第37讲基因工程及其安全性1.下图表示四种限制性核酸内切酶的识别序列及其相应的切割位点,则它们切割出来的DNA粘性末端可以互补配对的是()A.BamHⅠ和EcoRⅠB.BamHⅠ和HindⅢC.BamHⅠ和BglⅡD.EcoRⅠ和HindⅢ2.下图1表示含有目的基因的DNA片段和部分碱基序列,图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性核酸内切酶切割的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。下列叙述正确的是()A.上述4种限制性核酸内切酶中BamHⅠ、MboⅠ切出的粘性末端不相同B.BamHⅠ、MboⅠ酶切DNA后加DNA连接酶重新拼接,都能被MboⅠ再次切割C.MspⅠ、SmaⅠ切出的两个末端可以用DNA连接酶相互连接D.作为载体的质粒上,原本一定就有抗生素A抗性基因3.下列关于目的基因的获取的叙述,正确的是( )A.具有调控作用的DNA片段不能是目的基因B.通过人工合成法合成未知序列的目的基因C.从基因文库中只能获取原核生物的基因D.利用PCR技术扩增目的基因时需要引物协助4.利用基因工程反向导入目的基因可抑制目的基因的表达，如图为反向导入的目的基因的作用过程，下列叙述正确的是()-10-\nA.过程①和②中目的基因以同一条链为模板进行转录B.过程①和②都需要RNA聚合酶的催化并以脱氧核苷酸为原料C.mRNA1和mRNA2的A+U占全部碱基的比例是相同的D.反向导入的目的基因能抑制目的基因的转录过程5.下图表示一项重要生物技术的关键步骤,X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是( ) A.X是含有胰岛素基因并能合成胰岛素的细菌细胞B.质粒是细胞核或拟核外能自主复制的小型环状DNAC.目的基因与质粒的重组需要限制酶和DNA聚合酶D.该技术为DNA重组技术,又称之为基因拼接技术6.下列关于目的基因导入受体细胞的方法中，不正确的是()A.我国利用花粉管通道法培育了转基因抗虫棉B.用Ca2+处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞C.将目的基因导入动物细胞最常用、最有效的方法是显微注射法D.利用农杆菌转化法培育大多单子叶转基因植物7.下列对基因工程的四大操作步骤的理解中,错误的一项是( )A.限制性核酸内切酶主要存在于微生物体内,识别位点具有特异性B.DNA连接酶是作用于断裂开的两个脱氧核苷酸之间的化学键C.运载体和目的基因之间的连接必须要暴露出相同的末端D.在检测目的基因是否导入受体细胞时只能使用含青霍素的选择培养基-10-\n8.下列关于基因工程的应用的说法,错误的是( )A.抗虫基因作物的使用有利于降低生产成本,减少农药对环境的污染B.基因工程生产药品具有高效率、低成本的特点C.转基因食品都经过严格实验,安全性是毋庸置疑的D.把外源基因转入叶绿体中有助于防止基因污染9.随着分子生物学、晶体学以及计算机技术的迅猛发展，蛋白质工程已取得了很大的进展，下列有关蛋白质工程的叙述不正确的是()A.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，在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程B.用蛋白质生产的电子元件，具有体积小、耗电少和效率高的特点C.对天然蛋白质进行改造，是直接对该蛋白质分子进行操作D.蛋白质工程的基本途径是：从预期蛋白质的功能出发→设计预期蛋白质的结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列10.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%11.图1、2分别为“DNA的粗提取与鉴定”实验中部分操作示意图，下列叙述正确的是()A.图1、2中加入蒸馏水的目的相同B.图1、2中搅拌的操作要求不同-10-\nC.图1中完成过滤后应弃去滤液D.