高中生物 專(zhuān)題1 基因工程 第3節(jié) 基因工程的應(yīng)用課時(shí)作業(yè) 新人教版選修3

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基因工程的應(yīng)用 一、選擇題 1．下列轉(zhuǎn)基因植物與所選用的目的基因?qū)?yīng)錯(cuò)誤的是(　　) A．抗蟲(chóng)棉——Bt毒蛋白基因 B．抗病毒轉(zhuǎn)基因煙草——幾丁質(zhì)酶基因 C．抗鹽堿和抗旱植物——調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓的基因 D．耐寒的番茄——抗凍基因 [答案]　B [解析]　抗病毒轉(zhuǎn)基因植物所采用的基因，常使用病毒外殼蛋白基因和病毒的復(fù)制酶基因，幾丁質(zhì)酶基因及抗毒素合成基因一般用作抗真菌轉(zhuǎn)基因植物的目的基因，故選項(xiàng)B錯(cuò)。 2．運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)的育種方法，將抗菜青蟲(chóng)的Bt毒蛋白基因轉(zhuǎn)入優(yōu)質(zhì)油菜中，培育出轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)油菜品種，這一品種在生長(zhǎng)過(guò)程中能產(chǎn)生特異的殺蟲(chóng)蛋白，對(duì)菜青蟲(chóng)有顯著抗性，能大大減輕菜青蟲(chóng)對(duì)油菜的危害，提高油菜產(chǎn)量，減少農(nóng)藥使用量，保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。根據(jù)以上信息，下列敘述正確的是(　　) A．Bt毒蛋白基因的化學(xué)成分是蛋白質(zhì) B．Bt毒蛋白基因中有菜青蟲(chóng)的遺傳物質(zhì) C．轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)油菜能產(chǎn)生殺蟲(chóng)蛋白是由于具有Bt毒蛋白基因 D．轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)油菜產(chǎn)生的殺蟲(chóng)蛋白是無(wú)機(jī)物 [答案]　C [解析]　基因是攜帶遺傳信息的DNA片段，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；Bt毒蛋白基因是從蘇云金芽孢桿菌細(xì)胞內(nèi)提取的，其表達(dá)產(chǎn)物是毒蛋白(屬于有機(jī)物)，毒蛋白能夠殺死菜青蟲(chóng)，所以B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤，C選項(xiàng)正確。 3．下列關(guān)于基因工程的成果及應(yīng)用的說(shuō)法中，正確的是(　　) A．用基因工程方法培育的抗蟲(chóng)植物也能抗病毒 B．基因工程在畜牧業(yè)上應(yīng)用的主要目的是培養(yǎng)體形巨大、品質(zhì)優(yōu)良的動(dòng)物 C．基因工程在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用主要是培育高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、品質(zhì)優(yōu)良和具有抗逆性的農(nóng)作物 D．目前，在發(fā)達(dá)國(guó)家，基因治療已用于臨床實(shí)踐 [答案]　C [解析]　抗蟲(chóng)基因的產(chǎn)物是毒蛋白，只能對(duì)害蟲(chóng)起作用；基因工程在畜牧業(yè)上應(yīng)用的主要目的是培養(yǎng)生長(zhǎng)速度快、品質(zhì)優(yōu)良的動(dòng)物；在發(fā)達(dá)國(guó)家，基因治療目前處于初期的臨床試驗(yàn)階段。 4．下列關(guān)于基因治療的說(shuō)法正確的是(　　) A．基因治療只能治療一些傳染病，如艾滋病 B．基因治療的主要方法是讓患者口服一些健康的外源基因 C．基因治療的主要原理是引入健康基因并使之表達(dá) D．基因治療在發(fā)達(dá)國(guó)家已成為一種常用的臨床治療手段 [答案]　C [解析]　基因治療是指將健康基因?qū)胗腥毕莸募?xì)胞內(nèi)，使該基因的表達(dá)產(chǎn)物發(fā)揮功能，從而達(dá)到治療疾病的目的?；蛑委煵荒苤委焸魅静?。 5．從1997年開(kāi)始，我國(guó)就可以自行生產(chǎn)乙肝疫苗等基因工程藥物。其中，乙肝疫苗的生產(chǎn)方法是(　　) A．在受體細(xì)胞內(nèi)大量增殖乙肝病毒 B．在液體培養(yǎng)基中大量增殖乙肝病毒 C．將乙肝病毒的全部基因?qū)胧荏w細(xì)胞并表達(dá) D．