3.3 基因工程的应用-人教版（2019）生物选择性必修3同步练习题（含解析）
文档属性
| 名称 | 3.3 基因工程的应用-人教版（2019）生物选择性必修3同步练习题（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 411.0KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 生物学 | ||
| 更新时间 | 2025-05-19 11:35:25 | ||
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2025人教版生物选择性必修3
第3节 基因工程的应用
A组必备知识基础练
1.下列关于植物、动物以及微生物在基因工程应用方面的叙述,错误的是( )
A.动物和微生物可以生产基因工程药物,植物不能
B.三类生物技术操作中目的基因导入受体细胞的方式不同
C.三类生物技术操作原理相同
D.三类生物技术操作中用到的工具酶相同
2.下列有关基因工程的成果及应用的说法,正确的是 ( )
A.利用基因工程技术培育试管婴儿
B.基因工程在畜牧业上的应用主要是培育体型巨大、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、品质优良和抗除草剂等的农作物
D.用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒
3.天然玫瑰没有生成蓝色翠雀花素所需的“类黄酮-3',5'-羟基化酶”的基因,因此蓝玫瑰被认为是不可能培育成功的。但科研人员将蓝三叶草中合成蓝色翠雀花素的相关基因植入天然玫瑰并成功培育出了蓝玫瑰。下列有关叙述正确的是( )
A.可用PCR等技术检测蓝色翠雀花素相关基因在玫瑰内是否成功转录
B.该基因在玫瑰的所有细胞中都能表达
C.蓝色翠雀花素分布于蓝玫瑰花瓣细胞的液泡和叶绿体中
D.蓝玫瑰的培育成功意味着人类创造了一个新的物种
4.接种疫苗是预防传染病的重要措施。如图为一种以人复制缺陷腺病毒为载体的某埃博拉病毒疫苗研制流程。下列有关叙述错误的是( )
A.构建含GP基因的质粒时,需要使用限制酶和DNA连接酶
B.在重组腺病毒中,GP基因上游必须有启动子以驱动其复制和转录
C.疫苗在人体内发挥作用的过程中,腺病毒起载体作用
D.疫苗中的重组腺病毒在人体内不能复制,对接种者比较安全
5.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,可在其膀胱上皮细胞特异合成人的生长激素并分泌到尿液中,在医学研究及相关疾病治疗方面都具有重要意义。下列有关叙述错误的是( )
A.人的生长激素基因不只存在于小鼠膀胱上皮细胞中
B.将人的生长激素基因导入小鼠受精卵细胞中可采用显微注射法
C.人的生长激素基因需与人膀胱中特异表达基因的启动子重组后再导入受体细胞
D.采用抗原—抗体杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达
6.科学家将牛的凝乳酶基因转入大肠杆菌中,通过工业发酵来批量生产凝乳酶。下列说法错误的是 ( )
A.凝乳酶基因和凝乳酶的基本组成单位不同
B.大肠杆菌中的高尔基体参与凝乳酶的加工
C.合成凝乳酶时,两种生物共用一套密码子
D.用双缩脲试剂检测凝乳酶基因,无紫色出现
7.下列关于基因工程的应用的叙述,正确的是( )
A.将药用蛋白基因注射入牛的乳腺细胞,从牛乳汁中获得所需的药物
B.基因工程改造后的个体与未经改造的同种个体之间已产生生殖隔离
C.利用基因工程生产的甜味剂对人体无害,在食品中可以大量添加
D.基因工程可以改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量
8.下列说法正确的是( )
A.水稻细胞内检测到耐盐基因的表达产物,说明育种成功
B.抗虫基因只要成功地插入植物细胞的染色体上就能正常表达
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.科学家将某种必需氨基酸含量高的蛋白质导入植物体中,以提高这种氨基酸的含量
9.黑曲霉广泛分布于土壤、空气中,可引起谷物和果蔬等腐败变质。但在发酵工程和基因工程中,黑曲霉得到了广泛的应用。下列说法错误的是( )
A.通过黑曲霉发酵生产的柠檬酸,是一种广泛应用的食品酸度调节剂
B.以大豆为主要原料,可利用黑曲霉发酵制成酱油产品
C.在中性和弱碱性条件下,可利用黑曲霉发酵得到谷氨酸,进一步制成味精
D.将编码牛凝乳酶的基因导入黑曲霉的基因组中,经发酵可批量生产凝乳酶
10.下图表示应用基因工程技术生产干扰素的三条途径,请分析回答下列问题。
(1)途径甲中,过程Ⅰ需要用到 酶,应将干扰素基因和 的启动子等调控元件重组。若受体细胞A是体细胞,要获得转基因牛还需利用 、早期胚胎培养、胚胎移植等技术,移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎基本不发生排斥反应。
(2)途径乙中,过程Ⅱ最常采用的方法是 ,也可将受体细胞B培养到 阶段,实现细胞产物的工厂化生产。若要获得脱毒的转基因莴苣,应选择 作为外植体。
(3)途径丙中,过程Ⅱ可用 处理大肠杆菌,以制备感受态细胞。该途径用基因工程的方法,获得使外源基因高效率表达的菌类细胞株系,来大量生产干扰素,这样的菌类细胞株系称为 。
