備戰(zhàn)2025屆新高考生物一輪總復(fù)習(xí)第10單元生物技術(shù)與工程課時(shí)規(guī)范練53基因工程的應(yīng)用及蛋白質(zhì)工程（附解析）-試卷下載-教習(xí)網(wǎng)

考點(diǎn)一基因工程的應(yīng)用
1.每年我國(guó)約30萬(wàn)人在器官移植等待的名單中,但僅有1萬(wàn)多人能獲得器官移植的機(jī)會(huì),供體來(lái)源不足是目前器官移植最大的問(wèn)題?；蚬こ虨槠鞴僖浦蔡峁┝诵碌乃悸?如果能在豬的基因組中導(dǎo)入某種調(diào)節(jié)基因,抑制其抗原決定基因的表達(dá),就可以結(jié)合克隆技術(shù)培育出不會(huì)引起免疫排斥反應(yīng)的轉(zhuǎn)基因克隆豬器官。下列關(guān)于轉(zhuǎn)基因克隆豬器官的敘述,錯(cuò)誤的是( )
A.選用豬做克隆器官供體是因?yàn)槠鋬?nèi)臟構(gòu)造、大小與血管分布和人的類(lèi)似,且豬體內(nèi)可導(dǎo)致人類(lèi)疾病的病毒少
B.該操作的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建,需要用到限制酶、DNA連接酶兩種工具酶
C.調(diào)節(jié)基因?qū)氲氖荏w細(xì)胞取決于需要的器官類(lèi)型,若需要移植肝臟,則受體細(xì)胞為肝細(xì)胞
D.若要檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入了受體細(xì)胞,可以利用PCR等技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)
2.(2023·廣東汕頭三模)如圖表示利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人血清白蛋白的兩條途徑,下列有關(guān)敘述正確的是( )
A.分子運(yùn)輸車(chē)——載體的組成包括目的基因、標(biāo)記基因、啟動(dòng)密碼、終止密碼等
B.擴(kuò)增目的基因時(shí),利用耐高溫的DNA連接酶從引物a和引物b起始延伸互補(bǔ)鏈
C.接受人血清白蛋白基因的綿羊受體細(xì)胞是乳腺細(xì)胞
D.含目的基因的植物受體細(xì)胞可能無(wú)需培養(yǎng)成完整植株
3.植物生物反應(yīng)器主要以整株植物、植物組織或植物懸浮細(xì)胞為加工場(chǎng)所,生產(chǎn)藥物蛋白。葉綠體遺傳轉(zhuǎn)化體系是近年發(fā)展起來(lái)的一種新的植物生物反應(yīng)器。葉綠體轉(zhuǎn)化是以同源重組原理將外源目的基因整合到目標(biāo)葉綠體基因組中的一種方式,是一種高表達(dá)、安全性極高的遺傳轉(zhuǎn)化方法。下列相關(guān)敘述正確的是( )
A.植物生物反應(yīng)器涉及的現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)是基因工程和植物細(xì)胞工程
B.構(gòu)建的基因表達(dá)載體中含有葉綠體特異啟動(dòng)子,使得目的基因只能在葉綠體中表達(dá)
C.植物葉綠體表達(dá)體系可以防止轉(zhuǎn)基因作物的目的基因通過(guò)花粉在自然界中擴(kuò)散
D.把目的基因?qū)肴~綠體DNA中,將來(lái)產(chǎn)生的配子一定含有此目的基因
4.我國(guó)科學(xué)家在基因編輯這個(gè)新興領(lǐng)域創(chuàng)造了多項(xiàng)世界第一,該技術(shù)能對(duì)基因進(jìn)行定點(diǎn)“修改”,以改變目的基因的序列和功能。在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)也要特別注意防范風(fēng)險(xiǎn)。下列關(guān)于基因編輯技術(shù)的敘述,錯(cuò)誤的是( )
A.可以讓某個(gè)基因失效
B.可以應(yīng)用于治療癌癥
C.可以修復(fù)已突變基因
D.應(yīng)用于任何基因修改
考點(diǎn)二蛋白質(zhì)工程的原理和應(yīng)用
5.如圖表示蛋白質(zhì)工程的操作過(guò)程,下列相關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.a、b過(guò)程分別是轉(zhuǎn)錄、翻譯
B.蛋白質(zhì)工程中對(duì)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的了解是非常關(guān)鍵的工作
C.蛋白質(zhì)工程是完全擺脫基因工程技術(shù)的一項(xiàng)全新的生物工程技術(shù)
D.蛋白質(zhì)工程中可能構(gòu)建出一種全新的基因
