一轮优化探究生物人教版练习：第十一单元 第1讲　基因工程 Word版含解析

课时作业单独成册方便使用1(2018河北衡水调研)请回答利用农杆菌转化法培育转基因植物的相关问题：(1)培育转基因植物过程的核心步骤是_，其目的是使目的基因在受体细胞中_，并且可以通过复制遗传给下一代，同时，使目的基因表达和发挥作用。(2)构建基因表达载体时，可利用DNA连接酶连接被限制酶切开的_键。基因表达载体的组成部分包括启动子、终止子、目的基因、_、复制原点等。(3)组成基因表达载体的单体是_。基因表达载体中的启动子是_识别和结合的部位，这种结合完成后才能驱动目的基因通过_(填过程)合成mRNA。(4)用两种限制酶Xba和Sac(两种酶切出的黏性末端不同)切割某DNA，获得含目的基因的片段。若利用该片段构建基因表达载体，应选用的Ti质粒是如图中的_。注：图中箭头所指的位置是限制酶识别和切割的位点解析：(1)基因工程的核心步骤是构建基因表达载体，目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并可以通过复制遗传给下一代，同时使目的基因表达和发挥作用。(2)限制酶切开磷酸二酯键，DNA连接酶连接形成磷酸二酯键，基因表达载体包括启动子、终止子、目的基因、标记基因和复制原点。(3)基因表达载体的单体是脱氧核苷酸，启动子是RNA聚合酶识别和结合部位，结合后启动基因的转录。(4)目的基因两端需要用限制酶Xba和Sac切割，且目的基因必须连接到TDNA中，故甲符合要求。答案：(1)构建基因表达载体稳定存在(2)磷酸二酯标记基因(3)脱氧核苷酸RNA聚合酶转录(4)甲2阅读如下资料：资料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。资料乙：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性。科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造，使其表达的T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。资料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。回答下列问题：(1)资料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用_法。构建基因表达载体常用的工具酶是_和_。在培育有些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用是_。(2)资料乙中的技术属于_工程的范畴，该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对_进行改造，或制造一种_的技术。在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的_序列发生了改变。(3)资料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到_种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中，兔甲称为_体，兔乙称为_体。解析：(1)将目的基因导入动物细胞常用显微注射法；构建基因表达载体需要限制性核酸内切酶对目的基因所在的DNA和载体进行切割，还需要DNA连接酶将目的基因与载体结合；农杆菌中的Ti质粒上的TDNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上，故可用农杆菌感染植物，将目的基因导入植物细胞。(2)资料乙中的技术属于蛋白质工程的范畴，通过改造基因，对T4溶菌酶这种蛋白质进行了改造，使组成该酶的氨基酸序列发生了改变，从而提高了T4溶菌酶的耐热性。(3)由于同一物种的生理特性相同，因此进行胚胎移植时，受体与供体物种相同，易于成功；兔甲是提供胚胎的个体，称为供体，兔乙是接受胚胎的个体，称为受体。答案：(1)显微注射限制性核酸内切酶DNA连接酶农杆菌可感染植物，将目的基因转移到受体细胞中(2)蛋白质现有的蛋白质新蛋白质氨基酸(3)同供受3镰刀型细胞贫血症是一种单基因遗传病，患者的血红蛋白分子肽链第6位氨基酸谷氨酸被缬氨酸代替，导致功能异常。回答下列问题：(1)异常血红蛋白的氨基酸序列改变的根本原因是编码血红蛋白基因的_序列发生改变。(2)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的。此操作_(填“属于”或“不属于”)蛋白质工程，理由是该操作_。(3)用基因工程方法制备血红蛋白时，可先提取早期红细胞中的_，以其作为模板，在_酶的作用下反转录合成cDNA。cDNA与载体需在_酶的作用下，拼接构建基因表达载体，导入受体菌后进行表达。(4)检测受体菌是否已合成血红蛋白，可从受体菌中提取_，用相应的抗体进行_杂交，若出现杂交带，则表明该受体菌已合成血红蛋白。解析：(1)基因是具有遗传效应的DNA片段，遗传信息储存在基因碱基对的排列顺序中。(2)蛋白质工程是指通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求，故题中所述不属于蛋白质工程。