2022_2023学年新教材高中生物新人教版选择性必修3第3章基因工程进阶特训 试卷

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第3章　进阶特训一、选择题1．下列关于各种与基因工程有关酶的叙述，不正确的是(　　)A．DNA连接酶能将2个具有末端互补的DNA片段连接在一起B．逆转录酶是以核糖核苷酸为原料，以RNA为模板合成互补DNA的C．限制酶可识别一段特殊的核苷酸序列，并在特定位点切割D．PCR反应体系中的引物可作为DNA聚合酶作用的起点【答案】B【解析】DNA连接酶能连接2个具有末端互补的DNA片段之间磷酸二酯键，A正确；逆转录酶是以脱氧核糖核苷酸为原料，以RNA为模板合成互补DNA的，B错误；限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂，C正确；PCR反应体系中的引物可作为DNA聚合酶作用的起点，D正确。2．为使玉米获得抗除草剂性状，需进行如图所示的操作。报告基因的产物能催化无色物质K呈现蓝色。转化过程中，愈伤组织表面常残留农杆菌，导致未转化愈伤组织也可能在选择培养基上生长。下列叙述不正确的是(　　)A．筛选1需要用氨苄青霉素培养基筛选出成功导入表达载体的农杆菌B．筛选2需要用无色物质K处理愈伤组织并筛选出呈现蓝色的组织C．报告基因在玉米的愈伤组织和农杆菌细胞中均能正确表达D．诱导幼胚脱分化形成愈伤组织的培养基需添加植物激素【答案】C【解析】分析图解可知，该基因工程的标记基因为氨苄青霉素抗性基因，因此筛选1需要用氨苄青霉素培养基筛选出成功导入表达载体的农杆菌，A正确；根据题意可知，报告基因的产物能催化无色物质K呈现蓝色，因此筛选2需要用无色物质K处理愈伤组织并筛选出呈现蓝色的组织，B正确；含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确表达，因此该基因只能在愈伤组织中正确表达，不能在农杆菌中表达，C错误；诱导幼胚脱分化形成愈伤组织的培养基需添加植物激素，D正确。3．图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列，其等位基因d位于图1中虚线方框内的碱基对为T－A，图2表示某质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp Ⅰ、BamH Ⅰ、Mbo Ⅰ、Sma Ⅰ 4种限制性内切核酸酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为 GG、ATCC， GATC、CCGG。下列有关叙述不正确的是(　　)A．若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段，产生的DNA片段有537 bp、790 bp、661 bp三种长度B．从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，得到5种不同长度的DNA片段C．若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，则应选用BamHⅠD．为了筛选出含有上述重组质粒的大肠杆菌，可选择添加抗生素B的培养基进行培养【答案】B【解析】SmaⅠ识别的序列为CCCGGG，切割会产生平末端；图1中DNA片段含有两个SmaⅠ识别位点，第一个识别位点在左端534 bp序列向右三个碱基对的位置；第二个识别位点在右端658 bp序列向左三个碱基的位置，从而两个位点切割后产生的DNA片段的长度分别为534＋3,796－3－3,658＋3，即得到的DNA片段长度为537 bp、790 bp、661 bp，A正确；在杂合子体内含有基因D和基因d，基因D的序列中含有两个识别位点，经过SmaⅠ完全切割会产生537 bp、790 bp和661 bp三种不同长度的片段，基因d的序列中含有一个识别位点，经过切割后会产生1 327 bp和661 