1、课时规范练课时规范练 43 基因工程的应用及蛋白质工程基因工程的应用及蛋白质工程(含含 实验实验) 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
2、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.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
3、、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 Xho和 Sal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( ) A.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 DNA C.泳道中是用 Sa
4、l处理得到的酶切产物 D.图中被酶切的 DNA 片段是单链 DNA 7.(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 RNA D.已知不同分子量 DNA可分开成不同条带
5、,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
6、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 2 000 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
7、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 B.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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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 Sal酶切位点,故用 Sal 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
13、.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
14、。 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 17 100 9 120 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
15、,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 4 000,所以 G=C=1 140,那么扩增 4代,需要提供的胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是 1 140 (24-1)=17 100(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
16、啶脱氧核苷酸的个数是 1 140 8=9 120(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。
17、 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
18、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。
