第3節基因工程的應用基礎鞏固1.下列有關基因工程的成果及應用的說法,錯誤的是()A.基因工程可以實現基因在不同種生物之間轉移B.利用基因工程技術,將人的產生胰島素的基因轉入大腸桿菌后,大腸桿菌內表達出的胰島素與人的胰島素結構相同C.在環境保護方面主要用于環境監測和對被污染環境的凈化D.基因工程在農業上的應用主要是培育高產、穩產和具有抗逆性的農作物答案:B解析:大腸桿菌屬于原核生物,沒有內質網、高爾基體等結構,故表達出的胰島素與人的胰島素結構不同。2.基因疫苗是將病原微生物的一段基因插入質粒中,然后將重組質粒導入人或動物體內,這段基因編碼的產物可以引起機體產生特異性免疫反應。下列敘述正確的是()A.基因疫苗導入人體可以表達出抗體,引起免疫反應B.基因疫苗引起免疫反應前必須經過轉錄和翻譯的過程C.基因疫苗內含抗原,所以能引起機體特異性免疫反應D.接種后若感染該病原微生物,則體內記憶細胞會產生大量抗體答案:B解析:基因疫苗導入人體可以表達出抗原,在抗原的刺激下機體產生免疫反應。因此基因疫苗引起免疫反應前,目的基因必須經過轉錄和翻譯過程,表達出抗原。接種后若感染該病原微生物,則體內記憶細胞會迅速增殖、分化產生大量的漿細胞,漿細胞產生大量的抗體。3.下列生物技術操作對遺傳物質的改造,不會遺傳給子代的是()A.將乳糖酶基因導入奶牛受精卵,培育出產低乳糖牛乳的奶牛B.將腺苷酸脫氨酶基因轉入淋巴細胞后回輸患者,起到較好的治療效果C.將胰島素基因表達質粒轉入大腸桿菌,篩選獲得基因工程菌D.將花青素代謝基因導入植物體細胞,經組織培養獲得花色變異植株答案:B解析:將腺苷酸脫氨酶基因轉入淋巴細胞后回輸患者,進行基因治療,該患者只有淋巴細胞含有腺苷酸脫氨酶基因,性原細胞不含該基因,故不能遺傳給后代。4.研究者將蘇云金桿菌(Bt)的Cry1Ab基因導入水稻體細胞培育出抗螟蟲的克螟稻,克螟稻與普通水稻雜交,子代抗螟蟲與不抗螟蟲的比例為1∶1。下列有關敘述正確的是()A.Cry1Ab基因雖已整合到克螟稻細胞的染色體上,但沒有表達B.獲取Cry1Ab基因需使用限制酶和DNA連接酶C.克螟稻和普通水稻仍然屬于同一個物種D.克螟稻降低了農藥的使用量,害蟲不會出現耐藥性答案:C解析:克螟稻能抗螟蟲,且克螟稻與普通水稻雜交,子代抗螟蟲與不抗螟蟲的比例為1∶1,說明Cry1Ab基因已整合到克螟稻細胞的染色體上并成功表達。獲取Cry1Ab基因需使用限制酶,但不需要DNA連接酶。克螟稻和普通水稻能夠雜交并產生可育后代,所以仍然屬于同一個物種。基因突變是不定向的,因此害蟲也可能會出現耐藥性。5.科學家將編輯基因的分子工具構建到靶向侵染心肌細胞的病毒中,通過尾部靜脈注射到成年小鼠體內,成功編輯線粒體DNA。該研究給耳聾、癲癇、肌無力等線粒體遺傳病患者帶來了希望。下列說法錯誤的是()A.線粒體基因的遺傳遵循分離定律和自由組合定律B.線粒體DNA的突變可能會導致能量代謝障礙C.侵染心肌細胞的病毒在該研究中作為載體發揮作用D.若該實驗對象為雌鼠,則其后代線粒體DNA未被編輯答案:A解析:線粒體基因屬于細胞質基因,不遵循分離定律和自由組合定律。6.蜘蛛絲(絲蛋白)被稱為“生物鋼”,有著超強的抗張強度,可制成防彈背心、降落傘繩等。蜘蛛絲還可被制成人造韌帶和人造肌腱。科學家研究出集中生產蜘蛛絲的方法——培育轉基因蜘蛛羊作為乳腺生物反應器。下列有關乳腺生物反應器的說法,錯誤的是()A.將蜘蛛的絲蛋白基因與羊的乳腺蛋白基因的啟動子等結合在一起構建成表達載體B.將含有絲蛋白基因的表達載體導入動物乳腺細胞中即可獲得乳腺生物反應器C.與乳腺生物反應器相比,膀胱生物反應器不受性別等限制,受體來源更廣泛D.轉基因動物產生的生殖細胞可能含有藥用蛋白基因答案:B解析:該過程需要將蜘蛛的絲蛋白基因與羊的乳腺蛋白基因的啟動子等結合在一起構建基因表達載體,再通過顯微注射導入受精卵中,才可獲得乳腺生物反應器。與乳腺生物反應器(只能選雌性)相比,膀胱生物反應器不受性別等限制,受體來源更廣泛。轉基因動物產生的生殖細胞可能含有藥用蛋白基因,因為體細胞中含有藥用蛋白基因。7.繼哺乳動物乳腺生物反應器研發成功后,膀胱生物反應器的研究也取得了一定進展。最近,科學家培育出一種轉基因小鼠,其膀胱上皮細胞可以合成人的生長激素并分泌到尿液中。請回答下列問題。(1)將人的生長激素基因導入小鼠受體細胞,常用的方法是。

