基因工程的应用一、单项选择题1(2019长春外国语学校高二月考)科学家在河南华溪蟹中找到了金属硫蛋白基因，并以质粒为载体，采用转基因方法培育出了硫吸收能力极强的转基因烟草。下列有关该烟草培育的说法，正确的是()A金属硫蛋白基因需插入到质粒上，才能转移到受体细胞中B需用特定的限制酶切割烟草的核酸C同种限制酶既可以切割含目的基因的DNA片段又可以切割质粒，因此不具有专一性D转基因烟草与原烟草相比基因组成发生了变化，导致两者出现生殖隔离解析：选A。金属硫蛋白基因需插入到质粒上，才能转移到受体细胞中，A正确；在基因工程中，需用特定的限制酶切割目的基因和运载体，而不是切割烟草的核酸，B错误；限制酶具有专一性，能识别特定的脱氧核苷酸序列，C错误；转基因烟草与原烟草之间一般不会出现生殖隔离，D错误。2(原创)下列有关目的基因的操作能够改善产品品质的是()A将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内B将肠乳糖酶的基因导入奶牛的基因组C将人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表达D将Bt毒蛋白基因整合到烟草或棉花的基因组并实现表达解析：选B。将草鱼的生长激素基因导入鲤鱼体内是提高鲤鱼的生长速度。导入肠乳糖酶基因的奶牛的牛奶中乳糖含量少，牛奶的品质得到了改善。将人血清白蛋白的基因改造后在山羊的乳腺中表达是乳腺生物反应器的应用。Bt毒蛋白基因是抗虫基因，能够提高植物的抗性。3(2019南京高二检测)在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作正确的是()A用限制酶切割烟草花叶病毒的核酸B用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体C重组DNA分子只能导入烟草的受精卵D用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞，属于细胞水平的检测解析：选B。限制酶一般只切割DNA分子双链，而烟草花叶病毒是RNA病毒，A项错误；DNA连接酶连接目的基因和载体，构建基因表达载体(即重组DNA分子)，B项正确；作为目的基因的受体细胞，可以是烟草的受精卵，也可以是一般的体细胞或烟草的原生质体，C项错误；用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞，应该属于个体生物学水平的检测，D项错误。4(2019北京模拟)将控制甜菜碱、海藻糖等有机小分子合成的基因转入烟草细胞中，会使烟草的抗旱性增强。下列关于这类转基因烟草及其培育过程的说法，不正确的是()A转基因烟草细胞中甜菜碱等有机小分子的合成量增加B转基因烟草细胞细胞液渗透压增大，可避免细胞过度失水C将抗旱基因导入烟草细胞中常用农杆菌转化法D可以在干旱条件下筛选出成功导入抗旱基因的烟草细胞解析：选D。将控制甜菜碱、海藻糖等有机小分子合成的基因转入烟草细胞中后，细胞中甜菜碱等有机小分子的合成量增加，会使烟草细胞的渗透压升高，避免细胞过度失水，因此这会使烟草的抗旱性增强，A、B正确；将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法，C正确；在干旱条件下筛选出的是成功导入抗旱基因的烟草植株，而不是成功导入抗旱基因的烟草细胞，D错误。5(2019云南师大附中期末)下面有关基因工程的叙述，正确的是()A利用基因工程技术可分别从大肠杆菌和青霉菌体内获取基因工程药品胰岛素和青霉素B用氯化钠处理大肠杆菌可以使其处于感受态C启动子也称为起始密码子，终止子也称为终止密码子D由大肠杆菌工程菌获得的人的干扰素不能直接利用解析：选D。