基因工程及其應(yīng)用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第2節(jié) 基因工程及其應(yīng)用【典例導(dǎo)悟】【典例1】(2010·三明高一檢測(cè))科學(xué)家把蘇云金桿菌的抗蟲(chóng)基因?qū)氲矫藁?xì)胞中，在棉花細(xì)胞中抗蟲(chóng)基因經(jīng)過(guò)修飾后得以表達(dá)。下列敘述的哪一項(xiàng)不是這一技術(shù)的理論依據(jù)A.所有生物共用一套遺傳密碼子B.基因能控制蛋白質(zhì)的合成 C.蘇云金桿菌的抗蟲(chóng)基因與棉花細(xì)胞的DNA都是由四種脫氧核苷酸構(gòu)成的D.蘇云金桿菌與棉花有共同的原始祖先【規(guī)范解答】選D。本題主要考查了基因工程成功的理論基礎(chǔ)。分析如下： 【典例2】下圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化，圖中依次表示限制性核酸內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是A

2、. B.C. D.【思路點(diǎn)撥】本題主要考查不同酶的特點(diǎn)。解答本題，可以從以下角度分析：【自主解答】選C。限制性核酸內(nèi)切酶用于切割DNA片段，而與之作用相反的是DNA連接酶，用于連接DNA片段，DNA聚合酶用于DNA的復(fù)制過(guò)程，它需要模板，解旋酶會(huì)使DNA雙鏈解旋而分開(kāi)?！净?dòng)探究】（1）若圖中只以一條鏈為模板進(jìn)行物質(zhì)合成，則需要哪種酶？（2）圖中可以發(fā)生在哪些生理過(guò)程中？提示：（1）RNA聚合酶。（2）DNA復(fù)制，DNA轉(zhuǎn)錄。【學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】1.(2010·惠陽(yáng)高一檢測(cè)）實(shí)施基因工程的最終目的是（ ）A.提取生物體DNA分子B.對(duì)DNA分子進(jìn)行人工“剪切” C.定向改造生物的遺傳性狀

3、D.在生物體外對(duì)DNA分子進(jìn)行改造【解析】選C?；蚬こ叹褪前凑杖藗兊囊庠?，把一種生物的某種基因提取出來(lái)，加以修飾改造，然后導(dǎo)入另一種生物的細(xì)胞里，定向地改造生物的遺傳性狀。2.下列黏性末端由同一種限制酶切割而成的是( )A. B. C. D.【解析】選B。同一種限制酶切割出的黏性末端應(yīng)是互補(bǔ)的，而且兩者的序列相同，是互補(bǔ)的，切點(diǎn)都是在G與A之間，識(shí)別序列為GAATTC。3.下列有關(guān)基因工程中運(yùn)載體的說(shuō)法正確的是（ ）A.在進(jìn)行基因工程的操作中，作為運(yùn)載體的質(zhì)粒都是天然質(zhì)粒 B.所有的質(zhì)粒都可以作為基因工程中的運(yùn)載體C.質(zhì)粒是一種獨(dú)立于細(xì)菌染色體外的鏈狀DNA分子D.作為運(yùn)載體的質(zhì)粒DNA分子

4、上應(yīng)有對(duì)重組DNA分子進(jìn)行鑒定和選擇的標(biāo)記基因【解析】選D。質(zhì)粒是存在于擬核或細(xì)胞核外能自主復(fù)制的環(huán)狀DNA分子，并不是所有的質(zhì)粒都可作為運(yùn)載體，其上面必須有標(biāo)記基因，用于受體細(xì)胞中目的基因的檢測(cè)。4.水母發(fā)光蛋白由236個(gè)氨基酸構(gòu)成，其中Asp、Gly和Ser構(gòu)成發(fā)光環(huán)，現(xiàn)已將這種蛋白質(zhì)的基因作為生物轉(zhuǎn)基因的標(biāo)記，在轉(zhuǎn)基因技術(shù)中，這種蛋白質(zhì)的作用是（ ）A.促使目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞中B.促使目的基因在受體細(xì)胞中復(fù)制C.篩選出獲得目的基因的受體細(xì)胞D.使目的基因容易成功表達(dá)【解析】選C。標(biāo)記基因的作用是用于檢測(cè)目的基因的導(dǎo)入，熒光蛋白也具有相應(yīng)的作用。5.運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)，將蘇云金桿菌的抗蟲(chóng)基

