专题21基因工程doc(共12页)

1、选修(xunxi)3第10单元(dnyun)现代生物科技专题专题(zhunt)21基因工程考点六十三 基因工程的原理及技术高考试题 1.(2013年安徽理综,T6,6分,)如图为通过DNA分子杂交鉴定含有某特定DNA的细菌克隆示意图。下列叙述正确的是()A.根据培养皿中菌落数可以准确计算样品中含有的活菌实际数目B.外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制C.重组质粒与探针能进行分子杂交是因为DNA分子脱氧核糖和磷酸交替连接D.放射自显影结果可以显示原培养皿中含有特定DNA的细菌菌落位置点睛:本题考查了微生物的分离和培养及某种微生物数量的测定。意在考查考生对微生物分离、培养、数

2、量测定等操作过程的理解能力。解析:据图可知,该操作为稀释涂布平板法,只能估算样品中的活细菌数,不能准确计算,A错误;转录从启动子开始,到终止子结束,故外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行表达,B错误;重组质粒与探针之间的杂交原理是碱基互补配对,C错误;放射自显影结果显示的杂交链位置与原培养皿中含有特定DNA的细菌菌落位置相同,D正确。答案:D2.(2012年浙江理综,T6,6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

3、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点睛:本题主要考查基因工程技术中目的基因的获取和转化的方法,是对识记能力和理解能力的考查。解析:提取矮牵牛蓝色花的mRNA,逆转录得到DNA,然后扩增,可获得大量的基因B,A正确。从基因文库中获取目的基因,只要根据目的基因的相关信息和基因文库中的信息进行筛选对比即可,不需要用限制酶进行切割,B错误。目的基因与质粒的连接需要用DNA连接酶,而不是DNA聚合酶,C错误。目的基因需要和运载体连接后形成重组质粒再导入

4、,而且应该用农杆菌进行感染,而不是大肠杆菌,D错误。答案:A3.(2011年浙江理综,T6,6分,)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是()A.每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒B.每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点C.每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adaD.每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子点睛:本题主要考查基因表达载体的构建及目的基因的表达,是对理解能力的考查。解析:题干所述转基因操作已经成功,故每个大肠杆菌细胞中都导入了重组质粒且目的基因成功表达,A、D正确。重组质粒是由同种限制酶切割开的质粒

5、和目的基因连接而成,因此重组质粒上仍含限制酶识别位点,B正确。每个限制性核酸内切酶识别位点只能插入一个ada,C错误。答案:C4.(2013年新课标全国(qun u)理综,T40(1),15分,)阅读(yud)如下资料:资料甲:科学家将牛生长激素(shn chn j s)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。回答下列问题: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。点睛:本题主要考查基因工程的知识点,意在考查考生对知识的识记理解

6、能力和从资料中获取信息的能力。解析:显微注射技术是转基因动物中采用最多,也是最为有效的一种将目的基因导入动物细胞的方法;构建基因表达载体需要限制性内切酶对目的基因所在的DNA和载体进行切割,还需要DNA连接酶将目的基因与载体结合;农杆菌中的Ti质粒上的TDNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上,故可用农杆菌感染植物,将目的基因导入植物细胞。答案: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5.(2013年四川理综,T10,12分,)普通酵母菌直接利用淀粉的能力很弱,有人将地衣芽孢杆菌的淀粉酶基因转入酵母菌中,经筛选得到了可高效利用淀粉的工程酵母

7、菌菌种(过程如图甲所示)。(1)图甲中,过程需要的酶有。为达到筛选目的,平板内的固体培养基应以作为唯一碳源。、过程需重复几次,目的是 。(2)某同学尝试过程的操作,其中一个平板经培养后的菌落分布如图乙所示。该同学的接种方法是;推测该同学接种时可能的操作失误是。(3)以淀粉为原料,用工程酵母菌和普通酵母菌在相同的适宜条件下密闭发酵,接种菌的发酵罐需要先排气,其原因是 。(4)用凝胶色谱法分离淀粉酶时,在色谱柱中移动速度较慢的蛋白质,相对分子质量较。点睛:本题考查基因工程的相关操作及分离纯化菌种的基本技能、微生物的培养、蛋白质的分离等相关知识,意在考查考生对实验原理及具体操作的理解。解析:(1)在