將乙肝病毒的表面抗原基因?qū)胧荏w細(xì)胞并表達(dá) [答案]　D [解析]　疫苗具有抗原性，乙肝病毒的抗原性由蛋白質(zhì)外殼決定，所以乙肝疫苗利用的是乙肝病毒的蛋白質(zhì)外殼。生產(chǎn)乙肝疫苗的方法是：獲取乙肝病毒表面抗原基因，導(dǎo)入受體細(xì)胞，使受體細(xì)胞表達(dá)乙肝病毒的蛋白質(zhì)外殼。 6．科學(xué)家已能運(yùn)用基因工程技術(shù)，讓羊合成并由羊的乳腺分泌抗體。下列相關(guān)敘述中，正確的是(　　) ①該技術(shù)將導(dǎo)致定向變異 ②DNA連接酶把目的基因與運(yùn)載體黏性末端的堿基對(duì)連接起來(lái) ③蛋白質(zhì)中的氨基酸序列可以為合成目的基因提供資料 ④受精卵是理想的受體 A．①②③④　 B．①③④　　 C．②③④　 D．①②④ [答案]　B [解析]　基因工程可將控制特定性狀的外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞，從而定向改造生物的遺傳性狀，而且此過(guò)程不受親緣關(guān)系遠(yuǎn)近的制約，即克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。在基因工程操作程序中，所用的DNA連接酶連接的不是目的基因與載體黏性末端的堿基對(duì)，而是目的基因與載體的DNA兩條鏈的骨架，即核苷酸與磷酸的連接。由蛋白質(zhì)中的氨基酸序列可推知相應(yīng)mRNA的核苷酸序列，進(jìn)而可推測(cè)相應(yīng)基因的核苷酸排序，從而可以用化學(xué)合成方法人工合成目的基因。轉(zhuǎn)基因羊的乳腺細(xì)胞及全身所有的組織細(xì)胞均來(lái)自受精卵的有絲分裂，遺傳物質(zhì)都與受精卵完全相同，而受精卵體積較大，操作較容易，也能保障發(fā)育成的個(gè)體所有細(xì)胞都含有外源基因。 二、非選擇題 7．繼哺乳動(dòng)物乳腺反應(yīng)器研發(fā)成功后，膀胱生物反應(yīng)器的研究也取得了一定進(jìn)展。最近，科學(xué)家培養(yǎng)出一種轉(zhuǎn)基因小鼠，其膀胱上皮細(xì)胞可以合成人的生長(zhǎng)激素并分泌到尿液中。請(qǐng)回答： (1)將人的生長(zhǎng)激素基因?qū)胄∈笫荏w細(xì)胞，常用方法是　　　　。 (2)將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞時(shí)，通常要將外源基因?qū)搿　　　≈?，原因是_________________________________。 (3)通常采用　　　　技術(shù)檢測(cè)外源基因是否插入了小鼠的基因組。 (4)在研制膀胱生物反應(yīng)器時(shí)，應(yīng)使外源基因在小鼠的　　　　細(xì)胞中進(jìn)行特異性表達(dá)。 [答案]　(1)顯微注射技術(shù) (2)受精卵(早期胚胎細(xì)胞)　受精卵(或早期胚胎)具有全能性，可使外源基因在相應(yīng)的組織細(xì)胞中表達(dá) (3)DNA分子雜交 (4)膀胱上皮 [解析]　(1)將目的基因(人生長(zhǎng)激素基因)導(dǎo)入動(dòng)物細(xì)胞(小鼠受體細(xì)胞)的常用方法是顯微注射技術(shù)。(2)在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，受精卵或早期胚胎具有全能性，外源基因在相應(yīng)的組織細(xì)胞中更容易表達(dá)，因此，在動(dòng)物細(xì)胞工程中，常將受精卵或早期胚胎細(xì)胞作為受體細(xì)胞。(3)檢測(cè)目的基因(人生長(zhǎng)激素基因)是否插入了轉(zhuǎn)基因動(dòng)物染色體的DNA(小鼠基因組)上的方法是DNA分子雜交技術(shù)。(4)由題中信息可知，人生長(zhǎng)激素基因在小鼠的膀胱上皮細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行了特異性表達(dá)。 8．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)的抗藥性也不斷增強(qiáng)，對(duì)農(nóng)作物危害仍然很?chē)?yán)重。如近年來(lái)棉鈴蟲(chóng)在我國(guó)大面積暴發(fā)成災(zāi)，造成經(jīng)濟(jì)損失每年達(dá)100億以上。針對(duì)這種情況，江蘇農(nóng)科院開(kāi)展“轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉”的科技攻關(guān)研究，成功地將某種能產(chǎn)生抗蟲(chóng)毒蛋白細(xì)菌的抗蟲(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。 (1)抗蟲(chóng)基因之所以能接到植物體內(nèi)去，原因是_____________________________。 (2)“轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉”具有抗害蟲(chóng)的能力，這表明棉花體內(nèi)產(chǎn)生了抗蟲(chóng)的　　　物質(zhì)。這個(gè)事實(shí)說(shuō)明，害蟲(chóng)和植物共用一套　　　，蛋白質(zhì)合成的方式是　　　的。 (3)“轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉”抗害蟲(chóng)的遺傳信息傳遞過(guò)程可表示為_(kāi)__________________。 (4)該項(xiàng)科技成果在環(huán)境保護(hù)上的作用是_____________________________。 (5)科學(xué)家預(yù)言，此種“轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉”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_________________________________________________________。 [答案]　(1)細(xì)菌與棉花的DNA結(jié)構(gòu)相同 (2)毒蛋白　遺傳密碼　相同 (3)DNA(基因)―→RNA―→蛋白質(zhì) (4)減少農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境或生態(tài)平衡 (5)基因突變 [解析]　(1)基因工程中轉(zhuǎn)基因的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是目的基因與受體細(xì)胞基因的結(jié)構(gòu)相同(即細(xì)菌與棉花的DNA結(jié)構(gòu)相同)。(2)“轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉”具有抗害蟲(chóng)的能力，這表明棉花體內(nèi)產(chǎn)生了抗蟲(chóng)的物質(zhì)——毒蛋白。這個(gè)事實(shí)說(shuō)明，細(xì)菌的基因能在植物棉花內(nèi)表達(dá)，表明細(xì)菌和植物共用一套遺傳密碼，蛋白質(zhì)合成都由DNA按照轉(zhuǎn)錄和翻譯的方式合成。(3)“轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉”抗害蟲(chóng)的遺傳信息傳遞過(guò)程就是基因控制蛋白質(zhì)的合成的過(guò)程，可表示為DNA(基因)―→RNA―→蛋白質(zhì)。(4)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉減少了藥物的使用，進(jìn)而減少農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境或生態(tài)平衡。(5)“轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉”獨(dú)立種植若干代以后，也將出現(xiàn)不抗蟲(chóng)的植株，屬于變異中的基因突變。 一、選擇題 1．通過(guò)基因工程方法生產(chǎn)的藥物有(　　) ①干擾素　　　　　　　　?、诎准?xì)胞介素 ③青霉素 ④乙肝疫苗 A．①②③ B．①②③④ C．①②④ D．②③④ [答案]　C [解析]　青霉素是經(jīng)誘變育種方法培育出高產(chǎn)青霉素菌種，然后再通過(guò)發(fā)酵工程來(lái)生產(chǎn)的，其他藥物都是用基因工程方法生產(chǎn)的。 2．(2015濟(jì)寧檢測(cè))我國(guó)轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展態(tài)勢(shì)良好，農(nóng)業(yè)部依法批準(zhǔn)發(fā)放了轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米、轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻的生產(chǎn)應(yīng)用安全證書(shū)。下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因玉米和轉(zhuǎn)基因水稻的敘述不正確的是(　　) A．轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因 B．轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻減少了化學(xué)農(nóng)藥的使用，減少了環(huán)境污染 C．轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻是否具有抗蟲(chóng)性，可通過(guò)飼養(yǎng)卷葉螟進(jìn)行檢測(cè) D．轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻的外源基因是幾丁質(zhì)酶基因 [答案]　D [解析]　轉(zhuǎn)植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因，轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻的外源基因是Bt毒蛋白基因，而幾丁質(zhì)酶基因是抗真菌轉(zhuǎn)基因植物常用的基因；轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)水稻減少了農(nóng)藥的使用，減少了環(huán)境污染，同時(shí)降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本；檢測(cè)目的基因是否表達(dá)最簡(jiǎn)便的方法是個(gè)體水平的檢測(cè)。 3．工程菌是指(　　) A．用物理或化學(xué)方法誘發(fā)菌類(lèi)自身某些基因得到高效表達(dá)的菌類(lèi)細(xì)胞群 B．用遺傳工程的方法把相同種類(lèi)不同株系的菌類(lèi)通過(guò)雜交得到新細(xì)胞群 C．用基因工程的方法使外源基因得到高效表達(dá)的菌類(lèi)細(xì)胞群 D．從自然界中選取的能迅速增殖的菌類(lèi) [答案]　C [解析]　工程菌是指用基因工程的方法使外源基因得到高效表達(dá)的菌類(lèi)細(xì)胞群。 4．下列關(guān)于基因工程相關(guān)知識(shí)的敘述，正確的是(　　) A．在基因工程操作中為了獲得重組質(zhì)粒，必須用相同的限制性?xún)?nèi)切酶，露出的黏性末端可以不相同 B．若要生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因抗病水稻，可將目的基因先導(dǎo)入到大腸桿菌中，再轉(zhuǎn)入水稻細(xì)胞中 C．如果提高作物中某種氨基酸的含量，可以導(dǎo)入控制合成含有該種氨基酸蛋白質(zhì)的基因 D．基因治療主要是對(duì)具有缺陷的體細(xì)胞進(jìn)行全面修復(fù) [答案]　C [解析]　獲得重組質(zhì)粒，必須要求有相同的黏性末端，使用的限制性?xún)?nèi)切酶可以不同。對(duì)于水稻等單子葉植物，常用基因槍轉(zhuǎn)化法；對(duì)于雙子葉植物則常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。基因治療只是替換或修復(fù)部分體細(xì)胞的缺陷基因。 5．北極比目魚(yú)中有抗凍基因，其編碼的抗凍蛋白具有11個(gè)氨基酸的重復(fù)序列，該序列重復(fù)次數(shù)越多，抗凍能力越強(qiáng)，下圖是獲取轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株的過(guò)程示意圖，有關(guān)敘述正確的是(　　) A．過(guò)程①獲取的目的基因，可用于基因工程和比目魚(yú)基因組測(cè)序 B．將多個(gè)抗凍基因編碼依次相連成能表達(dá)的新基因，不能得到抗凍型增強(qiáng)的抗凍蛋白 C．過(guò)程②構(gòu)成的重組質(zhì)粒缺乏標(biāo)記基因，需要轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌才能進(jìn)行篩選 D．應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測(cè)轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達(dá) [答案]　B [解析]　過(guò)程①為逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程獲得目的基因，缺少相應(yīng)內(nèi)含子，所以用這種方法獲得的基因不能用于比目魚(yú)基因組測(cè)序。將多個(gè)抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達(dá)的新基因，得到的蛋白質(zhì)其抗凍性并不增強(qiáng)。重組質(zhì)粒上有標(biāo)記基因，并不是轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌才能篩選，而是用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，有利于重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞。應(yīng)用DNA探針技術(shù)，可以檢測(cè)目的基因是否在受體細(xì)胞中存在，并不能檢測(cè)其是否表達(dá)。 6．(2015濟(jì)南檢測(cè))近年來(lái)基因工程的發(fā)展非常迅速，科學(xué)家可以用DNA探針和外源基因?qū)氲姆椒ㄟM(jìn)行遺傳病的診斷和治療，下列做法不正確的是(　　) A．