2019版高考生物一輪復習 第十一單元 第1講 基因工程練習 新人教版.doc

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第1講 基因工程 [課時作業(yè)]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　單獨成冊　方便使用 1．(2018河北衡水調研)請回答利用農桿菌轉化法培育轉基因植物的相關問題： (1)培育轉基因植物過程的核心步驟是__________，其目的是使目的基因在受體細胞中__________，并且可以通過復制遺傳給下一代，同時，使目的基因表達和發(fā)揮作用。 (2)構建基因表達載體時，可利用DNA連接酶連接被限制酶切開的__________鍵?；虮磉_載體的組成部分包括啟動子、終止子、目的基因、__________、復制原點等。 (3)組成基因表達載體的單體是__________?；虮磉_載體中的啟動子是__________識別和結合的部位，這種結合完成后才能驅動目的基因通過__________(填過程)合成mRNA。 (4)用兩種限制酶XbaⅠ和SacⅠ(兩種酶切出的黏性末端不同)切割某DNA，獲得含目的基因的片段。若利用該片段構建基因表達載體，應選用的Ti質粒是如圖中的__________。 注：圖中箭頭所指的位置是限制酶識別和切割的位點 解析：(1)基因工程的核心步驟是構建基因表達載體，目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在，并可以通過復制遺傳給下一代，同時使目的基因表達和發(fā)揮作用。(2)限制酶切開磷酸二酯鍵，DNA連接酶連接形成磷酸二酯鍵，基因表達載體包括啟動子、終止子、目的基因、標記基因和復制原點。(3)基因表達載體的單體是脫氧核苷酸，啟動子是RNA聚合酶識別和結合部位，結合后啟動基因的轉錄。(4)目的基因兩端需要用限制酶XbaⅠ和SacⅠ切割，且目的基因必須連接到TDNA中，故甲符合要求。 答案：(1)構建基因表達載體　穩(wěn)定存在　(2)磷酸二酯　標記基因　(3)脫氧核苷酸　RNA聚合酶　轉錄　(4)甲 2．閱讀如下資料： 資料甲：科學家將牛生長激素基因導入小鼠受精卵中，得到了體型巨大的“超級小鼠”；科學家采用農桿菌轉化法培育出轉基因煙草。 資料乙：T4溶菌酶在溫度較高時易失去活性?？茖W家對編碼T4溶菌酶的基因進行了改造，使其表達的T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?，在該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了一個二硫鍵，提高了T4溶菌酶的耐熱性。 資料丙：兔甲和兔乙是同一物種的兩個雌性個體，科學家將兔甲受精卵發(fā)育成的胚胎移植到兔乙體內，成功產出兔甲的后代，證實了同一物種的胚胎可在不同個體的體內發(fā)育。 回答下列問題： (1)資料甲屬于基因工程的范疇。將基因表達載體導入小鼠的受精卵中常用________________法。構建基因表達載體常用的工具酶是________________和________________。在培育有些轉基因植物時，常用農桿菌轉化法，農桿菌的作用是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)資料乙中的技術屬于________________工程的范疇，該工程是指以分子生物學相關理論為基礎，通過基因修飾或基因合成，對________進行改造，或制造一種________的技術。在該實例中，引起T4溶菌酶空間結構改變的原因是組成該酶肽鏈的________序列發(fā)生了改變。 (3)資料丙屬于胚胎工程的范疇。胚胎移植是指將獲得的早期胚胎移植到________種的、生理狀態(tài)相同的另一個雌性動物體內，使之繼續(xù)發(fā)育成新個體的技術。在資料丙的實例中，兔甲稱為________體，兔乙稱為________體。 解析：(1)將目的基因導入動物細胞常用顯微注射法；構建基因表達載體需要限制性核酸內切酶對目的基因所在的DNA和載體進行切割，還需要DNA連接酶將目的基因與載體結合；農桿菌中的Ti質粒上的TDNA可轉移至受體細胞，并且整合到受體細胞染色體的DNA上，故可用農桿菌感染植物，將目的基因導入植物細胞。(2)資料乙中的技術屬于蛋白質工程的范疇，通過改造基因，對T4溶菌酶這種蛋白質進行了改造，使組成該酶的氨基酸序列發(fā)生了改變，從而提高了T4溶菌酶的耐熱性。(3)由于同一物種的生理特性相同，因此進行胚胎移植時，受體與供體物種相同，易于成功；兔甲是提供胚胎的個體，稱為供體，兔乙是接受胚胎的個體，稱為受體。 