高考生物一轮复习 专题26 基因工程课件3.ppt

第十一单元现代生物科技专题专题26基因工程 高考生物 课标 专用 考点1基因工程的工具与操作程序 五年高考 1 2017北京理综 5 6分 为了增加菊花花色类型 研究者从其他植物中克隆出花色基因c 图1 拟将其与质粒 图2 重组 再借助农杆菌导入菊花中 下列操作与实验目的不符的是 a 用限制性核酸内切酶ecor 和连接酶构建重组质粒b 用含c基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织 将c基因导入细胞c 在培养基中添加卡那霉素 筛选被转化的菊花细胞d 用分子杂交方法检测c基因是否整合到菊花染色体上 答案c本题主要考查基因工程的相关知识 由于c基因两端及质粒上均存在限制酶ecor 的酶切位点 因此 可采用限制酶ecor 和dna连接酶构建重组质粒 用含c基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织 即农杆菌转化法 可以将c基因导入细胞 由于质粒上存在潮霉素抗性基因 标记基因 因此 可以在培养基中添加潮霉素 筛选被转化的菊花细胞 c符合题意 可用分子杂交方法检测c基因是否整合到菊花染色体上 2 2018课标 38 15分 回答下列问题 1 博耶 h boyer 和科恩 s cohen 将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达 该研究除证明了质粒可以作为载体外 还证明了 答出两点即可 2 体外重组的质粒可通过ca2 参与的方法导入大肠杆菌细胞 而体外重组的噬菌体dna通常需与组装成完整噬菌体后 才能通过侵染的方法将重组的噬菌体dna导入宿主细胞 在细菌 心肌细胞 叶肉细胞中 可作为重组噬菌体宿主细胞的是 3 真核生物基因 目的基因 在大肠杆菌细胞内表达时 表达出的蛋白质可能会被降解 为防止蛋白质被降解 在实验中应选用的大肠杆菌作为受体细胞 在蛋白质纯化的过程中应添加的抑制剂 答案 1 体外重组的质粒可以进入受体细胞 真核生物基因可在原核细胞中表达 2 转化外壳蛋白 或答噬菌体蛋白 细菌 3 蛋白酶缺陷型蛋白酶 解析本题主要考查基因工程的相关知识 1 体外重组的质粒可以进入受体细胞 且重组质粒在不同细胞中能正常表达 说明目的基因在不同细胞中的表达机制相同 生物界共用一套遗传密码 2 基因工程中 受体细胞为大肠杆菌细胞时 常用ca2 处理大肠杆菌 使之处于感受态 即ca2 参与的转化法 噬菌体dna与外壳蛋白组装成完整噬菌体 因噬菌体的宿主是细菌 故只有细菌可作为重组噬菌体的宿主细胞 3 为防止目的基因表达的蛋白质被破坏 可选用不能合成蛋白酶的大肠杆菌作为受体细胞 在蛋白质纯化过程中加入蛋白酶的抑制剂可以保护蛋白质不被水解 知识归纳目的基因导入受体细胞的方法 1 若受体细胞为植物细胞 基因枪法 花粉管通道法 农杆菌转化法 2 若受体细胞为动物细胞 显微注射法 3 若受体细胞为大肠杆菌 感受态细胞法 3 2018天津理综 10 14分 甲型流感病毒为rna病毒 易引起流感大规模流行 我国科学家在2017年发明了一种制备该病毒活疫苗的新方法 主要环节如下 1 改造病毒的部分基因 使其失去在正常宿主细胞内的增殖能力 以病毒rna为模板 逆转录成对应dna后 利用技术扩增 并将其中某些基因 不包括表面抗原基因 内个别编码氨基酸的序列替换成编码终止密码子的序列 与改造前的基因相比 改造后的基因表达时不能合成完整长度的 因此不能产生子代病毒 将该改造基因 表面抗原等其他基因分别构建重组质粒 并保存 2 构建适合改造病毒增殖的转基因宿主细胞 设计合成一种特殊trna的基因 其产物的反密码子能与 1 中的终止密码子配对结合 并可携带一个非天然氨基酸 uaa 将该基因与连接后导入宿主细胞 提取宿主细胞的进行分子杂交鉴定 筛选获得成功表达上述trna的转基因宿主细胞 3 利用转基因宿主细胞制备疫苗 将 1 中的重组质粒导入 2 中的转基因宿主细胞 并在补加的培养基中进行培养 则该宿主细胞能利用上述特殊trna 翻译出改造病毒基因的完整蛋白 产生大量子代病毒 用于制备疫苗 特殊trna基因转录时 识别其启动子的酶是 单选 a 病毒的dna聚合酶b 宿主的dna聚合酶c 病毒的rna聚合酶d 宿主的rna聚合酶 4 上述子代病毒不能在正常宿主细胞中增殖 没有致病性 因此不经灭活或减毒即可制成疫苗 与不具侵染性的流感病毒灭活疫苗相比 该病毒活疫苗的优势之一是可引起免疫 增强免疫保护效果 答案 1 pcr多肽 或蛋白质 2 载体总rna 3 非天然氨基酸 uaa d 4 细胞 解析本题主要考查基因工程的相关知识 1 利用pcr技术体外扩增dna 若将基因中个别编码氨基酸的序列替换为编码终止密码子的序列 则改造后的基因转录合成的mrna中 终止密码子提前出现 将不能控制合成完整长度的多肽 或蛋白质 2 目的基因只有与载体连接后才能导入宿主细胞 可提取宿主细胞的总rna进行分子杂交鉴定 以筛选获得成功表达题述trna的转基因宿主细胞 3 由 2 知 转基因宿主细胞含有的特殊trna基因转录的tr na 该trna的反密码子可与终止密码子配对 并可携带非天然氨基酸 uaa 所以培养基中需补加非天然氨基酸 uaa 病毒中的基因进行转录时 识别其启动子的酶是宿主的rna聚合酶 4 因该病毒疫苗具有侵染性 故可引起细胞免疫 疑难突破1 由 1 中 个别编码氨基酸的序列替换成编码终止密码子的序列 可知 改造后的基因表达时不能合成完整长度的多肽 2 由 2 中特殊trna能与终止密码子配对结合 并可携带一个非天然氨基酸 uaa 可知 转基因宿主细胞可利用非天然氨基酸uaa 所以培养基中需加入非天然氨基酸uaa 3 灭活了的病毒已不具有侵染性 因此 只能引起体液免疫 而具侵染性的病毒可引起细胞免疫 