6.基因工程和蛋白質(zhì)工程技術(shù)有很大的應(yīng)用價(jià)值,可用于醫(yī)藥及其他工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。下列關(guān)于基因工程和蛋白質(zhì)工程的敘述,正確的是( )
A.蛋白質(zhì)工程的操作對(duì)象是蛋白質(zhì),不需要以酶和載體為工具
B.目的基因的檢測(cè)與鑒定是培育轉(zhuǎn)基因生物的核心環(huán)節(jié)
C.基因工程操作中所用質(zhì)粒都是來(lái)自細(xì)菌細(xì)胞中天然的質(zhì)粒
D.PCR擴(kuò)增相關(guān)目的基因時(shí),子鏈的合成方向是由5'端到3'端
關(guān)鍵能力提升練
1.(2024·廣東聯(lián)考)下圖是剔除轉(zhuǎn)基因植物中標(biāo)記基因的一種策略,下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )
A.分別帶有目的基因和標(biāo)記基因的兩個(gè)質(zhì)粒,都帶有T-DNA序列
B.該方法建立在高轉(zhuǎn)化頻率基礎(chǔ)上,標(biāo)記基因和目的基因需轉(zhuǎn)到不同染色體上
C.若要獲得剔除標(biāo)記基因的植株,轉(zhuǎn)化植株必須經(jīng)過(guò)有性生殖階段遺傳重組
D.獲得的無(wú)篩選標(biāo)記轉(zhuǎn)基因植株發(fā)生了染色體結(jié)構(gòu)變異
2.(2024·廣東佛山聯(lián)考)水中雌激素類(lèi)物質(zhì)(E物質(zhì))污染會(huì)導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)雌性化等異常,并通過(guò)食物鏈影響人體健康和生態(tài)安全。斑馬魚(yú)的肌細(xì)胞、生殖細(xì)胞等均存在E物質(zhì)受體,且幼體透明。科學(xué)家將綠色熒光蛋白(GFP)等基因轉(zhuǎn)入斑馬魚(yú),建立了一種快速的水體E物質(zhì)監(jiān)測(cè)方法。下列分析錯(cuò)誤的是( )
A.將GFP基因表達(dá)載體導(dǎo)入斑馬魚(yú)受精卵的常用方法是顯微注射法
B.構(gòu)建含有GFP基因的表達(dá)載體時(shí)需使用限制酶和DNA聚合酶
C.在被E物質(zhì)污染的水體中轉(zhuǎn)基因斑馬魚(yú)的幼體會(huì)顯綠色
D.轉(zhuǎn)基因斑馬魚(yú)逃逸可能帶來(lái)生物安全問(wèn)題
3.β-丙氨酸作為重要的中間體,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化工等領(lǐng)域。L-天冬氨酸-α-脫羧酶(PanD)能夠催化β-丙氨酸的生成,但天然PanD酶活力(酶活力是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力)較低且易失活。研究人員運(yùn)用蛋白質(zhì)工程對(duì)酶基因進(jìn)行分子改造,在未知PanD三維結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系的情況下,通過(guò)易錯(cuò)PCR技術(shù)引入隨機(jī)突變,再進(jìn)行定向篩選,最終獲得活力和穩(wěn)定性均較高的PanD。回答下列問(wèn)題。
(1)易錯(cuò)PCR與普通PCR相似,每次循環(huán)也包括了三步,但可通過(guò)改變PCR反應(yīng)條件來(lái)提高堿基錯(cuò)配的概率。在PCR反應(yīng)體系中,Mg2+可以提高已發(fā)生錯(cuò)配區(qū)域的穩(wěn)定性,Mn2+可以降低DNA聚合酶對(duì)底物的專(zhuān)一性。因此,與普通PCR相比,易錯(cuò)PCR的反應(yīng)體系中應(yīng)適當(dāng) (填“提高”或“降低”)Mg2+濃度、 (填“提高”或“降低”)Mn2+濃度。通過(guò)多輪的易錯(cuò)PCR及篩選,可以獲取所需的PanD基因。
(2)研究人員對(duì)比改造前后的兩種PanD,發(fā)現(xiàn)改造后的PanD的第305位氨基酸由賴(lài)氨酸突變?yōu)榻z氨酸,推測(cè)突變后酶活力升高的原因是。
(3)為將能表達(dá)高活力PanD的大腸桿菌應(yīng)用于工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)β-丙氨酸,研究人員還探究了發(fā)酵的最佳反應(yīng)條件,研究中發(fā)現(xiàn)隨著底物濃度升高,β-丙氨酸產(chǎn)量下降,推測(cè)其原因可能是。
因此在工業(yè)生產(chǎn)中,要采用 (填“一次足量添加”或“多次分批補(bǔ)料”)的投料策略。
