湖南版高中生物总复习专题24 基因工程与蛋白质工程（试题练）教学讲练

高中生物总复习PAGEPAGE30成功的大门为你而开。专题24基因工程与蛋白质工程【考情探究】课标解读考情分析备考指导考点考向1基因工程的工具与操作基因工程的原理及技术考查内容:高考对本专题的知识考查涉及基因工程的基本工具和基本操作程序、基因工程的应用以及蛋白质工程等知识,其中对基因工程基本操作程序的考查频率较高,多集中在基因表达载体的构建、相关的筛选和鉴定方法等知识命题规律:本专题试题通常会融合植物细胞工程、动物细胞工程及胚胎工程进行综合考查,也有以基因工程为背景的单独考查。试题多以优良植物品种培育、特殊蛋白质制品的生产为背景,综合考查基因工程的应用。结合高考对其的能力要求可推知基因工程仍将是高考对本专题考查的重点,蛋白质工程是第二代基因工程,蛋白质工程与基因工程的对比考查也是高考的新考向1.理解并熟记基因工程基本工具、基本操作程序、蛋白质工程等基本知识,要能够总结解题方法,并归类、活用、延伸2.通过必要的题型训练,巩固基础知识,掌握解答本专题的试题的方法2基因工程的应用与蛋白质工程基因工程的应用蛋白质工程3生物技术的安全性与伦理问题转基因产品的安全性问题和生物武器生物技术的伦理问题4DNA的粗提取与鉴定DNA的粗提取与鉴定【真题探秘】基础篇【基础集训】考点一基因工程的工具与操作考向基因工程的原理与技术大肠杆菌的质粒上含有lacZ基因,其编码的产物β-半乳糖苷酶在X-Gal和IPTG同时存在时,可以产生蓝色沉淀,使菌落呈现蓝色,否则菌落呈现白色。如图为利用该质粒进行的转基因过程,请据图回答下列相关问题:(1)图中切割目的基因时用到种限制酶,而切割质粒时用到的限制酶是。

(2)在基因工程的“四步曲”中,是基因工程的核心步骤,步骤没有碱基互补配对现象。

(3)图中的受体细胞是,其作为受体细胞的优点是(至少答出两点)。

(4)在培养基中加入X-Gal和IPTG的目的是;结合题干信息,菌落①②③的颜色分别是、、。

答案(1)2EcoRⅠ(2)基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞(3)大肠杆菌繁殖快,遗传物质相对较少,易培养等(4)筛选蓝色蓝色白色考点二基因工程的应用与蛋白质工程考向1基因工程的应用1.依据复制与宿主菌相关程度不同,细菌中的质粒分松散型质粒和严谨型质粒。当宿主菌蛋白质合成停止时,严谨型质粒DNA复制随之停止,松散型质粒DNA复制仍可进行。(1)通常选用松散型质粒作为基因工程载体,原因是。

(2)转化是指。

(3)动物基因工程通常用作受体细胞,当胚胎发育到阶段时,通过技术移植母体子宫内继续发育,暂不移植的胚胎可使用方法保存。

(4)同一基因在不同生物中表达产生相同蛋白质的原因是。

答案(1)目的基因容易复制(不容易受干扰)(2)目的基因进入受体细胞并维持稳定和表达的过程(3)受精卵囊胚或桑椹胚胚胎移植冷冻(4)生物界共用一套遗传密码考向2蛋白质工程2.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)(2)PP1DNA和RNA(或遗传物质)DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3)设计蛋白质的结构推测氨基酸序列功能考点三生物技术的安全性与伦理问题考向1转基因产品的安全性问题和生物武器1.请根据所学知识回答下列问题:(1)转基因食品是用含有的生物及其产物制成的食品。生产转基因食品首先要培育转基因生物。若培育转基因动物最好以作为基因表达载体的受体细胞。对植物体细胞和生殖细胞进行组织培养均能直接产生试管苗,但动物的体细胞不能直接培养成动物新个体的原因是;克隆羊多利培育成功说明具有全能性。在培育转人胰岛素基因酵母菌的过程中,常采用逆转录法获得目的基因,所选择的的供体细胞为(供选答案:胰岛A细胞、胰岛B细胞、受精卵、干细胞)。