用DNA探針檢測(cè)鐮刀型細(xì)胞貧血癥 B．用DNA探針檢測(cè)病毒性肝炎 C．用導(dǎo)入外源基因的方法治療半乳糖血癥 D．用基因替換的方法治療21三體綜合征 [答案]　D [解析]　基因工程是基因水平上的現(xiàn)代生物技術(shù)，21三體綜合征是染色體異常遺傳病，是患者第21號(hào)染色體比正常人多了一條，無(wú)法從基因水平上治療。 二、非選擇題 7．酵母菌的維生素、蛋白質(zhì)含量高，可生產(chǎn)食品和藥品等?？茖W(xué)家將大麥細(xì)胞的LTP1基因植入啤酒酵母菌中，獲得的啤酒酵母菌種可產(chǎn)生LTP1蛋白，并釀出泡沫豐富的啤酒?；镜牟僮鬟^(guò)程如下： (1)該技術(shù)定向改變了酵母菌的性狀，這在可遺傳變異的來(lái)源中屬于　　　　。 (2)從大麥細(xì)胞中可直接分離獲得LTP1基因，還可采用　　　　方法獲得目的基因。本操作中為了將LTP1基因?qū)虢湍妇?xì)胞內(nèi)，所用的載體是　　　　。 (3)此操作中可以用分別含有青霉素、四環(huán)素的兩種選擇培養(yǎng)基進(jìn)行篩選，則有C進(jìn)入的酵母菌在選擇培養(yǎng)基上的生長(zhǎng)情況是_________________________________________。 (4)除了看啤酒泡沫豐富與否外，還可以怎樣檢測(cè)LTP1基因在啤酒酵母菌中的表達(dá)？ ________________________________________________________________________ [答案]　(1)基因重組 (2)人工合成　質(zhì)粒 (3)在含有青霉素的培養(yǎng)基上能存活，但不能在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上存活 (4)檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因啤酒酵母菌能否產(chǎn)生LTP1蛋白 8．干擾素是治療癌癥的藥物，成分是一種糖蛋白，它必須從血液中提取，每升人血只能提取0．05μg，所以?xún)r(jià)格昂貴?，F(xiàn)在美國(guó)加利福尼亞的基因公司用如下圖的方式生產(chǎn)干擾素，試分析原理和優(yōu)點(diǎn)。 (1)從人的淋巴細(xì)胞中取出　　　　　，使它同質(zhì)粒相結(jié)合，然后移植到酵母菌體內(nèi)，讓酵母菌________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)酵母菌能用　　　　　方式繁殖，速度很快，能大量生產(chǎn)　　　　　，不但提高了產(chǎn)量，也降低了成本。 (3)有人嘗試將干擾素基因與大腸桿菌的質(zhì)粒重組，轉(zhuǎn)入大腸桿菌體內(nèi)后，形成“工程菌”，此種操作能制備到干擾素嗎？　　　　　，請(qǐng)說(shuō)明理由： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)中國(guó)青年科學(xué)家陳炬成功地把人的干擾素基因移植到煙草的DNA分子上，使煙草獲得了抗病毒的能力，試分析： ①人的基因之所以能接到植物體內(nèi)，其物質(zhì)基礎(chǔ)是___________________________ ________________________________________________________________________。 ②煙草有了抗病能力，這表明煙草體內(nèi)產(chǎn)生了　　　　　　　　。這個(gè)事實(shí)說(shuō)明，人和植物共用一套　　　　　　　　　　，蛋白質(zhì)合成方式　　　　　　　　。 [答案]　(1)干擾素基因　合成干擾素 (2)出芽生殖　干擾素 (3)不能　大腸桿菌是原核生物，無(wú)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器，無(wú)法合成糖蛋白 (4)①DNA結(jié)構(gòu)基本相同?、诟蓴_素　遺傳密碼　基本相同 [解析]　(1)通過(guò)基因工程構(gòu)建“工程菌”的方法是：從淋巴細(xì)胞中取出干擾素基因，與質(zhì)粒結(jié)合形成重組質(zhì)粒，并通過(guò)相應(yīng)檢測(cè)與鑒定得到相應(yīng)的酵母菌，然后通過(guò)培養(yǎng)該酵母菌，使之合成大量干擾素。(2)酵母菌能進(jìn)行出芽生殖，迅速繁殖菌體，同時(shí)也能大量產(chǎn)生干擾素。(3)由于大腸桿菌是原核生物，無(wú)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等細(xì)胞器，無(wú)法合成糖蛋白，因此通常不用來(lái)制備干擾素。(4)基因工程的理論基礎(chǔ)：由于不同生物的DNA結(jié)構(gòu)基本相同，不同生物能進(jìn)行基因的移接；同時(shí)由于所有生物共用一套遺傳密碼，因此蛋白質(zhì)合成方式基本相同，煙草體內(nèi)可以產(chǎn)生干擾素。