bp两种长度的片段，综上所述，杂合子中分离到该基因的DNA片段经过切割后会产生4种不同长度的片段，B错误；能够获取目的基因并切开质粒的限制酶有识别序列为GGATCC的BamHⅠ和识别序列为GATC的MboⅠ，若使用MboⅠ会同时破坏质粒中的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因，所以要用BamHⅠ来切割目的基因和质粒，切割后保留了完整的抗生素B抗性基因，便于筛选出含有重组质粒的大肠杆菌，C正确；用限制酶BamHⅠ切割质粒会破坏抗生素A抗性基因，但不会破坏抗生素B抗性基因，所以导入重组质粒的大肠杆菌能在含有抗生素B的培养基上生存，因此为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加抗生素B的培养基培养，D正确。4．某环状DNA分子共含2 000个碱基，其中腺嘌呤占30%，用限制性内切核酸酶Bam HⅠ(识别序列为)完全切割该DNA分子后产生2个片段，则下列有关叙述中，正确的是(　　)A．一个该DNA分子连续复制2次，共需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸1 600个B．向BamH Ⅰ的溶液中加入双缩脲试剂A液震荡后即出现紫色C．一个该DNA分子含有2个BamH Ⅰ的识别序列D．一个该DNA分子经BamH Ⅰ完全切割后产生的核酸片段，共含有8个游离的磷酸基团【答案】C【解析】DNA分子共含2 000个碱基，其中腺嘌呤占30%，则胞嘧啶＝2 000×(1－30%×2)÷2＝400(个)，则一个DNA分子复制两次得到4个DNA分子，所以需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸400×3＝1 200(个)，A错误；BamHⅠ的溶液中含有酶，化学本质是蛋白质，加入双缩脲试剂A液无色，再加3～4滴双缩脲试剂B液成紫色，B错误；环状DNA分子被切成两个DNA分子片段说明，含有2个BamHⅠ的识别序列，C正确；两个DNA分子片段4个磷酸二酯键断裂，共有4个磷酸基团，D错误。5.2018年1月30日，加拿大食品检验局批准了第三种耐褐变转基因苹果品种上市。研究人员通过RNA沉默技术，特异性降低苹果细胞内多酚氧化酶基因的表达水平，使苹果被切开后即使长时间暴露在空气中也不会被氧化褐变。如图是此过程原理示意图，下列有关叙述不正确的是(　　)A．细胞内多酚氧化酶基因的表达包括图示中的①②过程B．将目的基因成功导入苹果细胞中需限制酶、DNA连接酶和RNA聚合酶C．“RNA沉默”的含义是mRNA不能翻译产生多酚氧化酶D．目的基因的表达序列与多酚氧化酶基因的表达序列互补，且要同时在同一细胞内表达【答案】B【解析】图示中的①②过程分别为转录、翻译，多酚氧化酶基因的表达指多酚氧化酶基因控制多酚氧化酶合成的过程，需要经过转录、翻译两个过程，A正确；将目的基因成功导入苹果细胞中需要构建基因表达载体，该过程需要限制酶、DNA连接酶，不需要RNA聚合酶，B错误；据图可知，目的基因转录形成的mRNA可以和多酚氧化酶基因转录形成的mRNA互补配对，形成RNA双链，使mRNA不能与核糖体结合，从而阻止了翻译过程，C正确；要使目的基因转录形成的mRNA和多酚氧化酶基因转录形成的mRNA互补配对，应使目的基因的表达序列与多酚氧化酶基因的表达序列互补，且要同时在同一细胞内表达，D正确。6．利用生物工程改造生物特性，从而生产人类所需的产品。下列关于生物工程的相关知识，叙述正确的是(　　)①若要生产转基因抗病水稻，可将目的基因先导入到大肠杆菌中，再转入水稻细胞中②植物体细胞杂交，能克服远缘杂交不亲和的障碍，培育出的新品种一定不是单倍体③基因治疗主要是对具有缺陷的体细胞进行全面修复④利用基因突变原理培育成生产人干扰素的酵母菌⑤利用基因工程手段培育成生产人胰岛素的大肠杆菌⑥利用细胞工程技术培育成生产单克隆抗体的细胞系A．①③④ B．②⑤⑥C．①②⑤⑥ D．