4 2018江苏单科 32 8分 为生产具有特定性能的 淀粉酶 研究人员从某种海洋细菌中克隆了 淀粉酶基因 1656个碱基对 利用基因工程大量制备 淀粉酶 实验流程见图 请回答下列问题 1 利用pcr技术扩增 淀粉酶基因前 需先获得细菌的 2 为了便于扩增的dna片段与表达载体连接 需在引物的端加上限制性酶切位点 且常在两条引物上设计加入不同的限制性酶切位点 主要目的是 3 进行扩增时 反应的温度和时间需根据具体情况进行设定 下列选项中的设定与引物 有关 的设定与扩增片段的长度有关 填序号 变性温度 退火温度 延伸温度 变性时间 退火时间 延伸时间 4 下图表示筛选获得的工程菌中编码 淀粉酶的mrna的部分碱基序列 5 augccaucaacaaauacuaacacuu 3 图中虚线框内mrna片段包含个密码子 如虚线框后的序列未知 预测虚线框后的第一个密码子最多有种 5 获得工程菌表达的 淀粉酶后 为探究影响酶活性的因素 以浓度为1 的可溶性淀粉为底物测定酶活性 结果如下 根据上述实验结果 初步判断该 淀粉酶活性最高的条件为 答案 1 基因组dna 2 5 使dna片段能定向插入表达载体 减少自连 3 4 813 5 ph为8 5 缓冲液为50mmol ltirs hcl 解析 1 由题干信息可知某种海洋细菌含有 淀粉酶基因 因此在扩增 淀粉酶基因前需先从细菌中提取细菌的基因组dna 2 由于引物的作用是引导子链的延伸 将脱氧核苷酸连接到引物上时 是与引物的3 端相连的 由此确定需在引物的5 端加上限制性酶切位点 常在两条引物上加入不同的限制酶切位点的主要目的是使dna片段能定向插入表达载体 防止自身相连 3 进行pcr扩增时 退火的温度与引物长短和碱基种类有关 延伸时间长短的设定与扩增片段的长度有关 4 密码子是指mrna上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 该mrna上5 端为aug 起始密码子 因此可依据三个碱基是一个密码子来分析图中虚线框中的碱基 可得出共有8个密码子 由于虚线框后的第一个密码子已经固定为u 因此还有2个碱基未知 共可能有的种数为4 4 16 又因为uag uga uaa为终止密码子 因此决定氨基酸的密码子最多有13种 5 据表格数据可知 淀粉酶在ph为8 5 缓冲液为50mmol ltris hcl的条件下相对活性为99 5 初步判断此条件下酶活性最高 5 2017课标 38 15分 几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分 几丁质酶可催化几丁质水解 通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内 可增强其抗真菌病的能力 回答下列问题 1 在进行基因工程操作时 若要从植物体中提取几丁质酶的mrna 常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料 原因是 提取rna时 提取液中需添加rna酶抑制剂 其目的是 2 以mrna为材料可以获得cdna 其原理是 3 若要使目的基因在受体细胞中表达 需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞 原因是 答出两点即可 4 当几丁质酶基因和质粒载体连接时 dna连接酶催化形成的化学键是 5 若获得的转基因植株 几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中 抗真菌病的能力没有提高 根据中心法则分析 其可能的原因是 答案 1 嫩叶组织细胞易破碎防止rna降解 2 在逆转录酶的作用下 以mrna为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cdna 3 目的基因无复制原点 目的基因无表达所需启动子 4 磷酸二酯键 5 目的基因的转录或翻译异常 解析本题主要考查基因工程的相关知识 考查学生获取知识 分析与归纳知识等能力 1 从植物体中提取mrna需要破碎组织细胞 嫩叶比老叶的组织细胞易破碎 mrna提取效率高 由于植物组织中存在的rna酶能将rna分解 所以实验过程中要添加rna酶抑制剂以降低rna酶的活性 保护提取的rna不被分解 2 cdna是在逆转录酶的作用下 以mrna为模板 按照碱基互补配对的原则合成的 3 由于目的基因无复制原点 也无基因表达所需的启动子和终止子 所以需与质粒构建重组质粒后再导入受体细胞 4 dna连接酶可以催化两个dna片段的黏性末端或平末端连接形成磷酸二酯键 5 几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中 但是转基因植株抗真菌病的能力没有提高 说明转基因植株体内不存在抗菌活性蛋白 即几丁质酶基因的转录或翻译过程出现异常 从而导致几丁质酶基因没有正常表达合成抗菌活性蛋白 6 2017课标 38 15分 编码蛋白甲的dna序列 序列甲 由a b c d e五个片段组成 编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成 如图1所示 回答下列问题 1 现要通过基因工程的方法获得蛋白乙 若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的dna序列 ttcgcttct caggaagga 则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙 原因是 2 某同学在用pcr技术获取dna片段b或d的过程中 在pcr反应体系中加入了dna聚合 酶 引物等 还加入了序列甲作为 加入了作为合成dna的原料 3 