新高考适用2024版高考生物一轮总复习练案38选择性必修3生物与技术第十单元生物技术与工程第5讲基因工程

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练案[38]　选择性必修3　第十单元　生物技术与工程 第5讲　基因工程　A组一、选择题1．我国转基因技术发展态势良好，农业部依法批准发放了转植酸酶基因玉米、转基因抗虫水稻的生产应用安全证书。下列关于转基因玉米和转基因水稻的叙述不正确的是( D )A．转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因B．转基因抗虫水稻能产生杀虫蛋白是外源基因在其体内得以表达的结果C．转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可通过饲养卷叶螟进行检测D．转基因抗虫水稻的外源基因是几丁质酶基因解析：转基因抗虫水稻的外源基因是抗虫蛋白基因，D项错误。2．科学家将苏云金杆菌中的Bt抗虫蛋白基因(抗虫基因)导入棉花的愈伤组织细胞，鉴定后，将含抗虫基因的受体细胞组织培养获得棉花植株。经棉铃虫饲喂实验，发现棉花植株并无抗虫性状，科学家提取棉花叶片细胞中的有关成分进行了如下操作，下列分析错误的是( D )A．提取细胞中的蛋白质，采用抗原—抗体杂交技术进行检测，若能检测到Bt抗虫蛋白，则可能是抗虫基因表达效率低B．若经A检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白，可采用核酸分子杂交技术检测细胞中的RNA，若测到Bt抗虫蛋白的mRNA，则可能是抗虫基因能转录，但不能正常翻译C．若经B检测确定细胞中无Bt抗虫蛋白的mRNA，可采用核酸分子杂交技术检测细胞中的DNA，若能检测到抗虫基因，则可能是抗虫基因反向插入载体DNA分子中D．若经C检测确定细胞中无抗虫基因，则可能只是载体DNA分子导入受体细胞解析：抗原、抗体能特异性结合，可提取细胞中的蛋白质，采用抗原—抗体杂交技术进行检测，若能检测到Bt抗虫蛋白，说明抗虫基因能表达。但棉花植株并无抗虫性状，则可能是抗虫基因表达效率低，合成的Bt抗虫蛋白太少，A正确；核酸分子杂交技术的原理是碱基互补配对，若测到Bt抗虫蛋白的mRNA，说明抗虫基因能转录，细胞中无Bt抗虫蛋白，说明抗虫基因不能正常翻译，导致棉花植株并无抗虫性状，B正确；核酸分子杂交技术检测细胞中的DNA，若能检测到抗虫基因，而抗虫基因又不能表达，则可能是抗虫基因反向插入载体DNA分子中，C正确；由题干信息“鉴定后，将含抗虫基因的受体细胞组织培养获得棉花植株”可知，导入受体细胞的是重组DNA分子，D错误。3．(2022·北京高三一模)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化其水解。将几丁质酶基因转入菊花体内，可增强其抗真菌病的能力。下列有关叙述错误的是( B )A．将几丁质酶基因插入Ti质粒的T－DNA上构建表达载体B．可通过显微注射法将农杆菌导入菊花受体细胞C．可用PCR等技术检测目的基因是否成功导入D．可用真菌接种实验检测转基因菊花对真菌的抗性程度解析：Ti质粒的T－DNA可以转移到受体细胞中，并且整合到受体细胞染色体的DNA上，根据这一特点，构建表达载体时，应该将目的基因即几丁质酶基因插入到Ti质粒的T－DNA上，A正确；可通过农杆菌转化法将农杆菌导入菊花受体细胞，显微注射法是用于将目的基因导入动物细胞的方法，B错误；根据题干信息“几丁质酶基因转入菊花体内，可增强其抗真菌病的能力”，故可用真菌接种实验检测转基因菊花对真菌的抗性程度，D正确。4．若要利用某目的基因(如图甲)和质粒载体(如图乙)构建重组DNA(如图丙)，限制性内切核酸酶的酶切位点分别是BglⅡ(A↓GATCT)、EcoRⅠ(G↓AATTC)和Sau3AⅠ(↓GATC)。下列分析合理的是( D )A．用EcoRⅠ切割目的基因和质粒载体B．用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和质粒载体C．用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和质粒载体D．