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1、專題26基因工程,高考生物 (北京市專用),考點(diǎn)1基因工程的工具與操作程序 1.(2018北京理綜,5,6分)用Xho和Sal兩種限制性核酸內(nèi)切酶分別處理同一DNA片段,酶切位點(diǎn)及酶切產(chǎn)物分離結(jié)果如圖。以下敘述不正確的是() 圖1酶切位點(diǎn)圖 圖2電泳結(jié)果示意圖 A.圖1中兩種酶識別的核苷酸序列不同 B.圖2中酶切產(chǎn)物可用于構(gòu)建重組DNA C.泳道中是用Sal處理得到的酶切產(chǎn)物 D.圖中被酶切的DNA片段是單鏈DNA,五年高考,答案D圖1中,兩種限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)不同,說明兩種限制性核酸內(nèi)切酶識別的核苷酸序列不同,A正確。圖2中,兩種酶的酶切產(chǎn)物都為DNA片段,都可用于構(gòu)建重組DNA,B

2、正確。結(jié)合圖1的酶切位點(diǎn)圖,判斷兩種酶切DNA后得到的DNA片段數(shù);再結(jié)合泳道電泳結(jié)果知,泳道是用Sal處理得到的酶切產(chǎn)物,C正確。能被限制性核酸內(nèi)切酶酶切的DNA片段仍為雙鏈DNA,D錯誤。,知識拓展為什么現(xiàn)代基因工程不使用同一種限制酶? 為防止載體或目的基因發(fā)生自身環(huán)化,我們常用不同的限制酶分別處理目的基因和載體,使目的基因兩側(cè)及載體各自具有兩個不同的末端。,2.(2017北京理綜,5,6分)為了增加菊花花色類型,研究者從其他植物中克隆出花色基因C(圖1),擬將其與質(zhì)粒(圖2)重組,再借助農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花中。 下列操作與實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟环氖?) A.用限制性核酸內(nèi)切酶EcoR和連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒

3、 B.用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織,將C基因?qū)爰?xì)胞 C.在培養(yǎng)基中添加卡那霉素,篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細(xì)胞 D.用分子雜交方法檢測C基因是否整合到菊花染色體上,答案C本題主要考查基因工程的相關(guān)知識。由于C基因兩端及質(zhì)粒上均存在限制酶EcoR的酶切位點(diǎn),因此,可采用限制酶EcoR 和DNA連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒;用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織(即農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法),可以將C基因?qū)爰?xì)胞;由于質(zhì)粒上存在潮霉素抗性基因(標(biāo)記基因),因此,可以在培養(yǎng)基中添加潮霉素,篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細(xì)胞,C符合題意;可用分子雜交方法檢測C基因是否整合到菊花染色體上。,3.(2015北京理綜,5,6分)在應(yīng)用農(nóng)桿菌侵染植物

4、葉片獲得轉(zhuǎn)基因植株的常規(guī)實(shí)驗(yàn)步驟中,不需要的是() A.用攜帶目的基因的農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞 B.用選擇培養(yǎng)基篩選導(dǎo)入目的基因的細(xì)胞 C.用聚乙二醇誘導(dǎo)轉(zhuǎn)基因細(xì)胞的原生質(zhì)體融合 D.用適當(dāng)比例的生長素和細(xì)胞分裂素誘導(dǎo)愈傷組織生芽,答案C用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法獲得的轉(zhuǎn)基因細(xì)胞需經(jīng)植物組織培養(yǎng)獲得轉(zhuǎn)基因個體,不需要經(jīng)過原生質(zhì)體融合過程,C錯誤。,4.(2014天津理綜,4,6分)為達(dá)到相應(yīng)目的,必須通過分子檢測的是() A.攜帶鏈霉素抗性基因受體菌的篩選 B.產(chǎn)生抗人白細(xì)胞介素-8抗體的雜交瘤細(xì)胞的篩選 C.轉(zhuǎn)基因抗蟲棉植株抗蟲效果的鑒定 D.21三體綜合征的診斷,答案B根據(jù)受體菌是否對鏈霉素產(chǎn)生抗性進(jìn)行攜

5、帶鏈霉素抗性基因受體菌的篩選,不需要分子檢測,A錯誤;用特定選擇培養(yǎng)基篩選出的雜交瘤細(xì)胞,還需要進(jìn)行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測,才能獲得足夠多的能分泌抗人白細(xì)胞介素-8抗體的雜交瘤細(xì)胞,B正確;轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是否具有抗蟲特性,需要做抗蟲的接種實(shí)驗(yàn),C錯誤;21三體綜合征可通過用顯微鏡直接觀察體細(xì)胞中的21號染色體數(shù)目的方法進(jìn)行檢測,D錯誤。,5.(2018天津理綜,10,14分)甲型流感病毒為RNA病毒,易引起流感大規(guī)模流行。我國科學(xué)家在2017年發(fā)明了一種制備該病毒活疫苗的新方法,主要環(huán)節(jié)如下。 (1)改造病毒的部分基因,使其失去在正常宿主細(xì)胞內(nèi)的增殖能力。以病毒RNA為模板,逆轉(zhuǎn)錄成對應(yīng)DNA后,

6、利用技術(shù)擴(kuò)增,并將其中某些基因(不包括表面抗原基因)內(nèi)個別編碼氨基酸的序列替換成編碼終止密碼子的序列。與改造前的基因相比,改造后的基因表達(dá)時不能合成完整長度的,因此不能產(chǎn)生子代病毒。將該改造基因、表面抗原等其他基因分別構(gòu)建重組質(zhì)粒,并保存。 (2)構(gòu)建適合改造病毒增殖的轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞。設(shè)計合成一種特殊tRNA的基因,其產(chǎn)物的反密碼子能與(1)中的終止密碼子配對結(jié)合,并可攜帶一個非天然氨基酸(Uaa)。將該基因與連接后導(dǎo)入宿主細(xì)胞。提取宿主細(xì)胞的進(jìn)行分子雜交鑒定,篩選獲得成功表達(dá)上述tRNA的轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞。 (3)利用轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞制備疫苗。將(1)中的重組質(zhì)粒導(dǎo)入(2)中的轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞,并

