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第2節(jié)　基因工程及其應(yīng)用 5分鐘訓(xùn)練(預(yù)習(xí)類訓(xùn)練，可用于課前) 1.某地區(qū)一些玉米植株比一般玉米植株早熟、生長整齊而健壯，果穗大、子粒多，因此這些植株可能是（　?。┆? A.單倍體 B.三倍體 C.四倍體 D.雜交種 解析：在玉米的育種中，我們發(fā)現(xiàn)雜交物種具有很多純合個體所不具有的優(yōu)勢，如生長整齊健壯，果穗大、子粒多等等，所以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的玉米種都是雜交種，農(nóng)民每年都要購買新的玉米種子，絕對不能使用以前的玉米田里的玉米子粒當(dāng)種子，因為那些種子出現(xiàn)了性狀分離，會有一定量的純合個體，失去雜交優(yōu)勢，導(dǎo)致大量減產(chǎn)。 答案：D 2.填寫下表： 答案：（1）兩個或多個品種間雜交、選擇、培育，得到新品種?。?）育種周期長；雜交后代會出現(xiàn)分離現(xiàn)象；不能得到新基因?。?）基因重組?。?）利用物理、化學(xué)因素誘發(fā)基因突變?。?）提高突變率，在較短時間內(nèi)獲得更多的優(yōu)良變異類型　（6）突變的不定向性使選育工作量大，具有盲目性?。?）基因突變 10分鐘訓(xùn)練(強(qiáng)化類訓(xùn)練，可用于課中) 1.上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所成功培育出第一頭攜帶白蛋白的轉(zhuǎn)基因牛，他們還研究出一種可大大提高基因表達(dá)水平的新方法，使轉(zhuǎn)基因動物乳汁中的藥物蛋白含量提高30多倍?！稗D(zhuǎn)基因動物”是指（　?。┆? A.提供基因的動物 B.基因組中增加外源基因的動物 C.能產(chǎn)生白蛋白的動物 D.能表達(dá)基因信息的動物 解析：提供基因的動物是一個正常的動物，而不是轉(zhuǎn)基因工程的產(chǎn)物，也含有白蛋白基因，因此能產(chǎn)生白蛋白，在產(chǎn)生白蛋白過程中必然能夠完成該基因的信息表達(dá)，因此A、C、D三個選項均是錯誤的。轉(zhuǎn)基因動物指的就是在其基因組中含有外源基因的動物。 答案：B 2.要使目的基因與對應(yīng)的載體重組，所需的兩種酶是（　　） ①限制酶?、谶B接酶　③解旋酶?、苓€原酶 A.①② B.③④ C.①④ D.②③ 解析：目的基因與對應(yīng)的運(yùn)載體結(jié)合起來的過程是：先用限制酶分別處理目的基因和運(yùn)載體，使之露出相同的黏性末端；將切下的目的基因的片段插入到質(zhì)粒切口處，再用DNA連接酶將處理好的目的基因和運(yùn)載體的黏性末端連接好，就完成了基因的重組。 答案：A 3.下列不屬于利用基因工程技術(shù)制取的藥物是（　　） A.在大腸桿菌體內(nèi)獲得白細(xì)胞介素 B.在酵母菌體內(nèi)獲得干擾素 C.在青霉菌體內(nèi)獲得青霉素 D.在大腸桿菌體內(nèi)獲得胰島素 解析：A、B、D選項中的藥物都是通過基因工程實現(xiàn)了外源基因在異體表達(dá)而獲得的，C項中的青霉菌合成青霉素是自身基因表達(dá)的結(jié)果。 答案：C 4.DNA整合到細(xì)胞染色體中的過程，屬于（　?。┆? A.基因突變 B.基因重組 C.基因互換 D.染色體變異 解析：DNA整合到細(xì)胞染色體中的過程就是利用基因工程技術(shù)完成的，該DNA與細(xì)胞內(nèi)染色體上的DNA發(fā)生了重新組合的現(xiàn)象，屬于廣義的基因重組。 答案：B 5.基因工程是在DNA水平上進(jìn)行設(shè)計施工的。在基因操作的基本步驟中，不進(jìn)行堿基互補(bǔ)的步驟的是 …（　?。┆? A.目的基因與運(yùn)載體結(jié)合 B.將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞 C.目的基因的檢測 D.