(2)生物武器是一种大规模的杀伤性武器,它与常规武器相比有许多特点:①,②污染面广,③难以防治。中美两国元首在关于《禁止生物武器公约》议定书的联合声明中,重申在任何情况下不发展、、不储存生物武器。

答案(1)外源基因受精卵动物细胞的全能性受到限制动物的细胞核胰岛B细胞(2)传染性强不生产考向2生物技术的伦理问题2.试管婴儿是通俗名词,在专业文献中称为体外受精及胚胎移植。试管婴儿是指精子和卵子的结合是在试管内进行的,并使受精卵在符合条件的环境内生长、分裂和发育形成胚胎(如图所示),然后将胚胎移植到子宫腔内,使之能在子宫腔内发育,最后出生。它的成功和发展,不仅给不孕不育夫妇带来了希望,而且对研究人类的生殖生理和胚胎发生学以及优生学等方面的课题有不可估量的积极作用。(1)图示时期是胚胎发育的期,若要从图中所示的胚胎中获得胚胎干细胞,应从分离培养。

(2)“试管婴儿”是指精子和卵子在试管内进行结合,受精前精子需要事先经过处理,卵子要培养到(时期)。除此之外还用到(填两种)技术。

(3)“试管婴儿”技术诞生后,继而出现了“设计试管婴儿”技术,二者区别是①用途不同:;②后者胚胎在移植前需进行。

(4)现在大多数人反对设计婴儿性别,其原因是。

答案(1)囊胚内细胞团(2)获能减数第二次分裂中期(或MⅡ中期)早期胚胎培养、胚胎移植(3)前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症,后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植的疾病遗传学诊断(4)破坏了人类正常的性别比例,违反了伦理道德考点四DNA的粗提取与鉴定考向DNA的粗提取与鉴定DNA提取过程中可以选用鸡血或者菜花作为实验材料。请回答下列关于DNA粗提取和鉴定的问题:(1)使用鸡血提取DNA时,需在鸡血中加入柠檬酸钠,目的是;在鸡血细胞液中加入蒸馏水,目的是。

(2)使用菜花提取DNA时,需要研磨,研磨时可加入一定的洗涤剂和食盐,其作用分别是和。

(3)DNA在浓度为mol/L的氯化钠溶液中溶解度最低。使用体积分数为95%的冷却酒精可使DNA(填“析出”或“溶解”)。

(4)使用二苯胺鉴定DNA时,需要在条件下进行,DNA与二苯胺反应呈现色。

答案(1)防止血液凝固使鸡血细胞破裂(2)瓦解细胞膜溶解DNA(3)0.14析出(4)沸水浴蓝应用篇【应用集训】应用口蹄疫病毒VP1基因在胡萝卜中的表达及转基因大米的培育我们日常吃的大米中铁含量极低,科研人员通过基因工程等技术,培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻,改良了稻米的营养品质。如图为培育转基因水稻流程示意图,请回答下列问题:(1)铁结合蛋白基因可来自菜豆,且基因的脱氧核苷酸序列已知,可以用法获得此目的基因或用技术扩增此目的基因。

(2)构建重组Ti质粒时,通常要用分别切割。将重组Ti质粒转入农杆菌时,可以用处理农杆菌,使重组Ti质粒易于导入。

(3)将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时,通过培养基2的筛选培养,可以获得;培养基3与培养基2的区别是。检测培育转基因水稻的目的是否达到,需要检测转基因水稻。

