2014屆高三生物一輪復習 配套試題匯編 專題21 基因工程、生物技術(shù)的安全性和倫理問題

專題21基因工程、生物技術(shù)的安全性和倫理問題 基因工程的原理及工具命題剖析考向掃描1以選擇題的形式考查基因工程的基本概念,考查學生識記和應用知識的能力2結(jié)合實例考查基因工程的操作工具,如根據(jù)限制酶的切割位點分析限制酶的應用,考查學生理解和綜合分析的能力,多以選擇題形式出現(xiàn)命題動向命題會結(jié)合新的背景材料考查基因工程操作的各種工具,多數(shù)情況下會綜合基因工程的步驟共同考查,形式多以文字描述、圖示等形式出現(xiàn),選擇題、非選擇題均會出現(xiàn)(2010年全國理綜卷)下列敘述符合基因工程概念的是()A.B淋巴細胞與腫瘤細胞融合,雜交瘤細胞中含有B淋巴細胞中的抗體基因B.將人的干擾素基因重組到質(zhì)粒后導入大腸桿菌,獲得能產(chǎn)生人干擾素的菌株C.用紫外線照射青霉菌,使其DNA發(fā)生改變,通過篩選獲得青霉素高產(chǎn)菌株D.自然界中天然存在的噬菌體自行感染細菌后其DNA整合到細菌DNA上解析:A項B淋巴細胞與腫瘤細胞融合,屬于細胞工程;C項用紫外線照射青霉菌,使其DNA發(fā)生改變,進而篩選出青霉素高產(chǎn)菌株,屬于人工誘變;D項自然界中天然存在的噬菌體自行感染細菌后其DNA整合到細菌DNA上,并沒有進行人為的加工,屬于自然狀態(tài)下的基因重組。答案:B。基因工程的操作步驟及應用命題剖析考向掃描1借助背景材料以非選擇題的形式考查基因工程的操作程序,考查學生理解和應用知識的能力2通過流程圖的形式,結(jié)合基因工程的工具考查基因工程操作的過程,如基因表達載體的構(gòu)建、基因?qū)胧荏w的方法、目的基因的檢測與鑒定等,考查學生獲取及處理信息的能力和綜合分析的能力,多以非選擇題形式出現(xiàn)命題動向命題將會結(jié)合生產(chǎn)實際或最新科研材料考查基因工程的操作方法及技術(shù)手段,有時會結(jié)合細胞工程、胚胎工程綜合命制試題,多以文字描述、圖示等形式出現(xiàn),題型主要以非選擇題為主1.(2012年四川理綜卷,2,6分)將大腸桿菌的質(zhì)粒連接上人生長激素的基因后,重新置入大腸桿菌的細胞內(nèi),通過發(fā)酵就能大量生產(chǎn)人生長激素。下列敘述正確的是()A.發(fā)酵產(chǎn)生的生長激素屬于大腸桿菌的初級代謝產(chǎn)物B.大腸桿菌獲得的能產(chǎn)生人生長激素的變異可以遺傳C.大腸桿菌質(zhì)粒標記基因中腺嘌呤與尿嘧啶含量相等D.生長激素基因在轉(zhuǎn)錄時需要解旋酶和DNA連接酶解析:本題考查基因工程的有關(guān)知識。大腸桿菌發(fā)酵產(chǎn)生的生長激素屬于次級代謝產(chǎn)物;生長激素基因可以伴隨質(zhì)粒的復制而復制,伴隨質(zhì)粒傳遞給后代,故B正確;質(zhì)粒是小型環(huán)狀DNA分子,不存在尿嘧啶;DNA轉(zhuǎn)錄需要RNA聚合酶,不需要解旋酶和DNA連接酶。- 1 - / 6答案:B。2.(2012年浙江理綜卷,6,6分)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?，F(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BB.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BC.利用DNA聚合酶將基因B與質(zhì)粒連接后導入玫瑰細胞D.將基因B直接導入大腸桿菌,然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細胞解析:本題考查的是基因工程的工具及步驟等知識。