图2中完成过滤后要保留滤液12.下列有关蛋白质工程和基因工程的比较，不合理的是( )A.基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程可以对现有的蛋白质进行改造，从而制造一种新的蛋白质B.蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起来的，蛋白质工程最终还是要通过基因修饰或基因合成来完成C.当得到可以在—70℃下保存半年的干扰素后，在相关酶、氨基酸和适宜的温度、pH条件下，干扰素可以大量自我合成D.基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的13.利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂，用于降解某种农药的残留，基本流程如图。下列叙述正确的是()A.过程①的反应体系中需要加入反转录酶和核糖核苷酸B.过程②需使用限制酶和DNA聚合酶，是基因工程的核心步骤C.过程③需要使用NaCl溶液制备感受态的大肠杆菌细胞D.过程④可利用PCR技术鉴定CarE基因是否成功导入受体细胞14.在庆祝中华人民共和国成立70周年之际，袁隆平院士荣获了国家最高荣誉“共和国勋章”，袁隆平是杂交水稻研究的开创者。在育种杂交过程中，水稻、小麦、油菜等植物是两性花，并且花很小，去雄的难度很大，利用雄性不育系生产杂种一代是较为经济、有效的方法。我国育种工作者运用基因工程将烟草TA29花药绒毡层特异启动子驱动下的核糖核酸酶Barnase基因导入芥菜细胞中获得了雄性不育植株。请分析下图回答相关问题：-10-\n（1）步骤①中，利用PCR技术扩增Barnase基因时，设计引物序列的主要依据是，科研人员还在两引物的一端分别加上了序列以便于后续的剪切和连接。（2）步骤②所构建的基因表达载体中的启动子是识别和结合的位点，标记基因的作用是。（3）步骤③中将表达载体导入农杆菌时所采用的方法为法，用土壤农杆菌侵染芥菜的愈伤组织细胞是利用了Ti质粒上的T-DNA特性将目的基因整合到芥菜细胞的染色体DNA上。（4）步骤④中，科研人员提取愈伤组织细胞的RNA后，先通过获得DNA，再进行PCR扩增，若最终未能检测出Barnase基因，其可能原因是。15.在乙肝病毒(HBV)的结构蛋白中，与疫苗有关的主要是HBsAg蛋白，HBsAg基因已在不同的生物体系中成功表达。如图表示研究人员用农杆菌转化法培育出转基因西红柿的过程，用于生产可口服的乙肝病毒疫苗，根据所学知识回答下列问题：(1)可利PCR技术扩增HBsAg基因片段，其前提是，以便根据这一序列合成引物。扩增过程应选择图中的引物(填字母)与HBsAg基因片段结合。(2)由图可知，过程①用到的限制酶是。在培养农杆菌的培养基中添加可筛选得到含有重组质粒的农杆菌。(3)将含有HBsAg基因的农杆菌导入西红柿细胞时，受损的西红柿组织更有利于农杆菌的侵染，其原因是，HBsAg基因在西红柿植株中遗传信息传递的一般规律为（用流程图表示）。-10-\n(4)转基因西红柿的细胞具有全能性，在一定的以及无菌、适宜的pH和温度等条件下，可以形成愈伤组织，再进一步发育形成试管苗。过程④的实质是。用该植株结出的西红柿果实饲喂小鼠，若在小鼠的血清中检测到，则说明转基因疫苗口服有效。答案以及解析1.答案：C解析：由图可知,虽然BamHⅠ和BglⅡ的识别序列和切割位点是不同的，但是经它们切割出来的DNA粘性末端存在着互补关系,即在DNA连接酶的作用下是可以连接起来的，C符合题意。2.答案：B解析：BamHⅠ、MboⅠ的识别序列不同,但粘性末端相黏性末端指的是突出来的那段。产生相同末端的内切酶称为同尾酶,A项错误。由于两种酶为同尾酶.末端相连后一定是MboⅠ的识别序列,B项正确。MspⅠ产生的粘性末端为一GC,SmaⅠ的为平末端,因此无法连接,C项错误。很多情况下抗性基因是人为加到一个很平庸的质粒上的,“一定”过于绝对,D项错误。3.