(4)为研究外源基因的遗传方式,将T0植株上收获的种子种植成T1株系,检测各单株的潮霉素抗性。在检测的多数T1株系内,抗潮霉素植株与潮霉素敏感植株的比例为3∶1,此结果说明外源基因的遗传符合定律。有少数T1株系的植株表现为对潮霉素敏感,但其体内能检测到铁结合蛋白基因,造成这一结果最可能的原因是。

答案(1)化学合成(或从基因文库中获取)PCR(2)(同种)限制性核酸内切酶含目的基因的DNA片段和质粒CaCl2溶液(3)含有重组质粒(或含有潮霉素抗性基因)的愈伤组织生长素和细胞分裂素的比例不同(成熟)种子中铁含量(4)(基因)分离潮霉素抗性基因没有表达(或“潮霉素抗性基因丢失”)【五年高考】1.(2019课标全国Ⅰ,38,15分)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成,也可以从基因文库中获得。基因文库包括和。

(2)生物体细胞内的DNA复制开始时,解开DNA双链的酶是。在体外利用PCR技术扩增目的基因时,使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的。

(3)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是。

答案(1)基因组文库cDNA文库(2)解旋酶加热至90~95℃氢键(3)Taq酶热稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活2.(2019江苏单科,33节选,6分)图1是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图,载体质粒P0具有四环素抗性基因(tetr)和氨苄青霉素抗性基因(ampr)。请回答下列问题:图(1)EcoRⅤ酶切位点为…GAT↓ATC……CTA↑TAG…(2)用TaqDNA聚合酶进行PCR扩增获得的目的基因片段,其两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸。载体P1用酶处理,在两端各添加了一个碱基为的脱氧核苷酸,形成P2;P2和目的基因片段在酶作用下,形成重组质粒P3。

(3)为筛选出含有重组质粒P3的菌落,采用含有不同抗生素的平板进行筛选,得到A、B、C三类菌落,其生长情况如下表(“+”代表生长,“-”代表不生长)。根据表中结果判断,应选择的菌落是(填表中字母)类,另外两类菌落质粒导入情况分别是、。

平板类型菌落类型ABC无抗生素+++氨苄青霉素++-四环素+--氨苄青霉素+四环素+--答案(1)平(2)胸腺嘧啶(T)DNA连接(3)BA类菌落含有P0C类菌落未转入质粒3.(2019江苏单科,29,8分)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中,然后通过核移植技术培育基因编辑猪,可用于生产基因工程疫苗。下图为基因编辑猪培育流程,请回答下列问题:(1)对1号猪使用处理,使其超数排卵,收集并选取处在时期的卵母细胞用于核移植。

(2)采集2号猪的组织块,用处理获得分散的成纤维细胞,放置于37℃的CO2培养箱中培养,其中CO2的作用是。

(3)为获得更多基因编辑猪,可在胚胎移植前对胚胎进行。产出的基因编辑猪的性染色体来自号猪。

(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达,可采用的方法有(填序号)。

①DNA测序 ②染色体倍性分析③体细胞结构分析 ④抗原—抗体杂交答案(8分)(1)促性腺激素减数第二次分裂中期(2)胰蛋白酶(胶原蛋白酶)维持培养液的pH(3)分割2(4)①④4.(2019天津理综,9,12分)B基因存在于水稻基因组中,其仅在体细胞(2n)和精子中正常表达,但在卵细胞中不转录。为研究B基因表达对卵细胞的影响,设计了如下实验。据图回答:(1)B基因在水稻卵细胞中不转录,推测其可能的原因是卵细胞中(单选)。

A.含B基因的染色体缺失B.DNA聚合酶失活C.B基因发生基因突变D.B基因的启动子无法启动转录(2)从水稻体细胞或中提取总RNA,构建文库,进而获得B基因编码蛋白的序列。将该序列与Luc基因(表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光)连接成融合基因(表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能),然后构建重组表达载体。

