新高考版《生物》资料：专题二十七基因工程和生物技术的安全性与伦理问题

新高考版《生物》资料：专题二十七基因工程和生物技术的安全性与伦理问题新高考版《生物》资料：专题二十七基因工程和生物技术的安全性与伦理问题PAGE/PAGE1新高考版《生物》资料：专题二十七基因工程和生物技术的安全性与伦理问题专题二十七基因工程和生物技术的安全性与伦理问题考点一基因工程(重组DNA技术)1.(2022辽宁,12,2分)抗虫和耐除草剂玉米双抗12-5是我国自主研发的转基因品种.为给监管转基因生物安全提供依据,采用PCR方法进行目的基因监测,反应程序如图所示.下列叙述正确的是()A.预变性过程可促进模板DNA边解旋边复制B.后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分C.延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制D.转基因品种经检测含有目的基因后即可上市答案B94℃预变性可使模板DNA解旋为单链,72℃延伸过程中才会使4种脱氧核苷酸在TaqDNA聚合酶的催化作用下合成子链,A错误;72℃,1min的后延伸过程可使目的基因的扩增更充分,B正确;由于TaqDNA聚合酶只能催化单个的脱氧核苷酸添加到已有的核酸片段(如引物)的3'端,不能从头合成DNA,故延伸过程中需要引物参与,C错误;为防基因污染,确保安全,我国制定了相关法规和政策进行依法监管,转基因品种需经国家农业转基因生物安全委员会(评价机构)评价安全后才可推广上市,D错误.2.(2021浙江6月选考,20,2分)采用CRISPR/Cas9基因编辑技术可将增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因定点插入受精卵的Y染色体上,获得转基因雄性小鼠.该转基因小鼠与野生型雌性小鼠交配,通过观察荧光可确定早期胚胎的性别.下列操作错误的是()A.基因编辑处理的受精卵在体外培养时,不同发育阶段的胚胎需用不同成分的培养液B.基因编辑处理的受精卵经体外培养至2细胞期,须将其植入同期发情小鼠的子宫,才可获得表达EGFP的小鼠C.分离能表达EGFP的胚胎干细胞,通过核移植等技术可获得大量的转基因小鼠D.通过观察早期胚胎的荧光,能表达EGFP的即为雄性小鼠胚胎答案B受精卵在体外培养时,由于不同发育阶段的胚胎细胞所需的环境有所不同,因此需要更换不同成分的培养液,A正确;进行胚胎移植的早期胚胎通常为发育到8细胞以上的胚胎,如早期囊胚,B错误;利用胚胎干细胞通过核移植等技术来获得转基因小鼠时,可在短时间内获得大量的转基因小鼠胚胎,再通过胚胎移植技术大量培养转基因小鼠,C正确;根据题干信息可知,EGFP基因被定点插入Y染色体上,而Y染色体只有雄性才具有,因而观察早期胚胎的荧光,能表达EGFP的即为雄性小鼠胚胎,D正确.3.(2021辽宁,14,2分)腈水合酶(N0)广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域,但不耐高温,利用蛋白质工程技术在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽,可获得热稳定的融合型腈水合酶(N1).下列有关叙述错误的是()A.N1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一B.加入连接肽需要通过改造基因实现C.获得N1的过程需要进行转录和翻译D.检测N1的活性时先将N1与底物充分混合,再置于高温环境答案D根据题意可知,与N0相比,N1多了一段连接肽,二者氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一,A正确;利用蛋白质工程改造蛋白质时需对相关基因进行修饰或合成,在N0的结构中加入连接肽需要通过改造相关基因来实现,B正确;获得N1的过程需要进行转录和翻译,C正确;检测N1的活性时,需要先将N1与底物置于高温环境下,再将N1与底物充分混合,D错误.4.(2021湖北,7,2分)限制性内切酶EcoRⅠ识别并切割双链DNA,用EcoRⅠ完全酶切果蝇基因组DNA,理论上得到DNA片段的平均长度(碱基对)约为()A.6B.250C.4000D.24000答案C根据题干信息可知,限制性内切酶EcoRⅠ的识别位点是由6个碱基对构成的,若用EcoRⅠ完全酶切果蝇基因组DNA,则理论上得到DNA的的平均长度(碱基对)约为46碱基对,即约为4000碱基对.故选C.5.(2021湖北,16,2分)某实验利用PCR技术获取目的基因,实验结果显示除目的基因条带(引物与模板完全配对)外,还有2条非特异条带(引物和模板不完全配对).为了减少反应中非特异条带的产生,以下措施中有效的是()A.增加模板DNA的量B.延长热变性的时间C.延长延伸的时间D.提高复性的温度答案DPCR反应中出现非特异性条带的主要原因是引物与模板DNA出现了非特异性结合,模板DNA不纯或过多易出现非特异性结合,A错误;延长热变性时间与非特异性条带无直接关系,B错误;延长延伸时间易出现非特异性结合,C错误;复性温度偏低易出现非特异性结合,故提高复性温度可减少反应中非特异条带的产生,D正确.6.(2021山东,13,2分)粗提取DNA时,向鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水并搅拌,过滤后所得滤液进行下列处理后再进行过滤,在得到的滤液中加入特定试剂后容易提取出DNA相对含量较高的白色丝状物的处理方式是()A.加入适量的木瓜蛋白酶B.37~40℃的水浴箱中保温10~15分钟C.加入与滤液体积相等的、体积分数为95%的冷却的酒精D.加入NaCl调节浓度至2mol/L→过滤→调节滤液中NaCl浓度至0.14mol/L答案A加入适量的木瓜蛋白酶能分解滤液中的主要杂质——蛋白质,有助于提高白色丝状物的DNA相对含量,A符合题意;37~40℃达不到破坏蛋白质所需的温度,所选温度应该是60~75℃,此温度能够破坏滤液中主要杂质蛋白质的结构,进而去除这些杂质,有助于提高白色丝状物的DNA相对含量,B不符合题意;与滤液体积相等的、体积分数为95%的冷却的酒精是题干中的“特定试剂”,C不符合题意;加入NaCl调节浓度至2mol/L→过滤→调节滤液中NaCl浓度至0.14mol/L,经过以上处理后DNA析出,过滤后DNA主要存在于纱布上的过滤物中,在滤液中含量极少,经过D项处理后应过滤去除溶液中的杂质,再用物质的量浓度为2mol/L的NaCl溶液溶解DNA,有助于提高白色丝状物的DNA相对含量,D不符合题意.7.(2020山东,15,2分)新型冠状病毒的检测方法目前主要有核酸检测法和抗体检测法.下列说法错误的是()A.抗体检测法利用了抗原与抗体特异性结合的原理B.感染早期,会出现能检测出核酸而检测不出抗体的情况C.患者康复后,会出现能检测出抗体而检测不出核酸的情况D.感染该病毒但无症状者,因其体内不能产生抗体不适用抗体检测法检测答案D抗体检测法利用了抗原与抗体特异性结合的原理,A正确;感染早期,新冠病毒的核酸已进入机体,但机体可能尚未进行体液免疫产生抗体,会出现能检测出核酸而检测不出抗体的情况,B正确;患者康复后,体内留有记忆细胞和抗体,而新冠病毒已被机体清除,会出现能检测出抗体而检测不出核酸的情况,C正确;感染该病毒但无症状者,其体内会发生体液免疫产生抗体,适用抗体检测法检测,D错误.8.(2020浙江7月选考,24,2分)下列关于基因工程的叙述,正确的是()A.