(2)進行基因轉移時,通常要將外源基因轉入動物的中,原因是

。

(3)通常采用技術檢測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器時,應使外源基因在小鼠的細胞中特異性表達。答案:(1)顯微注射法(2)受精卵(或早期胚胎)受精卵(或早期胚胎細胞)具有全能性,可使外源基因在相應組織細胞中表達(3)PCR(4)膀胱上皮8.下圖表示利用基因工程培育抗蟲棉的過程。請據圖回答下列有關問題。(1)若限制酶Ⅰ的識別序列和切點是—↓GATC—,限制酶Ⅱ的識別序列和切點是—G↓GATCC—,那么在①過程中,應用限制酶切割質粒,用限制酶切割抗蟲基因。①過程在(填“體內”或“體外”)進行。

(2)將通過②過程得到的大腸桿菌涂布在含有的培養基上,能夠生長說明已導入了普通質粒或重組質粒,反之,則說明沒有導入。該培養基從功能方面屬于培養基。

(3)重組質粒導入大腸桿菌的目的是。

(4)經篩選分析得知該植株細胞中含有一個攜帶抗蟲基因的DNA片段,因此可以把它看作是雜合子。理論上該轉基因植株自交產生的F1中,具有抗蟲特性的植株占總數的。

(5)⑤過程所用技術稱為植物組織培養,從遺傳學角度來看,根本原因是根細胞具有。

答案:(1)ⅡⅠ(Ⅰ和Ⅱ)體外(2)四環素選擇(3)大量復制目的基因(抗蟲基因)(4)3/4(5)發育成完整個體所需的全部遺傳物質能力提升1.(不定項選擇題)利用基因工程手段將Myc和Ras兩種癌基因導入小鼠體內,檢測轉基因小鼠的癌癥發病率,結果如下圖所示。進一步研究發現,乳腺和唾液腺的癌變率較高。下列說法正確的是()A.可用顯微注射法將癌基因導入小鼠體內B.只要有Myc或Ras基因,細胞就會癌變C.兩種癌基因共同作用使細胞更易發生癌變D.Myc和Ras基因的表達沒有組織特異性答案:AC解析:目的基因導入動物細胞通常用顯微注射法。只導入Myc或Ras基因的小鼠癌癥發病率遠遠低于同時導入兩種癌基因的小鼠,說明兩種癌基因共同作用使細胞更容易發生癌變。乳腺和唾液腺的癌變率高于其他部位,說明Myc和Ras基因在乳腺和唾液腺中較容易表達。2.(不定項選擇題)菊花的紫色和白色性狀是由一對等位基因控制的,紫色(R)對白色(r)為顯性。下表中的實驗方案能達到相應實驗目的的是()選項實驗方案實驗目的A用白花植株與紫花植株雜交判斷基因型B將控制開紫花的基因轉入其他植物中改變受體植物花的顏色C將R基因轉入大腸桿菌并大量表達紫色蛋白生產紫色蛋白用作染料D用紫花雜合子的嫩芽組織培養獲得純合子植株用于育種答案:AB解析:根據題意已知白花植株的基因型是rr,紫花植株的基因型是Rr或RR。用白花植株與紫花植株雜交,可用于判斷紫花的基因型。如果后代全部是紫花,則紫花的基因型為RR;如果后代出現了白花,則說明紫花是雜合子,基因型為Rr,A項符合題意。通過基因工程將控制開紫花的基因轉入其他植物中,可改變受體植物花的顏色,B項符合題意。通過基因工程將R基因轉入大腸桿菌并大量表達紫色蛋白,但是大腸桿菌沒有內質網和高爾基體,所以合成的紫色蛋白沒有生物活性,必須人工修飾后才能用作染料,C項不符合題意。用紫花雜合子的嫩芽組織培養獲得的植株仍然是雜合子,D項不符合題意。3.抗菌肽對治療癌癥有一定的作用,下圖表示抗菌肽的合成過程。下列相關說法正確的是()克隆目的基因?導入畢赤酵母菌?篩選菌種?甲醇誘導抗菌肽表達?分離純化?功能研究A.用PCR克隆目的基因不需要DNA解旋酶B.基因表達載體包含起始密碼和終止密碼C.用顯微注射法將基因表達載體導入受體酵母菌D.篩選菌種時通過PCR技術檢測相關蛋白質答案:A解析:利用PCR技術擴增目的基因片段時,不需要解旋酶,而是采用高溫的方法使DNA解旋。基因表達載體包括啟動子和終止子等,但不包括起始密碼和終止密碼。將基因表達載體導入微生物細胞中不使用顯微注射法。篩選菌種時,通過PCR等技術檢測目的基因或轉錄出的mRNA。4.戊型肝炎病毒是一種RNA病毒,其基因組中ORF2基因編碼的pORF2蛋白是戊型肝炎病毒的表面抗原。