现通过基因工程方法获得了甲 乙 丙三种蛋白 要鉴定这三种蛋白是否具有刺激t淋巴细胞增殖的作用 某同学做了如下实验 将一定量的含t淋巴细胞的培养液平均分成四组 其中三组分别加入等量的蛋白甲 乙 丙 另一组作为对照 培养并定期检测t淋巴细胞浓度 结果如图2 由图2可知 当细胞浓度达到a时 添加蛋白乙的培养液中t淋巴细胞浓度不再增加 此时若要使t淋巴细胞继续增殖 可采用的方法是 细胞培养过程中 培养箱中通常要维持一定的co2浓度 co2的作用是 仅根据图1 图2可知 上述甲 乙 丙三种蛋白中 若缺少 填 a b c d 或 e 片段所编码的肽段 则会降低其刺激t淋巴细胞增殖的效果 答案 1 编码乙的dna序列起始端无atg 转录出的mrna无起始密码子 2 模板dntp 3 进行细胞传代培养维持培养液的ph c 解析本题主要考查基因工程技术和动物细胞培养技术的相关知识 1 由题干中编码蛋白乙的dna序列可知 编码乙的dna序列起始端无atg 转录出的mrna上没有起始密码子aug 2 pcr需要的条件包括引物 耐高温的dna聚合酶 dna模板 四种游离的脱氧核苷酸等 3 动物细胞培养中 细胞具有贴壁生长以及接触抑制的特点 当细胞浓度达到a时 若要使t淋巴细胞继续增殖 需要在培养基中加入胰蛋白酶 或胶原蛋白酶 处理贴壁生长的细胞并分瓶进行传代培养 动物细胞培养过程中 需要在培养箱中通入一定浓度的co2 co2的作用是维持培养液的ph 由图2可知 加入蛋白丙刺激t淋巴细胞增殖的效果明显比加入蛋白甲 乙时低 结合图1中蛋白丙与蛋白甲 乙的dna序列可知 缺少c片段所编码的肽段 会明显降低蛋白刺激t淋巴细胞增殖的效果 知识拓展认识dntpdntp是脱氧核糖核苷三磷酸的缩写 是dctp datp dgtp dttp的统称 d 代表脱氧 n 代表变量a t c g中的一种 dntp可作为生物dna合成以及pcr过程的原料 7 2017天津理综 9 玉米自交系 遗传稳定的育种材料 b具有高产 抗病等优良性状 但难以直接培育成转基因植株 为使其获得抗除草剂性状 需依次进行步骤 试验 获得抗除草剂转基因玉米自交系a 技术路线如下图 1 为防止酶切产物自身环化 构建表达载体需用2种限制酶 选择的原则是 单选 ti质粒内 每种限制酶只有一个切割位点 g基因编码蛋白质的序列中 每种限制酶只有一个切割位点 酶切后 g基因形成的两个黏性末端序列不相同 酶切后 ti质粒形成的两个黏性末端序列相同a b c d 2 下表是4种玉米自交系幼胚组织培养不同阶段的结果 据表可知 细胞脱分化时使用的激素是 自交系的幼胚最适合培养成愈伤组织作为转化受体 3 农杆菌转化愈伤组织时 t dna携带插入其内的片段转移到受体细胞 筛选转化的愈伤组织 需使用含的选择培养基 4 转化过程中 愈伤组织表面常残留农杆菌 导致未转化愈伤组织也可能在选择培养基上生长 含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确表达 其产物能催化无色物质k呈现蓝色 用k分别处理以下愈伤组织 出现蓝色的是 多选 a 无农杆菌附着的未转化愈伤组织 b 无农杆菌附着的转化愈伤组织c 农杆菌附着的未转化愈伤组织d 农杆菌附着的转化愈伤组织 5 组织培养获得的转基因植株 核dna中仅插入一个g基因 进行自交 在子代含g基因的植株中 纯合子占 继续筛选 最终选育出抗除草剂纯合自交系a 答案 1 a 2 2 4 d乙 3 除草剂 4 bd 5 解析 1 利用双酶切可有效防止出现限制酶切割后的产物 目的基因 载体 发生自身环化及目的基因与载体的任意连接现象 这要求每种限制酶在ti质粒内只有一个切割位点 含目的基因的dna片段被两种限制酶切割形成的黏性末端碱基序列不同 2 细胞脱分化形成愈伤组织 表格信息显示 使用了2 4 d促使细胞脱分化 作为转化受体的幼胚 不仅要易脱分化 而且还要易再分化生芽 生根 故乙的幼胚最适合培养成愈伤组织作为转化受体 3 构建的基因表达载体中有抗生素抗性基因和除草剂抗性基因 除草剂抗性基因位于t dna片段上 因利用农杆菌转化法转基因时 只有t dna整合到植物细胞染色体dna上 故需使用含除草剂的培养基筛选转化的愈伤组织 4 因 含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确表达 只有细胞内含有报告基因 成功转化 的愈伤组织 用k处理后出现蓝色 故选bd 5 转基因植株相当于携带g基因的杂合子 转基因植株自交 后代有3 4植株携带g基因 其中纯合子占1 3 易错警示转基因植物培育过程中 筛选成功转化的植物受体细胞的标准利用农杆菌转化法完成植物细胞转基因时 因只有ti质粒的t dna整合到受体细胞染色体dna上 故筛选转化的植物受体细胞只能借助t dna片段上的特殊基因作为筛选标准 而ti质粒上的非t dna片段未导入植物受体细胞 在对转化后的受体细胞筛选时不以此作为选择标准 8 2017江苏单科 33 8分 金属硫蛋白 mt 是一类广泛存在的金属结合蛋白 某研究小组计划通过多聚酶链式反应 pcr 扩增获得目的基因 构建转基因工程菌 用于重金属废水的净化处理 pcr扩增过程示意图如下 请回答下列问题 1 从高表达mt蛋白的生物组织中提取mrna 通过获得用于pcr扩增 2 设计一对与mt基因两端序列互补配对的引物 引物1和引物2 为方便构建重组质粒 在引物 中需要增加适当的位点 设计引物时需要避免引物之间形成 而造成引物自连 3 图中步骤1代表 步骤2代表退火 步骤3代表延伸 这三个步骤组成一轮循环 4 pcr扩增时 退火温度的设定是成败的关键 退火温度过高会破坏的碱基配对 退火温度的设定与引物长度 碱基组成有关 长度相同但的引物需要设定更高的退火温度 5 如果pcr反应得不到任何扩增产物 则可以采取的改进措施有 填序号 升高退火温度 降低退火温度 