資源簡介

　基因工程與必修課程相關知識的綜合
[素能建構]
交匯點1　高中生物學中所學習的載體
(1)物質跨膜運輸的載體：細胞膜上的一種蛋白質。
(2)血液中O2運輸的載體：紅細胞中的血紅蛋白。
(3)基因工程中目的基因的載體：種類有質粒、噬菌體和動植物病毒等。
(4)細胞中遺傳信息的載體：細胞生物遺傳信息的載體是DNA。
(5)細胞核向細胞質傳遞信息的載體是mRNA。
(6)細胞間信息傳遞的載體：細胞釋放的信號分子，如激素、神經遞質等。
交匯點2　基因表達載體中的啟動子、終止子，聯系必修課程模塊2中“基因的表達”和“mRNA中的起始密碼子、終止密碼子”交匯考查
(1)基因表達的過程包括轉錄和翻譯。
(2)啟動子、終止子是基因上的具有特殊結構的DNA片段。
(3)起始密碼子、終止密碼子是mRNA上的三個相鄰堿基。
交匯點3　基因工程工具酶——限制性內切核酸酶，聯系必修課程模塊1中“有關酶的本質和特性”交匯考查
限制性內切核酸酶相關知識：
(1)本質：蛋白質。
(2)特性：具有特異性。
①一種限制酶只能識別雙鏈DNA分子中特定的核苷酸序列。
②切割雙鏈DNA分子每條鏈中特定序列中的特定位點，使該位點的磷酸二酯鍵斷開。
(3)作用：斷開連接兩個核苷酸的磷酸二酯鍵。
交匯點4　基因工程中目的基因、基因表達載體的化學組成及結構，聯系必修課程模塊2中“DNA分子的組成、結構”交匯考查
(1)DNA分子的基本組成單位：脫氧核糖核苷酸。
(2)DNA分子結構：DNA是由脫氧核苷酸連接而成的長鏈，相鄰脫氧核苷酸通過磷酸二酯鍵連接；在絕大多數生物的細胞中，DNA由兩條脫氧核苷酸鏈構成，兩條鏈通過堿基對之間的氫鍵相連；少數生物細胞中存在環狀雙鏈DNA分子。
[對點訓練]
1．在一個典型的基因內部，啟動子(TSS)、終止子(TTS)、起始密碼子編碼序列(ATG)、終止密碼子編碼序列(TGA)的排列順序是(　　)
A．ATG—TGA—TSS—TTS
B．TSS—ATG—TGA一TTS
C．ATG—TSS—TTS—TGA
D．TSS—TTS—ATG—TGA
B　[在基因內部，不同位點的排列順序為：轉錄起始位點—起始密碼子編碼序列—終止密碼子編碼序列—轉錄終止位點。]
2．纖維素分子不能進入酵母細胞。為了使酵母菌能夠利用環境中的纖維素為原料生產酒精，構建了含3種不同基因片段的重組質粒。下圖是酵母菌轉化及纖維素酶在工程菌內合成與運輸的示意圖。
據圖回答：
(1)纖維素酶基因的表達包括________和________過程。與菌株Ⅱ相比，在菌株Ⅲ、Ⅳ中參與纖維素酶合成和分泌的細胞器還有________。
(2)在以纖維素為唯一碳源的培養基上分別培養菌株Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，菌株________不能存活，原因是_____________________________________________
_______________________________________________________________。
(3)酵母菌生成酒精的細胞部位是________，產生酒精時細胞的呼吸方式是________。在利用纖維素生產酒精時，菌株Ⅳ更具優勢，因為導入的重組質粒含有____________，使分泌的纖維素酶固定于細胞壁，減少因培養液更新而造成的酶的流失，提高酶的利用率。
[解析]　(1)基因表達的過程包括轉錄和翻譯。菌株Ⅱ能合成纖維素酶，但不能分泌到細胞外，菌株Ⅲ、Ⅳ能夠合成和分泌纖維素酶。與菌株Ⅱ相比，在菌株Ⅲ、Ⅳ中參與纖維素酶合成和分泌的細胞器還有內質網和高爾基體。
(2)菌株Ⅱ導入的表達載體中不含信號肽編碼序列，因此合成的纖維素酶不能分泌到細胞外，不能利用纖維素，又無其他碳源，因此不能存活。
(3)菌株Ⅳ因導入的載體中有A基因片段，使其分泌的纖維素酶吸附在細胞壁上，減少了因培養液更新而造成的酶的流失，酶的利用率提高。
[答案]　(1)轉錄　翻譯　內質網、高爾基體
(2)Ⅱ　缺少信號肽編碼序列，合成的纖維素酶不能分泌到細胞外，細胞無可利用的碳源
(3)細胞質基質　無氧呼吸　A基因片段
3．為提高水稻的抗旱能力，科研人員將擬南芥GolS2基因導入水稻體內后，設法使該基因過量表達，產生較多的糖類化合物，從而達到預期目的。回答下列問題：
(1)從分子水平上看，基因工程得以實現的遺傳學物質基礎是____________
________、________________________。
(2)GolS2基因在水稻體內過量表達即可提高抗旱能力，說明基因通過________________________，進而控制生物性狀，細胞內糖類化合物含量增多可以提高抗旱能力的原因是___________________________________________
_____________________________________________________________。
(3)需將GolS2基因拼接在運載體上才能成功轉化，轉化指的是_________