(4)三条途径中,过程Ⅲ依据的生物学原理不相同,途径甲利用了受精卵的全能性,途径乙利用了 ,途径丙利用了大肠杆菌繁殖快的特点来大量生产干扰素。
B组能力素养提升练
11.中国科学家将黄肥尾蝎的神经毒素基因AalT导入能寄生在许多害虫体内的绿僵菌中,增强了绿僵菌致死害虫的效应,可有效控制虫害;将长穗偃麦草的Fhb7基因导入小麦,其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染。下列说法错误的是( )
A.将Fhb7基因导入小麦,可采用农杆菌转化法
B.将Fhb7基因导入小麦,可影响赤霉菌对小麦的寄生能力
C.只有将目的基因导入防治对象,才能达到生物防治目的
D.用绿僵菌工程菌减少虫害,不会改变绿僵菌与害虫的种间关系
12.(2024广东广州学情调研统考)水蛭素(EH)具有较好的抗凝血活性,临床上被用作抗血栓药物。利用酵母菌工业化生产EH时,生产周期长、目标蛋白表达效率较低;利用大肠杆菌进行生产时,基因的转录和翻译都正常,但多肽链错误折叠,产生的无活性EH会聚集形成不溶于水的包涵体。下列有关叙述错误的是( )
A.大肠杆菌的细胞增殖速度和代谢速率较快,可用来改进酵母菌生产EH时的缺点
B.包涵体中错误折叠的EH与酵母菌生产的EH的氨基酸序列有较大差异
C.要得到能表达可溶性EH的大肠杆菌,需要用Ca2+处理大肠杆菌
D.判断转基因大肠杆菌是否构建成功,需要对可溶性EH的抗凝血活性进行测定
13.(2024陕西师大附中期末)下图中的①②③表示培育番茄新品种的三种育种方法。下列有关说法错误的是( )
A.方法①和③的育种原理都是基因重组
B.方法②诱导单倍体的过程中细胞全能性的表达与植物激素密切相关
C.方法③中将抗病基因导入受体细胞,常用细菌中的质粒作载体
D.把目的基因与质粒相结合,只能用相同的限制酶分别处理目的基因和质粒
14.(2024黑龙江哈尔滨哈三中月考)PHB2蛋白具有抑制细胞增殖的作用。为探究PHB2蛋白抑制人宫颈癌细胞增殖的原因,研究者从基因数据库中获取了该蛋白的基因编码序列(简称phb2基因),大小为0.9 kb(1 kb=1 000碱基对),利用乳腺生物反应器来表达该蛋白。回答下列问题。
(1)为获取phb2基因,提取该动物肝脏组织的总RNA,再经 过程得到cDNA,以该cDNA为模板进行PCR扩增,得到phb2基因,PCR需要的条件是 。
(2)制备乳腺生物反应器前,首先将获得的phb2基因与 等调控元件重组在一起,通常需要在基因两端引入产生不同黏性末端的限制酶切割位点序列,这种方案的优点是 ;将构建好的基因表达载体通过 技术注入受精卵中,再将受精卵培养成早期胚胎,移入受体,获得转基因动物。
(3)近来人们尝试制备唾液腺生物反应器来代替乳腺生物反应器,与乳腺生物反应器相比,其优点是 (至少两点),结合乳腺生物反应器的制备,简单说明唾液腺生物反应器制备过程。 。
15.有种被称为“黑寡妇”的蜘蛛吐出的丝比已知的任何蛛丝的强度都高,用这种蜘蛛丝织成的布比制造防弹背心所用的纤维的强度还高得多。科学家们把“黑寡妇”蜘蛛体内产生的蜘蛛丝蛋白的基因,巧妙地移植到山羊受精卵的细胞核内,培育出转基因“蜘蛛羊”乳腺生物反应器,并用相应的技术获得了坚韧程度极强的蜘蛛丝蛋白,科学家给这种物质取名叫“生物钢”。其过程如下,请回答下列问题。
(1)通过过程①获得的蜘蛛丝蛋白基因可以利用 技术进行大量的扩增,扩增时需要设计相应的引物,引物设计的依据是 。
(2)过程②科学家通过 法将蜘蛛丝蛋白基因导入山羊的受精卵中,并需要筛选性染色体组成为 的受精卵进行培养,过程④还必须经过早期胚胎培养、 等胚胎工程的技术手段,进而培育出转基因“蜘蛛羊”乳腺生物反应器。
(3)基因工程操作的核心步骤是 ,其目的是 ,并且可以遗传给下一代。为此,需要在蜘蛛丝蛋白基因的上游加上启动子,对该启动子的要求是 。
(4)转基因“蜘蛛羊”乳腺生物反应器生产的“生物钢”坚韧程度极强,可替代高强度包装塑料和商业用渔网,请从环境保护的角度考虑其优点是 。
16.干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白,它是一种抗病毒的特效药。“中国干扰素之父”侯云德院士利用基因工程的方法获得了人干扰素α-1b,用于临床疾病的治疗。请回答下列相关问题。
(1)获得基因工程用的干扰素基因,需先从T淋巴细胞的细胞质中获得 ,经逆转录获得cDNA,再利用PCR技术扩增干扰素基因,扩增干扰素基因的前提是 ,以便合成引物。
(2)利用山羊乳腺生物反应器来生产干扰素时,要将改造后的人干扰素基因与山羊乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起,目的是 。然后将基因表达载体导入山羊的 (填“受精卵”或“乳腺细胞”)中。
(3)有人尝试让植物细胞产生干扰素,经探索发现水稻胚乳细胞作为反应器的效果比较好。在用农杆菌Ti质粒构建基因表达载体时,应将干扰素基因插入T-DNA片段 (填“内”或“外”),Ti质粒上的T-DNA的作用是 。检测水稻胚乳细胞中干扰素基因是否成功表达可采用的方法是 。
第3章 第3节 基因工程的应用
1.A 除基因工程的第三步将目的基因导入受体细胞的方法不同外,三类生物在基因工程的应用中,从原理、使用的工具酶到操作流程等基本一致;三类转基因生物都可以用来生产基因工程药物,A项错误。
