生物必修2《遗传与进化》第2节 基因工程及其应用随堂练习题

第2节　基因工程及其应用

基础过关练

题组一　基因工程的概念及原理

1.(2020河北廊坊八中高三月考)下列叙述符合基因工程概念的是(　　)

A.利用马铃薯茎尖细胞经过组织培养,获取高产的马铃薯幼苗

B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌,获得能产生人干扰素的菌株

C.用紫外线照射青霉菌,使其DNA发生改变,通过筛选获得青霉素高产菌株

D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上

2.(2020天津一中高二上期末)下列关于基因工程的叙述,错误的是(　　)

A.一种限制酶一般只能识别一种特定的核苷酸序列

B.基因工程所依据的原理是基因突变

C.基因工程是在DNA上进行的分子水平的设计施工

D.基因工程能够定向地改变生物的性状,培育出新品种

题组二　基因工程的工具

3.(2019湖北荆州滩桥中学高二上期中)基因工程中,需使用特定的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—。根据图判断下列操作正确的是(　　)

A.目的基因和质粒均用限制酶Ⅱ切割

B.目的基因和质粒均用限制酶Ⅰ切割

C.质粒用限制酶Ⅱ切割,目的基因用限制酶Ⅰ切割

D.质粒用限制酶Ⅰ切割,目的基因用限制酶Ⅱ切割

4.(2020湖南常德高三上检测)下列有关基因工程的说法,正确的是(　　)

A.基因工程常用的工具酶有限制酶、DNA连接酶和运载体

B.目前常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等

C.基因工程运用基因突变的原理来培育新品种

D.成功地将目的基因导入受体细胞便完成了基因工程的工作

5.质粒之所以能作为基因工程的运载体,是由于(　　)

A.含蛋白质从而能完成生命活动

B.具有环状结构而保持连续性

C.RNA能指导蛋白质的合成

D.能够自我复制、能携带目的基因

6.请结合图示,判断下列的叙述,错误的是(　　)

A.基因工程是在图示DNA分子水平上设计的

B.DNA连接酶和DNA聚合酶都能催化a的形成

C.DNA酶和限制性内切酶都能催化a的断裂

D.解旋酶能切断b处,RNA聚合酶能连接b

7.(2020黑龙江哈尔滨三中高二上期末)关于基因工程基本工具的描述错误的是(　　)

A.只有用相同的限制酶处理含目的基因的DNA片段和质粒,才能形成重组质粒

B.不同的核苷酸序列被不同的限制酶识别也有可能切出相同的黏性末端

C.限制酶识别序列越短,则该序列在DNA中出现的概率就越大

D.限制酶、DNA连接酶都是工具酶

8.(2020河北廊坊八中高三期末)下列有关限制性核酸内切酶的叙述,正确的是(　　)

A.用限制性核酸内切酶切割一个DNA分子中部,获得一个目的基因时,被水解的磷酸二酯键有2个

B.限制性核酸内切酶能够切割的是DNA序列中的氢键

C.—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制酶切出的黏性末端碱基数不同

D.EcoR Ⅰ限制酶是从大肠杆菌中提取的,能够专一识别GAATTC序列

9.(2020天津一中高二上期末)下列关于质粒的叙述,正确的是(　　)

A.细菌质粒和真核细胞DNA的基本结构单位不同

B.细菌质粒的复制过程是在细胞外独立进行的

C.质粒是原核细胞中蛋白质合成的场所

D.质粒是能够自主复制的小型环状DNA分子

题组三　基因工程的步骤和应用

10.(2020黑龙江哈尔滨三中高二上期末)科学家尝试通过基因工程,把一名女性红绿色盲患者的造血干细胞进行改造,若治疗成功,那么她后来所生的儿子中(　　)

A.全部有病

B.一半正常

C.全部正常

D.不能确定

11.下列相关基因工程的操作步骤的叙述正确的是(　　)