8、构建重组质粒时,需要用限制性核酸内切酶切割和DNA连接酶进行连接,过程重复的目的是因为要提高转基因酵母菌的纯度,需要多次筛选。(2)由菌落的分布情况可以看出,该同学采用的是稀释涂布平板法,由于涂布不均匀造成图乙现象。(3)工程酵母菌和普通酵母菌的区别在于:工程酵母菌利用淀粉的能力强,发酵产生酒精和CO2的速度较快,故需要先排气。(4)当相对分子质量较小时,扩散进入凝胶颗粒内部而被滞留,洗脱所需时间较长。答案:(1)限制性核酸内切酶、DNA连接酶淀粉进一步筛选纯化获得分解淀粉能力强的酵母菌(2)稀释涂布平板法涂布不均匀(3)工程酵母工程酵母菌分解淀粉产生葡萄糖的能力强,导致酒精发酵产生CO2的速

9、率更快(4)小6.(2012年新课标全国理综,T40,15分,)根据基因工程的有关知识,回答下列问题:(1)限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有和。(2)质粒运载体用EcoR切割后产生的片段如下:AATTCGGCTTAA为使运载体与目的基因(jyn)相连,含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外,还可用另一种限制性内切酶切割,该酶必须(bx)具有的特点是 。(3)按其来源不同,基因工程(jyn gngchng)中所使用的DNA连接酶有两类,即DNA连接酶和DNA连接酶。(4)反转录作用的模板是,产物是。若要在体外获得大量反转录产物,常采用技术。(5)基因工程中除质粒外,和也可作

10、为运载体。(6)若用重组质粒转化大肠杆菌,一般情况下,不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞,原因是 。点睛:本题考查基因工程的工具及其作用,是对识记能力和理解分析能力的考查。解析:(1)当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时,产生的是黏性末端,而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时,产生的则是平末端。(2)为使运载体与目的基因相连,不同的限制酶应切割出相同的黏性末端,它们必须要能识别相同的核苷酸序列,并且使每条链中相同的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。(3)根据酶的来源不同,DNA连接酶分为两类:一类是从大肠杆菌中分离得到的,称为Ecoli DNA连接酶;另一类是从T

11、4噬菌体中分离出来的,称为T4DNA连接酶。(4)反转录是以RNA为模板来合成DNA的过程。可以在体外短时间内大量扩增DNA的技术叫PCR(多聚酶链式反应)。(5)基因工程中除质粒外,还有噬菌体的衍生物、动植物病毒等。(6)大肠杆菌细胞外有细胞壁和细胞膜,能阻止其他物质的进入,可通过Ca2+处理细胞,使细胞处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞。答案:(1)黏性末端平末端(2)切割产生的DNA片段末端与EcoR切割产生的黏性末端相同(3)大肠杆菌(Ecoli)T4(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(5)噬菌体动植物病毒(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(

12、外源DNA)的能力极弱7.(2012年江苏单科,T32,9分,)图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列,图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp、BamH、Mbo、Sma 4种限制性核酸内切酶,它们识别的碱基序列和酶切位点分别为CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。请回答下列问题:(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由连接。(2)若用限制酶Sma完全切割图1中DNA片段,产生的末端是末端,其产物长度为 。(3)若图1中虚线方框内的碱基对被TA碱基对替换,那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段,用限制酶Sm

