选修三 现代生物科技专题

选修三现代生物科技专题专题一基因工程(时间：50分钟满分：100分)一、选择题(每小题5分，共25分)1．(2010·苏州模拟)下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制性核酸内切酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是()A．①②③④B．①②④③C．①④②③D．①④③②解析：①是将一个DNA切成互补的两个黏性末端，由限制性核酸内切酶发挥作用；DNA聚合酶是在DNA复制时发挥作用的(④是DNA复制)；DNA连接酶是将两个DNA片段连接在一起(②)；解旋酶是将DNA分子双链解成两条互补的单链(③)。答案：C2．(2010·福州模拟)下图是获得抗虫棉的技术流程示意图。卡那霉素抗性基因(kanr)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下列叙述正确的是()A．构建重组质粒过程中需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶B．愈伤组织的分化产生了不同基因型的植株C．卡那霉素抗性基因(kanr)中有该过程所利用的限制性核酸内切酶的识别位点D．抗虫棉有性生殖后代能保持抗虫性状的稳定遗传解析：质粒与目的基因结合时需要用同一种限制性核酸内切酶切割，用DNA连接酶连接；愈伤组织由相同细胞分裂形成，分化后产生相同基因型的植株；卡那霉素抗性基因作为标记基因不能有限制性核酸内切酶的切割位点；抗虫棉有性生殖后代可能会发生性状分离，抗虫性状不一定能稳定遗传。答案：A3．(2010·汕头模拟)蛋白质工程与基因工程相比，其突出特点是()A．基因工程原则上能生产任何蛋白质B．蛋白质工程能对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质C．蛋白质工程可以不通过转录和翻译来实现D．蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第三代基因工程解析：蛋白质工程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，以满足人类生产和生活的需求，是延伸出来的第二代基因工程。答案：B4．下图为DNA分子的某一片段，其中①②③分别表示某种酶的作用部位，则相应的酶依次是()A．DNA连接酶、限制酶、解旋酶B．限制酶、解旋酶、DNA连接酶C．解旋酶、限制酶、DNA连接酶D．限制酶、DNA连接酶、解旋酶解析：使碱基对内氢键断裂的是解旋酶；限制酶将特定部位的相邻两脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键断开；连接DNA片段间磷酸二酯键的是DNA连接酶。答案：C5．(2010·诸暨模拟)采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵，培育出了转基因羊。但是人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。下列有关叙述，正确的是()A．人体细胞中凝血因子基因的碱基对数目，小于凝血因子氨基酸数目的3倍B．可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入羊的受精卵C．在该转基因羊中，人凝血因子基因只存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中D．人凝血因子基因开始转录后，DNA连接酶以DNA分子的一条链为模板合成mRNA解析：人体细胞内遗传信息的表达过程中存在终止密码子等不编码氨基酸的情况，因此，细胞中凝血因子基因的碱基对数目应大于凝血因子氨基酸数目的3倍；在该转基因羊中，人凝血因子基因存在于所有的体细胞中；催化mRNA合成的酶是RNA聚合酶。答案：B二、非选择题(共75分)6．(10分)下图为利用生物技术获得生物新品种的过程，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过程使用的酶区别于其他酶的特点是________________________，B表示________。(2)B→D的过程中，若使用的棉花受体细胞为体细胞，⑤表示的生物技术是________。要确定目的基因(抗虫基因)导入受体细胞后，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)图中A、B分别表示目的基因、重组DNA；根据酶的专一性特点，①过程使用的酶是限制性核酸内切酶，其能够识别特定的脱氧核苷酸序列。(2)B→D的过程是转基因植物的培育过程，其需要的生物技术是植物组织培养；在检测转基因棉花中的抗虫基因(目的基因)是否表达时，可让害虫吞食转基因棉花的叶子，观察害虫的存活情况，以确定其是否具有抗虫性状。答案：(1)目的基因能够识别特定的脱氧核苷酸序列重组DNA(2)植物组织培养让害虫吞食转基因棉花的叶子，观察害虫的存活情况，以确定转基因棉花是否具有抗虫性状7．(15分)(2010·山东省潍坊市光华中学高三月考)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下：(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________________________。(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征，可用________与________进行抗原—抗体特异性反应实验，从而得出结论。