新人教版生物选修3课时分层作业3 基因工程的应用.docx
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新人教版生物选修3课时分层作业3基因工程的应用
课时分层作业（三）
（建议用时：
35分钟）
[基础达标练]
1．有关基因工程的成果及应用的说法，不正确的是（ ）
①用基因工程方法能培育抗虫植物和抗病毒植物
②基因工程在畜牧业上应用的主要目的是培育体型巨大、品质优良的动物
③目前基因治疗已广泛应用于临床实践
④基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物
A．①② B．③④
C．②③D．②④
C [用基因工程方法能培育抗虫植物和抗病毒植物，①正确；基因工程在畜牧业上应用的主要目的是提高动物生长速度、改善畜产品品质、生产药物等，而不是为了培育体型巨大的个体，②错误；目前，基因治疗处于初期临床试验阶段，③错误；基因工程在农业上的应用主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗逆性的农作物，④正确。
]
2．我国转基因技术发展态势良好，农业部依法批准发放了转植酸酶基因玉米、转基因抗虫水稻的生产安全证书。
下列关于转基因玉米和转基因水稻的叙述，不正确的是（ ）
A．转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因
B．转基因抗虫水稻减少了化学农药的使用，减少了环境污染
C．转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可通过饲养卷叶螟进行检测
D．转基因抗虫水稻的外源基因是几丁质酶基因
D [转植酸酶基因玉米的外源基因是植酸酶基因，选项A不符合题意；转基因抗虫水稻具有抗虫特性，一定程度上能够杀死某些农业害虫，减少了化学农药的使用，从而减少了环境污染，选项B不符合题意；转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可利用转基因水稻饲养卷叶螟，观察卷叶螟是否能够被杀死进行检测，选项C不符合题意；转基因抗虫水稻的外源基因是Bt毒蛋白基因，选项D符合题意。
]
3．下列有关动物基因工程的说法，错误的是（ ）
A．动物基因工程技术可以提高动物的生长速度
B．将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中，获得的转基因牛分泌的乳汁中，乳糖的含量大大降低
C．用转基因动物作为器官移植的供体时，导入的是调节因子，不是目的基因，因此无法抑制抗原的合成
D．利用基因工程技术，得到的乳腺生物反应器可以解决很多重要药品的生产问题
C [转基因动物作为器官移植的供体时，导入的调节因子也属于目的基因，可抑制抗原的合成。
]
4．下列哪一项不是动物基因工程的应用前景（ ）
A．转入外源生长激素基因的鲤鱼
B．将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组
C．乳腺生物反应器表达医药产品
D．利用工程菌生产干扰素
D [转入外源生长激素基因的鲤鱼是动物基因工程在提高动物生长速度方面的应用，选项A不符合题意；将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组是动物基因工程在改善畜产品品质方面的应用，选项B不符合题意；乳腺生物反应器表达医药产品是动物基因工程在药物生产上的应用，选项C不符合题意；利用工程菌生产干扰素是基因工程制药的代表，属于微生物基因工程的应用，不属于动物基因工程的应用，选项D符合题意。
]
5．番茄营养丰富，是人们喜爱的蔬菜。
普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶的控制基因，控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶，该酶能破坏细胞壁，使番茄软化，不耐贮藏。
科学家通过基因工程将一种抗多聚半乳糖醛酸酶的基因导入番茄细胞，获得了抗软化番茄。
下列关于培育抗软化番茄的叙述，错误的是（ ）
A．运载工具可以是质粒
B．受体细胞是番茄细胞
C．目的基因为多聚半乳糖醛酸酶基因
D．目的基因的表达延缓了番茄的软化
C [根据题干信息可知，运载工具可以是Ti质粒，则此时抗软化番茄的培育过程如下：
以质粒作为载体，将目的基因（抗多聚半乳糖醛酸酶基因）与质粒结合形成重组DNA，利用含重组DNA的农杆菌去感染普通番茄，使目的基因进入普通番茄细胞中的染色体DNA上，目的基因的表达可抑制多聚半乳糖醛酸酶的作用。
]
6．“工程菌”是指（ ）
A．用物理或化学方法诱发菌类自身某些基因得到高效表达的菌类细胞株系
B．用遗传工程的方法，把相同种类不同株系的菌类通过杂交得到的新细胞株系
C．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系
D．从自然界中选取的能迅速增殖的菌类
C [“工程菌”是指用基因工程的方法，使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系。
]
7．动物乳腺生物反应器是一项利用转基因动物的乳腺代替传统的生物发酵，进行大规模生产可供治疗人类疾病或用于保健的活性蛋白质的现代生物技术。