答案：
必備知識(shí)基礎(chǔ)練
1.C 解析豬的內(nèi)臟構(gòu)造、大小、血管分布與人的極為相似,而且豬體內(nèi)可導(dǎo)致人類(lèi)疾病的病毒遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物,A項(xiàng)正確;在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí),首先會(huì)用一定的限制酶切割載體和含有目的基因的DNA片段,再利用DNA連接酶將目的基因片段拼接到載體的切口處,形成一個(gè)重組DNA分子,將目的基因?qū)雱?dòng)物細(xì)胞,受體細(xì)胞一般是受精卵,受精卵具有發(fā)育的全能性,肝細(xì)胞無(wú)法發(fā)育成完整的肝臟,因此不會(huì)選擇肝細(xì)胞作為受體細(xì)胞,B項(xiàng)正確,C項(xiàng)錯(cuò)誤;分子水平的檢測(cè),可以通過(guò)PCR等技術(shù)檢測(cè)受體細(xì)胞DNA上是否插入了目的基因或檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA,D項(xiàng)正確。
2.D 解析基因表達(dá)載體包括目的基因、啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因等,A項(xiàng)錯(cuò)誤;利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因時(shí),利用耐高溫的DNA聚合酶延伸子鏈,B項(xiàng)錯(cuò)誤;接受人血清白蛋白基因的綿羊受體細(xì)胞是受精卵,C項(xiàng)錯(cuò)誤;為了大量生產(chǎn)人血清白蛋白,可從愈傷組織獲得人血清白蛋白,無(wú)需培養(yǎng)為完整植株,D項(xiàng)正確。
3.D 解析植物生物反應(yīng)器首先需要用基因工程技術(shù)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞,其次需要采用植物細(xì)胞工程技術(shù)將轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞培育成轉(zhuǎn)基因植株或轉(zhuǎn)基因植物組織或轉(zhuǎn)基因植物懸浮細(xì)胞,因此涉及基因工程和植物細(xì)胞工程技術(shù),A項(xiàng)正確;要使得目的基因只能在葉綠體中表達(dá),則構(gòu)建的基因表達(dá)載體中要含有葉綠體特異性啟動(dòng)子,B項(xiàng)正確;由于受精卵中的細(xì)胞質(zhì)幾乎全部來(lái)自卵細(xì)胞,因此植物葉綠體表達(dá)體系可以防止轉(zhuǎn)基因作物的目的基因通過(guò)花粉在自然界中擴(kuò)散,C項(xiàng)正確;把該基因?qū)肴~綠體DNA中,葉綠體DNA存在于細(xì)胞質(zhì)中,在配子產(chǎn)生過(guò)程中并不遵循遺傳規(guī)律,所以將來(lái)產(chǎn)生的配子中不一定含有抗病基因,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.D 解析基因編輯技術(shù)可以修改DNA序列,從而讓某個(gè)基因失效或修復(fù)已突變基因,也可以用于編輯癌癥相關(guān)的基因,從而應(yīng)用于治療癌癥,A、B、C三項(xiàng)正確;基于現(xiàn)在的技術(shù)水平,基因編輯技術(shù)還不能對(duì)任何基因進(jìn)行修改,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
5.C 解析 a過(guò)程是以DNA的一條鏈為模板合成mRNA的轉(zhuǎn)錄過(guò)程,b過(guò)程是以mRNA為模板合成具有一定氨基酸順序的多肽鏈的翻譯過(guò)程,A項(xiàng)正確;蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ),通過(guò)改造或合成基因,來(lái)改造現(xiàn)有蛋白質(zhì),或制造一種新的蛋白質(zhì),以滿(mǎn)足人類(lèi)的生產(chǎn)和生活的需求,因此蛋白質(zhì)工程中對(duì)蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)的了解是非常關(guān)鍵的工作,B項(xiàng)正確;蛋白質(zhì)工程是在基因工程的基礎(chǔ)上,延伸出來(lái)的第二代基因工程,C項(xiàng)錯(cuò)誤;蛋白質(zhì)工程中,可能根據(jù)已經(jīng)明確的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)建出一種全新的基因,D項(xiàng)正確。