_____________________________________________________________。
GolS2基因在水稻體內能過量表達，是科學家對基因表達載體上的________進行修飾的結果。
(4)對導入了基因表達載體的細胞進行組織培養，需為其提供適宜的溫度和pH外，還需滿足的條件有_____________________________________________
_______(至少答出三點)。
[解析]　(1)基因工程得以實現的遺傳學物質基礎體現在兩方面：一是DNA的基本結構相同，可以使不同生物的DNA分子拼接在一起，構建基因表達載體；另一方面是基因表達的機制相同，所有生物共用一套密碼子。
(2)GolS2基因與糖類合成有關，而糖的合成需要酶的催化，因此GolS2基因通過控制酶的合成來控制糖代謝過程，進而控制生物性狀。從題意來看，細胞內GolS2基因的過量表達，使得細胞內糖類增多，增加了細胞液的濃度，進而使細胞吸水或保水能力增加。
(3)轉化是指目的基因進入受體細胞，并且在受體細胞內維持穩定和表達的過程。表達的第一個環節是轉錄，因此，修飾的應該是啟動子(調控基因轉錄的核苷酸序列)。
(4)植物組織培養過程除需要適宜的溫度和pH，還需植物激素的調控、適宜的營養以及無菌條件等。
[答案]　(1)不同生物DNA分子的基本結構相同(或“不同生物DNA分子都是雙螺旋結構”)　所有生物共用一套密碼子(需從核酸的角度回答，可以說轉錄和翻譯的機制相同，合理即可)
(2)控制酶的合成來控制代謝過程　細胞內糖類增多，增加了細胞液的濃度，進而使細胞吸水或保水能力增加
(3)目的基因進入受體細胞內，并且在受體細胞內維持穩定和表達的過程　啟動子
(4)一定的激素條件、適宜的營養、無菌環境
　基因工程與選擇性必修課程相關知識的綜合
[素能建構]
交匯點1　基因工程的應用廣泛，特別是在醫藥衛生領域的應用，很多抗體、疫苗、激素等都可通過基因工程生產，因此基因工程與選擇性必修模塊1中的激素調節、免疫調節可進行交匯考查
交匯點2　基因工程的應用還可能與本模塊中“體細胞核移植”“單克隆抗體”等知識交匯考查
[對點訓練]
1．在體內，人胰島素基因表達可合成出一條稱為前胰島素原的肽鏈，此肽鏈在內質網中經酶甲切割掉氨基端一段短肽后成為胰島素原，進入高爾基體的胰島素原經酶乙切割去除中間片段C后，產生A、B兩條肽鏈，再經酶丙作用生成由51個氨基酸殘基組成的胰島素。目前，利用基因工程技術可大量生產胰島素。回答下列問題：
(1)人體內合成前胰島素原的細胞是________，合成胰高血糖素的細胞是________。
(2)可根據胰島素原的氨基酸序列，設計并合成編碼胰島素原的________序列，用該序列與質粒表達載體構建胰島素原基因重組表達載體。再經過細菌轉化、篩選及鑒定，即可建立能穩定合成________的基因工程菌。
(3)用胰島素原抗體檢測該工程菌的培養物時，培養液無抗原—抗體反應，菌體有抗原—抗體反應，則用該工程菌進行工業發酵時，應從________中分離、純化胰島素原。胰島素原經酶處理便可轉變為胰島素。
[解析]　(1)由題意可知，前胰島素原在細胞內經加工后成為胰島素，人體合成胰島素的細胞是胰島B細胞，所以合成前胰島素原的細胞也是胰島B細胞；合成胰高血糖素的細胞是胰島A細胞。
(2)根據胰島素原的氨基酸序列，可設計并合成編碼胰島素原的DNA序列(即目的基因)；用該序列與質粒表達載體構建胰島素原基因重組表達載體，再經過細菌轉化、篩選及鑒定，即可建立能穩定合成人胰島素原的基因工程菌。
(3)根據題意，培養液無抗原—抗體反應，菌體有抗原—抗體反應，所以用該工程菌進行工業發酵時，應從菌體中分離、純化胰島素原，經酶處理便可轉變為胰島素。
[答案]　(1)胰島B細胞　胰島A細胞　(2)DNA　胰島素原　(3)菌體
2．人類在預防與診療傳染性疾病過程中，經常使用疫苗和抗體。已知某傳染性疾病的病原體為RNA病毒，該病毒表面的A蛋白為主要抗原，且疫苗生產和抗體制備的流程之一如下圖：
請回答：
(1)過程①代表的是________。
(2)過程②構建A基因表達載體時，必須使用________和________兩種工具酶。
(3)過程③采用的實驗技術是________，獲得的X是________。
(4)對健康人進行該傳染病免疫預防時，可選用圖中基因工程生產的________所制備的疫苗。對該傳染病疑似患者確診時，可以疑似患者體內分離病毒，與已知病毒進行________比較；或用圖中的________進行特異性結合檢測。
[解析]　(1)中心法則中，對于少數的以RNA為遺傳物質的病毒，其遺傳信息的傳遞過程需要補充的過程有RNA的逆轉錄和RNA的復制的過程，圖中過程①代表的是逆轉錄過程。
