高考生物高分计划一轮特训第34讲基因工程

限时规范特训

L(2017•漳州三模)科学家将鱼抗冻蛋白基因转入番茄，使番茄

的耐寒能力大大提高，可以在相对寒冷的环境中生长。质粒上有

PstI、SmaI、"加dlH、AhiI等四种限制性核酸内切酶切割位点，

如图是转基因抗冻番茄培育过程的示意图(amp，为抗氨羊青霉素基

因)，其中①〜④是转基因抗冻番茄培育过程中的相关步骤，I、II

表示相关结构或细胞。请据图作答：

PstISma1AhiIPstI

(1)在构建重组DNA时，可用一种或多种限制性核酸内切酶进行

切割，为了避免目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接，

在此实验中应该选用限制性核酸内切酶分别对

、进行切割，切割后产生的DNA片段分别为

、种。

(2)培养基中的氨羊青霉素会抑制番茄愈伤组织细胞的生长，要

利用该培养基筛选已导入鱼的抗冻蛋白基因的番茄细胞，应使I重组

DNA中含有作为标记基因。

(3)研究人员通常采用法将鱼抗冻蛋白基因导

入番茄细胞内。

答案⑴PsfI、SmaI含鱼抗冻蛋白基因的DNA质粒4

2

(2)抗氨羊青霉素基因(3)农杆菌转化

解析(1)在构建基因表达载体时，如果目的基因和载体用同一

种限制酶切割，获得的黏性末端相同，将会发生自身环化现象，故应

选用PSI和S加QI对含鱼抗冻蛋白基因的DNA、质粒进行切割，

PsfI和SMQI在鱼抗冻蛋白基因的DNA上共有3个酶切位点，切割

后产生4个DNA片段，而环状质粒上有两个醉切位点，切割后产生

2个DNA片段。

(2)能在含氨羊青霉素的培养基中生长的细胞具有抗氨羊青霉素

基因，故基因表达载体I中应含有抗氨羊青霉素基因作为标记基因。

(3)将目的基因导入植物细胞的方法是农杆菌转化法。

2.(2017•东北三省三校一模)马铃薯是重要的经济作物，在基因

育种方面取得丰硕成果。

(1)马铃薯是双子叶植物，常用法将目的基因导

入马铃薯受体细胞中。构建好的基因表达载体基本结构有目的基因、

、、、复制原点五部分。

(2)马铃薯易患多种疾病，导致产量下降。基因工程中常用的抗

病基因为(写一种即可)。

(3)科学家还培育出抗除草剂的转基因马铃薯，主要从两个方面

进设计：

①修饰除草剂作用的靶蛋白，使其对除草剂

，或使靶蛋白过量表达，植物吸收除草剂后仍能

正常代谢。

②引入酶或酶系统，使除草剂在发生作用前

(4)将目的基因导入受体细胞后，还需对转基因植物进行

答案(1)农杆菌转化启动子终止子标记基因

(2)病毒外壳蛋白基因、病毒复制酶基因、抗毒素合成基因、几

丁质酶基因(任答一种即可)

(3)①不敏感(抵抗)②被降解(分解)

