高考生物一轮复习 【听课手册】03 第21讲　基因工程 【答案】

第21讲基因工程●必备知识梳理一、1.双链DNA分子磷酸二酯键磷酸二酯键黏性末端或平末端一个重组DNA分子原核生物重组DNA分子相同的黏性末端互补的黏性末端磷酸二酯键2.(1)目的基因(2)限制酶切割复制原点标记基因重组DNA分子[注意]四环素抗性基因氨苄青霉素抗性基因(3)质粒环状双链DNA噬菌体、动植物病毒[及时梳理]磷酸二酯键黏性末端或平末端磷酸二酯键磷酸二酯键5'→3'氢键解旋磷酸二酯键5'→3'二、1.(1)PCR基因文库(2)①DNA半保留复制②目的基因③解旋与引物结合④DNA的两条链耐高温的DNA聚合酶脱氧核苷酸dNTP两3'⑤琼脂糖凝胶电泳[及时梳理]耐高温的DNA聚合解旋酶、DNA聚合单链DNA单链DNA连续复制半保留复制、边解旋边复制2.(1)上游RNA聚合酶基因转录(2)下游(3)重组DNA分子的受体细胞(4)①限制酶相同末端的限制酶②DNA连接酶重组DNA分子3.(1)花粉管通道法和农杆菌转化法(2)显微注射受精卵(3)Ca2+处理法4.PCR/DNA分子杂交技术抗原—抗体杂交技术抗虫、抗病或活性四、1.结构规律生物功能改造或合成基因2.基因工程改造或合成基因3.功能结构氨基酸序列脱氧核苷酸序列新的基因五、1.(1)DNA不溶于酒精(2)在一定温度下,DNA遇二苯胺试剂会呈现蓝色2.洋葱、菜花、香蕉哺乳动物红细胞3.DNA滤液等体积预冷的酒精2mol/LNaCl●考点典例探究1.(1)限制CaCl2(2)①基因突变②引物A引物B引物C引物DPCR1√√××PCR2××√√PCR3××××PCR4√××√(3)含有蛋白A基因的重组质粒、空质粒(pET质粒)抗原—抗体杂交抑菌圈(4)对人、畜、农作物和自然环境安全;不会造成基因污染;有效成分纯度较高[解析](1)在基因工程中,利用DNA连接酶和相同的限制酶处理蛋白A基因和pET质粒,得到重组质粒;大肠杆菌作为受体细胞,需要用氯化钙处理,以便重组质粒的导入。(2)①根据题意和图示分析,A基因中1个碱基对的替换得到新的基因,这是基因突变。②依据图示和引物延伸方向分析,PCR1是要将新基因的左段扩增出来,因此选择引物A、B;PCR2是要将新基因的右段扩增出来,因此选择引物C、D;然后将这两段DNA混合,在高温的情况下,四条链全部打开,等退火后,两条链重新互补配对,形成图示结果。依据子链只能由3'末端加脱氧核苷酸的特点,PCR3过程只有片段①才能将子链延伸成功,形成完整的DNA,此过程不需要加入引物。片段②3'末端延伸时没有模板链,因此无法合成。PCR4过程是将新基因通过常规PCR过程大量扩增,因次选择引物A、D。(3)根据对照原则,若要比较新蛋白A基因的表达效率是否提高,需要与原有蛋白A基因和没有蛋白A基因去进行比较,因此设置三组实验的处理分别为仅含新蛋白A基因的重组质粒、仅含蛋白A基因的重组质粒和空白对照(仅含空质粒,以排除空质粒可能产生的影响)。若要检测培养液中的蛋白质,用抗原—抗体杂交方法检测,判断新蛋白A基因表达效率是否提高。由于蛋白A(或新蛋白A)具有抗菌作用,将上述各组表达产物加入到长满了植物病菌的培养基上,蛋白A将抑制各组病菌的生长,比较各组抑菌圈的大小,以确定蛋白A的抑菌效果。(4)作为微生物农药,转基因生物很可能对周围环境造成基因污染,因此喷洒蛋白A可避免基因污染;另外直接喷施蛋白A,其有效成分高,效果更明显。2.B[解析]根据题意可知,导入的HMA3基因连接有外源高效启动子,为检测获得的转基因杨树苗中是否含有导入的HMA3基因,同时避免内源HMA3基因的干扰,在PCR时选择的一种引物应能与外源高效启动子的序列结合,另一种引物可与HMA3序列结合,且保证与扩增对象的两条链结合,扩增出双链片段。所以B符合题意。