A.获取目的基因需要用到限制酶和DNA连接酶

B.一定用不同的限制酶切割运载体和目的基因

C.将目的基因导入受体细胞过程不发生碱基互补配对

D.导入受体细胞的目的基因都能够表达

12.下列关于基因工程及其三种工具和四个步骤的叙述,不正确的是(　　)

A.基因运载体的种类有质粒、噬菌体和动植物病毒等

B.EcoRⅠ这种限制酶能够专一识别GAATTC的核苷酸序列

C.基因工程的第二步骤是目的基因与运载体结合

D.由于变异是不定向的,所以基因工程也不能定向改造生物的性状

13.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.用限制性核酸内切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分子导入烟草细胞

D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞

14.通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术可使羊乳中含有人体蛋白质,如图表示这一技术的基本过程,在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATC C——C CTAG↑G—,请回答下列问题。

(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是　　　　　　　　,人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中,需要的酶是　　　　。 

(2)请画出质粒被切割形成黏性末端的过程图。

—G↓GATC C——C CTAG↑G—　　　　　　　　　　　 

(3)人体蛋白质基因之所以能连接到羊的染色体DNA中,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的工具是　　　　　　　　　　。 

(4)此过程中目的基因的检测与表达中的表达是指　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(5)你认为此类羊产的奶安全可靠吗?理由是什么?

　　　　　　　　　　　　。 

题组四　转基因生物和转基因食品的安全性

15.(2019江西南昌二中高二上月考)下列关于转基因植物的叙述,正确的是(　　)

A.转入油菜的抗除草剂基因,可能传入环境中出现对生产不利的“超级植物”

B.转入抗虫基因的植物,不会破坏生态平衡

C.动物的生长激素基因转入植物后不能表达

D.若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

16.转基因技术就是对某一物种具有特别性状的基因进行分离,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。下列选项中不属于转基因生物带来弊端的是(　　)

①转基因植物的抗除草剂基因,有可能通过花粉传播而进入杂草中,使杂草成为除不掉的“超级杂草”

②转基因生物的食品加工带来食品污染

③转基因农作物的大规模种植减少了农药的使用

A.① B.②

C.①② D.②③

能力提升练

一、选择题

1.(2019河北石家庄一中高二上期中,★★☆)采用下列方法进行育种的过程中,基因的种类和数量都发生改变的是(　　)

A.诱变育种 B.多倍体育种

C.杂交育种 D.基因工程育种

2.(2020河北廊坊八中期末,★★☆)下列实践活动运用基因工程技术的是(　　)

A.水稻F1花药经离体培养和染色体加倍,获得基因型纯合新品种

B.用较高浓度的盐水长期浇灌水稻植株,从而选择出耐盐的新品种

C.将含水稻抗病基因的重组DNA导入玉米细胞,经组织培养获得玉米抗病植株

D.搭乘神舟飞船返回的青椒种子经过多年选育得到产量提高20%的新品种

3.(2019河北唐山一中高二月考,★★☆)某线性DNA分子含有5 000个碱基对(bp),先用限制酶a切割,再把得到的产物用限制酶b切割,得到的DNA片段大小如下表,限制酶a和b的识别序列和切割位点如图所示,下列有关说法正确的是(　　)

A.在该DNA分子中,酶a与酶b的识别序列分别有3个和2个

B.酶a与酶b切出的黏性末端不能相互连接

C.酶a与酶b切断的化学键不相同

D.用酶a切割与该线性DNA碱基序列相同的质粒,得到4种切割产物

4.(2019湖北武汉六中高二上月考,★★☆)如图是应用基因工程技术获得转基因动物和植物的过程,下列相关叙述不正确的是(　　)

