20．回答下列基因工程的問題．100多年前，“疫苗之父”巴斯德開創(chuàng)了第一次疫苗革命，其特點是接種滅活或減毒的病原微生物．20世紀(jì)70年代開始，現(xiàn)代生物技術(shù)的迅猛發(fā)展開創(chuàng)了第二次疫苗革命，使疫苗的研制進(jìn)入分子水平．圖一是1986年通過基因工程制備乙型肝炎表面抗原（HbsAg）從而獲得乙肝疫苗的過程．

在圖一中步驟①和③的過程中，需要用合適的限制酶切割乙肝表面抗原基因和質(zhì)粒．現(xiàn)將乙肝表面抗原基因及質(zhì)粒的部分限制酶的識別序列及位置表示為圖二．質(zhì)粒中的啟動子是質(zhì)粒中基因得以正常表達(dá)所必需的部分．lacZ基因合成某種酶，該酶能將無色染料X-gal變成藍(lán)色，最終能在無色染料X-gal的培養(yǎng)基上將含該基因的菌落染成藍(lán)色．

限制酶EcoRBclⅠBamHⅠHindⅢ
識別序列及切割位點G↓AATTCT↓GATCAG↓GATCCA↓AGCTT
（1）為了避免自身環(huán)化及便于篩選，則切割質(zhì)粒選用的限制酶是BamHⅠ和HindⅢ，切割乙肝表面抗原基因選用的限制酶是BclⅠ和HindⅢ．
（2）為篩選含有乙肝表面抗原的大腸桿菌細(xì)胞，需要將導(dǎo)入操作之后的大腸桿菌接種到含
氨芐青霉素和無色染料X-gal的固體牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上，挑選未被染上藍(lán)色的菌落的菌落純化培養(yǎng)．
（3）下列有關(guān)限制酶的敘述中，正確的是CD（多選）
A．限制酶催化的反應(yīng)類型是氧化分解反應(yīng)
B．限制酶破壞的是氫鍵
C．一種限制酶只能識別雙鏈DNA中某種特定的脫氧核苷酸序列
D．EcoR酶與HindⅢ酶相比較，EcoR酶切割后DNA片段較容易分離
（4）在圖一中步驟④中，使用基因工程工具酶是DNA連接酶．一個乙肝表面抗原基因與一個質(zhì)粒重組的過程中（圖一的步驟④），游離的磷酸基團(tuán)數(shù)目減少4個
（5）通過基因工程生產(chǎn)的疫苗與滅活或減毒的病原微生物的疫苗，在安全性方面的比較結(jié)果及理由是基因工程疫苗更安全，因為疫苗成分中只含病毒蛋白，不含病毒核酸，不會出現(xiàn)病毒侵染的情況．

分析 分析圖一：①是獲取目的基因的過程；②③是切割質(zhì)粒形成黏性末端的過程；④是基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程；⑤是將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的過程；⑥是目的基因隨著受體細(xì)胞擴(kuò)增的過程；⑦是獲得乙肝疫苗的過程．

