课时规范练43 基因工程的应用及蛋白质工程(含实验)一、基础练1.下列哪项不是植物基因工程技术的主要应用?( )A.培育抗虫性的农作物B.培育抗病植物C.改良农作物的品质D.作器官移植的供体2.不是由基因工程方法生产的药物有( ) A.青霉素B.白细胞介素C.干扰素D.乙肝疫苗3.下列有关动物基因工程的说法,错误的是( )A.将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速率B.将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中,使获得的转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大降低C.利用基因工程技术,得到的乳腺生物反应器可以解决很多重要的药品的生产问题D.用转基因动物作为器官移植的供体时,由于导入的是调节因子,而不是目的基因,因此无法抑制抗原的合成4.动物乳腺生物反应器是一项利用转基因动物的乳腺代替传统的生物发酵,进行大规模生产可供治疗人类疾病或用于保健的活性蛋白质的现代生物技术。目前科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品。大致过程如图所示。下列有关说法错误的是( )A.通过③形成的重组质粒具有人的药用蛋白基因和标记基因即可B.④通常采用显微注射技术C.在转基因母牛的乳腺细胞中人的药用蛋白基因才会得以表达,因此可以从乳汁中提取药物D.该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取5.利用PCR技术可获得目的基因,下列相关叙述正确的是( )A.在用PCR技术扩增DNA时,DNA的复制过程与细胞内DNA的复制类似B.PCR反应体系中需添加磷酸、脱氧核糖和含氮的碱基作为原料C.PCR体系中需要添加从受体细胞中提取的解旋酶和DNA聚合酶D.PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应6.用XhoⅠ和SalⅠ两种限制性内切核酸酶分别处理同一DNA片段,酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是( )\nA.图1中两种酶识别的核苷酸序列不同B.图2中酶切产物可用于构建重组DNAC.泳道①中是用SalⅠ处理得到的酶切产物D.图中被酶切的DNA片段是单链DNA7.(2020浙江7月选考)下列关于基因工程的叙述,正确的是( )A.若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制性内切核酸酶,则一定有利于该重组质粒进入受体并保持结构稳定B.抗除草剂基因转入某抗盐植物获得2个稳定遗传转基因品系,抗性鉴定为抗除草剂抗盐和抗除草剂不抗盐。表明抗盐性的改变一定与抗除草剂基因的转入无关C.抗除草剂基因转入某植物获得转基因植株,其DNA检测均含目的基因,抗性鉴定为抗除草剂和不抗除草剂。表明一定是前者表达了抗性蛋白而后者只表达抗性基因RNAD.已知不同分子量DNA可分开成不同条带,相同分子量的为一条带。用某种限制性内切核酸酶完全酶切环状质粒后,出现3条带。表明该质粒上一定至少有3个被该酶切开的位置8.下列有关“DNA的粗提取与鉴定”的叙述,正确的是( )A.菜花和哺乳动物成熟的红细胞均可作为提取DNA的材料B.向切碎的植物组织中加入适量清水,可获得含大量DNA的溶液C.根据DNA不溶于酒精,但某些蛋白质溶于酒精的原理初步分离DNA与蛋白质D.用玻璃棒快速搅拌会使DNA获得量增加9.识图作答。(1)PCR技术的中文名称为 ,加热使DNA双链打开,这一步是打开氢键,在细胞中是在 酶的作用下进行的。 (2)当温度降低时,引物与模板末端结合,在 酶的作用下,引物沿模板延伸,最终合成2个DNA分子,此过程中的原料是 ,遵循的原则是 。 (3)PCR技术使DNA分子大量复制,若将一个用15N标记的DNA分子放入试管中,以14N标记的脱氧核苷酸为原料,连续复制4次之后,则15N标记的DNA分子占全部DNA分子的比例为 。在基因工程中,把选出的目的基因(共2000个脱氧核苷酸对,其中腺嘌呤脱氧核苷酸是860个)放入DNA扩增仪中扩增4代,那么,在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是 ,其中在第四代利用的胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是 。 