答案：(1)顯微注射　限制性核酸內切酶　DNA連接酶　農桿菌可感染植物，將目的基因轉移到受體細胞中 (2)蛋白質　現(xiàn)有的蛋白質　新蛋白質　氨基酸　(3)同　供　受 3．鐮刀型細胞貧血癥是一種單基因遺傳病，患者的血紅蛋白分子β肽鏈第6位氨基酸——谷氨酸被纈氨酸代替，導致功能異常。回答下列問題： (1)異常血紅蛋白的氨基酸序列改變的根本原因是編碼血紅蛋白基因的__________序列發(fā)生改變。 (2)將正常的血紅蛋白基因導入患者的骨髓造血干細胞中，可以合成正常的血紅蛋白達到治療的目的。此操作__________(填“屬于”或“不屬于”)蛋白質工程，理由是該操作________________________________________________________________________。 (3)用基因工程方法制備血紅蛋白時，可先提取早期紅細胞中的__________，以其作為模板，在__________酶的作用下反轉錄合成cDNA。cDNA與載體需在__________酶的作用下，拼接構建基因表達載體，導入受體菌后進行表達。 (4)檢測受體菌是否已合成血紅蛋白，可從受體菌中提取__________，用相應的抗體進行__________雜交，若出現(xiàn)雜交帶，則表明該受體菌已合成血紅蛋白。 解析：(1)基因是具有遺傳效應的DNA片段，遺傳信息儲存在基因堿基對的排列順序中。(2)蛋白質工程是指通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求，故題中所述不屬于蛋白質工程。(3)利用反轉錄法獲取目的基因時，需先提取mRNA，在逆轉錄酶的作用下反轉錄合成cDNA。cDNA與載體需要在限制酶和DNA連接酶的作用下拼接構建基因表達載體，才可導入受體菌。(4)檢測目的基因是否翻譯成蛋白質，需要從轉基因生物中提取蛋白質，用相應的抗體進行抗原—抗體雜交。 答案：(1)堿基對 (2)不屬于　沒有對現(xiàn)有的蛋白質進行改造 (3)mRNA　逆轉錄　限制酶和DNA連接 (4)蛋白質　抗原—抗體 4．(2018山東淄博模擬)利用生物工程技術可從轉基因奶山羊乳汁中分離獲得人凝血因子Ⅳ，用于血友病的治療。請回答下列問題： (1)根據凝血因子Ⅳ基因上游和下游的堿基序列，可用__________技術獲取并擴增基因。構建該基因表達載體時，所用到的工具酶是____________________________________， 該基因表達載體中，凝血因子Ⅳ基因的上游和下游分別是 ________________________________________________________________________。 (2)將目的基因表達載體導入奶山羊受精卵的常用方法是__________。受體細胞選用受精卵的優(yōu)點是細胞大易操作、營養(yǎng)物質含量高和___________________________________。 (3)在體外胚胎培養(yǎng)時，應選用囊胚的__________進行DNA分析，用于選擇雌性胚胎。此期的胚胎也適于胚胎分割移植，此技術的優(yōu)點是________________________________________________________________________。 (4)人凝血因子Ⅳ是一種胞外酶，該蛋白的加工是在__________等細胞器上進行的。人凝血因子Ⅳ只在乳腺細胞合成的原因是________________________________________。 解析：(1)可利用PCR技術擴增目的基因；構建該基因表達載體時，通常用同種限制酶切割含有目的基因的DNA和運載體，再用DNA連接酶將目的基因與切開的運載體連接起來，因此所用到的工具酶是限制性核酸內切酶和DNA連接酶。凝血因子Ⅳ基因為目的基因，在基因表達載體中，啟動子位于目的基因的首端，終止子位于目的基因的尾端。(2)顯微注射技術是將目的基因導入動物細胞的常用方法；受精卵作為受體細胞的優(yōu)點是細胞全能性高，細胞大易操作、營養(yǎng)物質含量高等。(3)在體外胚胎培養(yǎng)時，可選取囊胚的滋養(yǎng)層細胞做DNA分析性別鑒定。胚胎分割有利于提高胚胎的利用率，胚胎移植可以充分發(fā)揮雌性優(yōu)良個體的繁殖潛力。(4)分泌蛋白是在內質網、高爾基體等細胞器上進行加工的；基因的選擇性表達使人凝血因子Ⅳ只在乳腺細胞合成。 答案：(1)PCR　限制性核酸內切酶和DNA連接酶　啟動子和終止子　(2)顯微注射法　細胞全能性高　(3)滋養(yǎng)層細胞　充分發(fā)揮雌性動物的繁殖潛力(或快速大量繁殖)　(4)內質網、高爾基體　基因的選擇性表達 5．