高考生物一轮复习 基因工程 及其安全性限时训练

藏躲市安详阳光实验学校选修三现代生物科技专题
第1讲基因工程——及其安全性(含生
物武器)
(时间：45分钟)
A级基础演练
1．(2013·温州测试)下列关于基因工程的叙述中，正确的是
( )。

A．DNA连接酶和RNA聚合酶催化生成的化学键相同
B．DNA连接酶对“缝合”序列不进行特异性识别，无专一性催化特点
C．受体细菌若能表达质粒载体上抗性基因，即表明重组质粒成功导入
D．培育转基因油菜，需对受体细胞进行氯化钙处理
解析DNA连接酶和RNA聚合酶催化生成的化学键都是磷酸二酯键，故A项正确；酶具有专一性的特点，对于有黏性末端的DNA片段，DNA连接酶只识别连接含有相同黏性末端的DNA片段，故B项错误；有些受体细菌体内本身就含有与质粒上相同的抗性基因，故抗性基因的表达不能作为成功导入的标志，故C项错误；用氯化钙处理大肠杆菌，可增加大肠杆菌细胞壁的通透性，
利于重组质粒的导入，对于植物细胞而言，氯化钙不起作用，故D项错误。

答案A
2．对转基因生物的安全性发生争论，与科学发展水平的限制有密切关系。

下面关于基因的相关知识中，不可能是争论的原因的是
( )。

A．对基因的结构和调控机制等的了解仍相当有限
B．所转移的基因有不少是异种生物之间的基因转移
C．外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的
D．DNA重组技术需要有精心设计的“分子工具”
解析在DNA重组技术中使用的“分子工具”包括限制性内切酶、DNA连接酶和运载体，人们可以根据需要选择使用，不可能是争论的原因。

答案D
3．(2013·广东名校质检)下列关于基因成果的概述，错误的是
( )。

A．在医药卫生方面，主要用于治疗疾病
B．在农业上主要是培育高产、稳产、品质优良和具有抗性的农作物
C．在养殖业上培育出了体型巨大，品质优良的动物
D．在环境保护方面主要用于环境监测和对污染环境的净化
解析基因成果在医药卫生方面，主要用于生产药物。

答案A
4．(2013·广东四校联考)将人的干扰素基因通过基因定点突变，使干扰素第17位的半胱氨酸改变成丝氨酸，改造后的干扰素比天然干扰素的抗病毒活性和稳定性显著提高，此项技术属于
( )。

A．蛋白质工程B．细胞工程
C．胚胎工程D．生态工程
解析蛋白质工程是利用基因工程手段，包括基因的定点突变和基因表达对蛋白质进行改造，以期获得性质和功能更加完善的蛋白质分子。

由题意知该技术属于蛋白质工程。

答案A
5．(2012·广雅中学模拟)以下为形成cDNA过程和PCR扩增过程示意图。

据图分析，下列说法正确的是
( )。

A．催化①过程的酶是RNA聚合酶
B．④过程发生的变化是引物与单链DNA结合
C．催化②⑤过程的酶都是DNA聚合酶，都能耐高温
D．如果RNA单链中A与U之和占该链碱基含量的40%，则一个双链DNA中，A与U之和也占该DNA碱基含量的40%
解析由题意可知，①②③④⑤分别表示逆转录、DNA的复制、DNA解旋、引物结合到单链DNA及互补链的合成。

①过程由逆转录酶催化完成，A错；
由以上分析知B正确；催化②⑤过程的酶都是DNA聚合酶，过程⑤是在70～
75 ℃的高温条件下进行的，只有该过程中的酶需耐高温，C错；在DNA分子
中有T无U，D错。

答案B
6．如图是利用基因工程技术培育转基因植物，生产可食用疫苗的部分过程示意图，其中PstⅠ、SmaⅠ、Eco RⅠ、ApaⅠ为四种限制性核酸内切酶。

下列说法错误的是
( )。

A．图示过程是基因工程的核心步骤
B．表达载体构建时需要用到限制酶SmaⅠ
C．抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来
D．除图示组成外，表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构
解析图示过程为基因表达载体的构建过程，是基因工程中的核心步骤。

构建过程中需要将目的基因完整切割下来，此时要用到限制酶PstⅠ、EcoRⅠ。

抗卡那霉素基因是标记基因，目的是便于鉴定和筛选含有目的基因的细胞。

基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等。

答案B
7．(2011·海南单科，31)回答有关基因工程的问题。

(1)构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生
黏性末端，也可能产生________末端。

若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生________(相同、不同)黏性末端的限制酶。

(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其
启动子等，其中启动子的作用是________。

在用表达载体转化大肠杆菌时，常用________处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为________。

为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成________，常用抗原—抗体杂交技术。

(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因
插入农杆菌Ti质粒的________中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA 重组将目的基因插入植物细胞的________上。

