1、第第 3 3 章章 基因工程基因工程 重点突破练重点突破练 题组一 基因工程的工具 1(2019 淄博期末)基因工程中用两种不同的限制酶切割某一环状 DNA 分子后，最终得到的 片段有( ) A1 个 B2 个 C3 个 D4 个 答案 B 2下列关于 DNA 连接酶的作用的叙述，正确的是( ) A将单个核苷酸加到某 DNA 片段末端，形成磷酸二酯键 B将断开的两个 DNA 片段连接起来，重新形成磷酸二酯键 C连接两条 DNA 链上碱基之间的氢键 D能将任意两个黏性末端连接起来 答案 B 解析 DNA连接酶的作用是将具有末端碱基互补的2个DNA片段连接在一起(重新形成磷酸 二酯键)，形成重组
2、DNA 分子，故 B 正确。 3下图表示 4 种限制酶的识别序列及酶切位点，下列叙述错误的是( ) A不同类型的限制酶切割后，有的产生黏性末端，有的产生平末端 B不同类型的限制酶切割后可能产生相同的黏性末端 C用酶 1 和酶 2 分别切割目的基因和质粒后，连接形成重组 DNA 分子后，重组 DNA 分子 仍能被酶 2 识别 D用酶 3 和酶 4 分别切割目的基因和质粒后，其产物经 T4 DNA 连接酶催化不能连接形成 重组 DNA 分子 答案 D 解析 不同类型的限制酶切割后，有的产生黏性末端(酶 1 和酶 2)，有的产生平末端(酶 3 和 酶 4)，A 正确；不同类型的限制酶切割后可能产生相
3、同的黏性末端，如图中的酶 1 和酶 2，B 正确；用酶 3 和酶 4 分别切割目的基因和质粒后，其产物经 T4 DNA 连接酶催化可以连接形 成重组 DNA 分子，D 错误。 4下列哪一项不是作为基因工程的载体必须具备的条件( ) A能在宿主细胞中复制并保存 B具有一个至多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接 C具有标记基因，便于筛选 D是环状 DNA 分子 答案 D 题组二 基因工程的基本操作程序及应用 5下列关于基因工程的说法正确的有( ) 一种限制酶可识别多种核苷酸序列 基因工程是在 DNA 分子水平上进行的设计和施工 限制酶的切口一定是 GAATTC 碱基序列 只要目的基因进入受体细胞
4、就能成功实现表 达 所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列 基因工程可以将一种生物的优 良性状移植到另一种生物体上 质粒是基因工程中唯一用作运载目的基因的载体 A2 项 B3 项 C4 项 D5 项 答案 A 解析 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，不能识别多种序列，错误；基因工程 又称重组 DNA 技术，是在 DNA 分子水平上进行的设计和施工，正确；一种限制酶只能识 别某种特定的核苷酸序列， 其具有特异性， 所以限制酶的切口不都是 GAATTC 碱基序列， 、 错误；即使目的基因能进入受体细胞，也不一定可以成功表达，还要考虑基因的插入位置 等因素，所以需要检测和鉴定，错误；基因
5、工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计， 并通过体外 DNA 重组和转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，从而创造出更符合人们需 要的新的生物类型和生物产品，因而可以通过基因工程将一种生物的优良性状移植到另一种 生物体上，正确；基因工程常用的载体有质粒、噬菌体、动植物病毒等，错误。 6采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导入目的基因的做法正确的是( ) 将抗虫蛋白注射到棉花受精卵中 将编码抗虫蛋白的 DNA 序列，注射到棉花受精卵中 将编码抗虫蛋白的 DNA 序列，与质粒重组，导入细菌，用该细菌感染棉花的体细胞，再 进行组织培养 将编码抗虫蛋白的 DNA 序列与细菌质粒重组，注射到棉花的子房并进入
