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2010高考二轮复习生物学案(10)现代生物技术(一)

时间:2010-08-29


高考二轮复习生物学案(10) 2010 高考二轮复习生物学案(10)

现代生物技术( 现代生物技术(一)
【学法导航】 学法导航】
1、 掌握好关基因工程的相关技术术语, “显微注射法” 如 、 “花粉管通道法” 、 “农杆菌转化法” 、 “基因表达载体”和“DNA 分子杂交”等术语; 2、对相关知识进行分类、对比,如限制性内切酶、DNA 连接酶和 DNA 聚合酶和的区别,基因 工程与蛋白质工程的区别等。 3、联系其它选修章节相关知识建立完整的选修知识体系,如基因工程与细胞工程、植物组织 培养、胚胎工程联系密切。

【典例精析】 典例精析】
经典模拟 【例题 1】下表关于基因工程中有关基因操作的名词及对应的内容,正确的组合是( ) 供体 A 质粒 提供目的 基因的生 物 提供目的 基因的生 物 大肠杆菌 等 剪刀 限制性内切 酶 DNA连接酶 针线 DNA连 接酶 限制性 内切酶 DNA连 接酶 限制性 内切酶 运载体 提供目的基因 的生物 质粒 受体 大肠杆 菌等 大肠杆 菌等 大肠杆 菌等 质粒

B

C

限制性内切 酶 DNA连接酶

质粒 提供目的基因 的生物

D

【解析】基因工程中的供体是指提供目的基因的生物,受体是接受目的基因的生物,一般常 用的是大肠杆菌等原核生物,剪刀是限制性内切酶,针线是 DNA 连接酶,运载体是质粒等。 【答案】C 【考点分析】主要考查基因工程的工具 【例题 2】人们对种植转基因农作物的利弊有争论。正方认为种植转基因农作物对人类是有利 的;反方认为种植转基因农作物是有潜在风险的。下列观点中支持正方的是( ) A.转基因农作物会产生毒性蛋白或过敏蛋白 B.转基因农作物的扩散会威胁生物的多样性 C.推广种植抗虫棉可减少农药的使用 D.转基因生物可打破自然物种的原有界限,破坏生态系统的稳定性 【解析】转基因农作物会产生毒性蛋白或过敏蛋白、转基因农作物的扩散会威胁生物的多样 性和转基因生物可打破自然物种的原有界限,破坏生态系统的稳定性这三种说法都是支持反 方观点的,推广种植抗虫棉可减少农药的使用是认为转基因农作物对人类有利的。 【答案】C 【考点分析】主要考查生物技术的安全性问题 【例题 3】下列关于生物工程相关知识的叙述,正确的是( ) A.在基因工程操作中为了获得重组质粒,必须用相同的限制性内切酶,露出的黏性末端可以 不相同 B.若要生产转基因抗病水稻,可将目的基因先导入到大肠杆菌中,再转入水稻细胞中

C.植物体细胞杂交,能克服远源杂交不亲和的障碍,培育出的新品种一定不是单倍体 D.基因治疗主要是对具有缺陷的体细胞进行全面修复 【解析】同一种限制酶切割产生的黏性末端相同,要培育抗病水稻受体细胞应该是水稻细胞, 植物体细胞杂交实际上是两个细胞内染色体的加合,染色体组增加了必然不会是单倍体,基 因治疗只是部分的修复不是全面的修复。 【答案】C 【考点分析】综合考查基因工程 【例题 4】下列关于染色体和质粒的叙述,正确的是( ) A.染色体和质粒的化学本质都是 DNA B.染色体和质粒都只存在于真核细胞中 C.染色体和质粒都与生物的遗传有关 D.染色体和质粒都可以作为基因工程的载体 【解析】染色体是由 DNA 和蛋白质组成的,主要存在于真核细胞中;质粒是环状 DNA,主要存 在原核细胞中;两者都与生物的遗传有关;质粒可以作为基因工程的载体,而染色体不能。 【答案】C 【考点分析】主要考查基因工程的工具——载体 【例题 5】基因芯片技术是近几年才发展起来的崭新技术,涉及生命科学、信息学、微电子学、 材料学等众多的学科,固定在芯片上的各个探针是已知的单链 DNA 分子,而待测 DNA 分子用 同位素或能发光的物质标记。如果这些待测的 DNA 分子中正好有能与芯片上的 DNA 配对的, 它们就会结合起来,并在结合的位置发出荧光或者射线,即出现“反应信号” 。下列说法中错 误的是( ) A.基因芯片的工作原理是碱基互补配对 B.待测的 DNA 分子可以直接用基因芯片测序 C.基因芯片技术可用来筛选农作物的基因突变 D.基因芯片技术将来可以制作“基因身份证” 【解析】基因芯片的原理就是利用碱基互补配对原则,通过探针单链 DNA 与带标记的待测 DNA 是否互补来检测。 【答案】B 【考点分析】在新情境下考查基因工程 【例题 6】 聚合酶链式反应(PCR 技术)是体外酶促合成特异 DNA 片段的一种方法, 由高温变性、 低温退火及适温延伸等几步反应组成一个周期,循环进行,使目的 DNA 得以迅速扩增,其简 要过程如右图所示。下列关于 PCR 技术叙述不正确的是( ) A.PCR 技术是在实验室中以少量 DNA 制备大量 DNA 的技术 B.反应中新合成的 DNA 又可以作为下一轮反应的模板 C.PCR 技术中以核糖核苷酸为原料,以指数方式扩增 D.应用 PCR 技术与探针杂交技术可以检测基因突变 【解析】PCR 的原理就是 DNA 的复制,原料应该是脱氧核糖核苷酸而不是核糖核苷酸。 【答案】C 【考点分析】考查 PCR 的相关知识 【例题 7】下图表示一项重要的生物技术,对图中物质 a、b、c、d 的描述,正确的是( )

