2012高考生物二轮复习专题质量检测
专题十九 基因工程与生物技术的安全性
一、选择题
1．下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述，错误的是( )
A．一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列
B．限制性核酸内切酶的活性受温度的影响
C．限制性核酸内切酶能识别和切割RNA
D．限制性核酸内切酶可从原核生物中提取
解析：限制性核酸内切酶主要分布在微生物中，目前主要从细菌等原核生物中提取。作为一种酶，它具有酶的一些作用特点：有一定的特异性，即只能识别特定的核苷酸序列，能切割特定切点，但切割的只能是DNA；活性受温度、pH等影响。
答案：C
2．(2011·浙江高考)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒 pET28b 导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是( )
A．每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒
B．每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
C．每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada
D．每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子
解析：受体大肠杆菌成功表达腺苷酸脱氨酶，说明每个大肠杆菌细胞至少含有一个重组质粒，且每个 ada 至少指导合成一个腺苷酸脱氨酶分子。每个限制性核酸内切酶的识别位点只能插入 一个ada。
答案：C
3．如同发明炸药时没有想把炸药用于人类互相残杀的战争一样，科学家在创造DNA重组技术时，也不是为了用于战争，但却无法抵挡新技术在军事方面的运用，生物武器就这样悄然出现了。下列关于生物武器的说法错误的是( )
A．生物武器难以检测，杀伤时可能并不会被马上察觉
B．生物武器没有明确的标识，潜在危害大
C．依靠科学力量和人类的文明合作，生物武器也会受到限制
D．生物武器适应能力强，不受气候影响
解析：作为生物武器的细菌、病毒、真菌等的繁殖等仍然受到环境中的温度等因素的影响。
答案：D
4．(2011·豫南模拟)科学家在某种植物中找到了抗枯萎基因，并以质粒为运载体，采用转基因方法培育出了抗枯萎病的金茶花新品种，下列有关说法正确的是( )
A．质粒是最常用的运载体之一，它仅存在于原核细胞中
B．将抗枯萎基因连接到质粒上，用到的工具酶仅是DNA连接酶
C．用叶肉细胞作为受体细胞培育出的植株不能表现出抗枯萎性状
D．通过该方法获得的抗病金茶花，产生的配子不一定含抗病基因
解析：质粒是真核细胞细胞核外或原核生物拟核区外能够进行自主复制的小型环状DNA分子。转基因工程中的工具酶包括限制性核酸内切酶和DNA连接酶。植物体细胞具有全能性，其作为基因工程的受体细胞时，培育出的植株能表现出抗枯萎性状。减数分裂过程中，由于同源染色体的分离，产生的配子不一定含抗病基因。
答案：D
5．(2011·西城模拟)下列有关基因工程操作的叙述正确的是( )
A．用同种限制性内切酶切割运载体与目的基因可获得相同的黏性末端
B．以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列相同
C．检测到受体细胞含有目的基因就标志着基因工程操作的成功
D．用含抗生素抗性基因的质粒作为运载体是因为其抗性基因便于与外源基因连接
解析：一种氨基酸可对应多个密码子，以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列可能不同。只有目的基因在受体细胞中成功表达才标志着基因工程操作的成功。用含抗生素抗性基因的质粒作为运载体是因为抗性基因作为标记基因可检测表达载体是否导入到受体细胞中。
答案：A
6．基因污染是指在天然物种的DNA中嵌入了人工重组基因，这些外来基因可随生物的繁殖、传播而发生扩散。下列叙述错误的是( )
A．基因工程间接导致了基因污染
B．基因工程可破坏生物原有的基因组成
C．基因工程是通过染色体的重组发生基因交换，从而获得了生物的新性状
D．人类在发展基因工程作物时，没有充分考虑生物和环境之间的相互影响
解析：基因工程是通过DNA的断裂和连接，合成重组DNA，导入到受体细胞并表达的过程。染色体重组属于自然存在的有性生殖发生的过程，而基因工程则是人为的定向改造生物性状的过程，这两种方式是不同的。
答案：C
7．(2010·全国卷Ⅱ)下列叙述符合基因工程概念的是( )
A．B淋巴细胞与肿瘤细胞整合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因
B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株
C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株
D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上
解析：基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。所以B项为基因工程，而A项为动物细胞工程，C项为诱变育种，D项无人为因素不属于基因工程。