6、 受精卵 A B C D 答案 C 解析 将抗虫蛋白直接注射到棉花受精卵中， 不能获得目的基因， 子代细胞不会有抗虫性状， 故错误；将编码抗虫蛋白的 DNA 序列直接注射到棉花受精卵中而没有将目的基因与载体 结合，这样目的基因是不会被保留下来的，很容易被水解掉，故错误；将编码抗虫蛋白的 DNA 序列与载体结合，即与细菌质粒重组，可以通过农杆菌转化法导入植物细胞，再通过植 物组织培养获得转基因植株，故正确；将目的基因通过载体导入棉花受精卵，受精卵具有 发育的全能性，故正确。故选 C。 7 盐害是全球水稻减产的重要原因之一， 中国水稻研究所等单位的专家通过农杆菌中的质粒 将 CMO 基因、BADH
7、 基因、mtld 基因、gutD 基因和 SAMDC 基因 5 个耐盐基因导入水稻， 获得了一批耐盐转基因植株。下列有关耐盐转基因水稻培育的分析正确的是( ) A该转基因水稻与原野生型水稻存在生殖隔离 B该基因工程所需的限制性内切核酸酶可能有多种 C只要目的基因进入水稻细胞，水稻就会表现出抗盐性状 D可通过将水稻种植到有农杆菌的土壤中观察目的基因是否表达 答案 B 解析 该转基因水稻与原野生型水稻是同一种生物，它们之间不存在生殖隔离，A 错误；该 基因工程要将 5 个耐盐基因导入水稻，因此所需的限制性内切核酸酶可能有多种，B 正确； 目的基因进入水稻细胞后不一定能成功表达，C 错误；可通过将水
8、稻种植到含盐较高的土壤 中观察目的基因是否表达，D 错误。 8下列关于基因工程的叙述，错误的是( ) A目的基因和受体细胞均可来自动植物或微生物 B限制性内切核酸酶和 DNA 连接酶是两类常用的工具酶 C人胰岛素基因在大肠杆菌中表达的胰岛素无生物活性 D载体上的抗性基因有利于筛选含重组 DNA 的细胞和促进目的基因的表达 答案 D 解析 载体上的抗性基因主要是有利于筛选含重组DNA的细胞， 不能促进目的基因的表达。 9转基因技术在植物品种改良方面应用广泛，其中一项基因工程就是改造 CO2固定酶，其 目的是( ) A提高光合作用效率 B延长果实的储藏期 C培育作物新品种 D提高植物的抗性 答案
9、A 解析 光合作用是植物利用光能将 CO2和 H2O 合成可以储存能量的有机物。改造 CO2固定 酶，其目的是为了提高光合作用效率。 10(2020 福州检测)高粱由于含有磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，在强光、高温的条件下，其利 用 CO2的能力远远高于水稻。从高粱的基因组中分离出磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶基因(ppc 基 因)， 将其转入水稻体内， 培育出了一批光合效率较高的转基因水稻。 下列说法正确的是( ) A从高粱的基因组中分离出 ppc 基因需要限制性内切核酸酶、DNA 连接酶等工具酶 B获得的该转基因水稻都是杂合子 C该批转基因水稻都能产生磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 D获得的转基因水稻每个体细胞
10、都有 ppc 基因，且都能产生磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 答案 C 解析 从高粱的基因组中分离出 ppc 基因需要限制性内切核酸酶，不需要 DNA 连接酶，A 错误；获得的该转基因水稻不一定都是杂合子，有些可能是纯合子，B 错误；该批转基因水 稻光合效率较高，都能产生磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，C 正确；获得的转基因水稻每个体细 胞都有 ppc 基因，但由于基因的选择性表达，不一定都能产生磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，D 错误。 题组三 蛋白质工程 11增加玉米细胞中赖氨酸含量最有效的途径是( ) A将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米细胞 B切除玉米细胞中天冬氨酸激酶基因和二氢吡啶二羧酸合成酶基因 C改造