A.a 通常存在于细菌体内,目前尚未发现真核生物体内有类似的结构 B.b 识别特定的核苷酸序列,并将 A 与 T 之间的氢键切开 C.c 连接双链间的 A 和 T,使黏性末端处碱基互补配对 D.若要获得真核生物的 d,则一般采用人工合成方法 【解析】限制酶最初是由原核生体内提取出来的,但是在真核生物体内也存在;限制酶切割 的是磷酸二酯键而不是氢键;DNA 连接酶连接的也是磷酸二酯键;真核生物目的基因一般常用 人工合成方法来合成。 【答案】D 【考点分析】考查基因工程的工具 【例题 8】对基因组文库的描述,不正确的是( ) A.含有某种生物的全部基因 B.基因中含有启动子和内含子 C.文库的基因是通过受体菌承载的 D.文库中的全部基因可以在物种间交流 【解析】一个生物体的基因组 DNA 用限制性内切酶部分酶切后,将酶切片段插入到载体 DNA 分子中,将这些载体导入到受体细菌或细胞中,这样每个细胞就包含了一个基因组 DNA 片段 与载体重组 DNA 分子,经过繁殖扩增, 许多细胞一起包含了该生物全部基因组序列,我们将 这一个集合体叫做基因文库。基因文库中的基因不能在物种间交流,可以在种群内交流。 【答案】D 【考点分析】考查基因文库的相关知识 【例题 9】2007 年 10 月,美国生物学家克雷格文特尔及其团队宣布,他们通过将取自不同 种生物的基因连接并成功移植到一个没有染色体的细胞中,创造了有史以来的第一个“人造 生命” 。下列有关叙述,错误的是( ) A.“人造生命”诞生过程类似于基因工程技术,可以实现不同物种之间的基因重组 B.“没有染色体的细胞”为导入基因的表达提供了能量、酶系统等 C. “人造生命”的诞生可能引发制造新物种等问题的争论 D. “人造生命”的诞生证明人类完全可以制造生命 【解析】 “人造生命”只是基因工程的一个延续,并不能由此就证明人类完全可以制造生命。 【答案】D 【考点分析】新情境下考查基因工程 【例题 10】对基因表达载体构建的一些说法,不正确的是( ) A.需要限制酶和 DNA 连接酶参与 B.基因表达载体中含有启动子和内含子 C.通常用抗生素基因作为标记基因 D.基因表达载体的构建是基因工程的核心 【解析】基因表达载体的构建是整个基因工程的核心环节;构建时需要用同一种限制性内切 酶切割目的基因和载体,以产生相同的黏性末端,然后用 DNA 连接酶连接;基因表达载体中 包含启动子、终止子、目的基因和标记基因。 【答案】B 【考点分析】考查基因表达载体的构建 高考再现 【例题 11】下列关于基因工程的叙述,错误的是( ) .. A.目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物 B.限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶是两类常用的工具酶 C.人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性 D.载体上的抗性基因有利于筛选含重组 DNA 的细胞和促进目的基因的表达 【解析】基因工程中目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物;常用的工具酶是限制 性核酸内切酶和 DNA 连接酶;人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性,只

