北京市高考生物专题复习 专题27 基因工程课件 新人教版.ppt

专题27基因工程 考1点1基因工程的工具与操作程序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 五年高考 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 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 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 3 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 4 2017课标全国 38 15分 真核生物基因中通常有内含子 而原核生物基因中没有 原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的rna序列的机制 已知在人体中基因a 有内含子 可以表达出某种特定蛋白 简称蛋白a 回答下列问题 1 某同学从人的基因组文库中获得了基因a 以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白a 其原因是 2 若用家蚕作为表达基因a的受体 在噬菌体和昆虫病毒两种载体中 不选用作为载体 其原因是 3 若要高效地获得蛋白a 可选用大肠杆菌作为受体 因为与家蚕相比 大肠杆菌具有 答出两点即可 等优点 4 若要检测基因a是否翻译出蛋白a 可用的检测物质是 填 蛋白a的基因 或 蛋白a的抗体 5 艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明dna是遗传物质做出了重要贡献 也可以说是基因工程的先导 如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示 那么 这一启示是 答案 1 基因a有内含子 在大肠杆菌中 其初始转录产物中与内含子对应的rna序列不能被切除 无法表达出蛋白a 2 噬菌体噬菌体的宿主是细菌 而不是家蚕 3 繁殖快 容易培养 4 蛋白a的抗体 5 dna可以从一种生物个体转移到另一种生物个体 解析本题主要考查基因工程的相关知识 1 从人的基因组文库中获得的基因a中含有内含子 而大肠杆菌属于原核生物 故大肠杆菌不能切除基因a初始转录产物中与内含子对应的rna序列 故基因a在大肠杆菌中无法表达出蛋白a 2 由于病毒对宿主细胞的感染具有特异性 噬菌体只能寄生在细菌细胞中 不能感染家蚕细胞 故应选用可感染家蚕的昆虫病毒作为载体 3 与真核生物相比 大肠杆菌等原核生物具有繁殖快 容易培养 遗传物质相对较少等优点 4 检测基因a是否翻译出蛋白a 一般用抗原 抗体杂交的方法 即用蛋白a的抗体与从细胞中提取的蛋白质进行杂交 观察是否出现杂交带 5 肺炎双球菌转化实验的实质是s型菌的dna进入r型菌体内 并可在r型菌体内完成表达 这证明了dna可以从一种生物个体转移到另一种生物个体 为基因工程奠定了基础 知识拓展真核生物基因中通常有内含子 原核生物的基因中不含有内含子 所以原核生物不能切除内含子转录的rna序列 故基因工程中不能将真核生物的基因直接导入原核生物 而常使用反转录的方法先获得真核生物的cdna 不含内含子 再进行下一步操作 5 2017课标全国 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 解析本题考查基因工程的相关知识 1 由于嫩叶组织细胞比老叶细胞易破碎 所以适于作为提取几丁质酶的mrna的实验材料 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 以mrna为材料获得cdna的过程为逆转录 即以mrna为模板 以4种脱氧核糖核苷酸为原料 在逆转录酶的催化下 遵循碱基互补配对原则 合成cdna的过程 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 但是植株抗真菌病的能力没有提高 从中心法则角度分析 可能是转基因植株细胞中几丁质酶基因不能转录或不能进行翻译导致的 6 2016课标全国 40 15分 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于 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 酶等均来自于受体细胞 知识归纳标记基因要点总结 一般将一些抗性基因作为标记基因 标记基因的主要作用是鉴定和筛选含有目的基因的受体细胞 标记基因表达产物对什么物质有抗性 在筛选培养时则在培养基中加入什么物质 标记基因若被插入了外源dna片段 则该标记基因会被破坏 7 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 12分 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 解题反思本题考查基因工程的相关知识点 难度不大 只需要在复习的过程中牢牢把握基因工程的相关知识点即可 