①②③④⑥【答案】B【解析】①将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法，若要生产转基因抗病水稻，可将目的基因先导入到农杆菌中，再转入水稻细胞中①错误；  ②植物体细胞杂交，能克服远缘杂交不亲和的障碍，培育出的新品种含有两种生物全部的遗传物质，因此一定不是单倍体②正确；  ③基因治疗是指把正常基因导入病人体内有缺陷的细胞中，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而不是对具有缺陷的体细胞进行全面修复③错误；④基因突变只能产生等位基因，因此酵母菌基因突变不会产生人的干扰素基因，即利用基因突变原理不能培育成生产人干扰素的酵母菌④错误；⑤利用基因工程手段培育成生产人胰岛素的大肠杆菌⑤正确；⑥利用细胞工程技术培育成生产单克隆抗体的细胞系⑥正确，B正确。7．如图为利用生物技术获得生物新品种的过程，有关说法不正确的是(　　)A．A→B过程中一般用4种脱氧核苷酸为原料，并加入两种引物B．A→B过程利用了DNA半保留复制的原理，需要使用耐高温的DNA聚合酶C．B→C为转基因绵羊的培育过程，常选用的受体细胞是卵母细胞D．B→D为转基因植物的培育过程，其中④过程常用的方法是农杆菌转化法【答案】C【解析】A→B表示采用PCR技术体外扩增DNA分子，该过程中一般用4种脱氧核苷酸为原料，并加入两种引物，A正确；A→B表示采用PCR技术体外扩增DNA分子，该过程利用了DNA半保留复制的原理，由于PCR技术是在较高的温度中进行的，因此需要使用耐高温的DNA聚合酶，B正确；培养转基因动物时，常以受精卵作为受体细胞，因为受精卵的全能性高，能发育为完整的动物个体，C错误；B→D为转基因植物的培育过程，其中④表示将目的基因导入受体细胞，该过程常用农杆菌转化法，D正确。8．人参是一种名贵药材，具有良好的滋补作用。口服α－干扰素在慢性乙肝、丙肝及部分肿瘤的治疗中有一定疗效。如图为科研人员制备能合成干扰素的人参愈伤组织细胞的流程①～④表示相关的操作，EcoR Ⅰ、BamHⅠ为限制酶，它们的识别序列及切割位点如下表所示。下列选项不正确的是(　　)限制酶识别序列和切割位点EcoRⅠBamHⅠ A．步骤①中，利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是干扰素基因两端的部分核苷酸序列B．科研人员在两种引物的一端分别加上了GAATTC和GGATCC序列，目的是方便后续的剪切和连接C．在过程③中T－DNA整合到受体细胞的染色体DNA上D．过程④中，科研人员最终未能检测出干扰素基因，其原因可能是干扰素基因未能导入人参愈伤组织细胞【答案】C【解析】步骤①中，利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是干扰素基因两端的部分核苷酸序列，A正确；由于需要用EcoRⅠ、BamHⅠ两种限制酶切割目的基因和质粒，因此科研人员还在两种引物的一端分别加上了GAATTC和GGATCC序列，以便于后续的剪切和连接，B正确；在过程③将重组质粒导入根瘤农杆菌，而在侵染人参愈伤组织细胞时，T－DNA整合到受体细胞的染色体DNA上，C错误；干扰素基因未能导入人参愈伤组织细胞或导入人参愈伤组织细胞的干扰素基因未能转录，这会导致通过该方法不能检测出干扰素基因，D正确。9．美国生物学家安妮·穆尔发现：在美国南部有一种称为“黑寡妇”的蜘蛛，它吐出的丝比现在所知道的任何蜘蛛丝的强度都高，而且这种蜘蛛可以吐出两种不同类型的丝织成蜘蛛网，第一种丝在拉断之前，可以延伸27%，它的强度竟达到其他蜘蛛丝的2倍；第二种丝在拉断之前很少延伸，却具有很高的防断裂强度。科学家给这种物质取名为“生物钢”。下列叙述错误的是(　　)A．生物钢的特性直接决定于“黑寡妇”蜘蛛的丝蛋白的结构B．生物钢的特性由“黑寡妇”蜘蛛的DNA分子中脱氧核苷酸的特定排列顺序决定C．将“黑寡妇”蜘蛛的丝蛋白基因转入奶羊或奶牛，通过它们乳腺细胞可生产“生物钢”D．