(2)基因工程的步驟是：目的基因的提取——構建基因表達載體——導入受體細胞——目的基因的檢測和表達，其中構建基因表達載體中需要限制酶來切割以獲取目的基因，同時需要相同的限制酶切割載體以獲取與目的基因相同的黏性末端，再通過DNA連接酶連接目的基因和載體。
(3)過程③是將骨髓瘤細胞與B淋巴細胞融合的過程，獲得雜交瘤細胞，其具備了骨髓瘤細胞無限增殖的特性和B淋巴細胞產生抗體的特性，從而制備單克隆抗體。
(4)本題考察了免疫預防的操作過程，以及欲確診疑似患者而采取的方法。本題中提示該RNA病毒表面的A蛋白為主要的抗原，故而可選用通過基因工程生產的A蛋白制備疫苗；確診時為判斷該病毒是否為題目中的RNA病毒，可以進行核酸序列的比對，也可以利用抗A蛋白的單克隆抗體進行特異性結合檢測。
[答案]　(1)逆轉錄
(2)限制性內切核酸酶(限制酶、限制性內切酶)　DNA連接酶(兩空可以互換)
(3)細胞融合　雜交瘤細胞
(4)A蛋白　核酸(基因)序列　抗A蛋白的單克隆抗體
3．乳腺炎和口蹄疫分別是由細菌和病毒引起的危害奶牛養殖業的兩種嚴重疾病。研究者利用生物技術培育出轉牛乳鐵蛋白肽(抗細菌)和人干擾素(抗病毒)的雙轉基因奶牛新品種。圖1為基因表達載體，圖2為培育流程。
(1)培育雙轉基因奶牛涉及的生物技術有____________________(至少2項)。
(2)牛乳鐵蛋白肽基因能在轉基因奶牛的乳腺細胞表達，人干擾素基因則可在全身細胞表達，這與構建表達載體時的________選擇有關。據圖可知，干擾素基因與________基因可同時轉錄，但在翻譯時，核糖體可識別mRNA上IRES序列，啟動另一條肽鏈的合成，因此用含有新霉素的培養基可篩選出____________________。
(3)將基因導入牛胎兒成纖維細胞前，需用________將其處理成單個細胞。成纖維細胞無法直接發育成個體，需要去核卵母細胞的細胞質誘導，以實現細胞核的________。
(4)研究者利用________技術篩選出________(填“牛乳鐵蛋白”或“干擾素”)成功表達的胚胎進行移植。
[解析]　(1)據圖分析，培育雙轉基因奶牛涉及的生物技術有基因工程、動物細胞培養、核移植、胚胎移植等。
(2)牛乳鐵蛋白肽基因能在轉基因奶牛的乳腺細胞表達，人干擾素基因則可在全身細胞表達，這與基因表達載體中的啟動子有關。據圖可知，干擾素基因與新霉素抗性基因同時介于啟動子和終止子之間，所以這兩個基因可同時轉錄，但翻譯時，核糖體可識別mRNA上IRES序列，啟動另一條肽鏈的合成，因此用含有新霉素的培養基可篩選出干擾素基因成功表達的細胞。
(3)胰蛋白酶可將組織塊處理成為單個細胞，成纖維細胞需要去核卵母細胞的細胞質誘導，以實現細胞核的全能性。
(4)要對蛋白質進行篩選鑒定，應采用抗原—抗體雜交技術，又因為人干擾素基因可在全身細胞表達，牛乳鐵蛋白肽基因只能在轉基因奶牛的乳腺細胞表達，因此在對胚胎進行篩選時，應選擇干擾素成功表達的胚胎。
[答案]　(1)基因工程、動物細胞培養、核移植、胚胎移植(至少答出2項)
(2)啟動子　新霉素抗性　干擾素基因成功表達的細胞
(3)胰蛋白酶　全能性
(4)抗原—抗體雜交　干擾素
8/8階段綜合測評(三)　(第三章)
一、單項選擇題：共15題，每題2分，共30分。每題只有一個選項最符合題意。
1．下列關于限制酶的說法，正確的是(　　)
A．限制酶廣泛存在于各種生物中，其化學本質是蛋白質
B．一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列
C．不同的限制酶切割DNA后都會形成黏性末端
D．限制酶均特異性地識別含6個核苷酸的序列
B　[限制酶主要是從原核生物中分離純化出來的，A錯誤；限制酶具有專一性，即一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，B正確；限制酶切割DNA后會形成黏性末端或平末端，C錯誤；大多數限制酶的識別序列由6個核苷酸組成，也有少數限制酶的識別序列由4、5或8個核苷酸組成，D錯誤。]
2．右圖是基因工程中基因表達載體的模式圖，若結構X是表達載體所必需的，則X最可能是(　　)
A．目的基因插入位點
B．啟動子
C．標記基因
D．DNA聚合酶識別位點
B　[基因表達載體由啟動子、終止子、標記基因和目的基因組成。圖中有終止子、標記基因(抗生素抗性基因)、目的基因、復制原點等，還缺少啟動子。啟動子位于目的基因的首端，所以X最可能是啟動子。B正確。]
3．下列關于基因表達載體及其構建的相關敘述，錯誤的是(　　)
A．基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子、標記基因等部分
B．目的基因主要是指編碼所需蛋白質的結構基因
C．構建基因表達載體需用限制酶和DNA連接酶
D．構建基因表達載體必須在細胞內進行
D　[一個基因表達載體的組成除目的基因外還必須具有啟動子、終止子、標記基因等部分；目的基因主要是指編碼蛋白質的結構基因；基因表達載體的構建是目的基因與載體結合，在此過程中需用同種限制酶切割目的基因與載體，用DNA連接酶將相同的末端連接起來；基因表達載體的構建是在細胞外進行的。]