(3)利用反转录法获取目的基因时，需先提取mRNA，在逆转录酶的作用下反转录合成cDNA。cDNA与载体需要在限制酶和DNA连接酶的作用下拼接构建基因表达载体，才可导入受体菌。(4)检测目的基因是否翻译成蛋白质，需要从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原抗体杂交。答案：(1)碱基对(2)不属于没有对现有的蛋白质进行改造(3)mRNA逆转录限制酶和DNA连接(4)蛋白质抗原抗体4(2018山东淄博模拟)利用生物工程技术可从转基因奶山羊乳汁中分离获得人凝血因子，用于血友病的治疗。请回答下列问题：(1)根据凝血因子基因上游和下游的碱基序列，可用_技术获取并扩增基因。构建该基因表达载体时，所用到的工具酶是_，该基因表达载体中，凝血因子基因的上游和下游分别是_。(2)将目的基因表达载体导入奶山羊受精卵的常用方法是_。受体细胞选用受精卵的优点是细胞大易操作、营养物质含量高和_。(3)在体外胚胎培养时，应选用囊胚的_进行DNA分析，用于选择雌性胚胎。此期的胚胎也适于胚胎分割移植，此技术的优点是_。(4)人凝血因子是一种胞外酶，该蛋白的加工是在_等细胞器上进行的。人凝血因子只在乳腺细胞合成的原因是_。解析：(1)可利用PCR技术扩增目的基因；构建该基因表达载体时，通常用同种限制酶切割含有目的基因的DNA和运载体，再用DNA连接酶将目的基因与切开的运载体连接起来，因此所用到的工具酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶。凝血因子基因为目的基因，在基因表达载体中，启动子位于目的基因的首端，终止子位于目的基因的尾端。(2)显微注射技术是将目的基因导入动物细胞的常用方法；受精卵作为受体细胞的优点是细胞全能性高，细胞大易操作、营养物质含量高等。(3)在体外胚胎培养时，可选取囊胚的滋养层细胞做DNA分析性别鉴定。胚胎分割有利于提高胚胎的利用率，胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(4)分泌蛋白是在内质网、高尔基体等细胞器上进行加工的；基因的选择性表达使人凝血因子只在乳腺细胞合成。答案：(1)PCR限制性核酸内切酶和DNA连接酶启动子和终止子(2)显微注射法细胞全能性高(3)滋养层细胞充分发挥雌性动物的繁殖潜力(或快速大量繁殖)(4)内质网、高尔基体基因的选择性表达5(2018广西桂林调研)将外源基因整合到叶绿体基因组中并成功表达，这就是叶绿体转基因技术，该技术能有效改良植物的品质，请回答下列问题：(1)若要在短时间内大量扩增外源基因，可采用PCR技术，该技术利用了_的原理。(2)对大多数高等植物而言，与传统的细胞核转基因相比，叶绿体转基因更稳定，因其不会随_(填“花粉”或“卵细胞”)传给后代，从而保持了_(填“父本”或“母本”)的遗传特性。(3)利用_处理植物体细胞可得到原生质体，再通过_法将目的基因导入原生质体，当原生质体再长出_时，便可通过植物组织培养技术培养出相应的转基因幼苗。(4)一个完整的基因表达载体应该包括启动子、_等，启动子位于基因的首端，它是_，有它才能启动基因转录。解析：(1)PCR技术的原理是DNA双链复制。(2)叶绿体基因只能随母本产生的卵细胞遗传，不能随花粉遗传给后代，从而保持了母本的遗传特性。(3)根据酶的专一性，用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁，受体细胞为植物细胞时，常用农杆菌转化法或基因枪法将目的基因导入受体细胞。(4)一个完整的基因表达载体包括启动子、终止子、目的基因、标记基因和复制原点，启动子是RNA聚合酶结合和识别的部位。答案：(1)DNA双链复制(2)花粉母本(3)纤维素酶和果胶酶农杆菌转化(或基因枪)细胞壁(4)目的基因、标记基因、终止子RNA聚合酶结合和识别的部位6家蚕细胞具有高效表达目的基因的能力，科研人员将人的干扰素基因导入家蚕细胞并进行大规模培养，可以提取干扰素用于制药。(1)某限制酶能专一性地识别DNA上GAATTC序列，并在特定位点切割某化学键，该化学键的名称是_。(2)人的干扰素基因一般来自cDNA文库，其属于_(填“基因组”或“部分基因”)文库。(3)基因工程操作过程的核心步骤是_。启动子位于基因的_，是_识别和结合的部位。(4)将目的基因导入家蚕细胞的常用方法是_。目的基因导入受体细胞后，首先要检测转基因生物_，这是目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键。(5)通过PCR技术可大量获取目的基因，PCR技术的原理是_。解析：(1)限制酶可识别和切割DNA片段中特定的磷酸二酯键。(2)cDNA是利用mRNA反转录得到的，只含有该生物的部分基因。(3)启动子位于目的基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位。(4)将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法，目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是转基因生物的(染色体)DNA是否插入了目的基因。(5)PCR技术利用了体内DNA复制的原理大量扩增目的基因。