我國科研人員利用基因工程,將編碼pORF2蛋白的DNA導入大腸桿菌細胞,最終從大腸桿菌中提取pORF2蛋白并制成疫苗。下列分析正確的是()A.利用特定引物對病毒RNA進行PCR擴增即可獲得目的基因B.戊型肝炎病毒與大腸桿菌遺傳物質相同,所以能實現基因的重組C.構建基因表達載體時,需將編碼pORF2蛋白的mRNA與啟動子連接D.利用該方法獲得的疫苗不會誘發細胞免疫但可以產生記憶細胞答案:D解析:需先將病毒的RNA逆轉錄成DNA,再根據DNA序列設計出特異性的引物進行PCR擴增目的基因,A項錯誤。戊型肝炎病毒的遺傳物質是RNA,大腸桿菌的遺傳物質是DNA,B項錯誤。基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子、標記基因等部分,要使目的基因在受體細胞中特異性表達,在構建基因表達載體時,需將編碼pORF2蛋白的DNA與啟動子等調控組件重組在一起,C項錯誤。該蛋白疫苗不會侵染細胞,不產生細胞免疫,但疫苗屬于抗原,會刺激機體產生體液免疫,可以產生記憶細胞(記憶B細胞),D項正確。5.科學家研究發現,一種植物激素——油菜素內酯能促進農藥在植物體內的降解和代謝。用油菜素內酯處理后,許多參與農藥降解的基因(如P450基因和紅霉素抗性基因)的表達和酶活性都得到提高,在這些基因“指導”下合成的蛋白酶能把農藥逐漸轉化為水溶性物質或低毒甚至無毒物質,有的則被直接排出體外。某課題組進一步進行了如下圖所示的實驗操作,下列有關敘述錯誤的是()A.步驟①用PCR技術擴增基因時用到的耐高溫酶通常是指TaqDNA聚合酶;步驟②用到的酶有限制酶和DNA連接酶B.圖中在導入重組質粒之前應用一定濃度的氯化鈣溶液處理受體細菌C.④⑤中菌落的生長情況相同,說明轉基因受體菌無降解農藥的能力D.將重組質粒2導入受體細菌后,在培養基中加入紅霉素可將含有目的基因的細胞初步篩選出來答案:C解析:若④⑤中菌落的生長情況相同,說明④中農藥對受體菌的生長無影響,轉基因受體菌具有了降解農藥的能力。6.(不定項選擇題)中國科學家屠呦呦獲2015年諾貝爾生理學或醫學獎,她研制的抗瘧藥——青蒿素挽救了數百萬人的生命。青蒿素是從黃花蒿中提取的。但是黃花蒿中青蒿素的含量很低,且受地域性種植影響大。通過研究已經弄清了黃花蒿細胞中青蒿素的合成途徑(如下圖實線方框內所示),并且發現酵母細胞也能夠產生青蒿素合成所需的中間產物FPP(如下圖虛線方框內所示)。下列有關敘述正確的是()A.根據圖示代謝過程,科學家在設計培育能生產青蒿素的酵母菌細胞過程中,需要向酵母細胞中導入FPP合成酶基因和ADS酶基因等基因B.在FPP合成酶基因表達過程中,①是轉錄過程,需要DNA聚合酶催化C.檢測過程②是否成功一般可采用抗原—抗體雜交法D.實驗發現,酵母細胞導入相關基因后,這些基因能正常表達,但酵母菌合成的青蒿素仍然很少,根據圖解分析原因很可能是在酵母細胞中一部分FPP用于合成固醇答案:CD解析:由題圖可知,酵母細胞能合成FPP合成酶,但不能合成ADS酶和CYP71AV1酶,即酵母細胞缺乏ADS酶基因和CYP71AV1酶基因,因此,要培育能產生青蒿素的酵母細胞,需要向酵母細胞中導入ADS酶基因、CYP71AV1酶基因,不需要導入FPP合成酶基因。在FPP合成酶基因表達過程中,①形成了mRNA,是轉錄過程,該過程需要RNA聚合酶催化DNA轉錄成RNA。過程②產生了蛋白質,因此常用抗原—抗體雜交來檢測是否已經成功表達。由題圖可知,由于酵母細胞中部分FPP用于合成固醇,因此將相關基因導入酵母菌后,即使這些基因能正常表達,酵母菌合成的青蒿素仍很少。7.回答下列有關遺傳信息傳遞與表達的問題。野生型大腸桿菌(E.coli)具有完整的LacZ基因,該基因編碼的β半乳糖苷酶由α片段和ω片段兩部分組成,兩部分均存在時可將無色化合物Xgal“切割”成半乳糖和深藍色的物質5溴4靛藍,從而使整個菌落變為藍色。DH5α是基因工程中常用的一種大腸桿菌誘變菌株,對氨芐青霉素敏感,其LacZ基因中編碼ω片段的序列仍然保留,但編碼α片段的序列缺失。(1)LacZ基因控制β半乳糖苷酶合成的過程主要包括和兩個環節。