重新设计引物 答案 1 逆转录cdna 2 限制性核酸内切酶碱基互补配对 3 变性 4 引物与模板gc含量高 5 解析本题主要考查目的基因的获取及pcr技术的有关知识 1 依据题中表述现象分析 mrna合成目的基因的过程应为逆转录过程 由mrna直接逆转录形成的dna为cdna 2 构建重组质粒时需要限制酶和dna连接酶 因此推测在引物中需要增加适当的限制酶识别的位点 设计引物时需要注意避免引物1和引物2之间形成碱基互补配对 3 图中步骤1代表变性 4 退火温度过高会破坏引物与模板链之间的碱基互补配对 由于含g c碱基对多的dna稳定性强 因此在pcr过程中设置的温度应视g c的含量而定 5 温度过高不利于引物与模板结合 引物设计不合理也会影响pcr扩增反应 知识归纳关于引物的几个问题 引物是一小段dna或rna 它能与dna母链的一段碱基序列互补配对 其长度通常为20 30个核苷酸 由于pcr利用了dna的热变性原理 因此温度的高低直接影响dna变性 复性和延伸的过程 特别是复性的过程即题中的退火过程 它关乎引物是否能与模板链结合 只有结合后才有可能进行 延伸 结合dna结构特点 a与t之间有2个氢键 c与g之间有3个氢键的知识分析 引物中含有的碱基不同耐温程度不同 其中含c g较多的引物 pcr扩增时温度可适当提高 9 2016课标 40 15分 0 587 某一质粒载体如图所示 外源dna插入到ampr或tetr中会导致相应的基因失活 ampr表示氨苄青霉素抗性基因 tetr表示四环素抗性基因 有人将此质粒载体用bamh 酶切后 与用bamh 酶切获得的目的基因混合 加入dna连接酶进行连接反应 用得到的混合物直接转化大肠杆菌 结果大肠杆菌有的未被转化 有的被转化 被转化的大肠杆菌有三种 分别是含有环状目的基因 含有质粒载体 含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌 回答下列问题 1 质粒载体作为基因工程的工具 应具备的基本条件有 答出两点即可 而 作为基因表达载体 除满足上述基本条件外 还需具有启动子和终止子 2 如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选 在上述四种大肠杆菌细胞中 未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的 其原因是 并且和的细胞也是不能区分的 其原因是 在上述筛选的基础上 若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落 还需使用含有的固体培养基 3 基因工程中 某些噬菌体经改造后可以作为载体 其dna复制所需的原料来自 答案 1 能自我复制 具有标记基因 2 二者均不含有氨苄青霉素抗性基因 在该培养基上均不生长含有质粒载体含有插入了目的基因的重组质粒 或答含有重组质粒 二者均含有氨苄青霉素抗性基因 在该培养基上均能生长四环素 3 受体细胞 解析 1 质粒作为载体应具备的基本条件有 能自我复制 具有标记基因 含有一至多个限制酶切割位点等 2 由题意可知 未被转化的和仅含环状目的基因的细胞中均不含有氨苄青霉素抗性基因 所以在含有氨苄青霉素的培养基上均不能生长 质粒载体上含有氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因 插入了目的基因的重组质粒中仅含有氨苄青霉素抗性基因 所以含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞均能在含有氨苄青霉素的培养基上生长 但前者可以在含有四环素的培养基上生长而后者不能 所以可用含有四环素的培养基 筛选出含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落 3 噬菌体属于病毒 病毒增殖过程中所需的原料 酶等均来自受体细胞 评分细则 1 能自我复制 具有复制原点 具有复制起始位点 具有标记基因 具有抗性基因 具有限制性核酸内切酶酶切位点 限制酶酶切位点 以上每个得分点2分 任选2个即可得4分 答出一点给2分 2 二者均不含氨苄青霉素抗性基因ampr 在该培养基上均不生长 2分 不含抗性基因为关键词 含有质粒载体 2分 含插入了目的基因的重组质粒 含重组质粒 2分 此两问不分先后顺序 二者均含氨苄青霉素抗性基因ampr 在该培养基上均能生长 2分 含有抗性基因为关键词 四环素 tetr 1分 中英文均可得分 3 受体细胞 宿主细胞 2分 10 2016课标 40 15分 0 442 图 a 中的三个dna片段上依次表示出了ecor bamh 和sau3a 三种限制性内切酶的识别序列与切割位点 图 b 为某种表达载体的示意图 载体上的ecor sau3a 的切点是唯一的 图 a 图 b 根据基因工程的有关知识 回答下列问题 1 经bamh 酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被酶切后的产物连接 理由是 2 若某人利用图 b 所示的表达载体获得了甲 乙 丙三种含有目的基因的重组子 如图 c 所示 这三种重组子中 不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有 不能表达的原因是 图 c 3 dna连接酶是将两个dna片段连接起来的酶 常见的有和 其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是 答案 1 sau3a 两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端 2 甲和丙甲中目的基因插在启动子的上游 丙中目的基因插在终止子的下游 