5、因整合到棉花細(xì)胞中，為檢測(cè)實(shí)驗(yàn)是否成功，最方便的方法是檢測(cè)棉花植株是否有（ ）A.抗蟲(chóng)基因 B.抗蟲(chóng)基因的產(chǎn)物C.標(biāo)記基因 D.抗蟲(chóng)性狀【解析】選D。選項(xiàng)A、B、C都是分子水平上的鑒定，而抗蟲(chóng)性狀屬于個(gè)體水平，相對(duì)宏觀，易應(yīng)用。6.利用基因工程，將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞并成功表達(dá)的過(guò)程中與“基因”的生理活動(dòng)無(wú)關(guān)的酶是（ ）A.RNA聚合酶 B.DNA聚合酶C.DNA連接酶 D.逆轉(zhuǎn)錄酶【解析】選D。將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合要使用DNA連接酶和限制性核酸內(nèi)切酶，而目的基因與運(yùn)載體組成的重組DNA分子可以在受體細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并表達(dá)，會(huì)用到DNA聚合酶、RNA聚合酶等，但不會(huì)用到逆轉(zhuǎn)錄酶。7.下列有關(guān)基因工

6、程技術(shù)的敘述，正確的是（ ） A.重組DNA技術(shù)所用的工具酶是限制酶、DNA連接酶和運(yùn)載體B.所有的限制酶都只能識(shí)別同一種特定的核苷酸序列C.選用細(xì)菌作為重組質(zhì)粒的受體細(xì)胞是因?yàn)榧?xì)菌繁殖快D.只要目的基因進(jìn)入了受體細(xì)胞就能實(shí)現(xiàn)成功表達(dá)【解析】選C?；蚬こ讨杏腥N工具：限制酶、DNA連接酶和運(yùn)載體，而工具酶只有前兩者，一種限制酶只能識(shí)別特定核苷酸序列，而不同酶識(shí)別不同序列，在獲取目的基因產(chǎn)物時(shí)，受體細(xì)胞選用細(xì)菌，因其繁殖快，從而使產(chǎn)量加大，目的基因的表達(dá)與重組DNA分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，不一定能夠表達(dá)，仍需要檢測(cè)。8.如圖表示一項(xiàng)重要生物技術(shù)的關(guān)鍵步驟，字母X可能代表（ ）A.能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞B

7、.能合成抗體的人類(lèi)細(xì)胞C.不能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞D.不能合成抗生素的人類(lèi)細(xì)胞【解析】選A。在字母X中已有目的基因?qū)?，所以X可能代表能合成胰島素的細(xì)菌細(xì)胞。9.中國(guó)青年科學(xué)家成功地把人的抗病毒干擾素基因“嫁接”到煙草的DNA分子上，使煙草獲得了抗病毒的能力，試分析回答：（1）抗病毒煙草的培育應(yīng)用了_技術(shù)。（2）在培育過(guò)程中，所用的基因“剪刀”是_，基因的“針線”是_，基因的“運(yùn)載工具”是_。（3）煙草具有抗病毒能力，說(shuō)明煙草體內(nèi)產(chǎn)生了_。（4）煙草DNA分子被“嫁接”上或“切割”掉某個(gè)基因，但并不影響該基因的表達(dá)，從基因功能角度考慮，說(shuō)明_?！窘馕觥浚?）基因工程能定向改變生物的特定性狀。（

8、2）基因工程中有三大工具：分別是剪切目的基因的限制酶，連接目的基因和運(yùn)載體的DNA連接酶及運(yùn)載體。（3）煙草具有了相應(yīng)性狀，說(shuō)明目的基因已經(jīng)表達(dá)，產(chǎn)生了相應(yīng)蛋白質(zhì)。（4）基因不會(huì)因位置發(fā)生變化而喪失功能，說(shuō)明它是遺傳物質(zhì)的基本單位。答案：（1）基因工程（2）限制性核酸內(nèi)切酶 DNA連接酶 運(yùn)載體（3）抗病毒干擾素（4）基因是遺傳物質(zhì)的基本單位【素能綜合檢測(cè)】一、選擇題（本題包括6小題，每小題3分，共18分）1.（2010·廣州高一檢測(cè)）下列關(guān)于基因工程的敘述，正確的是（ ）A.通常用一種限制性核酸內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA，用另一種處理質(zhì)粒的DNAB.DNA連接酶和運(yùn)載體是構(gòu)建重組