若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制性核酸内切酶,则一定有利于该重组质粒进入受体并保持结构稳定B.抗除草剂基因转入某抗盐植物获得2个稳定遗传转基因品系,抗性鉴定为抗除草剂抗盐和抗除草剂不抗盐.表明一定是抗盐性的改变与抗除草剂基因的转入无关C.抗除草剂基因转入某植物获得转基因植株,其DNA检测均含目的基因,抗性鉴定为抗除草剂和不抗除草剂.表明一定是前者表达了抗性蛋白而后者只表达抗性基因RNAD.已知不同分子量DNA可分开成不同条带,相同分子量的为一条带.用某种限制性核酸内切酶完全酶切环状质粒后,出现3条带.表明该质粒上一定至少有3个被该酶切开的位置答案D若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制酶,该酶会破坏重组质粒的结构,不利于重组质粒在受体中保持结构稳定,A错误;抗除草剂基因转入某抗盐植物获得的2个稳定遗传品系中有抗除草剂不抗盐的品系,抗盐性的改变可能与抗除草剂基因的转入有关,B错误;在DNA检测均含目的基因的条件下,抗性鉴定为抗除草剂说明目的基因完成了表达,抗性鉴定为不抗除草剂说明目的基因可能完成了转录而没有翻译成蛋白质,还有可能是目的基因没有转录,C错误;因为质粒为环形,用某限制酶完全酶切后出现3条带,说明酶切后的产物中有3种不同分子量的DNA,可以推测出质粒上至少有3个位置被该酶切开,D正确.9.(2018北京理综,5,6分)用XhoⅠ和SalⅠ两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段,酶切位点及酶切产物分离结果如图.以下叙述不正确的是()图1酶切位点图图2电泳结果示意图A.图1中两种酶识别的核苷酸序列不同B.图2中酶切产物可用于构建重组DNAC.泳道①中是用SalⅠ处理得到的酶切产物D.图中被酶切的DNA片段是单链DNA答案D本题通过对酶切位点图和电泳结果示意图的分析,考查基因工程工具酶的相关知识,以及观察图示、分析推理的能力,试题通过两种图示的分析体现了对科学思维素养中的演绎与推理要素的考查.图1中,两种限制性核酸内切酶的酶切位点不同,说明两种限制性核酸内切酶识别的核苷酸序列不同,A正确.图2中,两种酶的酶切产物都为DNA片段,都可用于构建重组DNA,B正确.结合图1的酶切位点图,判断两种酶切DNA后得到的DNA片段数;再结合泳道①②电泳结果知,泳道①是用SalⅠ处理得到的酶切产物,C正确.能被限制性核酸内切酶酶切的DNA片段仍为双链DNA,D错误.10.(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EcoRⅠ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EcoRⅠ的酶切位点,因此,可采用限制酶EcoRⅠ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.11.(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.②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与B.③侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到④的染色体上C.④的染色体上若含抗虫基因,则⑤就表现出抗虫性状D.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异答案D②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶参与,A错误;③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④的染色体上,B错误;④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.12.(2013大纲全国,5,6分)下列实践活动包含基因工程技术的是()A.水稻F1花药经培养和染色体加倍,获得基因型纯合新品种B.抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组获得抗虫矮秆小麦C.将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞,经组织培养获得抗病植株D.用射线照射大豆使其基因结构发生改变,获得种子性状发生变异的大豆答案C本题主要考查不同育种方式所用到的技术.A项为单倍体育种,用到植物组织培养技术;B项为传统的杂交育种;C项抗病植株的培育用到基因工程技术和植物组织培养技术;D项为诱变育种.13.(2013安徽理综,6,6分)下图为通过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的细菌菌落位置答案D本题主要考查微生物的计数和DNA分子杂交等相关知识.根据培养皿中菌落数只能估算样品中含有的活菌数目;外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能够进行转录;重组质粒与探针因碱基互补配对能进行分子杂交;用放射性标记的DNA探针与特定DNA分子杂交后,洗去未结合的探针,放射自显影结果可以显示原培养皿中含特定DNA的细菌菌落位置.14.(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.要获取目的基因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技术扩增基因B,A正确;基因文库构建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.15.(2011四川理综,5,6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①获取的目的基因,可用于基因工程和比目鱼基因组测序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②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答案B将多个抗冻基因编码区相连成能表达的新基因,合成的蛋白质为新的蛋白质,不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白,故选项B正确;过程①是利用反转录法合成目的基因,由于没有非编码区和编码区中的内含子,不能用于比目鱼基因组测序;用作运载体的质粒,必须具有标记基因才能便于检测和筛选;应用DNA探针技术,可检测转基因抗冻番茄中目的基因的存在和转录,但不能检测是否成功表达,故选项A、C、D错误.16.(2021全国乙,38,15分)用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人类需要的生物产品.在此过程中需要使用多种工具酶,其中4种限制性核酸内切酶的切割位点如图所示.回答下列问题:(1)常用的DNA连接酶有E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶.上图中酶切割后的DNA片段可以用E.coliDNA连接酶连接.上图中酶切割后的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接.