有经过一定的物质激活以后,才有生物活性。载体上的抗性基因主要是有利于筛选含重组 DNA 的细胞,不能促进目的基因的表达。所以 D 错误。 【答案】D 【考点分析】综合考查基因工程 【例题 12】钱永健先生因在研究绿色荧光蛋白方面的杰出成就而获 2008 年诺贝尔奖。在某种 生物中检测不到绿色荧光,将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后,结果可以检测到绿 色荧光。由此可知( ) A.该生物的基因型是杂合的 B.该生物与水母有很近的亲缘关系 C.绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达 D.改变绿色荧光蛋白基因的 1 个核苷酸对,就不能检测到绿色荧光 【解析】某种生物中检测不到绿色荧光,将水母绿色荧光蛋白基因转入该生物体内后,结果 可以检测到绿色荧光,说明绿色荧光蛋白基因在该生物体内得到了表达。 【答案】C 【考点分析】以当今科技前沿动态考查基因工程的应用 【例题 13】2008 年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白“的三位科学家。 将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因,再将该融合基因转入真 核生物细胞内,表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色荧光蛋白在该研究中的主要作用是 ( ) A.追踪目的基因在细胞内的复制过程 B.追踪目的基因插入到染色体上的位置 C.追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布 D.追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构 【解析】将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因,将该融合基因 转入真核生物细胞内,表达出的蛋白质带有绿色荧光,从而可以追踪目的基因编码的蛋白质 在细胞内的分布。故 C 正确。 【答案】C 【考点分析】 【例题 14】2003 年在中国大地上最惨烈的事件就是“非典”侵袭、肆虐着人体的健康,夺取 了许多人宝贵的生命。医院人满为患, “非典”与“发热”“疑似”混杂在一起,让医生难以 、 区分。我国科学工作者日夜奋战,利用基因工程迅速研制出“非典”诊断盒。其作用机理 是 ( ) A.治疗“非典”利用的是抗原—抗体反应 B.诊断“非典”利用的是 DNA 分子杂交原理 C.诊断“非典”利用的是抗原—抗体反应 D.治疗“非典”利用的是 DNA 分子杂交原理 【解析】 “非典” 系由于“非典” 病毒所致,其诊断过程是利用了 DNA 分子杂交原理, 应用 “非 典”病毒的 RNA 进行逆转录,可得到 DNA 探针,再利用 DNA 探针对血液中的非典”病毒进行 诊断;治疗“非典”利用的是抗原一抗体反应, “非典”病毒属于抗原,可引起机体产生免疫 反应。 【答案】B 【考点分析】考查基因工程的应用 【例题 15】利用外源基因在受体细胞中表达,可生产人类所需要的产品。下列选项中能说明 目的基因完成了在受体细胞中表达的是 ( )

A.棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 B.大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其 mRNA C.山羊乳腺细胞中检测到人生长激素 DNA 序列 D.酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白 【解析】在基因工程中,判断外源基因是否“表达”常用的方法是看有无目的基因对应产物 产生。 【答案】D 【考点分析】考查目的基因的检测与鉴定 【例题 16】已知某种限制性内切酶在一线性 DNA 分子上有 3 个酶切位点,如下图中箭头所指, 如果该线性 DNA 分子在 3 个酶切位点上都被该酶切断,则会产生 a、b、c、d 四种不同长度的 DNA 片段。 现有多个上述线性 DNA 分子,若在每个 DNA 分子上至少有 1 个酶切位点被该酶切断, 则从理论上讲,经该酶酶切后,这些线性 DNA 分子最多能产生长度不同的 DNA 片段种类数是 ( )

A.3 B.4 C.9 D.12 【解析】只看一个切点,可得到 a 和 bcd 或 ab 和 cd 或 abc 和 d(6 种片段) ,如果看两个切 点的话,会在一个切点的基础上再产生 b 或 c 或 bc(3 种片段) ,如果看三个切点的话,没有 新片段产生,因此应选 C。 【答案】C 【考点分析】考查限制酶的切割