9、質(zhì)粒必需的工具酶C.可用含抗生素的培養(yǎng)基檢測(cè)大腸桿菌中是否導(dǎo)入了重組質(zhì)粒D.質(zhì)粒是廣泛存在于細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中的一種顆粒狀的細(xì)胞器【解析】選C。為了使目的基因與運(yùn)載體能完美的結(jié)合，必須用同一種限制性核酸內(nèi)切酶切出相同的黏性末端，運(yùn)載體是基因工程的工具之一，而不屬于酶，質(zhì)粒是細(xì)菌細(xì)胞中的小型環(huán)狀DNA分子，不屬于細(xì)胞器。2.由于乙肝病毒不能用動(dòng)物細(xì)胞來(lái)培養(yǎng)，因此無(wú)法用細(xì)胞培養(yǎng)的方法生產(chǎn)疫苗，但可用基因工程的方法進(jìn)行生產(chǎn)，現(xiàn)已知病毒的核心蛋白和表面抗原蛋白的氨基酸序列，生產(chǎn)示意圖如下，下列相關(guān)說(shuō)法不正確的是（ ） A.生產(chǎn)乙肝疫苗的過(guò)程也達(dá)到了定向改造細(xì)菌的目的B.在過(guò)程中需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連

10、接酶C.用于生產(chǎn)疫苗的目的基因?yàn)榫幋a核心蛋白的基因和表面抗原蛋白基因D.過(guò)程中細(xì)菌經(jīng)有絲分裂產(chǎn)生大量新個(gè)體【解析】選D。上述過(guò)程應(yīng)用了基因工程技術(shù)，能定向改造生物性狀，在操作時(shí)要應(yīng)用限制酶來(lái)獲得目的基因，并用DNA連接酶使之與運(yùn)載體結(jié)合，該過(guò)程的目的基因?yàn)楸砻婵乖鞍谆蚝途幋a核心蛋白的基因，細(xì)菌屬原核生物，不能進(jìn)行有絲分裂。3.下列關(guān)于限制酶和DNA連接酶的理解正確的是( )A.其化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì) B.DNA連接酶可以恢復(fù)DNA分子中的氫鍵C.它們不能被反復(fù)使用D.在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA連接酶【解析】選A。限制酶和DNA連接酶都屬于蛋白質(zhì)，在保持活性時(shí)可以被反復(fù)使用，

11、DNA連接酶與DNA聚合酶恢復(fù)的都是磷酸二酯鍵，但兩者作用的底物不同。4.（2010·臺(tái)州高一檢測(cè)）某科學(xué)家從細(xì)菌中分離出耐高溫淀粉酶(Amy)基因a，通過(guò)用基因工程的方法，將基因a與運(yùn)載體結(jié)合后導(dǎo)入馬鈴薯植株中，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)Amy在成熟塊莖細(xì)胞中存在。結(jié)合圖形分析下列有關(guān)這一過(guò)程的敘述不正確的是（ ） A.獲取基因a的限制酶其作用部位是圖中的B.連接基因a與運(yùn)載體的DNA連接酶其作用部位是圖中的C.基因a進(jìn)入馬鈴薯細(xì)胞后，可隨馬鈴薯DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子代細(xì)胞D.通過(guò)該技術(shù)人類(lèi)實(shí)現(xiàn)了定向改造馬鈴薯的遺傳性狀【解析】選B。限制酶和DNA連接酶均作用于處，作用相反，目的基因進(jìn)入受

