2018届高三生物苏教版一轮复习：选修第1讲 课时分层训练3 Word版含解析

课时分层训练(三十八)

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A组基础达标

1．(2016·天津高考)人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从人血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。

(1)为获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取________合成总cDNA，然后以cDNA为模板，使用PCR技术扩增HSA基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。

(2)启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是________(填写字母，单选)。

A．人血细胞启动子

B．水稻胚乳细胞启动子

C．大肠杆菌启动子

D．农杆菌启动子

(3)利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是

_____________________________________。

(4)人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确空间结构才有活性。与途径Ⅱ相比，选择途径Ⅰ获取rHSA的优势是___________________。

(5)为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与________的生物学功能一致。

【解析】(1)要想合成总cDNA，需要采集人的血液获得总RNA。由于DNA 的复制只能从脱氧核苷酸单链的5′端向3′端延伸，因而引物均应结合在DNA 单链的3′端，而DNA的两条链反向平行，由此可以确定引物在另一条脱氧核苷酸单链的位置和方向。(2)若要从水稻胚乳细胞内获得目的产物，需要控制该

目的基因只在水稻胚乳细胞内表达。由题干中的信息“启动子通常具有物种及组织特异性”可知，此处需要选择水稻胚乳细胞启动子。(3)酚类物质能吸引农杆菌，因此在水稻受体细胞中添加该类物质，能吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因的成功转化。(4)途径Ⅰ和Ⅱ的主要区别是途径Ⅰ的受体细胞是真核细胞，途径Ⅱ的受体细胞是原核细胞。由于人体合成的初始HSA多肽需要经膜系统加工形成正确的空间结构才有生物活性，所以选择途径Ⅰ获取rHSA更具有优势。(5)rHSA是基因工程的产物，其是否具有医用价值，还需要在个体水平上进一步确认其与HAS的生物学功能是否一致。

【答案】(1)总RNA(或mRNA)

(2)B(3)吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化(4)水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工(5)HSA 2．(2017·云南师大附中模拟)根据基因工程的有关知识，回答下列问题：

(1)cDNA文库属于________基因文库，其构建方法是：用某种生物发育的某个时期的________通过反转录产生cDNA片段，与________连接后储存在一个受体菌群中。

(2)切割DNA分子的工具是________________，它能使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的____________断开，形成黏性末端或平末端。

(3)基因工程中所使用的DNA连接酶有两类。既可以“缝合”黏性末端，又可以“缝合”平末端的是________DNA连接酶。

(4)将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是____________；如果受体细胞是大肠杆菌，需要用________处理细胞，使之成为感受态细胞，才能吸收DNA 分子。

【解析】(1)cDNA文库属于部分基因文库。构建cDNA文库的方法是将某生物生长发育某个时期的mRNA反转录得到DNA片段，然后将其与载体连接导入受体菌群中。(2)切割DNA用限制性核酸内切酶，限制酶切割的是磷酸二酯键。(3)常用的DNA连接酶有两种，E·coli DNA连接酶只能连接黏性末端，而T4DNA连接酶既能连接黏性末端也能连接平末端。(4)将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法，其中农杆菌转化法使用最多。

当受体细胞是原核细胞时，通常用Ca2＋处理细胞，使其成为感受态细胞，更容易吸收外源DNA。

【答案】(1)部分

mRNA载体(2)限制性核酸内切酶磷酸二酯键

(3)T4(4)农杆菌转化法Ca2＋

3．(2017·湖北武汉二月调研)下图是获得转基因抗虫棉的技术流程示意图。请回答下列问题：

(1)A→B利用的技术称为________，其中②过程需要热稳定的________酶才能完成。

(2)图中将目的基因导入棉花细胞需要经过C过程，该过程为构建______，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在且可以遗传给下一代，并能表达。

(3)上述流程示意图中，将目的基因导入棉花细胞所采用的方法是____法，该方法一般________________(填“适宜”或“不适宜”)用于将目的基因导入单子叶植物。

(4)从F→G的过程利用的主要技术为______________，欲确定抗虫基因在G 体内是否表达，在个体水平上需要做______________实验。如果抗虫基因导入成功，且与一条染色体的DNA整合起来，该转基因抗虫棉可视为杂合子，将该转基因抗虫棉自交，预计后代中抗虫植株占________。