【专题突破】 专题突破】
易错点 1 基因工程的基本工具 【例题 1】用基因工程技术可使大肠杆菌合成人的蛋白质。下列叙述不正确的是( ) A.常用相同的限制性内切酶处理的基因和质粒 B.DNA 连接酶和 RNA 聚合酶是构建重组质粒必需的工具酶 C.可用含抗生素的培养基检测大肠杆菌中是否导入了重组质粒 D.导入大肠杆菌的目的基因不一定能成功表达 【错题分析】不能正确区分 DNA 连接酶、限制酶、DNA 聚合酶和 RNA 聚合酶等 【解题指导】构建重组质粒(重组 DNA 分子)必需的工具酶是 DNA 连接酶和限制性内切酶。 RNA 聚合酶的作用是催化 DNA 转录为 RNA。可通过排除法可以选出答案 B。 【正确答案】B 【变式练习】下图是某一 DNA 片段,下列关于该图的叙述,正确的是( ) A.若图中的 ACT 能决定一个氨基酸,则 ACT 可称为一个密码子 B.限制性内切酶和 DNA 连接酶都可作用于②处 C.若该片段能与 RNA 聚合酶结合,则该片段为基因的编码区 D.DNA 复制过程需要解旋酶作用于①处,而转录不需要

易错点 2 基因工程操作的基本步骤 【例题 2】科学家通过基因工程的方法,能使马铃薯块茎内含有人奶主要蛋白。以下有关该基 因工程的叙述,错误的是 ( ) A.采用反转录的方法得到目的基因有内含子 B.基因非编码区对于目的基因在块茎中表达是不可缺少的 C.马铃薯的叶肉细胞可作为受体细胞 D.用同一种限制性内切酶,分别处理质粒和含目的基因的 DNA,可产生黏性末端而形成重 组 DNA 分子 【错题分析】对基因工程操作的“四部曲”不清楚,理解不到位。 【解题指导】内含子是不能编码蛋白质的,成熟的信使 RNA 不含内含子转录部分,反转录合 成的目的基因的方法是以目的基因转录成的信使 RNA 为模板,反转录成互补的单链 DNA,然 后在酶的作用下合成双链 DNA。 【正确答案】A 【变式练习】人们利用基因工程的方法,用大肠杆菌生产人类胰岛素,这一过程不涉及到( ) A.用适当的酶对胰岛素基因与运载体进行切割并拼接 B.把重组后的 DNA 分子导入受体细胞内并进行扩增 C.检测重组 DNA 分子是否导入受体细胞内并表达出相应的性状 D.检测目的基因是否发生结构上的改变 易错点 3 基因工程中的有关术语 【例题 3】通过基因工程,可利用大肠杆菌生产人的胰岛素,下列说法中正确的是( ) A.通常用鸟枪法直接获得目的基因 B.运载体除了可用质粒,还可以用聚乙二醇 C.可以直接用合成胰岛素的信使 RNA 作为目的基因 D.根据人的胰岛素的氨基酸序列人工合成目的基因 【错题分析】基因工程中的相关术语表述错误 【解题指导】在获取真核细胞中的目的基因时,一般是用人工合成的方法,所以 A 是错误的, 聚乙二醇是促融剂,不可用做运载体,所以 B 是错误的。mRNA 不可直接作为目的基因,但可 根据合成人的胰岛素的 mRNA 为模板,逆转录成互补的单链 DNA,然后在酶的作用下合成双 链 DNA,从而获得所需要的目的基因,所以 C 错。还根据人的胰岛素的氨基酸序列推测出相 应的 mRNA 核苷酸序列,再推测出目的基因的核苷酸序列,再通过化学方法合成目的基因, 所以 D 是正确的。 【正确答案】D 【变式练习】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,请根 据下面的示意图回答下列问题: 获 得 甲 生 物 合 成 该 ① 目的 ② 基因 蛋白质的信使 RNA 与质粒 DNA 重组 ③ 导入乙生 ④ 获 得 甲 生 物 物细胞 的蛋白质

(1)①操作过程需加入的四种核苷酸是 。此外, 酶。 还必须加入 (2)质粒是常用的运载体,它存在于许多细菌及酵母菌等生物中。最常用的质粒是 的质粒,它常含有 基因,这种基因有助于对受体细胞是否导入了目的基因进行检 测。 ②过程首先要用 酶切断质粒 DNA, 再用 酶将目的基因与质粒 DNA 连接重组在一起。 G (3)在②操作过程中,若目的基因的黏性末端为 ,则其运载体(质粒)与 CTTAA 之相对应的黏性末端是 。 (4)经过③过程导入受体细胞的质粒是否能够自主复制? 。 (5)④是目的基因的表达过程,此过程包括 。 【答案】 (1)腺嘌呤脱氧核苷酸、鸟嘌呤脱氧核苷酸、胞嘧啶脱氧核苷酸和胸腺嘧啶脱氧核 苷酸 逆转录(2)大肠杆菌 抗药(答出具体抗菌素的抗性也可)限制性内切 DNA 连接 (3) AATTC (4)能 (5)遗传信息的转录和表达 G