答案：D-10-\n解析：目的基因是指编码蛋白质的结构基因,可以是具有调控作用的基因,A错误;目的基因可以从自然界中已有的物种中分离出来,也可以通过人工合成法合成已知序列的目的基因,B错误;从基因文库中可以获取原核生物的基因,也可以获得真核生物的基因,C错误;利用PCR技术扩增目的基因时需要两种不同的引物协助,D正确。4.答案：C解析：根据题图解可知，两条mRNA能够互补配对，说明两条mRNA是由DNA分子不同的链转录而来的；过程①②表示转录，转录过程利用的原料为核糖核苷酸；两条mRNA是由DNA分子不同的链转录而来的，在DNA分子中每条链上的A+T占该链碱基总数的比例是相同的，因此两条mRNA上的A+U占全部碱基的比例也是相同的；题图中显示，反向导入的目的基因没有抑制目的基因的转录过程，而是抑制翻译过程。5.答案：C解析：A、X是含有胰岛素基因的细菌细胞分裂形成的，含有胰岛素基因，因此能合成胰岛素，A正确；B、质粒是环状DNA分子，通常有多个标记基因和多个限制酶切点，这样便于目的基因的插入和筛选含有重组DNA的细胞，B正确；C、基因与运载体的重组除了需要DNA连接酶，还需要限制酶，不需要DNA聚合酶，C错误；D、基因工程能定向改造生物的性状，该细菌是采用基因工程技术培育形成的，因此其性状已被定向改造，该技术为DNA重组技术，又称之为基因拼接技术，D正确。故选：C。6.答案：D解析：A.目前我国的转基因抗虫棉是利用花粉管通道法培育的,故A正确;B.为使大肠杆菌易吸收DNA分子,应先用氯化钙溶液进行处理,使大肠杆菌处于易于吸收周围环境中DNA分子的感受态,故B正确；C.显微注射技术是将目的基因导入动物细胞最为有效的一种方法,故C正确;D.农杆菌转化法可将目的基因导入大多数双子叶植物细胞,故D错误。7.答案：D解析：检测目的基因是否导入受体细胞的方法有多种,若受体细胞含有青霉素抗性基因,则可以使用含青霉素的选择培养基进行筛选。8.答案：C解析：-10-\n本题结合实际考查基因工程应用的利弊和注意事项。抗虫基因作物的使用,可减少农药的用量,因而能降低生产成本和减少农药对环境的污染,A正确。用基因工程的方法能够高效率地生产出高质量、低成本的药品,如胰岛素、干扰素等,B正确。转基因食品的安全性问题我们应客观对待,进一步研究,C错误。把外源基因导入叶绿体中,可避免外源基因通过花粉向相邻同种非转基因植物或其他植物扩散,从而防止基因污染,D正确。9.答案：C解析：A、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，在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程，A正确；B、用蛋白质生产的电子元件，具有体积小、耗电少和效率高的特点，B正确；C、蛋白质工程是将控制蛋白质的基因进行修饰改造或合成新的基因，然后运用基因工程合成新的蛋白质，C错误；D、蛋白质工程的基本途径是：从预期蛋白质的功能出发→设计预期蛋白质的结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列，D正确。故选：C。10.答案：B解析：A、①为逆转录过程，该过程需要逆转录酶的催化，A错误；B、④为复性过程，发生的变化是引物与互补DNA链结合，B正确；C、图中②⑤过程为DNA复制，这两个过程都需要DNA聚合酶的催化，其中⑤过程进行的温度是70～75℃，因此催化该过程的DNA聚合酶能耐高温，但催化②过程的酶不耐高温，C错误；D、根据DNA分子的碱基互补配对原则，一个双链DNA中，A与G之和占该DNA碱基含量的50%，D错误．故选：B．11.答案：B解析：A、图1中加蒸馏水的目的是使细胞吸水胀破，图2中加蒸馏水的目的是使DNA析出，A错误；B、图1中用玻璃棒快速搅拌，加速鸡血细胞的破裂；图2中用玻璃棒轻缓搅拌，以保证DNA分子完整，B正确；CD、图1中完成过滤之后要保留滤液，而图2中加水后DNA逐渐析出，因此过滤后要去除滤液，CD错误。故选：B。12.