13、a完全切割,产物中共有种不同长度的DNA片段。(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接,形成重组质粒,那么应选用的限制酶是。在导入重组质粒后,为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌,一般需要用添加的培养基进行培养。经检测,部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达,其最可能的原因是 。点睛:本题主要考查基因工程的基本操作过程、限制酶的作用及特点、目的(md)基因的检测和筛选等,是对理解能力和识图、分析推理能力的考查。解析(ji x):(1)DNA单链中相邻两个碱基之间通过“脱氧核糖-磷酸(ln sun)-脱氧核糖”连接。(2)Sma识别的序列为GGGCCC,切割后会产生

14、平末端;图1所示的DNA分子中含有两个Sma的识别位点,第一个识别位点在左端534 bp序列向右三个碱基对的位置;第二个识别位点在右端658 bp序列向左三个碱基对的位置,从这两个位点切割后产生的DNA片段长度分别为534+3,796-3-3,658+3,即得到的DNA片段长度分别为537 bp、790 bp和661 bp。(3)在杂合子体内含有基因D和基因d,基因D的序列中含有两个识别位点,经过Sma完全切割会产生537 bp、790 bp和661 bp三种不同长度的片段;基因d的序列中含有一个识别位点,经过切割后会产生1 327 bp和661 bp两种长度的片段;综上,杂合子中分离到该基因

15、的DNA片段经过切割后会产生4种不同长度的DNA片段。(4)能够获取目的基因并切开质粒的限制酶有识别序列为GGATCC的BamH和识别序列为GATC的Mbo,若使用Mbo会同时破坏质粒中的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因,所以要用BamH来切割目的基因和质粒,切割后保留了完整的抗生素B抗性基因,便于筛选出含有重组质粒的大肠杆菌。因为目的基因和运载体是用同种限制酶切割的,目的基因两端的末端和质粒切割后的两个末端都能进行互补,可能出现目的基因反向连接在运载体上的情况,导致基因D不能正确表达。答案:(1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖(2)平537 bp、790 bp、661 bp(3)4(4)BamH

16、抗生素B同种限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因D与质粒反向连接8.(2011年安徽理综,T31,9分,)家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养,可提取干扰素用于制药。(1)进行转基因操作前,需用酶短时处理幼蚕组织,以便获得单个细胞。(2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达,需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的和之间。(3)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。该PCR反应体系的主要成分应包含:扩增缓冲液(含Mg2+)、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、和。(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时,贴壁生长的细胞会产生接触抑制

17、。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中,这样可以增加培养的细胞数量,也有利于空气交换。点睛:本题考查基因工程和细胞工程相关知识,是对识记能力和理解能力的考查。解析:(1)利用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织可获得单个细胞。(2)来自cDNA文库中的目的基因不含复制原点、标记基因、启动子和终止子等,故需将该目的基因插入到启动子和终止子之间。(3)PCR技术是在体外高温条件下进行的,需利用热稳定的DNA聚合酶(如Taq DNA聚合酶)。由于DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连接在一个片段上,所以在PCR反应体系中还需加入引物。(4)据题意可知,反应器中放入多孔中空薄壁小玻璃珠可扩大细胞贴壁生长的

18、附着面积,有利于细胞增殖。答案:(1)胰蛋白(或胶原蛋白)(2)启动子终止子(3)对干扰素基因特异的DNA引物Taq DNA聚合酶(4)扩大细胞贴壁生长的附着面积模拟试题1.(2013广东四校联考)下列有关基因工程的叙述,正确的是()A.目的基因导入受体细胞后,一定能稳定遗传B.DNA连接酶的作用是将两个黏性末端的碱基连接起来C.基因表达载体的构建是基因工程的核心D.常用的运载体有大肠杆菌、噬菌体和动植物病毒等解析:目的基因导入受体细胞后,必须整合在受体细胞的染色体DNA上才能稳定遗传,A错误。不同的DNA连接酶作用不同,如T4DNA连接酶既能连接黏性末端也能连接平末端,B错误。大肠杆菌常作为

