高中生物现代生物科技专题第37讲基因工程课时跟踪训练.docx

第十一单元现代生物科技专题第37讲基因工程测控导航表知识点题号1.基因工程的基本工具12.基因工程的基本操作程序及应用2,43.PCR技术34.蛋白质工程65.综合考查5,71.(2016吉林三模)回答利用农杆菌转化法培育转基因植物的相关问题:(1)培育转基因植物过程的核心步骤是构建基因表达载体,其目的是 ,并且可以遗传给下一代,同时,使目的基因表达和发挥作用。(2)构建基因表达载体时,可利用DNA连接酶连接被限制酶切开的键。(3)组成基因表达载体的单体是。基因表达载体中的启动子是识别和结合的部位,这种结合完成后才能驱动目的基因通过(填过程)合成mRNA。(4)用两种限制酶Xba和Sac(两种酶切出的黏性末端不同)切割某DNA,获得含目的基因的片段。若利用该片段构建基因表达载体,应选用下图中的何种Ti质粒?。注:图中箭头所指的位置是限制酶识别和切割的位点解析:(1)构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时,使目的基因表达和发挥作用。(2)DNA连接酶的作用是在DNA片段之间形成磷酸二酯键将DNA片段连接起来。(3)基因表达载体的本质是DNA,其基本组成单位是脱氧核苷酸;基因表达载体中的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,这种结合完成后才能驱动目的基因通过转录合成mRNA。(4)图甲中,该Ti质粒中含有限制酶Xba和Sac的切割位点,且用这两种酶切割可将目的基因插入TDNA中;图乙中,该Ti质粒中不含限制酶Sac的切割位点;图丙中,该Ti质粒中含有限制酶Xba和Sac的切割位点,但用这两种酶切割不会将目的基因插入TDNA中;图丁中,该Ti质粒中不含限制酶Xba的切割位点。答案:(1)使目的基因在受体细胞中稳定存在(2)磷酸二酯(3)脱氧核苷酸RNA聚合酶转录(4)甲2.(2016福建龙岩一模)苦荞是一种有名的经济植物,其含有的黄酮类化合物具有降血糖、血脂等功效。CHS是合成黄酮类化合物的关键酶。有人把经修饰的CHS基因导入苦荞细胞中,培育高产黄酮苦荞品系。回答下列问题:(1)过程中将修饰后的CHS基因与Ti质粒连接成重组Ti质粒的酶称为。这种酶主要有两类,一类是从T4噬菌体中分离得到的,另一类是从大肠杆菌中分离得到的,称为。(2)图中将修饰后的CHS基因导入苦荞体细胞的方法称为 ,除此外还可以利用的方法有 。对过程操作前,需先用Ca2+处理农杆菌,使其成为细胞。(3)检测转基因苦荞培育是否成功,不能用抗原抗体杂交技术进行检测的原因是 ,可以比较转基因苦荞与普通苦荞的含量或测定细胞中CHS含量进行鉴定。解析:(1)过程中将修饰后的CHS基因与Ti质粒连接成重组Ti质粒需要DNA连接酶。从大肠杆菌中分离得到的DNA连接酶称为EcoliDNA连接酶。(2)将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、花粉管通道法、基因枪法,图中将修饰后的CHS基因导入苦荞体细胞采用的是农杆菌转化法;将目的基因导入微生物细胞需要采用感受态细胞法,即需先用Ca2+处理农杆菌,使其成为易于吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞。(3)转基因苦荞植株与普通苦荞植株都含有黄酮类化合物,故检测转基因苦荞培育是否成功,不能用抗原抗体杂交技术进行检测;可以比较转基因苦荞与普通苦荞的黄酮类化合物含量或测定细胞中CHS含量进行鉴定。答案:(1)DNA连接酶EcoliDNA连接酶(2)农杆菌转化法基因枪法、花粉管通道法感受态(3)转基因苦荞植株与普通苦荞植株都含有黄酮类化合物黄酮类化合物3.PCR是多聚酶链式反应的缩写,利用PCR技术可对目的基因进行扩增。请根据下面PCR反应原理示意图回答有关问题:(1)PCR的原理是。