2.C 试管婴儿是胚胎工程应用的实例,A项错误;基因工程在畜牧业上的应用主要是提高动物的生长速率、改善畜产品品质等,B项错误;植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等),以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面,C项正确;用基因工程方法培育的抗虫植物只能抗虫,不能抗病毒,D项错误。
3.A 该基因只在玫瑰花瓣细胞中表达,B项错误;蓝色翠雀花素分布于玫瑰花瓣细胞的液泡中,叶绿体中不含该色素,C项错误;蓝玫瑰与天然玫瑰之间不存在生殖隔离,属于同一个物种,故蓝玫瑰的培育成功不意味着人类创造了一个新的物种,D项错误。
4.B GP基因的启动子只能启动基因的转录,而不能启动复制,B项错误。
5.C 将人的生长激素基因导入小鼠受精卵中,由受精卵发育成的小鼠体细胞中都有人的生长激素基因,A项正确;将目的基因导入动物细胞,一般用显微注射法,B项正确;人的生长激素基因要在小鼠膀胱中定点表达,需要在构建表达载体时将人的生长激素基因与小鼠膀胱中特异表达基因的启动子重组后再导入受体细胞,C项错误;采用抗原—抗体杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达,D项正确。
6.B 凝乳酶基因的基本组成单位是脱氧核苷酸,凝乳酶的化学本质是蛋白质,其基本组成单位是氨基酸,A项正确;大肠杆菌为原核生物,没有高尔基体等细胞器,只有核糖体这一种细胞器,B项错误;密码子具有通用性,不同的生物合成相同的蛋白质,表明两者合成蛋白质时共同一套密码子,这是基因工程的理论基础之一,C项正确;凝乳酶基因的化学本质是DNA 片段,双缩脲试剂可用于鉴定蛋白质,因此两者不会出现紫色反应,D项正确。
7.D 将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起,导入哺乳动物的受精卵中,最终培育的转基因动物进入泌乳期后,可以通过分泌的乳汁生产所需要的药物,A项错误;基因工程的原理是基因重组,经过基因工程改造后的个体与未经改造的同种个体之间只有一个或少数几个基因不同,一般不会产生生殖隔离,B项错误;过量甜味剂对人体会产生危害,不能在食品中大量添加,C项错误;根据基因工程在农牧业方面的应用可知,目前,基因工程技术已被广泛用于改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等方面,如抗逆性作物的出现以及改善畜产品的品质等,D项正确。
8.C 水稻细胞内检测到耐盐基因的表达产物,并不能说明育种已成功,还要进一步检测该水稻在盐碱地中的生长状况,A项错误;抗虫基因即使成功地插入植物细胞的染色体上,也不一定能正常表达,B项错误;基因工程能将一些相关基因导入作物中,可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆性强的作物,C项正确;科学家将某种必需氨基酸含量高的蛋白质编码基因导入植物中,以提高这种氨基酸的含量,D项错误。
9.C 柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂,可以通过黑曲霉发酵制得,A项正确;以大豆为主要原料,利用产生蛋白酶的霉菌(如黑曲霉),将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸,然后经淋洗、调制可以制成酱油产品,B项正确;在中性和弱碱性条件下,可利用谷氨酸棒状杆菌发酵得到谷氨酸,进一步制成味精,C项错误;将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中,再通过工业发酵可批量生产凝乳酶,D项正确。
10.答案 (1)限制酶和DNA连接 乳腺中特异表达的基因
动物体细胞核移植(核移植)
(2)农杆菌转化法 愈伤组织 茎尖(或茎尖分生区、芽尖)
(3)Ca2+ 基因工程菌
(4)植物细胞的全能性
解析 (1)途径甲获得转基因动物,过程Ⅰ表示构建基因表达载体,需要用到限制酶和DNA连接酶,应将干扰素基因和乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组,才能在表达乳腺蛋白的同时表达干扰素基因。若受体细胞A是体细胞,若要获得转基因牛还需利用动物体细胞核移植技术将转基因的体细胞核移植到去核的卵母细胞中,再经过早期胚胎培养、胚胎移植等技术,移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎基本不发生排斥反应。(2)途径乙获得转基因植物,过程Ⅱ将目的基因导入受体细胞,最常采用的导入方法是农杆菌转化法,也可将受体细胞B培养到愈伤组织阶段,实现细胞产物的工厂化生产。若要获得脱毒的转基因莴苣,应选择茎尖、茎尖分生区、芽尖等分生组织作为外植体。(3)途径丙获得转基因细菌,过程Ⅱ将目的基因导入受体细胞,可用Ca2+处理大肠杆菌,以制备感受态细胞。该途径用基因工程的方法,获得使外源基因高效率表达的菌类细胞株系,来大量生产干扰素,这样的菌类细胞株系称为基因工程菌。(4)三条途径中,过程Ⅲ依据的生物学原理不相同,途径甲利用了受精卵的全能性,发育成转基因牛,途径乙利用了植物细胞的全能性,发育成完整的莴苣植株,途径丙利用了大肠杆菌繁殖快的特点来大量生产干扰素。