藍色花基因B堿基序列已知,獲得該類基因可用反轉(zhuǎn)錄法,反轉(zhuǎn)錄法需要以藍色花基因B的mRNA為模板合成互補的單鏈DNA,后可用PCR技術(shù)擴增該DNA片段;限制性核酸內(nèi)切酶可切割矮牽牛的藍色花基因;DNA連接酶可將藍色花基因B與質(zhì)粒連接形成重組質(zhì)粒,將重組質(zhì)粒導入玫瑰體細胞;將目的基因?qū)胫参锸荏w細胞的常用方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法、花粉管通道法,農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法針對雙子葉植物和裸子植物,基因槍法針對單子葉植物,花粉管通道法相對簡便經(jīng)濟,不能將基因B導入大腸桿菌,因為大腸桿菌不能感染玫瑰細胞。答案:A。3.(2012年課標全國卷,40,15分)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識,回答下列問題:(1)限制性內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段,其末端類型有和。(2)質(zhì)粒運載體用EcoR 切割后產(chǎn)生的片段如下:AATTCGGCTTAA為使運載體與目的基因相連,含有目的基因的DNA除可用EcoR 切割外,還可用另一種限制性內(nèi)切酶切割,該酶必須具有的特點是。(3)按其來源不同,基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類,即DNA連接酶和DNA連接酶。(4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是,產(chǎn)物是。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,常采用技術(shù)。(5)基因工程中除質(zhì)粒外,和也可作為運載體。(6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌,一般情況下,不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細胞,原因是。解析:(1)限制酶切割位置的不同可產(chǎn)生黏性末端和平末端。(2)運載體與目的基因相連,不同的限制酶應切割出相同的黏性末端,且必須能識別相同的核苷酸序列,使每條鏈中相同的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。(3)根據(jù)酶的來源不同分為兩類:一類是從大腸桿菌中分離得到的,稱為Ecoli DNA連接酶;另一類是從T4噬菌體中分離出來的,稱為T4 DNA連接酶。(4)反轉(zhuǎn)錄是以RNA為模板來合成DNA的過程?？梢栽隗w外短時間內(nèi)大量擴增DNA的技術(shù)叫PCR(多聚酶鏈式反應)。(5)基因工程中除質(zhì)粒外,還有噬菌體的衍生物、動植物病毒等。(6)大腸桿菌細胞外有細胞壁和細胞膜,能阻止其他物質(zhì)的進入,可通過Ca2+處理細胞,使細胞處于能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài),這種細胞稱為感受態(tài)細胞。答案:(1)黏性末端平末端(2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoR切割產(chǎn)生的相同(3)大腸桿菌(Ecoli)T4(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(5)噬菌體(噬菌體的衍生物)動植物病毒(6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱4.(2011年安徽理綜卷)家蠶細胞具有高效表達外源基因的能力。將人干擾素基因?qū)爰倚Q細胞并大規(guī)模培養(yǎng),可提取干擾素用于制藥。(1)進行轉(zhuǎn)基因操作前,需用酶短時處理幼蠶組織,以便獲得單個細胞。(2)為使干擾素基因在家蠶細胞中高效表達,需要把來自cDNA文庫的干擾素基因片段正確插入表達載體的和之間。(3)采用PCR技術(shù)可驗證干擾素基因是否已經(jīng)導入家蠶細胞。該PCR反應體系的主要成分應包含:擴增緩沖液(含Mg2+)、水、4種脫氧核糖核苷酸、模板DNA、和。(4)利用生物反應器培養(yǎng)家蠶細胞時,貼壁生長的細胞會產(chǎn)生接觸抑制。