高中人教版 (2019)第1节 基因突变和基因重组达标测试

  课时作业16　基因工程及其应用

一、选择题

1．下列各项不是基因工程中经常使用的运载体的是(　　)

A．细菌质粒         B．噬菌体

C．动植物病毒       D．细菌核区的DNA

解析：基因工程中经常使用的运载体有质粒、噬菌体、动植物病毒等。

答案：D

2．“黄金大米”是将胡萝卜素转化酶的基因导入到水稻细胞中而制备成功的。 一般地说，制备“黄金大米”植株的过程中，不需要使用下列中的(　　)

A．限制性核酸内切酶      B．纤维素酶

C．DNA连接酶            D．DNA聚合酶

解析：获取目的基因和构建基因表达载体时都需要使用限制性核酸内切酶，A错误；采用基因工程技术培育“黄金大米”植株的过程中不需要使用纤维素酶，B正确；构建基因表达载体时，需要使用DNA连接酶，C错误；基因在受体细胞中复制时需要DNA聚合酶，D错误。

答案：B

3．下列关于基因操作工具的叙述中，正确的是(　　)

A．限制酶的切口一定是GAATTC碱基序列

B．基因工程所用的工具酶是限制酶、连接酶和运载体

C．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列

D．目的基因就是指重组DNA质粒

解析：不同的限制酶能识别不同的碱基序列，基因工程中的工具酶不包括运载体，目的基因和运载体质粒结合后才叫重组质粒。

答案：C

4．如图所示为一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是(　　)

A．X是能合成胰岛素的细菌细胞

B．质粒具有标记基因和多个限制酶切点

C．外源基因与运载体的重组只需要DNA连接酶

D．该细菌的性状被定向改造

解析：根据图示，重组质粒导入的是细菌细胞，所以X是能合成胰岛素的细菌细胞，A正确；质粒作为运载体需要有多个限制酶切点以便转运多种目的基因，同时具有标记基因以便检测目的基因是否导入受体细胞内，B正确；基因与运载体的重组需要限制酶和DNA连接酶，C错误；基因工程的特点是能够定向改造生物的性状，D正确。

答案：C

5．为了培育节水高产品种，科学家将大麦中与抗旱节水有关的基因导入小麦，得到转基因小麦，其水分利用率提高了20%。这项技术的遗传学原理是(　　)

A．基因突变       B.基因重组

C．基因复制       D．基因分离

解析：应用重组DNA技术，人们可以把某个目的基因，通过载体送入生物细胞中，并且使新的基因在细胞中正确表达，从而达到定向改变生物性状的目的。这项技术的遗传学原理是基因重组。

答案：B

6．下列关于基因工程中载体的叙述，不正确的是(　　)

A．目的基因与载体结合的过程发生在细胞外

B．目的基因导入受体细胞后，受体细胞即发生基因突变

C．载体对宿主细胞的生理代谢不起决定作用

D．常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病毒等

解析：目的基因与载体结合的过程发生在细胞外，是人为控制操作的，A正确；目的基因导入受体细胞后，受体细胞即发生基因重组，B错误；载体对宿主细胞的生理代谢不起决定作用，能在受体细胞内稳定存在，C正确；常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病毒等，D正确。

答案：B

7．下列关于基因工程及转基因食品的安全性的叙述，正确的是(　　)

A．基因工程经常以抗生素抗性基因作为目的基因

B．通过转基因技术可获得抗虫粮食作物，从而增加粮食产量，减少农药使用

C．通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种限制性核酸内切酶处理运载体DNA

D．若转入甘蔗中的外源基因来源于自然界，则生产出来的甘蔗不存在安全性问题

解析：基因工程常以抗生素抗性基因作为标记基因；在基因工程的实验操作中通常用同一种限制性核酸内切酶来处理含目的基因的DNA和运载体DNA，使它们产生相同的黏性末端；若转基因甘蔗中的外源基因来源于自然界，则仍可能存在食品安全、环境安全等安全性问题。

答案：B

8．下列对基因工程的叙述，正确的是(　　)

A．基因工程必须使用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和RNA聚合酶

B．基因工程的核心步骤是将目的基因导入受体细胞

C．运载体上的标记基因可用于检测目的基因是否导入受体细胞

D．目的基因是否表达可通过DNA分子杂交技术来检测

解析：基因工程必须使用的工具酶是限制酶、DNA连接酶，A错误；基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，B错误；运载体上的标记基因可用于检测目的基因是否导入受体细胞，C正确；目的基因是否表达可通过抗原－抗体杂交技术来检测，D错误。

答案：C

9．下列关于限制酶和DNA连接酶的理解，正确的是(　　)

A．其化学本质都是蛋白质

B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键

C．它们不能被反复使用

D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶

解析：限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质，A正确；DNA连接酶连接的是两个DNA片段间相邻两个核苷酸间的磷酸二酯键，B错误；酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用，C错误；DNA聚合酶只能连接单个核苷酸，不能催化两个DNA片段连接，不能替代DNA连接酶，D错误。

