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新教材高三一轮复习检测卷
(三十九) 基因工程 生物技术的安全性与伦理问题
一、 单项选择题
1.(2020·赣榆区模拟)研究表明,将豌豆早枯病毒(PEBV)的复制酶C端编码序列转入烟草后,转基因烟草会对PEBV表现出抗性。下列说法正确的是( )
A.该过程需要用到限制酶和DNA聚合酶来构建基因表达载体
B.将豌豆早枯病毒(PEBV)的复制酶C端编码序列导入烟草细胞最常用的方法是农杆菌转化法
C.只要在转基因烟草细胞内检测出豌豆早枯病毒(PEBV)的复制酶C端编码序列就代表成功了
D.检测转基因生物DNA上是否插入了目的基因,可以用分子杂交法
解析:选B 该过程需要用到限制酶和DNA连接酶来构建基因表达载体,A错误;将豌豆早枯病毒(PEBV)的复制酶C端编码序列导入烟草细胞最常用的方法是农杆菌转化法,B正确;只要在转基因烟草细胞内检测出豌豆早枯病毒(PEBV)的复制酶C端编码序列就代表目的基因已经成功导入受体细胞,但这并不意味着目的基因能成功表达,因此还需要检测和鉴定,C错误;检测转基因生物DNA上是否插入了目的基因,可以用DNA分子杂交法,D错误。
2.(2020·济南模拟)转基因抗虫植物含有Bt蛋白,也叫毒蛋白,对人体无毒,但是鱗翅目昆虫幼虫的肠道里有Bt蛋白的受体,Bt蛋白与受体结合导致肠道壁穿孔,使幼虫死亡。下列叙述错误的是( )
A.促进Bt蛋白的合成有助于提高植物的抗虫效果
B.可通过DNA分子杂交技术检测Bt蛋白基因的表达
C.将Bt蛋白基因导入植物细胞的方法可使用农杆菌转化法
D.将植物材料和农杆菌共同培养之前,植物材料需要消毒处理
解析:选B Bt蛋白与受体结合导致肠道壁穿孔,使幼虫死亡,因此促进Bt蛋白的合成有助于提高植物的抗虫效果,A正确;可通过DNA分子杂交技术检测Bt蛋白基因是否插入受体细胞染色体DNA上,而检测目的基因是否表达应该采用抗原—抗体杂交技术,B错误;将Bt蛋白基因导入植物细胞的方法可使用农杆菌转化法,C正确;将植物材料和农杆菌共同培养之前,植物材料需要消毒处理,D正确。
3.(2020·青岛三模)某实验小组利用如图所示质粒和目的基因来构建基因表达载体,将目的基因导入大肠杆菌细胞并表达。下列叙述正确的是( )
A.图中的质粒用酶A切割后,会产生8个游离的磷酸基团
B.在构建重组质粒时,可用酶A和酶C切割质粒和目的基因
C.成功导入目的基因的大肠杆菌可在含四环素的培养基中生长
D.若用酶B和酶C切割,可以避免质粒的自身环化
解析:选D 限制酶每一次切割后会得到两个单核苷酸链的黏性末端,会有2个游离的磷酸基团,而图中的质粒含有2个酶A切割的切割位点,则会产生4个游离的磷酸基团,A错误;在构建重组质粒时,可用酶B和酶C切割质粒和目的基因,假如用酶A切割质粒会破坏两个标记基因,B错误;用酶B和酶C切割质粒时四环素的抗性基因被破坏,成功导入目的基因的大肠杆菌可在含氨苄青霉素的培养基中生长,C错误;用两种限制酶切割可以避免质粒自身环化、错向连接等问题,D正确。
4.(2020·山东模拟)为临床检测肿瘤坏死因子(TNF?α ),利用“噬菌体展示技术”获得TNF?α抗体,需要获得TNF?α抗体的基因片段,插入到噬菌体基因组中,经过筛选得到能正确表达TNF?α抗体的噬菌体,进行大量扩增。下列相关叙述错误的是( )
A.将TNF?α抗体的基因片段与噬菌体DNA重组需用限制酶和DNA连接酶