(2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是.

(3)DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征.如质粒DNA分子上有复制原点,可以保证质粒在受体细胞中能;质粒DNA分子上有,便于外源DNA插入;质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因),利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞,方法是.

(4)表达载体含有启动子,启动子是指.

答案(1)EcoRⅠ、PstⅠEcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ(2)磷酸二酯键(3)自我复制限制酶切割位点将待筛选的宿主细胞接种到含该抗生素的培养基中,能够生长的是含有质粒载体的宿主细胞(4)RNA聚合酶识别、结合并启动转录的DNA片段解析(1)E.coliDNA连接酶只能将双链DNA片段互补的黏性末端连接起来.T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端,又可以“缝合”双链DNA片段的平末端.(2)DNA连接酶是通过催化两个核苷酸之间形成磷酸二酯键,将双链DNA片段“缝合”起来的.(3)作为载体,质粒DNA分子上必须有复制原点,才能使质粒在受体细胞中能进行自我复制;且质粒DNA分子上应具有一个至多个限制酶切割位点,便于外源DNA插入;质粒DNA分子上有标记基因,可以用添加特定抗生素的选择培养基培养经转化处理的宿主细胞,以达到筛选目的.(4)启动子是指RNA聚合酶识别、结合并启动转录的DNA片段.17.(2021全国甲,38,15分)PCR技术可用于临床的病原菌检测.为检测病人是否感染了某种病原菌,医生进行了相关操作:①分析PCR扩增结果;②从病人组织样本中提取DNA;③利用PCR扩增DNA片段;④采集病人组织样本.回答下列问题:(1)若要得到正确的检测结果,正确的操作顺序应该是(用数字序号表示).

(2)操作③中使用的酶是.PCR反应中的每次循环可分为变性、复性、三步,其中复性的结果是

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(3)为了做出正确的诊断,PCR反应所用的引物应该能与特异性结合.

(4)PCR(多聚酶链式反应)技术是指.该技术目前被广泛地应用于疾病诊断等方面.

答案(1)④②③①(2)DNA聚合酶延伸引物通过碱基互补配对与单链DNA结合(3)病原菌DNA(4)在生物体外大量快速扩增特定DNA片段的技术解析(1)根据题干中给出的信息分析,若要检测病人是否感染了某种病原菌,需要从病人体内获取组织样本,提取样本中的DNA,进行PCR扩增,再分析PCR扩增的结果.由此可知若要得到正确的检测结果,正确的操作顺序应该是④②③①.(2)操作③利用PCR扩增DNA片段时需要使用的酶是(耐高温的)DNA聚合酶,即TaqDNA聚合酶.PCR反应中的每次循环可分为变性、复性、延伸三步,其中复性是指温度下降到55~60℃,两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合.(3)为了做出正确的诊断,应检测病原菌的遗传物质,所以PCR反应所用的引物应该能与病原菌DNA特异性结合.(4)PCR(多聚酶链式反应)技术是指在生物体外大量快速扩增特定DNA片段的技术,它能以极少量的DNA为模板,在几小时内复制出上百万份的DNA拷贝.18.(2021山东,25,12分)人类γ基因启动子上游的调控序列中含有BCL11A蛋白结合位点,该位点结合BCL11A蛋白后,γ基因的表达被抑制.通过改变该结合位点的序列,解除对γ基因表达的抑制,可对某种地中海贫血症进行基因治疗.科研人员扩增了γ基因上游不同长度的片段,将这些片段分别插入表达载体中进行转化和荧光检测,以确定BCL11A蛋白结合位点的具体位置.相关信息如图所示.(1)为将扩增后的产物定向插入载体指导荧光蛋白基因表达,需在引物末端添加限制酶识别序列.据图可知,在F1~F7末端添加的序列所对应的限制酶是,在R末端添加的序列所对应的限制酶是.本实验中,从产物扩增到载体构建完成的整个过程共需要种酶.

(2)将构建的载体导入除去BCL11A基因的受体细胞,成功转化后,含F1~F6与R扩增产物的载体表达荧光蛋白,受体细胞有荧光,含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光.含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光的原因是.

(3)向培养液中添加适量的雌激素,含F1~F4与R扩增产物的受体细胞不再有荧光,而含F5~F6与R扩增产物的受体细胞仍有荧光.若γ基因上游调控序列上与引物序列所对应的位置不含有BCL11A蛋白的结合位点序列,据此结果可推测,BCL11A蛋白结合位点位于,理由是