将“黑寡妇”蜘蛛细胞与大肠杆菌融合构建“工程菌”可实现“生物钢”大规模生产【答案】D【解析】蛋白质的功能由其结构决定，因此生物钢的特性直接决定于“黑寡妇”蜘蛛的丝蛋白的结构，A正确；生物的性状取决于DNA分子中的遗传信息，即生物钢的特性由“黑寡妇”蜘蛛的DNA分子中脱氧核苷酸的特定排列顺序决定，B正确；将“黑寡妇”蜘蛛的丝蛋白基因转入奶羊或奶牛，由于生物界共用一套遗传密码子，因此通过它们乳腺细胞可生产“生物钢”，C正确；将“黑寡妇”蜘蛛的丝蛋白基因导入大肠杆菌构建“工程菌”可实现“生物钢”大规模生产，D错误。10．胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，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。如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图推断下列说法不正确的是(　　)A．图中构建新的胰岛素模型的主要依据是蛋白质的预期功能B．通过DNA合成形成的新基因应与原基因结合后转移到大肠杆菌等受体细胞中才能得到准确表达C．若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有蛋白质工程、基因工程和发酵工程D．图中合成出新的胰岛素基因最关键的一步是构建新的胰岛素模型【答案】B【解析】蛋白质工程中，首先根据预期的蛋白质功能设计预期的蛋白质结构，A正确；通过DNA合成形成的新基因应与运载体结合后转移到大肠杆菌等受体细胞中才能得到准确表达，B错误；若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有蛋白质工程、基因工程和发酵工程，C正确；构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，因此图中合成出新的胰岛素基因最关键的一步是构建新的胰岛素模型，D正确。二、非选择题11．如图是将乙肝病毒表面主蛋白基因HBsAg导入巴斯德毕赤酵母菌生产乙肝疫苗的过程图。巴斯德毕赤酵母菌是一种甲基营养型酵母，能将甲醇作为其唯一碳源。该酵母菌体内无天然质粒，科学家改造出了图1所示的pPIC9K质粒用作载体，其与目的基因形成的重组质粒经酶切后可以与酵母菌染色体发生同源重组，将目的基因整合于染色体中以实现表达。已知当甲醇作为唯一碳源时，该酵母菌中AOX1基因受到诱导而表达[5′AOX1和3′AOX1(TT)分别是基因AOX1的启动子和终止子]。请分析回答：(1)为实现HBsAg基因和pPIC9K质粒重组，应该选择________________切割质粒，并在HBsAg基因两侧的A和B位置接上__________________，这样设计的优点是__________________________。(2)酶切获取HBsAg基因后，需用________将其连接到pPIC9K质粒上，形成重组质粒，并将其导入大肠杆菌以获取____________________。(3)步骤3中应选用限制酶________来切割重组质粒以获得重组DNA，然后再将其导入巴斯德毕赤酵母菌细胞。(4)为了确认巴斯德毕赤酵母菌转化是否成功，在培养基中应该加入________以便筛选；若要检测转化后的细胞中是否含有HBsAg基因转录产物，可以用________技术进行检测。(5)转化的酵母菌在培养基上培养一段时间后，需要向其中加入______________以维持其生活，同时诱导HBsAg基因表达。【答案】(1)SnaBⅠ、AvrⅡ　相应的限制酶识别序列　确保定向连接(避免质粒和目的基因自身环化及自连)(2)DNA连接酶　大量重组质粒(3)BglⅡ(4)卡拉霉素　PCR(5)甲醇【解析】(1)图中质粒含有SnaB Ⅰ、AvrⅡ、BglⅡ和SacⅠ限制酶切割位点，其中SacⅠ位于启动子上，BglⅡ位于终止子上。如果要将HBsAg基因和pPIC9K质粒重组，只能用限制酶SnaB Ⅰ和AvrⅡ切割质粒，所以应在HBsAg基因两侧的A和B位置接上SnaB Ⅰ、AvrⅡ限制酶识别序列。这两种酶切割产生的黏性末端不同，这样可以避免质粒和目的基因自身环化，还可以防止目的基因和质粒反向连接。