19、基因工程的受体细胞,而非载体,D错误。答案:C2.(2012金华十校联考)下列不属于有效筛选出含目的基因受体细胞的方法是()A.检测受体细胞是否有质粒B.检测受体细胞是否有目的基因C.检测受体细胞是否有目的基因表达产物D.检测受体细胞是否有目的基因转录出的mRNA解析:质粒上不一定含目的基因,因此受体细胞中检测到质粒并不意味着一定含目的基因,A错误。可直接检测目的基因或检测其转录、翻译(fny)的产物,B、C、D正确。答案(d n):A3.(2013杭州一检)基因工程利用某目的基因(图甲)和Pl噬菌体载体(zit)(图乙)构建重组DNA。限制性核酸内切酶的酶切位点分别是Bgl、EcoR和Sau

20、3A。下列分析错误的是()A.构建重组DNA时,可用Bgl和Sau3A切割目的基因和Pl噬菌体载体B.构建重组DNA时,可用EcoR和Sau3A切割目的基因和Pl噬菌体载体C.图乙中的Pl噬菌体载体只用EcoR切割后,含有2个游离的磷酸基团D.用EcoR切割目的基因和Pl噬菌体载体,再用DNA连接酶连接,只能产生一种重组DNA解析:据图可知,目的基因两侧和载体上都有三种限制酶的切割位点,但Bgl和Sau3A必须同时使用;EcoR可单独使用,也可与Bgl或Sau3A同时使用。若图乙中的Pl噬菌体载体只用EcoR切割,可形成1个切口,含有2个游离的磷酸基团,C正确;此时,可能形成目的基因-目的基因

21、、目的基因-载体、载体-载体至少3种重组DNA,D错误。答案:D4.(2013威海模拟)科学家将人的生长激素基因与某种细菌(不含抗生素抗性基因)的DNA分子进行重组,并成功地在该细菌中得以表达(如下图)。请据图分析回答:(1)过程所示获取目的基因的方法是。(2)细菌是理想的受体细胞,这是因为它 。(3)质粒A与目的基因结合时,首先需要用酶将质粒切开“缺口”,然后用酶将质粒与目的基因“缝合”起来。(4)若将细菌B先接种在含有的培养基上能生长,说明该细菌中已经导入外源质粒,但不能说明外源质粒是否成功插入目的基因;若将细菌B再重新接种在含有的培养基上不能生长,则说明细菌B中已经导入了插入目的基因的重

22、组质粒。(5)检测工程菌中的生长激素基因是否转录出mRNA和是否翻译出生长激素,可采用的技术分别是、。解析:(1)图中过程是以RNA为模板,通过反转录法获取目的基因。(2)细菌具有繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少等优点,因此是基因工程中的理想的受体细胞。(3)构建基因表达载体时,需先用限制酶分别切割目的基因和载体,再用DNA连接酶将两者连接起来。(4)质粒A和重组质粒中都有完整的抗氨苄青霉素基因,因此细菌有氨苄青霉素抗性说明该细菌中已经导入外源质粒,但不能说明外源质粒是否成功插入目的基因;重组质粒中抗四环素基因内插入了目的基因,不能表达,因此细菌对四环素无抗性则说明细菌B中已经导入了插入目的基

23、因的重组质粒。(5)检测mRNA和生长激素(蛋白质)的技术分别是分子杂交和抗原-抗体杂交。答案(d n):(1)反转录法(逆转录法)(2)繁殖(fnzh)快、单细胞、遗传物质相对较少(3)限制性内切酶DNA连接(linji)(4)氨苄青霉素四环素(5)分子杂交抗原抗体杂交5.(2011山西四校联考)在菲律宾首都马尼拉郊外的一片稻田里,一种被称为“金色大米”的转基因水稻已经悄然收获。这种转基因大米可以帮助人们补充每天必需的维生素A。由于含有可以生成维生素A的胡萝卜素,它呈现金黄色泽,故称“金色大米”。“金色大米”的培育流程如图所示,请回答下列问题。(已知酶的识别序列和切点是GGATCC,酶的识别