通常將多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反應器中,這樣可以,增加培養(yǎng)的細胞數(shù)量,也有利于空氣交換。解析:本題考查基因工程和細胞工程相關(guān)知識。(1)利用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理動物組織可獲得單個細胞。(2)來自cDNA文庫中的目的基因不含復制原點、標記基因、啟動子和終止子等,故需將該目的基因插入到啟動子和終止子之間。(3)PCR技術(shù)是在體外高溫條件下進行的,需利用熱穩(wěn)定的DNA聚合酶(如Taq DNA聚合酶),由于DNA聚合酶只能將單個脫氧核苷酸連接在一個片段上,所以在PCR反應體系中還需加入引物。(4)據(jù)題意可知,反應器中放入多孔中空薄壁小玻璃珠可擴大細胞貼壁生長的附著面積,有利于細胞增殖。答案:(1)胰蛋白(或膠原蛋白)(2)啟動子終止子(3)對干擾素基因特異的DNA引物對Taq DNA聚合酶(4)擴大細胞貼壁生長的附著面積5.(2011年重慶理綜卷)擬南芥是遺傳學研究的模式植物,其突變體可用于驗證相關(guān)基因的功能。野生型擬南芥的種皮為深褐色(TT),某突變體的種皮為黃色(tt),下圖是利用該突變體驗證油菜種皮顏色基因(Tn)功能的流程示意圖。(1)與擬南芥t基因的mRNA相比,若油菜Tn基因的mRNA中UGA變?yōu)锳GA,其末端序列成為“AGCGCGACCAGACUCUAA”,則Tn比t多編碼個氨基酸(起始密碼子位置相同,UGA、UAA為終止密碼子)。(2)圖中應為。若不能在含抗生素Kan的培養(yǎng)基上生長,則原因是。若的種皮顏色為,則說明油菜Tn基因與擬南芥T基因的功能相同。(3)假設(shè)該油菜Tn基因連接到擬南芥染色體并替換其中一個t基因,則中進行減數(shù)分裂的細胞在聯(lián)會時的基因型為;同時,的葉片卷曲(葉片正常對葉片卷曲為顯性,且與種皮性狀獨立遺傳),用它與種皮深褐色、葉片正常的雙雜合體擬南芥雜交,其后代中所占比例最小的個體表現(xiàn)型為;取的莖尖培養(yǎng)成16棵植株,其性狀通常(填“不變”或“改變”)。(4)所得的轉(zhuǎn)基因擬南芥與野生型擬南芥(填“是”或“不是”)同一個物種。解析:(1)觀察Tn基因的mRNA序列,可以發(fā)現(xiàn)AGA位置在原基因t的mRNA中為終止密碼子,而在基因Tn的mRNA序列中則代表一個編碼氨基酸的密碼子,AGA之后還有一個密碼子CUC可編碼一個氨基酸,最后一個密碼子UAA為終止密碼子,故Tn比t多編碼2個氨基酸。(2)圖中為目的基因與質(zhì)粒連接之后的產(chǎn)物,應為重組質(zhì)粒。若不能在含抗生素Kan的培養(yǎng)基上生長,則是缺乏抗性基因,由此判斷重組質(zhì)粒未導入。若基因功能相同,其控制的性狀一般應相同,種皮顏色應顯示深褐色。(3)聯(lián)會時染色體已復制,替換后的染色體上基因為Tn、Tn,相應的同源染色體上基因為t、t,故此時細胞基因型為TnTntt。葉片卷曲為隱性,設(shè)a基因控制,葉片正常為顯性,設(shè)A基因控制,這樣的基因型為Tntaa,與之雜交的雙雜合親本的基因型為TtAa,其后代中所占比例最小的個體的表現(xiàn)型應為黃色正常、黃色卷曲。取莖尖組織培養(yǎng)形成的個體,其性狀通常不變,此為無性繁殖。(4)轉(zhuǎn)基因擬南芥只是導入個別基因,與野生型擬南芥可以進行基因交流,應為同一物種。答案:(1)2(2)重組質(zhì)粒(重組DNA分子)重組質(zhì)粒未導入深褐色(3)TnTntt黃色正常、黃色卷曲不變(4)是6.(2010年福建理綜卷)紅細胞生成素(EPO)是體內(nèi)促進紅細胞生成的一種糖蛋白,可用于治療腎衰性貧血等疾病。由于天然EPO來源極為有限,目前臨床上使用的紅細胞生成素主要來自于基因工程技術(shù)生產(chǎn)的重組人紅細胞生成素(rhEPO),其簡要生產(chǎn)流程如下圖。請回答:(1)圖中所指的是技術(shù)。(2)圖中所指的物質(zhì)是,所指的物質(zhì)是。(3)培養(yǎng)重組CHO細胞時,為便于清除代謝產(chǎn)物,防止細胞產(chǎn)物積累對細胞自身造成危害,應定期更換。