4．下列關于PCR技術的敘述，正確的是(　　)
A．PCR技術建立在對擴增的目的基因序列完全已知的基礎上
B．該技術需要解旋酶和耐高溫的DNA聚合酶
C．該技術需要一對特異性的引物，要求一對引物的序列是互補的
D．該技術的原理是DNA雙鏈復制原理，需要模板、原料、能量、酶等條件
D　[PCR技術擴增的目的基因序列不一定是已知的，A項錯誤；PCR技術是通過高溫來使DNA解旋的，不需要解旋酶，B項錯誤；該技術需要的一對引物，分別能與模板DNA的兩條鏈的末端進行堿基配對，其序列不是互補的，C項錯誤；PCR技術的原理是DNA雙鏈復制原理，需要模板、原料、酶、能量等條件，D項正確。]
5．下列有關基因工程的工具的敘述，正確的是(　　)
A．基因工程的載體都是質粒
B．限制酶和其他酶一樣具有專一性，只能識別特定的核苷酸序列
C．噬菌體可以作為動物基因工程的載體
D．天然質粒均可以直接用作載體將目的基因送入受體細胞
B　[基因工程中最常用的載體是質粒，此外還有λ噬菌體的衍生物、動植物病毒等；λ噬菌體的衍生物不可作為動物基因工程的載體；天然質粒往往不能直接作為載體，要根據不同的目的和需求進行人工改造。]
6．基因工程是在DNA分子水平上進行設計施工的。在基因操作的基本步驟中，無需進行堿基互補配對的步驟是(　　)
A．PCR擴增目的基因 B．基因表達載體的構建
C．將目的基因導入受體細胞 D．目的基因的檢測與鑒定
C　[將目的基因導入受體細胞過程中沒有進行堿基互補配對。]
7．某目的基因兩側的DNA序列所含限制酶的酶切位點如圖所示，則在進行基因工程操作中最好應選用下列哪種質粒作為載體(　　)
D　[目的基因只有一側含有限制酶Nhe Ⅰ的識別序列，因此不能用該酶獲取目的基因，A錯誤；目的基因的兩側都含有限制酶Alu Ⅰ的識別序列，可以用該酶獲取目的基因，但只用此酶切割可能會導致目的基因和質粒反向連接或自身環化，B錯誤；目的基因的一側同時含有限制酶Nhe Ⅰ和Alu Ⅰ的識別序列，故用這兩種酶切割可能會獲得不含目的基因的片段，C錯誤；目的基因兩側分別含有限制酶Nhe Ⅰ和Sma Ⅰ的識別序列，用這兩種酶切割能獲取目的基因，而且能防止目的基因和質粒的自身環化和反向連接，D正確。]
8．運用現代生物技術的育種方法，將抗菜青蟲的Bt基因轉移到優質油菜中，培育出轉基因抗蟲的油菜品種，這一品種在生長過程中能產生特異的殺蟲蛋白質，對菜青蟲有顯著抗性，能大大減輕菜青蟲對油菜的危害，提高油菜產量，減少農藥使用。據以上信息，下列敘述正確的是(　　)
A．Bt基因的化學成分是蛋白質
B．Bt基因中有菜青蟲的遺傳物質
C．轉基因抗蟲油菜能產生殺蟲蛋白是由于具有Bt基因
D．轉基因抗蟲油菜產生的殺蟲蛋白是無機物
C　[基因是有遺傳效應的DNA片段，因此Bt基因的化學成分不是蛋白質，A錯誤；由題干信息“將抗菜青蟲的Bt基因轉移到優質油菜中，培育出轉基因抗蟲的油菜品種”，可知Bt基因不是來源于菜青蟲，不含有菜青蟲的遺傳物質，B錯誤；轉基因抗蟲油菜能產生殺蟲蛋白是由于具有Bt基因，Bt基因能控制殺蟲蛋白的合成，C正確；轉基因抗蟲油菜產生的殺蟲蛋白屬于有機物，D錯誤。]
9．下列有關動物基因工程的說法，錯誤的是(　　)
A．動物基因工程技術可以提高動物的生長速度
B．將腸乳糖酶基因導入奶牛基因組中，獲得的轉基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低
C．用轉基因動物作為器官移植的供體時，導入的是調節因子，不是目的基因，因此無法抑制抗原的合成
D．利用基因工程技術，得到的乳腺生物反應器可以解決很多重要藥品的生產問題
C　[轉基因動物作為器官移植的供體時，導入的調節因子也屬于目的基因，可抑制抗原的合成。]
10．科學家運用轉基因技術，將蘇云金桿菌的抗蟲基因DXT轉移到大白菜細胞中，培育出抗蟲效果很好的優質大白菜，減少了農藥的使用量，減輕了農藥對環境的污染。下列說法正確的是(　　)
A．用蘇云金桿菌直接感染大白菜就可得到轉基因大白菜
B．DXT基因能在大白菜細胞中正常表達
C．轉基因大白菜培育的過程中，可以用滅活的病毒作為載體
D．轉基因大白菜能抵抗各種病蟲害
B　[由于生物間存在生殖隔離，細菌感染時并不把遺傳物質傳遞給受感染生物；抗蟲基因DXT轉移到大白菜細胞中，培育出抗蟲效果很好的優質大白菜，說明DXT基因在大白菜細胞中得到了正常表達；在轉基因植物培育過程中，載體常用土壤農桿菌的Ti質粒；蘇云金桿菌的抗蟲基因編碼的蛋白質具有毒殺鱗翅目、雙翅目、鞘翅目等昆蟲的特性，并不能抵抗各種病蟲害。]
11．基因工程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和質粒，便于重組和篩選。已知限制酶Ⅰ的識別序列和切點是；限制酶Ⅱ的識別序列和切點是。據圖判斷下列操作正確的是(　　)