答案：(1)磷酸二酯键(2)部分基因(3)基因表达载体的构建首端RNA聚合酶(4)显微注射法(染色体)DNA是否插入了目的基因(5)DNA复制7科学家通过利用PCR定点突变技术改造Rubisco酶基因，提高了光合作用过程中Rubisco酶对CO2的亲和力，从而显著提高了植物的光合作用速率。请回答下列问题：(1)PCR过程所依据的原理是_，利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成_；扩增过程需要加入_酶。(2)启动子是一段有特殊结构的DNA片段，其作用是_。目的基因能在不同生物体内正常表达原来的蛋白质，说明整个生物界_。(3)可利用定点突变的DNA构建基因表达载体。常用_将基因表达载体导入植物细胞，还需用到植物细胞工程中的_技术，来最终获得转基因植物。解析：(1)PCR依据的原理是DNA双链复制原理，要依据目的基因两端已知的脱氧核苷酸序列合成引物，扩增过程需要加入耐高温的DNA聚合酶(或Taq酶)。(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合部位，能驱动转录出mRNA；因生物界共用一套遗传密码，所以目的基因可以在不同细胞内表达合成出相同的蛋白质。(3)常用农杆菌转化法将基因表达载体导入受体细胞，借助于植物组织培养技术，获得转基因植物。答案：(1)DNA双链复制引物耐高温的DNA聚合(或Taq)(2)RNA聚合酶识别和结合部位，驱动转录出mRNA共用一套密码子(3)农杆菌转化法植物组织培养8通过基因工程的方法，科学家采用花粉管通道法将毒蛋白基因转入棉花植株并获得成功表达。棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会死亡。花粉管通道法是指利用植物花粉萌发时形成的花粉管通道将毒蛋白基因送入胚囊，进而导入尚不具备细胞壁的合子或早期胚体细胞中，借助天然的种胚系统，形成含有目的基因的种胚。请回答下列问题：(1)基因工程中常用的“剪刀”是指_；常用的“针线”是指_。(2)利用花粉管通道法将毒蛋白基因导入棉花细胞，此过程是基因工程操作步骤中的第三步，即_，又称为_。获取目的基因时，如果基因比较小，_已知，则可以通过DNA合成仪用化学方法直接合成。(3)该目的基因在导入受体细胞前需要与载体结合，目前经常使用的载体是_，重组的该结构除了目的基因之外，还有_、_、_和复制原点等结构。这是基因工程操作步骤中的第二步，该步骤是基因工程的_。(4)基因工程操作的第四步是目的基因的检测与鉴定，其中分子水平的检测又分三步：首先要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，采用的技术是_；其次还要检测_，方法同样是采用分子杂交技术；最后检测_，方法是_杂交技术。(5)为了使毒蛋白只出现在棉花叶肉细胞中，在进行基因工程第二步时应该加上_等调控组件。解析：(1)基因工程中常用的“剪刀”是指限制酶；常用的“针线”是指DNA连接酶，连接目的基因和运载体形成重组DNA。(2)基因工程的基本操作步骤主要包括四步：目的基因的获取；基因表达载体的构建；将目的基因导入受体细胞；目的基因的检测与鉴定。其中目的基因导入受体细胞属于第三步，即转化过程；在获取目的基因时，如果目的基因比较小，核苷酸序列又已知，则可以通过DNA合成仪人工合成。(3)基因工程中最常用的运载体是质粒，可以将目的基因导入受体细胞。构建基因表达载体是基因工程的核心步骤，该表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子和标记基因等。(4)DNA上是否插入了目的基因的检测方法是DNA分子杂交技术；目的基因是否转录出了mRNA的检测方法是分子杂交技术；目的基因是否翻译成蛋白质的检测方法是抗原抗体杂交技术。(5)为了使毒蛋白只出现在棉花叶肉细胞中，应在目的基因前加上叶肉蛋白基因启动子，构建成基因表达载体。答案：(1)限制酶DNA连接酶(2)将目的基因导入受体细胞转化核苷酸序列(3)质粒启动子终止子标记基因核心(4)DNA分子杂交技术目的基因是否转录出了mRNA目的基因是否翻译成蛋白质抗原抗体(5)叶肉蛋白基因启动子9回答以下有关基因工程的知识：(1)获取目的基因时，可从基因文库中直接提取，而基因文库包括_和_，其中要用到反转录技术的是_。(2)构建基因表达载体时，用限制酶切割质粒载体可产生“”的片段，该限制酶识别的核苷酸序列是_，用限制酶切割含有目的基因的DNA，两种酶切割DNA产生的末端能拼接在一起，则限制酶必须具有_的特点。(3)将目的基因导入受体细胞时，如果受体细胞是水稻(单子叶植物)细胞，则常用的方法是_；如果受体细胞是大肠杆菌，则需要用钙离子处理，处理后的细胞具有_的特点。(4)检测与鉴定目的基因时，检测目的基因在真核细胞中能否稳定遗传的关键是_。鉴定目的基因是否成功表达，除了分子水平检测外，还可以从_水平进行鉴定。解析：cDNA文库中的DNA是由mRNA经逆转录酶催化合成的；一个完整的基因表达载体包括启动子、终止子、标记基因、目的基因和复制原点等；将目的基因导入单子叶植物细胞内常用的方法是基因枪法。答案：(1)基因组文库部分基因文库(如cDNA文库)cDNA文库(2)切割产生的DNA片段末端与限制酶切割产生的相同(3)基因枪法容易从周围环境吸收DNA分子(4)检测转基因生物的染色体上是否插入了目的基因(生物)个体