解答 解：（1）目的基因中含有限制酶EcoR的切割位點，因此不能用該切割外源DNA分子，為了避免自身環(huán)化及便于篩選，切割乙肝表面抗原基因選用的限制酶是BclⅠ和HindⅢ．用限制酶BclⅠ切割質(zhì)粒會破壞啟動子，因此切割質(zhì)粒選用的限制酶是BamHⅠ和Hind（BclⅠ和BamHⅠ切割產(chǎn)生的黏性末端相同）．
（2）構(gòu)建基因表達(dá)載體時使用了限制酶HindⅢ，導(dǎo)致lacZ基因被破壞（導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌不能合成某種酶，不能使無色染料X-gal變成藍(lán)色），但沒有破壞氨芐青霉素抗性基因（導(dǎo)入重組質(zhì)粒的大腸桿菌能抗氨芐青霉素）．為篩選含有乙肝表面抗原的大腸桿菌細(xì)胞，需要將導(dǎo)入操作之后的大腸桿菌接種到含氨芐青霉素和無色染料X-gal的固體牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上，挑選未被染上藍(lán)色的菌落的菌落純化培養(yǎng)．
（3）A．限制酶催化的反應(yīng)類型是水解反應(yīng)，A錯誤；
B．限制酶破壞的是磷酸二酯鍵，B錯誤；
C．一種限制酶只能識別雙鏈DNA中某種特定的脫氧核苷酸序列，C正確；
D．C和G含量越高，DNA分子越穩(wěn)定，因此EcoR酶與HindⅢ酶相比較，EcoR酶切割后DNA片段較容易分離，D正確．
故選：CD．
（4）圖一④表示基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程，該過程需要DNA連接酶．一個乙肝表面抗原基因（含有2個游離的磷酸基團(tuán)）與一個質(zhì)粒（被切開的質(zhì)粒含有2個游離的磷酸基團(tuán)）重組的過程中（圖一的步驟④），游離的磷酸基團(tuán)數(shù)目減少4個．
（5）通過基因工程生產(chǎn)的疫苗與滅活或減毒的病原微生物的疫苗，在安全性方面的比較結(jié)果及理由是基因工程疫苗更安全，因為疫苗成分中只含病毒蛋白，不含病毒核酸，不會出現(xiàn)病毒侵染的情況．
故答案為：
（1）BamHⅠ和HindⅢ；BclⅠ和HindⅢ
（2）氨芐青霉素和無色染料X-gal     未被染上藍(lán)色的菌落
（3）CD
（4）DNA連接酶    4
（5）基因工程疫苗更安全，因為疫苗成分中只含病毒蛋白，不含病毒核酸，不會出現(xiàn)病毒侵染的情況

點評 本題結(jié)合圖解，考查基因工程的相關(guān)知識，要求考生識記基因工程的原理、操作步驟，掌握各操作步驟中需要注意的細(xì)節(jié)，能結(jié)合圖中信息準(zhǔn)確答題，有一定難度．

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中生物 來源： 題型：解答題

13．人的血清白蛋白（HSA）在臨床上需求量很大，通常從人血中提�。捎诎滩〔《荆℉IV）等人類感染性病原體造成的威脅與日俱增，使人們對血液制品顧慮重重．如果應(yīng)用基因工程和克隆技術(shù)，將人的血清白蛋白基因轉(zhuǎn)入奶牛細(xì)胞中，那么利用牛的乳汁生產(chǎn)血清白蛋白就成為可能．其大致過程如下：
Ⅰ．采集良種供體奶牛的卵母細(xì)胞和精液，通過體外受精，形成奶牛受精卵；
Ⅱ．將人血清白蛋白基因?qū)肽膛Ｊ芫眩纬芍亟M細(xì)胞；
Ⅲ．電脈沖刺激重組細(xì)胞促使其形成早期胚胎；
Ⅳ．將胚胎移植到受體母牛的子宮中，最終發(fā)育成轉(zhuǎn)基因小牛．
請回答下列問題：
（1）步驟Ⅰ中，在體外受精前，需要對奶牛的精子進(jìn)行獲能處理．受精時，往往一個卵母細(xì)胞只能和一個精子結(jié)合，受精過程中防止多精入卵的生理反應(yīng)包括透明帶反應(yīng)和卵黃膜封閉作用
（2）實驗步驟Ⅲ中，進(jìn)行動物早期胚胎的體外培養(yǎng)時，培養(yǎng)液中除了含有各種無機(jī)鹽和有機(jī)鹽類、維生素、氨基酸、核苷酸等營養(yǎng)成分外，還要添加激素 和動物血清．
（3）實驗步驟Ⅳ中，在胚胎移植前可以取囊胚的滋養(yǎng)層細(xì)胞 做DNA分析鑒定性別，應(yīng)選擇性別為雌性的奶牛胚胎進(jìn)行移植．
（4）若需迅速得到大量轉(zhuǎn)基因奶牛，現(xiàn)有兩種處理方法：
方法A：在步驟Ⅳ中將早期胚胎分離成若干個胚胎細(xì)胞，讓其分別發(fā)育成一頭小牛．進(jìn)行上述操作時，應(yīng)選擇發(fā)育良好形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚進(jìn)行操作．
方法B：在步驟Ⅳ中將早期胚胎細(xì)胞的細(xì)胞核移植到普通黃牛的去核卵細(xì)胞細(xì)胞中，使其重組并發(fā)育成新胚胎．為獲得大量可供移植的胚胎細(xì)胞核，可將早期胚胎細(xì)胞分離出來，在添加了的抑制因子培養(yǎng)液中，將其培養(yǎng)成能夠增殖而不發(fā)生分化的胚胎干細(xì)胞，再從該細(xì)胞中提取所需的細(xì)胞核．上述兩種方法中，最能保持步驟Ⅳ中早期胚胎細(xì)胞遺傳特征的是方法A．