(3)在过程①、②转化筛选时,过程中T-DNA整合到受体细胞染色体DNA上,过程在培养基中应加入卡那霉素。

(4)获得转基因植株过程中,以下鉴定筛选方式正确的是(多选)。

A.将随机断裂的B基因片段制备成探针进行DNA分子杂交B.以Luc基因为模板设计探针进行DNA分子杂交C.以B基因编码蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的mRNA杂交D.检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光(5)从转基因植株未成熟种子中分离出胚,观察到细胞内仅含一个染色体组,判定该胚是由未受精的卵细胞发育形成的,而一般情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育,由此表明。

答案(共12分)(1)D(2)精子cDNA(3)②①(4)BCD(5)B基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚5.(2018课标全国Ⅰ,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)。

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6.(2018课标全国Ⅱ,38,15分)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光,这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5'末端,获得了L1-GFP融合基因(简称为甲),并将其插入质粒P0,构建了真核表达载体P1,其部分结构和酶切位点的示意图如下,图中E1~E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。启动子L1基因GFP基因终止子E1E2E3E4回答下列问题:(1)据图推断,该团队在将甲插入质粒P0时,使用了两种限制酶,这两种酶是。使用这两种酶进行酶切是为了保证,也是为了保证。

(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后,若在该细胞中观察到了绿色荧光,则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了和过程。

(3)为了获得含有甲的牛,该团队需要做的工作包括:将能够产生绿色荧光细胞的移入牛的中、体外培养、胚胎移植等。

(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中,某同学用PCR方法进行鉴定,在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的(填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。

答案(1)E1和E4甲的完整甲与载体正确连接(2)转录翻译(3)细胞核去核卵母细胞(4)核DNA7.(2018海南单科,31,15分)甜蛋白是一种高甜度的特殊蛋白质。为了改善黄瓜的品质,科学家采用农杆菌转化法将一种甜蛋白基因成功导入黄瓜细胞,得到了转基因植株。回答下列问题:(1)用农杆菌感染时,应优先选用黄瓜(填“受伤的”或“完好的”)叶片与含重组质粒的农杆菌共培养,选用这种叶片的理由是。

(2)若在转基因黄瓜中检测到这种甜蛋白,则表明该重组质粒中已转移到植物细胞中且能够表达;用该转基因黄瓜的某一植株与一株非转基因植株杂交,发现子代中含甜蛋白个体数与不含甜蛋白个体数之比为1∶1,则说明甜蛋白基因已经整合到(填“核基因组”“线粒体基因组”或“叶绿体基因组”)中。

(3)假设某种转基因作物因为受到病毒感染而减产,若要以该转基因作物为材料获得脱毒苗,应选用作为外植体进行组织培养。

(4)通常,基因工程操作主要有4个步骤,即目的基因获取、重组表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。因此,基因工程的含义可概括为

。

答案(15分)(1)受伤的叶片伤口处的细胞释放出大量酚类物质,可吸引农杆菌移向这些细胞(2)甜蛋白基因核基因组(3)茎尖(4)按照人们的愿望进行设计,并通过体外重组和转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,创造出符合人们需要的新生物类型8.(2018江苏单科,32,8分)为生产具有特定性能的α-淀粉酶,研究人员从某种海洋细菌中克隆了α-淀粉酶基因(1656个碱基对),利用基因工程大量制备α-淀粉酶,实验流程见图。请回答下列问题:(1)利用PCR技术扩增α-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)

①变性温度②退火温度③延伸温度④变性时间⑤退火时间⑥延伸时间(4)下图表示筛选获得的工程菌中编码α-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α-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:缓冲液50mmol/LNa2HPO4-KH2PO450mmol/LTris-HCl50mmol/LGly-NaOHpH6.06.57.07.57.58.08.59.09.09.510.010.5酶相对活性%25.440.249.863.270.195.599.585.368.163.741.520.8根据上述实验结果,初步判断该α-淀粉酶活性最高的条件为。