A．質粒用限制酶Ⅰ切割，目的基因用限制酶Ⅱ切割
B．質粒用限制酶Ⅱ切割，目的基因用限制酶I切割
C．目的基因和質粒均用限制酶I切割
D．目的基因和質粒均用限制酶Ⅱ切割
A　[由題圖信息可知，限制酶Ⅰ只能切割，限制酶Ⅱ不僅能切割，也能切割。據題圖可知，目的基因兩端都有限制酶Ⅱ的識別序列(切點是)，可見只有用限制酶Ⅱ才能將目的基因切割下來。質粒上Gene Ⅰ和GeneⅡ表示兩種標記基因，分別有限制酶Ⅱ的識別序列和限制酶Ⅰ、Ⅱ的識別序列；如果用限制酶Ⅱ切割，則Gene Ⅰ和GeneⅡ都被破壞，造成重組質粒無標記基因；用限制酶Ⅰ切割，則破壞GeneⅡ，保留Gene Ⅰ，其產生的黏性末端和切割后目的基因的黏性末端相同，可以連接形成重組DNA。A正確。]
12．基因治療通常是把正常基因導入病人體內，使該基因的表達產物發揮功能，從而達到治療疾病的目的。下列有關基因治療的敘述，正確的是(　　)
A．基因治療可以治愈所有的遺傳病
B．基因治療的原理是基因突變
C．經過基因治療的病人，后代不會再患同種遺傳病
D．基因治療時可以利用經過修飾的病毒作載體
D　[基因治療只能治療因基因異常導致的疾病，例如白化病、紅綠色盲等，而不能治愈所有的遺傳病，A錯誤；基因治療的原理是基因重組，B錯誤；基因治療的對象是具有致病基因的體細胞，沒有涉及原始性細胞，所以其后代仍可能會再患同種基因疾病，C錯誤；基因治療要把正常基因導入病人體內有缺陷的細胞中，所以在治療時可用經過修飾的病毒作載體，D正確。]
13．從某海洋動物中獲得一基因，其表達產物為一種抗菌性和溶血性均較強的多肽P1。目前在P1的基礎上研發抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是(　　)
A．合成編碼目的肽的DNA片段
B．構建含目的肽DNA片段的表達載體
C．依據P1氨基酸序列設計多條模擬肽
D．篩選出具有優良活性的模擬肽作為目的肽
C　[緊扣蛋白質工程的流程(基本途徑)進行分析。由題可知，多肽P1為抗菌性和溶血性均較強的多肽，要設計出抗菌性強但溶血性弱的多肽，即在P1的基礎上設計出自然界原本不存在的蛋白質，用蛋白質工程技術可以實現。蛋白質工程的基本途徑是：從預期的蛋白質功能出發→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到并改變相對應的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質。故要想在P1的基礎上研發抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是依據P1的氨基酸序列設計出多條模擬肽，然后進行改造，從而確定抗菌性強但溶血性弱的多肽的氨基酸序列。]
14．下圖表示蛋白質工程的操作流程，下列說法不正確的是(　　)
A．蛋白質工程中對蛋白質分子結構的了解是非常關鍵的工作
B．蛋白質工程是完全擺脫基因工程技術的一項全新的生物工程技術
C．a、b過程分別表示轉錄、翻譯
D．通過蛋白質工程可制造出一種新的蛋白質
B　[蛋白質工程中對蛋白質分子結構的了解是非常關鍵的工作，如蛋白質的空間結構、氨基酸的排列順序等，這對于合成或改造基因至關重要，A正確；蛋白質工程的進行離不開基因工程，因為對蛋白質的改造要通過對基因的改造來完成，B錯誤；圖中a、b過程分別表示轉錄、翻譯，C正確；通過蛋白質工程可對現有蛋白質進行改造，也可制造出一種新的蛋白質，D正確。]
15．圖甲、乙中的箭頭表示三種限制性內切核酸酶的酶切位點，ampr表示氨芐青霉素抗性基因，neo表示新霉素抗性基因。下列敘述正確的是(　　)
A．圖甲中的質粒用BamH Ⅰ切割后，含有4個游離的磷酸基團
B．在構建重組質粒時，可用Pst Ⅰ和BamH Ⅰ切割質粒和外源DNA
C．導入目的基因的大腸桿菌可在含氨芐青霉素的培養基中生長
D．用Pst Ⅰ和Hind Ⅲ酶切，可以保證重組DNA序列的唯一性
D　[圖甲中的質粒用BamH Ⅰ切割后，會打開一個切口，故有2個游離的磷酸基團，A錯誤；在構建重組質粒時，不能用BamH Ⅰ切割外源DNA，因為BamH Ⅰ會破壞目的基因，B錯誤；操作中獲取目的基因時會用到Pst Ⅰ，但甲中該酶會破壞氨芐青霉素抗性基因，因此導入目的基因的大腸桿菌不能在含氨芐青霉素的培養基中生長，C錯誤；用Pst Ⅰ和HindⅢ酶切，可以避免自身環化，保證重組DNA序列的唯一性，D正確。]
二、多項選擇題：共5題，每題3分，共15分。每題有不止一個選項符合題意。每題全選對者得3分，選對但不全的得1分，錯選或不答的得0分。
16．下列有關基因工程和蛋白質工程的敘述中，正確的是(　　)
A．將基因表達載體導入小鼠的受精卵中常用顯微注射法
B．設計擴增目的基因的引物時，不必考慮表達載體的序列
C．蛋白質工程是通過基因改造或基因合成，對現有蛋白質進行改造，或制造一種新蛋白質的技術
D．蛋白質工程可合成自然界中不存在的蛋白質