11、天冬氨酸激酶基因和二氢吡啶二羧酸合成酶基因中的个别碱基 D将根瘤菌的固氮基因导入玉米细胞 答案 C 解析 玉米细胞中赖氨酸含量比较低， 原因是赖氨酸合成过程中两个关键酶(天冬氨酸激酶和 二氢吡啶二羧酸合成酶)活性受细胞内赖氨酸的浓度影响较大，当赖氨酸浓度达到一定量时， 就会抑制这两种酶的活性。如果将天冬氨酸激酶的第 352 位的苏氨酸变成异亮氨酸，将二氢 吡啶二羧酸合成酶中的第 104 位天冬酰胺变成异亮氨酸，就可以使玉米叶片和种子中的游离 赖氨酸含量分别提高 5 倍和 2 倍。因此，氨基酸的改变需要改造天冬氨酸激酶基因和二氢吡 啶二羧酸合成酶基因中的个别碱基。 12下列有关蛋白质工程的说法正
12、确的是( ) A蛋白质工程无需构建基因表达载体 B通过蛋白质工程改造后的蛋白质仍是天然的蛋白质 C蛋白质工程需要用到限制酶和 DNA 连接酶 D蛋白质工程是在蛋白质分子水平上改造蛋白质 答案 C 解析 蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的，蛋白质工程也需构建基因表达载体， 需要限制酶和 DNA 连接酶。 13菊天牛是菊花的主要害虫之一。科研人员将抗虫基因转入菊花，培育出抗虫菊花。下图 是获得转基因菊花的技术流程，请据图回答： 注：卡那霉素抗性基因(Kanr)作为标记基因，菊花叶片对卡那霉素高度敏感。 (1)为了促进土壤农杆菌吸收重组质粒，可用_处理土壤农杆菌，使其处于一种能吸 收周围环境中
13、 DNA 分子的生理状态。 (2)将重组质粒导入土壤农杆菌的目的是利用农杆菌能够_ 的特点，使目的基因进入受体细胞中，并插入到菊花细胞的_上，最终形成 转基因植株。 (3)将愈伤组织转移到添加一定浓度植物激素和_的培养基中，在适宜条件下进行培养， 筛选转基因菊花。 (4)用 PCR 方法检测转基因菊花是否含有目的基因时，需根据_的核苷 酸序列设计特异引物，以_为模板进行第一轮扩增。 (5)将转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料以适当比例混合后饲喂菊天牛 2 龄幼虫，实验结果如 下表所示。 组别 死亡率(%) 实验组 转基因植株 1 60.00 转基因植株 2 53.33 对照组 13.33 对照组应
14、饲喂等量的_。 据表分析，_差异显著，说明转基因菊花对菊天牛 2 龄幼虫有较 强的毒杀作用。 答案 (1)Ca2 (2)侵染菊花(或植物)细胞，并将 T- DNA 转移至受体细胞 染色体 DNA (3) 卡那霉素 (4)抗虫基因(目的基因) 转基因菊花的 DNA (5)非转基因菊花嫩茎及叶片与 人工饲料混合物 实验组与对照组死亡率 解析 (2)根据农杆菌的 Ti 质粒中的 T- DNA 可以整合到受体细胞的染色体 DNA 上的特点， 通常用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞。(3)基因表达载体的构建中，需要标记基因， 根据题意可知，该标记基因为卡那霉素抗性基因，因此需要在加入卡那霉素的培养基中
15、选择 出成功转入目的基因的菊花。(4)利用 PCR 技术扩增目的基因时，需要根据目的基因的脱氧 核苷酸序列设计引物，同时利用含有目的基因的 DNA 为模板进行扩增。(5)实验设计应遵循 对照原则，因此对照组应该加入非转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料混合物；根据实验组比 对照组的死亡率高，说明转基因菊花对菊天牛 2 龄幼虫有较强的毒杀作用。 14绿色荧光蛋白(GFP)能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光， 这样借助 GFP 发出的荧光就 可以跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况，帮助推断蛋白质的功能。下图为我国首例绿色荧光 蛋白(GFP)转基因克隆猪的培育过程示意图，据图回答下列问题： (1)图中通过过程、