24、序列和切点是GATC)。(1)培育“金色大米”的基因工程操作四步曲中,其核心是,通过该操作形成了图中的(填字母),它的构成至少包括等。(2)在研究过程中获取了目的基因后采用技术进行扩增。在构建c的过程中目的基因用(填“限制酶”或“限制酶”)进行了切割。检验重组载体导入能否成功,需要利用作为标记基因。(3)过程d通常采用法,过程e运用了技术,在该技术应用的过程中,关键步骤是利用含有一定营养和激素的培养基诱导植物细胞进行和。(4)若希望该转基因水稻生产的“金色大米”含维生素A含量更高、效果更好,则需要通过工程手段对合成维生素A的相关目的基因进行设计。该工程是一项难度很大的工程,目前成功的例子不多,

25、主要原因是 。解析:(1)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建,构建成的基因表达载体可用图中c表示,其结构中至少包括目的基因、启动子、终止子、标记基因。(2)扩增目的基因应采用PCR技术。据图可知,限制酶的识别序列中包含了限制酶的识别序列,若使用限制酶进行切割,则基因和基因都会被破坏,因此应使用限制酶进行切割。此时基因结构完整,可作为标记基因。(3)将目的基因导入植物细胞(过程d)通常采用农杆菌转化法,将受体细胞培育为完整植株需用植物组织培养技术,该技术的核心是脱分化和再分化。(4)对自然界原有基因的修饰、改造需通过蛋白质工程。由于蛋白质的高级结构十分复杂,目前对很多蛋白质的高级结构还不了解

26、,目前蛋白质工程成功的例子不多。答案:(1)基因表达载体的构建c目的基因、启动子、终止子、标记基因(2)PCR限制酶基因(3)农杆菌转化植物组织培养脱分化再分化(4)蛋白质因为蛋白质的高级结构十分复杂,目前对很多蛋白质的高级结构还不了解考点六十四 基因工程的应用高考试题 1.(2013年广东理综,T3,4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(mn)肽作为目

27、的肽点睛:本题考查了蛋白质工程的原理和流程,意在考查考生提取题干中信息(xnx),运用所学知识解决问题的能力。解析:蛋白质工程是设计自然界中不存在的蛋白质,其具体的流程(lichng)为:预期的蛋白质功能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。所以要先设计P1的多肽链,改造DNA序列,之后将新DNA导入受体细胞中表达。答案:C2.(2011年四川理综,T5,6分,)北极比目鱼中有抗冻基因,其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列,该序列重复次数越多,抗冻能力越强,下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图,有关叙述正确的是()A.过程获取的目的基因,可用于基因工程和比目

28、鱼基因组测序B.将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因,不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白C.过程构成的重组质粒缺乏标记基因,需要转入农杆菌才能进行筛选D.应用DNA探针技术,可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达点睛:本题考查基因工程的操作步骤和应用,是对理解能力和应用能力的考查。解析:过程获得的目的基因已不含非编码区和内含子,因此不能用于比目鱼基因组测序,A错误。多个抗冻基因编码区依次相连形成的新基因表达的是多个抗冻蛋白的重复序列,而不是抗冻蛋白中11个氨基酸的重复序列,因此不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白,B正确。导入农杆菌是为了扩增和更易导入番茄细胞,C错误。DNA探针技术

29、不能检测基因是否完全表达,目的基因的完全表达应该检测表达产物蛋白质,D错误。答案:B3.(2009年安徽理综,T4,6分,)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点睛:本题考查蛋白质工程的应用,是对理解和应用能力的考查。解析:将绿色荧光蛋白基因的片段

30、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。目的基因本身并不带绿色荧光,无法直接追踪、检测。答案:C4.(2013年新课标全国理综,T40(2),15分,)阅读如下资料: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。回答下列问题:资料乙属于工程的范畴。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