ACD　[將基因表達載體導入小鼠的受精卵中常用顯微注射法，A項正確；設計引物時應當考慮表達載體的序列，以保證擴增后，目的基因能與切割后的表達載體相連接，B項不正確；蛋白質工程是指以分子生物學相關理論為基礎，通過改造或合成基因來改造現有的蛋白質，或制造一種新的蛋白質的技術，C項正確；通過蛋白質工程可合成自然界不存在的蛋白質，D項正確。]
17．番茄營養豐富，是人們喜愛的蔬菜。普通番茄細胞中含有多聚半乳糖醛酸酶的控制基因，控制細胞產生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細胞壁，使番茄軟化，不耐貯藏。科學家通過基因工程將一種抗多聚半乳糖醛酸酶的基因導入番茄細胞，獲得了抗軟化番茄。下列關于培育抗軟化番茄的敘述，正確的是(　　)
A．運載工具可以是質粒
B．受體細胞是番茄細胞
C．目的基因為多聚半乳糖醛酸酶基因
D．目的基因的表達延緩了番茄的軟化
ABD　[根據題干信息可知，運載工具可以是Ti質粒，則此時抗軟化番茄的培育過程如下：以質粒作為載體，將目的基因(抗多聚半乳糖醛酸酶基因)與質粒結合形成重組DNA，利用含重組DNA的農桿菌去感染普通番茄，使目的基因進入普通番茄細胞中的染色體DNA上，目的基因的表達可抑制多聚半乳糖醛酸酶的作用。]
18．利用基因工程技術將魚的抗凍蛋白基因導入番茄，試圖培育出耐寒能力強的番茄。下列相關說法正確的是(　　)
A．可用PCR技術獲得抗凍蛋白基因
B．將抗凍蛋白基因與相應載體連接構建基因表達載體
C．利用顯微注射法將基因表達載體導入受體細胞
D．檢測到番茄細胞中具有抗凍蛋白基因，則培育出的番茄一定具有抗寒能力
AB　[基因工程中獲取目的基因的方法包括：采用PCR技術體外擴增、人工化學合成(如反轉錄法)，A正確；在培育耐寒轉基因番茄的過程中，需要將抗凍蛋白基因與相應載體連接構建基因表達載體，再導入受體細胞，B正確；將目的基因導入植物受體細胞最常用的方法是農桿菌轉化法，C錯誤；番茄細胞中具有抗凍蛋白基因，但該基因在受體細胞中不一定表達，因而培育出的番茄不一定具有抗寒能力，D錯誤。]
19．下圖表示利用基因工程生產胰島素的三種途徑，據圖判斷下列說法正確的是(　　)
A．過程①需要限制酶和DNA連接酶
B．受體細胞A一般選用乳腺細胞
C．受體細胞B通常為萵苣的體細胞
D．三種方法得到的胰島素結構不完全相同
ACD　[過程①為形成重組質粒的過程，需要限制酶和DNA連接酶，A正確；將目的基因導入動物細胞得到轉基因動物時，受體細胞應選擇動物的受精卵，B錯誤；受體細胞B通常是萵苣的體細胞，目的基因導入該細胞后，需對該細胞進行組織培養，形成轉基因植株，C正確；大腸桿菌因無內質網、高爾基體等細胞器，無法對核糖體合成的多肽鏈進行相關加工，形成的胰島素結構與另外兩種方法得到的不同，D正確。]
20．下圖是將人的生長激素基因導入細菌B細胞內制造“工程菌”的示意圖。已知細菌B細胞內不含質粒A，也不含質粒A上的基因。判斷下列說法正確的是(　　)
A．將重組質粒導入細菌B常用的方法是用Ca2＋處理細菌
B．將完成導入過程后的細菌涂布在含有氨芐青霉素的培養基上，能生長的只是導入了重組質粒的細菌
C．將完成導入過程后的細菌涂布在含有四環素的培養基上，能生長的就是導入了質粒A的細菌
D．目的基因成功表達的標志是受體細胞能在含有氨芐青霉素的培養基上生長
AC　[將基因表達載體導入細菌B之前，一般要先用Ca2＋處理細菌，使之處于感受態，從而能夠吸收重組質粒，顯微注射法是將目的基因導入動物細胞常用的方法，A正確；質粒A中含有抗四環素基因和抗氨芐青霉素基因，而重組質粒中抗四環素基因被破壞，只含抗氨芐青霉素基因，則在含有氨芐青霉素的培養基上能生長的是導入質粒A或重組質粒的細菌，能在含有四環素的培養基上生長的是導入了質粒A的細菌，B錯誤，C正確；根據題干信息分析，目的基因(人的生長激素基因)成功表達的標志是受體細胞能產生人的生長激素，D錯誤。]
三、非選擇題：共5題，共55分。
21．(11分)科學家利用植物生產藥用蛋白，研究出了用轉基因馬鈴薯生產人的血清白蛋白的方法。下圖表示EcoR Ⅰ、BamH Ⅰ兩種限制酶在質粒上的切割位點，兩種酶識別和切割位點見表。回答相關問題：
限制酶 識別序列和切割位點
EcoR Ⅰ
BamH Ⅰ
(1)該工程中適宜用來切割質粒的限制酶是________，原因是___________
_______________________________________________________________。
(2)利用PCR技術擴增血清白蛋白基因，設計引物序列的主要依據是_____
___________________，還需要在引物的一端加上________序列，以便于后續的剪切和連接。
(3)將目的基因和質粒進行連接后，需先用________處理農桿菌以便將基因表達載體導入馬鈴薯細胞，篩選含有目的基因的細胞需在培養基中添加________。