目的基因的表達(dá) 解析：在基因操作的4個基本步驟中，形成重組DNA分子以及目的基因檢測和表達(dá)過程，均存在堿基互補(bǔ)配對，只有目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞不需要堿基互補(bǔ)配對。 答案：B 6.下列有關(guān)質(zhì)粒的敘述，正確的是（　　） A.質(zhì)粒是廣泛存在于細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的一種顆粒狀細(xì)胞器 B.質(zhì)粒是僅存于細(xì)菌細(xì)胞中能自我復(fù)制的小型環(huán)狀DNA分子 C.質(zhì)粒在侵入宿主細(xì)胞后能夠自主復(fù)制 D.質(zhì)粒的復(fù)制過程一定是在宿主細(xì)胞外獨(dú)立地進(jìn)行 解析：質(zhì)粒存在于許多細(xì)菌以及酵母菌等生物中，是細(xì)胞染色體外能夠自主復(fù)制的很小的環(huán)狀DNA分子，能夠在宿主細(xì)胞中自主復(fù)制并得以表達(dá)。 答案：C 7.為了培育節(jié)水高產(chǎn)品種，科學(xué)家將大麥中與抗旱節(jié)水有關(guān)的基因?qū)胄←?，得到轉(zhuǎn)基因小麥，其水分利用率提高了20%。這項技術(shù)的遺傳學(xué)原理是（　　） A.基因突變 B.基因重組 C.基因復(fù)制 D.基因分離 解析：本題考查學(xué)生對生物變異原理的理解。應(yīng)用重組DNA技術(shù)，人們可以把某個目的基因，通過載體送入生物細(xì)胞中，并且使新的基因在細(xì)胞中正確表達(dá)，從而達(dá)到定向改變生物性狀的目的。這項技術(shù)的遺傳學(xué)原理是基因重組。除了轉(zhuǎn)基因技術(shù)外，利用雜交育種或誘變育種的手段也能培育新品種。 答案：B 8.下圖縱軸表示青霉菌的菌株數(shù)，橫軸表示青霉菌產(chǎn)生的青霉素產(chǎn)量，曲線a表示使用誘變劑前菌株數(shù)與產(chǎn)量之間的變化，曲線b、c、d表示使用不同劑量的誘變劑后菌株數(shù)與產(chǎn)量之間的變化。請根據(jù)圖完成下列問題： （1）曲線b和a相比，說明了__________________________________________________。 （2）b、c、d 3條曲線比較，說明了_______________________。 （3）比較b、c、d 3條曲線的變化，最符合人們要求的菌株是__________，從中我們可得到什么啟示？ 解析：（1）分析曲線對于a與b的菌株數(shù)最高值，可以看出誘變后少量的菌株就可以產(chǎn)生等量的青霉素，所以說基因突變提高了青霉素的產(chǎn)量。（2）b、c、d相比較可以看出，用不同劑量的誘變劑可以使青霉菌向不同的方向突變，從而使產(chǎn)量出現(xiàn)很大的差異，這就體現(xiàn)了基因突變的不定向性。（3）符合人們要求的菌株是d，因為在同樣多的菌株的情況下，d的產(chǎn)量是最多的。 答案：（1）誘變劑可以引起青霉菌發(fā)生基因突變，使青霉素的產(chǎn)量提高?。?）基因突變具有不定向性　（3）d曲線對應(yīng)的青霉素株　人們可以通過反復(fù)誘變，不斷地從誘變產(chǎn)生的突變中篩選出高產(chǎn)菌株，從而提高青霉素的產(chǎn)量。 30分鐘訓(xùn)練(鞏固類訓(xùn)練，可用于課后) 1.在遺傳工程技術(shù)中，限制性內(nèi)切酶主要用于（　?。┆? A.目的基因的提取和導(dǎo)入 B.目的基因的導(dǎo)入和檢測 C.目的基因與運(yùn)載體的結(jié)合和導(dǎo)入 D.目的基因的提取和與運(yùn)載體結(jié)合 解析：基因的“剪刀”——限制性內(nèi)切酶的作用特點是：一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列，并且能在特定的切點上切割DNA分子。酶切的結(jié)果是產(chǎn)生黏性末端。