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答案(1)SalⅠEcoRⅠ6(2)F7与R扩增产物不含完整的启动子,荧光蛋白基因不表达(3)引物F4与F5在调控序列上所对应序列之间的区段上根据有无荧光情况判断,F1~F4与R扩增产物上均有结合位点,因此结合位点位于F4所对应调控序列的下游(右侧);F5~F6与R扩增产物上均无结合位点,可知结合位点位于F5所对应调控序列的上游(左侧),所以结合位点位于引物F4与F5在调控序列上所对应序列之间的区段上解析(1)观察图示可知,荧光蛋白基因的左侧为终止子,为了将扩增后的产物定向插入载体指导荧光蛋白基因表达,扩增后的产物的插入点应在荧光蛋白基因的右侧,而荧光蛋白基因的右侧有三个限制酶切割位点,分别是MunⅠ、EcoRⅠ和XhoⅠ的切割位点,但因为用EcoRⅠ会破坏荧光蛋白基因,所以只能用MunⅠ和XhoⅠ切割载体,切割后载体的部分序列如图所示:扩增后的产物的两端添加限制酶后得到的DNA片段能够替换上图载体中位于MunⅠ和XhoⅠ限制酶切割位点之间的片段,并能与左侧的荧光蛋白基因片段及右侧的片段连接起来.由题图中终止子及基因的位置可知,F1~F7末端添加序列后应与XhoⅠ切割的末端相连,R末端添加序列后应与MunⅠ切割的末端相连.由于调控序列及启动子中有XhoⅠ限制酶切割位点,所以需寻找切割后的末端能与XhoⅠ限制酶切割后的末端连接且调控序列及启动子中无其切割位点的限制酶,SalⅠ符合这一要求,所以在F1~F7末端添加的序列所对应的限制酶是SalⅠ;由于调控序列及启动子中含有MunⅠ的切割位点,所以需寻找切割后的末端能与MunⅠ限制酶切割后的末端连接且调控序列及启动子中无其切割位点的限制酶,EcoRⅠ符合这一要求,所以在R末端添加的序列所对应的限制酶是EcoRⅠ.扩增后的产物的两端添加的限制酶识别序列如图所示:本实验中,用EcoRⅠ和SalⅠ切割扩增产物,用MunⅠ和XhoⅠ切割载体,故从产物扩增到载体构建完成的整个过程需要Taq酶、SalⅠ、EcoRⅠ、XhoⅠ、MunⅠ、DNA连接酶共6种酶.(2)将构建的载体导入除去BCL11A基因的受体细胞,成功转化后,含F1~F6与R扩增产物的载体表达荧光蛋白,受体细胞有荧光,说明F1~F6与R扩增产物含完整的启动子,荧光蛋白基因表达;含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光,说明F7与R扩增产物不含完整的启动子,荧光蛋白基因不表达.(3)向培养液中添加适量的雌激素,雌激素能诱导P发挥作用,使BCL11A基因表达.构建的载体含有BCL11A基因,导入构建载体的受体细胞能合成BCL11A蛋白.含F1~F4与R扩增产物的受体细胞不再有荧光,说明F1~F4与R扩增产物上均有BCL11A蛋白的结合位点(调控启动子,荧光蛋白基因不表达),因此结合位点位于F4所对应调控序列的下游(右侧);而含F5~F6与R扩增产物的受体细胞仍有荧光,说明F5~F6与R扩增产物上均无BCL11A蛋白的结合位点(荧光蛋白基因能表达),由此可知结合位点位于F5所对应调控序列的上游(左侧),所以结合位点位于引物F4与F5在调控序列上所对应序列之间的区段上.19.(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解析本题借助目的基因的获取考查基因工程中的PCR技术以及考生对生物学问题进行科学解释的能力;试题通过PCR技术与体内DNA复制的比较,体现了对科学思维中归纳与概括要素的考查.(1)基因文库包括基因组文库和cDNA文库.(2)体内DNA复制时,需用解旋酶打开氢键使双链DNA解旋,而PCR扩增目的基因时,是借助高温加热至90~95℃使DNA变性解旋.(3)PCR反应体系中进行互补链的合成时,温度需控制在70~75℃,则应使用耐高温的DNA聚合酶,即Taq酶,而不能使用大肠杆菌DNA聚合酶(高温下会失活).20.(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).

(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,试题通过三问并列的命题方式考查基因工程的原理与操作程序,考查考生的识记、理解能力,涉及科学思维素养中归纳与概括、演绎与推理等思维过程.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.21.[2018浙江4月选考,32(二),7分]回答与基因工程和植物克隆有关的问题:(1)将含某抗虫基因的载体和含卡那霉素抗性基因的载体pBI121均用限制性核酸内切酶EcoRⅠ酶切,在切口处形成.选取含抗虫基因的DNA片段与切割后的pBI121用DNA连接酶连接,在两个片段相邻处形成,获得重组质粒.

(2)已知用CaCl2处理细菌,会改变其某些生理状态.取CaCl2处理过的农杆菌与重组质粒在离心管内进行混合等操作,使重组质粒进入农杆菌,完成实验.在离心管中加入液体培养基,置于摇床慢速培养一段时间,其目的是,从而表达卡那霉素抗性基因,并大量增殖.

(3)取田间不同品种水稻的幼胚,先进行,然后接种到培养基中培养,幼胚发生形成愈伤组织,并进行继代培养.用含重组质粒的农杆菌侵染愈伤组织,再培养愈伤组织,以便获得抗虫的转基因水稻.影响愈伤组织能否成功再生出植株的因素有:培养条件如光温、培养基配方如植物激素配比以及.(答出2点即可).

答案(1)粘性末端磷酸二酯键(2)转化使CaCl2处理过的农杆菌恢复细胞的正常状态(3)消毒脱分化水稻的基因型、愈伤组织继代的次数解析(1)用限制性核酸内切酶EcoRⅠ酶切含某抗虫基因的载体和含卡那霉素抗性基因的载体PBⅠ121,可在切口处形成粘(黏)性末端,通过DNA连接酶连接,在两个片段相邻处形成磷酸二酯键,从而获得重组质粒.(2)经CaCl2处理过的农杆菌,成为感受态细胞,与重组质粒混合,使重组质粒进入细胞,从而完成转化实验.将其置于摇床慢速培养一段时间,目的是使经CaCl2处理过的农杆菌恢复细胞的正常状态,从而表达卡那霉素抗性基因,并大量增殖.(3)田间获取的水稻幼胚,需要先进行消毒处理,后接种培养,经脱分化形成愈伤组织,并进行继代培养.影响愈伤组织能否再生出植株的因素,除了培养条件,还有水稻本身的基因型这一内因,也跟继代培养次数有关.易错警示影响愈伤组织再生出植株的因素,题干中给出了外界培养条件,所以应从内因考虑.同时,一些植物在多次继代培养后也会丧失细胞全能性的表达能力,所以也跟继代培养次数有关.22.(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解析本题主要涉及基因文库与cDNA文库的差异、基因工程的步骤、基因工程产物的检测方法等知识,意在考查考生提取知识、分析和归纳知识的能力.(1)真核生物和原核生物的基因结构不同,真核生物的基因中存在内含子等不能编码蛋白质的序列,原核生物的基因中不存在内含子.真核生物在基因表达时,转录出的RNA需要将内含子对应的RNA序列切除后才可进行翻译.从人的基因组文库中获得的基因A中含有内含子,而作为原核生物的大肠杆菌不能切除内含子对应的RNA序列,故基因A在大肠杆菌中无法表达出蛋白A.(2)病毒对宿主细胞的侵染具有特异性,噬菌体是专门侵染细菌的病毒,不能侵染家蚕细胞,故可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,因此在基因工程中常用原核生物作为受体细胞.(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,为基因工程奠定了理论基础.23.(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.24.(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(每空3分,共6分)(2)DNA胰岛素原(每空3分,共6分)(3)菌体(3分)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.25.(2014课标全国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,再在田间实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(2)筛选(3)乙表达产物耐旱性(4)同源染色体的一条上解析本题考查对基因工程应用的相关知识的识记和理解.(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实验,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.26.(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)解析此题考查基因工程应用的相关知识.(1)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有黏性末端和平末端两种类型.(2)为使运载体与目的基因相连,应使二者被切割后产生的末端相同,故用另一种限制酶切割产生的末端必须与EcoRⅠ切割产生的末端相同.(3)根据酶的来源不同,DNA连接酶分为E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶.(4)以RNA为模板,合成DNA的过程称为逆转录,若要体外获得大量DNA分子,可以使用PCR技术.(5)在基因工程中,通常利用质粒作为运载体,另外噬菌体和动植物病毒也可作为运载体.(6)大肠杆菌作为受体细胞时,常用Ca2+处理,使之成为能吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞.27.(2012海南单科,31,15分)已知甲种农作物因受到乙种昆虫危害而减产,乙种昆虫食用某种原核生物分泌的丙种蛋白质后死亡.因此,可将丙种蛋白质基因转入到甲种农作物体内,使甲种农作物获得抗乙种昆虫危害的能力.回答下列问题:(1)为了获得丙种蛋白质的基因,在已知丙种蛋白质氨基酸序列的基础上,推测出丙种蛋白质的序列,据此可利用方法合成目的基因.获得丙种蛋白质的基因还可用和方法.