用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和质粒载体解析：用EcoRⅠ切割目的基因和质粒载体，产生相同的黏性末端，用DNA连接酶连接时可能会发生反向连接，A错误；用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因会产生两种DNA片段，一种含有目的基因，一种不含目的基因，且目的基因插入载体后，RNA聚合酶的移动方向与图丙不符，B错误；用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和质粒载体，也能产生相同的黏性末端，可能会发生反向连接，C错误；只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和质粒载体，产生不同的黏性末端，防止发生反向连接，且目的基因插入载体后，RNA聚合酶的移动方向与图丙相同，D正确。5．基因工程的操作过程中需要对DNA分子进行操作，但DNA双螺旋的直径只有2 nm，对如此微小的分子进行操作是一项非常精细的工作，需要用专门的分子工具进行操作。下列关于分子工具说法正确的是( C )A．限制酶主要从原核生物中分离纯化，作用于DNA分子一条链中特定部位的磷酸二酯键B．限制酶切割产生的DNA末端有黏性末端和平末端，其中T4 DNA连接酶只能连接平末端C．基因工程中使用的载体除质粒外，还有噬菌体和动植物病毒等D．质粒是一种裸露的独立于原核细胞拟核DNA之外的环状双链DNA分子解析：限制酶主要从原核生物中分离纯化，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，A错误；限制酶切割产生的DNA末端有黏性末端和平末端，其中T4 DNA连接酶既可以连接黏性末端，又可以连接平末端，B错误；基因工程中使用的载体除质粒外，还有噬菌体和动植物病毒等，C正确；质粒是一种裸露的、结构简单、独立于真核细胞细胞核或原核细胞拟核DNA之外并具有自我复制能力的双链环状DNA分子，D错误。6．(2023·天津滨海新区期末)下列关于基因表达载体构建的描述，错误的是( B )A．启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点，组成它的基本单位是脱氧核苷酸B．基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止密码子、标记基因等组件C．人工构建的诱导型启动子，当诱导物存在时，可激活或抑制目的基因的表达D．由于受体细胞不同，基因表达载体的构建也有所差别解析：基因表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等组件，B错误。二、非选择题7．(2023·济南联考)下图是利用工程菌(大肠杆菌)生产人生长激素的实验流程。所用的pBR322质粒含有限制酶PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ的切点各一个，且三种酶切割形成的末端各不相同，而AmpR表示氨苄青霉素抗性基因，TetR表示四环素抗性基因。请回答以下相关问题：(1)目的基因主要是指编码蛋白质的基因，也可以是一些具有调控作用的因子。过程①所用到的组织细胞是人垂体组织细胞，③过程的目的是将平末端处理为黏性末端，⑤过程常用Ca2＋处理大肠杆菌。(2)如果用限制酶PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ对图中质粒进行切割，形成的DNA片段种类有9种，这些种类的DNA片段中含有完整氨苄青霉素抗性基因的DNA片段和四环素抗性基因的DNA片段分别有3种和3种。(3)如果只用限制酶PstⅠ切割目的基因和质粒，完成过程④、⑤后(受体大肠杆菌不含AmpR、TetR)，将三角瓶内的大肠杆菌先接种到甲培养基上，形成菌落后用无菌牙签挑取甲培养基上的单个菌落，分别接种到乙和丙两个培养基的相同位置上，一段时间后，菌落的生长状况如图乙、丙所示。接种到甲培养基上的目的是筛选含四环素抗性基因的大肠杆菌；接种到乙培养基上的大肠杆菌菌落，能存活的大肠杆菌体内导入的是完整的pBR322质粒(或含有AmpR、TetR的质粒)。含有目的基因的大肠杆菌在培养基乙和丙上的生存情况是在丙中能存活，在乙中不能存活。解析：(2)(后面的→均按照顺时针方向)假设PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ三种酶的切点分别用1、2、3表示。一种酶分别酶切时，一共可以得到3种片段1→1、2→2、3→3；任意两种酶分别同时酶切时，可得到1→2、2→1、2→3、3→2、1→3、3→1六种片段；三种酶同时酶切时，可得到1→2、2→3、3→1三种片段。