A.通过①过程形成重组质粒只需要两种工具

B.②是重组质粒导入受体细胞的过程

C.通过③过程产生的转基因牛的细胞中都含有人的生长激素基因

D.通过④⑤过程培育的抗虫棉需要检测抗虫效果

5.(2019河北正定中学高二月考,★★☆)由于乙肝病毒感染的宿主范围很窄,仅限于人和灵长类动物,因此无法用细胞培养的方法生产疫苗,但可用基因工程的方法进行生产,现已知乙肝病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白的氨基酸序列,生产示意图如下。下列相关说法不正确的是(　　)

乙肝病毒有关基因细菌大量生产疫苗

A.生产乙肝疫苗的过程也达到了定向改造细菌的目的

B.在①②过程中需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶

C.用于生产疫苗的目的基因为编码核心蛋白的基因和表面抗原蛋白基因

D.这种转基因的细菌一定是安全的,不用担心其扩散到自然界

6.(2020天津一中高二上期末,★★★)现有一长度为1 000碱基对(bp)的DNA分子,用限制性核酸内切酶(EcoRⅠ)酶切后得到的DNA分子仍是1 000bp,用KpnⅠ单独酶切得到400 bp和600 bp两种长度的DNA分子,用EcoRⅠ、KpnⅠ同时酶切后得到200 bp和600 bp两种长度的DNA分子。该DNA分子的酶切图谱正确的是(　　)

二、非选择题

7.(2020黑龙江大庆实验中学高三月考节选,★★☆)人胰岛素由A、B两条肽链构成。研究人员用大肠杆菌作生产菌,利用基因工程技术分别生产两条肽链,并在体外将两条肽链加工成胰岛素。请回答下列问题:

(1)由A、B两条肽链可推导出A、B基因的碱基序列,依据是　　　　　　　　　　　。获得的A、B基因可以通过　　　　　酶与运载体结合。 

(2)基因工程中不能将A、B基因直接导入大肠杆菌的原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案全解全析

基础过关练

1.B　基因工程是按照人们的意愿,把一种生物的某种基因提取出来,加以修饰改造,然后放到另一种生物的细胞里,定向地改造生物的遗传性状。A属于植物组织培养;B符合基因工程的概念;C属于诱变育种;D是自然发生的,不是人为操作的,不属于基因工程。

2.B　一种限制酶只能特异性识别一种特定的核苷酸序列,并在特定的两个核苷酸之间切割,A正确;基因工程是将目的基因导入受体细胞,依据的原理是基因重组,B错误;基因工程要对基因进行切割和连接,属于DNA分子水平的操作,C正确;基因工程将目的基因导入受体细胞,使之表现出目的性状,能定向改变生物的性状,培育出新品种,D正确。

3.D　目的基因若用限制酶Ⅰ切割,只能在目的基因的一侧切开,而不能将其切下;质粒若用限制酶Ⅱ切割,两种标记基因将均被破坏,造成重组质粒无标记基因,所以只能用限制酶Ⅰ切割质粒。

4.B　运载体不属于工具酶,A错误;目前常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等,运载体需要含有限制酶切点、标记基因等,B正确;基因工程的原理是基因重组,C错误;将目的基因导入受体细胞,还需要对目的基因进行检测和鉴定,D错误。

5.D　质粒的化学本质是DNA,不含蛋白质,A、C不符合题意;质粒具有环状结构且可保持连续性,但其不是作为运载体的原因,B不符合题意;质粒能够自我复制且其上有一个至多个限制酶切割位点,供外源DNA片段插入,可携带目的基因,D符合题意。

6.D　基因工程是在DNA分子水平上设计施工的,A正确;图中a键是脱氧核苷酸在形成脱氧核酸长链时形成的磷酸二酯键,DNA连接酶和DNA聚合酶都能连接a处,B正确;DNA酶和限制性内切酶都能催化a的断裂,C正确;b处是氢键,在解旋酶或加热的条件下b会断裂,RNA聚合酶的作用是合成RNA,氢键形成时不需要酶,D错误。

7.A　不同的限制酶可以切割出相同的黏性末端,可以形成重组质粒,A错误、B正确;限制酶识别的序列越短,能够增大该序列在DNA分子中的出现概率,C正确;基因工程需要的工具酶包括DNA连接酶、限制性核酸内切酶,D正确。