青霉菌产生青霉素是一种自身基因的正常表达，故从青霉菌体内获得的青霉素不属于基因工程药品，A错误；用氯化钙处理大肠杆菌可以使其处于感受态，B错误；启动子和终止子都是一段特殊的DNA序列，负责调控基因的转录，而起始密码子和终止密码子都存在于mRNA上，分别决定翻译的起始和终止，C错误；大肠杆菌是原核生物，无内质网和高尔基体，由大肠杆菌工程菌生产的干扰素不具备天然活性，需经过人工加工处理后才能利用，D正确。6科学家将含人的抗胰蛋白酶基因的DNA片段，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育成的羊能分泌含抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及()ADNA按照碱基互补配对原则自我复制BDNA以其一条链为模板合成RNACRNA以自身为模板自我复制D按照RNA密码子的排列顺序合成蛋白质解析：选C。目的基因在通过转基因工程得到的受体羊体内能够进行复制、转录和表达，RNA以自身为模板自我复制不能发生在正常的真核细胞内。7近年来基因工程的发展非常迅猛，基因治疗不断取得新进展。下列疾病可用基因治疗医治的是()A21三体综合征B镰刀型细胞贫血症C地方性甲状腺肿D青少年型糖尿病解析：选B。21三体综合征是染色体异常遗传病，患者21号染色体有三条，病因不属于基因异常，不能进行基因治疗；镰刀型细胞贫血症可用基因治疗医治；地方性甲状腺肿采取的是放射性治疗或手术治疗；青少年型糖尿病属于自身免疫病，必须注射胰岛素治疗。8(2019枣庄八中高二月考)研究发现，let7基因能影响癌基因RAS的表达，使肺癌细胞的增殖受到抑制，其影响机理如图所示。下列相关叙述正确的是()A目的基因是否在受体细胞中转录，可用抗原抗体杂交技术来进行检测Blet7基因转录的miRNA与RAS mRNA的配对遵循碱基互补配对原则C肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中RAS mRNA含量减少引起的Dlet7基因转录的miRNA无翻译功能是因为let7基因缺少启动子答案：B二、多项选择题9科学家利用转基因技术成功培育出一头转入了赖氨酸基因的转基因牛，从其乳汁中可获得大量的赖氨酸。以下相关叙述中正确的是()A该题中基因表达载体的受体细胞的性染色体组成可以是XX，也可以是XYB将赖氨酸基因导入牛的卵细胞中，通过组织培养也能形成转基因牛C人们只在转基因牛的乳汁中才能获取赖氨酸，是因为只在转基因牛的乳腺细胞中表达赖氨酸基因D运用基因工程技术让牛合成大量的赖氨酸，该技术将导致定向变异解析：选CD。根据题干信息可知，从转基因牛的乳汁中可获得大量的赖氨酸，这说明基因表达载体的受体细胞的性染色体组成应为XX，A错误；在基因工程中，常将目的基因导入动物的受精卵中，B错误；由于将赖氨酸基因导入哺乳动物的受精卵中，因此转基因动物的体细胞中都有赖氨酸基因，但是该基因只在乳腺细胞中表达，C正确；基因工程是人为地将目的基因导入受体细胞，定向地改造生物的性状，D正确。10(2019扬州高二检测)北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，下列有关叙述正确的是()A过程是获取抗冻基因的过程，用到的酶只有限制酶B在重组质粒上，抗冻基因首端和末端一定具有启动子和终止子，启动和终止转录的进程C过程用到的质粒是农杆菌的Ti质粒，要将重组质粒转入农杆菌才能进行筛选D根据抗冻基因制作的DNA探针，可以用来检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在解析：选BD。据题图可知，该转基因技术操作中，获取目的基因的方法是利用抗冻基因(目的基因)的mRNA进行人工化学合成，需要的酶是逆转录酶和限制酶，A项错误；目的基因首端和末端的启动子和终止子均是DNA片段，分别启动和终止转录的进程，B项正确；重组质粒转入农杆菌的目的是通过农杆菌转化法将目的基因导入番茄细胞中，C项错误；检测目的基因是否导入受体细胞，通常是用DNA探针进行检测，即DNA分子杂交技术，D项正确。