二、提升练1.(2020辽师大附中期末)某实验小组将人生长激素基因导入大肠杆菌以制备工程菌,下列相关叙述正确的是( )A.人生长激素基因可以通过下丘脑细胞的mRNA为模板的逆转录获得\nB.将人的生长激素基因导入大肠杆菌,需要处理得到感受态细胞C.利用工程菌制备的生长激素需要与天然产品的功能进行活性比较D.与人细胞分泌的天然生长激素相比,工程菌无法对生长激素进行正常的加工和修饰2.蛋白质工程是指根据人们对蛋白质功能的特定需求,对蛋白质的结构进行分子设计、生产的过程。下面是蛋白质工程的基本途径,据图分析下列叙述正确的是( )预期蛋白质功能设计预期蛋白质结构推测应有氨基酸序列推测相应基因中脱氧核苷酸序列生产相应蛋白质A.过程A所需原料是脱氧核苷酸,过程B所需原料是氨基酸B.参与C过程的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等C.D过程主要依据每种氨基酸都有其对应的密码子D.通过蛋白质工程可以获得人类需要的蛋白质3.(2020山东日照检测)科研人员运用基因工程技术让奶牛的乳腺合成并分泌人的血清白蛋白。下列相关叙述正确的是( )A.该技术导致转基因奶牛发生了定向变异B.该过程所需要的目的基因可以通过逆转录的方法获得C.该过程需把人血清白蛋白的完整基因与载体连接构建基因表达载体D.胚胎移植前无需对含有人血清白蛋白基因的早期胚胎进行性别鉴定4.(2020贵州铜仁三模)糖尿病发病率在我国近30年来增长极为迅速,发病的年龄大大提前,这与人们不健康的生活方式有关,同时也与患者体内胰岛素的缺乏有关。生产速效胰岛素以及利用转基因技术实现胰岛素的批量生产就成为目前治疗糖尿病的新思路,回答下列有关问题。(1)速效胰岛素的获得是科学家将胰岛素B链的第28与第29个氨基酸调换顺序后实现的。该过程中,需要对 (填“胰岛素”“胰岛素基因”或“胰岛”)进行定向改造。 (2)利用转基因技术实现胰岛素的批量生产,其关键操作环节是 。 (3)对于胰岛素基因的获取,一是通过从 细胞中提取合成的胰岛mRNA,经过逆转录过程合成;二是通过分析胰岛素的 序列,进行人工合成。利用上述两种方法获得的基因结构 (填“相同”或“不同”)。 (4)为了将改造后的分子顺利导入大肠杆菌体内,一般需要用CaCl2处理大肠杆菌细胞,使之成为 细胞。若将重组的DNA导入植物细胞可采用的方法有 (写出两种)。 课时规范练43 基因工程的应用及蛋白质工程(含实验)一、基础练1.D 培育器官移植的供体为动物基因工程技术的重要应用。2.A 白细胞介素、干扰素和乙肝疫苗都属于蛋白质,可利用转基因工程菌生产,青\n霉素不是蛋白质,不能利用基因工程方法生产。3.D 用转基因动物作为器官移植的供体时,可将器官供体基因组导入某种调节因子,以抑制抗原决定基因的表达,或设法除去抗原决定基因,再结合克隆技术,培育出没有免疫排斥反应的转基因克隆器官。4.A 要让药用蛋白基因在乳腺细胞内表达并分泌含药物的乳汁,重组质粒上还必须具有乳腺蛋白基因的启动子等调控组件,A项错误;转基因动物通常利用的受体细胞是受精卵,采用显微注射技术,B项正确;只有母牛到达泌乳期,乳腺细胞才会表达相应的药用蛋白基因,乳汁中含有药物,C项正确;从乳汁里提取药物,优点突出,使动物本身成为“批量生产药物的工厂”,D项正确。5.A PCR技术扩增目的基因的原理就是DNA半保留复制,A项正确;PCR反应体系中需添加脱氧核糖核苷酸作为原料,B项错误;PCR过程中是通过高温使氢键断裂的,因此不需要加入解旋酶,C项错误;PCR反应中温度的周期性改变是为了变性、复性、延伸,而不是为了DNA聚合酶催化不同的反应,D项错误。6.D 通过图1可知,两种限制性内切核酸酶切割DNA分子的不同部位,说明两种限制性内切核酸酶识别的核苷酸序列不同,A项正确;图2中的酶切产物是DNA分子片段,可用于构建重组DNA,B项正确;观察图1可知,该DNA片段有3个SalⅠ酶切位点,故用SalⅠ处理后,可形成4个DNA分子片段,电泳后出现4条电泳带,C项正确;限制性内切核酸酶作用的是双链DNA片段,因此图中被酶切的DNA片段应是双链DNA,D项错误。