二者的目的基因均不能被转录 其他合理答案可酌情给分 3 e colidna连接酶t4dna连接酶t4dna连接酶 其他合理答案可酌情给分 解析 1 分析图 a 可知 限制酶sau3a 与bamh 切割dna后形成的黏性末端相同 故经这两种酶切割得到的产物可以用dna连接酶进行连接 2 构建基因表达载体时 为保证目的基因能在宿主细胞中成功表达 目的基因应插在启动子和终止子之间 据此可判断甲 丙均不符合要求 目的基因均不能表达 3 常见的dna连接酶有e colidna连接酶和t4dna连接酶 其中t4dna连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端 评分细则 1 第一空答其他两种酶不给分 第二空答 两种酶切割后形成的黏性末端可互补 给全分 2 第二空原因答作 目的基因应插至启动子与终止子之间 也给分 3 第一空 第二空顺序可颠倒 第三空答案唯一 11 2016天津理综 7 12分 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 如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 相比 选择途径 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 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 解析本题主要考查基因工程的相关知识 1 总cdna是以mrna为模板逆转录合成的 所以需要提取人的总rna或mrna pcr扩增的原理是dna复制 dna复制时 两条子链的延伸方向相反 所以引物的位置及方向如答案所示 2 要使rhsa基因在水稻胚乳细胞内特异性表达 需要选择水稻胚乳细胞的启动子 3 酚类物质可吸引农杆菌移向水稻受体细胞 使农杆菌ti质粒上的t dna转移到受体细胞并整合到受体细胞染色体的dna上 有利于目的基因成功转化 4 大肠杆菌为原核生物 无内质网和高尔基体 不能对多肽进行高效加工 而水稻是真核生物 具有内质网和高尔基体 可对多肽链进行高效加工 5 要证明rhsa具有医用价值 须确认rhsa与hsa的生物学功能一致 易错警示注意pcr技术的原理是dna复制 dna复制时 两条母链分别作为模板 新合成的两条子链延伸的方向相反 由此确定引物的位置及扩增方向 12 2015重庆理综 6 6分 下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述 正确的是 a 表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mrna反转录获得b 表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原 起 点c 借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来d 启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用 以下为教师用书专用 答案c由于人肝细胞中胰岛素基因不能表达 所以无法利用肝细胞mrna反转录获得胰岛素基因 a项错误 表达载体的复制启动于复制原点 胰岛素基因的转录启动于启动子 b项错误 抗生素抗性基因是标记基因 作用是检测受体细胞中是否含有目的基因 从而将含有胰岛素基因的受体细胞筛选出来 c项正确 启动子是rna聚合酶识别和结合的部位 是转录的起点 而终止密码子位于mrna上 在翻译中起作用 d项错误 13 2014天津理综 4 6分 为达到相应目的 必须通过分子检测的是 a 携带链霉素抗性基因受体菌的筛选b 产生抗人白细胞介素 8抗体的杂交瘤细胞的筛选c 转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定d 21三体综合征的诊断 答案b根据受体菌是否对链霉素产生抗性进行携带链霉素抗性基因受体菌的筛选 不需要分子检测 a错误 用特定选择培养基筛选出的杂交瘤细胞 还需要进行克隆化培养和抗体检测 才能获得足够多的能分泌抗人白细胞介素 8抗体的杂交瘤细胞 b正确 转基因抗虫棉是否具有抗虫特性 需要做抗虫的接种实验 c错误 21三体综合征可通过用显微镜直接观察体细胞中的21号染色体数目的方法进行检测 d错误 14 2014重庆理综 4 6分 如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图 以下相关叙述 正确的是 a 的构建需要限制性核酸内切酶和dna聚合酶参与b 侵染植物细胞后 重组ti质粒整合到 的染色体上c 的染色体上若含抗虫基因 则 就表现出抗虫性状d 只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异 答案d 的构建需要限制性核酸内切酶和dna连接酶参与 a错误 侵染植物细胞后 通过农杆菌的转化作用 使目的基因进入植物细胞并整合到 的染色体上 b错误 的染色体上含有目的基因 抗虫基因 但不一定表达 c错误 基因工程依据的原理是基因重组 基因重组属于可遗传变异 d正确 15 2014广东理综 25 6分 利用基因工程技术生产羧酸酯酶 care 制剂的流程如图所示 下列叙述正确的是 双选 a 过程 需使用逆转录酶b 过程 需使用解旋酶和pcr获取目的基因c 过程 使用的感受态细胞可用nacl溶液制备d 过程 可利用dna分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞 答案ad由mrna形成cdna需要逆转录酶 a正确 过程需要使用限制酶和pcr技术获得并扩增目的基因 b错误 过程 