6.D 解析蛋白質(zhì)工程操作對(duì)象是基因,需要以酶和載體為工具,A項(xiàng)錯(cuò)誤;基因表達(dá)載體的構(gòu)建是培育轉(zhuǎn)基因生物過(guò)程中的核心環(huán)節(jié),B項(xiàng)錯(cuò)誤;基因工程操作中所用質(zhì)粒是改造后的質(zhì)粒,C項(xiàng)錯(cuò)誤;擴(kuò)增目的基因時(shí),合成DNA的方向是從子鏈的5'端到3'端,D項(xiàng)正確。
關(guān)鍵能力提升練
1.D 解析農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞,并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上,故分別帶有目的基因和標(biāo)記基因的兩個(gè)質(zhì)粒,都帶有T-DNA序列,進(jìn)而成功整合到受體細(xì)胞染色體上,A項(xiàng)正確;該方法需要利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,在高轉(zhuǎn)化頻率的基礎(chǔ)上,將目的基因和標(biāo)記基因整合到染色體上,由圖可知,標(biāo)記基因和目的基因位于細(xì)胞中不同的染色體上,B項(xiàng)正確;通過(guò)雜交分離結(jié)果可知,經(jīng)過(guò)有性生殖階段遺傳重組后獲得了只含目的基因的細(xì)胞,只含標(biāo)記基因的細(xì)胞和既含目的基因又含標(biāo)記基因的細(xì)胞,C項(xiàng)正確;獲得的無(wú)篩選標(biāo)記轉(zhuǎn)基因植株發(fā)生了基因重組,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.B 解析將基因表達(dá)載體導(dǎo)入斑馬魚(yú)受精卵的常用方法是顯微注射法,A項(xiàng)正確;構(gòu)建含有GFP基因的表達(dá)載體時(shí)需使用限制酶和DNA連接酶,B項(xiàng)錯(cuò)誤;綠色熒光蛋白(GFP)表達(dá)后會(huì)使透明的斑馬魚(yú)幼體顯出綠色,C項(xiàng)正確;轉(zhuǎn)基因斑馬魚(yú)逃逸可能帶來(lái)生物安全問(wèn)題,D項(xiàng)正確。
3.答案 (1)變性、復(fù)性、延伸提高提高
(2)組成PanD的氨基酸種類(lèi)改變,導(dǎo)致酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,進(jìn)而使酶活力提升
(3)隨著底物濃度升高,發(fā)酵液濃度增加,進(jìn)而使大腸桿菌失水較多,甚至死亡,不能高效地表達(dá)高活力PanD 多次分批補(bǔ)料
解析 (1)PCR每次循環(huán)包括變性、復(fù)性、延伸三步。易錯(cuò)PCR與普通PCR相似,每次循環(huán)也包括了變性、復(fù)性、延伸三步。PCR技術(shù)是指通過(guò)DNA的雙鏈復(fù)制,在耐高溫的DNA聚合酶的催化下,遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則,擴(kuò)增DNA片段。耐高溫的DNA聚合酶負(fù)責(zé)將堿基與模板鏈正確地互補(bǔ)配對(duì),Mn2+可以降低DNA聚合酶對(duì)底物的專(zhuān)一性,也就是說(shuō)Mn2+能提高堿基與模板鏈的錯(cuò)配,增加其突變率;非互補(bǔ)的堿基對(duì)由于氫鍵不易形成,穩(wěn)定性差,Mg2+可以提高該錯(cuò)配區(qū)域的穩(wěn)定性,因此與普通PCR相比,易錯(cuò)PCR的反應(yīng)體系中應(yīng)適當(dāng)提高M(jìn)g2+和Mn2+濃度。
(2)組成PanD的第305位氨基酸由賴(lài)氨酸突變?yōu)榻z氨酸后,由于組成該酶的氨基酸種類(lèi)改變,導(dǎo)致酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,結(jié)構(gòu)決定功能,進(jìn)而使酶活力提升。
(3)將能表達(dá)高活力PanD的大腸桿菌應(yīng)用于工業(yè)發(fā)酵生產(chǎn)β-丙氨酸,隨著底物濃度升高,發(fā)酵液濃度增加,進(jìn)而使大腸桿菌失水較多,甚至死亡,不能高效地表達(dá)高活力PanD。因此在工業(yè)生產(chǎn)中,要采用多次分批補(bǔ)料的投料策略。

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