(4)從含有血清白蛋白基因的馬鈴薯細胞中提取血清白蛋白，需通過________過程培養到愈傷組織，從其中提取有效成分。
[解析]　(1)限制酶切割質粒時必須保證至少一個標記基因的完整性，若用EcoR Ⅰ切割會將質粒上的兩個抗性基因都破壞，故不能選擇EcoR Ⅰ切割，只能選擇BamH Ⅰ切割目的基因和載體。
(2)PCR擴增的原理是DNA雙鏈復制，需要根據目的(血清白蛋白)基因兩端的部分核苷酸序列合成2種引物，還需要在引物一端加上BamH Ⅰ的識別序列GGATCC，以便于后續的剪切和連接。
(3)構建基因表達載體后，首先要把基因表達載體導入農桿菌細胞中，導入之前需要用Ca2＋處理農桿菌細胞，使其處于感受態，然后再讓含目的基因的農桿菌去感染馬鈴薯細胞，進而把目的基因轉入馬鈴薯細胞中，因為基因表達載體中含有抗氨芐青霉素基因，故可以在培養基中加入氨芐青霉素進行篩選。
(4)馬鈴薯細胞需要經過脫分化培養至愈傷組織階段，即可提取細胞產物血清白蛋白。
[答案]　(1)BamH Ⅰ　用EcoR Ⅰ切割會將質粒上的兩個抗性基因都破壞　(2)目的(血清白蛋白)基因兩端的部分核苷酸序列　GGATCC　(3)Ca2＋　氨芐青霉素　(4)脫分化
22．(11分)(2020·江蘇高考)如果已知一小段DNA的序列，可采用PCR的方法，簡捷地分析出已知序列兩側的序列，具體流程如圖(以EcoRⅠ酶切為例)：
請據圖回答問題：
(1)步驟Ⅰ用的EcoRⅠ是一種________酶，它通過識別特定的________切割特定位點。
(2)步驟Ⅱ用的DNA連接酶催化相鄰核苷酸之間的3′ 羥基與5′ 磷酸間形成__________；PCR循環中，升溫到95 ℃是為了獲得________；Taq酶的作用是催化____________________。
(3)若如表所列為已知的DNA序列和設計的一些PCR引物，步驟Ⅲ選用的PCR引物必須是________(從引物①②③④中選擇，填編號)。
DNA序列(虛線處省略了部分核苷酸序列)
已知序列
PCR引物 ①5′ AACTATGCGCTCATGA 3′②5′ GCAATGCGTAGCCTCT 3′③5′ AGAGGCTACGCATTGC 3′④5′ TCATGAGCGCATAGTT 3′
(4)對PCR產物測序，經分析得到了片段F的完整序列。下列DNA單鏈序列中(虛線處省略了部分核苷酸序列)，結果正確的是________。
A．5′ AACTATGCG┈┈AGCCCTT 3′
B．5′ AATTCCATG┈┈CTGAATT 3′
C．5′ GCAATGCGT┈┈TCGGGAA 3′
D．5′ TTGATACGC┈┈CGAGTAC 3′
[解析]　(1)根據題圖可知，步驟Ⅰ是獲取目的DNA片段，所用的酶EcoR Ⅰ是一種限制酶，其能識別特定的核苷酸序列，并使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。(2)步驟Ⅱ是將目的DNA片段連接成環狀，其中DNA連接酶的作用是催化相鄰核苷酸之間的3′ 羥基和5′ 磷酸間形成磷酸二酯鍵。PCR循環中，升高溫度到95 ℃是為了打開氫鍵使雙鏈解旋，獲得DNA單鏈，Taq酶的作用是催化游離的脫氧核苷酸連接到引物3′端，合成DNA子鏈。(3)引物的作用是使DNA聚合酶能夠從引物的3′端開始延伸DNA子鏈，因為DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸，故為擴增未知序列，選擇的與模板鏈相結合的引物應為5′ TCATGAGCGCATAGTT 3′(引物④)和5′ GCAATGCGTAGCCTCT 3′(引物②)。(4)分析題意可知，片段F的兩端為限制酶EcoR Ⅰ切割后產生的黏性末端，因此其5′端序列應為AATT ，3′端序列應為 TTAA，B正確。
[答案]　(1)限制性內切核酸(或限制)　核苷酸序列　(2)磷酸二酯鍵　DNA單鏈　以DNA為模板的DNA鏈的延伸　(3)②④　(4)B
23．(10分)某研究小組進行了甲型H1N1流感病毒的疫苗研制工作，下圖為他們前期研究工作的簡要操作流程圖，回答下列問題：
(1)實驗步驟①所代表的反應過程是____________；在步驟②之前擴增H基因常采用的方法是__________。
(2)步驟②構建基因表達載體A和基因表達載體B必須使用的酶是_______
______________________________________________。
(3)構建基因表達載體時，一般需要將H基因與載體結合，常用作基因工程載體的是________；在檢測受體細胞中是否已經導入目的基因時，常常要借助載體上________的表達。
[解析]　(1)實驗步驟①RNA→DNA所代表的反應過程是逆轉錄；在步驟②之前擴增H基因常采用的方法是PCR技術(或多聚酶鏈式反應技術)。