答案：B
8．人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程是：甲生物的蛋白质mRNA目的基因与质粒DNA重组导入乙种生物的细胞获得甲种生物的蛋白质。下列说法正确的是( )
A．①过程需要的酶是逆转录酶，原料是A、U、G、C
B．②要用限制酶切割质粒DNA，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起
C．如果受体细胞是细菌，可以选用枯草杆菌、炭疽杆菌等
D．④过程中用的原料不含有A、U、G、C
解析：①过程是逆转录，利用逆转录酶合成DNA片段，需要的原料是A、T、G、C；②是目的基因与质粒DNA重组阶段，需要限制酶切割质粒DNA，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起；③如果受体细胞是细菌，则不应该用致病菌，而炭疽杆菌是致病菌；④过程是基因的表达过程，原料中含有A、U、G、C。
答案：B
二、非选择题
9．(2011·海南高考)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：限制酶切割DNA可以产生黏性末端或平末端。一般用同一种限制酶切割目的基因和质粒，保证产生相同的黏性末端。基因表达载体中启动子是RNA聚合酶结合并识别的位置，驱动基因转录。用大肠杆菌作为受体细胞时，要用Cacl2溶液(或Ca2＋)处理，以利于表达载体进入。检测目的基因是否转录，可用DNA分子杂交技术检测，检测目的基因是否表达出蛋白质，可用抗原—抗体杂交技术检测。目的基因插入农杆菌Ti质粒的T—DNA中，然后插入植物细胞的染色体DNA上。
答案：(1)平 相同 (2)提供RNA聚合酶特异性识别结合位点，驱动基因转录(其他合理答案也可) CaCl2溶液(Ca2＋) DNA—RNA分子杂交(或分子杂交技术) 胰岛素原(蛋白质) (3)T—DNA 染色体DNA
10．(2011·安徽高考)家蚕细胞具有高效表达外源基因能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可提取干扰素用于制药。
(1)进行转基因操作前，需用________酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。
(2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的________和________之间。
(3)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。该PCR反应体系的主要成分应包含：扩增缓冲液(含Mg2＋)、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、________和________。
(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以________增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。
解析：用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理可以将动物组织分解成单个细胞；基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子、标记基因等，其中启动子和终止子有利于目的基因的表达，标记基因有利于目的基因的检测；PCR技术中需要原料(4 种脱氧核糖核苷酸)、缓冲液、模板DNA、引物和耐热DNA聚合酶等；在生物反应器中放入多孔的中空薄壁小玻璃珠的目的是：一方面有利于细胞的贴壁生长，避免接触抑制；另一方面有利于气体交换。
答案：(1)胰蛋白(或胶原蛋白)
(2)启动子 终止子
(3)对干扰素基因特异的DNA引物对 TaqDNA聚合酶
(4)扩大细胞贴壁生长的附着面积
11．转基因农作物由于其安全性的不确定性，公众一直存在担忧。人们尝试将番茄的蛋白酶抑制剂(对害虫的消化酶有抑制作用，因此害虫取食后，就会因无法消化食物而被杀死)基因导入玉米，让玉米获得与番茄相似的抗虫性状，以对付异常猖獗的玉米螟(一种玉米害虫)。请回答下列问题：
(1)获得蛋白酶抑制剂基因后，构建重组DNA分子所用的限制性内切酶作用于图中的________处，DNA连接酶作用于________处。(填“a”或“b”)
(2)将重组DNA分子导入玉米受体细胞的常用方法有农杆菌转化法和________法。
(3)由导入目的基因的玉米细胞培养成植株需要利用________技术，该技术的核心是________和________。
(4)为了确定含番茄的蛋白酶抑制剂基因的玉米是否培育成功，既要用放射性同位素标记的________作探针进行分子杂交检测，又要用____________________的方法从个体水平鉴定玉米植株的抗虫性。
(5)有人对食用这种转基因玉米的安全性感到担忧。你认为这种担忧有道理吗？试以学过的知识进行简要的分析说明。