综上所述，共计9种不同的片段(1→1、1→2、1→3、2→1、2→2、2→3、3→1、3→2、3→3)。其中片段3→2、2→2、3→3共3种含有完整氨苄青霉素抗性基因，片段2→1、2→2、1→1共3种含有完整四环素抗性基因。B组一、选择题1．(2022·北京高三一模)下图表示pBR322质粒和人生长激素基因所在片段的结构信息，将二者构建的重组质粒导入受体菌并进行筛选。下列叙述错误的是( C )A．应选择的限制酶组合是酶F和酶GB．所选用的受体菌不能含有AmpR和TetR基因C．用含氨苄青霉素的培养基筛选出含重组质粒的受体菌D．同时用三种限制酶处理图中质粒，电泳后可得到4个条带解析：为避免切割后DNA片段的自身环化，又保留质粒上的标记基因，切割时应选择的限制酶组合是酶F和酶G，A正确；所选用的受体菌不能含有AmpR和TetR基因，以便于对含有目的基因的受体菌的选择，B正确；用含氨苄青霉素的培养基筛选出的有导入重组质粒的受体菌和导入普通质粒的受体菌，C错误；据图可知，同时用三种限制酶处理图中质粒，因酶E有两个作用位点，故将质粒切割成了4个DNA片段，电泳后可得到4个条带，D正确。2．科学家将马铃薯胰蛋白酶抑制剂基因Pin－Ⅱ导入杨树细胞，培育成了抗虫杨树。下图表示含目的基因的DNA分子和农杆菌质粒，图中AmpR表示氨苄青霉素抗性基因，NeoR表示新霉素抗性基因，箭头表示识别序列完全不同的4种限制酶的酶切位点。下列叙述不正确的是( D )A．目的基因插入到质粒的T－DNA上，才能整合到受体细胞染色体中B．为使目的基因与质粒高效重组，最好选用EcoRⅠ和PstⅠC．成功导入重组质粒的细胞会表现为不抗氨苄青霉素、抗新霉素D．可用PCR等技术或抗原—抗体杂交技术检测目的基因是否表达解析：农杆菌中的Ti质粒上的T－DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上，根据这一特点，将目的基因插入到质粒的T－DNA上，才能整合到受体细胞染色体中，A正确；应选用EcoRⅠ和PstⅠ切割质粒，氨苄青霉素抗性基因被破坏，故成功导入重组质粒的细胞会表现为不抗氨苄青霉素、抗新霉素，C正确；检测目的基因是否表达应检测是否成功产生蛋白质，可用抗原—抗体杂交技术，D错误。3．下列关于利用PCR技术扩增目的基因的叙述，正确的是( C )A．PCR技术利用DNA半保留复制的原理，使核糖核苷酸序列呈指数式增加B．在扩增目的基因前，需要设计可与目的基因的碱基序列互补的两种双链引物C．目的基因的扩增依赖于模板、耐高温的DNA聚合酶和原料等物质D．加热至90 ℃以上的目的是使目的基因的磷酸二酯键断裂解析：PCR技术利用DNA半保留复制的原理，使脱氧核苷酸序列呈指数形式增加，A错误；在扩增目的基因前，需要设计可与目的基因的碱基序列互补的两种单链引物，B错误；在扩增过程中需要依赖目的基因作为模板，耐高温的DNA聚合酶和脱氧核苷酸作为原料等，C正确；加热至90 ℃以上的目的是使目的基因的两条链断开，因此高温破坏的是两条链间的氢键，D错误。4．(2023·山东枣庄三中模拟)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片段大小如表。限制酶a和b的识别序列和切割位点如图所示。下列叙述不正确的是( C )a酶切割产物(bp)b酶再次切割产物(bp)2 100；1 400；1 000；5001 900；200；800；600；1 000；500A．a酶与b酶切断的化学键相同B．a酶与b酶切出的黏性末端能相互连接C．仅用b酶切割，则得到2个DNA分子产物D．限制酶将一个DNA分子片段切成两个片段需消耗两个水分子解析：限制酶作用的化学键都是磷酸二酯键，A正确；由图可以看出，a酶和b酶切割后产生的黏性末端互补，它们之间能相互连接，B正确；由表格可以看出，b酶把大小为2 100 bp的DNA片段切成大小分别为1 900 bp和200 bp的两个DNA片段，把大小为1 400 bp的DNA片段切成大小分别为800 bp和600 bp的两个DNA片段，说明b酶在该DNA分子上有2个切割位点，因此仅用b酶切割，可得到3个DNA分子产物，C错误。5．某研究小组为了研制预防H7N9禽流感病毒的疫苗，开展了前期研究工作，其简要的操作流程如下图所示。下列有关叙述不正确的是( A )A．步骤①所代表的过程是转录B．步骤②需使用限制酶和DNA连接酶C．