(2)構建基因表達載體時，首先需要限制酶來切割含目的基因的DNA片段以獲取目的基因，同時需要用相同的限制酶切割載體以獲取與目的基因相同的黏性末端，再通過DNA連接酶連接目的基因和載體，故步驟②構建基因表達載體A和基因表達載體B必須使用的酶是限制酶和DNA連接酶。
(3)構建基因表達載體時，一般需要將H基因與載體結合，常用作基因工程載體的是質粒；在檢測受體細胞中是否已經導入目的基因時，常常要借助載體上標記基因的表達。
[答案]　(1)逆轉錄　PCR(或多聚酶鏈式反應)技術　(2)限制酶和DNA連接酶　(3)質粒　標記基因
24．(11分)人的T細胞可以產生某種具有臨床價值的蛋白質(Y)，該蛋白質由一條多肽鏈組成。目前可以利用現代生物技術生產Y。回答下列問題。
(1)若要獲得Y的基因，可從人的T細胞中提取__________作為模板，在________催化下合成cDNA，再利用________技術在體外擴增獲得大量Y的基因。
(2)將目的基因導入植物細胞常用的方法是農桿菌轉化法。若將上述所得Y的基因插入農桿菌Ti質粒上的________中，得到含目的基因的重組Ti質粒，則可用農桿菌轉化法將該基因導入某種植物的葉肉細胞中。若該葉肉細胞經培養、篩選等得到了能穩定表達Y的愈傷組織，則說明Y的基因已經______________________。
(3)天然的Y通常需要在低溫條件下保存。假設將Y的第6位氨基酸甲改變為氨基酸乙可提高其熱穩定性，若要根據蛋白質工程的原理對Y進行改造以提高其熱穩定性，具體思路是____________________________________________
_____________________________________________________________。
[解析]　(1)由于人的T細胞可以產生蛋白質Y，要獲得Y的基因，可從人的T細胞中提取mRNA作為模板，在逆轉錄酶催化下，利用四種游離的脫氧核苷酸合成cDNA，再利用PCR技術(體外擴增DNA的技術)在體外擴增獲得大量Y的基因。
(2)農桿菌轉化法中，T DNA可以攜帶目的基因轉移至受體細胞，并整合到受體細胞的染色體DNA上，故需要Y的基因插入農桿菌Ti質粒上的T DNA中得到含目的基因的重組Ti質粒，把含目的基因的重組Ti質粒導入農桿菌中，再讓含目的基因的農桿菌侵染植物的葉肉細胞。若該葉肉細胞經培養、篩選等得到了能穩定表達Y的愈傷組織，則說明Y的基因已經整合到葉肉細胞染色體DNA上。
(3)蛋白質工程需要從預期的蛋白質的功能出發，設計預期的蛋白質結構，推測應有的氨基酸序列，找到并改變相對應的脫氧核苷酸序列，故對Y進行改造以提高其熱穩定性，需要找到第6位氨基酸中的堿基所在的基因位置，參照密碼子表，將第6位氨基酸甲的堿基替換為氨基酸乙的堿基。
[答案]　(1)mRNA　逆轉錄酶　PCR　(2)T DNA　整合到葉肉細胞染色體DNA上　(3)找到第6位氨基酸中的堿基所在的基因位置，參照密碼子表，將第6位氨基酸甲的堿基替換為氨基酸乙的堿基
25．(12分)某種熒光蛋白(GFP)在紫外光或藍光激發下會發出綠色熒光，這一特性可用于檢測細胞中目的基因的表達。某科研團隊將某種病毒的外殼蛋白(L1)基因連接在GFP基因的5′末端，獲得了L1 GFP融合基因(簡稱為甲)，并將其插入質粒P0，構建了真核表達載體P1，其部分結構和酶切位點的示意圖如下，圖中E1～E4四種限制酶產生的黏性末端各不相同。
回答下列問題：
(1)據圖推斷，該團隊在將甲插入質粒P0時，使用了兩種限制酶，這兩種酶是________。使用這兩種酶進行酶切是為了保證________，也是為了保證________________。
(2)將P1轉入體外培養的牛皮膚細胞后，若在該細胞中觀察到了綠色熒光，則說明L1基因在牛的皮膚細胞中完成了________和________過程。
(3)為了獲得含有甲的牛，該團隊需要做的工作包括：將能夠產生綠色熒光細胞的________移入牛的______________中、體外培養、胚胎移植等。
(4)為了檢測甲是否存在于克隆牛的不同組織細胞中，某同學用PCR方法進行鑒定，在鑒定時應分別以該牛不同組織細胞中的________(填“mRNA”“總RNA”或“核DNA”)作為PCR模板。
[解析]　(1)據圖示信息分析：將L1 GFP融合基因(甲)插入質粒時使用酶E1和E4進行酶切，既能保證L1 GFP融合基因的完整，又能保證L1 GFP融合基因與載體的正確連接。(2)目的基因在受體細胞中的表達包括轉錄和翻譯兩個過程。(3)將體外培養的含有目的基因的動物體細胞核移入該動物的去核卵母細胞中，經過體外胚胎培養、胚胎移植等技術可獲得轉基因動物。(4)檢測目的基因是否存在于克隆牛的不同組織細胞中，采用PCR技術鑒定時，應以該牛不同組織細胞中的核DNA作為PCR模板。
[答案]　(1)E1和E4　甲的完整　甲與載體正確連接　(2)轉錄　翻譯　(3)細胞核　去核卵母細胞　(4)核DNA
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