(2)PCR技术使DNA解链是通过实现的,DNA的这种解链现象在一定条件下是 (填“可逆的”或“不可逆的”)。(3)DNA解链后冷却的目的是 。(4)当温度加热至7075 时,是酶把单个脱氧核苷酸通过键连接到引物上。如此逐渐延伸形成互补链,进而使目的基因加倍。(5)通过重复循环(3)、(4)、(5)过程,使目的基因以形式扩增。解析:(1)PCR的原理是DNA双链复制。(2)PCR技术通过高温加热使DNA解链,DNA的这种解链现象在一定的条件下是可逆的,即降低温度后能复性。(3)DNA解链后冷却的目的是让引物与互补DNA链相结合,形成局部双链。(4)当温度加热至7075 时,是热稳定DNA聚合酶把单个脱氧核苷酸通过磷酸二酯键连接到引物上。(5)PCR技术中,目的基因以指数形式扩增。答案:(1)DNA双链复制(2)高温加热可逆的(3)让引物与互补DNA链相结合(4)热稳定DNA聚合磷酸二酯(5)指数4.(2014全国卷,40)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因,并将其转移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题:(1)理论上,基因组文库含有生物的基因;而cDNA文库中含有生物的基因。(2)若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文库,再从中出所需的耐旱基因。(3)将耐旱基因导入农杆菌,并通过农杆菌转化法将其导入植物的体细胞中,经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的,如果检测结果呈阳性,再在田间试验中检测植株的是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为31时,则可推测该耐旱基因整合到了(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。解析:(1)基因组文库包含某种生物的所有基因,而cDNA文库包含某种生物的部分基因。(2)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关,若要从植物甲中获得耐旱基因,首先应建立该植物的基因组文库,然后再从中筛选出所需的耐旱基因。(3)从植物甲中获得该耐旱基因后,通常采用农杆菌转化法,将该耐旱基因导入植物乙的体细胞中,经过植物组织培养得到再生植株。若要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的表达产物,如果检测结果为阳性,说明该耐旱基因已经表达。此后还需要进行个体生物学水平的检测,即在田间试验中检测植株的耐旱性是否得到提高。(4)由用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱和不耐旱植株的数量比为31,符合基因的分离定律可知得到的二倍体转基因耐旱植株为杂合子,因此可推测该耐旱基因整合到了同源染色体的一条上。答案:(1)全部部分(2)筛选(3)乙表达产物耐旱性(4)同源染色体的一条上5.(2016福建泉州模拟)为增加油菜种子的含油量,研究人员尝试将酶D基因与位于叶绿体膜上的转运肽基因相连,导入油菜细胞并获得了转基因油菜品种。回答下列问题:(1)酶D基因和转运肽基因所含的三种限制酶(ClaI、SacI、XbaI)的切点如图甲所示,现为获得融合基因,研究人员采用PCR法扩增酶D基因,首先要依据基因的设计引物,同时从拟南芥基因文库中获取转运肽基因,再用和酶处理两个基因后,即可得到端与端(填图中字母)相连的融合基因。(2)将上述融合基因插入图乙所示Ti质粒的TDNA中,构建并导入农杆菌中。将获得的农杆菌接种在含四环素的培养基上,其目的是,再利用液体培养基振荡培养,可以得到用于转化的侵染液。(3)剪取油菜的叶片放入侵染液中一段时间,此过程的目的是 ,进一步筛选后获得转基因油菜细胞,该细胞通过技术,可培育成转基因油菜植株。