(2)在利用上述丙种蛋白质基因和质粒载体构建重组质粒的过程中,常需要使用酶和酶.

(3)将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的愈伤组织共培养,筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织,由该愈伤组织培养成的再生植株可抵抗的危害.

(4)若用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口,则该植株的种子(填“含有”或“不含”)丙种蛋白质基因.

答案(1)基因化学基因文库PCR(每空2分,共8分,其他合理答案也给分)(2)限制DNA连接(每空1分,共2分)(3)乙种昆虫(2分)(4)不含(3分)解析本题考查抗虫作物培育过程的相关知识.(1)获取目的基因的方法主要有基因文库获取法、PCR技术扩增法和人工化学合成法三种.已知丙种蛋白质氨基酸序列,可通过推测丙种蛋白质的基因序列,然后利用化学方法人工合成丙种蛋白质基因.(2)在构建重组质粒的过程中,需要使用限制性核酸内切酶和DNA连接酶,前者能识别特定的核苷酸序列,使每条链特定部位的核苷酸之间的磷酸二酯键断开,使其形成黏性末端,被喻为“分子手术刀”;后者能将两个带有相同黏性末端的DNA片段连接起来,被称为“分子针线”.(3)将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的组织共培养,可筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织,而后培养出含有丙种蛋白质的抗乙种昆虫的植株.(4)若只用重组质粒感染甲种农作物叶片伤口,可在叶片组织中筛选出含丙种蛋白质的细胞,由于该重组质粒感染的是体细胞,故该植株的种子中不含有丙种蛋白质.28.(2011海南单科,31,15分)回答有关基因工程的问题:(1)构建基因工程表达载体时,用不同类型的限制酶切割DNA后,可能产生黏性末端,也可能产生末端.若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接,则应选择能使二者产生(相同、不同)黏性末端的限制酶.

(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时,构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等,其中启动子的作用是.在用表达载体转化大肠杆菌时,常用处理大肠杆菌,以利于表达载体进入;为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA,可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交,该杂交技术称为.为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成,常用抗原—抗体杂交技术.

(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞,先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的中,然后用该农杆菌感染植物细胞,通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的上.

答案(1)平相同(2)驱动胰岛素基因转录出mRNA(3分,其他合理答案也给分)CaCl2溶液(或Ca2+)分子杂交技术蛋白质(2分,其他答案也给分)(3)T-DNA染色体DNA(2分,其他答案也给分)解析(1)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式:黏性末端和平末端.当限制酶在它识别序列的中心轴两侧将DNA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切开时,产生的是平末端.要使目的基因和质粒直接进行连接,应使用同种限制酶切割目的基因和质粒,使二者产生相同黏性末端.(2)一个基因表达载体的组成,除含有目的基因外,还必须有启动子、终止子和标记基因.启动子是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因首端,是RNA聚合酶识别和结合部位,可以驱动目的基因转录出mRNA.在用表达载体转化大肠杆菌时,为便于表达载体进入,常用CaCl2处理大肠杆菌.要检测目的基因是否转录出对应的mRNA,可采用分子杂交技术,即用目的基因片段作探针,与mRNA杂交,如果显示出杂交带,则表明目的基因转录出了mRNA.(3)运用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时,要先将目的基因插入农杆菌Ti质粒的T-DNA中,然后将该农杆菌感染植物细胞,通过DNA重组将目的基因插入到植物细胞的染色体DNA上.考点二基因工程的应用与蛋白质工程1.(2022浙江1月选考,21,2分)羊瘙痒病是感染性蛋白粒子PrPSc引起的.某些羊体内存在蛋白质PrPc,但不发病.当羊感染了PrPSc后,PrPSc将PrPc不断地转变为PrPSc,导致PrPSc积累,从而发病.把患瘙痒病的羊组织匀浆接种到小鼠后,小鼠也会发病.下列分析合理的是()A.动物体内的PrPSc可全部被蛋白酶水解B.患病羊体内存在指导PrPSc合成的基因C.产物PrPSc对PrPc转变为PrPSc具有反馈抑制作用D.给PrPc基因敲除小鼠接种PrPSc,小鼠不会发病答案D感染性蛋白粒子PrPSc会将羊体内的PrPc不断转变为PrPSc,PrPSc在体内积累从而导致发病,可见动物体内的PrPSc并不会全部被蛋白酶水解,A错误;患病羊体内存在指导蛋白质PrPc合成的基因,而PrPSc并不是自身合成的,而是外界感染的,B错误;PrPSc在体内积累从而导致发病,说明产物PrPSc对PrPc转变为PrPSc不具有反馈抑制作用,C错误;把患瘙痒病的羊组织匀浆接种到小鼠后,小鼠也会发病,原因是患瘙痒病的羊组织匀浆含有感染性蛋白粒子PrPSc,小鼠体内含有PrPc,PrPc基因敲除小鼠不含PrPc,接种PrPSc后也不会发生使PrPc转变为PrPSc并积累PrPSc而致病的现象,D正确.2.(2021辽宁,14,2分)腈水合酶(N0)广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域,但不耐高温,利用蛋白质工程技术在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽,可获得热稳定的融合型腈水合酶(N1).下列有关叙述错误的是()A.N1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一B.加入连接肽需要通过改造基因实现C.获得N1的过程需要进行转录和翻译D.检测N1的活性时先将N1与底物充分混合,再置于高温环境答案D根据题意可知,与N0相比,N1多了一段连接肽,二者氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一,A正确;利用蛋白质工程改造蛋白质时需对相关基因进行修饰或合成,在N0的结构中加入连接肽需要通过改造相关基因来实现,B正确;获得N1的过程需要进行转录和翻译,C正确;检测N1的活性时,需要先将N1与底物置于高温环境下,再将N1与底物充分混合,D错误.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.4.(2011江苏单科,14,2分)关于现代生物技术应用的叙述,错误的是()A.蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质B.体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体C.植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒D.动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育答案B克隆动物是核移植工程的应用;茎尖分生能力强,没有病毒侵染,以茎尖为外植体,通过植物组织培养可获得无病毒植株;导入目的基因的受体细胞,需通过动物细胞培养技术获得早期胚胎,才能进一步培育成转基因动物.5.(2022广东,22,12分)“绿水逶迤去,青山相向开”,大力发展低碳经济已成为全社会的共识.基于某些梭菌的特殊代谢能力,有研究者以某些工业废气(含CO2等一碳温室气体,多来自高污染排放企业)为原料,通过厌氧发酵生产丙酮,构建一种生产高附加值化工产品的新技术.回答下列问题:(1)研究者针对每个需要扩增的酶基因(如图)设计一对,利用PCR技术,在优化反应条件后扩增得到目标酶基因.