目前科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品。
大致过程如图所示：
下列有关说法，错误的是（ ）
A．通过③形成的重组质粒具有人的药用蛋白基因、启动子、终止子和标记基因
B．④通常采用显微注射法
C．在转基因母牛的乳腺细胞中人的药用蛋白基因才会得以表达，因此可以从乳汁中提取药物
D．该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取
A [要让药用蛋白基因在乳腺细胞内表达并分泌含药物的乳汁，重组质粒上还必须具有乳腺蛋白基因的启动子等调控组件，A项错误；转基因动物通常利用的受体细胞是受精卵，采用显微注射技术，B项正确；只有母牛到达泌乳期，乳腺细胞才会表达相应的药用蛋白基因，乳汁中含有药物，C正确；从乳汁里提取药物，优点突出，使动物本身成为“批量生产药物的工厂”，D项正确。
]
8．科学家运用转基因技术，将苏云金杆菌的抗虫基因DXT转移到大白菜细胞中，培育出抗虫效果很好的优质大白菜，减少了农药的使用量，减轻了农药对环境的污染。
下列说法正确的是（ ）
A．用苏云金杆菌直接感染大白菜就可得到转基因大白菜
B．DXT基因能在大白菜细胞中正常表达
C．转基因大白菜培育的过程中，可以用灭活的病毒作为载体
D．转基因大白菜能抵抗各种病虫害
B [由于生物间存在生殖隔离，细菌感染时并不把遗传物质传递给受感染生物；抗虫基因DXT转移到大白菜细胞中，培育出抗虫效果很好的优质大白菜，说明DXT基因在大白菜细胞中得到了正常表达；在转基因植物培育过程中，载体常用土壤农杆菌的Ti质粒；苏云金杆菌的抗虫基因编码的蛋白质具有毒杀鳞翅目、双翅目、鞘翅目等昆虫的特性，并不能抵抗各种病虫害。
]
9．《人类基因治疗》报道，在美国佛罗里达大学基因治疗中心接受基因治疗的三名遗传性失明患者都重新获得了一定的视力，并且没有严重的副作用。
基因治疗是指（ ）
A．把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达到治疗疾病的目的
B．对有缺陷的细胞进行检测、修复，从而使其恢复正常，达到治疗疾病的目的
C．运用人工诱变方法，使有基因缺陷的细胞发生基因突变，从而恢复正常
D．运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，达到治疗疾病的目的
A [基因治疗只是将正常的外源基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，而细胞中的缺陷基因并未修复，和正常基因同时存在，基因治疗也不是切除病变基因或诱发其突变，因而B、C、D的说法都不符合基因治疗的概念。
]
10．美国对一名缺乏腺苷酸脱氨酶基因而患严重复合型免疫缺陷症的女孩进行基因治疗，其方法是首先将患者的淋巴细胞取出做体外培养，然后用反转录病毒将正常腺苷酸脱氨酶基因转入人工培养的淋巴细胞中，再将这些转基因淋巴细胞回输到患者体内，经过多次治疗，患者的免疫功能趋于正常。
请回答下列问题。
（1）基因治疗是把健康的________导入有________的细胞中，以达到治疗疾病的目的。
（2）在基因治疗过程中，反转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的________。
此基因工程中的目的基因是__________________，目的基因的受体细胞是____________。
（3）将转基因淋巴细胞多次回输到患者体内后，免疫能力趋于正常，是由于淋巴细胞中能合成______________。
（4）图甲所示的方法是从________的DNA中直接分离出目的基因，图乙所示的方法是用________法人工合成目的基因。
[解析] 该题主要考查了基因治疗的步骤及提取目的基因的方法。
图甲表示用限制酶将供体细胞的DNA切成许多片段，然后将片段通过载体转入不同的受体细胞，从中找到目的基因。
图乙表示以mRNA为模板，反转录出双链DNA，从而获得目的基因。
[答案]
（1）外源基因 基因缺陷
（2）载体（或基因的运输工具） 腺苷酸脱氨酶基因 淋巴细胞 （3）腺苷酸脱氨酶 （4）供体细胞 反转录
[能力提升练]
11．下列关于用转基因动物作器官移植供体的研究的叙述，不正确的是（ ）
A．器官短缺和免疫排斥是目前制约人体器官移植的两大难题
B．猪的内脏构造、大小和血管分布与人极为相似
C．灵长类动物体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒少于猪
D．科学家正试图在器官供体基因组中导入某种调节因子以抑制抗原决定基因的表达，或设法除去抗原决定基因
C [猪体内隐藏的、可导致人类疾病的病毒远远少于灵长类动物；为解决免疫排斥问题，科学家正试图除去抗原决定基因，或在其基因组中导入某种调节因子，以抑制抗原决定基因的表达。
]
12．科学家在河南华溪蟹中找到了金属硫蛋白基因，并以质粒为载体，采用转基因方法培育出了汞吸收能力极强的转基因烟草。
下列有关该烟草培育的说法正确的是（ ）
A．金属硫蛋白基因需插入到质粒上，才能转移到受体细胞中
B．为培育出转基因烟草植株，选择的受体细胞一定是烟草的受精卵
C．同种限制酶既可以切割含目的基因的DNA片段又可以切割质粒，因此不具有专一性
D．转基因烟草与原烟草相比基因组成发生了变化，导致两者出现生殖隔离
A [金属硫蛋白基因需插入到质粒上，才能转移到受体细胞中，A正确；由于植物细胞具有全能性，因此植物基因工程的受体细胞可以是受精卵或体细胞，B错误；限制酶具有专一性，能识别特定的脱氧核苷酸序列，C错误；转基因烟草与原烟草之间一般不会出现生殖隔离，D错误。