答案：A

10．应用转基因技术可生产人类所需要的转基因产品，如利用大肠杆菌生产人胰岛素。下列选项中能说明人胰岛素基因完成了在受体细胞中表达的是(　　)

A．在大肠杆菌细胞中检测到人的胰岛素基因

B．在大肠杆菌中检测到人胰岛素基因转录出的mRNA

C．在含有四环素的培养基中培养出大肠杆菌

D．在大肠杆菌的代谢产物中提取到人胰岛素

解析：基因表达的标志是合成了相应的蛋白质或表现出相应的性状，故能说明人胰岛素基因完成了在受体细胞中表达的是在大肠杆菌的代谢产物中提取到人胰岛素。

答案：D

11．下图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是(　　)

A．解旋酶、限制酶、DNA聚合酶

B．DNA酶、解旋酶、DNA连接酶

C．解旋酶、限制酶、DNA连接酶

D．限制酶、DNA连接酶、解旋酶

解析：①部位表示氢键，破坏①的酶是解旋酶；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，所以②处是限制酶作用部位；DNA连接酶能同时连接DNA双链的切口，在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，所以连接③的酶是DNA连接酶。故C项正确，A、B、D项错误。

答案：C

12．质粒是基因工程最常用的载体，下列关于质粒的说法正确的是(　　)

A．质粒在宿主细胞内都要整合到染色体DNA上

B．质粒是独立于细菌拟核DNA之外的小型细胞器

C．基因工程操作中的质粒一般都是经过人工改造的

D．质粒上碱基之间数量存在A＋G＝U＋C

解析：若宿主细胞是真核细胞，则质粒可整合到染色体DNA上，若宿主细胞是原核细胞，因其没有染色体而只能整合到DNA上，A错误；质粒是独立于细菌拟核之外的小型环状DNA，不是细胞器，B错误；基因工程中使用的质粒已不是原来细菌或细胞中天然存在的质粒，而是经过人工改造的，C正确；质粒是双链环状DNA，其遵循碱基互补配对原则A＋G＝T＋C，D错误。

答案：C

13．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—。根据图示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

解析：一般情况下，要把目的基因与质粒相连接，需要用同一种或同两种限制性内切酶酶切质粒和目的基因。本题中酶Ⅱ的识别序列是酶Ⅰ识别序列的一部分，如果质粒用酶Ⅱ处理，那么在GeneⅠ和Ⅱ区都会被切断，则质粒上的标记基因均被破坏，所以质粒只能由酶Ⅰ切割。如果目的基因用酶Ⅰ处理，那么目的基因与质粒只有一段能够相连(目的基因的左边被酶Ⅰ切割形成黏性末端，质粒Gene Ⅰ区被酶Ⅰ切割成黏性末端。但是目的基因的右端不能被酶切，所以不能与质粒相连)。用酶I切割质粒后，Gene Ⅱ区形成两个黏性末端(GATC)；用酶Ⅱ切割目的基因后，两段形成的黏性末端均为GATC，两者可以连接，形成闭合环状。所以D正确，A、B、C错误。

答案：D

14．下图中a、b、c、d所代表的结构正确的是(　　)

A．a—质粒RNA      B．b—限制性核酸外切酶

C．c—RNA聚合酶     D．d—目的基因

解析：a是质粒DNA，b是限制性核酸内切酶，c是DNA连接酶，d是目的基因或外源基因。

答案：D

15．如图是利用基因工程技术培育抗虫植物的示意图，以下相关叙述正确的是(　　)

A．②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与

B．切割①的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列

C．②中通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因

D．⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异

解析：构建重组质粒需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶参与，A错误；限制性核酸内切酶大多数特异性识别6个核苷酸序列，但也有识别4、5或8个核苷酸序列的，B错误；抗生素抗性基因可作为标记基因，供重组DNA的鉴定和选择，并不是抗生素合成基因，C错误；植株表现出抗虫性状，说明含有目的基因，发生了基因重组，基因重组为可遗传变异，D正确。

答案：D

16．美国科学家在研究生长在墨西哥某地的野生玉米后发现，这种玉米含有包括苏云金芽孢杆菌(一种产生抗虫毒蛋白的细菌)基因在内的转基因作物的基因，由此可见：

①转基因作物的基因可传播到野生植物中

②转基因作物可对天然植物的基因多样性构成威胁

③为防止基因污染，应当禁止转基因作物的研究

④自然杂交过程实质是一个长期的转基因过程，两者没有任何区别

其中正确的说法是(　　)

A．①②③④      B．③

C．①②       D．①

解析：根据题意可知，转基因植物的基因传播到野生植物中，这样会对植物的基因多样性构成威胁。自然杂交是通过受粉的方式实现转基因过程，与转基因技术中通过重组运载体实现转基因过程有一定区别。