答案(8分)(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)②⑥(4)813(5)pH为8.5,缓冲液为50mmol/LTirs-HCl9.(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(共14分)(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10.(2017课标全国Ⅰ,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11.(2017课标全国Ⅲ,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。①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。

②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)①进行细胞传代培养维持培养液的pH②C12.(2017课标全国Ⅱ,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13.(2016课标全国Ⅰ,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BamHⅠ酶切后,与用BamHⅠ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14.(2016课标全国Ⅲ,40,15分)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ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EcoRⅠ、Sau3AⅠ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BamHⅠ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)Sau3AⅠ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)教师专用题组1.(2017天津理综,9Ⅰ,12分)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Ⅰ、Ⅱ试验。Ⅰ.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)。

①Ti质粒内,每种限制酶只有一个切割位点②G基因编码蛋白质的序列中,每种限制酶只有一个切割位点③酶切后,G基因形成的两个黏性末端序列不相同④酶切后,Ti质粒形成的两个黏性末端序列相同A.①③ B.①④ C.②③ D.②④(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。

自交系结果激素2,4-D(2.0mg/L)6-BA(0.5mg/L)IBA(2.0mg/L)愈伤组织形成率(%)芽的分化率(%)根的诱导率(%)甲991390乙858087丙888312丁168583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12分)(1)A(2)2,4-D乙(3)除草剂(4)BD(5)12.(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:①升高退火温度②降低退火温度③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)②③3.(2014课标Ⅱ,40,15分)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(15分)(1)全部(2分)部分(2分,其他合理答案也给分)(2)筛选(2分,其他合理答案也给分)(3)乙(2分)表达产物(2分,其他合理答案也给分)耐旱性(2分)(4)同源染色体的一条上(3分)4.(2013课标Ⅰ,40,15分)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5.(2012课标,40,15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EcoRⅠ切割后产生的片段如下:AATTC……GG……CTTAA为使运载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外,还可用另一种限制性内切酶切割,该酶必须具有的特点是。

(3)按其来源不同,基因工程中所使用的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。

答案(1)黏性末端平末端(2)切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同(其他合理答案也可)(3)大肠杆菌T4(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(5)噬菌体动植物病毒(其他合理答案也可)(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱(其他合理答案也可)【三年模拟】时间:40分钟分值:65分非选择题(共65分)(2019湖南雅礼中学高考模拟,12)人类疾病的转基因生物模型常用于致病机理的研究及治疗药物的筛选。利用正常大鼠(2N)制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示(注:基因B为高血压相关基因)。(15分)在上述转基因大鼠的培育过程中,涉及的现代生物技术有(写出两项即可)。

(2)体外扩增目的基因B可利用技术,该技术的基本原理是。

(3)如果要建立高血压转基因动物模型,就要检测高血压相关基因是否已成功表达,在分子水平上检测到相应,在个体水平上大鼠出现症状,证明相关基因已成功表达。

(4)基因B在导入受精卵之前要构建,这个步骤是基因工程的核心,其除含目的基因,还必须含有。转基因大鼠的胚胎在代孕母体内能够存活的生理学基础是。

答案(1)基因工程、早期胚胎培养、核移植和胚胎移植(2)PCRDNA双链复制(3)蛋白质高血压(4)基因表达载体启动子、终止子、标记基因代孕母体对供体胚胎不发生免疫排斥反应2.(2019湖南湖北八市十二校第二次调研联考,12)Bt基因即苏云金芽孢杆菌基因,其表达产物是一种毒性很强的蛋白质晶体,能使一些鳞翅目害虫瘫痪致死。如图为培养转Bt基因试管苗的基本操作过程。(15分)(1)Bt基因可从构建的Bt基因组文库中获取,也可以从其cDNA文库中获取,后者获取的基因与前者的区别是(填“含有”或“不含有”)启动子。若目的基因满足条件时,也可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。