步骤③可用Ca2＋处理法将表达载体导入受体细胞D．检验Q蛋白的免疫反应特性，可用Q蛋白与患禽流感康复的鸡的血清进行抗原—抗体特异性反应实验解析：分析题图可知，步骤①代表逆转录，是以禽流感病毒的RNA为模板合成DNA的过程，A错误；步骤②是用限制酶和DNA连接酶将目的基因与质粒相连形成重组质粒，B正确；步骤③将目的基因导入大肠杆菌的方法是用Ca2＋处理，使大肠杆菌细胞处于能够吸收重组质粒的状态，C正确。6．一种双链DNA分子被三种不同的限制酶切割，切割产物通过电泳分离，用大小已知的DNA片段的电泳结果作为分子量标记(下图左边一列)。关于该双链DNA，下列说法错误的是( D )A．呈环状结构B．分子质量大小为10  kbC．有一个NotⅠ和两个EcoRⅠ切点D．其NotⅠ切点与EcoRⅠ切点的最短距离为2  kb解析：单用EcoRⅠ处理和利用EcoRⅠ和NotⅠ双酶切时产生的结果不同，说明DNA含有NotⅠ酶切位点，因为用NotⅠ处理只产生了一个10  kb的条带，所以该分子必须是环状的，且长度一定是10 kb，A、B正确；因为用NotⅠ处理只产生了一个10 kb的条带，说明该环状DNA上含有一个NotⅠ切割位点，单用EcoRⅠ处理后产生了4 kb和6 kb两个条带，说明该环状DNA上含有2个EcoRⅠ切割位点，C正确；用EcoRⅠ处理后产生的4 kb的片段，进一步被NotⅠ酶切为3 kb和1 kb的片段，可以得知NotⅠ切点与EcoRⅠ切点的最短距离为1  kb，最大距离为3  kb，D错误。二、非选择题7．(2020·山东卷)水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻，实现了对直链淀粉合成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑，从而获得了3个突变品系。(1)将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，所需的酶是限制性内切核酸酶和DNA连接酶,_重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为转化。(2)根据启动子的作用推测，Wx基因启动子序列的改变影响了RNA聚合酶与启动子的识别和结合，从而改变了 Wx基因的转录水平。与野生型水稻相比，3个突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列不发生 (填“发生”或“不发生”)改变，原因是编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含启动子。(3)为检测启动子变化对Wx基因表达的影响，科研人员需要检测Wx基因转录产生的mRNA (Wx mRNA)的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA，经逆转录(或：反转录)过程获得总 cDNA。通过PCR技术可在总cDNA中专一性的扩增出 Wx基因的cDNA，原因是引物是根据Wx基因的一段已知序列设计合成的(或：引物能与Wx基因的cDNA特异性结合)。(4)各品系Wx mRNA量的检测结果如图所示，据图推测糯性最强的品系为品系3，原因是品系3的Wx_mRNA最少，控制合成的直链淀粉合成酶最少，直链淀粉合成量最少，糯性最强。解析：(1)将目的基因与Ti质粒构建基因表达载体时，需要限制酶的切割，将目的基因插入载体时需要DNA连接酶的连接，重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程叫做转化。(2)启动子是RNA聚合酶识别并结合的位点，如果启动子序列改变将会影响RNA聚合酶与之结合和识别，进而影响基因的转录水平。在真核生物中，编码蛋白质的序列是基因中编码区，编码区中不包括启动子序列，因此直链淀粉合成酶的基因碱基序列中不含有启动子，因此3个突变品系中Wx基因中控制合成直链淀粉酶的氨基酸序列不发生改变。(3)以mRNA为模板合成cDNA的过程为逆转录，利用PCR技术扩增Wx基因的cDNA，需要以Wx基因合成的引物，这样引物能够在总cDNA中与Wx基因的cDNA特异性结合，从而利用PCR扩增技术专一性扩增出Wx基因的cDNA。(4)识图分析可知，图中品系3的Wx基因的mRNA的含量最少，那么合成的直链淀粉酶最少，直链淀粉合成量最少，因此该水稻胚乳中含的直链淀粉比例最小，糯性最强。