11.C 将Fhb7基因导入小麦可用农杆菌转化法和花粉管通道法,A项正确;将Fhb7基因导入小麦,其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染,所以影响了赤霉菌对小麦的寄生能力,B项正确;要想达到生物防治的目的,不一定要将目的基因导入防治对象,如可将目的基因导入能寄生在多种害虫体内的绿僵菌中,同样可以达到生物防治的目的,C项错误;生物的种间关系是生物间协同进化的结果,通过绿僵菌工程菌减少虫害,不会改变绿僵菌与害虫的种间关系,D项正确。
12.B 大肠杆菌的增殖速度和代谢速率较快,可以用来改进酵母菌生产EH时的缺点,A项正确;利用大肠杆菌进行生产时,基因的转录和翻译都正常,说明在核糖体上合成的多肽正常,其氨基酸序列与酵母菌生产的EH的氨基酸序列相同,B项错误;在基因工程操作中,受体细胞是原核生物如大肠杆菌时,为提高转化效率,可用Ca2+处理大肠杆菌,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,促进重组质粒的转入,C项正确;判断转基因大肠杆菌是否构建成功,还需要在个体水平进行检测,即对可溶性EH的抗凝血活性进行测定,D项正确。
13.D 方法①和③分别是杂交育种和基因工程育种,其育种原理都是基因重组,A项正确;方法②是单倍体育种,诱导单倍体的过程利用了植物组织培养,细胞全能性的表达与植物激素密切相关,B项正确;方法③为基因工程育种,将抗病基因导入受体细胞常用细菌中的质粒作载体,C项正确;用不同的限制酶切割质粒和目的基因,也可能产生相同的黏性末端,也能将目的基因与质粒连接构建基因表达载体,D项错误。
14.答案 (1)逆转录 (成对的)引物、模板、四种脱氧核苷酸(dNTP)、耐高温的DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶)、缓冲液等
(2)乳腺中特异表达的基因的启动子 防止目的基因和质粒自身环化,使目的基因和载体正确(定向)连接 显微注射
(3)不受性别和生长发育时间的限制 将phb2基因与唾液腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起,通过显微注射技术导入受体细胞(受精卵),培养成早期胚胎后移入受体
解析 (1)为获取phb2基因,提取该动物肝脏组织的mRNA,经逆转录过程可得到cDNA,以该cDNA为模板进行PCR扩增,得到phb2基因,PCR需要(成对的)引物、DNA双链为模板、四种脱氧核苷酸(dNTP)为原料、耐高温的DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶)、缓冲液等。(2)启动子是RNA聚合酶识别并结合的位点,制备乳腺生物反应器前,首先将获得的phb2基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起。在基因两端引入产生不同黏性末端的限制酶切割位点序列,可以防止目的基因和质粒自身环化,使目的基因和载体正确(定向)连接。将基因表达载体导入动物细胞的方法是显微注射技术。通过显微注射技术将目的基因导入受精卵中,再将受精卵培养成早期胚胎,移入受体,获得转基因动物。(3)唾液腺生物反应器与乳腺生物反应器相比,其优点是不受性别和生长发育时间的限制。唾液腺生物反应器制备过程为:将phb2基因与唾液腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起,通过显微注射技术导入受体细胞(受精卵),培养成早期胚胎后移入受体,获得转基因动物。
15.答案 (1) PCR 一段已知的蜘蛛丝蛋白基因的脱氧核苷酸序列
(2)显微注射 XX 胚胎移植
(3)基因表达载体的构建 使目的基因在受体细胞中稳定存在并表达,并且可以遗传给下一代 能使蜘蛛丝蛋白基因在山羊乳腺细胞中特异性表达
(4)可以被生物降解,不会造成环境污染
解析 (1)PCR是一项体外合成DNA的技术,过程①获得的蜘蛛丝蛋白基因可以利用PCR技术进行大量的扩增,扩增时需要设计相应的引物,引物设计的依据是一段已知的蜘蛛丝蛋白基因的脱氧核苷酸序列。(2)过程②将目的基因导入动物细胞一般采用显微注射法。科学家的目的是培育出转基因“蜘蛛羊”乳腺生物反应器,所以需要筛选性染色体组成为XX的受精卵进行培养,过程④还必须经过早期胚胎培养、胚胎移植等胚胎工程的技术手段,进而培育出转基因“蜘蛛羊”乳腺生物反应器。(3)基因工程操作的核心步骤是基因表达载体的构建,其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在并表达,并且可以遗传给下一代。需要在蜘蛛丝蛋白基因的上游加上启动子,启动子是基因转录的起点,所以启动子应能使蜘蛛丝蛋白基因在山羊乳腺细胞中特异性表达。(4)转基因“蜘蛛羊”乳腺生物反应器生产的“生物钢”的本质属于蛋白质,可以被生物降解,不会造成环境污染。
16.答案 (1)mRNA 要有一段已知目的基因的核苷酸序列
(2)让干扰素基因只在山羊乳腺细胞中表达 受精卵
(3)内 可转移至受体细胞,并整合到受体细胞染色体的DNA上 抗原—抗体杂交法