以下为教师用书专用 8 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 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 图1 答案 9分 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 疑难突破准确识别出bamh 酶和bcl 酶识别序列中含有sau3a 酶的识别序列 是准确解答本题的关键 注意第 4 小题 sau3a 酶可能打开1个切点 2个切点和3个切点三种情况 9 2016课标全国 40 15分 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 答案 1 sau3a 两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端 每空2分 共4分 2 甲和丙 2分 甲中目的基因插入在启动子的上游 丙中目的基因插入在终止子的下游 二者的目的基因均不能被转录 3分 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 每空2分 共6分 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 目的基因应插入在启动子和终止子之间 据此可判断甲 丙均不符合要求 目的基因均不能被转录 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 解后反思本题与2012年高考理综新课标卷第40题相类似 从而提醒我们 可以从历年高考真题中窥探国家考试中心出题者的命题方向与角度 10 2016浙江自选 18 一 下面是关于获得能产生人干扰素大肠杆菌的问题 请回答 1 用限制性核酸内切酶识别人干扰素基因和质粒中一段特定的并切割 然后用连接形成重组dna 该质粒是一种含抗生素抗性基因的核酸分子 a 双链环状b 单链环状c 双链线状d 单链线状 2 将含人干扰素基因的重组质粒导入到大肠杆菌 经含有的培养基筛选等过程 最终获得能产生人干扰素的大肠杆菌 答案 1 核苷酸序列dna连接酶a 2 抗生素 解析 1 限制性核酸内切酶可以识别特定的核苷酸序列并切割每一条链中特定部位的两个核苷酸间的磷酸二酯键 然后用dna连接酶连接形成重组dna 该大肠杆菌质粒是一种很小的双链环状dna分子 2 由于该质粒含有抗生素抗性基因 所以可以在含有抗生素的培养基中进行筛选 最终获得能产生人干扰素的大肠杆菌 评析本题考查基因工程的原理及生态工程相关知识 难度较小 11 2015广东理综 25 6分 图为培育转基因山羊生产人 酪蛋白的流程图 下列叙述正确的是 双选 a 过程 所用的人 酪蛋白基因可从人cdna文库中获得b 过程 可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移植c 过程 可使用胚胎分割技术扩大转基因山羊群体d 过程 人 酪蛋白基因在细胞质内进行转录 翻译 答案ac胚胎移植一般选桑椹胚或囊胚期胚胎进行移植 不能选用原肠胚 b错误 基因的转录发生在细胞核内 d错误 12 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 13 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 14 2015天津理综 8 16分 纤维素分子不能进入酵母细胞 为了使酵母菌能够利用环境中的纤维素为原料生产酒精 构建了含3种不同基因片段的重组质粒 下面是酵母菌转化及纤维素酶在工程菌内合成与运输的示意图 据图回答 1 本研究构建重组质粒时可选用四种限制酶 其识别序列如下图 为防止酶切片段的自身连接 可选用的限制酶组合是或 a b c d 2 设置菌株 为对照 是为了验证不携带纤维素酶基因 3 纤维素酶基因的表达包括和过程 与菌株 相比 在菌株 中参与纤维素酶合成和分泌的细胞器还有 4 在以纤维素为唯一碳源的培养基上分别培养菌株 菌株不能存活 原因是 5 酵母菌生成酒精的细胞部位是 产生酒精时细胞的呼吸方式是 在利用纤维素生产酒精时 菌株 更具优势 因为导入的重组质粒含有 使分泌的纤维素酶固定于细胞壁 减少因培养液更新而造成的酶的流失 提高酶的利用率 答案 16分 1 b 或c c 或b 2 质粒dna和酵母菌基因组 3 转录翻译内质网 高尔基体 4 缺少信号肽编码序列 合成的纤维素酶不能分泌到胞外 细胞无可利用的碳源 5 细胞质基质无氧呼吸a基因片段 解析本题借助新情境材料考查对照实验结果分析 基因工程 分泌蛋白表达 呼吸等相关知识 考查学生获取信息能力 实验能力 理解能力 1 为防止酶切片段的自身连接 必须用不同限制酶切割 且酶切片段两端的黏性末端不相同 不存在碱基互补片段 从图示看 符合要求的限制酶有以下组合 b c正确 2 分析对照实验首先要确定自变量 本题中自变量是导入含不同基因片段的重组质粒 菌株 为空白对照 与其他三个组别比较 不难发现设置菌株 的目的是验证质粒自身及酵母菌原基因组不携带纤维素酶基因 3 基因表达包括转录和翻译两个过程 