答案：C

二、综合题

17．苏云金杆菌(Bt)能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。图1是转Bt毒素蛋白基因植物的重组DNA形成过程示意图；图2是毒素蛋白基因进入植物细胞后发生的两种生物大分子合成的过程，据图回答下列问题。

(1)将图1①的DNA用HindⅢ、BamH Ⅰ完全酶切后，反应管中有__________种DNA片段。过程②需要用到__________酶。

(2)假设图1中质粒原BamH Ⅰ识别位点的碱基序列变为了另一种限制酶Bcl Ⅰ识别的碱基序列，现用Bcl Ⅰ和Hind Ⅲ切割质粒，则该图1中①的DNA右侧还能选择BamH Ⅰ进行切割，并能获得所需重组质粒吗？请说明理由__________________。

(3)若上述假设成立，并成功形成重组质粒，则重组质粒(　　)

A．既能被BamH Ⅰ也能被Hind Ⅲ切开

B．能被BamH Ⅰ但不能被Hind Ⅲ切开

C．既不能被BamH Ⅰ也不能被Hind Ⅲ切开

D．能被Hind Ⅲ但不能被BamH Ⅰ切开

(4)图2中α链是__________。不同组织细胞的相同DNA进行过程③时启用的起始点__________(填“都相同”“都不同”或“不完全相同”)，其原因是____________________________。

(5)要想检测导入的Bt毒素蛋白基因是否表达成功，在个体水平上如何检测？_______________________________________。

解析：(1)根据限制酶酶切位点可知，Hind Ⅲ、BamH Ⅰ两种酶形成的黏性末端不同，所以被两种限制酶切割后形成的片段有HH、HB、BH、BB四种片段(其中H表示Hind Ⅲ，B表示BamH Ⅰ)。过程②表示经酶切后形成的DNA片段形成重组DNA的过程，该过程需用到DNA连接酶。

(2)Bcl Ⅰ和Hind Ⅲ限制酶切割后形成的黏性末端一样，故该图1中①的DNA右侧还能选择BamH Ⅰ进行切割，并能获得所需重组质粒。

(3)假如上述假设成立，根据图解，目的基因和质粒均被限制酶Hind Ⅲ切割，故二者重组后仍能被Hind Ⅲ切割；但目的基因的①端被限制酶BamH Ⅰ切割，而质粒被限制酶Bcl Ⅰ切割，虽说两者切割后仍能重组，但重组后形成的序列既不能被BamH Ⅰ识别，也不能被限制酶BclⅠ识别。

(4)图2表示基因的转录和翻译过程，其中α链是以DNA的一条链为模板经转录形成的mRNA，由于基因的选择性表达，由相同DNA进行过程③时启用的起始点不完全相同。

(5)要想检测导入的Bt毒素蛋白基因是否表达成功，可在不同的层次上进行检测，其中在个体水平上，应用转基因植物的叶片去饲喂害虫，观察害虫的生长发育情况。

答案：(1)4　DNA连接

(2)能，切割后露出的黏性末端相同

(3)D

(4)mRNA　不完全相同　不同组织细胞中基因会进行选择性表达

(5)用转基因植物的叶片去饲喂害虫，观察害虫的生长发育情况(合理即可)

18．干扰素是一种糖蛋白，过去从人的血液中的白细胞中提取，产量很低。我国的科研人员侯云院士等一批人，成功运用基因工程技术提高了其产量，如图为其原理过程图。请据图回答下面的问题：

(1)图中①过程叫做________。

(2)图中③物质的化学本质是________，它之所以能作为运载体，必须具备的特点是__________________________________(写出任两点)。

(3)切割②和③过程所需的酶一般是相同的，其原因是____________________________。

(4)该过程中，供体细胞是________，受体细胞是____________(填字母)，重组DNA分子是________(填序号)。

(5)大肠杆菌等微生物是基因工程最常用的实验材料，这是因为________。

解析：图中①②为目的基因的提取过程，采用的方法为酶切法；图中③为从大肠杆菌中提取的质粒；④表示重组DNA分子；切割②和③过程所需的酶叫限制酶，所用的酶相同，产生的黏性末端也相同，便于构建重组DNA分子。在该过程中，供体细胞是人的体细胞，受体细胞是大肠杆菌b，选择大肠杆菌作为受体细胞是因为其繁殖快、结构简单，其内的遗传物质少。

答案：(1)提取目的基因

(2)双链环状DNA分子(或DNA分子)　具有一个至多个限制酶切割位点，在细胞中能够自主复制，有特殊的标记基因等

(3)为了产生相同的黏性末端

(4)人的体细胞　b　④

(5)大肠杆菌结构简单、繁殖快，其内的遗传物质少(任写两点即可)