【解析】(1)分析图示可知，A→B是在生物体外，通过高温处理，利用PCR技术扩增DNA片段，②过程需要热稳定DNA聚合酶才能完成。

(2)基因工程操作中，将目的基因导入棉花(受体)细胞之前，需要构建基因表达载体(重组DNA)，即图中的C过程。

(3)图中将目的基因导入植物受体细胞采用的方法是农杆菌转化法。农杆菌能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，而对大多数单子叶植物没有感染能力，所以该方法一般不适宜用于将目的基因导入单子叶植物。

(4)从F→G的过程，是将含有目的基因的离体棉花细胞培养成转基因抗虫棉

的过程，利用的主要技术为植物组织培养技术。欲确定抗虫基因在G(转基因抗虫棉)体内是否表达，在个体水平上需要做抗虫接种实验。已知导入的抗虫基因与一条染色体的DNA整合起来，该转基因抗虫棉为杂合子，说明抗虫基因为显性基因，抗虫性状为显性性状。若用R表示抗虫基因，则该转基因抗虫棉的基因型为Rr，其自交后代中抗虫植株占3/4。

【答案】(1)PCR DNA聚合(Taq)

(2)基因表达载体(重组DNA)

(3)农杆菌转化不适宜

(4)植物组织培养抗虫接种3/4

4．(2017·山东文登三模)在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kan)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答：

(1)基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：目的基因的获取、__________________、将目的基因导入受体细胞、____________________。

(2)A过程需要的酶有________和________。

(3)要把重组质粒导入土壤农杆菌，首先必须用________处理土壤农杆菌，使土壤农杆菌转变为________态；然后将____________________在缓冲液中混合培养完成转化过程。

(4)含有重组质粒的土壤农杆菌侵染离体棉花叶片组织后，将离体棉花叶片组织培养成再生植株要经过[C]________和[E]________。如要确保再生植株中含有抗虫基因，可在C过程的培养基中加入________。

(5)目的基因能否在棉花植株体内维持和表达其遗传特性的关键是______。这需要通过检测才能知道，检测采用的方法是_________。

【解析】(1)基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。

(2)基因表达载体构建过程中，需要用同种限制酶切割目的基因和载体，使它们产生相同的黏性末端，再用DNA连接酶把这两个DNA片段连接起来。(3)农杆

菌转化法导入目的基因时，首先必须用Ca2＋处理土壤农杆菌，使土壤农杆菌转变为感受态；然后将重组质粒和感受态细胞在缓冲液中混合培养完成转化过程。

(4)植物组织培养过程的关键步骤是脱分化和再分化。因为只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长，故若要确保再生植株中含有抗虫基因，可在C过程的培养基中加入卡那霉素。(5)目的基因能否在棉花植株体内维持和表达其遗传特性的关键是目的基因是否插入受体细胞的DNA分子上，检测采用的方法是DNA分子杂交技术。

【答案】(1)基因表达载体的构建目的基因的检测与鉴定(2)限制酶DNA连接酶(3)Ca2＋感受重组质粒和感受态细胞(4)脱分化再分化卡那霉素(5)目的基因是否插入受体细胞的DNA分子上DNA分子杂交技术5．(2017·宜春市高三一模)苏云金杆菌(Bt)能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。图1是转Bt毒素蛋白基因植物的重组DNA形成过程示意图；图2是毒素蛋白基因进入植物细胞后发生的两种生物大分子合成的过程，据图回答下列问题。

图1

图2

(1)将图1①的DNA用Hin dⅢ、Bam HⅠ完全酶切后，反应管中有________种DNA片段。过程②需要用到________酶。

(2)假设图1中质粒原来Bam HⅠ识别位点的碱基序列变为了另一种限制酶BclⅠ的碱基序列，现用BclⅠ和Hin dⅢ切割质粒，则该图1中①的DNA右侧还能选择Bam HⅠ进行切割，并能获得所需重组质粒吗？请说明理由__________。