解析 (1)干扰素的基因可在T淋巴细胞中选择性表达,因此需先从T淋巴细胞的细胞质中获得mRNA,利用PCR技术扩增干扰素基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列。(2)利用山羊乳腺生物反应器来生产干扰素时,要将改造后的人干扰素基因与山羊乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起,目的是让干扰素基因只在山羊乳腺细胞中表达,以便通过分泌的乳汁来生产所需药物。山羊是动物,故需要将基因表达载体导入山羊的受精卵中。(3)用农杆菌Ti质粒构建基因表达载体时,应将干扰素基因插入T-DNA片段内,利用Ti质粒上T-DNA可转移至受体细胞,并整合到受体细胞染色体的DNA上的特点,从而将目的基因也整合到受体细胞的染色体DNA上。检测干扰素基因是否成功表达需采用抗原—抗体杂交的方法。
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2025人教版生物选择性必修3
第3节 基因工程的应用
A组必备知识基础练
1.下列关于植物、动物以及微生物在基因工程应用方面的叙述,错误的是( )
A.动物和微生物可以生产基因工程药物,植物不能
B.三类生物技术操作中目的基因导入受体细胞的方式不同
C.三类生物技术操作原理相同
D.三类生物技术操作中用到的工具酶相同
2.下列有关基因工程的成果及应用的说法,正确的是 ( )
A.利用基因工程技术培育试管婴儿
B.基因工程在畜牧业上的应用主要是培育体型巨大、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、品质优良和抗除草剂等的农作物
D.用基因工程方法培育的抗虫植物也能抗病毒
3.天然玫瑰没有生成蓝色翠雀花素所需的“类黄酮-3',5'-羟基化酶”的基因,因此蓝玫瑰被认为是不可能培育成功的。但科研人员将蓝三叶草中合成蓝色翠雀花素的相关基因植入天然玫瑰并成功培育出了蓝玫瑰。下列有关叙述正确的是( )
A.可用PCR等技术检测蓝色翠雀花素相关基因在玫瑰内是否成功转录
B.该基因在玫瑰的所有细胞中都能表达
C.蓝色翠雀花素分布于蓝玫瑰花瓣细胞的液泡和叶绿体中
D.蓝玫瑰的培育成功意味着人类创造了一个新的物种
4.接种疫苗是预防传染病的重要措施。如图为一种以人复制缺陷腺病毒为载体的某埃博拉病毒疫苗研制流程。下列有关叙述错误的是( )
A.构建含GP基因的质粒时,需要使用限制酶和DNA连接酶
B.在重组腺病毒中,GP基因上游必须有启动子以驱动其复制和转录
C.疫苗在人体内发挥作用的过程中,腺病毒起载体作用
D.疫苗中的重组腺病毒在人体内不能复制,对接种者比较安全
5.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,可在其膀胱上皮细胞特异合成人的生长激素并分泌到尿液中,在医学研究及相关疾病治疗方面都具有重要意义。下列有关叙述错误的是( )
A.人的生长激素基因不只存在于小鼠膀胱上皮细胞中
B.将人的生长激素基因导入小鼠受精卵细胞中可采用显微注射法
C.人的生长激素基因需与人膀胱中特异表达基因的启动子重组后再导入受体细胞
D.采用抗原—抗体杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达
6.科学家将牛的凝乳酶基因转入大肠杆菌中,通过工业发酵来批量生产凝乳酶。下列说法错误的是 ( )
A.凝乳酶基因和凝乳酶的基本组成单位不同
B.大肠杆菌中的高尔基体参与凝乳酶的加工
C.合成凝乳酶时,两种生物共用一套密码子
D.用双缩脲试剂检测凝乳酶基因,无紫色出现
7.下列关于基因工程的应用的叙述,正确的是( )
A.将药用蛋白基因注射入牛的乳腺细胞,从牛乳汁中获得所需的药物
B.基因工程改造后的个体与未经改造的同种个体之间已产生生殖隔离
C.利用基因工程生产的甜味剂对人体无害,在食品中可以大量添加
D.基因工程可以改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量
8.下列说法正确的是( )
A.水稻细胞内检测到耐盐基因的表达产物,说明育种成功
B.抗虫基因只要成功地插入植物细胞的染色体上就能正常表达
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.科学家将某种必需氨基酸含量高的蛋白质导入植物体中,以提高这种氨基酸的含量
9.黑曲霉广泛分布于土壤、空气中,可引起谷物和果蔬等腐败变质。但在发酵工程和基因工程中,黑曲霉得到了广泛的应用。下列说法错误的是( )
A.通过黑曲霉发酵生产的柠檬酸,是一种广泛应用的食品酸度调节剂
B.以大豆为主要原料,可利用黑曲霉发酵制成酱油产品
C.在中性和弱碱性条件下,可利用黑曲霉发酵得到谷氨酸,进一步制成味精
D.将编码牛凝乳酶的基因导入黑曲霉的基因组中,经发酵可批量生产凝乳酶
10.下图表示应用基因工程技术生产干扰素的三条途径,请分析回答下列问题。
(1)途径甲中,过程Ⅰ需要用到 酶,应将干扰素基因和 的启动子等调控元件重组。若受体细胞A是体细胞,要获得转基因牛还需利用 、早期胚胎培养、胚胎移植等技术,移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎基本不发生排斥反应。
(2)途径乙中,过程Ⅱ最常采用的方法是 ,也可将受体细胞B培养到 阶段,实现细胞产物的工厂化生产。若要获得脱毒的转基因莴苣,应选择 作为外植体。
(3)途径丙中,过程Ⅱ可用 处理大肠杆菌,以制备感受态细胞。该途径用基因工程的方法,获得使外源基因高效率表达的菌类细胞株系,来大量生产干扰素,这样的菌类细胞株系称为 。
(4)三条途径中,过程Ⅲ依据的生物学原理不相同,途径甲利用了受精卵的全能性,途径乙利用了 ,途径丙利用了大肠杆菌繁殖快的特点来大量生产干扰素。
B组能力素养提升练