31、,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。点睛:本题主要考查蛋白质工程的相关知识,意在考查考生对知识识记理解能力和从资料中获取信息的能力。解析:从资料乙中可以得出的是对基因进行改造,结果得到耐热性提高的蛋白质,因此属于蛋白质工程的范畴。蛋白质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,对现有的蛋白质进行改造,或制造一种新蛋白质的技术。对基因进行改造后,第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸,该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了二硫键,引起了空间结构的改变,所以最终是由于氨基酸序列的改变导致了空间结构的改变。答案(d n):蛋白质现

32、有的蛋白质新蛋白质氨基酸5.(2013年北京(bi jn)理综,T30,18分,)斑马鱼的酶D由17号染色体上的D基因编码。具有纯合突变基因(dd)的斑马鱼胚胎会发出红色荧光(ynggung)。利用转基因技术将绿色荧光蛋白(G)基因整合到斑马鱼17号染色体上,带有G基因的胚胎能够发出绿色荧光。未整合G基因的染色体的对应位点表示为g。用个体M和N进行如下杂交实验。(1)在上述转基因实验中,将G基因与质粒重组,需要的两类酶是和。将重组质粒显微注射到斑马鱼中,整合到染色体上的G基因后,使胚胎发出绿色荧光。(2)根据上述杂交实验推测:亲代M的基因型是(选填选项前的符号)。a.DDggb.Ddgg子代中

33、只发出绿色荧光的胚胎基因型包括(选填选项前的符号)。a.DDGGb.DDGgc.DdGGd.DdGg(3)杂交后,出现红绿荧光(既有红色又有绿色荧光)胚胎的原因是亲代(填“M”或“N”)的初级精(卵)母细胞在减数分裂过程中,同源染色体的发生了交换,导致染色体上的基因重组。通过记录子代中红绿荧光胚胎数量与胚胎总数,可计算得到该亲本产生的重组配子占其全部配子的比例,算式为 。点睛:本题考查的知识点包括:基因工程的流程和应用,杂交实验的应用,连锁互换定律的实质。意在综合考查考生对遗传变异规律的理解能力、提取信息和分析推理能力、综合运用能力。解析:(1)基因表达载体的构建需要两种工具酶:限制性核酸内切

34、酶(简称限制酶)和DNA连接酶。动物细胞工程的受体细胞是受精卵。斑马鱼胚胎发出绿色荧光是由于G基因(目的基因)表达产生了绿色荧光蛋白。(2)由题意,对杂交子代性状进行分析,子代出现红色荧光胚胎基因型为ddgg、绿色荧光胚胎基因型为DG,根据亲本的表现型,推出亲代M(胚胎期无荧光)的基因型为Ddgg,亲代N的基因型为DdGg,子代只发出绿色荧光的胚胎基因型为DDGg或DdGg。(3)结合图示,M个体无论是否发生交叉互换,产生的配子都为Dg和dg,N个体在不发生交叉互换时产生的配子为DG和dg,正常情况下M、N交配不会产生红绿荧光子代胚胎。但若N个体在发生交叉互换(如图所示)后,则子代会出现红绿荧

35、光胚胎(ddGg)。若亲代N产生的配子(piz)中重组的配子(dG和Dg)占的比例为x,则dG占的比例为x2,又因为亲代M产生两种比例相等的配子Dg、dg,可知子代(zdi)胚胎中红绿荧光胚胎(piti)(ddGg)的概率为x4,即x4=红绿荧光胚胎数量胚胎总数,可推出重组的配子占全部配子的比例x=4红绿荧光胚胎数量胚胎总数答案:(1)限制性核酸内切酶/限制酶DNA连接酶受精卵表达(2)bb、d(3)N非姐妹染色单体4红绿荧光胚胎数量胚胎总数6.(2012年福建理综,T32,10分,)肺细胞中的let7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let7基因导入肺