(2)研究者构建了一种表达载体pMTL80k,用于在梭菌中建立多基因组合表达库,经筛选后提高丙酮的合成量.该载体包括了启动子、终止子及抗生素抗性基因等,其中抗生素抗性基因的作用是,终止子的作用是.

(3)培养过程中发现重组梭菌大量表达上述酶蛋白时,出现了生长迟缓的现象,推测其原因可能是,此外丙酮的积累会伤害细胞,需要进一步优化菌株和工艺才能扩大应用规模.

(4)这种生产高附加值化工产品的新技术,实现了,体现了循环经济特点.从“碳中和”的角度看,该技术的优势在于,具有广泛的应用前景和良好的社会效益.

答案(1)引物(2)便于筛选含有目的基因的受体细胞使转录在所需要的地方停下来(3)酶蛋白的大量合成消耗了大量物质和能量(4)废弃物的资源化减少了碳排放解析(1)利用PCR技术扩增目的基因的前提是已知目的基因两端的核苷酸序列,根据这一序列设计并合成一对引物.(2)抗生素抗性基因作为标记基因,作用是鉴定受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来.终止子相当于一盏红色信号灯,位于基因的下游,可使转录在所需要的地方停下来.(3)酶蛋白的大量合成消耗大量的物质和能量,导致重组梭菌用于自身生长、繁殖的物质和能量减少,菌体生长迟缓.(4)该技术使一个系统产出的污染物,能够成为本系统或另一个系统的生产原料,从而实现了废弃物的资源化.从“碳中和”的角度看,该技术减少了碳排放.6.(2022湖南,22,15分)水蛭是我国的传统中药材,主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一,具有良好的抗凝血作用.拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构,提高其抗凝血活性.回答下列问题:(1)蛋白质工程流程如图所示,物质a是,物质b是.在生产过程中,物质b可能不同,合成的蛋白质空间构象却相同,原因是

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(2)蛋白质工程是基因工程的延伸,基因工程中获取目的基因的常用方法有、和利用PCR技术扩增.PCR技术遵循的基本原理是.

(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后,分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性,结果如图所示.推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的(填“种类”或“含量”)有关,导致其活性不同的原因是

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(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异,简要写出实验设计思路

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答案(1)多肽链mRNAmRNA上决定氨基酸的密码子具有简并性(2)从基因文库中获取人工合成DNA半保留复制(3)种类酶处理后形成的肽中氨基酸的种类、数目和排列顺序不同(4)在相同条件下,将蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素分别进行抗凝血实验,比较三组血液凝固所需时间长短,所需时间越长说明其抗凝血活性越大解析(1)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→找到并改变相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质.由于mRNA上决定氨基酸的密码子具有简并性,因此mRNA不同,翻译形成的多肽链中氨基酸序列有可能是相同的,再盘曲、折叠形成相同结构的蛋白质.(2)基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取、人工合成和利用PCR技术扩增.PCR技术遵循的原理是DNA半保留复制.(3)由图可知,水蛭蛋白经两种蛋白酶处理后,酶解产物的肽含量差别不大,但是抗凝血活性有所差异,所以推测该差异主要与肽的种类有关,两种处理后酶解产物中氨基酸的种类、数目和排列顺序不同,从而导致两种处理后抗凝血活性有差异.(4)在相同条件下,将蛋白质工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素分别进行抗凝血实验,比较三组血液凝固所需时间长短,所需时间越长说明其抗凝血活性越大.7.[2022浙江1月选考,29(二),7分]我国在新冠疫情防控方面取得了显著的成绩,但全球疫情形势仍然非常严峻,尤其是病毒出现了新变异株——德尔塔、奥密克戎,更是威胁着全人类的生命健康.(1)新冠病毒核酸定性检测原理是:以新冠病毒的单链RNA为模板,利用酶合成DNA,经PCR扩增,然后在扩增产物中加入特异的,如果检测到特异的杂交分子则核酸检测为阳性.