11.中国科学家将黄肥尾蝎的神经毒素基因AalT导入能寄生在许多害虫体内的绿僵菌中,增强了绿僵菌致死害虫的效应,可有效控制虫害;将长穗偃麦草的Fhb7基因导入小麦,其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染。下列说法错误的是( )
A.将Fhb7基因导入小麦,可采用农杆菌转化法
B.将Fhb7基因导入小麦,可影响赤霉菌对小麦的寄生能力
C.只有将目的基因导入防治对象,才能达到生物防治目的
D.用绿僵菌工程菌减少虫害,不会改变绿僵菌与害虫的种间关系
12.(2024广东广州学情调研统考)水蛭素(EH)具有较好的抗凝血活性,临床上被用作抗血栓药物。利用酵母菌工业化生产EH时,生产周期长、目标蛋白表达效率较低;利用大肠杆菌进行生产时,基因的转录和翻译都正常,但多肽链错误折叠,产生的无活性EH会聚集形成不溶于水的包涵体。下列有关叙述错误的是( )
A.大肠杆菌的细胞增殖速度和代谢速率较快,可用来改进酵母菌生产EH时的缺点
B.包涵体中错误折叠的EH与酵母菌生产的EH的氨基酸序列有较大差异
C.要得到能表达可溶性EH的大肠杆菌,需要用Ca2+处理大肠杆菌
D.判断转基因大肠杆菌是否构建成功,需要对可溶性EH的抗凝血活性进行测定
13.(2024陕西师大附中期末)下图中的①②③表示培育番茄新品种的三种育种方法。下列有关说法错误的是( )
A.方法①和③的育种原理都是基因重组
B.方法②诱导单倍体的过程中细胞全能性的表达与植物激素密切相关
C.方法③中将抗病基因导入受体细胞,常用细菌中的质粒作载体
D.把目的基因与质粒相结合,只能用相同的限制酶分别处理目的基因和质粒
14.(2024黑龙江哈尔滨哈三中月考)PHB2蛋白具有抑制细胞增殖的作用。为探究PHB2蛋白抑制人宫颈癌细胞增殖的原因,研究者从基因数据库中获取了该蛋白的基因编码序列(简称phb2基因),大小为0.9 kb(1 kb=1 000碱基对),利用乳腺生物反应器来表达该蛋白。回答下列问题。
(1)为获取phb2基因,提取该动物肝脏组织的总RNA,再经 过程得到cDNA,以该cDNA为模板进行PCR扩增,得到phb2基因,PCR需要的条件是 。
(2)制备乳腺生物反应器前,首先将获得的phb2基因与 等调控元件重组在一起,通常需要在基因两端引入产生不同黏性末端的限制酶切割位点序列,这种方案的优点是 ;将构建好的基因表达载体通过 技术注入受精卵中,再将受精卵培养成早期胚胎,移入受体,获得转基因动物。
(3)近来人们尝试制备唾液腺生物反应器来代替乳腺生物反应器,与乳腺生物反应器相比,其优点是 (至少两点),结合乳腺生物反应器的制备,简单说明唾液腺生物反应器制备过程。 。
15.有种被称为“黑寡妇”的蜘蛛吐出的丝比已知的任何蛛丝的强度都高,用这种蜘蛛丝织成的布比制造防弹背心所用的纤维的强度还高得多。科学家们把“黑寡妇”蜘蛛体内产生的蜘蛛丝蛋白的基因,巧妙地移植到山羊受精卵的细胞核内,培育出转基因“蜘蛛羊”乳腺生物反应器,并用相应的技术获得了坚韧程度极强的蜘蛛丝蛋白,科学家给这种物质取名叫“生物钢”。其过程如下,请回答下列问题。
(1)通过过程①获得的蜘蛛丝蛋白基因可以利用 技术进行大量的扩增,扩增时需要设计相应的引物,引物设计的依据是 。
(2)过程②科学家通过 法将蜘蛛丝蛋白基因导入山羊的受精卵中,并需要筛选性染色体组成为 的受精卵进行培养,过程④还必须经过早期胚胎培养、 等胚胎工程的技术手段,进而培育出转基因“蜘蛛羊”乳腺生物反应器。
(3)基因工程操作的核心步骤是 ,其目的是 ,并且可以遗传给下一代。为此,需要在蜘蛛丝蛋白基因的上游加上启动子,对该启动子的要求是 。
(4)转基因“蜘蛛羊”乳腺生物反应器生产的“生物钢”坚韧程度极强,可替代高强度包装塑料和商业用渔网,请从环境保护的角度考虑其优点是 。
16.干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白,它是一种抗病毒的特效药。“中国干扰素之父”侯云德院士利用基因工程的方法获得了人干扰素α-1b,用于临床疾病的治疗。请回答下列相关问题。
(1)获得基因工程用的干扰素基因,需先从T淋巴细胞的细胞质中获得 ,经逆转录获得cDNA,再利用PCR技术扩增干扰素基因,扩增干扰素基因的前提是 ,以便合成引物。
(2)利用山羊乳腺生物反应器来生产干扰素时,要将改造后的人干扰素基因与山羊乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起,目的是 。然后将基因表达载体导入山羊的 (填“受精卵”或“乳腺细胞”)中。
(3)有人尝试让植物细胞产生干扰素,经探索发现水稻胚乳细胞作为反应器的效果比较好。在用农杆菌Ti质粒构建基因表达载体时,应将干扰素基因插入T-DNA片段 (填“内”或“外”),Ti质粒上的T-DNA的作用是 。检测水稻胚乳细胞中干扰素基因是否成功表达可采用的方法是 。
第3章 第3节 基因工程的应用
1.A 除基因工程的第三步将目的基因导入受体细胞的方法不同外,三类生物在基因工程的应用中,从原理、使用的工具酶到操作流程等基本一致;三类转基因生物都可以用来生产基因工程药物,A项错误。
2.C 试管婴儿是胚胎工程应用的实例,A项错误;基因工程在畜牧业上的应用主要是提高动物的生长速率、改善畜产品品质等,B项错误;植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等),以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面,C项正确;用基因工程方法培育的抗虫植物只能抗虫,不能抗病毒,D项错误。