36、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let7基因。载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位,以驱动let7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,以利于传代培养。(3)研究发现,let7基因能影响癌基因RAS的表达,其影响机理如图2。据图分析,可从细胞中提取进行分子杂交,以直接检测let7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制,可能是由于细胞中(RAS mRNA/RAS蛋白)含量减少引起的。点睛:本题主要考查有关基因工程和细胞工程中的知识,涉及的知识点主要有表达载体的构建、目的基因的

37、检测、动物细胞培养等,是对识记能力的考查。解析:(1)过程表示基因表达载体的构建,在该过程中需要用限制酶对载体进行切割以便于目的基因的插入。启动子是一段特殊的DNA序列,是RNA聚合酶结合和识别的位点,RNA聚合酶结合到该位点,可驱动转录过程。(2)过程表示动物细胞培养,培养过程中出现接触抑制后可以用胰蛋白酶处理,使之分散成单个的细胞,之后分装到其他培养瓶里面进行传代培养。(3)判断目的基因是否在受体细胞中转录,可用分子杂交技术来进行,从细胞中提取mRNA和用放射性同位素或者荧光标记的目的基因单链DNA片段进行杂交。根据题中信息“肺细胞中的let7基因表达减弱,癌基因RAS表达增强,会引发肺癌

38、”,导入let7基因后,肺癌细胞受到抑制,说明RAS基因表达减弱,导致细胞中的RAS蛋白含量减少进而导致癌细胞受抑制。答案:(1)限制性核酸内切(或限制)启动子(2)胰蛋白(3)RNARAS蛋白7.(2012年天津(tin jn)理综,T7,13分,)生物分子间特异性结合(jih)的性质广泛用于生命科学研究。以下实例为体外处理“蛋白质-DNA复合体”获得(hud)DNA片段信息的过程图。据图回答:(1)过程酶作用的部位是键。此过程只发生在非结合区DNA,过程酶作用的部位是键。(2)、两过程利用了酶的特性。(3)若将得到的DNA片段用于构建重组质粒,需要将过程的测序结果与酶的识别序列进行比对,以

39、确定选用何种酶。(4)如果复合体中的蛋白质为RNA聚合酶,则其识别、结合的DNA序列区为基因的。(5)以下研究利用了生物分子间特异性结合性质的有(多选)。A.分离得到核糖体,用蛋白酶酶解后提取rRNAB.用无水乙醇处理菠菜叶片,提取叶绿体基粒膜上的光合色素C.通过分子杂交手段,用荧光物质标记的目的基因进行染色体基因定位D.将抑制成熟基因导入番茄,其mRNA与催化成熟酶基因的mRNA互补结合,终止后者翻译,延迟果实成熟点睛:本题考查了基因工程的相关知识,主要考查学生对知识的理解和应用能力,难度较小。解析:(1)DNA酶作用的部位是DNA中的磷酸二酯键,蛋白酶作用的部位是肽键。(2)过程利用了各种

40、酶催化一种或一类化学反应的特性,即专一性。(3)构建重组质粒时要使用限制酶和DNA连接酶,其中限制酶需要根据要切割的序列进行选择,因为限制酶的作用具有特异性。(4)RNA聚合酶识别和结合在基因的启动子上,驱动基因转录。(5)蛋白酶能特异性地酶解蛋白质;分子杂交手段也是利用各物质分子结合的特异性;抑制成熟基因转录出的mRNA与催化成熟酶基因的mRNA碱基互补结合,也具有特异性;光合色素易溶于有机溶剂,与酒精并不是特异性的溶解。答案:(1)磷酸二酯肽(2)专一性(3)限制性核酸内切(4)启动子(或转录起始区)(5)A、C、D模拟试题1.(2013北京昌平区模拟)金茶花是中国特有的观赏品种,但易得枯