答案：C解析：-10-\nA、基因工程原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而蛋白质工程可以通过对基因改造实现对现有蛋白质改造，从而制造一种新的蛋白质，A正确；B、蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程，蛋白质工程不是对蛋白质分子的直接改造，而是通过修改基因或创造合成新基因来改变生物的遗传和表达形状，合成新的蛋白质，B正确；C、干扰素的成分是糖蛋白，不能自我复制，C错误；D、蛋白质工程的实质是改造基因，基因工程和蛋白质工程产生的变异都是可遗传的，D正确．故选：C．13.答案：D解析：过程①的反应体系中需要加入反转录酶和脱氧核糖核苷酸来合成cDNA，A选项错误；过程②需使用限制酶和DNA连接酶来构建表达载体，是基因工程的核心步骤，B选项错误；过程③需要使用CaCl2溶液制备感受态的大肠杆菌细胞，C选项错误。14.答案：（1）Barnase基因两端的部分核苷酸序列；GAATTC和GGATCC（两段碱基序列的顺序可以颠倒）（2）RNA聚合酶；鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来（3）感受态细胞（Ca2+处理）；能转移至受体细胞（4）反转录；Barnase基因未能导入芥菜愈伤组织细胞（或导入芥菜愈伤组织细胞的Barnase基因未能转录）解析：本题主要考查了基因工程的相关知识。（1）步骤①中，利用PCR技术扩增Barnase基因时，设计引物序列的主要依据是Barnase基因两端的部分核苷酸序列；由于需要用EcoRI、BamHI两种限制酶切割目的基因和质粒，因此科研人员在两种引物的一端分别加上了GAATTC和GGATCC序列，以便于后续的剪切和连接。（2）启动子是位于目的基因上游调节目的基因转录的一段DNA分子，是RNA聚合酶识别和结合的位点。构建基因表达载体时的标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。（3）将基因表达载体导入农杆菌时采用感受态细胞法，即用Ca2+处理微生物细胞，使其成为感受态细胞，在一定温度下促进感受态细胞吸收DNA分子也叫Ca2+处理法。农杆菌转化法的原理是利用农杆菌的Ti质粒上的T一DNA能转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上。（4）由RNA获得DNA采用的方法是反转录，最终未能检测出Barnase基因，可能是因为Barnase基因未能导入芥菜愈伤组织细胞或导入芥菜愈伤组织细胞的Barnase基因未能转录。-10-\n15.答案：（1）要有一段HBsAg基因的核苷酸序列；B、C（2）Hind Ⅲ和XhoⅠ；卡那霉素（3）当西红柿植株受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞，提高侵染率（4）营养和激素；基因的选择性表达；乙肝病毒抗体解析：（1）利用PCR技术扩增 HBsAg基因的前提是要有一段 HBsAg基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。引物应分别与两条模板链结合，应结合在目的基因的两端。由于DNA聚合酶只能从引物的3’端延伸子链，因此引物应结合在模板链的3’端。（2）构建重组质粒时获取目的基因要在基因的两端用限制性核酸内切酶切割，即图中的Hind Ⅲ和Xho I酶。这两种酶切割得到的DNA片段中包含抗卡那霉素基因，因此导入重组质粒的农杆菌具有了抗卡那霉素能力。因此可在培养农杆菌的培养基中添加卡那霉素筛选得到含有重组质粒的农杆菌。（3）当西红柿植株受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物，吸引农杆菌移向这些细胞，提高侵染率。HBsAg基因在西红柿植株中遗传信息传递的一般规律：（4）转基因西红柿的细胞具有全能性，在一定的营养和激素以及无菌、适宜的pH和温度等条件下，可以形成愈伤组织，再进一步发育形成试管苗。过程④为再分化，其实质是基因的选择性表达。用该植株结出的西红柿果实饲喂小鼠，若在小鼠的血清中检测到乙肝病毒抗体，则说明转基因疫苗口服有效。-10-