3.D[解析]酶具有专一性,且由图甲可知,XhoⅠ和SalⅠ是两种限制性核酸内切酶,所以两者识别的核苷酸序列不同,A正确。图乙中酶切产物是不同大小的DNA片段,这些片段可用于构建重组DNA,B正确。图甲中DNA分子上有3个SalⅠ酶切位点和2个XhoⅠ酶切位点,单独用SalⅠ切割该DNA分子,会产生4个DNA片段,其中1个片段较大,3个片段较小且大小相近,电泳后可形成4个条带,且其中一个条带距离点样孔近,三个条带位置相近且距离点样孔远;单独用XhoⅠ处理该DNA分子,则会产生3个DNA片段,其中两个片段很小且大小相近,一个片段很大,电泳结果可形成3个条带,其中两个条带距离点样孔较远,一个条带距离点样孔很近,所以泳道①是用SalⅠ处理得到的酶切产物,而泳道②则是用XhoⅠ处理得到的酶切产物,C正确。限制性核酸内切酶能够识别并切割的是双链DNA分子,不能切割单链DNA,D错误。4.B[解析]将基因表达载体导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法,A正确;如果用SphⅠ酶切已整合了双向启动子及LUC基因的质粒时就会破坏LUC基因,B错误;如果成功导入含有潮霉素抗性基因的基因表达载体,受体细胞就具有抗潮霉素的能力,在含有潮霉素的培养基上能生存,因此可以筛选出成功导入表达载体的微生物受体细胞,C正确;双向启动子如果正常表达,就会合成荧光素酶和β⁃葡萄糖苷酶,催化底物分别产生荧光和生成蓝色物质,从而确定双向启动子的作用,D正确。5.B[解析]在转基因抗虫棉种子中混入少量常规种子,非转基因作物的存在会降低害虫种群的生存压力,A不符合题意;大面积种植转基因作物并使用杀虫剂会导致害虫大量死亡,害虫种群抗性基因频率会越来越高,因为能生存的个体大多数都具有抗性基因,B符合题意;转基因抗虫棉与小面积的常规棉间隔种植,转基因抗虫棉大田周围设置常规棉隔离带都会降低害虫的生存压力,保留非抗性基因,使转基因抗虫棉保持抗虫效果,C、D不符合题意。6.(1)显微注射(2)监测灵敏度更高(3)②D(4)激活ERE诱导Gal4基因表达,Gal4蛋白结合UAS诱导dg表达,生殖细胞凋亡(5)避免转基因斑马鱼逃逸带来生物安全问题[解析](1)将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法,所以将表达载体导入斑马鱼受精卵的最佳方式是显微注射法。(2)由图可知,方案1中E物质⁃受体复合物激活ERE,使GFP基因表达,方案2中E物质⁃受体复合物先激活ERE获得Gal4蛋白,然后Gal4蛋白再激活UAS启动子,使GFP基因表达,方案2中GFP蛋白表达量大,更灵敏。(3)亲本X必可育,SM不可育,所以所选基因必须是不育相关基因即D;若选择启动子①或③,则亲本X不育,选择④无法使SM不育,则启动子最好选择②。由于亲本X中不含有Gal4蛋白,则不会启动UAS,则基因dg不会表达,而在SM细胞中同时存在Gal4蛋白和UAS,所以基因dg可以表达,使SM不育。(4)成体SM自身产生雌激素,与受体结合后形成复合物,激活ERE诱导Gal4基因表达,Gal4蛋白与UAS启动子结合诱导dg表达,使生殖细胞凋亡。(5)监测鱼属于转基因生物,目前安全性不确定,为了避免转基因斑马鱼逃逸带来生物安全问题,需要使SM不育。7.(1)稳定性差异选择性表达(2)C(3)其他器官细胞中,G和H两个基因是否转录出相应的mRNA或是否翻译出相应的蛋白质[解析](1)细胞分化是指在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。分化是基因选择性表达的结果。(2)依据题干“增强子位于基因上游或下游,与基本启动子共同组成基因表达的调控序列”可知,增强子是含有特定碱基序列的DNA片段,增强子