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科目：高中生物 來源： 題型：解答題

14．褐飛虱能吸食水稻汁液，是稻田常見害蟲，其成蟲具有長翅和短翅兩種翅型，短翅雌蟲產(chǎn)卵量大、常使蟲口激增，長翅型飛行能力強(qiáng)、有利于遷飛．為了解褐飛虱翅型的遺傳規(guī)律，研究人員進(jìn)行了以下雜交實驗：
組別親本子一代
實驗一純合短翅雄蟲①╳純合長翅雌蟲長翅雄②：短翅雌③=1：1
實驗二純合長翅雄蟲╳純合短翅雌蟲長翅雄：短翅雌④=1：1
實驗三純合短翅雄蟲①╳短翅雌③長翅雄：短翅雄：短翅雌=1：1：2
實驗四長翅雄蟲②╳純合長翅雌蟲長翅雄：長翅雌：短翅雌=1：2：1
（1）實驗一和實驗二的雜交結(jié)果相同（相同/不同），說明控制翅型的基因位于常染色體上．
（2）研究人員認(rèn)為，褐飛虱翅型受一對等位基因控制（B控制短翅、B′控制長翅）．據(jù)此分析，實驗一和二的子一代雄蟲全為長翅、雌蟲全為短翅的原因是：子一代基因型都為BB’，雌蟲的短翅基因B為顯性，雄蟲的長翅基因B’為顯性，實驗三和四的結(jié)果支持此假設(shè)．①至④個體中，①的基因型與其他不同．
（3）研究人員從稻田中隨機(jī)捕獲若干長翅雌雄褐飛虱自由交配，子一代出現(xiàn)少量短翅雌蟲，請根據(jù)親本基因型解釋原因：長翅雌蟲的基因型為B’B’，長翅雄蟲的基因型為BB’或B’B’，子代較小比例的BB’中，只有雌蟲表現(xiàn)為短翅．子一代中短翅雌蟲的比例取決于所捕獲長翅褐飛虱中雜合長翅雄蟲的比例（或：B基因頻率）．若每一代的雌雄個體均自由交配，從子二代開始會出現(xiàn)短翅雄蟲．
（4）田間監(jiān)測表明，褐飛虱長短翅型的數(shù)量變化與水稻發(fā)育期密切相關(guān)，水稻孕穗至開花期有利于短翅型發(fā)生，黃熟期有利于長翅型發(fā)生，這說明褐飛虱翅型是基因型和環(huán)境共同作用的結(jié)果．褐飛虱長短翅型的數(shù)量變化有利于增強(qiáng)褐飛虱對環(huán)境的適應(yīng)．

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科目：高中生物 來源： 題型：解答題

8．國花牡丹有多種花色，假設(shè)其花色有淡粉色、粉紅色和白色三種，涉及A、a和B、b兩對等位基因．與其花色有關(guān)的色素、酶和基因的關(guān)系如圖所示：

