。
答案:(1)平口 相同 (2)提供RNA聚合酶特异性识别结合位点,驱动基因转录出mRNA Ca2+ DNARNA分子杂交技术 胰岛素原(蛋白质) (3)TDNA 染色体
22.(10分)人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选,利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因大鼠模型的流程如下图所示。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)图中的高血压相关基因作为 ,质粒作为 ,二者一般需用 切割后连接成重组载体。
(2)子代大鼠如果 ( http: / / www.21cnjy.com ) 和 ,即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达,然后可用其建立高血压转基因动物模型。
解析:在基因工程中,一般用同一种限制酶切 ( http: / / www.21cnjy.com )割目的基因和载体,然后用DNA连接酶连接成重组质粒,导入受体细胞后可以从分子水平和个体水平进行检测。
答案:(1)目的基因 载体 同一种限制酶 (2)检测到相应蛋白质 出现高血压
23.(14分)科学家对鼠源杂交瘤抗体 ( http: / / www.21cnjy.com )进行改造,生产出效果更好的鼠—人嵌合抗体,用于癌症治疗。下图表示形成鼠—人嵌合抗体的过程,据图回答问题。
( http: / / www.21cnjy.com )
(1)改造鼠源杂交瘤抗体,生产鼠—人嵌合抗体,属于 (生物工程)的范畴。
(2)图示过程是根据预期的 ,设计 ,最终必须对 进行操作,此操作中改变的是 。
(3)经过改造的鼠—人嵌合抗体,与鼠源杂交瘤抗体相比较,突出的优点是
(从免疫角度考虑)。
(4)上述过程中对科学家来说难度最大的是
。
解析:嵌合抗体是鼠抗体和人抗体两种蛋白 ( http: / / www.21cnjy.com )质的组合体,属新型蛋白质。改造鼠源杂交瘤抗体,生产新型嵌合体,利用了蛋白质工程技术。蛋白质工程的一般过程:首先预期蛋白质的功能,然后设计蛋白质的结构,最终通过改造基因来改造蛋白质。
答案:(1)蛋白质工程 (2)嵌合抗体功能 嵌合抗体的结构 基因 碱基对 (3)对人体的不良反应减少 (4)设计嵌合抗体的空间结构
24.(10分)害虫损伤番茄的叶 ( http: / / www.21cnjy.com )片后,组成叶片细胞的细胞壁能释放出一种类激素物质,这种物质可以扩散到番茄的其他部位,诱导细胞内蛋白酶抑制剂基因表达,合成蛋白酶抑制剂,导致害虫不能消化食物而死亡。
科学家利用转基因技术把番茄的蛋白酶抑制剂基因转移到玉米中,使玉米获得了与番茄相似的抗虫性状,有效抵御了玉米螟对玉米的危害。
请结合上面的材料回答下列问题。
(1)转移了番茄蛋白酶抑制剂基因的玉米合成番茄蛋白酶抑制剂的具体部位是 ,合成的化合物还需要在 中加工才具有生物活性。
(2)这种抗玉米螟玉米品种的培育技术属于 技术,这种变异在生物学上称为 。
(3)在种植了这种转基因玉米的农田中的杂草是否也会出现抗玉米螟性状 原因是什么
(4)抗玉米螟玉米具有显著的生态效应。你认为种植该玉米的农田是否还需要进行防虫管理 理由是什么
(5)有人对食用该玉米的安全性表示担忧,你认为这种担忧有无道理 请简要说明理由。
解析:(1)番茄蛋白酶抑制剂的本质为蛋白质,其合成部位为核糖体,但还需要在内质网、高尔基体中加工才具有生物活性。
(2)由材料可获得信息,抗玉米螟玉米品种的培育运用的是转基因技术,这种技术的原理是基因重组。
(3)(5)属于开放性试题,答案不唯一,只要有道理即可。
(4)抗玉米螟玉米能抗玉米螟,但不一定能抵抗其他害虫,故种植抗玉米螟玉米的农田,仍需要进行防虫管理。
答案:(1)核糖体 内质网和高尔基体
(2)转基因 基因重组
(3)(答案不唯一)不会; ( http: / / www.21cnjy.com )不同物种之间存在生殖隔离,玉米的花粉不能传递给杂草。(或会;蛋白酶抑制剂基因通过玉米的花粉传递给杂草,使杂草获得抗虫基因,从而表现出抗虫性状。)
(4)需要;转基因玉米能够抵抗玉米螟,但不一定能抵抗其他玉米害虫。
(5)(答案不唯一)有道理;这种玉 ( http: / / www.21cnjy.com )米的子粒可能含有蛋白酶抑制剂,人食用后可能抑制人体蛋白酶的活性,影响人体健康。(或没有道理;人蛋白酶与玉米螟蛋白酶结构不同,玉米中的蛋白酶抑制剂对人体蛋白酶无影响。)不同的微生物对营养物质的需求各不相同