使用的感受态细胞可用cacl2溶液制备 c错误 工程菌是指用基因工程方法 使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系 所以过程 可利用dna分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞 d正确 16 2013江苏单科 22 3分 小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应 为了克服这个缺陷 可选择性扩增抗体的可变区基因 目的基因 后再重组表达 下列相关叙述正确的是 多选 a 设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列b 用pcr方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列c pcr体系中一定要添加从受体细胞中提取的dna聚合酶d 一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞 答案bd本题主要考查pcr技术的有关知识 利用pcr技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列 以便根据这一序列设计引物 但不需知道目的基因的全部序列 需要考虑载体的序列 因pcr反应在高温条件下进行 故反应体系中需加入耐高温的dna聚合酶 因某些目的基因编码的产物需经特殊的加工修饰过程 故一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞 17 2012浙江理综 6 6分 天然的玫瑰没有蓝色花 这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因b 而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因b 现用基因工程技术培育蓝玫瑰 下列操作正确的是 a 提取矮牵牛蓝色花的mrna 经逆转录获得互补的dna 再扩增基因bb 利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因bc 利用dna聚合酶将基因b与质粒连接后导入玫瑰细胞d 将基因b直接导入大肠杆菌 然后感染并转入玫瑰细胞 答案a此题考查基因工程及其应用的相关知识 获取目的基因b 可先提取矮牵牛蓝色花的mrna 经逆转录获得互补的dna 再经pcr技术扩增 a正确 基因文库构建时是将目的基因与载体连接起来 形成重组载体 再导入受体菌中储存和扩增 提取目的基因时不需使用限制酶 b错误 连接目的基因与质粒的酶是dna连接酶 c错误 将目的基因导入植物细胞 常用农杆菌转化法 不使用大肠杆菌 d错误 18 2015海南单科 31 15分 在体内 人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链 此肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原 进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除中间片段c后 产生a b两条肽链 再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的胰岛素 目前 利用基因工程技术可大量生产胰岛素 回答下列问题 1 人体内合成前胰岛素原的细胞是 合成胰高血糖素的细胞是 2 可根据胰岛素原的氨基酸序列 设计并合成编码胰岛素原的序列 用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体 再经过细菌转化 筛选及鉴定 即可建立能稳定合成的基因工程菌 3 用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时 培养液无抗原抗体反应 菌体有抗原抗体反应 则用该工程菌进行工业发酵时 应从中分离 纯化胰岛素原 胰岛素原经酶处理便可转变为胰岛素 答案 1 胰岛b细胞胰岛a细胞 2 dna胰岛素原 3 菌体 解析 1 人体合成前胰岛素原的细胞是胰岛b细胞 合成胰高血糖素的细胞是胰岛a细胞 2 蛋白质工程生产胰岛素时 需根据胰岛素原的氨基酸序列 设计并合成编码胰岛素原的脱氧核苷酸序列 目的基因 然后再构建胰岛素原基因重组表达载体 导入细菌细胞内 再经过细菌转化 筛选及鉴定 即可建立能稳定合成胰岛素原的工程菌 3 运用抗原 抗体检测法检测胰岛素原时 培养液无抗原抗体反应 菌体有抗原抗体反应 故应从菌体中分离 纯化胰岛素原 19 2014课标 40 15分 0 5599 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3 1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 答案 1 全部部分 其他合理答案也给分 2 筛选 其他合理答案也给分 3 乙表达产物 其他合理答案也给分 耐旱性 4 同源染色体的一条上 解析 1 基因组文库包含某种生物的全部基因 cdna文库又称为部分基因文库 含有生物的部分基因 2 植物甲基因组文库中有该种植物的全部基因 从中可筛选出耐旱基因 3 植物乙的耐旱性低 所以植物乙体细胞作为受体细胞 要确定耐旱基因是否正确表达 应检测该基因的表达产物 对于个体水平的检测 应在干旱的田间进行试验 检测植物乙耐旱性是否得到了提高 4 将耐旱基因看作a 不耐旱基因看作a aa aa 耐旱与不耐旱数量比为3 1 则耐旱基因整合到了同源染色体的一条上 评分细则 1 全部 2分 答 所有 全套 整套 也得分 部分 