7.D 若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制性内切核酸酶,则该酶会对进入受体的重组质粒进行切割,不利于其保持结构稳定,A项错误;抗除草剂基因转入抗盐植物,获得了抗除草剂抗盐品系和抗除草剂不抗盐品系,不抗盐品系的产生可能是转入的抗除草剂基因插入到抗盐基因内影响其表达造成,B项错误;转基因植物中均含抗除草剂基因,但存在抗除草剂和不抗除草剂两种植株,前者表达了抗性蛋白,后者可能抗除草剂基因未转录出mRNA,或转录出的mRNA未能翻译成蛋白质,C项错误;某种限制性内切核酸酶完全酶切环状质粒后,出现3条带,即3种不同分子量DNA,因此环状质粒上至少有3个酶切位点,D项正确。8.C 哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核和细胞器,不含DNA,A项错误;向切碎的植物组织中加入适量的清水,会降低DNA的溶解度,析出DNA分子,B项错误;用玻璃棒快速搅拌会使DNA断裂,不会使DNA获得量增加,D项错误。9.答案:(1)聚合酶链式反应 解旋 (2)Taq 4种脱氧核苷酸 碱基互补配对原则 (3)1/8 17100 9120解析:(1)PCR是聚合酶链式反应的缩写。加热使DNA双链打开,这一步是打开氢键,在细胞中是在解旋酶的作用下进行的。(2)当温度降低时,引物与模板末端结合,在Taq酶的作用下,引物沿模板延伸,最终合成2个DNA分子,此过程中的原料是4种脱氧核苷酸,遵循的原则是碱基互补配对原则。(3)PCR技术使DNA分子大量复制,若将一个用15N标记的DNA分子放入试管中,以14N标记的脱氧核苷酸为原料,连续复制4次之后,总DNA数达到24=16(个),其中含15N的DNA是2个,所以15N标记的DNA分子占全部DNA分子的比例为2/16=1/8。根据题意可知:A=T=860,总碱基数是4000,所以G=C=1140,那么扩增4代,需要提供的胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是1140×(24-1)=17100(个)。其中在第四代共产生8个DNA,所以在该过程中利用的胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是1140×8=9120(个)。二、提升练1.BCD 人生长激素基因在垂体细胞中表达,在下丘脑细胞中不表达,因此下丘脑细\n胞中没有生长激素基因转录出的mRNA,A项错误;将人的生长激素基因导入大肠杆菌,常用Ca2+处理大肠杆菌细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞,B项正确;利用工程菌制备的生长激素需要与天然产品的功能进行活性比较,以确定转基因产品的功能活性是否与天然产品相同,C项正确;与人细胞分泌的天然生长激素相比,由于大肠杆菌为原核生物,无内质网和高尔基体,无法对生长激素进行正常的加工和修饰,D项正确。2.CD 据图分析可知,过程A是预期蛋白质的功能,过程B是设计预期蛋白质的结构,因此A、B过程均不需要原料,A项错误;图中C过程只是推测应有的氨基酸序列,因此不需要核糖体、内质网、高尔基体、线粒体等参与,B项错误;D过程是推测相应基因中脱氧核苷酸序列,以及氨基酸与mRNA中密码子的对应关系,先推测出mRNA中的碱基序列,再根据碱基互补配对的原则推测出相应基因中的核苷酸序列,C项正确;蛋白质工程的目的就是通过对基因的修饰和改造合成新的基因,从而获得人类需要的蛋白质,D项正确。3.AB 基因工程技术可以使生物发生定向变异,A项正确;获取目的基因可以通过逆转录的方法获得,B项正确;该过程需用乳腺组织特异性表达的启动子,而不能用人血清白蛋白基因的启动子,C项错误;因为只有雌性能分泌乳汁,故胚胎移植前需要对含有人血清白蛋白基因的早期胚胎进行性别鉴定,D项错误。4.答案:(1)胰岛素基因 (2)基因表达载体的构建 (3)胰岛B 氨基酸 不同 (4)感受态 农杆菌转化法、花粉管通道法解析:(1)速效胰岛素是通过蛋白质工程获得的,是自然界不存在的蛋白质,所以需要对胰岛素基因进行定向改造。(2)基因工程的核心步骤是构建基因表达载体。(3)获取目的基因,即胰岛素基因,一是通过从能表达胰岛素基因的胰岛B细胞中提取合成的胰岛素mRNA,经过逆转录过程合成;二是通过分析胰岛素的氨基酸序列,根据密码子表推出mRNA中碱基序列,进而推出基因中的碱基序列,进行人工合成。因为密码子具有简并性,即不同密码子可能对应同一种氨基酸,所以利用上述两种方法获得的基因结构是不同的。(4)受体细胞是大肠杆菌时,为了使目的基因能顺利导入大肠杆菌细胞内,一般需要用CaCl2处理,目的是增大大肠杆菌的通透性,使其成为感受态细胞。将重组的DNA导入植物细胞常采用的方法有农杆菌转化法、花粉管通道法等。