解析(1)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。

当限制酶在它识别序列的中心轴两侧将DNA切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中心轴线切开时，产生的是平末端。

要使目的基因和质粒直接进行连接，应使用同种限制酶切割目的基因和质粒，使二者产生相同黏性末端。

(2)一个基因表达载体的组成，除含有目的
基因外，还必须有启动子、终止子和标记基因。

启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因首端，是RNA聚合酶识别和结合部位，可以驱动目的基因转录出mRNA。

在用表达载体转化大肠杆菌时，为便于表达载体进入，常用CaCl2处理大肠杆菌。

要检测目的基因是否转录出对应的mRNA，可采用分子杂交技术，即用目的基因片段作探针，与mRNA杂交，如果显示出杂交带，则表明目的基因转录出了mRNA。

(3)运用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时，要先将目的基因插入农杆菌Ti质粒的TDNA中，然后将该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入到植物细胞的染色体DNA上。

答案(1)平相同(2)驱动胰岛素基因转录出mRNA CaCl2溶液(或Ca2＋) 分子杂交技术蛋白质
(3)TDNA 染色体DNA
B级智能提升
8．(新题快递)请阅读下列几段文字后回答问题。

资料1 有人把蚕的DNA分离出来，用一种酶“剪切”下制造丝蛋白的基因，再从细菌细胞中提取一种叫“质粒”的DNA分子，把它和丝蛋白基因拼接在一起再送回细菌细胞中，结果，此细菌就有生产蚕丝的本领。

资料2 法国科学家发现，玉米、烟草等植物含有类似人体血红蛋白的基因，如加入“Fe”原子，就可以制造出人的血红蛋白，从而由植物提供医疗中所需要的人体血液。

(1)所有这些实验统称为________工程，所有这些实验的结果，有没有生成前所未有的新型蛋白质？________。

(2)资料1中实验结果的细菌能生产蚕丝，说明________。

在将质粒导入大肠杆菌时，一般要用________处理该菌，以使之处于________细胞状态，以便吸收周围环境中的DNA分子。

(3)资料2中由玉米、烟草的基因生产人类血红蛋白为什么要加入“Fe”原子？
_________________________________________________________________ _______。

植物中含类似人类血红蛋白基因，从进化上看，说明______。

解析(1)这些实验统称为基因工程，生产的蛋白质都是自然界已有的。

基因工程不能生产自然界没有的蛋白质，只能生产自然界已有的蛋白质。

(2)细菌能生产蚕丝，说明蚕的丝蛋白基因在细菌体内能够表达。

将质粒导入细菌时，一般需将Ca2＋处理细菌，使之处于感受态，以便吸收周围环境中的DNA 分子。

(3)由于血红蛋白中含有Fe2＋，所以由玉米、烟草基因生产人类血红蛋白时要加入“Fe”原子。

由于不同的生物能够生产出相同的物质，从进化上看，说明不同的生物之间具有一定的亲缘关系。

答案(1)基因没有(2)蚕的丝蛋白基因在细菌体内得以表达Ca2＋感受态(3)人类的血红蛋白是一种含Fe2＋的特殊蛋白质不同生物之间具有
一定的亲缘关系
9．(新题快递)人外周血单核细胞能合成白介素2(IL～2)。

该蛋白可增强机体免疫功能，但在体内易被降解。

研究人员将IL－2基因与人血清白蛋白(HSA)基因拼接成一个融合基因，并在酵母菌中表达，获得具有IL－2生理功能、且不易降解的IL－2－HSA融合蛋白。

其技术流程如图。

请回答下列问题。

(1)培养人外周血单核细胞的适宜温度为________℃；图中②表示________
过程。

(2)表达载体1中的位点________，应为限制酶BglⅡ的识别位点，才能成功
构建表达载体2。

(3)表达载体2导入酵母菌后，融合基因转录出的mRNA中，与IL－2蛋白对
应的碱基序列不能含有________(起始、终止)密码子，才能成功表达出IL －2－HSA融合蛋白。

(4)应用____________杂交技术可检测酵母菌是否表达出IL－2－HSA融合蛋
白。

解析(1)人体的体温是37 ℃左右，因此培养人体细胞的最适宜温度就是
37 ℃。

由mRNA到cDNA过程是逆转录过程。

(2)根据图解可知目的基因的两
端分别是由限制酶Eco R I、BglⅡ切割的，一般用同一限制酶切割才能形成相同的黏性末端，表达载体1中的位点a具有Eco R I的识别位点，因此位点a应为限制酶BglⅡ的识别位点，才能成功构建表达载体2。