2分 2 筛选 2分 筛选中 筛 有别字扣一分 答 选择 也得分 3 乙 2分 表达产物 2分 答 转录和翻译的产物 得分 只答出 转录 或 翻译 不得分 4 同源染色体的一条上 3分 20 2016江苏单科 33 9分 下表是几种限制酶识别序列及其切割位点 图1 图2中标注了相关限制酶的酶切位点 其中切割位点相同的酶不重复标注 请回答下列问题 图1 图2 1 用图中质粒和目的基因构建重组质粒 应选用两种限制酶切割 酶切后的载体和目的基因片段 通过酶作用后获得重组质粒 为了扩增重组质粒 需将其转入处于态的大肠杆菌 2 为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌 应在筛选平板培养基中添加 平板上长出的菌落 常用pcr鉴定 所用的引物组成为图2中 3 若bamh 酶切的dna末端与bcl 酶切的dna末端连接 连接部位的6个碱基对序列为 对于该部位 这两种酶 填 都能 都不能 或 只有一种能 切开 4 若用sau3a 切图1质粒最多可能获得种大小不同的dna片段 答案 1 bcl 和hind 连接感受 2 四环素引物甲和引物丙 3 tgatccactagg都不能 4 7 解析本题主要考查基因工程的相关知识 1 分析4种限制酶识别的序列可知 bamh 和bcl 识别序列中含有sau3a 的识别序列 这三种酶切割dna后可以产生相同的黏性末端 为保证质粒上含有标记基因 切割质粒时不能选用bamh 和sau3a 应选用bcl 和hind 两种限制酶切割 酶切后的载体和目的基因片段 需用dna连接酶连接形成重组质粒 为了扩增重组质粒 需将其转入处于感受态的大肠杆菌中 2 重组质粒中四环素抗性基因结构完整 氨苄青霉素抗性基因结构被破坏 在筛选平板培养基中添加四环素可以筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌 pcr扩增目的基因时 需用引物甲和引物丙两种引物 3 bamh 酶切产生的黏性末端为 bcl 酶切产生的黏性末端为 经dna连接酶连接后 连接部位的6个碱基对序列为 此序列不能被bamh 和bcl 识别 因此不能被两种酶切开 4 图1质粒中含有sau3a 酶的3个识别序列 如图 a b c分别表示相邻切点间的dna片段 用sau3a 酶切 若在一个切点处切割可得到 b c a c a b a b c三种dna片段 但其大小相同 若在两个切点处切割可得到 a b c a c b a b c六种dna片段 其大小均不同 若在三个切点处均切割 可得到a b c三种大小不同的dna片段 综上所述 用sau3a 酶切质粒最多可能获得7种大小不同的dna片段 疑难突破判断出bamh 和bcl 的识别序列中含有sau3a 的识别序列 是准确解答本题的关键 注意第 4 小题 sau3a 可能打开1个切点 2个切点和3个切点三种情况 21 2015四川理综 9 11分 将苏云金杆菌bt蛋白的基因导入棉花细胞中 可获得抗棉铃虫的转基因棉 其过程如下图所示 注 农杆菌中ti质粒上只有t dna片段能转移到植物细胞中 质粒中 bt 代表 bt基因 kmr 代表 卡那霉素抗性基因 1 过程 需用同种酶对含bt基因的dna和ti质粒进行酶切 为将过程 获得的含重组质粒的农杆菌筛选出来 应使用培养基 2 过程 中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养 旨在让进入棉花细胞 除尽农杆菌后 还须转接到含卡那霉素的培养基上继续培养 目的是 3 若过程 仅获得大量的根 则应在培养基中增加以获得芽 部分接种在无激素培养基上的芽也能长根 原因是 4 检验转基因棉的抗虫性状 常用方法是 种植转基因抗虫棉能减少的使用 以减轻环境污染 答案 1 限制性核酸内切选择 2 t dna筛选获得t dna片段的植物细胞 3 细胞分裂素浓度芽顶端合成的生长素向基部运输 促进根的分化 4 投放棉铃虫农药 解析本题考查基因工程与植物细胞工程的相关知识 1 同种限制酶切割质粒和含目的基因的dna 可获得相同的黏性末端 以构建基因表达载体 重组质粒含完整的卡那霉素抗性基因 故应使用含卡那霉素的选择培养基筛选含重组质粒的农杆菌 2 实验过程中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养 其目的是利用含重组质粒的农杆菌将t dna导入棉花细胞中 除去农杆菌后在含卡那霉素的培养基上培养 其目的是筛选出含有目的基因的棉花细胞 3 培养基中生长素用量与细胞分裂素用量比值高时 利于根的分化 抑制芽的形成 反之 有利于芽的分化 抑制根的形成 因芽顶端可合成生长素 故接种在无激素的培养基上的芽也能长根 4 可用投放棉铃虫的方法检测抗虫棉的抗虫效果 转基因抗虫棉的种植可减少农药使用量 从而减轻环境污染 22 2015福建理综 33 10分 gdnf是一种神经营养因子 对损伤的神经细胞具有营养和保护作用 研究人员构建了含gdnf基因的表达载体 如图1所示 并导入到大鼠神经干细胞中 用于干细胞基因治疗的研究 请回答 图1 图2 1 在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中 使用胰蛋白酶的目的是 2 构建含gdnf基因的表达载体时 需选择图1中的限制酶进行酶切 3 经酶切后的载体和gdnf基因进行连接 连接产物经筛选得到的载体主要有3种 单个载体自连 gdnf基因与载体正向连接 gdnf基因与载体反向连接 如图1所示 为鉴定这3种连接方式 选择hpa 酶和bamh 酶对筛选得到的载体进行双酶切 并对酶切后的dna片段进行电泳分析 结果如图2所示 图中第泳道显示所鉴定的载体是正向连接的 4 将正向连接的表达载体导入神经干细胞后 为了检测gdnf基因是否成功表达 