【专题综合】 专题综合】
综合 1:基因工程与基因结构综合 【例题】采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵,培育出转基因羊。但是,人 凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。以下有关叙述,正确的是( ) A.人体细胞中凝血因子基因编码区的碱基对数目,等于凝血因子氨基酸数目的 3 倍 B.可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组 DNA 分子导入羊的受精卵 C.在该转基因羊中,人凝血因子基因存在于乳腺细胞,而不存在于其他体细胞中 D.人凝血因子基因开始转录后,DNA 连接酶以 DNA 分子的一条链为模板合成 mRNA 【解析】本题综合考查了真核细胞的基因结构、多细胞生物个体发育起点、转录等有关知识, 答题时要充分调动所学的相关知识进行分析。人体细胞凝血因子基因的编码区有内含子和外 显子,内含子不能决定氨基酸,所以凝血因子编码区的碱基对数目大于凝血因子氨基酸数目 的 3 倍;多细胞生物个体发育起点为受精卵,经过有丝分裂和细胞分化发育成一个新个体, 所以转基因羊中,人凝血因子基因不仅存在于乳腺细胞中,其它体细胞中也有,只是没有表 达而已;人凝血因子基因转录时,以 DNA 分子的一条链为模板,合成 mRNA,在这一过程中 起催化作用的酶是 RNA 聚合酶,而不是 DNA 连接酶。 【答案】B 综合 2:基因工程与基因表达综合 【例题】下表有关基因表达的选项中,不可能的是( ) 基因 A B C D 细菌抗虫蛋白基因 人酪氨酸酶基因
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表达的细胞 抗虫棉叶肉细胞 正常人皮肤细胞 大肠杆菌工程菌细胞 兔成熟红细胞
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表达产物 细菌抗虫蛋白 人酪氨酸酶 动物胰岛素 兔血红蛋白
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动物胰岛素基因 兔血红蛋白基因

【解析】抗虫棉叶肉细胞中存在细菌抗虫蛋白基因,细菌抗虫蛋白基因能够表达产生细菌抗 虫蛋白;正常人皮肤细胞中含有人酪氨酸酶基因,人酪氨酸酶基因能够表达产生人酪氨酸酶; 大肠杆菌工程菌细胞存在动物胰岛素基因,动物胰岛素基因能够表达产生动物胰岛素;兔成 熟红细胞中无细胞核,所以无兔血红蛋白基因不能表达产生兔血红蛋白。 【答案】D 综合 3:基因工程与育种方式综合

【例题】下列说法中,正确的是( ) A.基因工程的产物对人类部是有益的 B.基因工程产生的变异属于人工诱变 C.杂交育种能够使植物体表达动物蛋白 D.基因工程育种的优点之一是目的性强 【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(目的性强)和重新组合(基因重组),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,但并不是所有的基因产物对人类都有益 的。基因工程产生的变异属于基因重组。要让动物蛋白在植物体内表达,必须将控制动物蛋 白合成的相关基因导入植物细胞中并让其表达,因此需要通过基因工程技术才能实现。 【答案】D 基因工程与其它生物技术(细胞工程、胚胎工程) 综合 4:基因工程与其它生物技术(细胞工程、胚胎工程)的综合 【例题】 继哺乳动物乳腺生物反应器研发成功后, 膀胱生物反应器的研究也取得了一定进展。 最近,科学家培育出一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液 中。请回答: (1)将人的生长激素基因导入小鼠受体细胞中,常用方法是 。 (2)进行基因转移时,通常要将外源基因转入 中,原因 是 。 技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。 (3)通常采用 细胞中特异表达。 (4) 在研制膀胱生物反应器时, 应使外源基因在小鼠的 (5)为使外源基因在后代中长期保持,可将转基因小鼠体细胞的 转入 细胞中构成重组细胞,使其发育成与供体具有相同性状的个体,该技术称 为 。 【答案】 (1)显微注射 (2)受精卵(或早期胚胎) 受精卵(或早期胚胎细胞)具有全能性,可使外源基因在相 应组织细胞中表达 (3)DNA 分子杂交(核酸探针) (4)膀胱上皮 (5)细胞核 去核的卵 核移植(或克隆)


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