(3)mRNA中
如果含有终止密码子，则会导致翻译终止，不能合成出目的蛋白。

(4)抗原、抗体的结合具有特异性，抗原—抗体杂交技术可以迅速检测出酵母菌是否表达出IL－2－HSA融合蛋白。

答案(1)37(或36.5±0.5)反(或逆)转录(2)a
(3)终止(4)抗原—抗体
10．(新题快递)ch1L基因是蓝细菌(蓝藻)DNA上控制叶绿素合成的基因，为研究该基因对叶绿素合成的控制，需要构建该种生物缺失ch1L基因的变异株细胞。

技术路线如图甲所示，请据图分析回答问题。

(1)与真菌相比较，蓝细菌在结构上最主要的特点是________，在功能上最
主要的特点是___________。

(2)①②过程中均使用的工具酶有________。

(3)构建重组质粒B在整个操作过程中的目的是______________和________。

(4)若含有ch1L基因的DNA片段和选用的质粒上的限制酶切割位点如图乙所
示。

请回答问题。

①构建含ch1L基因的重组质粒A时，应选用的限制酶是________，对
________进行切割。

②同时用酶1和酶4切割图乙中的质粒，则产生含有1 800对碱基和8 200
对碱基的两种片段；用图中四种酶同时切割此质粒，则产生含有600对碱基和8 200对碱基的两种片段；若换用酶1和酶3同时切割此质粒，则产生
_________________________________________________________________ _______。

解析(1)蓝细菌为原核生物，与真核生物相比最主要的特点是无核膜包被的细胞核。

从功能上分析，蓝细菌有光合色素能够进行光合作用。

(4)含ch1L 基因的DNA片段没有酶4的切割位点，其中酶2的切割位点在ch1L基因中，所以只能用酶1和酶3同时切割含ch1L基因的DNA片段和质粒。

用酶1和酶4切割质粒，质粒被切成l 800对碱基和8 200对碱基的两种片段，说明酶1―→酶2―→酶3―→酶4，总长为1 800对碱基；用四种酶同时切割得到600对碱基和8 200对碱基的两种片段，说明酶1―→酶2，酶2―→酶3，酶3―→酶4，长度均为600对碱基。

故用酶1和酶3同时切割质粒，产生含有1 200对碱基和8 800对碱基的两种片段。

答案(1)没有核膜包被的细胞核能够进行光合作用
(2)限制性核酸内切酶和DNA连接酶(3)破坏ch1L基因操作成功后筛选
出该变异株(4)①酶1和酶3 质粒和含ch1L基因的DNA ②含有1 200对碱基和8 800对碱基的两种片段
11．(2012·新题快递)用小鼠进行DNA重组研究中形成的“基因敲除”技术，能“敲除”DNA分子上的特定基因。

该技术的主要过程如下：
第一步：分离小鼠胚胎干细胞，这些细胞中含有需要改造的基因，称“靶基因”。

第二步：获取与“靶基因”同源的DNA片段，利用特定技术在该DNA片段上插入neo R基因(新霉素抗性基因)成为突变DNA(如图)，使该片段上的靶基因失活。

第三步：将插入neo R基因(新霉素抗性基因)的靶基因转移入胚胎干细胞，再通过同源互换，用失活靶基因取代两个正常靶基因中的一个，完成对胚胎干细胞的基因改造。

第四步：将第三步处理后的胚胎干细胞，转移到特定培养基中筛选培养。

其基本原理如下图所示：
(1)第二步中neo R基因插入靶基因使用的工具酶是________。

neo R基因不仅能使靶基因失活，还是________；“靶基因失活”的含义是
__________________。

(2)从研究者成功获得如上图所示的“敲除”一个靶基因的胚胎干细胞，到将该细胞培育成“基因敲除”小鼠，运用到的生物技术有________、
________、________等。

(3)科学家可以通过“基因敲除”技术来治疗疾病，上题中获得的基因敲除小鼠，能否直接用来研究基因功能并说明原因________，
_________________________________________________________________ _______。

解析(1)将neo R基因插入靶基因需要用限制酶处理获得相同的黏性末端，再加入DNA连接酶进行连接，故使用的工具酶是基因工程中的限制酶、DNA 连接酶；neo R基因是新霉素抗性基因，可作为标记基因；“靶基因失活”的含义是靶基因不能正常表达。

(2)获得如题图所示的“敲除”一个靶基因的胚胎干细胞到该细胞培育成“基因敲除”小鼠需用到克隆技术、转基因技术和细胞培养技术。

(3)因为该小鼠体内仍有一个正常的靶基因，能表达性状，故不能得到靶基因的功能，因而不能直接用来研究基因功能。

答案(1)限制酶、DNA连接酶标记基因靶基因不能正常表达(2)克隆技术转基因技术细胞培养技术(3)不能因为该小鼠体内仍有一个正常的靶基因，也能表达性状，故不能得到靶基因的功能。