現(xiàn)用白甲、白乙、淡粉色和粉紅色4個純合品種進(jìn)行雜交實驗，結(jié)果如下：
實驗l：淡粉色×粉紅色，F(xiàn)1表現(xiàn)為淡粉色，F(xiàn)1自交，F(xiàn)2表現(xiàn)為3淡粉色：1粉紅色．
實驗2：白甲×淡粉色，F(xiàn)1表現(xiàn)為白色，F(xiàn)1自交，F(xiàn)2表現(xiàn)為12白色：3淡粉色：1粉紅色．
實驗3：白乙×粉紅色，F(xiàn)1表現(xiàn)為白色，F(xiàn)1×粉紅色（親本）（回交），F(xiàn)2表現(xiàn)為2白色：1淡粉色：l粉紅色．
分析上述實驗結(jié)果，請回答下列問題：
（1）圖示體現(xiàn)了基因控制生物性狀的途徑是基因通過控制酶的合成控制代謝過程，從而控制生物性狀．
（2）牡丹花色的遺傳遵循（填“遵循”或“不遵循”）基因自由組合定律．
（3）實驗中所用的淡粉色純合品種的基因型為aaBB或AAbb．
（4）若將實驗3得到的F2白色植株自交，F(xiàn)3中花色的表現(xiàn)型及比例是白色：淡粉色：粉紅色=24：3：5．
（5）現(xiàn)有純種的白色牡丹和純種的粉紅色牡丹，要在最短時間內(nèi)獲得能穩(wěn)定遺傳的淡粉色植株，可采用單倍體育種，大致過程：根據(jù)題中所提供的實驗材料，首先需要獲得基因型為AaBb的植株，然后采用花藥離體培養(yǎng)的方法獲得單倍體幼苗，用秋水仙素溶液（一定濃度）處理得到染色體數(shù)目恢復(fù)正常的植株，從中選出開淡粉色花的植株即可．

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科目：高中生物 來源： 題型：選擇題

15．下列關(guān)于動、植物激素的敘述，不正確的是（　�。�
A．用一定濃度的赤霉素溶液處理芹菜植株，可以明顯提高其產(chǎn)量
B．新買的獼猴桃和成熟的蘋果放在一起幾天后變軟，與植物激素乙烯有關(guān)
C．雄性激素具有增強(qiáng)肌肉力量，提高速度和耐力的作用
D．補(bǔ)充甲狀腺激素的方法只能注射，不能口服

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科目：高中生物 來源： 題型：多選題

5．對圖中所示細(xì)胞的描述，錯誤的是（　　）
A．該細(xì)胞是通過減數(shù)分裂形成B．細(xì)胞中含有一組非同源染色體
C．減數(shù)分裂中能形成兩個四分體D．該細(xì)胞中含有一個染色體組

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科目：高中生物 來源： 題型：選擇題

12．下列屬于基因工程藥物的是（　�。�
A．從大腸桿菌的培養(yǎng)液中提取的人胰島素
B．從豬胰腺中提取的豬胰島素
C．從人血液中提取的干擾素
D．滅活的乙型肝炎病毒疫苗

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科目：高中生物 來源： 題型：多選題

9．研究者向野生型香豌豆的細(xì)胞核基因中隨機(jī)插入一段含有n個脫氧核苷酸的DS片段（含芐那素抗性基因），通過培養(yǎng)得到變異型香豌豆植株Y，但插入DS片段會導(dǎo)致某一基因M的功能喪失，下列相關(guān)敘述正確的是（　�。�
A．變異發(fā)生后基因M編碼的蛋白質(zhì)中氨基酸數(shù)目將增加$\frac{n}{6}$個
B．變異型植株Y的產(chǎn)生是因為發(fā)生了基因重組
C．從變異型香豌豆植株Y的表現(xiàn)型可以推測基因M的功能
D．插入的DS片段一定會導(dǎo)致基因M中G/C的比例發(fā)生改變

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科目：高中生物 來源：2015-2016學(xué)年四川省上高二10月月考生物試卷（解析版） 題型：選擇題

以下關(guān)于生物變異和生物進(jìn)化的敘述，不正確的是

A．種群基因頻率改變，生物一定會進(jìn)化

B．不同物種之間、生物與環(huán)境之間共同進(jìn)化導(dǎo)致生物多樣性

C．抗生素的使用使病原體產(chǎn)生了適應(yīng)性的變異

D．有性生殖的出現(xiàn)實現(xiàn)了基因重組，明顯加快了生物進(jìn)化的速度

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同步練習(xí)冊答案