3.A 该基因只在玫瑰花瓣细胞中表达,B项错误;蓝色翠雀花素分布于玫瑰花瓣细胞的液泡中,叶绿体中不含该色素,C项错误;蓝玫瑰与天然玫瑰之间不存在生殖隔离,属于同一个物种,故蓝玫瑰的培育成功不意味着人类创造了一个新的物种,D项错误。
4.B GP基因的启动子只能启动基因的转录,而不能启动复制,B项错误。
5.C 将人的生长激素基因导入小鼠受精卵中,由受精卵发育成的小鼠体细胞中都有人的生长激素基因,A项正确;将目的基因导入动物细胞,一般用显微注射法,B项正确;人的生长激素基因要在小鼠膀胱中定点表达,需要在构建表达载体时将人的生长激素基因与小鼠膀胱中特异表达基因的启动子重组后再导入受体细胞,C项错误;采用抗原—抗体杂交技术可检测外源基因在小鼠细胞内是否成功表达,D项正确。
6.B 凝乳酶基因的基本组成单位是脱氧核苷酸,凝乳酶的化学本质是蛋白质,其基本组成单位是氨基酸,A项正确;大肠杆菌为原核生物,没有高尔基体等细胞器,只有核糖体这一种细胞器,B项错误;密码子具有通用性,不同的生物合成相同的蛋白质,表明两者合成蛋白质时共同一套密码子,这是基因工程的理论基础之一,C项正确;凝乳酶基因的化学本质是DNA 片段,双缩脲试剂可用于鉴定蛋白质,因此两者不会出现紫色反应,D项正确。
7.D 将药用蛋白基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起,导入哺乳动物的受精卵中,最终培育的转基因动物进入泌乳期后,可以通过分泌的乳汁生产所需要的药物,A项错误;基因工程的原理是基因重组,经过基因工程改造后的个体与未经改造的同种个体之间只有一个或少数几个基因不同,一般不会产生生殖隔离,B项错误;过量甜味剂对人体会产生危害,不能在食品中大量添加,C项错误;根据基因工程在农牧业方面的应用可知,目前,基因工程技术已被广泛用于改良动植物品种、提高作物和畜产品的产量等方面,如抗逆性作物的出现以及改善畜产品的品质等,D项正确。
8.C 水稻细胞内检测到耐盐基因的表达产物,并不能说明育种已成功,还要进一步检测该水稻在盐碱地中的生长状况,A项错误;抗虫基因即使成功地插入植物细胞的染色体上,也不一定能正常表达,B项错误;基因工程能将一些相关基因导入作物中,可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆性强的作物,C项正确;科学家将某种必需氨基酸含量高的蛋白质编码基因导入植物中,以提高这种氨基酸的含量,D项错误。
9.C 柠檬酸是一种广泛应用的食品酸度调节剂,可以通过黑曲霉发酵制得,A项正确;以大豆为主要原料,利用产生蛋白酶的霉菌(如黑曲霉),将原料中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸,然后经淋洗、调制可以制成酱油产品,B项正确;在中性和弱碱性条件下,可利用谷氨酸棒状杆菌发酵得到谷氨酸,进一步制成味精,C项错误;将编码牛凝乳酶的基因导入大肠杆菌、黑曲霉或酵母菌的基因组中,再通过工业发酵可批量生产凝乳酶,D项正确。
10.答案 (1)限制酶和DNA连接 乳腺中特异表达的基因
动物体细胞核移植(核移植)
(2)农杆菌转化法 愈伤组织 茎尖(或茎尖分生区、芽尖)
(3)Ca2+ 基因工程菌
(4)植物细胞的全能性
解析 (1)途径甲获得转基因动物,过程Ⅰ表示构建基因表达载体,需要用到限制酶和DNA连接酶,应将干扰素基因和乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组,才能在表达乳腺蛋白的同时表达干扰素基因。若受体细胞A是体细胞,若要获得转基因牛还需利用动物体细胞核移植技术将转基因的体细胞核移植到去核的卵母细胞中,再经过早期胚胎培养、胚胎移植等技术,移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是受体子宫对外来胚胎基本不发生排斥反应。(2)途径乙获得转基因植物,过程Ⅱ将目的基因导入受体细胞,最常采用的导入方法是农杆菌转化法,也可将受体细胞B培养到愈伤组织阶段,实现细胞产物的工厂化生产。若要获得脱毒的转基因莴苣,应选择茎尖、茎尖分生区、芽尖等分生组织作为外植体。(3)途径丙获得转基因细菌,过程Ⅱ将目的基因导入受体细胞,可用Ca2+处理大肠杆菌,以制备感受态细胞。该途径用基因工程的方法,获得使外源基因高效率表达的菌类细胞株系,来大量生产干扰素,这样的菌类细胞株系称为基因工程菌。(4)三条途径中,过程Ⅲ依据的生物学原理不相同,途径甲利用了受精卵的全能性,发育成转基因牛,途径乙利用了植物细胞的全能性,发育成完整的莴苣植株,途径丙利用了大肠杆菌繁殖快的特点来大量生产干扰素。
11.C 将Fhb7基因导入小麦可用农杆菌转化法和花粉管通道法,A项正确;将Fhb7基因导入小麦,其表达产物可减轻赤霉菌对小麦的感染,所以影响了赤霉菌对小麦的寄生能力,B项正确;要想达到生物防治的目的,不一定要将目的基因导入防治对象,如可将目的基因导入能寄生在多种害虫体内的绿僵菌中,同样可以达到生物防治的目的,C项错误;生物的种间关系是生物间协同进化的结果,通过绿僵菌工程菌减少虫害,不会改变绿僵菌与害虫的种间关系,D项正确。