在目的基因與運(yùn)載體結(jié)合時，若以質(zhì)粒作為運(yùn)載體，首先要用一定的限制酶切割質(zhì)粒，使質(zhì)粒出現(xiàn)一個切口，露出黏性末端。然后用同一種限制酶切斷目的基因，使其產(chǎn)生相同的黏性末端。將切下的目的基因的片段插入到質(zhì)粒的切口處，再加入適量的DNA連接酶，把兩個斷口處的磷酸二酯鍵連接起來，這樣就形成了一個重組DNA分子?？梢姡谔崛∧康幕蚝湍康幕蚺c運(yùn)載體結(jié)合時，均需要限制性內(nèi)切酶。而將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，主要是借鑒細(xì)菌或病毒侵染細(xì)胞的途徑，或者是顯微注射。 答案：D 2.下列高科技成果中，根據(jù)基因重組原理進(jìn)行的是（　?。┆? ①我國科學(xué)家袁隆平利用雜交技術(shù)培育出超級水稻?、谖覈茖W(xué)家將蘇云金的某些基因移植到棉花體內(nèi)，培育出抗蟲棉?、畚覈茖W(xué)家通過返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒　④我國科學(xué)家通過體細(xì)胞克隆技術(shù)培育出克隆牛 A.① B.①② C.①②③ D.②③④ 解析：在減數(shù)分裂中，同源染色體的兩條非姐妹染色單體的互換和非同源染色體間的自由組合都可以發(fā)生基因重組。在題目給出的選項中：①我國科學(xué)家袁隆平利用雜交技術(shù)培育出超級水稻，其原理是基因重組；②我國科學(xué)家將蘇云金的某些基因移植到棉花體內(nèi)，培育出抗蟲棉，其原理是基因重組；③我國科學(xué)家通過返回式衛(wèi)星搭載種子培育出太空椒，其原理是基因突變；④我國科學(xué)家通過體細(xì)胞克隆技術(shù)培育出克隆牛，屬于無性生殖，不產(chǎn)生基因間的重新組合。 答案：B 3.人類基因組計劃中被檢測的脫氧核苷酸所含有的堿基是（　?。┆? A.腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶 B.腺嘌呤、鳥嘌呤、尿嘧啶、胸腺嘧啶 C.腺嘌呤、鳥嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶 D.腺嘌呤、尿嘧啶、胞嘧啶、胸腺嘧啶 解析：考查對脫氧核苷酸組成的掌握，由題意得，人類基因組計劃中測定的是人的24條染色體的脫氧核苷酸序列，即DNA，DNA中無尿嘧啶。掌握DNA和RNA的不同點和相同點是解決遺傳學(xué)問題的基礎(chǔ)，對此大家應(yīng)該牢記。 答案：A 4.如果科學(xué)家通過轉(zhuǎn)基因工程，成功地把一位女性血友病患者的造血細(xì)胞進(jìn)行改造，使其凝血功能恢復(fù)正常。那么，她后來所生的兒子中（　　） A.全部正常 B.一半正常 C.全部有病 D.不能確定 解析：利用基因治療的方法可以使很多的患者康復(fù)，但是基因治療并沒有改變?nèi)说幕蛐?，更不會改變?nèi)说纳臣?xì)胞的基因，而血友病是伴X的隱性遺傳病，女性患者的基因型為XbXb，所以她所生的兒子都繼承了她的Xb基因，基因型為XbY，是患者。 答案：C 5.關(guān)于基因工程的敘述正確的是（　?。┆? A.基因工程常以抗菌素抗性基因為目的基因 B.細(xì)菌質(zhì)粒是基因工程常用的運(yùn)載體 C.通常用一種限制性內(nèi)切酶處理含目的基因的DNA，用另一種限制性內(nèi)切酶處理運(yùn)載體DNA D.為育成抗除草劑的作物新品種，導(dǎo)入抗除草劑基因時只能以受精卵為受體細(xì)胞 解析：基因工程的操作一般要經(jīng)歷四個步驟：提取目的基因、目的基因與運(yùn)載體結(jié)合、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的表達(dá)和檢測。在基因工程中，目的基因是指能夠翻譯成人類所需目的產(chǎn)物的基因?；蚬こ讨谐Ｓ玫倪\(yùn)載體是質(zhì)粒，存在于許多細(xì)菌與酵母菌等生物中。