三、非选择题11基因工程是在现代生物学、化学和工程学基础上建立和发展起来的，并有赖于微生物学理论和技术的发展运用，基因工程基本操作流程如图所示，请据图分析回答下列问题：(1)图中A是_，最常用的是_；在基因工程中，需要在限制酶和_酶的作用下才能完成剪接过程。(2)在上述基因工程的操作过程中，遵循碱基互补配对原则的步骤有_(用图中序号表示)。(3)从分子水平分析，进行基因工程的主要理论依据是不同生物的DNA分子结构基本相同，且生物共用一套_。(4)研究发现，番茄体内的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用，导致害虫无法消化食物而被杀死，人们成功地将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内，玉米获得了与番茄相似的抗虫性状，玉米这种变异的来源是_。(5)科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因，并用基因工程的方法将该基因导入金花茶叶片细胞的染色体DNA上，经培养长成的植株具备了抗病性，这说明_。解析：(1)在基因工程中，目的基因与载体结合形成重组DNA，载体常用质粒；基因工程的工具酶是限制酶和DNA连接酶。(2)碱基互补配对发生在DNA分子之间、RNA分子之间及DNA分子和RNA分子之间，获取目的基因、目的基因与载体的拼接及目的基因扩增和筛选过程中均会发生碱基互补配对。(3)从分子水平上分析，基因工程的理论依据是不同生物的DNA分子结构基本相同，且生物共用一套遗传密码子。(4)基因工程的原理是基因重组。(5)根据题意，已培养出抗病植株，说明转基因生物中目的基因已表达。答案：(1)载体质粒DNA连接(2)(3)遗传密码子(4)基因重组(5)目的基因(抗枯萎病的基因)已表达12科学家尝试使用Cre/LoxP位点特异性重组系统，在确定目的基因导入成功后，删除转基因烟草细胞内的抗除草剂基因。其技术过程如图甲所示(图中的代表基因前的启动子)，据图回答下列问题：(1)LoxP是一种仅由34个碱基对构成的小型DNA片段，由两个含13个碱基对的反向重复序列和中间间隔的8个碱基对序列共同组成，自身不会表达，插入质粒后也不影响原有基因的表达，其碱基序列如图乙所示：Cre酶能特异性地识别此序列并在箭头处切开LoxP，其功能类似于基因工程中的_酶。(2)将重组质粒导入植物细胞最常用的方法是_。作为标记基因，抗除草剂基因用于检测目的基因是否导入成功的原理是_。(3)确定目的基因导入成功后，抗除草剂基因就没有用了。抗除草剂基因继续留在植物体内可能会造成的安全问题是_。经Cre酶处理后，质粒中的两个LoxP序列分别被切开后，可得到图甲中右侧的这两个DNA分子。由于_，因此抗除草剂基因不再表达。解析：(1)基因工程中的限制酶能特异性地识别脱氧核苷酸序列并在特定位点处切开脱氧核苷酸链，Cre酶的功能与之类似。(2)将重组质粒导入植物细胞最常用的方法是农杆菌转化法。抗除草剂基因和目的基因在同一个质粒上，可以用抗除草剂基因作为标记基因来检测目的基因是否导入成功。(3)抗除草剂基因继续留在植物体内可能会转移到杂草中，形成能抗除草剂的超级杂草。由图示可知，经Cre酶处理后，抗除草剂基因前没有了启动子，因此不能表达。答案：(1)限制(2)农杆菌转化法抗除草剂基因和目的基因在同一个质粒上(3)抗除草剂基因可能转移到杂草中抗除草剂基因前没有了启动子13(2019无锡天一中学高二期末)我国科学家屠呦呦因其对青蒿素的研究荣获2015年诺贝尔生理学或医学奖。青蒿素是目前世界上最有效的治疗疟疾的药物，为青蒿植株的次级代谢产物，其化学本质是一种萜类化合物，其生物合成途径如图1所示。正常青蒿植株的青蒿素产量很低，难以满足临床需求，科学家为了提高青蒿素产量，将棉花中的FPP合成酶基因导入了青蒿植株并让其成功表达，获得了高产青蒿植株，过程如图2所示。据此回答下列问题：(1)研究人员从棉花基因