B.在细菌体内,噬菌体以自身氨基酸为原料合成TNF?α抗体
C.TNF?α抗体随子代噬菌体的重新组装而展示在噬菌体表面
D.噬菌体通过侵染细菌繁殖,增殖速度快,更容易快速获得抗体
解析:选B 将TNF?α抗体的基因片段与噬菌体DNA重组需用限制酶和DNA连接酶,A正确;在细菌体内,噬菌体以细菌氨基酸为原料合成TNF?α抗体,B错误;TNF?α抗体属于分泌蛋白,随子代噬菌体的重新组装而展示在噬菌体表面,C正确;噬菌体通过侵染细菌繁殖,增殖速度快,更容易快速获得抗体,D正确。
5.(2020·海口模拟)科学家以质粒为载体,将金属硫蛋白基因导入烟草细胞中,培育出了汞吸收能力极强的转基因烟草。下列叙述正确的是( )
A.质粒作为载体必须具备的条件之一是具有标记基因
B.构建基因表达载体时需要限制酶和DNA聚合酶参与
C.金属硫蛋白基因插入启动子和终止子之间以便大量复制
D.培育转基因烟草时选用的受体细胞一定是受精卵
解析:选A 质粒作为载体必须具备的条件之一是具有标记基因,便于筛选含有目的基因的受体细胞,A正确;构建基因表达载体时需要限制酶和DNA连接酶的参与,B错误;金属硫蛋白基因插入启动子和终止子之间以便正常表达,C错误;培育转基因烟草时选用的受体细胞可以是受精卵,也可以是体细胞,但以体细胞作为受体细胞时,还需要采用植物组织培养技术,D错误。
6.(2020·济南市二模)血清白蛋白对于治疗由肝炎引发的肝硬化和肝腹水等疾病具有显著疗效,之前只能从血液中提取。我国某生物科技公司利用农杆菌转化法将血清白蛋白基因导入水稻胚乳细胞,一段时间后成功提取的植物源重组人血清白蛋白,已通过临床前实验。下列说法中错误的是( )
A.利用从血液中提取的血清白蛋白治疗疾病,存在使人感染传染病的隐患
B.添加糖类化合物有利于吸引农杆菌进入水稻胚乳受体细胞
C.构建植物源重组人血清蛋白基因表达载体的目的是使农杆菌T?DNA中的目的基因转入受体细胞并稳定表达
D.水稻胚乳细胞可以对植物源重组人血清白蛋白基因表达的初始翻译产物进行加工
解析:选B 由于血液中可能存在一些导致传染病发的病原体(如艾滋病毒),故利用从血液中提取的血清白蛋白治疗疾病,存在使人感染传染病的隐患,A正确;当植物受到损伤时,伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物,吸引农杆菌移向这些细胞,因此添加酚类化合物有利于吸引农杆菌进入水稻胚乳受体细胞,B错误;构建植物源重组人血清白蛋白基因表达载体的目的是使农杆菌T?DNA中的目的基因转入受体细胞并稳定表达,C正确;由于水稻为真核细胞,含有复杂的细胞器,所以水稻胚乳细胞可以对植物源重组人血清蛋白基因表达的初始翻译产物进行加工,D正确。
7. (2020·泰安三模)如图表示应用基因工程技术生产干扰素的三条途径,下列相关叙述错误的是( )
A.途径甲中,过程Ⅰ应将干扰素基因和乳腺蛋白基因的启动子重组
B.途径乙中,过程Ⅱ一般所采用的方法是农杆菌转化法
C.途径丙中,过程Ⅱ可用Ca2+处理大肠杆菌,以制备感受态细胞
D.三条途径中,过程Ⅲ依据的生物学原理相同
解析:选D 途径甲中,过程Ⅰ应将干扰素基因和乳腺蛋白基因的启动子重组,这样使目的基因只在乳腺组织中才表达,A正确;途径乙中,过程Ⅱ是将目的基因导入植物细胞,一般所采用的方法是农杆菌转化法,B正确;途径丙中,过程Ⅱ是将目的基因导入微生物细胞,可用Ca2+处理大肠杆菌,以制备感受态细胞,C正确;三条途径中,过程Ⅲ依据的生物学原理不完全相同,其中途径甲和途径乙的原理是细胞具有全能性,过程丙的原理是细胞增殖,D错误。
