2020高考生物一輪復(fù)習(xí) 配餐作業(yè)40 基因工程(含解析)
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1、配餐作業(yè)(四十) 基因工程 1.天然的玫瑰沒有藍色花,這是由于缺少控制藍色色素合成的基因B,而開藍色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B。現(xiàn)用基因工程技術(shù)培育藍玫瑰,下列操作正確的是( ) A.提取矮牽牛藍色花的mRNA,經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補的DNA,再擴增基因B B.利用限制性核酸內(nèi)切酶從開藍色花矮牽牛的基因文庫中獲取基因B C.利用DNA聚合酶將基因B與質(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細胞 D.將基因B直接導(dǎo)入大腸桿菌,然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細胞 解析 此題考查基因工程及其應(yīng)用的相關(guān)知識。獲取目的基因B,可先提取矮牽牛藍色花的mRNA,經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補的DNA,再經(jīng)PCR技術(shù)擴增,A正確;基因文庫
2、構(gòu)建時是將目的基因與載體連接起來,形成重組載體,再導(dǎo)入受體菌中儲存和擴增,提取目的基因時不需使用限制酶,B錯誤;連接目的基因與質(zhì)粒的酶是DNA連接酶,C錯誤;將目的基因?qū)胫参锛毎?,常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,不使用大腸桿菌,D錯誤。 答案 A 2.下列關(guān)于cDNA文庫和基因組文庫的說法中,正確的是( ) A.同一物種的cDNA文庫只有1種 B.某真核生物的cDNA文庫中的某基因一定比基因組文庫中的該基因短 C.可以利用反轉(zhuǎn)錄法獲取cDNA文庫和基因組文庫 D.只有cDNA文庫的基因可實現(xiàn)物種間的基因交流 解析 本題考查基因文庫,意在考查考生的理解能力。在同一個體的不同發(fā)育時期獲得的cD
3、NA文庫不同,因此,一個物種可以有多個cDNA文庫,但一個物種的基因組文庫只有1個,A錯誤;cDNA文庫的基因是由mRNA經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄獲得的,所以,cDNA文庫的基因和基因組文庫的基因相比,缺少基因中啟動子和內(nèi)含子,因此cDNA文庫的基因要短一些,B正確;只有cDNA文庫可通過反轉(zhuǎn)錄法進行構(gòu)建,C錯誤;cDNA文庫的基因可實現(xiàn)物種間的基因交流,而基因組文庫的部分基因可實現(xiàn)物種間的基因交流,D錯誤。 答案 B 3.利用外源基因在受體細胞中表達,可生產(chǎn)人類所需的產(chǎn)品。下列選項中能說明目的基因完成表達的是( ) A.棉花細胞中檢測到載體上的標記基因 B.山羊乳腺細胞中檢測到人生長激素的基因
4、 C.大腸桿菌中檢測到人胰島素基因的mRNA D.酵母菌細胞中提取到人的干擾素 解析 基因的表達即控制蛋白質(zhì)的合成,包括轉(zhuǎn)錄和翻譯,僅僅轉(zhuǎn)錄出mRNA還不能叫表達,只有合成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)才能證明目的基因完成了在受體細胞中的表達。 答案 D 4.在基因工程中,可依據(jù)受體細胞的類型及其生理特性來選擇合適的載體,既能高效地攜帶目的基因進入受體細胞,又能方便地進行檢測。已知有以下幾類含有不同標記基因的質(zhì)粒,不可作為侵入大腸桿菌的載體的是(已知青霉素可殺死細菌,四環(huán)素不能殺死大腸桿菌)( ) A. B. C. D. 解析 A質(zhì)粒攜帶目的基因是否進入大腸桿菌,可用含有青霉素的培養(yǎng)基培養(yǎng)
5、大腸桿菌,如果大腸桿菌不死亡,說明這些大腸桿菌已含有了A質(zhì)粒上的標記基因表達出的性狀,進一步說明目的基因已被攜帶進入大腸桿菌細胞內(nèi)。B質(zhì)粒作載體導(dǎo)入大腸桿菌,無論大腸桿菌含有抗四環(huán)素基因與否,都能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長,所以不能用于對目的基因是否進入大腸桿菌的檢測。C和D質(zhì)粒上的標記基因均可明顯指示目的基因是否進入大腸桿菌細胞內(nèi)。 答案 B 5.如圖表示利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法獲得某種轉(zhuǎn)基因植物的部分操作步驟。以下說法錯誤的是( ) A.利用含有四環(huán)素的培養(yǎng)基可將含Ⅱ的細菌篩選出來 B.Ⅲ是農(nóng)桿菌,通過步驟③將目的基因?qū)胫仓? C.⑥可與多個核糖體結(jié)合,并可以同時翻譯出多種蛋白質(zhì)
