第3課時基因工程的應用(時間：30分鐘滿分：50分)一、選擇題(共8小題，每小題2分，共16分)1．下列有關轉基因植物的說法中不正確的是()A．科學家可以利用一些調節細胞滲透壓的基因來提高作物的抗鹽堿和抗干旱的能力B．由于抗蟲棉可以抵抗一切危害棉花植株的害蟲，所以抗蟲棉已經推廣應用C．科學家往往將必需氨基酸含量多的蛋白質編碼基因導入植物中，以提高農作物的營養價值D．引起植物生病的病原微生物，主要有病毒、真菌和細菌等解析轉基因抗蟲棉只是對棉鈴蟲具有較強的抗性，并不針對所有害蟲。答案B2．某科學家從細菌中分離出耐高溫淀粉酶(Amy)基因a，通過基因工程的方法，將a轉到馬鈴薯植株中，經檢測發現Amy在成熟塊莖細胞中存在，下列說法正確的是()A．基因a只有導入到馬鈴薯受精卵中才能表達B．目的基因來自細菌，可以不需要載體直接導入受體細胞C．基因a導入成功后，將抑制細胞原有的新陳代謝，開辟新的代謝途徑D．目的基因進入受體細胞后，可通過復制傳給子代細胞并表達解析培育轉基因植株可以以體細胞或受精卵作為受體細胞；目的基因必須借助載體才能導入受體細胞；目的基因導入成功后，不抑制細胞原有的代謝途徑。答案D3．番茄營養豐富，是人們喜愛的一類蔬菜。普通番茄細胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因，控制細胞產生多聚半乳糖醛酸酶，該酶能破壞細胞壁，使番茄軟化，不耐貯藏。科學家通過基因工程將一種抗多聚半乳糖醛酸酶基因導入番茄細胞，獲得了抗軟化番茄。下列關于培育抗軟化番茄的敘述中，錯誤的是()A．載體常用質粒B．受體細胞是番茄細胞C．目的基因為多聚半乳糖醛酸酶基因D．目的基因的表達延緩了細胞的軟化解析抗軟化番茄的培育常用質粒作載體，將目的基因(抗多聚半乳糖醛酸酶基因)與質粒結合形成重組DNA分子，利用含重組DNA分子的土壤農桿菌去感染普通番茄，目的基因導入普通番茄細胞中染色體的DNA上，從而使多聚半乳糖醛酸酶基因不能表達。答案C4．在用基因工程技術構建抗除草劑的轉基因煙草過程中，下列操作錯誤的是()A．用限制性核酸內切酶切割煙草花葉病毒的核酸B．用DNA連接酶連接經切割的抗除草劑基因和載體C．將重組DNA分子導入煙草原生質體D．用含除草劑的培養基篩選轉基因煙草細胞解析限制性核酸內切酶切割的是DNA，而煙草花葉病毒的遺傳物質為RNA；目的基因與載體的連接由DNA連接酶催化連接；受體細胞為植物細胞，所以可以是煙草原生質體，目的基因為抗除草劑基因，所以篩選的時候應該用含除草劑的培養基篩選轉基因細胞。答案A5．年僅4歲的美國女孩阿尚蒂由于ADA基因缺陷導致T淋巴細胞不斷死亡，患有嚴重的復合型免疫缺陷癥。1990年9月14日她接受了人類歷史上首例基因治療，在治療過程中，可作為受體細胞的是()①受精卵②效應細胞毒性T細胞③T細胞④造血干細胞A．①②B．③④C．②③D．①③解析女孩患病的原因是ADA基因缺陷導致T淋巴細胞不斷死亡，因此需要通過基因工程將正常的ADA基因導入來自小姑娘體內且能產生T細胞的細胞，選用小姑娘體內細胞的原因是防止產生免疫排斥反應。造血干細胞也能增殖分化成T細胞。答案B6．腺苷酸脫氨酶(ADA)基因缺陷癥是一種免疫缺陷病，對患者采用基因治療的方法是：取出患者的T淋巴細胞，進行體外培養時轉入正常ADA基因，再將這些T淋巴細胞注入患者體內，使其免疫功能增強，能正常生活。下列有關敘述中，不正確的是()A．正常ADA基因替換了患者的缺陷基因B．正常ADA基因通過控制ADA的合成來影響免疫功能C．淋巴細胞需在體外擴增后再注射入患者體內D．腺苷酸脫氨酶(ADA)基因缺陷癥屬于先天性免疫缺陷病解析基因治療是將正常的基因導入到有基因缺陷的細胞中，正常的ADA基因可以控制合成正常的ADA來影響免疫功能；為獲得大量含ADA正常基因的T淋巴細胞，需在體外擴增后再注入患者體內；腺苷酸脫氨酶(ADA)基因缺陷癥是先天性免疫缺陷病。