通过图示来看菌株 中 纤维素酶只分布在细胞质基质中 而菌株 和菌株 的纤维素酶分布在内质网 高尔基体 囊泡 细胞外 所以菌株 中参与纤维素酶合成和分泌的细胞器还有内质网 高尔基体 4 菌株 进行对比 不难发现信号肽的作用是引导多肽 纤维素酶 进入内质网加工 再经高尔基体分泌到胞外 这样纤维素酶可在胞外将纤维素水解为葡萄糖 供酵母菌吸收利用 而菌株 纤维素酶在胞内无法水解纤维素 故在以纤维素为唯一碳源的培养基上 菌株 不能存活 5 酵母菌无氧呼吸生成酒精 场所为细胞质基质 菌株 和 均能水解纤维素产生酒精 两组进行对比 菌株 的纤维素酶流失多 菌株 因导入a基因片段使得纤维素酶固定于细胞壁 减少因培养液更新而造成的酶的流失 酶的利用率更高 15 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 9分 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 易错警示 基因表达载体几个组成部分中 启动子和终止子是常考查的内容 也是易与mrna上起始密码子和终止密码子相混淆的知识 避免将 游离氨基 与 氨基残基 混淆 注意肽链 氨基酸 肽键 游离氨基数 游离羧基数的规律特点 16 2015江苏单科 33 8分 荧光原位杂交可用荧光标记的特异dna片段为探针 与染色体上对应的dna片段结合 从而将特定的基因在染色体上定位 请回答下列问题 图1 图2 1 dna荧光探针的制备过程如图1所示 dna酶 随机切开了核苷酸之间的键从而产生切口 随后在dna聚合酶 作用下 以荧光标记的为原料 合成荧光标记的dna探针 2 图2表示探针与待测基因结合的原理 先将探针与染色体共同煮沸 使dna双链中 键断裂 形成单链 随后在降温复性过程中 探针的碱基按照原则 与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子 图中两条姐妹染色单体中最多可有条荧光标记的dna片段 3 a b c分别代表不同来源的一个染色体组 已知aa和bb中各有一对同源染色体可被荧光探针标记 若植物甲 aabb 与植物乙 aacc 杂交 则其f1有丝分裂中期的细胞中可观察到个荧光点 在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到个荧光点 答案 8分 1 磷酸二酯脱氧核苷酸 2 氢碱基互补配对4 3 62和4 解析本题主要考查dna的结构 复制 有丝分裂和减数分裂的相关知识 1 dna酶 可使dna分子断裂成为片段 为限制酶 其作用为切开两个核苷酸之间的磷酸二酯键 合成dna分子的原料为4种脱氧核苷酸 2 dna分子受热变性 氢键断裂 解旋为单链 探针的碱基与染色体上的特定基因序列按照碱基互补配对的原则 形成杂交分子 由于每条染色单体含有一个dna分子 一个dna分子可以有2条荧光标记的片段 所以两条姐妹染色单体中最多有4条荧光标记的片段 但只能观察到两个荧光点 3 植物甲与植物乙杂交后代f1为aabc 在有丝分裂中期已完成了dna复制 并且a和b都可以被荧光探针标记 所以可观察到6个荧光点 f1aabc在减数第一次分裂形成的两个子细胞分别含有a ab 因此分别可观察到2和4个荧光点 易错警示本题易错答案 1 磷酸二脂键 氢 dna聚合酶 聚合酶 2 空白或少数填 二硫 肽 空白或少数填 单向对应 等 2 1等 3 6 3 2或3 3 4 12 1和2 2或4 错因分析 1 酯键 错写为 脂键 较多 很多学生被复杂背景迷惑 填写为dna聚合酶或聚合酶 2 第三层次考生答题空白比较多 可能由于最后一题 部分考生来不及作答 空白较多 错答为2 1等 3 部分考生没能正确审题 分别 意味着该空有两个数字 考生对于减数分裂和有丝分裂的知识迁移不够 在新情境下不能灵活运用相关知识 对于荧光点的去向和数量搞不清楚 出现了2或4 6 3等多种答案 17 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 答案 10分 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 抗体杂交原理 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 答案 1 逆转录dna聚合酶氨基酸脱氧核苷酸 2 引物模板dna 3 重组dna 4 提高受体细胞的转化率 解析 1 利用逆转录法合成目的基因的过程是 以mrna为模板 在逆转录酶的催化作用下合成单链dna 然后在dna聚合酶作用下 合成双链dna分子 根据蛋白质工程合成目的基因的过程是 根据目标蛋白质的氨基酸序列 推测相应的mrna序列 然后按照碱基互补配对原则 推测dna中脱氧核苷酸的排列顺序 通过化学方法合成 2 pcr过程中需要酶 底物 模板 引物和能量等条件 3 目的基因和运载体结合 形成重组dna 基因表达载体 4 在利用大肠杆菌做受体细胞时 需要先用ca2 处理 使之成为感受态细胞 有利于其吸收重组dna分子 19 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 20 2014天津理综 