6、D.①過程的完成需要限制酶和DNA連接酶的參與 解析?、奘且粋€mRNA分子,可與多個核糖體結(jié)合形成多聚核糖體,由于翻譯的模板是同一個mRNA分子,故翻譯出的是同一種蛋白質(zhì)。 答案 C 6.(2018·湖南六校聯(lián)考)下面關(guān)于基因工程的應(yīng)用的說法錯誤的是( ) A.抗蟲基因作物的使用有利于降低生產(chǎn)成本,減少農(nóng)藥對環(huán)境的污染 B.基因工程生產(chǎn)藥品具有高效率低成本的特點 C.轉(zhuǎn)基因食品都經(jīng)過嚴格實驗,安全性是毋庸置疑的 D.把外源基因轉(zhuǎn)入葉綠體DNA中有助于防止基因污染 解析 抗蟲基因作物可以減少農(nóng)藥的使用,因而能降低生產(chǎn)成本和減少農(nóng)藥對環(huán)境的污染,A正確。用基因工程的方法能夠高效率
7、地生產(chǎn)出高質(zhì)量、低成本的藥品,如胰島素、干擾素等,B正確。轉(zhuǎn)基因食品的安全問題我們應(yīng)客觀對待,進一步研究,C錯誤。把外源基因?qū)肴~綠體DNA中,可避免外源基因通過花粉向相鄰?fù)N非轉(zhuǎn)基因植物或其他植物擴散,從而防止基因污染,D正確。 答案 C 7.(2018·沈陽質(zhì)監(jiān)一)下圖表示人體腸道中大腸桿菌DNA復(fù)制過程的部分內(nèi)容,引物酶能以DNA為模板合成RNA片段。下列相關(guān)敘述正確的是( ) A.圖中②酶表示的是解旋酶 B.圖中共有五種堿基和五種核苷酸 C.圖中有兩種基因工程涉及的工具酶 D.RNA聚合酶具有①酶和引物酶的作用 解析 圖中②酶能催化合成DNA片段,屬于DNA聚合酶,
8、A錯誤;圖中有DNA和RNA兩種核酸,因此圖中共含有A、T、C、G、U五種堿基和四種脫氧核苷酸、四種核糖核苷酸,B錯誤;圖中只有DNA連接酶是基因工程中涉及的工具酶,基因工程中涉及的另一種工具酶是限制酶,C錯誤;RNA聚合酶具有催化合成RNA的功能和解旋的功能,圖中①酶為解旋酶,引物酶能以DNA為模板合成RNA,D正確。 答案 D 8.(2018·黃岡質(zhì)檢)科學(xué)家通過利用PCR定點突變技術(shù)改造Rubisco酶基因,提高了光合作用過程中Rubisco酶對CO2的親和力,從而顯著提高了植物的光合作用速率。請回答下列問題: (1)PCR過程所依據(jù)的原理是______________,利用PCR
9、技術(shù)擴增目的基因的前提是已知目的基因的核苷酸序列,以便根據(jù)這一序列合成________;擴增過程需要加入________酶。 (2)啟動子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段,其作用是__________。目的基因能在不同生物體內(nèi)表達出序列相同的蛋白質(zhì),說明整個生物界________________。借助PCR定點突變技術(shù)對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進行改造屬于________的范疇。 (3)可利用定點突變的DNA構(gòu)建基因表達載體,常用__________方法將基因表達載體導(dǎo)入植物細胞,還需用到植物細胞工程中的________技術(shù),才能最終獲得轉(zhuǎn)基因植物。 解析 (1)PCR是體外條件下所進行的DNA雙鏈復(fù)制
10、。PCR技術(shù)需要引物,引物根據(jù)已知序列的目的基因合成。PCR技術(shù)需要耐熱的DNA聚合酶。(2)啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合部位,驅(qū)動mRNA的轉(zhuǎn)錄。密碼子具有通用性。通過PCR定點突變改造基因的結(jié)構(gòu),從而達到對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)的改造,這屬于蛋白質(zhì)工程。(3)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胫参锛毎⒁粋€細胞培養(yǎng)成一個植物個體需要通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)。 答案 (1)DNA雙鏈復(fù)制 引物 耐高溫的DNA聚合(或Taq) (2)RNA聚合酶識別和結(jié)合部位,驅(qū)動轉(zhuǎn)錄出mRNA 共用一套密碼子 蛋白質(zhì)工程 (3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化 植物組織培養(yǎng) 9.(2018·綿陽市診斷二)近日,美國和澳大利亞的研究人員