(2)获取目的基因后，需要用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组质粒，并将其导入大肠杆菌以获取大量重组质粒。(3)步骤3是要获取含有5′AOX1－3′AOX1段基因，应选用限制酶BglⅡ来切割重组质粒获得重组DNA，然后将其导入巴斯德毕赤酵母菌细胞。(4)5′AOX1－3′AOX1段基因含有卡那霉素抗性基因，因此在培养基中加入卡那霉素以便筛选导入重组质粒的目的菌。检测目的基因是否转录应该用PCR技术。(5)巴斯德毕赤酵母菌是一种甲基营养型酵母菌，能将甲醇作为其唯一碳源，同时甲醇能诱导AOX1基因表达。所以转化的酵母菌在培养基上培养一段时间后，需要向其中加入甲醇以维持其生活，同时诱导HBsAg基因表达。12．抗菌肽具有热稳定性以及广谱抗细菌等特点，其广泛的生物学活性显示了在医学上良好的应用前景。科研工作者将若干编码抗菌肽(ABP)序列按照首尾相连的方式插在质粒PLG339的布康唑抗性基因内部，形成长度为4 800 bp(1bp为一个碱基对)的重组质粒PLG339－nABP，相关过程如图1所示。已知重组质粒中，每个编码ABP序列中都含有限制酶AccⅢ的一个切点，基因trpA的表达产物可使细胞利用无机氮源合成色氨酸(色氨酸是微生物生长必需的氨基酸)。请据图回答下列问题：(1)质粒PLG339的基本单位是____________________。(2)若PLG339－nABP经限制酶AccⅢ处理后，产生66 bp和4 140 bp两种长度的DNA片段，单个抗菌肽(ABP)最多由________个氨基酸构成(不考虑终止密码)。(3)现有大肠杆菌和酵母菌两种菌群，可作为导入PLG339－nABP的受体细胞是____________，理由是______________。(4)若选定的受体细胞为trpA基因缺陷型，则需采用两步法筛选含重组质粒的细胞。第一步筛选的固体培养基在营养成分上的要求是________，不含色氨酸；第二步采用“影印法”，将第一步所得菌落转移到新的培养基上进行培养，该培养基中应添加________。通过对照，最终选出能在第一步培养基上生长，而不能在第二步培养基上生长的菌落即为符合要求的成功导入重组质粒的细胞。(5)在测试转基因表达产物ABP对金黄色葡萄球菌的杀菌效果时获得了如图2所示的结果，据此可获得的结论是ABP抑菌效果与ABP的________和金黄色葡萄球菌的______________有关。【答案】(1)脱氧核苷酸(2)22(3)酵母菌　抗菌肽能够杀灭细菌(不能杀灭酵母菌)(4)含无机氮源　布康唑(5)浓度　不同培养时期【解析】(1)质粒的化学本质是原核生物细胞质中小型环状的DNA分子，故质粒PLG339的基本单位是脱氧核苷酸。(2)若PLG339－nABP经限制酶AccⅢ处理后，产生66 bp和4 140 bp两种长度的DNA片段，根据题干可知，编码抗菌肽(ABP)序列的基因按照首尾相连的方式插在质粒PLG339的布康唑抗性基因内部，故切割后66 bp的应为目的基因片段，目的基因是编码蛋白质的序列，转录形成66个碱基的mRNA，mRNA上三个相邻的碱基编码一个氨基酸，故单个抗菌肽(ABP)最多由66÷3＝22(个)氨基酸构成。(3)根据题干可知，抗菌肽具有热稳定性以及广谱抗细菌等特点，抗菌肽能够杀灭细菌(不能杀灭酵母菌)，故应选用酵母菌作为导入PLG339－nABP的受体细胞。(4)由于基因trpA的表达产物可使细胞利用无机氮源合成色氨酸，故进行筛选时根据可以先在含无机氮源，不含色氨酸的固体培养基上培养，受体细胞为trpA基因缺陷型，能生长的受体细胞即导入了质粒，但不一定是重组质粒，还需要进行第二步筛选；由于目的基因编码抗菌肽(ABP)序列插入到布康唑抗性基因内部，故导入重组质粒的受体细胞不抗布康唑，将第一步所得菌落转移到新的培养基上进行培养，该培养基中添加布康唑，导入重组质粒的应在第一步培养基上能生长，而不能在第二步培养基上生长的菌落。(5)据图分析可知：转基因表达产物ABP对金黄色葡萄球菌的杀菌效果与之前的透明圈相比，比值越小抑菌效果越好，比值不同可能与图中浸有的ABP浓度不同有关，培养不同天数抑菌效果不同，故还与不同培养时期有关。