]
13．胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。
图1是该方法所用的基因表达载体，图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程（融合蛋白A、B分别表示β半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白）。
请回答下列问题：
图1
图2
（1）图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是______。
（2）图1中启动子是____________酶识别和结合的部位，有了它才能启动目的基因的表达；氨苄青霉素抗性基因的作用是
_____________________________________________________。
（3）构建基因表达载体时必需的工具酶有
_____________________________________________________。
（4）β半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达，可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部，其意义在于_______________________________________________________。
（5）溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链，且β半乳糖苷酶被切成多个肽段，这是因为_________________________________________
_____________________________________________________。
（6）根据图2中胰岛素的结构，请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。
你的推测结果是_________理由是______________
____________________________________________________。
[解析]
（1）基因表达载体中应具有启动子、目的基因、终止子、标记基因和复制原点。
（2）启动子是转录过程中RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能启动目的基因的表达。
图中的氨苄青霉素抗性基因充当了标记基因，可用含有氨苄青霉素的培养基筛选含有重组质粒的大肠杆菌。
（3）构建基因表达载体时，需要用同种限制酶分别切割目的基因和载体，然后用DNA连接酶将目的基因和载体连接。
（4）胰岛素肽链上具有蛋白酶的切割位点，会导致胰岛素被菌体内的蛋白酶降解，而通过融合表达将切割位点隐藏在内部可防止胰岛素的A、B链被菌体内的蛋白酶降解。
（5）根据溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，并结合β半乳糖苷酶被切成多个肽段，获得了完整的胰岛素A链、B链这一信息，可以推测β半乳糖苷酶中必然含有多个甲硫氨酸，胰岛素A链、B链不含甲硫氨酸。
（6）每一条肽链的两个末端分别含有一个氨基和一个羧基，某些氨基酸的R基中也含有氨基。
[答案]
（1）终止子
（2）RNA聚合 作为标记基因，将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来 （3）限制酶和DNA连接酶 （4）防止胰岛素的A、B链被菌体内蛋白酶降解 （5）β半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸，而胰岛素A、B链中不含甲硫氨酸 （6）至少2个 两条肽链的一端各有一个游离的氨基，氨基酸R基团中可能还含有游离的氨基
14．已知SARS是由一种RNA病毒感染所引起的疾病。
SARS病毒表面的S蛋白是主要的病毒抗原，在SARS病人康复后的血清中有抗S蛋白的特异性抗体。
某研究小组为了研制预防SARS病毒的疫苗，开展了前期研究工作，其简要的操作流程如图所示：
（1）实验步骤①所代表的反应过程是________。
（2）步骤②构建重组表达载体A和重组表达载体B必须使用________________酶，后者的作用是将用限制酶切割的________和________连接起来。
（3）如果省略步骤②而将大量扩增的S基因直接导入大肠杆菌，一般情况下，不能得到表达的S蛋白，其原因是S基因在大肠杆菌中不能________，也不能____________________。
（4）为了检验步骤④所表达的S蛋白是否与病毒S蛋白有相同的免疫反应特性，可用____________________与____________________进行抗原—抗体特异性反应实验。
（5）步骤④和⑥的结果相比，原核细胞表达的S蛋白与真核细胞表达的S蛋白的氨基酸序列________（填“相同”或“不同”），根本原因是__________________________________________________
_____________________________________________________。
[解析] 本题考查基因工程的工具及操作步骤和识图能力。