11、發(fā)現(xiàn),從錐形蝸牛體內(nèi)提取的毒液可望幫助人類開發(fā)出超級速效的胰島素。他們的研究表明錐形蝸牛毒蛋白(Con—Ins G1)能加速受體細胞信號轉(zhuǎn)換,比人類胰島素更加快速地發(fā)揮作用。因此制造這類“速效胰島素”以及利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)實現(xiàn)批量生產(chǎn)成為Ⅰ型糖尿病治療的新思路。請回答下列問題: (1)利用基因工程制造Con—Ins G1這種速效胰島素過程中,構(gòu)建的基因表達載體一般包括目的基因、啟動子、標記基因和________。標記基因的作用是________________________________________。 (2)為了獲得目的基因可以通過提取分析Con—Ins G1毒蛋白中的________
12、序列推知毒蛋白基因的核苷酸序列,再用DNA合成儀直接大量合成?;蚬こ讨行枰狣NA連接酶,根據(jù)酶的來源不同分為________________________兩類。 (3)將人工合成的目的基因?qū)氪竽c桿菌體內(nèi),一般先用藥物處理大腸桿菌使之成為________細胞。再將重組DNA溶于________中與該類細胞融合,在一定溫度下促進細胞吸收重組DNA分子完成轉(zhuǎn)化過程。 (4)經(jīng)過目的基因的檢測和表達,獲得的Con—Ins Gl毒蛋白活性未能達到期待的“速效胰島素”的生物活性,導(dǎo)致這種差異的原因可能是________________。 解析 (1)基因工程中構(gòu)建的基因表達載體一般包括目的基因
13、、啟動子、標記基因和終止子,標記基因可用于鑒別和篩選含有目的基因的細胞。(2)獲得毒蛋白的目的基因可采取構(gòu)建cDNA文庫、構(gòu)建基因組文庫和人工合成的方法,題目中可通過提取分析Con—Ins G1毒蛋白中的氨基酸序列推知毒蛋白基因的核苷酸序列,再進行人工合成。根據(jù)DNA連接酶的來源不同,可將DNA連接酶分為E·coli DNA連接酶和T4 DNA連接酶兩類。(3)將目的基因?qū)氪竽c桿菌體內(nèi)時,一般先用Ca2+處理大腸桿菌細胞,使其處于感受態(tài),再將重組DNA溶于緩沖液中與感受態(tài)細胞接觸,在一定溫度刺激下促進細胞吸收重組DNA分子完成轉(zhuǎn)化過程。(4)獲得的Con—Ins G1毒蛋白未能達到期待的生物
14、活性,可能是因為大腸桿菌是原核生物,目的基因表達后沒有相應(yīng)的細胞器對合成的蛋白質(zhì)進行加工處理。 答案 (1)終止子 鑒別和篩選含有目的基因的細胞 (2)氨基酸 E·coli DNA連接酶和T4 DNA連接酶 (3)感受態(tài) 緩沖液 (4)大腸桿菌中基因表達獲得的蛋白質(zhì)未經(jīng)加工 10.若要利用某目的基因(見圖甲)和P1噬菌體載體(見圖乙)構(gòu)建重組DNA(見圖丙),限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點分別是Bgl Ⅱ(A↓GATCT)、EcoR Ⅰ(G↓AATTC)和Sau3A Ⅰ(↓GATC)。下列分析合理的是( ) A.用EcoR Ⅰ切割目的基因和P1噬菌體載體 B.用Bgl Ⅱ
15、和EcoR Ⅰ切割目的基因和P1噬菌體載體 C.用Bgl Ⅱ和Sau3A Ⅰ切割目的基因和P1噬菌體載體 D.用EcoR Ⅰ和Sau3A Ⅰ切割目的基因和P1噬菌體載體 解析 解答本題的關(guān)鍵是要看清切割后目的基因插入的方向,只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體,構(gòu)建的重組DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移動方向才一定與圖丙相同。 答案 D 11.為獲得抗病的馬鈴薯往往采用轉(zhuǎn)基因技術(shù),將相關(guān)抗病基因轉(zhuǎn)移到馬鈴薯體內(nèi)。其過程大致如下圖所示。下列相關(guān)敘述,正確的是( ) A.圖中①過程涉及兩種工具酶,目的基因插入的位置為T-DNA所在的區(qū)段 B.圖中