8.D　用限制酶切割DNA分子中部获取目的基因时,被水解的磷酸二酯键有4个,获取目的基因需要限制酶切割两次,形成2个黏性末端,断裂4个磷酸二酯键,A错误;限制酶能够切割DNA分子中的磷酸二酯键,不是氢键,B错误;—CATG↓—和—G↓GATCC—序列被限制性核酸内切酶切割后露出的黏性末端都是四个碱基,C错误;从大肠杆菌中提取的EcoRI限制酶能够专一识别GAATTC序列,D正确。

9.D　质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。细菌质粒和真核细胞DNA的基本结构单位相同,都是由脱氧核苷酸构成的,A错误;有的质粒可以整合到宿主细胞的染色体DNA上,如Ti质粒的T-DNA,B错误;蛋白质合成的场所是核糖体,C错误;质粒是细菌细胞质中能够自主复制的小型环状DNA分子,D正确。

10.A　从题干信息可知通过基因工程改变的是女性的造血干细胞,其生殖细胞的遗传物质没有改变,所以其所生的儿子中依然都是色盲患者。

11.C　基因工程中在提取目的基因时只需要使用限制酶,不需要DNA连接酶,A错误;切割运载体和目的基因的限制酶可以相同,B错误;除“将目的基因导入受体细胞”步骤外,其他步骤中都会发生碱基互补配对,C正确;导入受体细胞的目的基因不一定表达,需要对其检测,D错误。

12.D　自然界中的变异都是不定向的,但基因工程可以按照人们的意愿定向改造生物的性状。

13.A　限制性核酸内切酶切割的是DNA,而烟草花叶病毒的遗传物质为RNA,A错误。

14.答案　(1)限制性核酸内切酶　DNA连接酶　(2)—G—CCTAG　GATCC—G—　(3)不同生物的DNA分子具有相同的物质基础和结构基础(有互补的碱基序列)　细菌质粒或动物病毒　(4)人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质　(5)安全,因为目的基因导入受体细胞后没有改变,控制合成的人体蛋白质成分没有改变(或不安全,因为目的基因导入受体细胞后,可能由于羊细胞中某些成分的影响,合成的蛋白质成分会发生一定的改变)

解析　(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因需用限制性核酸内切酶。人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中需要DNA连接酶。(2)质粒被切割形成黏性末端的过程图如下:

—G↓GATC C——C CTAG↑G——G—CCTAG　GATCC—G—

(3)人体蛋白质基因是有遗传效应的DNA片段,与羊的染色体DNA的化学组成和空间结构相同,即具有相同的物质基础和结构基础(有互补的碱基序列)。人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的工具是细菌质粒或动物病毒。(4)目的基因的“表达”是指人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质。(5)此类羊产的奶安全可靠,其原因是目的基因导入受体细胞后没有改变,控制合成的人体蛋白质成分没有改变(或此类羊产的奶不安全,因为目的基因导入受体细胞后,可能由于羊细胞中某些成分的影响,合成的蛋白质成分会发生一定的改变)。

15.A　转入油菜的抗除草剂基因,若存在于花粉母细胞中,则可通过减数分裂进入花粉细胞中,进而传入植物体内形成“超级植物”,A正确;转入抗虫基因的植物,可能会扩散到种植区外变成野生种类,或者进入新的生态区域,可能破坏生态平衡,B错误;由于不同生物共用一套遗传密码,动物的生长激素基因通过合适的载体成功转入植物后,若条件适合则能够表达,C错误;若转基因植物的外源基因来源于自然界,也会存在潜在的安全性问题,D错误。

16.D　转基因植物的抗除草剂基因使杂草成为“超级杂草”为转基因生物带来的弊端,①不符合题意。食品加工带来的食品污染应属于加工过程的污染,并不属于转基因技术带来的弊端,②符合题意。转基因农作物的大规模种植减少了农药的使用,有利于环境保护,③符合题意。