(4)檢測rhEPO的體外活性需用抗rhEPO的單克隆抗體。分泌該單克隆抗體的細胞,可由rhEPO免疫過的小鼠B淋巴細胞與小鼠骨髓瘤細胞融合而成。解析:基因工程中目的基因的獲取包括從基因文庫中獲取、用PCR技術(shù)擴增及人工合成。題中提取的核DNA擴增用到PCR技術(shù)。cDNA文庫中cDNA來源于以mRNA為模板的反轉(zhuǎn)錄過程。基因工程成功的標志是目的基因在受體細胞中成功表達出相應蛋白質(zhì)。在動物細胞培養(yǎng)的過程中,為補充營養(yǎng)、氣體或清除代謝產(chǎn)物等,應定期更換培養(yǎng)液。單克隆抗體產(chǎn)生需用到雜交瘤細胞,它是由免疫小鼠的B淋巴細胞和小鼠骨髓瘤細胞融合而成的,其特點是既能無限增殖,又能產(chǎn)生特異性抗體。答案:(1)PCR(2)mRNArhEPO(3)培養(yǎng)液(4)雜交瘤7.(2010年天津理綜卷)下圖是培育表達人乳鐵蛋白的乳腺生物反應器的技術(shù)路線。圖中tetR表示四環(huán)素抗性基因,ampR表示氨芐青霉素抗性基因,BamH、Hind、Sma直線所示為三種限制酶的酶切位點。據(jù)圖回答:(1)圖中將人乳鐵蛋白基因插入載體,需用限制酶同時酶切載體和人乳鐵蛋白基因。篩選含有重組載體的大腸桿菌首先需要在含的培養(yǎng)基上進行。(2)能使人乳鐵蛋白基因在乳腺細胞中特異性表達的調(diào)控序列是(填字母代號)。A.啟動子B.tetRC.復制原點D.ampR(3)過程可采用的操作方法是(填字母代號)。A.農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化B.大腸桿菌轉(zhuǎn)化C.顯微注射D.細胞融合(4)過程采用的生物技術(shù)是。(5)對早期胚胎進行切割,經(jīng)過程可獲得多個新個體。這利用了細胞的性。(6)為檢測人乳鐵蛋白是否成功表達,可采用(填字母代號)技術(shù)。A.核酸分子雜交B.基因序列分析C.抗原抗體雜交D.PCR解析:(1)Sma酶切位點在人乳鐵蛋白基因內(nèi),如用該酶,則會破壞目的基因,并且在質(zhì)粒上無該酶的酶切位點。從圖中可以看出,目的基因兩端需要用BamH和Hind兩種限制酶切割才會在目的基因兩端形成黏性末端,且質(zhì)粒上也有這兩種酶的酶切位點,所以需要用BamH和Hind兩種限制酶同時酶切載體和人乳鐵蛋白基因。因人乳鐵蛋白基因插入位置位于tetR(四環(huán)素抗性基因)內(nèi),因此該基因不能表達而導致受體細胞無四環(huán)素抗性。而載體上的ampR(氨芐青霉素抗性基因)未被破壞,所以受體細胞具有該抗性,故篩選含有重組載體的大腸桿菌首先需要在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上進行。(2)啟動子位于基因的首端,可驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出信使RNA,從而使基因得以表達,故屬于調(diào)控序列。(3)過程表示將重組載體導入到動物受精卵中,常采用顯微注射法。(4)過程表示將早期胚胎移入代孕牛體內(nèi)繼續(xù)發(fā)育,故為胚胎移植技術(shù)。(5)早期胚胎分割成幾份后,每份經(jīng)培養(yǎng)和移植后都能形成一個新的個體,故利用了細胞的全能性。(6)人乳鐵蛋白基因成功表達的標志是產(chǎn)生了人乳鐵蛋白,因此可利用抗原抗體雜交技術(shù)檢測是否含有人乳鐵蛋白,從而確定目的基因是否表達。答案:(1)Hind和BamH氨芐青霉素(2)A(3)C(4)胚胎移植技術(shù)(5)全能(6)C(1)無論是用一種限制酶處理還是兩種限制酶處理,處理目的基因和質(zhì)粒(載體)的限制酶應相同,不少考生錯誤地認為只能用同一種限制酶處理目的基因和質(zhì)粒。(2)檢測目的基因是否導入受體細胞以及檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄和表達各有不同的檢測方法,這是基因工程考查的熱點。 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