(2018廣西桂林調研)將外源基因整合到葉綠體基因組中并成功表達，這就是葉綠體轉基因技術，該技術能有效改良植物的品質，請回答下列問題： (1)若要在短時間內大量擴增外源基因，可采用PCR技術，該技術利用了__________的原理。 (2)對大多數(shù)高等植物而言，與傳統(tǒng)的細胞核轉基因相比，葉綠體轉基因更穩(wěn)定，因其不會隨__________(填“花粉”或“卵細胞”)傳給后代，從而保持了__________(填“父本”或“母本”)的遺傳特性。 (3)利用________________處理植物體細胞可得到原生質體，再通過__________法將目的基因導入原生質體，當原生質體再長出______時，便可通過植物組織培養(yǎng)技術培養(yǎng)出相應的轉基因幼苗。 (4)一個完整的基因表達載體應該包括啟動子、________________等，啟動子位于基因的首端，它是__________________________，有它才能啟動基因轉錄。 解析：(1)PCR技術的原理是DNA雙鏈復制。(2)葉綠體基因只能隨母本產生的卵細胞遺傳，不能隨花粉遺傳給后代，從而保持了母本的遺傳特性。(3)根據酶的專一性，用纖維素酶和果膠酶去除植物細胞的細胞壁，受體細胞為植物細胞時，常用農桿菌轉化法或基因槍法將目的基因導入受體細胞。(4)一個完整的基因表達載體包括啟動子、終止子、目的基因、標記基因和復制原點，啟動子是RNA聚合酶結合和識別的部位。 答案：(1)DNA雙鏈復制　(2)花粉　母本　(3)纖維素酶和果膠酶　農桿菌轉化(或基因槍)　細胞壁　(4)目的基因、標記基因、終止子　RNA聚合酶結合和識別的部位 6．家蠶細胞具有高效表達目的基因的能力，科研人員將人的干擾素基因導入家蠶細胞并進行大規(guī)模培養(yǎng)，可以提取干擾素用于制藥。 (1)某限制酶能專一性地識別DNA上GAATTC序列，并在特定位點切割某化學鍵，該化學鍵的名稱是__________。 (2)人的干擾素基因一般來自cDNA文庫，其屬于__________(填“基因組”或“部分基因”)文庫。 (3)基因工程操作過程的核心步驟是_______________________________________。 啟動子位于基因的__________，是__________識別和結合的部位。 (4)將目的基因導入家蠶細胞的常用方法是___________________________________。 目的基因導入受體細胞后，首先要檢測轉基因生物________________，這是目的基因能否在受體細胞中穩(wěn)定遺傳的關鍵。 (5)通過PCR技術可大量獲取目的基因，PCR技術的原理是__________。 解析：(1)限制酶可識別和切割DNA片段中特定的磷酸二酯鍵。(2)cDNA是利用mRNA反轉錄得到的，只含有該生物的部分基因。(3)啟動子位于目的基因的首端，是RNA聚合酶識別和結合的部位。(4)將目的基因導入動物細胞常用的方法是顯微注射法，目的基因能否在受體細胞中穩(wěn)定遺傳的關鍵是轉基因生物的(染色體)DNA是否插入了目的基因。(5)PCR技術利用了體內DNA復制的原理大量擴增目的基因。 答案：(1)磷酸二酯鍵　(2)部分基因　(3)基因表達載體的構建　首端　RNA聚合酶　(4)顯微注射法　(染色體)DNA是否插入了目的基因　(5)DNA復制 7．科學家通過利用PCR定點突變技術改造Rubisco酶基因，提高了光合作用過程中Rubisco酶對CO2的親和力，從而顯著提高了植物的光合作用速率。請回答下列問題： (1)PCR過程所依據的原理是__________，利用PCR技術擴增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據這一序列合成__________；擴增過程需要加入__________酶。 (2)啟動子是一段有特殊結構的DNA片段，其作用是________________。目的基因能在不同生物體內正常表達原來的蛋白質，說明整個生物界__________。 (3)可利用定點突變的DNA構建基因表達載體。常用__________將基因表達載體導入植物細胞，還需用到植物細胞工程中的__________技術，來最終獲得轉基因植物。 解析：(1)PCR依據的原理是DNA雙鏈復制原理，要依據目的基因兩端已知的脫氧核苷酸序列合成引物，擴增過程需要加入耐高溫的DNA聚合酶(或Taq酶)。(2)啟動子是RNA聚合酶識別和結合部位，能驅動轉錄出mRNA；因生物界共用一套遺傳密碼，所以目的基因可以在不同細胞內表達合成出相同的蛋白質。