(4)检测和鉴定

解析(1)马铃薯是双子叶植物，常用农杆菌转化法将目的基因

导入双子叶植物体细胞中。构建好的基因表达载体基本结构有目的基

因、标记基因、启动子、终止子、复制原点五部分。

(2)基因工程中常用的抗病基因为病毒外壳蛋白基因、病毒复制

酶基因、抗毒素合成基因、几丁质酶基因。

(3)①除草剂只能作用于杂草，不能作用于转基因马铃薯，因此

需要修饰除草剂作用的靶蛋白，使其对除草剂不敏感(抵抗)，或使靶

蛋白过量表达，植物吸收除草剂后仍能正常代谢。②也可以引入酶或

酶系统，使除草剂在发生作用前被降解(分解)。

(4)将目的基因导入受体细胞后，还需对转基因植物进行检测和

鉴定。

3.(2017•吉林长春二模)如图表示科学家培育耐寒生物的过程，

请回答：

cDNA获取抗冻蛋①更多抗冻构建导入受体

—>—>—>(2)—>

文库白基因蛋白基因细胞

(1)从cDNA文库中获取的目的基因_______(有/无)启动子。实

现①过程常用________技术,该技术的前提是要有一段已知目的基因

的核甘酸序列，以便合成o

⑵②表示,其中标记基因的作用是

(3)转基因技术是否成功，需要对受体细胞进行分子水平的检测，

首先是用DNA分子杂交技术检测受体细胞染色体上的DNA是否插

入目的基因，这种方法需要遵循原则。

(4)若要培育抗冻能力强的转基因羊，可将鱼的抗冻蛋白基因导

入羊的中，培育该转基因羊的最后一道“工序”是胚胎工程

的________________技术。

答案⑴无PCR引物

(2)基因表达载体鉴别受体细胞中是否含有目的基因

(3)碱基互补配对

(4)受精卵胚胎移植

解析(1)用某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的多

种互补DNA片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体

菌群就叫这种生物的cDNA文库，由于启动子不能转录，因此cDNA

文库中没有基因的启动子；PCR技术可在体外大量扩增目的基因，

该技术的前提是要有一段已知目的基因的核昔酸序列，以便合成引

物。

(2)②表示基因表达载体，其中标记基因的作用是为了鉴别受体

细胞中是否含有目的基因。

(3)DNA分子杂交技术遵循碱基互补配对原则。

(4)培育转基因动物时，常以受精卵作为受体细胞，因为受精卵

的全能性最高，培育该转基因动物的最后一道“工序”是胚胎移植。

4.(2017•河北唐山期末)科学家通过利用PCR定点突变技术改造

Rubisco酶基因，提高了光合作用过程中Rubisco酶对CCh的亲和力，

从而显著提高了植物的光合作用速率。请回答下列问题：

(DPCR过程所依据的原理是________________,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甘酸序列，以便根

据这一序列合成;扩增过程需要加入酶。

⑵启动子是一段有特殊结构的DNA片段，其作用是

。目的基因能在不同生物体内正常表

达，说明整个生物界oPCR定点突变技术属于

________的范畴。

(3)可利用定点突变的DNA构建基因表达载体。常用

将基因表达载体导入植物细胞,还需用到植物细胞工程中的

技术，来最终获得转基因植物。

答案(l)DNA双链复制引物耐高温的DNA聚合(或Taq)

(2)RNA聚合酶识别和结合部位，可驱动基因转录出mRNA共

用一套密码子蛋白质工程

(3)农杆菌转化法植物组织培养

解析(l)PCR依据的原理是DNA双链复制，在用PCR技术扩

增目的基因前要依据一段已知目的基因的脱氧核昔酸序列合成引物；

扩增过程需要加入耐高温的DNA聚合(或Taq)嗨。

(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合部位，可驱动基因转录出

mRNA；因生物界共用一套遗传密码，所以目的基因可以在不同细胞

内表达。

(3)常用农杆菌转化法将基因表达载体导入植物细胞，借助于植

物组织培养技术，获得转基因植物。

5.(2017•湖南衡阳一模)基因敲除是应用DNA重组原理发展起

来的一门新兴技术。“基因敲除细胞”的构建过程如下：

第一步：从小鼠囊胚中分离出胚胎干细胞(ES),在培养基中扩增。

这些细胞中需要改造的基因称为“靶基因”。

第二步：构建基因表达载体。取与靶基因序列同源的目的基因(同

源臂)，在同源臂上接入ne()R(新霉素抵抗基因)等。由于同源臂与靶

基因的DNA正好配对，所以能像“准星”一样，将表达载体准确地

带到靶基因的位置。第三步：将表达载体导入胚胎干细胞，并与其内

靶基因同源重组，完成胚胎干细胞的基因改造。

第四步：基因改造后的胚胎干细胞增殖、筛选。基本原理如图所

示：

与靶基因序列

同源的目的基因

动物细胞内--------------

一对靶基因-----------含目的基因的细胞

请根据上述资料，回答下列问题：

(1)实施基因工程的核心步骤是__________________，基因表达

载体中的是位于基因首端的有特殊结构的DNA片段；在构

建的过程中所需要的工具酶是________________________o

(2)如果要获得一只含目的基因的小鼠，则选择的受体细胞通常

是________，原因是______________________________________O

⑶上述资料中neo基因的作用最可能是

O为了鉴定目的基因是否成功表达，有时

进行抗原一抗体杂交，目的蛋白相当于O

(4)该项技术具有广阔的应用前景，请试举一例：o

答案(1)基因表达载体的构建启动子限制性核酸内切酶和

DNA连接酶

(2)受精卵动物受精卵具有全能性(动物不能像植物那样，利用

一个除受精卵以外的独立的体细胞直接培养成完整的个体)