(3)若上述假设成立，并成功形成重组质粒，则重组质粒________。

A．既能被Bam HⅠ也能被Hin dⅢ切开

B．能被Bam HⅠ但不能被Hin dⅢ切开

C．既不能被Bam HⅠ也不能被Hin dⅢ切开

D．能被Hin dⅢ但不能被Bam HⅠ切开

(4)图2中α链是______。不同组织细胞的相同DNA进行过程③时启用的起始点________(填“都相同”“都不同”或“不完全相同”)，其原因是_______。

(5)要想检测导入的Bt毒素蛋白基因是否表达，在分子水平上可用________法进行检测，如果出现杂交带，说明目的基因已经表达蛋白质产品，转基因植物培育成功。

【解析】(1)图中①的DNA含有两个Bam HⅠ酶的切割位点，含有一个Hin dⅢ酶的切割位点，所以用Hin dⅢ、Bam HⅠ完全酶切①中的DNA后，反应管中有4种DNA片段。构建基因表达载体过程②需用DNA连接酶。

(2)据图分析，由于Bam HⅠ和BclⅠ切割DNA后露出的黏性末端相同，质

粒原来Bam HⅠ识别位点的碱基序列变为限制酶BclⅠ的碱基序列，用BclⅠ和Hin dⅢ切割质粒，用Bam HⅠ和Hin dⅢ切割目的基因，仍能获得重组质粒。

(3)质粒和目的基因都被Hin dⅢ切割，形成相同的黏性末端，则形成的重组质粒还能被Hin dⅢ切割；质粒原来Bam HⅠ识别位点的碱基序列变为了另一种限制酶BclⅠ的碱基序列，则形成的黏性末端是T

ACTAG，而目的基因被Bam HⅠ切割，则形成的黏性末端G

CCTAG形成的重组DNA片段是TGATCC

ACTAGG，则不能被Bam HⅠ识别，也不能切割。根据酶切位点和识别的碱基序列可知，重组质粒只能被Hin dⅢ切开但不能被Bam HⅠ切开。

(4)从图2可知，α链形成是以DNA一条链作为模板进行转录形成的信使RNA分子；不同组织细胞的相同DNA在转录时，如果是相同基因转录起点一般相同，不同的基因转录起点不同，原因是基因的选择性表达。

(5)检测目的基因是否在受体细胞内表达的分子水平上的检测是向分泌物中加入抗体，通过抗原－抗体特异性结合形成杂交带加以检测。如果能形成，说明表达，如果不能形成，则说明没有表达。

【答案】(1)4DNA连接(2)能，切割后露出的黏性末端相同(3)D (4)mRNA不完全相同不同组织细胞中基因会进行选择性表达(5)抗原－抗体杂交

B组能力提升

6．下图为转基因烟草培育过程流程图，回答问题。

(1)携带外源基因的质粒除了含有外源基因外，还包括_______、_______、复制原点和标记基因，其中标记基因的作用是______________________。

(2)图示过程中，将目的基因导入烟草细胞使用了________法，该方法是利用了农杆菌______________的特点。

(3)①过程要用________处理农杆菌，使之转变为感受态，然后将它们在缓冲液中混合培养以完成转化过程。②的理论基础是________________。

(4)该转基因烟草产生的配子中________(填“一定”或“不一定”)含有目

的基因。

【解析】(1)重组质粒应包括目的基因(外源基因)、启动子、终止子、复制原点和标记基因，其中标记基因可用来筛选和检测含有目的基因的受体细胞。

(3)①表示将含有目的基因的重组质粒导入土壤农杆菌，该过程要用钙离子处理农杆菌，使之变成感受态细胞；②表示植物组织培养技术，其理论基础是植物细胞的全能性。

【答案】(1)启动子终止子筛选和检测受体细胞中是否含有目的基因(合理即可)

(2)农杆菌转化自然条件下容易感染双子叶植物和裸子植物

(3)Ca2＋植物细胞的全能性

(4)不一定

7．猪的肌肉生长抑制素(MSTN)基因可抑制肌细胞的增殖和分化。CRISPR/Cas 9是一种最新出现的基因编辑技术，其主要过程是向导RNA(gRNA，含与目的基因部分序列配对的单链区)与Cas 9核酸酶结合，引导Cas 9核酸酶对DNA局部解旋并进行定点切割。科研人员利用该技术定向敲除猪胎儿成纤维细胞中MSTN基因，以期获得生长速度快、瘦肉率高的新品种。过程如图，其中Bsm B Ⅰ、KpnⅠ、Eco RⅠ表示相应限制酶的识别位点。分析回答：