8 12分 嗜热土壤芽胞杆菌产生的 葡萄糖苷酶 bglb 是一种耐热纤维素酶 为使其在工业生产中更好地应用 开展了以下试验 利用大肠杆菌表达bglb酶 1 pcr扩增bglb基因时 选用基因组dna作模板 2 上图为质粒限制酶酶切图谱 bglb基因不含图中限制酶识别序列 为使pcr扩增的bglb基因重组进该质粒 扩增的bglb基因两端需分别引入和不同限制酶的识别序列 3 大肠杆菌不能降解纤维素 但转入上述构建好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力 这 是因为 温度对bglb酶活性的影响 4 据图1 2可知 80 保温30分钟后 bglb酶会 为高效利用bglb酶降解纤维素 反应温度最好控制在 单选 a 50 b 60 c 70 d 80 注 酶的热稳定性是酶在一定温度下 保温一段时间后通过其活性的保持程度来反映的 利用分子育种技术提高bglb酶的热稳定性在pcr扩增bglb基因的过程中 加入诱变剂可提高bglb基因的突变率 经过筛选 可获得能表达出热稳定性高的bglb酶的基因 5 与用诱变剂直接处理嗜热土壤芽胞杆菌相比 上述育种技术获取热稳定性高的bglb酶基因的 效率更高 其原因是在pcr过程中 多选 a 仅针对bglb基因进行诱变b bglb基因产生了定向突变c bglb基因可快速累积突变d bglb基因突变不会导致酶的氨基酸数目改变 答案 12分 1 嗜热土壤芽胞杆菌 2 nde bamh 3 转基因的大肠杆菌分泌出有活性的bglb酶 4 失活b 5 a c 解析 1 bglb由嗜热土壤芽胞杆菌产生 故pcr扩增bglb基因时 应选用嗜热土壤芽胞杆菌基因组dna作模板 2 目的基因在与质粒连接时 需连接在启动子和终止子之间 且所用限制酶不能切除 破坏启动子 终止子和标记基因 所以切割质粒应选用nde 和bamh 两种酶 则扩增的bglb基因两端需分别引入nde 和bamh 两种酶的识别序列 3 转基因大肠杆菌含有的bglb基因表达 合成了耐热的纤维素酶 所以其获得了降解纤维素的能力 4 由图2可知 80 保温30分钟后 bglb酶的相对活性为0 所以此时该酶失活 由图1可知 60 70 时bglb酶的相对活性最高 70 时 该酶活性易降低 所以为高效利用bglb酶降解纤维素应最好将温度控制在60 5 在pcr扩增bglb基因时加入诱变剂仅对该基因进行诱变 可快速累积突变 但诱发基因突变时 突变仍是不定向的 且突变的结果可以改变酶中氨基酸的数目 21 2013课标 40 15分 0 6526 阅读如下资料 资料甲 科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中 得到了体型巨大的 超级小鼠 科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草 资料乙 t4溶菌酶在温度较高时易失去活性 科学家对编码t4溶菌酶的基因进行了改造 使其表达的t4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸 在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键 提高了t4溶菌酶的耐热性 资料丙 兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体 科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内 成功产出兔甲的后代 证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育 回答下列问题 1 资料甲属于基因工程的范畴 将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用法 构建基因表达载体常用的工具酶是和 在培育有些转基因植物时 常用农杆菌转化法 农杆菌的作用是 2 资料乙中的技术属于工程的范畴 该工程是指以分子生物学相关理论为基础 通过基因修饰或基因合成 对进行改造 或制造一种的技术 在该实例中 引起t4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的序列发生了改变 3 资料丙属于胚胎工程的范畴 胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到种的 生理状态相同的另一个雌性动物体内 使之继续发育成新个体的技术 在资料丙的实例中 兔甲称为体 兔乙称为体 答案 1 显微注射限制性内切酶dna连接酶农杆菌可感染植物 将目的基因转移到受体细胞中 2 蛋白质现有的蛋白质新蛋白质氨基酸 3 同供受 解析本题综合考查了基因工程 蛋白质工程和胚胎工程的基本概念和原理 1 将目的基因导入动物细胞的常用方法是显微注射法 由于农杆菌可感染植物 并且其ti质粒上的t dna具有携带目的基因并将目的基因整合到受体细胞染色体dna上的能力 故培育转基因植物时常用农杆菌转化法 2 资料乙中的技术对t4溶菌酶完成了改造 这种对现有蛋白质进行改造或制造一种新蛋白质的技术属于蛋白质工程 3 