(3)作为标记基因，便于筛选抗原

(4)基因治疗、动植物改良、利用动植物生产药物等

解析(1)基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤。基因表

达载体中的启动子是位于基因首端的有特殊结构的DNA片段，是

RNA聚合酶识别和结合的位点，能启动转录过程；在构建基因表达

载体时，首先要用限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载

体，其次需要用DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA

分子。

(2)受精卵的全能性最高，因此要获得一只含目的基因的小鼠，

常选择受精卵作为受体细胞。

(3)上述资料中，基因(新霉素抵抗基因)可作为标记基因，便

于筛选。为了鉴定目的基因是否成功表达，有时进行抗原一抗体杂交,

目的蛋白相当于抗原。

(4)该项技术具有广阔的应用前景，可用于基因治疗、动植物改

良、利用动植物生产药物等。

6.(2017♦榆林一模)材料一：人类可利用转基因番茄作为生物反

应器生产人胰岛素。所用的人胰岛素基因是依据植物“偏爱”的密码

子来设计所含的密码子，通过人工合成若干DNA片段，拼接而成，

并且在胰岛素-COOH端加上KDEL内质网滞留序列，避免胰岛素在

植物细胞中的降解。将该基因置于果实专一性启动子的驱动之下通过

农杆菌介导的方法转入番茄中，在番茄的果实中表达人胰岛素。

材料二：乙溶菌酶在温度较高时易失去活性，科学家对编码T4

溶菌酶的基因进行改造，使其表达的T4溶菌酶的第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。

(1)材料一中基因工程操作是采用方法获得目的基因

的。获得的人胰岛素基因与人体细胞中胰岛素基因中编码氨基酸的碱

基序列不同，但两者所编码的蛋白质中氨基酸序列相同，这是因为密

码子具有。要想在体外获得大量该目的基因的片段，可以采

用________技术。

(2)根据上述描述，转基因操作时所用的载体是,

载体上的可以转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体

的DNA±o

(3)材料二属于工程范畴。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。

答案(1)人工合成简并性PCR

(2)农杆菌的Ti质粒T-DNA

(3)蛋白质现有蛋白质新蛋白质

解析(1)根据题干信息可知材料一中基因工程操作是采用人工

合成的方法获得目的基因的。虽然获得的人胰岛素基因与人体细胞中

胰岛素基因中编码氨基酸的碱基序列不同，但所编码的蛋白质的氨基

酸序列却相同，是由于密码子具有简并性，目的基因可以采用PCR

技术扩增产生大量的目的基因。

(2)根据“将该基因置于果实专一性启动子的驱动之下通过农杆

菌介导的方法转入番茄中”可知该过程的载体是农杆菌的Ti质粒，

质粒上的T-DNA可以转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体

的DNA上。

(3)材料二中的技术属于蛋白质工程的范畴，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，对现有的蛋白质

进行改造，或制造一和新的蛋白质的技术。

7.(2018♦河北衡水中学月考)请回答利用农杆菌转化法培育转基

因植物的相关问题：

(1)培育转基因植物过程的核心步骤是_______,其目的是使目

的基因在受体细胞中,并且可以通过复制遗传给下一代，同

时，使目的基因表达和发挥作用。

(2)构建基因表达载体时，可利用DNA连接酶连接被限制酶切开

的键。基因表达载体的组成部分包括启动子、终止子、目的

基因、、复制原点等。

(3)组成基因表达载体的单位是o基因表达载体中的启

动子是_______识别和结合的部位,这种结合完成后才能驱动目的基

因通过(填过程)合成mRNAo

(4)用两种限制酶XbaI和SacI(两种酶切出的黏性末端不同)切

割某DNA,获得含目的基因的片段。若利用该片段构建基因表达载

体，应选用的Ti质粒是如图中的o

注，图中箭头所指的位置是限制酶识别和切割的住点。

答案(1)基因表达载体的构建稳定存在

(2)磷酸二酯标记基因

(3)脱氧核昔酸RNA聚合酶转录(4)甲

解析(1)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建；构建基

因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以通

过复制遗传给下一代，同时使目的基因表达和发挥作用。

(2)DNA连接酶的作用是在DNA片段之间形成磷酸二酯键。基

因表达载体的组成包括启动子、目的基因、标记基因和终止子等。

(3)基因表达载体的本质是DNA,其基本组成单位是脱氧核甘酸;

基因表达载体中的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，这种结

合完成后才能驱动目的基因通过转录合成mRNAo

(4)用两种限制酶XhaI和I(两种酶切出的黏性末端不同)切

割某DNA,获得含目的基因的片段。甲Ti质粒中含有限制酶

和SacI的切割位点，且用这两种酶切割可将目的基因插入T-DNA

中，甲正确。

8.下图为“DNA的粗提取与鉴定”实验的相关操作。

滤液c

⑴图中实验材料A可以是_______等，研磨前加入的B应该是

(2)通过上述所示步骤得到滤液C后，再向漉液中加入2mol/L的

NaCl溶液的目的是________,再过滤得到滤液D,向滤液D中加入

蒸储水的目的