目的基因與運(yùn)載體結(jié)合需要限制性核酸內(nèi)切酶來切出相同的黏性末端，而且只有黏性末端能夠進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對時才能連接在一起，因此在提取目的基因和切割質(zhì)粒DNA時要用同一種限制性核酸內(nèi)切酶。目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞可以用顯微注射法和噬菌體或者細(xì)菌侵染細(xì)胞等方法把目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。要檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞，就要用到標(biāo)志基因，標(biāo)志基因通常是抗菌素抗性基因。在培育轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物時，我們可以用受精卵作為受體細(xì)胞，但是受精卵的數(shù)量有限不易獲得，所以通常情況下我們就用植物的體細(xì)胞，然后再用植物組織培養(yǎng)的方法來獲得受體細(xì)胞，培育新品種。 答案：B 6.用基因工程的方法培育抗蟲棉，下列導(dǎo)入目的基因的做法正確的是(　　) ①將毒素蛋白注射到棉受精卵中?、趯⒕幋a毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中?、蹖⒕幋a毒素蛋白的DNA序列，與質(zhì)粒重組，導(dǎo)入細(xì)菌，用該細(xì)菌感染棉的體細(xì)胞，再進(jìn)行組織培養(yǎng)　 ④將編碼毒素蛋白的DNA序列，與細(xì)菌質(zhì)粒重組，注射到棉的子房并使之進(jìn)入受精卵 A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 解析：該題考查的是對基因工程步驟的記憶。 答案：C 7.下列黏性末端屬于同一種限制酶切割而成的是（　?。┆? A.①② B.①③ C.①④ D.②③  解析：由同一種限制酶切割，就會形成兩個黏性末端，這兩個黏性末端能夠發(fā)生堿基互補(bǔ)配對，這也是限制酶的一個特點。 答案：B 8.1976年人類首次獲得轉(zhuǎn)基因生物，即將人的生長抑制素因子的基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌，并獲得表達(dá)。這里的“表達(dá)”是指該基因在大腸桿菌內(nèi)（　?。┆? A.能進(jìn)行DNA復(fù)制 B.能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯 C.能合成生長抑制素因子 D.能合成人的生長激素 解析：表達(dá)就是指在基因的控制下合成相關(guān)的基因產(chǎn)物——生長抑制因子。 答案：C 9.實施基因工程第一步的一種方法是把所需的基因從供體細(xì)胞內(nèi)分離出來，這要利用限制性內(nèi)切酶。從大腸桿菌中提取的一種限制性內(nèi)切酶EcoRI，能識別DNA分子中的GAATTC序列，切點在G與A之間。這是應(yīng)用了酶的（　?。┆? A.高效性 B.專一性 C.多樣性 D.催化活性受外界條件影響?yīng)? 答案：B 10.下列關(guān)于限制酶的說法不正確的是（　　） A.限制酶廣泛存在于各種生物中，微生物中很少分布 B.一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列 C.不同的限制酶切割DNA的切點不同 D.限制酶的作用是用來提取目的基因 答案：A 11.科學(xué)家用納米技術(shù)制造出一種“生物導(dǎo)彈”，可以攜帶DNA分子。把它注射入組織中，可以通過細(xì)胞的內(nèi)吞作用的方式進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，DNA被釋放出來，進(jìn)入到細(xì)胞核內(nèi)，最終整合到細(xì)胞染色體中，成為細(xì)胞基因組的一部分，DNA整合到細(xì)胞染色體中的過程，屬于（　?。