解析:(1)研究人员依据基因的碱基序列设计引物,采用PCR法扩增酶D基因,从拟南芥基因文库中获取转运肽基因。在上述引物设计时,分别在引物中加入如图甲所示酶的识别序列,这样可以用Cla限制酶和DNA连接酶处理两个基因后,得到A、D端相连的融合基因。(2)将上述融合基因插入图乙所示Ti质粒的TDNA中,构建表达载体即重组质粒并导入农杆菌中。将获得的农杆菌接种在含四环素的固体平板上培养得到含融合基因的农杆菌。(3)剪取油菜的叶片放入侵染液中一段时间,此过程的目的是利用农杆菌将融合基因导入油菜细胞;将转基因植物细胞培养成转基因植株需要采用植物组织培养技术。答案:(1)碱基序列ClaDNA连接AD(2)基因表达载体(或“重组质粒”)得到含融合基因的农杆菌(3)利用农杆菌将融合基因导入油菜细胞植物组织培养6.(2016山西太原一模)下图表示利用乳腺生物反应器生产某种动物蛋白的流程示意图。请分析回答:(1)图中A、B分别表示、。由A得到的基因编码区的脱氧核苷酸序列有 (填“一种”或“多种”),这是因为 。(2)过程常用的方法是。通常将时期的早期胚胎移植到受体内,为提高培育成功率,进行过程之前,对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行 检测。(3)蛋白质工程中,需对蛋白质结构进行设计改造,必须通过基因修饰或基因合成来完成,而不直接改造蛋白质,原因是 。(4)请说明转基因技术的利弊。利: ,弊: (各答出一点即可)。解析:(1)蛋白质工程的步骤:预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因);基因工程技术的基本步骤: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;由于一种氨基酸可以由多种密码子决定,因此由A得到的基因编码区的脱氧核苷酸序列有多种。(2)将目的基因导入动物细胞常用显微注射法;胚胎移植时,通常将桑椹胚或囊胚移植到受体内;为提高培育成功率,进行胚胎移植之前,对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行DNA分子杂交检测。(3)由于改造后的基因能够遗传(且改造基因易于操作),因此在蛋白质工程中,需对蛋白质结构进行设计改造,必须通过基因修饰或基因合成来完成,而不直接改造蛋白质。(4)转基因技术的利:通过转基因技术提高粮食产量等,如转基因水稻可增加粮食产量;弊:重组的微生物在降解某些化合物过程中所产生的中间产物,可能会对人类生活环境造成二次污染。答案:(1)推测应有的氨基酸序列基因表达载体多种一种氨基酸可由多种密码子决定(2)显微注射法桑椹胚或囊胚DNA分子杂交(3)改造后的基因能够遗传(且改造基因易于操作)(4)通过转基因技术提高粮食产量等,如转基因水稻可增加粮食产量重组的微生物在降解某些化合物过程中所产生的中间产物,可能会对人类生活环境造成二次污染7.质粒是基因工程中最常用的载体,质粒上有标记基因。如图所示,通过标记基因可推知外源基因插入的位置,插入位置不同。细菌在培养基上的生长情况也不同。如图表示外源基因的插入位置(插入点有a、b、c)。.(1)质粒的基本组成单位是。(2)将细菌放在含有四环素、氨苄青霉素的培养基中培养,属于基因工程操作中的 步骤。.设计实验探究外源基因插入的位置。(3)步骤:将导入外源基因的细菌进行培养产生大量细菌。分组:将细菌平均分成两组并标号为1、2。培养:将第1组细菌放入中培养,将第2组细菌放入中培养。观察并记录结果。(4)预测实验结果及结论:若1组、2组均能正常生长,则外源基因插入点是。若1组能正常生长,2组不能生长,则外源基因插入点是。若1组不能生长,2组能正常生长,则外源基因插入点是。解析:质粒是小型环状DNA分子,其基本组成单位是脱氧核苷酸。在基因工程中,可利用质粒上的标记基因来对目的基因是否导入受体细胞进行检测,该过程属于