答案A7．采用基因工程技術將人凝血因子基因導入山羊受精卵，培育出了轉基因羊。但是，人凝血因子只存在于該轉基因羊的乳汁中。下列有關敘述，正確的是()A．如果人凝血因子基因的核苷酸序列已知，可用人工合成的方法獲得該目的基因B．人體細胞中凝血因子基因進入羊受精卵細胞后，其傳遞和表達不再遵循中心法則C．在該轉基因羊體內，人凝血因子基因存在于乳腺細胞中，而不存在于其他體細胞中D．人凝血因子基因開始轉錄后，DNA聚合酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA解析基因的表達包括轉錄和翻譯，基因的傳遞和表達遵循中心法則；轉基因羊體內人凝血因子基因存在于羊所有體細胞中；人凝血因子基因開始轉錄后，RNA聚合酶以DNA分子的一條鏈為模板合成mRNA。答案A8．“工程菌”是指()A．用物理或化學方法誘發菌類自身某些基因得到高效表達的菌類細胞株系B．用遺傳工程的方法，把相同種類、不同株系的菌類通過雜交得到的新細胞株系C．用基因工程的方法，使外源基因得到高效表達的菌類細胞株系D．從自然界中選取的能迅速增殖的菌類解析“工程菌”的形成有三個特點：①運用的是基因工程方法；②菌系表達的是外源目的基因而非菌系自身的基因；③利用的是菌類高效表達基因的功能。答案C二、非選擇題(共4小題，共34分)9．(7分)多聚半乳糖醛酸酶(PG)能降解果膠使細胞壁破損。成熟的番茄果實中，PG合成顯著增加，能使果實變紅變軟，但不利于保鮮。利用基因工程減少PG基因的表達，可延長果實保質期。科學家將PG基因反向接到Ti質粒上，導入番茄細胞中，得到轉基因番茄，具體操作流程如圖(原生質體是去掉細胞壁的植物細胞)，據圖回答下列問題。(1)若已獲取PG的mRNA，可通過________獲取PG基因。重組質粒轉移到大腸桿菌中的目的是_______________________。(2)用含目的基因的農桿菌感染番茄原生質體后，可用含有________的培養基進行篩選，理由是________________。之后，還需將其置于質量分數為25%的蔗糖溶液中，觀察細胞________現象來鑒別細胞壁是否再生。(3)由于導入的目的基因能轉錄出反義RNA，且能與________________互補結合，因此可抑制PG基因表達的翻譯過程。若________，則可確定轉基因番茄培育成功。解析(1)PG的mRNA在反轉錄酶的作用下，反轉錄為PG基因。重組質粒轉移到大腸桿菌中，目的是大量復制目的基因。(2)根據圖示，PG基因插在四環素抗性基因中間，在BamHⅠ酶作用下，四環素抗性基因被破壞了，即重組質粒中含卡那霉素抗性基因，但不含四環素抗性基因，故用含有PG基因的農桿菌感染番茄原生質體后，可用含有卡那霉素的培養基進行篩選。若將其置于質量分數為25%的蔗糖溶液中，可通過觀察細胞是否發生質壁分離現象來鑒別細胞壁是否再生。(3)根據圖示，導入的目的基因能轉錄出PG反義RNA，天然PG基因轉錄產生正常的RNA，這兩種RNA能互補結合，從而抑制了PG基因的正常表達。若番茄果實的保質期延長，則確定轉基因番茄培育成功。答案(1)反轉錄法大量復制目的基因(或克隆目的基因)(2)卡那霉素重組質粒中含卡那霉素抗性基因而四環素抗性基因被破壞是否發生質壁分離(3)天然的PG基因轉錄的mRNA番茄果實的保質期延長10．(9分)如圖表示從蘇云金芽孢桿菌分離出殺蟲晶體蛋白基因(簡稱Bt基因)及形成轉基因抗蟲植物的圖解。請分析回答：(1)寫出b過程的表達式_____________________。(2)將目的基因和載體(質粒)結合的工具酶有________酶和________酶。