12、體細(xì)胞后，會(huì)隨著馬鈴薯DNA分子的復(fù)制而復(fù)制，傳給子代細(xì)胞，使之定向變異，從而改變其遺傳性狀。5.下列關(guān)于基因工程安全性的說(shuō)法中不正確的是（ ）A.轉(zhuǎn)基因作物的基因可通過(guò)花粉擴(kuò)散到它的近親作物上，可能出現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)不利的“超級(jí)植物”B.雜草、害蟲(chóng)從它的近親獲得抗性基因，可能破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性C.轉(zhuǎn)基因必須在人為控制下才能完成，自然條件下基因污染是不增殖和不擴(kuò)散的D.轉(zhuǎn)基因食品轉(zhuǎn)入的蛋白質(zhì)是新蛋白時(shí)，這些異種蛋白有可能引起人食物過(guò)敏【解析】選C。轉(zhuǎn)基因食品、生物的安全性是有待討論的，像抗除草劑的雜草是由于基因污染而產(chǎn)生的。6.下列關(guān)于基因工程的說(shuō)法中正確的有（多選）（ ）A.一種限制性核酸內(nèi)切酶只

13、能識(shí)別一種特定的核苷酸序列B.DNA聚合酶可以用來(lái)“縫合”目的基因與運(yùn)載體之間的缺口C.“不同的DNA分子具有相同的雙螺旋結(jié)構(gòu)”是基因工程成功實(shí)施的基礎(chǔ)D.黏性末端堿基對(duì)之間的連接需要DNA連接酶的催化【解析】選A、C。DNA連接酶作用于磷酸與脫氧核糖之間，進(jìn)而使目的基因與運(yùn)載體“縫合”，而“縫合”的前提是兩者的結(jié)構(gòu)是相同的，黏性末端堿基對(duì)之間的連接不需要酶的催化。 二、非選擇題（本題包括2小題，共32分）7.(15分）隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)農(nóng)藥的產(chǎn)量和品種逐年增加。但害蟲(chóng)的抗藥性也在不斷增強(qiáng)，對(duì)農(nóng)作物危害仍然嚴(yán)重，如近年來(lái)，棉鈴蟲(chóng)在我國(guó)大面積爆發(fā)成災(zāi)，造成經(jīng)濟(jì)損失每年達(dá)100億元以上。針對(duì)

14、這一情況，科學(xué)家開(kāi)展了“轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉”的科技攻關(guān)研究，成功地將抗蟲(chóng)基因?qū)朊藁?xì)胞中，得到的棉花新品種對(duì)棉鈴蟲(chóng)的毒殺效果高達(dá)80以上。請(qǐng)據(jù)此回答下列問(wèn)題：(1)“轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉”抗害蟲(chóng)的遺傳信息傳遞過(guò)程可以表示為_(kāi)。（2）該項(xiàng)科技成果在環(huán)境保護(hù)上的重要作用是_。（3）科學(xué)家們預(yù)言，此種“轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉”在獨(dú)立種植若干代以后，也將出現(xiàn)不抗蟲(chóng)的植株，此現(xiàn)象來(lái)源于_。（4）來(lái)自細(xì)菌的抗蟲(chóng)基因能連接到棉花細(xì)胞中的DNA分子上，原因是_。（5）細(xì)菌的抗蟲(chóng)基因能在棉花細(xì)胞內(nèi)成功的表達(dá)，使棉花產(chǎn)生新性狀。這種變異的原理屬于_。這種成功的表達(dá)也說(shuō)明_?！窘馕觥浚?）遺傳信息在受體細(xì)胞中經(jīng)轉(zhuǎn)錄和翻譯后產(chǎn)生相應(yīng)產(chǎn)物。

15、（2）抗蟲(chóng)棉的使用會(huì)減少農(nóng)藥的使用，減少對(duì)環(huán)境的污染。（3）基因突變具有普遍性，所以抗蟲(chóng)基因也可能發(fā)生基因突變。（4）兩種不同生物的DNA分子結(jié)構(gòu)是相同的，這是它們能夠連接的前提。（5）基因工程的原理為基因重組，不同種生物在翻譯時(shí)共用一套密碼子，這是表達(dá)出相同產(chǎn)物的前提。 答案：（1）DNA(基因)RNA蛋白質(zhì)（2）減輕農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染，保持生態(tài)平衡（3）基因突變（4）遺傳物質(zhì)化學(xué)組成相同，都遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則（5）基因重組 生物界共用一套遺傳密碼實(shí)驗(yàn)·探究 8.（17分）質(zhì)粒是基因工程中最常用的運(yùn)載體，質(zhì)粒上有標(biāo)記基因，如圖所示，通過(guò)標(biāo)記基因可推知外源基因插入的位置，插入位置不同