(2)接种疫苗是遏制新冠疫情蔓延的重要手段.腺病毒疫苗的制备技术要点是:将腺病毒的复制基因敲除;以新冠病毒的基因为模板合成的DNA插入腺病毒基因组,构建重组腺病毒.重组腺病毒在人体细胞内表达产生新冠病毒抗原,从而引发特异性免疫反应.在此过程中,腺病毒的作用是作为基因工程中目的基因的.将腺病毒复制基因敲除的目的是.(3)单克隆抗体有望用于治疗新冠肺炎.单克隆抗体的制备原理是:取免疫阳性小鼠的细胞与骨髓瘤细胞混合培养,使其融合,最后筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞.与植物组织培养相比,杂交瘤细胞扩大培养需要特殊的成分,如胰岛素和.

答案(二)(1)逆转录核酸探针(2)抗原载体使腺病毒失去复制能力(3)脾(B淋巴)动物血清解析(二)(1)以新冠病毒的单链RNA为模板,在逆转录酶催化下可合成相应的DNA.经PCR扩增后的DNA,可利用特定的核酸探针进行检测.(2)制备腺病毒载体疫苗时需将以新冠病毒的抗原基因为模板合成的DNA插入腺病毒基因组,构建重组腺病毒.重组腺病毒在人体细胞内表达产生新冠病毒抗原,从而引发人体的特异性免疫反应.因此,腺病毒相当于基因工程中目的基因的载体.将腺病毒复制基因敲除,可使腺病毒失去复制能力,防止其在人体内增殖.(3)制备单克隆抗体时,要取免疫阳性小鼠的脾细胞(B淋巴细胞)和骨髓瘤细胞融合,筛选获得特定的杂交瘤细胞.相比植物组织培养,动物细胞的培养需要动物血清等特殊成分.8.(2022全国乙,38,15分)新冠疫情出现后,病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用.回答下列问题.(1)新冠病毒是一种RNA病毒,检测新冠病毒RNA(核酸检测)可以采取RT-PCR法.这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成cDNA,这一过程需要的酶是,再通过PCR技术扩增相应的DNA片段.根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒.

(2)为了确保新冠病毒核酸检测的准确性,在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的来进行.PCR过程每次循环分为3步,其中温度最低的一步是.

(3)某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测(检测体内是否有新冠病毒抗体),若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性,说明(答出1种情况即可);若核酸检测和抗体检测结果均为阳性,说明.

(4)常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等.已知某种病毒的特异性蛋白S(具有抗原性)的编码序列(目的基因).为了制备蛋白疫苗,可以通过基因工程技术获得大量蛋白S.基因工程的基本操作流程是.

答案(1)逆转录酶(2)特异核苷酸序列复性(3)被检测者曾经感染过病毒,体内出现抗体但目前没有病毒被检测者感染了病毒并产生了抗体(4)获得目的基因→构建表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定解析(1)以病毒RNA为模板合成cDNA需要逆转录酶.(2)用PCR技术扩增新冠病毒RNA片段时,所需要的引物必须依据新冠病毒RNA中的特定核苷酸序列来进行设计.PCR过程每次循环分为变性(90℃以上)、复性(50℃左右)和延伸(72℃左右)三个阶段,复性阶段温度最低.(3)同时进行核酸检测和抗体检测,若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性,说明被检测者曾经感染过病毒,体内出现抗体但目前没有病毒;若核酸检测和抗体检测结果均为阳性,说明被检测者感染了病毒并产生了抗体.(4)基因工程技术获得大量蛋白S的基本操作流程: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.9.(2022江苏,24,12分)纤毛是广泛存在的细胞表面结构,功能异常可引发多种疾病.因此,研究纤毛形成的作用机制具有重要意义.请回答下列问题.图Ⅰ(1)纤毛结构如图Ⅰ所示,由细胞膜延伸形成的纤毛膜主要由组成.基体由中心体转变而来,中心体在有丝分裂中的功能是.

(2)某病人肾小管上皮细胞纤毛异常,为了分析纤毛相关基因X是否发生了变异,对基因X进行了PCR扩增与产物测序.从细胞样品中分离DNA时,可通过交替调节盐浓度将与核蛋白结合的DNA分离出来,溶液中添加NaCl至2.0mol/L的目的是.PCR扩增时,需在催化下,在引物的端进行DNA链的延伸,获得扩增产物用于测序.

(3)为研究蛋白质X在细胞中的定位,构建绿色荧光蛋白GFP与X的融合蛋白,融合蛋白具有绿色荧光,可指示其在细胞内位置.将X-GFP基因融合片段M导入如图Ⅱ所示载体质粒Y,构建Y-M重组质粒(在EcoRⅤ位点插入片段).请完成下表.图Ⅱ图Ⅲ分步实验目标简易操作、结果、分析PCR鉴定正向重组质粒Y-M①选择图Ⅱ引物;②PCR目的产物约为bp

确保M及连接处序列正确③质粒测序,图Ⅲ中正确的是(选填序列编号)

检测融合蛋白定位④对照质粒Y-GFP(仅表达GFP)与实验质粒Y-M分别导入细胞,发现对照组整个细胞均有绿色荧光而实验组荧光集中在纤毛基部,说明

(4)为研究另一纤毛病相关基因Z表达的变化,采用荧光定量PCR法检测健康人与病人基因Z的转录水平.采集样本、提取总RNA,经形成cDNA作为模板,PCR扩增结果显示,在总cDNA模板量相等的条件下,健康人Ct值为15,而病人Ct值为20(Ct值是产物荧光强度达到设定阈值时的PCR循环数).从理论上估算,在PCR扩增20个循环的产物中,健康人样品的目的产物大约是病人的倍.