可用相应的 与提取的蛋白质杂交 当培养的神经干细胞达到一定密度时 需进行培养以得到更多数量的细胞 用于神经干细胞移植治疗实验 答案 1 使细胞分散开 2 xho 3 4 抗体传代 解析 1 因动物细胞体外培养时有接触抑制现象 故需用胰蛋白酶处理动物组织 使细胞分散开 2 目的基因两端及载体dna分子中均有xho 酶识别的核苷酸序列 故构建基因表达载体时 应用xho 酶切割dna分子 3 图示可知载体中酶hpa 与xho 切割点距离为100bp gdnf基因切割成600bp和100bp两种dna片段 由正向连接的重组载体中gdnf基因方向与hpa xho 酶切割结果可知 正向连接的重组载体被酶hpa 和酶xho 切割后 将得到6000bp和700bp两种dna片段 即为 4 可用抗原 抗体杂交技术 对目的基因是否表达进行检测 当培养液中的细胞达到一定密度后 可分瓶进行传代培养 以获得更多数量的细胞 23 2015江苏单科 32 9分 胰岛素a b链分别表达法是生产胰岛素的方法之一 图1是该方法所用的基因表达载体 图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程 融合蛋白a b分别表示 半乳糖苷酶与胰岛素a b链融合的蛋白 请回答下列问题 图1 图2 1 图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是 2 图1中启动子是酶识别和结合的部位 有了它才能启动目的基因的表达 氨苄青霉素抗性基因的作用是 3 构建基因表达载体时必需的工具酶有 4 半乳糖苷酶与胰岛素a链或b链融合表达 可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部 其意义在于 5 溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键 用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的a链或b链 且 半乳糖苷酶被切成多个肽段 这是因为 6 根据图2中胰岛素的结构 请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量 你的推测结果是 理由是 答案 1 终止子 2 rna聚合作为标记基因 将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来 3 限制酶和dna连接酶 4 防止胰岛素的a b链被菌体内蛋白酶降解 5 半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸 而胰岛素a b链中不含甲硫氨酸 6 至少2个两条肽链的一端各有一个游离的氨基 氨基酸r基团中可能还含有游离的氨基 解析 1 完整的基因表达载体应包含目的基因 启动子 终止子 标记基因等 图1中没有标注出终止子 2 启动子是rna聚合酶识别和结合的部位 可驱动转录出mrna 氨苄青霉素抗性基因属于标记基因 可利用含氨苄青霉素的培养基筛选出含有重组质粒的大肠杆菌 3 构建基因表达载体需用限制酶分别切割目的基因和质粒 再用dna连接酶将两者连接形成重组质粒 4 利用 半乳糖苷酶与胰岛素a链或b链融合表达的意义是将胰岛素肽链上的蛋白酶切割位点隐藏在 半乳糖苷酶内部 从而防止胰岛素a链或b链被大肠杆菌体内的蛋白酶降解 5 根据溴化氰的作用特点可知 溴化氰可将 半乳糖苷酶切成多个肽段 但不会切割胰岛素a b链 这与肽链中含有的甲硫氨酸数量有关 6 由于每条肽链的一端都含有一个游离的氨基 所以蛋白质分子中游离氨基的数量 肽链数 r基上游离氨基数 故可推测胰岛素 由a b链组成 至少含有2个游离的氨基 24 2014山东理综 36 12分 人组织纤溶酶原激活物 htpa 是一种重要的药用蛋白 可在转htpa基因母羊的羊乳中获得 流程如下 1 htpa基因与载体用切割后 通过dna连接酶连接 以构建重组表达载体 检测目的基因是否已插入受体细胞dna 可采用技术 2 为获取更多的卵 母 细胞 要对供体母羊注射促性腺激素 使其 采集的精子需要经过 才具备受精能力 3 将重组表达载体导入受精卵常用的方法是 为了获得母羊 移植前需对已 成功转入目的基因的胚胎进行 利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体 这体现了早期胚胎细胞的 4 若在转htpa基因母羊的羊乳中检测到 说明目的基因成功表达 答案 1 同种限制性核酸内切酶 或同种限制酶 dna分子杂交 或核酸探针 2 超数排卵获能 处理 3 显微注射法性别鉴定全能性 4 htpa 或人组织纤溶酶原激活物 解析 1 目的基因和载体先用同种限制酶切割后 再用dna连接酶连接 以构建基因表达载体 判断受体细胞的dna是否插入目的基因可采用dna分子杂交技术 2 利用促性腺激素处理供体母羊可使其产生更多的卵母细胞 精子必须获能后才具备受精能力 3 将重组表达载体导入动物受精卵常用的方法是显微注射法 为了获得母羊 移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行性别鉴定 4 若在转htpa基因母羊的羊乳中检测到人组织纤溶酶原激活物 说明目的基因成功表达 25 2012福建理综 32 10分 肺细胞中的let 7基因表达减弱 癌基因ras表达增强 会引发肺癌 研究人员利用基因工程技术将let 7基因导入肺癌细胞实现表达 发现肺癌细胞的增殖受到抑制 该基因工程技术基本流程如图1 请回答 1 进行过程 时 需用酶切开载体以插入let 7基因 载体应有rna聚合酶识别和结合的部位 以驱动let 7基因转录 该部位称为 2 进行过程 时 需用酶处理贴附在培养皿壁上的细胞