〢.基因突變 B.細(xì)胞融合 C.基因互換 D.染色體變異 解析：導(dǎo)入的是DNA分子而不是單個基因，會導(dǎo)致細(xì)胞的染色體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，屬于染色體變異。 答案：D 12.運(yùn)用現(xiàn)代生物技術(shù)，將蘇云金芽孢桿菌的抗蟲基因整合到棉花細(xì)胞中，為檢測實驗是否成功，最方便的方法是檢測棉花植株是否有（　?。┆? A.抗蟲基因 B.抗蟲基因的產(chǎn)物 C.新的細(xì)胞核 D.相應(yīng)的性狀 解析：基因工程中目的基因?qū)胧欠癯晒Φ臋z測，主要是檢測受體細(xì)胞是否出現(xiàn)了預(yù)期的目的基因產(chǎn)物，在這里最簡便的辦法就是看看是否出現(xiàn)殺蟲的性狀。 答案：D 13.1978年，美國科學(xué)家利用工程技術(shù)，將人類胰島素基因拼接到大腸桿菌的DNA分子中，然后通過大腸桿菌的繁殖，生產(chǎn)出了人類胰島素。請完成下列問題： (1)上述人類胰島素的合成是在________________處進(jìn)行的，其決定氨基酸排列順序的mRNA的模板是由_________基因轉(zhuǎn)錄而成的。 (2)合成的該胰島素含51個氨基酸，由2條多肽鏈組成，那么決定它合成的基因中至少應(yīng)含有堿基_________個。 (3)同種生物之間的基因移植成功，說明了生物共用的是一套_________。 (4)某個DNA分子被“嫁接”上或“切割”掉某個基因，實際并不影響遺傳信息的表達(dá)功能。這說明___________________________。 答案：(1)大腸桿菌核糖體　人類胰島素　（2）306?。?）遺傳密碼?。?）基因是有遺傳效應(yīng)的DNA片段 14.(2010江蘇高考)基因工程又叫基因拼接技術(shù)。 （1）在該技術(shù)中，用人工合成方法獲得目的基因的途徑之一是：以目的基因轉(zhuǎn)錄的________為模板，________成互補(bǔ)的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成________。 （2）基因工程中常用的受體細(xì)胞有細(xì)菌、真菌、________。若將真核基因在原核細(xì)胞中表達(dá)，對該目的基因的基本要求是________。 （3）假設(shè)以大腸桿菌質(zhì)粒作為運(yùn)載體，并以同一種限制性內(nèi)切酶切割運(yùn)載體與目的基因，將切割后的運(yùn)載體與目的基因片段混合，并加入DNA連接酶。連接產(chǎn)物至少有________種環(huán)狀DNA分子，它們分別是________________________________________________。 解析：此題主要考查基因工程技術(shù)，在該技術(shù)中，用人工合成方法獲得目的基因的途徑之一是：以目的基因轉(zhuǎn)錄的mRNA為模板，反轉(zhuǎn)錄成互補(bǔ)的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA?；蚬こ讨谐Ｓ玫氖荏w細(xì)胞有細(xì)菌、真菌、動植物細(xì)胞。若將真核基因在原核細(xì)胞中表達(dá)，對該目的基因的基本要求是除去內(nèi)含子。假設(shè)以大腸桿菌質(zhì)粒作為運(yùn)載體，并以同一種限制性內(nèi)切酶切割運(yùn)載體與目的基因，將切割后的運(yùn)載體與目的基因片段混合，并加入DNA連接酶。連接產(chǎn)物至少有3種環(huán)狀DNA分子，它們分別是運(yùn)載體自連的、目的基因片段自連、運(yùn)載體與目的基因片段相連的環(huán)狀DNA分子。 答案：（1）信使RNA（mRNA）　逆轉(zhuǎn)錄（反轉(zhuǎn)錄）　雙鏈DNA（目的基因）?。?）動植物細(xì)胞除去內(nèi)含子?。?）3　運(yùn)載體自連的、目的基因片段自連、運(yùn)載體與目的基因片段相連的環(huán)狀DNA分子