(1)图中①过程用到的工具酶有________________，图中gRNA基因序列设计的主要依据是________________________________。

(2)科研人员可利用____________(方法)将重组质粒导入猪成纤维细胞，经________过程合成Cas 9核酸酶。

(3)过程③与DNA复制相比，特有的碱基配对方式有________。

(4)分析发现某基因敲除细胞株中MSTN基因的表达水平为正常细胞的

50%，说明___________________。

(5)欲利用MSTN基因缺失成纤维细胞培育成MSTN基因缺失猪，请简要写出基本的流程_____________________。

【解析】(1)图中①过程为基因表达载体构建过程，需用到的工具酶有Bsm B Ⅰ限制酶和DNA连接酶；图中gRNA基因序列主要依据目的基因(MSTN 基因)两端的核苷酸序列来设计的。(2)将重组质粒导入动物细胞常用显微注射法，经基因表达即转录和翻译过程合成Cas 9核酸酶。(3)过程③为转录过程，其碱基配对方式有A—U、T—A、G—C、C—G，DNA复制碱基配对方式有A—T、T—A、G—C、C—G。(4)分析发现某基因敲除细胞株中MSTN基因的表达水平为正常细胞的50%，说明细胞中位于一对染色体上的两个MSTN基因中仅有一个被敲除。(5)欲利用MSTN基因缺失成纤维细胞培育成MSTN基因缺失猪，其基本的流程为：将MSTN基因缺失成纤维细胞的核移植到去除核的卵母细胞中，经早期胚胎培养获得胚胎，胚胎移植后培养获得MSTN基因缺失猪。

【答案】(1)Bsm B Ⅰ限制酶和DNA连接酶MSTN基因两端的核苷酸序列

(2)显微注射技术转录和翻译

(3)A—U

(4)细胞中位于一对染色体上的两个MSTN基因中仅有一个被敲除

(5)将MSTN基因缺失成纤维细胞的核移植到去除核的卵母细胞中，经早期胚胎培养获得胚胎，胚胎移植后培养获得MSTN基因缺失猪

8．人类的遗传性疾病是很难用一般药物进行治疗的，基因工程的兴起迎来了基因治疗的曙光，SCID是一种重症联合免疫缺陷病，SCID患者细胞的一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶(简称ADA)的基因(ada)发生了突变或缺失。下图为对SCID患者进行基因治疗的步骤，据图分析回答下列问题：

SCID患者基因治疗的基本步骤

(1)若图中细菌为人类基因文库的受体菌，则从该基因文库中获取ada基因时，一般要根据ada基因的有关信息，如基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在________上的位置、以及基因的转录或翻译产物等特性。

(2)逆转录病毒在基因治疗中充当________(工具)，过程Ⅰ用到的工具酶为

________________________________________。

(3)基因工程的核心是过程________(填“Ⅰ”、“Ⅱ”、“Ⅲ”或“Ⅳ”)；过程Ⅱ为基因工程的第________步；过程Ⅲ为________。

(4)基因治疗方法分为体外基因治疗和体内基因治疗两种，图示采用的是两种方法中的________；两种方法中，操作复杂，但效果较为可靠的是______。

【解析】(1)根据教材知识可知，根据目的基因的有关信息，如：基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因的转录产物mRNA，以及基因的表达产物蛋白质等特性来获取目的基因。(2)由图可知，逆转录病毒相当于基因工程中的工具——运载体。过程Ⅰ为基因表达载体的构建，用到的工具酶为限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA连接酶。(3)过程Ⅰ为基因表达载体的构建，是基因工程的核心；图中过程Ⅱ为将目的基因导入受体细胞，是基因工程的第三步；过程Ⅲ代表2个细胞生成4个细胞的过程，即细胞增殖的过程。(4)基因治疗的方法包括：体外基因治疗和体内基因治疗，题图所示的是体外基因治疗；两种方法相比，体外基因治疗虽然操作复杂，但效果较为可靠。

【答案】(1)染色体

(2)运载体限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA连接酶

(3)Ⅰ三细胞增殖(或有丝分裂)(4)体外基因治疗体外基因治疗