16、，細(xì)菌在培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)情況也不同。下圖表示外源基因的插入位置（插入點(diǎn)有a、b、c）。.(1)質(zhì)粒的基本組成單位是_。（2）將細(xì)菌放在含有四環(huán)素、氨芐青霉素中培養(yǎng)，屬于基因工程操作中的_步驟。（3）在插入外源基因過(guò)程中用到的工具酶有_。.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究外源基因插入的位置。（1）步驟：將導(dǎo)入外源基因的細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)產(chǎn)生大量細(xì)菌。分組：將細(xì)菌平均分成兩組并標(biāo)號(hào)為1，2。培養(yǎng)：_。觀察并記錄結(jié)果。（2）預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論：_。【解析】本題主要考查基因工程的步驟及運(yùn)載體的特點(diǎn)和使用。.質(zhì)粒是一種小型環(huán)狀DNA分子，含有標(biāo)記基因是作為運(yùn)載體的前提，它可以用于目的基因的檢測(cè)。.本實(shí)驗(yàn)中的特點(diǎn)是若目的基因插入b或

17、c處時(shí)就會(huì)破壞運(yùn)載體上原有的標(biāo)記基因，使細(xì)菌不再具有相應(yīng)的抗性性狀，所以應(yīng)放在含有不同抗生素的培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，觀察結(jié)果得出相應(yīng)結(jié)論。答案：.（1）脫氧核苷酸（2）目的基因的檢測(cè)（3）限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶.（1）將第1組細(xì)菌放入含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)，將第2組細(xì)菌放入含四環(huán)素的培養(yǎng)基中培養(yǎng)（2）若1組、2組均能正常生長(zhǎng)，則外源基因插入點(diǎn)是a；若1組能正常生長(zhǎng)，2組不能生長(zhǎng)，則外源基因插入點(diǎn)是c；若1組不能生長(zhǎng)，2組能生長(zhǎng)，則外源基因插入點(diǎn)是b【精品題庫(kù)】1.采用基因工程的方法培育抗蟲(chóng)棉時(shí)，下列導(dǎo)入目的基因的做法，正確的是（ ）將毒素蛋白注射到棉受精卵中將編碼毒素蛋白的DNA序列直

18、接注射到棉受精卵中將編碼毒素蛋白的DNA序列與質(zhì)粒重組，導(dǎo)入細(xì)菌，用該細(xì)菌感染棉花體細(xì)胞，再進(jìn)行組織培養(yǎng)將編碼毒素蛋白的DNA序列與細(xì)菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并進(jìn)入受精卵A. B. C. D.【解析】選C?；蚬こ讨?，在導(dǎo)入目的基因前，首先要獲得目的基因即編碼毒素蛋白的DNA序列，然后要將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合即與細(xì)菌質(zhì)粒重組。完成上述兩步以后才能將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞（即棉的體細(xì)胞或受精卵），目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞后，可隨受體細(xì)胞的繁殖而復(fù)制。將毒素蛋白直接注射到棉受精卵中，沒(méi)有獲得目的基因，子代細(xì)胞不會(huì)有抗蟲(chóng)性狀。將編碼毒素蛋白的DNA序列，直接注射到棉受精卵中而沒(méi)有將目的基因與運(yùn)載體結(jié)合，這樣目的基因是不會(huì)被保留下來(lái)的，很容易被水解掉。2.對(duì)DNA連接酶的功能描述正確的是( )A.將堿基、脫氧核糖、磷酸之間的化學(xué)鍵連接起來(lái)B.在基因工程中只作用于一個(gè)切口處的兩個(gè)黏性末端C.用于DNA復(fù)制時(shí)母鏈與子鏈間形成氫鍵D.與DNA聚合酶作用的部位相同，作用對(duì)象不同【解析】選D。DNA連接酶作用部位為磷酸二酯鍵，在基因工程中作用于兩個(gè)切口的黏性末端，DNA聚合酶也是作用于磷酸二酯鍵，作用對(duì)象為游離的脫氧核苷酸。3.敲除是應(yīng)用DNA重組原理發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)。通常意義上的基因敲除