解析：(1)限制性内切酶破坏的是相邻两个核苷酸之间的磷酸二酯键。DNA连接酶的作用部位也是该处，作用与限制酶正好相反。(2)将重组DNA导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，也可以使用基因枪法或花粉管通道法。(3)目的基因的受体细胞是植物体细胞或受精卵，因此，要经过植物组织培养才能成为植株，该过程的核心是脱分化和再分化。(4)目的基因是否导入受体细胞，用DNA分子杂交技术进行检测，即以带有放射性的目的基因的单链作为探针，检测受体细胞中是否含有能与探针进行配对的DNA。检测目的基因是否表达，可以从个体水平检验，即让害虫取食转基因玉米的籽粒，观察害虫的存活状况，以确定其是否具有抗虫性状。
答案：(1)a a (2)基因枪(花粉管通道) (3)植物组织培养 脱分化 再分化 (4)蛋白酶抑制剂基因(目的基因) 让害虫取食转基因玉米的叶子，观察害虫的存活状况 (5)有道理。这种转基因玉米中可能含有蛋白酶抑制剂，食用后可能会抑制人体消化酶的活性，使人无法对食物进行消化而得病。(无必要。因为人与害虫消化酶的结构存在差异，玉米中可能含有的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，但对人无影响。/无必要。人类食用的通常是煮熟后的玉米食品，玉米中可能含有的蛋白酶抑制剂在高温下已经被破坏，因此不会对人的消化造成不良影响。)(答案不唯一)
12．(2010·江苏高考)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：
限制酶
BamHⅠ
HindⅢ
EcoRⅠ
SmaⅠ
识别序列
及切割位点
↓
GGATCC
CCTAGG
↑
↓
AAGCTT TTCGAA
↑
↓
GAATTC CTTAAG
↑
↓
CCCGGG GGGCCC ↑
(1)一个图1所示的质粒分子经SmaⅠ切割前后，分别含有________个游离的磷酸基团。
(2)若对图中质粒进行改造，插入的SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性越________。
(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用SmaⅠ切割，原因是___________
________________________________________________________________________。
(4)与只使用EcoRⅠ相比较，使用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止___________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
(5)为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入________酶。
(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_______________________________。
(7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在__________________________的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。
解析：(1)质粒是双链环状DNA分子，在SmaⅠ切割前没有游离的磷酸基团，SmaⅠ作用于两个核苷酸之间的磷酸二酯键，切割产生的DNA片段末端是平末端，因而质粒经切割后含有2个游离的磷酸基团。(2)质粒的热稳定性主要由氢键的数量决定，氢键数量越多，质粒的热稳定性越高，反之则低，DNA分子中A与T之间存在2个氢键，C与G之间存在3个氢键，因此DNA分子中G—C碱基对越多，热稳定性就越高，SmaⅠ识别CCCGGG序列，并在C和G之间将这段序列切开，也就是质粒中Sma酶切位点越多，G—C碱基对越多，热稳定性越高。(3)据图1可知，SmaⅠ切割的位点在抗生素抗性基因之中，抗生素抗性基因是标记基因，应尽量避免破坏，据图2可知SmaⅠ切割的位点在目的基因之中，破坏了目的基因，所以不能使用SmaⅠ切割。(4)用同种限制酶切割后的质粒和目的基因，在基因表达载体构建时，常形成三种连接方式，其中目的基因与目的基因的连接、质粒与质粒的连接是无效的连接，用两种限制酶可避免此类现象。(5)基因表达载体的构建过程中需加DNA连接酶，连接两个DNA片断问的磷酸二酯键。(6)抗生素抗性基因属于标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。(7)目的基因是蔗糖转运蛋白基因，将其导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体后，应进行目的基因的检测与鉴定，可根据受体细胞是否含有蔗糖转运蛋白，即是否具备吸收蔗糖的能力判断基因操作是否成功，因而可在含有蔗糖(唯一碳源)的培养基中培养。
答案：(1)0、2 (2)高 (3)SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因 (4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化 (5)DNA连接 (6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞 (7)蔗糖为唯一含碳营养物质
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