16、②過程,農(nóng)桿菌需經(jīng)鎂離子溶液處理,處理后的細胞處于感受態(tài) C.圖中③④過程,所用培養(yǎng)基中應(yīng)添加兩種激素,添加順序?qū)毎姆只较驘o影響 D.檢測相關(guān)抗病基因是否在受體細胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄,可采用抗原—抗體雜交法 解析 本題考查基因工程的知識,意在考查考生的理解能力。圖中②過程,農(nóng)桿菌需經(jīng)鈣離子溶液處理,B錯誤;植物組織培養(yǎng)所用激素的先后使用順序及其比例都會影響細胞的分化方向,C錯誤;檢測相關(guān)基因是否在受體細胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄,可采用DNA—RNA雜交法,而抗原—抗體雜交法檢測的是目的基因是否翻譯產(chǎn)生蛋白質(zhì),D錯誤。 答案 A 12.(多選)如圖表示細胞膜上乙酰膽堿(一種神經(jīng)遞質(zhì))受體基因的克隆技術(shù)操作過
17、程,下列相關(guān)分析中錯誤的是( ) A.獲得該mRNA的最佳材料是受精卵 B.構(gòu)建基因表達載體最可能使用的載體是大腸桿菌 C.完成過程①②必不可少的酶分別是逆轉(zhuǎn)錄酶、DNA聚合酶 D.探針篩選的目的是淘汰被感染的細菌,獲得未被感染的細菌 解析 該受體基因在神經(jīng)細胞中表達,獲得該mRNA的最佳材料是神經(jīng)細胞。構(gòu)建基因表達載體最可能使用的載體是質(zhì)粒。探針篩選的目的是檢測是否存在cDNA。 答案 ABD 13.人血清白蛋白(HSA)具有重要的醫(yī)用價值,只能從人血漿中制備。如圖是以基因工程技術(shù)獲取重組HSA(rHSA)的兩條途徑。 (1)為獲取HSA基因,首先需采集人的肝臟組織
18、細胞,提取________合成總cDNA,然后以cDNA為模板,使用PCR技術(shù)擴增HSA基因。下圖中箭頭表示一條引物結(jié)合模板的位置及擴增方向,請用箭頭在方框內(nèi)標出另一條引物的位置及擴增方向。 (2)啟動子通常具有物種及組織特異性,構(gòu)建在水稻胚乳細胞內(nèi)特異表達rHSA的載體,需要選擇的啟動子是________(填選項字母)。 A.人血細胞啟動子 B.水稻胚乳細胞啟動子 C.大腸桿菌啟動子 D.農(nóng)桿菌啟動子 (3)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細胞的過程中,需添加酚類物質(zhì),其目的是__________________________________________。 (4)人體合成的初始
19、HSA多肽,需要經(jīng)過膜系統(tǒng)加工形成正確空間結(jié)構(gòu)才有活性。與途徑Ⅱ相比,選擇途徑Ⅰ獲取rHSA的優(yōu)勢是_____________________________________________________。 (5)為證明rHSA具有醫(yī)用價值,須確認rHSA與________的生物學(xué)功能一致。 解析 本題主要考查基因工程的基本操作步驟和基因工程的應(yīng)用等相關(guān)知識,意在考查考生的識記、理解及應(yīng)用能力。(1)cDNA是以mRNA為模板逆轉(zhuǎn)錄得到的,要合成總cDNA,需要采集人的肝臟組織細胞,提取總RNA(或mRNA)。PCR擴增目的基因時DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸,兩條模板鏈
20、指導(dǎo)合成的子鏈延伸方向相反。(2)啟動子具有物種和組織的特異性,要構(gòu)建在水稻胚乳細胞內(nèi)特異表達rHSA的載體,應(yīng)選擇水稻胚乳細胞的啟動子。(3)自然條件下農(nóng)桿菌可感染雙子葉植物和裸子植物,而對大多數(shù)單子葉植物沒有感染能力,當植物受損傷時,傷口處的細胞會分泌大量的酚類化合物,吸引農(nóng)桿菌移向這些細胞。水稻為單子葉植物,利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細胞的過程中添加酚類物質(zhì),可吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細胞,這時農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細胞,并且整合到受體細胞染色體的DNA上。(4)大腸桿菌為原核生物,只有核糖體一種細胞器,不能對翻譯形成的肽鏈進行加工修飾,水稻為真核生物,細胞內(nèi)具有生物膜系統(tǒng),能對來自核糖體的初始rHSA多肽進行高效加工。(5)HSA具有重要的醫(yī)用價值,要證明rHSA具有醫(yī)用價值,須確認rHSA與HSA的生物學(xué)功能一致。 答案 (1)總RNA(或mRNA) (2)B (3)吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細胞,有利于目的基因成功轉(zhuǎn)化 (4)水稻是真核生物,具有膜系統(tǒng),能對初始rHSA多肽進行高效加工 (5)HSA 8
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