12.B 大肠杆菌的增殖速度和代谢速率较快,可以用来改进酵母菌生产EH时的缺点,A项正确;利用大肠杆菌进行生产时,基因的转录和翻译都正常,说明在核糖体上合成的多肽正常,其氨基酸序列与酵母菌生产的EH的氨基酸序列相同,B项错误;在基因工程操作中,受体细胞是原核生物如大肠杆菌时,为提高转化效率,可用Ca2+处理大肠杆菌,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,促进重组质粒的转入,C项正确;判断转基因大肠杆菌是否构建成功,还需要在个体水平进行检测,即对可溶性EH的抗凝血活性进行测定,D项正确。
13.D 方法①和③分别是杂交育种和基因工程育种,其育种原理都是基因重组,A项正确;方法②是单倍体育种,诱导单倍体的过程利用了植物组织培养,细胞全能性的表达与植物激素密切相关,B项正确;方法③为基因工程育种,将抗病基因导入受体细胞常用细菌中的质粒作载体,C项正确;用不同的限制酶切割质粒和目的基因,也可能产生相同的黏性末端,也能将目的基因与质粒连接构建基因表达载体,D项错误。
14.答案 (1)逆转录 (成对的)引物、模板、四种脱氧核苷酸(dNTP)、耐高温的DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶)、缓冲液等
(2)乳腺中特异表达的基因的启动子 防止目的基因和质粒自身环化,使目的基因和载体正确(定向)连接 显微注射
(3)不受性别和生长发育时间的限制 将phb2基因与唾液腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起,通过显微注射技术导入受体细胞(受精卵),培养成早期胚胎后移入受体
解析 (1)为获取phb2基因,提取该动物肝脏组织的mRNA,经逆转录过程可得到cDNA,以该cDNA为模板进行PCR扩增,得到phb2基因,PCR需要(成对的)引物、DNA双链为模板、四种脱氧核苷酸(dNTP)为原料、耐高温的DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶)、缓冲液等。(2)启动子是RNA聚合酶识别并结合的位点,制备乳腺生物反应器前,首先将获得的phb2基因与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起。在基因两端引入产生不同黏性末端的限制酶切割位点序列,可以防止目的基因和质粒自身环化,使目的基因和载体正确(定向)连接。将基因表达载体导入动物细胞的方法是显微注射技术。通过显微注射技术将目的基因导入受精卵中,再将受精卵培养成早期胚胎,移入受体,获得转基因动物。(3)唾液腺生物反应器与乳腺生物反应器相比,其优点是不受性别和生长发育时间的限制。唾液腺生物反应器制备过程为:将phb2基因与唾液腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起,通过显微注射技术导入受体细胞(受精卵),培养成早期胚胎后移入受体,获得转基因动物。
15.答案 (1) PCR 一段已知的蜘蛛丝蛋白基因的脱氧核苷酸序列
(2)显微注射 XX 胚胎移植
(3)基因表达载体的构建 使目的基因在受体细胞中稳定存在并表达,并且可以遗传给下一代 能使蜘蛛丝蛋白基因在山羊乳腺细胞中特异性表达
(4)可以被生物降解,不会造成环境污染
解析 (1)PCR是一项体外合成DNA的技术,过程①获得的蜘蛛丝蛋白基因可以利用PCR技术进行大量的扩增,扩增时需要设计相应的引物,引物设计的依据是一段已知的蜘蛛丝蛋白基因的脱氧核苷酸序列。(2)过程②将目的基因导入动物细胞一般采用显微注射法。科学家的目的是培育出转基因“蜘蛛羊”乳腺生物反应器,所以需要筛选性染色体组成为XX的受精卵进行培养,过程④还必须经过早期胚胎培养、胚胎移植等胚胎工程的技术手段,进而培育出转基因“蜘蛛羊”乳腺生物反应器。(3)基因工程操作的核心步骤是基因表达载体的构建,其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在并表达,并且可以遗传给下一代。需要在蜘蛛丝蛋白基因的上游加上启动子,启动子是基因转录的起点,所以启动子应能使蜘蛛丝蛋白基因在山羊乳腺细胞中特异性表达。(4)转基因“蜘蛛羊”乳腺生物反应器生产的“生物钢”的本质属于蛋白质,可以被生物降解,不会造成环境污染。
16.答案 (1)mRNA 要有一段已知目的基因的核苷酸序列
(2)让干扰素基因只在山羊乳腺细胞中表达 受精卵
(3)内 可转移至受体细胞,并整合到受体细胞染色体的DNA上 抗原—抗体杂交法
解析 (1)干扰素的基因可在T淋巴细胞中选择性表达,因此需先从T淋巴细胞的细胞质中获得mRNA,利用PCR技术扩增干扰素基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列。(2)利用山羊乳腺生物反应器来生产干扰素时,要将改造后的人干扰素基因与山羊乳腺蛋白基因的启动子等调控元件重组在一起,目的是让干扰素基因只在山羊乳腺细胞中表达,以便通过分泌的乳汁来生产所需药物。山羊是动物,故需要将基因表达载体导入山羊的受精卵中。(3)用农杆菌Ti质粒构建基因表达载体时,应将干扰素基因插入T-DNA片段内,利用Ti质粒上T-DNA可转移至受体细胞,并整合到受体细胞染色体的DNA上的特点,从而将目的基因也整合到受体细胞的染色体DNA上。检测干扰素基因是否成功表达需采用抗原—抗体杂交的方法。
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