(2)某研究小組構建了質粒pXY1,如圖甲所示,該質粒含氨芐青霉素抗性基因Ampr和編碼大腸桿菌β半乳糖苷酶α片段的基因片段LacZ。圖乙顯示的則是NasⅠ、HpaⅡ和KasⅠ三種限制酶的識別序列(↓表示切割位點)。若以該質粒作為運載體,將外源目的基因(圖丙)導入大腸桿菌DH5α菌株,在構建重組質粒時應選用的限制酶是。此外,還需用到的另一種酶是。

甲乙丙(3)(不定項選擇題)若用含有氨芐青霉素和Xgal的固體培養基篩選導入了pXY1質粒的DH5α大腸桿菌,下列說法正確的是。

A.沒有導入任何質粒的DH5α大腸桿菌可以在該培養基上生長且菌落為白色B.導入了pXY1空載體質粒的DH5α大腸桿菌可以在該培養基上生長且菌落為藍色C.導入了pXY1重組質粒的DH5α大腸桿菌可以在該培養基上生長且菌落為白色D.導入了pXY1重組質粒的DH5α大腸桿菌可以在該培養基上生長且菌落為藍色(4)現從(3)中的固體培養基平板上挑取一個重組菌落,經擴大培養后提取質粒,分別用不同的限制酶處理并對酶切產物進行瓊脂糖凝膠電泳,結果如下表所示。所用限制酶所得條帶長度BamHⅠ、ScaⅠ雙酶切1230bp、2770