16、形成重组质粒，需要限制酶切取目的基因、切割质粒。限制酶的识 别序列和切点是G GATCC，限制酶的识别序列和切点是GATC 。在质粒上有酶 的一个切点，在目的基因的两侧各有 1 个酶的切点。 请画出质粒被限制酶切割后形成黏性末端的过程(只写出切割后形成的部分即可)。 在 DNA 连接酶的作用下，上述两种不同限制酶切割后形成的黏性末端能否连接起来 _，理由是 _。 (2) 过 程 将 重 组 质 粒 导 入 猪 胎 儿 成 纤 维 细 胞 时 ， 采 用 最 多 也 最 有 效 的 方 法 是 _。 (3)如果将切取的 GFP 基因与抑制小猪抗原表达的基因一起构建到载体上，GFP 基因可以作 为
17、基因表达载体上的标记基因，其作用是_ _。 (4)科学家们已通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等，采用蛋白质工程技 术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是：_(填序号)。 推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列 蓝色荧光蛋白的功能分析和结构设计 蓝色荧光蛋白基因的改造(合成) 表达出蓝色荧光蛋白 答案 (1) G GATC C C CTAGG 用酶切割 G CCTAG GATCC G 可以连接 因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的(或是可以互补配对) (2)显微注射技术 (3)用来鉴定受体细胞中是否含有目的基因 (4) 15马铃薯块茎含有大量的淀粉，富含多种维生
18、素和无机盐，我国已将马铃薯作为主粮产品 进行产业化开发。下图是转基因抗盐马铃薯的培育过程，请分析回答下列问题： (1)为获取抗盐基因，可以从碱蓬细胞研磨液中提取抗盐基因的 mRNA 来合成 DNA，再利用 _技术扩增。 (2)上图构建基因表达载体时，最好选用_切割含目的基因的外源 DNA 和 质粒， 不能使用 Sma切割的原因是_ _。 构建好的重组质粒在抗盐基因前要加上特殊的启动子，启动子是一段有特殊结构的 _片段。 (3)将基因表达载体导入农杆菌中的 Ti 质粒上的 T- DNA 上的原因是_ _。 通过农杆菌的转化作用，使抗盐基因插入到马铃薯细胞中的染色体 DNA 上，从而使抗盐基 因的
19、遗传特性得以_。 (4)从个体水平上检验转基因抗盐马铃薯是否培育成功的方法是_ _。 答案 (1)PCR (2)EcoR和 Hind Sma会破坏质粒的抗性基因和外源 DNA 中的目的基因 DNA (3)T- DNA 可转移至受体细胞并整合到受体细胞染色体的 DNA 上 稳定维持和表达 (4)将转基因马铃薯幼苗栽种在盐碱地或较高浓度盐溶液中，观察是否能正常生长 解析 (1)基因工程中，获取目的基因时可以利用 PCR 技术扩增目的基因。(2)图中质粒的标 记基因为 M 抗生素抗性基因，而 Sma的切割位点就在该基因和目的基因上，因此用质粒和 外源 DNA 构建重组质粒，不能使用 Sma切割，而应该用 EcoR和 Hind 切割含目的基 因的外源 DNA 和质粒。 基因表达载体中启动子是一段有特殊结构的 DNA 片段。 (3)农杆菌中 Ti 质粒上的 T- DNA 是可以转移的 DNA，可以将目的基因带入马铃薯细胞，并将目的基因插 入到马铃薯细胞中的染色体 DNA 上，从而使抗盐基因的遗传特性得以稳定维持和表达。(4) 检验转基因抗盐马铃薯是否培育成功，从个体水平上来讲，可以将转基因马铃薯幼苗栽种在 盐碱地或较高浓度盐溶液中，观察是否能正常生长。