8.(2020·延庆区一模)图为农杆菌Ti质粒的T?DNA区段结构示意图。农杆菌附着植物细胞后,T?DNA首先在农杆菌中从右边界到左边界被剪切、复制,然后进入植物细胞并整合到染色体上,继而诱发细胞异常生长和分裂,形成植物肿瘤。以下有关叙述错误的是( )
A.Ti质粒存在于农杆菌的拟核DNA之外
B.植物肿瘤的形成与A、B两个基因的表达有关
C.清除植物肿瘤组织中的农杆菌后肿瘤不再生长
D.利用T?DNA进行转基因时需保留LB、RB序列
解析:选C 质粒是细菌、酵母菌和放线菌等生物中染色体(或拟核)以外的DNA分子,存在于细胞质中,具有自主复制能力,使其在子代细胞中也能保持恒定的拷贝数,并表达所携带的遗传信息,是闭合环状的双链DNA分子,Ti质粒存在于农杆菌的拟核DNA之外,A正确;因为质粒整合到植物后能诱发细胞异常生长和分裂,形成植物肿瘤,这与质粒上的细胞分裂素和生长素基因过量表达有关,B正确;清除植物肿瘤组织中的农杆菌后,还有Ti质粒整合到植物DNA上的,通过基因的复制表达也会导致肿瘤继续生长,C错误;农杆菌能整合的前提是Ti质粒上的LB、RB序列被剪切,才能连接整合到植物细胞DNA上,D正确。
二 、不定向选择题
9. (2020·东海县校级模拟)科研人员先分别PCR扩增尿酸氧化酶基因和原核生物胞外蛋白信号肽基因(编码的肽链能引导新合成的蛋白质转移、分泌),再将它们拼接形成融合基因,并导入大肠杆菌生产尿酸氧化酶。相关叙述正确的是( )
A.扩增两类基因时可以通过设计引物来控制两类基因的拼接方向
B.构建融合基因的目的是使大肠杆菌能合成尿酸氧化酶并分泌到细胞外
C.融合基因导入大肠杆菌前不需要构建基因表达载体,目的基因也能正常表达和遗传
D.在导入融合基因前,应先用NaCl处理大肠杆菌,使其变为感受态细胞
解析:选AB 扩增两类基因时可以通过设计引物来控制两类基因的拼接方向,A正确;构建融合基因的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在并表达,即使大肠杆菌能合成尿酸氧化酶并分泌到细胞外,B正确;融合基因导入大肠杆菌前必须要构建基因表达载体,这样才能使目的基因在受体细胞中稳定存在并表达,C错误;在导入融合基因前,应先用氯化钙或钙离子处理大肠杆菌,使其变为感受态细胞,D错误。
10.(2020·山东模拟)目前,精子载体法逐渐成为最具诱惑力的制备转基因动物的方法之一。该方法以精子作为外源基因载体,使精子携带外源基因进入卵细胞。如图表示利用该方法制备转基因鼠的基本流程。下列说法正确的是( )
A.PCR扩增外源基因时,应根据外源基因设计引物碱基序列
B.导入外源基因的精子与卵细胞结合即可完成转化
C.②采用体外受精技术,受精的标志是观察到两个极体
D.②③过程所用培养液的成分相同且都加入动物血清
解析:选AC PCR扩增外源基因时,应根据外源基因设计引物碱基序列,A正确;将外源基因导入精子后即可完成转化,B错误;②采用体外受精技术,受精的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体,C正确;②为体外受精过程,③为早期胚胎培养过程,前者在获能溶液或专用的受精溶液中进行,后者在发育培养基中进行,这两个过程所用培养液的成分不完全相同,D错误。