资料丙中兔甲和兔乙的作用分别是提供早期胚胎和接受并孕育胚胎 两者在胚胎工程中分别被称为供体和受体 考点2基因工程的应用及蛋白质工程1 2014重庆理综 2 6分 生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点 下列叙述 错误的是 a 应严格选择转基因植物的目的基因 避免产生对人类有害的物质b 当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验 但不反对治疗性克隆c 反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿d 生物武器是用微生物 毒素 干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力 答案d在获得转基因植物时 要严格选择目的基因 避免产生对人类有害的毒性蛋白或过敏蛋白等物质 a正确 当今社会的普遍观点是禁止有关人类的生殖性克隆 但不反对治疗性克隆 b正确 反对设计试管婴儿的原因之一是有人将此技术用于设计婴儿性别 c正确 生物武器包括致病菌 病毒 生化毒剂及经过基因重组的致病菌等 干扰素不属于生物武器 d错误 2 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 评析本题考查了基因工程的相关知识 考查了学生的理解能力 难度中等 3 2013广东理综 3 4分 从某海洋动物中获得一基因 其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽p1 目前在p1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物 首先要做的是 a 合成编码目的肽的dna片段b 构建含目的肽dna片段的表达载体c 依据p1氨基酸序列设计多条模拟肽d 筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽 答案c由题中信息 在p1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物 可推知本题考查蛋白质工程的相关知识 根据蛋白质工程的基本途径 从预期的蛋白质功能出发 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 可推知答案为c 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 共20分 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 5 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 8分 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 mr na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 只有二者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 6 2015课标 40 15分 0 4173 已知生物体内有一种蛋白质 p 该蛋白质是一种转运蛋白 由305个氨基酸组成 如果将p分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸 240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸 改变后的蛋白质 p1 不但保留p的功能 而且具有了酶的催化活性 回答下列问题 1 从上述资料可知 若要改变蛋白质的功能 可以考虑对蛋白质的进行改造 2 以p基因序列为基础 获得p1基因的途径有修饰基因或合成基因 所获得的基因表达时是遵循中心法则的 中心法则的全部内容包括的复制 以及遗传信息在不同分子之间的流动 即 3 蛋白质工程也被称为第二代基因工程 其基本途径是从预期蛋白质功能出发 通过和 进而确定相对应的脱氧核苷酸序列 据此获得基因 再经表达 纯化获得蛋白质 之后还需要对蛋白质的生物进行鉴定 答案 1 氨基酸序列 或结构 1分 其他合理答案也给分 2 pp1 每空2分 共4分 dna和rna 或遗传物质 2分 dna rna rna dna rna 蛋白质 或转录 逆转录 翻译 3分 3 设计蛋白质的结构推测氨基酸序列 每空2分 共4分 功能 1分 解析 1 蛋白质的功能与结构相关 若要改变蛋白质的功能 需要对其结构进行改造 2 确定目的基因的碱基序列后 可通过对现有基因进行改造或者重新合成来获得目的基因 中心法则的内容包括遗传信息的复制 转录 逆转录和翻译 3 蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发 通过设计蛋白质的结构和推测氨基酸序列 进而确定相对应的脱氧核苷酸序列 获得蛋白质之后要对蛋白质的生物功能进行鉴定 7 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