(3)科學家計劃從哺乳動物的乳汁中提取某種抗體，應將控制抗體合成的基因導入該種動物的________中，導入基因成功表達的標志是______________________________。解析應用基因工程技術，從蘇云金芽孢桿菌中提取殺蟲晶體蛋白基因(目的基因)導入棉花細胞中形成轉基因抗蟲棉，Bt基因的表達，使棉花細胞中合成了原毒素，使采食棉花的昆蟲中毒死亡。要使某種動物的乳汁中含有某種抗體，目的基因一般導入受精卵中。這樣，由此受精卵發育成的哺乳動物的所有體細胞中都含有目的基因。答案(1)Bt基因eq\o(→,\s\up7(轉錄))mRNAeq\o(→,\s\up7(翻譯))原毒素(晶體蛋白)(2)限制性核酸內切DNA連接(3)受精卵動物乳汁中含此種抗體11．(8分)在菲律賓首都馬尼拉郊外的一片稻田里，一種被稱為“金色大米”的轉基因水稻已經悄然收獲。這種轉基因大米可以幫助人們補充每天必需的維生素A。由于含有可以生成維生素A的β—胡蘿卜素，它呈現金黃色澤，故稱“金色大米”。“金色大米”的培育流程如圖所示，請回答下列問題(已知限制性核酸內切酶Ⅰ的識別序列和切點是—G↓GATCC—，限制性核酸內切酶Ⅱ的識別序列和切點是—↓GATC—)。(1)培育“金色大米”的基因工程操作五步曲中，其核心是________通過該操作形成了圖中的________(填字母)。(2)在構建c的過程中質粒用________(填“限制性核酸內切酶Ⅰ”或“限制性核酸內切酶Ⅱ”)進行了切割。檢驗重組載體導入能否成功，需要利用________作為標記基因。(3)為在短時間內大量獲得目的基因，可用________擴增的方法，其原理是_______________________。(4)除植物基因工程碩果累累之外。在動物基因工程、基因工程藥物和基因治療等方面也取得了顯著成果，請列舉出至少兩方面的應用______________________________。解析(1)基因工程的核心步驟是重組DNA分子的構建，構建成的重組DNA分子可用圖中c表示。(2)據圖可知，限制性核酸內切酶Ⅰ的識別序列中包含了限制性核酸內切酶Ⅱ的識別序列，若使用限制性核酸內切酶Ⅱ對質粒進行切割，則基因Ⅰ和基因Ⅱ都會被破壞，因此應使用限制性核酸內切酶Ⅰ切割質粒。此時基因Ⅰ結構完整，可作為標記基因。(3)PCR技術是一項在生物體外復制特定DNA片段的核酸合成技術，其依據的原理是DNA雙鏈復制。(4)考查基因工程應用的相關實例，答案合理即可。答案(1)重組DNA分子的構建c(2)限制性核酸內切酶Ⅰ基因Ⅰ(3)PCR技術DNA雙鏈復制(4)乳腺生物反應器；體外基因治療復合型免疫缺陷癥12．(10分)有一種病人不能抵抗疾病，只能生活在無菌室里，如果離開無菌室，病人就會受到病毒感染而死亡，原因是其體內缺乏一種腺苷酶基因。其治療方案如圖所示。(1)仿照上述方案設計一個為男性患者治療血友病的方案，請完成有關步驟，第一步：取出患者的皮膚細胞進行細胞培養；第二步：提取目的基因；第三步：__________________________________；第四步：將重組載體導入受體細胞，讓這種攜帶有正常凝血因子基因的無害病毒去感染_______________________________；第五步：根據病毒上的標記基因檢測皮膚細胞中是否導入正常凝血因子基因，并檢測是否產生了________________________；第六步：將含有目的基因的皮膚細胞擴大培養，當各種指標達到要求后，再與膠原細胞混合，制成注射針劑。將含有這種活細胞的針劑注射到患者體內，目的基因在患者體內表達，使患者的凝血因子達到可以止血的含量。(2)取患者本人的皮膚細胞作為受體細胞進行培養，目的是_______________。(3)假設以大腸桿菌質粒作為載體，并用同一種限制性核酸內切酶切割載體與目的基因，將切割后的載體與目的基因片段混合，