11.(2021·辽宁省招生考试适应性测试)菊花是一种双子叶植物,易感桃蚜。桃蚜不但直接影响植物生长,还是多种植物病毒的传播媒介。雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效换抑制桃蚜生长。某科研团队运动农杆菌转化法获得了转GNA基因菊花。下列有关叙述正确的是( )
A.受体细胞可以选择菊花叶片细胞或桃蚜细胞
B.将目的基因GNA插入到Ti质粒的T-DNA上构建表达载体
C.菊花外植体产生的酚类化合物能吸引农杆菌移向受体细胞
D.应用抗虫接种实验,检测转基因菊花对桃蚜的抗性及抗性的程度
解析:选BCD 分析题意可知,科学家将目的基因导入了菊花细胞,故受体细胞可以选择菊花叶片细胞,但不能选择桃蚜细胞,A错误;基因工程中构建表达载体时,由于T?DNA可以转移到受体细胞内,可以将目的基因GNA插入到Ti质粒的T?DNA上,B正确;菊花外植体产生的酚类化合物能吸引农杆菌移向受体细胞,有利于目的基因成功导入,C正确;已知雪花莲凝集素基因GNA的表达产物能有效抑制桃蚜生长,故应用抗虫接种实验,检测转基因菊花对桃蚜的抗性及抗性的程度,D正确。
三、非选择题
12.(2020·汕头校级模拟)人体内的t—PA蛋白能高效降解由纤维蛋白凝聚而成的血栓,是心梗和脑血栓的急救药。然而,为心梗患者注射大剂量的基因工程t—PA会诱发颅内出血,其原因在于t—PA与纤维蛋白结合的特异性不高。研究证实,将t—PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,能显著降低出血副作用。据此,先对天然的t—PA基因进行序列改造,然后再采取传统的基因工程方法表达该改造后的基因,可制造出性能优异的改良t—PA蛋白。(注:如图表示相关的目的基因、载体及限制酶。pCLY11为质粒,新霉素为抗生素。)请回答下列问题:
(1)以上制造出性能优异的改良t—PA蛋白的过程被称为________工程。
(2)已知人t—PA基因序列已测出,且第84位半胱氨酸的模板链碱基序列为ACA,而丝氨酸的模板链碱基序列为AGA,因此要获得改造后的目的基因最好采用__________________方法获得。
(3)若t—PA改良基因的黏性末端如图所示,那么需选用限制酶XmaⅠ和________切开质粒pCLY11,才能与t—PA改良基因高效连接。在基因工程中,最核心的一步为______________。
(4)一般选择在未加入新霉素的培养基中生存的大肠杆菌作为受体细胞,目的是________________________________________________________________________。
在加入新霉素的培养基中形成菌落的受体细胞并非都是目的菌株,原因是______,这时需选择呈________色的菌落,进一步培养、检测和鉴定,以选育出能生产改良t—PA蛋白的工程菌株。
解析:(1)在原有的t—PA蛋白基础上改良蛋白质结构,属于蛋白质工程。(2)由于t—PA蛋白基因的序列已知,因此可以使用化学合成的方法获得目的基因。(3)目的基因的黏性末端图中已经给出,观察各限制酶的识别序列可知所使用的限制酶为XmaⅠ和BglⅡ,要想把目的基因与载体拼接起来需要得到相同的黏性末端,因此运载体也需要XmaⅠ和BglⅡ切割;基因工程中最核心的一个环节为基因表达载体的构建。(4)选择未加入新霉素的培养基中生存的大肠杆菌作为受体细胞,这些细胞没有新霉素的抗性,当其导入重组质粒后,质粒上的标记基因使得大肠杆菌具有新霉素抗性,这样可以选择导入质粒pCLY11的大肠杆菌;由于标记基因存在于原有质粒上,若未连目的基因的质粒导入到大肠杆菌中,这些大肠杆菌也可以获得新霉素的抗性;而区分重组质粒和原有质粒的一个标志可以观察mlacZ基因的表达情况,由于重组质粒拼接了目的基因,破坏了mlacZ基因,因此在重组质粒中该基因不表达,菌落呈现白色,而原有基因由于该基因保存完整,可以表达,所以菌落呈现蓝色。