能力提升练

一、选择题

1.D　诱变育种能产生新的基因,但只改变基因的种类,A不符合题意;多倍体育种能使细胞内染色体数目加倍,但只改变基因的数量,B不符合题意;杂交育种对基因的种类和数量都不能改变,C不符合题意;基因工程育种可将外源基因导入生物中,基因种类与数量都发生改变,D符合题意。

2.C　水稻F1花药经离体培养和染色体加倍,获得基因型纯合新品种,依据的原理是染色体变异,不涉及基因工程技术,A错误;用较高浓度的盐水长期浇灌水稻植株,从而选择出耐盐的新品种,属于选择育种,不涉及基因工程技术,B错误;将含水稻抗病基因的重组DNA导入玉米细胞,经组织培养获得玉米抗病植株,属于基因工程育种,C正确;搭乘神舟飞船返回的青椒种子经过多年选育得到产量提高20%的新品种,属于诱变育种,D错误。

3.A　依据线性DNA分子用限制酶a切割后产生4个DNA片段,可推知该DNA分子中含有3个酶a的切点,经酶a切割后再用酶b切割,增加了2个片段,说明该DNA分子中含有2个酶b的切点,A正确;图中显示两个酶的识别序列不同,但切割后露出的黏性末端相同,故酶a与酶b切出的黏性末端可以相互连接,B错误;酶a与酶b都为限制酶,故其切断的化学键都是磷酸二酯键,C错误;若用酶a切割环状DNA分子,将获得3种切割产物,D错误。

4.A　①是目的基因与运载体结合的过程,既需要限制酶和DNA连接酶,也需要基因的运载体,A错误;②是重组质粒导入受体细胞的过程,B正确;重组质粒导入受精卵中,由该受精卵发育成的个体,每个细胞都与该受精卵一样含有人的生长激素基因,C正确;将目的基因导入受体细胞后,需要对其进行检测,抗虫棉需要检测抗虫效果,D正确。

5.D　题述过程应用了基因工程技术,能定向改造生物的遗传性状,A正确;获得重组DNA分子过程中应用限制酶来获得目的基因,并用DNA连接酶使之与运载体结合,B正确;该过程的目的基因为表面抗原蛋白基因和编码核心蛋白的基因,C正确;转基因生物的安全性还存在争议,无法判断其安全性,应避免其扩散到自然界,D错误。

6.D　A选项DNA用KpnⅠ单独酶切会得到600 bp和200 bp两种长度的DNA分子,与题意不符;B选项DNA用EcoRⅠ单独酶切会得到800 bp和200 bp两种长度的DNA分子,与题意不符;C选项DNA用EcoRⅠ单独酶切后得到200 bp和800 bp两种长度的DNA分子,与题意不符;D选项DNA用EcoRⅠ单独酶切后得到的DNA分子是1 000 bp,用KpnⅠ单独酶切得到400 bp和600 bp两种长度的DNA分子,用EcoRⅠ、KpnⅠ同时酶切后得到200 bp和600 bp两种长度的DNA分子,与题意相符,D正确。

二、非选择题

7.答案　(1)氨基酸与密码子的对应关系(或碱基互补配对原则)　DNA连接　(2)A、B基因(目的基因)在大肠杆菌中不能稳定遗传和表达

解析　(1)肽链中的氨基酸是由密码子决定的,基因在表达过程中遵循碱基互补配对原则,所以根据氨基酸与密码子的对应关系,可依据A、B两条肽链中氨基酸的序列推导出mRNA的碱基序列,进而推出A、B基因的碱基序列。目的基因与运载体结合需要DNA连接酶。(2)由于A、B基因(目的基因)在大肠杆菌(受体菌)中不能稳定存在、遗传和表达,所以基因工程中不能将A、B基因直接导入大肠杆菌。