(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学生识图能力。(1)图中①RNA→DNA表示通过逆转录方式获得目的基因。(2)基因表达载体构建时，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，需要借助于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，导致得不到表达产物。(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其是否具有同样的抗原性。(5)步骤④和⑥相比，基因相同，只是导入的受体细胞的种类不同，因为真核生物和原核生物共用一套密码子，所以表达产物相同。答案：(1)逆转录(2)限制性核酸内切酶和DNA连接酶(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8．(12分)(2010·银川一中测试)2007年度诺贝尔生理学或医学奖授予了美国科学家马里奥·R·卡佩奇和奥利弗·史密西斯、英国科学家马丁·J·埃文斯，奖励他们创造了一套完整的“基因敲除小鼠”的方式。所谓“基因敲除小鼠”，就是先在小鼠的胚胎干细胞上通过基因重组的办法进行基因修饰，即将胚胎干细胞中的某基因改掉，然后将“修饰”后的胚胎干细胞植入小鼠的早期胚胎，生成嵌合体小鼠。这种嵌合体小鼠长大后，体内同时存在被“修饰”过的基因和未被“修饰”的基因。如果某些小鼠的生殖细胞恰巧被“修饰”过，则它们就会生出基因完全被“修饰”过的小鼠。根据所学知识回答下列问题：(1)切割目的基因时，如图所示，该限制酶能识别的碱基序列是______，切点在_______之间。(2)将目的基因转入小鼠胚胎干细胞后，胚胎干细胞能够发育成转基因小鼠，所依据的生物学原理是________。胚胎干细胞在体外培养的条件下可以增殖而不发生________，但通过体外定向诱导，能培育出人造________。(3)从胚胎干细胞转化到获得目的基因纯合子，并配合基因检测，最少需要________代。育种过程是：检测目的基因→________→从中选出目的基因纯合的个体。(4)基因敲除技术中存在着一个难以克服的缺陷：敲除了某个基因后，可能不会产生容易识别的表型改变，因此就不能获知该基因的功能，请你分析原因：________________________________________________________________________。解析：本题以新信息为载体考查基因工程的操作及其应用。(1)限制酶识别的碱基序列为回文序列，两条链的序列正好相反。由题图可知，限制酶识别的碱基序列为GAATTC，且在G和A之间切开。(2)胚胎干细胞发育成个体，体现了动物细胞的全能性；胚胎干细胞在体外培养条件下一般不发生分化，但在一定诱导条件下，可以定向分化形成一定的组织或器官供移植所用。(3)基因工程育种过程为：检测目的基因→选择目的基因进入生殖细胞的个体交配(第一代)→从中选出目的基因纯合的个体(第二代)，所以如果配合基因检测，共需要两代。(4)因基因和性状之间的关系并不是一一对应的关系，有的性状是由多对基因控制，有的基因之间可以互补，敲除了某个基因后，可能产生不易识别的表型改变，因此就不能获知该基因的功能。答案：(1)GAATTCG和A(2)细胞全能性分化组织或器官(3)2选择目的基因进入生殖细胞的个体交配(4)许多基因在功能上是多余的，敲除后，其他基因可以提供同样的功能9．(14分)干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在－70℃条件下保存半年，给广大患者带来福音。(1)蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”：――→设计――→推测――→合成(2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产________的蛋白质，不一定符合________需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过________或________，对现有蛋白质进行________，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。(3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的________结构。(4)对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？__________________________________________________________________________________________________________________________________________。原因是：__________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：本题综合了蛋白质工程与基因工程的异同，并考查了蛋白质工程的原理及在生产实践中的应用。蛋白质工程是研究多种蛋白质的结构和功能、蛋白质折叠、蛋白质分子设计等一系列分子生物学基本问题的一种新型的、强有力的手段。通过对蛋白质工程的研究，可以深入地揭示生命现象的本质和生命活动的规律。基因工程遵循中心法则，从DNA→mRNA→蛋白质折叠产生功能，基本上是生产出自然界已有的蛋白质。蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列→创造出自然界不存在的蛋白质。答案：(1)预期蛋