41、萎病。科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因,通过下图所示的方法培育出了抗枯萎病的金茶花新品种。相关叙述正确的是()A.图中在基因工程中依次叫做基因表达载体、目的基因B.形成的操作中使用的酶有限制酶、DNA聚合酶和DNA连接酶C.由培育至过程中,依次经历了脱分化、再分化过程D.在幼苗中检测到抗枯萎病基因标志着成功培育新品种解析:图中是载体,才是基因表达载体,A错误。基因工程中只是用限制酶和DNA连接酶,DNA聚合酶在DNA复制过程中起作用,B错误。将植物细胞培育为幼苗的过程中依次经历了脱分化、再分化过程,C正确。检测到抗枯萎病基因并不意味着该基因一定能表达,在幼苗中表现出抗枯萎病性状才标志着成

42、功培育新品种,D错误。答案:C2.(2013河南周口模拟)降钙素是一种多肽类激素,临床上用于治疗骨质疏松症等。人的降钙素活性很低,半衰期较短。某科研机构为了研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素,从预期新型降钙素的功能出发,推测相应的脱氧核苷酸序列,并人工合成了两条72个碱基的DNA单链,两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段,再利用Klenow酶补平,获得双链DNA,过程如下图:获得(hud)的双链DNA经EcoR(识别(shbi)序列和切割位点GAATTC)和BamH(识别序列(xli)和切割位点GGATCC)双酶切后插入到大肠杆菌质粒中。下列有关分析不正确的是()A.Klenow酶是

43、一种DNA聚合酶B.合成的双链DNA有72个碱基对C.EcoR和BamH双酶切的目的是保证目的基因和运载体的定向连接D.筛选重组质粒需要大肠杆菌质粒中含有标记基因解析:据图可知,Klenow酶能以DNA单链为模板,合成出其互补链,因此Klenow酶是一种DNA聚合酶,A正确。人工合成两条DNA单链各有72个碱基,且两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段,因此最终合成的双链DNA有(72-18)2=108个碱基对,B错误。EcoR和BamH双酶切可防止DNA片段的任意连接,保证目的基因和运载体的定向连接,C正确。筛选含重组质粒的大肠杆菌需要根据标记基因的表达与否,D正确。答案:B3.(20

44、12安徽江南十校联考)如图表示利用农杆菌转化法获得某种转基因植物的部分操作步骤。以下说法错误的是()A.利用含有四环素的培养基可将含分子的细菌筛选出来B.是农杆菌,通过步骤将目的基因导入植株C.可与多个核糖体结合,并可以同时翻译出多种蛋白质D.过程的完成需要限制酶和DNA连接酶的参与解析:图示基因工程操作中以四环素抗性基因为标记基因,因此利用含有四环素的培养基可将含分子(重组质粒)的细菌筛选出来,A正确。是农杆菌,步骤表示农杆菌侵染植株,将目的基因导入植株,B正确。是一条mRNA分子,可与多个核糖体结合,但由于翻译的模板是同一条mRNA分子,遗传信息相同,故多个核糖体翻译出的是同种蛋白质,C错

45、误。图中过程表示基因表达载体的构建,需要限制酶和DNA连接酶的参与,D正确。答案:C4.(2013河南洛阳二摸)下列甲、乙两图为获得生物新品种的过程示意图。请据图回答。(1)检测目的基因是否转录出mRNA的具体方法是使用与提取出的做分子杂交。(2)在培育转基因植物的研究中,卡那霉素抗性基因(kanr)常作为标记基因,只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。乙图为获得抗虫棉技术的流程。A过程需要的酶有。图中将目的基因导入植物受体细胞采用的方法是。C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外,还必须加入。(3)随着科技发展(fzhn),获取目的基因的方法也越来越多,若乙图中的“抗虫基因(jyn)”是利用甲图中的方法(fngf)获取的,该方法称为。图中过程与细胞中DNA复制过程相比,该过程不需要酶。