答案:(1)蛋白质 (2)化学合成 (3)BglⅡ 基因表达载体的构建 (4)以便筛选出导入质粒pCLY11的大肠杆菌 未连目的基因的质粒也可以在这种培养上生长 白
13.(2020·山东模拟)Cre/loxP重组酶系统是对转基因受体细胞DNA上的特定序列进行定点切割和重新连接,从而在基因或染色体水平上对生物基因进行遗传改造的一种技术。其原理是重组酶Cre能识别loxP位点(特定的DNA序列),并使loxP位点间的基因序列被重组或删除。受此启发,科学家在检测抗虫基因成功导入烟草细胞后,尝试用Cre/loxP重组酶系统删除转基因烟草细胞内的抗除草剂基因,其技术过程如图2(其中表示启动子)。
(1)通过基因改造获得抗虫烟草过程中,为大量获得抗虫基因,可选择图1中引物________(用图中罗马数字表示)组合进行PCR扩增;扩增时,为确保抗虫基因和表达载体充分连接,常在基因上、下游引物的________端添加不同的限制酶切位点,其目的是______________________________。
(2)loxP是一种含34个碱基对的小型DNA片段,由一个不对称的间隔区和两个反向重复序列组成。Cre酶能特异性地识别反向重复序列并于特定位置切开磷酸二酯键,类似于基因工程中的________酶,从遗传学角度分析,Cre酶改变质粒的原理是____________。
(3)通常用__________法把携带抗虫基因的重组质粒甲导入烟草细胞,经检测导入成功后,抗除草剂基因即失去用途,继续留在烟草体内可能会引发的生物环境安全问题是______________________________。
(4)经Cre酶处理后,质粒中的两个loxP序列分别被切开,得到图2右侧的两个环状DNA分子。由于______________________________________,抗除草剂基因不再表达,之后会在培养过程中消失。
解析:(1)由于DNA聚合酶只能从5′端向3′端延伸子链,因此为大量获得抗虫基因,应该选择图1中引物Ⅱ、Ⅲ组合进行PCR扩增;扩增时,为确保抗虫基因和表达载体充分连接,常在基因上、下游引物的5′端添加不同的限制酶切位点,其目的是减少DNA自连,使抗虫基因能定向插入表达载体。(2)Cre酶能特异性地识别反向重复序列并于特定位置切开磷酸二酯键,类似于基因工程中的限制酶;从遗传学角度分析,Cre酶改变质粒的原理是基因重组。(3)将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法;抗除草剂基因继续留在烟草体内可能会引发生物环境安全问题,如抗除草剂基因可能转移到杂草中,造成基因污染。(4)经Cre酶处理后,质粒中的两个loxP序列分别被切开,得到图2右侧的两个环状DNA分子。由于质粒乙的抗除草剂基因前没有启动子,抗除草剂基因不再表达,之后会在培养过程中消失。
答案:(1)Ⅱ、Ⅲ 5′ 减少DNA自连,使抗虫基因能定向插入表达载体 (2)限制 基因重组 (3)农杆菌转化 抗除草剂基因可能转移到杂草中,造成基因污染 (4)质粒乙的抗除草剂基因前没有启动子