答案(1)脂质和蛋白质发出星射线,形成纺锤体(2)溶解DNATaqDNA聚合酶(或耐高温的DNA聚合酶)3'(3)①a、b②1100③Q4④蛋白X定位于纤毛基部(4)逆转录32解析(1)纤毛膜由细胞膜延伸形成,细胞膜的组成成分主要是脂质和蛋白质;在低等植物和动物细胞有丝分裂的前期,中心体发出星射线,形成纺锤体.(2)DNA在2.0mol/L的NaCl溶液中溶解度很高,常用该浓度的NaCl溶液溶解DNA.PCR是体外大量扩增DNA分子的技术,PCR过程需要TaqDNA聚合酶(或耐高温的DNA聚合酶,可催化DNA子链的延伸)、引物(在PCR过程中为TaqDNA聚合酶提供3'-OH,使该酶能够从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸)、四种游离的脱氧核苷酸(合成DNA子链的原料)、缓冲液(提供液体环境及离子条件)、DNA母链(DNA复制的模板).(3)片段M正向拼接和反向拼接结果如图:用PCR鉴定是否为正向重组质粒Y-M,可选用引物a和引物b,目的产物约为1100bp.若M与载体质粒Y正确连接,则上游连接处含有HindⅢ+EcoRⅤ的识别序列,即5'…AAGCTT…GATATC…3',即Q4,下游含有EcoRⅤ+BamHⅠ的识别序列,即5'…GATATC…GGATCC…3',即质粒测序正确的是Q4.本实验的目的是借助绿色荧光蛋白检测蛋白质X在细胞中的位置,则实验组导入的是质粒Y-M(M为X-GFP基因融合片段),表达X-GFP,对照组导入仅表达GFP的质粒Y-GFP,依据实验组绿色荧光集中在纤毛基部,而对照组整个细胞均有绿色荧光,可知蛋白X定位于纤毛基部.(4)提取细胞的总RNA,经逆转录获得cDNA,cDNA作为荧光定量PCR的模板.荧光定量PCR过程中,特定PCR循环次数下产物产生的荧光强度与模板量呈正相关,虽然限定了总cDNA模板量相等,但要注意由于健康人和病人基因Z的转录水平不同,相应的mRNA含量不同,因此基因Z的cDNA含量并不相同,设健康人基因Z的cDNA模板量为x,病人的为y,由“健康人Ct值为15,而病人Ct值为20”知,x×215=y×220,PCR扩增20个循环的产物中,健康人样品的目的产物大约是病人的(x×220)÷(y×220)=(x×220)÷(x×215)=25=32倍.知识拓展在基因工程中常用绿色荧光蛋白基因作为标记基因或报告基因,用以检测目的基因是否完成表达,同时也可以检测目的蛋白在细胞中的分布及含量.10.(2022河北,24,15分)蛋白酶抑制剂基因转化是作物抗虫育种的新途径.某研究团队将胰蛋白酶抑制剂(NaPI)和胰凝乳蛋白酶抑制剂(StPin1A)的基因单独或共同转化棉花,获得了转基因植株.回答下列问题:(1)蛋白酶抑制剂的抗虫机制是

.

(2)是实施基因工程的核心.

(3)利用农杆菌转化法时,必须将目的基因插入质粒的上,此方法的不足之处是.

(4)为检测目的基因在受体细胞基因组中的整合及其转录和翻译,可采用的检测技术有(写出两点即可).

(5)确认抗虫基因在受体细胞中稳定表达后,还需进一步做抗虫的以鉴定其抗性程度.图为三种不同遗传操作产生的转基因棉花抗虫实验结果,据结果分析(填“NaPI”或“StPin1A”或“NaPI+StPin1A”)转基因棉花的抗虫效果最佳,其原因是

.(6)基因突变可产生新的等位基因,在自然选择的作用下,昆虫种群的基因频率会发生,导致昆虫朝着一定的方向不断进化.据此推测,被蛋白酶抑制剂转基因作物长期选择后,某些昆虫具有了抗蛋白酶抑制剂的能力,其分子机制可能是(写出两点即可).

答案(1)抑制害虫胰蛋白酶活性,从而使害虫不能正常消化食物达到抗虫的目的(2)基因表达载体的构建(3)T-DNA该方法一般不适用于单子叶植物(4)PCR技术、抗原—抗体杂交技术(5)接种试验NaPI+StPin1ANaPI+StPin1A的转基因棉花的虫体质量最低且每株棉铃数最多(6)定向改变昆虫在胰蛋白酶抑制剂的选择下,抗性基因频率逐渐提高,从而提升了其抗胰蛋白酶抑制剂的能力;昆虫的胰蛋白酶基因发生突变,原有的胰蛋白酶抑制剂不能发挥作用解析(1)蛋白酶抑制剂可与害虫消化道内的蛋白酶结合形成复合物,从而阻断或降低蛋白酶的活性,使昆虫不能正常消化食物中的蛋白质,从而达到抗虫的目的.(2)基因工程的核心是基因表达载体的构建.(3)农杆菌细胞内含有Ti质粒,当它侵染植物细胞后,可将Ti质粒上的T-DNA转移至受体细胞,并将其整合到受体细胞的染色体DNA上.故利用农杆菌转化法时,需将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上.但农杆菌一般只感染双子叶植物和裸子植物,故其不足之处是该方法一般不适用于单子叶植物.(4)在分子水平上可通过PCR技术检测目的基因是否导入受体细胞染色体DNA上或检测目的基因是否转录出了mRNA;是否翻译出相应的蛋白质则需要使用抗原—抗体杂交技术.(5)抗虫基因导入植物细胞后,要鉴定其是否赋予植物抗虫特性,需要做抗虫接种试验.题图中,NaPI+StPin1A转基因棉花的虫体质量最低,每株棉铃数最多,故其抗虫效果最佳.(6)昆虫种群本来就存在抗虫性强或弱的变异,在抗虫剂(蛋白酶抑制剂)的选择作用下,昆虫种群的基因频率会发生定向改变,使昆虫朝着一定的方向不断进化.蛋白酶抑制剂通过与害虫消化道内的蛋白酶结合使害虫不能消化蛋白质而死亡.昆虫具有抗胰蛋白酶抑制剂的能力可能是因为昆虫的胰蛋白酶发生突变,产生一种新胰蛋白酶,其不能与原有的胰蛋白酶抑制剂结合,使原有胰蛋白酶抑制剂不能发挥作用;也可能是昆虫在胰蛋白酶抑制剂的选择下,抗性基因频率逐渐提高,从而提升了其抗胰蛋白酶抑制剂的能力.11.(2021广东,22,12分)非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法,在细胞外构建多酶催化体系,获得目标产物的新技术,其核心是各种酶基因的挖掘、表达等.中国科学家设计了4步酶促反应的非细胞合成路线(图13),可直接用淀粉生产肌醇(重要的医药食品原料),以期解决高温强酸水解方法造成的严重污染问题,并可以提高产率.图13回答下列问题:(1)研究人员采用PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因.此外,获得酶基因的方法还有.

(答出两种即可)(2)高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一.在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白,方法有.

(答出两种即可)(3)研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、