（1）图中①RNA→DNA表示通过反转录方式获得目的基因。
（2）构建基因表达载体时，需要利用限制酶对载体和目的基因进行剪切，形成黏性末端，然后用DNA连接酶将目的基因和载体连接起来，形成重组载体。
（3）目的基因导入受体细胞后，需要借助载体在受体细胞中进行复制而扩增目的基因，从而获得大量的表达产物，而直接导入则容易被受体细胞中的DNA水解酶所水解，得不到表达产物。
（4）S蛋白为SARS病毒表面主要的病毒抗原，因此用抗原—抗体特异性反应实验可检测原核细胞表达的S蛋白是否与病毒S蛋白有相同的免疫反应特性。
（5）步骤④和⑥的结果相比，原核细胞表达的S蛋白与真核细胞表达的S蛋白的氨基酸序列相同；根本原因是表达蛋白所用的基因相同。
[答案]
（1）反转录
（2）限制酶和DNA连接 目的基因 载体 （3）复制 以其为模板合成S基因的mRNA（或转录） （4）大肠杆菌中表达的S蛋白 SARS康复病人血清 （5）相同 表达蛋白质所用的基因相同
15.利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术。
该技术生产的药用蛋白具有表达效率高、成本低、安全性高、易于分离纯化的优点，可产生乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等医药产品，造福人类健康。
下图为利用生物技术获得这一生物新品种和抗虫棉的过程，据图回答：
（1）在基因工程中，A表示________，如果直接从苏云金芽孢杆菌中获得抗虫基因，①过程使用的酶的功能特点是__________，B表示______________。
（2）在研究过程中，研究人员首先从相关基因组中获取了目的基因，并采用________技术对目的基因进行了扩增，然后将目的基因与质粒等载体组合形成了重组载体。
在重组载体的构建过程中需要的工具酶有________________。
（3）基因表达载体的构建是基因工程的核心，一个完整的基因表达载体至少包括哪些部分？
____________________________________________________。
（4）将目的基因导入受体细胞的过程中，在③过程中一般是采用________，在②过程中一般采用________________，受体细胞一般是________。
（5）由于转基因表达产物存在于山羊的乳汁中，检测其体内是否出现药用蛋白，在分子水平上的检测方法及结果是什么？
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
（6）要确定目的基因（抗虫基因）导入棉花细胞后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，请写出在个体水平上的鉴定过程：
_______________________________________________________
_____________________________________________________。
[解析]
（1）据图可知，A是从人的DNA分子上获取的合成乙肝表面抗原或抗凝血酶Ⅲ的基因，或者是从苏云金芽孢杆菌中提取的Bt毒蛋白基因，在基因工程中即所谓要转移的目的基因；基因工程的工具有限制酶、DNA连接酶、载体等，其中限制酶的功能特点是：
一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割DNA分子；B是载体和目的基因重组形成的基因表达载体（重组DNA分子）。
（2）目的基因的获取一般有3种途径：
从基因文库中获取目的基因；利用PCR技术扩增目的基因；通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。
构建基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶。
（3）一个完整的基因表达载体至少包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分。
（4）目的基因导入受体细胞的方法因受体细胞的不同而不同，植物细胞通常采用农杆菌转化法，动物细胞是显微注射法，微生物细胞是Ca2＋处理法。
其中动物通常的受体细胞是受精卵。
（5）检测目的基因是否已经表达出相应的蛋白质，通常采用抗原—抗体杂交技术。
（6）进行个体生物学水平的鉴定时，通常采用抗虫或抗病的接种实验。
[答案]
（1）目的基因 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点上切割DNA分子 基因表达载体（重组DNA分子）
（2）PCR 限制酶、DNA连接酶
（3）至少包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等部分
（4）农杆菌转化法 显微注射技术 受精卵
（5）从转基因羊的乳汁中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原—抗体杂交，若出现杂交带，表明乳汁中出现了抗原蛋白，实验成功；若没有出现杂交带，表明乳汁中没有出现抗原蛋白，实验失败
（6）让害虫食用转基因棉的叶子，观察害虫的存活情况，以确定其是否具有抗虫性状
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