(3)常用農桿菌轉化法將基因表達載體導入受體細胞，借助于植物組織培養(yǎng)技術，獲得轉基因植物。 答案：(1)DNA雙鏈復制　引物　耐高溫的DNA聚合(或Taq)　(2)RNA聚合酶識別和結合部位，驅動轉錄出mRNA　共用一套密碼子　(3)農桿菌轉化法　植物組織培養(yǎng) 8．通過基因工程的方法，科學家采用花粉管通道法將毒蛋白基因轉入棉花植株并獲得成功表達。棉鈴蟲吃了這種轉基因棉花的植株后就會死亡?；ǚ酃芡ǖ婪ㄊ侵咐弥参锘ǚ勖劝l(fā)時形成的花粉管通道將毒蛋白基因送入胚囊，進而導入尚不具備細胞壁的合子或早期胚體細胞中，借助天然的種胚系統(tǒng)，形成含有目的基因的種胚。請回答下列問題： (1)基因工程中常用的“剪刀”是指__________；常用的“針線”是指__________。 (2)利用花粉管通道法將毒蛋白基因導入棉花細胞，此過程是基因工程操作步驟中的第三步，即__________，又稱為__________。獲取目的基因時，如果基因比較小，__________已知，則可以通過DNA合成儀用化學方法直接合成。 (3)該目的基因在導入受體細胞前需要與載體結合，目前經常使用的載體是__________，重組的該結構除了目的基因之外，還有__________、__________、__________和復制原點等結構。這是基因工程操作步驟中的第二步，該步驟是基因工程的__________。 (4)基因工程操作的第四步是目的基因的檢測與鑒定，其中分子水平的檢測又分三步：首先要檢測轉基因生物的DNA上是否插入了目的基因，采用的技術是__________；其次還要檢測__________，方法同樣是采用分子雜交技術；最后檢測__________，方法是__________雜交技術。 (5)為了使毒蛋白只出現(xiàn)在棉花葉肉細胞中，在進行基因工程第二步時應該加上__________等調控組件。 解析：(1)基因工程中常用的“剪刀”是指限制酶；常用的“針線”是指DNA連接酶，連接目的基因和運載體形成重組DNA。(2)基因工程的基本操作步驟主要包括四步：①目的基因的獲取；②基因表達載體的構建；③將目的基因導入受體細胞；④目的基因的檢測與鑒定。其中目的基因導入受體細胞屬于第三步，即轉化過程；在獲取目的基因時，如果目的基因比較小，核苷酸序列又已知，則可以通過DNA合成儀人工合成。(3)基因工程中最常用的運載體是質粒，可以將目的基因導入受體細胞。構建基因表達載體是基因工程的核心步驟，該表達載體的組成包括目的基因、啟動子、終止子和標記基因等。(4)DNA上是否插入了目的基因的檢測方法是DNA分子雜交技術；目的基因是否轉錄出了mRNA的檢測方法是分子雜交技術；目的基因是否翻譯成蛋白質的檢測方法是抗原—抗體雜交技術。(5)為了使毒蛋白只出現(xiàn)在棉花葉肉細胞中，應在目的基因前加上葉肉蛋白基因啟動子，構建成基因表達載體。 答案：(1)限制酶　DNA連接酶　(2)將目的基因導入受體細胞　轉化　核苷酸序列　(3)質?！幼印〗K止子　標記基因　核心　(4)DNA分子雜交技術　目的基因是否轉錄出了mRNA　目的基因是否翻譯成蛋白質　抗原—抗體　(5)葉肉蛋白基因啟動子 9．回答以下有關基因工程的知識： (1)獲取目的基因時，可從基因文庫中直接提取，而基因文庫包括________和________，其中要用到反轉錄技術的是________。 (2)構建基因表達載體時，用限制酶Ⅰ切割質粒載體可產生“”的片段，該限制酶識別的核苷酸序列是__________________，用限制酶Ⅱ切割含有目的基因的DNA，兩種酶切割DNA產生的末端能拼接在一起，則限制酶Ⅱ必須具有________的特點。 (3)將目的基因導入受體細胞時，如果受體細胞是水稻(單子葉植物)細胞，則常用的方法是______________；如果受體細胞是大腸桿菌，則需要用鈣離子處理，處理后的細胞具有______________的特點。 (4)檢測與鑒定目的基因時，檢測目的基因在真核細胞中能否穩(wěn)定遺傳的關鍵是______________。鑒定目的基因是否成功表達，除了分子水平檢測外，還可以從________水平進行鑒定。 解析：cDNA文庫中的DNA是由mRNA經逆轉錄酶催化合成的；一個完整的基因表達載體包括啟動子、終止子、標記基因、目的基因和復制原點等；將目的基因導入單子葉植物細胞內常用的方法是基因槍法。 答案：(1)基因組文庫　部分基因文庫(如cDNA文庫)　cDNA文庫 (2)　切割產生的DNA片段末端與限制酶Ⅰ切割產生的相同 (3)基因槍法　容易從周圍環(huán)境吸收DNA分子 (4)檢測轉基因生物的染色體上是否插入了目的基因　(生物)個體