7、在補(bǔ)加的培養(yǎng)基中進(jìn)行培養(yǎng),則該宿主細(xì)胞能利用上述特殊tRNA,翻譯出改造病毒基因的完整蛋白,產(chǎn)生大量子代病毒,用于制備疫苗。,特殊tRNA基因轉(zhuǎn)錄時,識別其啟動子的酶是(單選)。 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細(xì)胞中增殖,沒有致病性,因此不經(jīng)滅活或減毒即可制成疫苗。與不具侵染性的流感病毒滅活疫苗相比,該病毒活疫苗的優(yōu)勢之一是可引起免疫,增強(qiáng)免疫保護(hù)效果。,答案(1)PCR多肽(或蛋白質(zhì)) (2)載體總RNA (3)非天然氨基酸(Uaa)D (4)細(xì)胞,解析本題主要考查基因工程的相關(guān)知識。(1)利用

8、PCR技術(shù)體外擴(kuò)增DNA。若將基因中個別編碼氨基酸的序列替換為編碼終止密碼子的序列,則改造后的基因轉(zhuǎn)錄合成的mRNA中,終止密碼子提前出現(xiàn),將不能控制合成完整長度的多肽(或蛋白質(zhì))。(2)目的基因只有與載體連接后才能導(dǎo)入宿主細(xì)胞?？商崛∷拗骷?xì)胞的總RNA進(jìn)行分子雜交鑒定,以篩選獲得成功表達(dá)題述tRNA的轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞。(3)由(2)知,轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞含有的特殊tRNA基因轉(zhuǎn)錄的tR-NA,該tRNA的反密碼子可與終止密碼子配對,并可攜帶非天然氨基酸(Uaa),所以培養(yǎng)基中需補(bǔ)加非天然氨基酸(Uaa)。病毒中的基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄時,識別其啟動子的酶是宿主的RNA聚合酶。(4)因該病毒疫苗具有侵染性,故

9、可引起細(xì)胞免疫。,疑難突破1.由(1)中“個別編碼氨基酸的序列替換成編碼終止密碼子的序列”可知,改造后的基因表達(dá)時不能合成完整長度的多肽。,2.由(2)中特殊tRNA能與終止密碼子配對結(jié)合,并可攜帶一個非天然氨基酸(Uaa)可知,轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞可利用非天然氨基酸Uaa,所以培養(yǎng)基中需加入非天然氨基酸Uaa。,3.滅活了的病毒已不具有侵染性,因此,只能引起體液免疫;而具侵染性的病毒可引起細(xì)胞免疫。,6.(2018課標(biāo)全國,38,15分)回答下列問題: (1)博耶(H. Boyer)和科恩(S. Cohen)將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞中進(jìn)行了表達(dá)。該研究除證明了質(zhì)粒可以作

10、為載體外,還證明了 (答出兩點(diǎn)即可)。 (2)體外重組的質(zhì)粒可通過Ca2+參與的方法導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞;而體外重組的噬菌體DNA通常需與組裝成完整噬菌體后,才能通過侵染的方法將重組的噬菌體DNA導(dǎo)入宿主細(xì)胞。在細(xì)菌、心肌細(xì)胞、葉肉細(xì)胞中,可作為重組噬菌體宿主細(xì)胞的是。 (3)真核生物基因(目的基因)在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)時,表達(dá)出的蛋白質(zhì)可能會被降解。為防止蛋白質(zhì)被降解,在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的大腸桿菌作為受體細(xì)胞,在蛋白質(zhì)純化的過程中應(yīng)添加的抑制劑。,答案(1)體外重組的質(zhì)?？梢赃M(jìn)入受體細(xì)胞;真核生物基因可在原核細(xì)胞中表達(dá)(2)轉(zhuǎn)化外殼蛋白(或答噬菌體蛋白)細(xì)菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶,解析本題主要考查

11、基因工程的相關(guān)知識。(1)體外重組的質(zhì)?？梢赃M(jìn)入受體細(xì)胞,且重組質(zhì)粒在不同細(xì)胞中能正常表達(dá),說明目的基因在不同細(xì)胞中的表達(dá)機(jī)制相同,生物界共用一套遺傳密碼。(2)基因工程中,受體細(xì)胞為大腸桿菌細(xì)胞時,常用Ca2+處理大腸桿菌,使之處于感受態(tài),即Ca2+參與的轉(zhuǎn)化法。噬菌體DNA與外殼蛋白組裝成完整噬菌體。因噬菌體的宿主是細(xì)菌,故只有細(xì)菌可作為重組噬菌體的宿主細(xì)胞。(3)為防止目的基因表達(dá)的蛋白質(zhì)被破壞,可選用不能合成蛋白酶的大腸桿菌作為受體細(xì)胞,在蛋白質(zhì)純化過程中加入蛋白酶的抑制劑可以保護(hù)蛋白質(zhì)不被水解。,知識歸納目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞的方法 (1)若受體細(xì)胞為植物細(xì)胞:基因槍法、花粉管通道法、

12、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。 (2)若受體細(xì)胞為動物細(xì)胞:顯微注射法。 (3)若受體細(xì)胞為大腸桿菌:感受態(tài)細(xì)胞法。,7.(2016課標(biāo)全國,40,15分)某一質(zhì)粒載體如圖所示,外源DNA插入到Ampr或Tetr中會導(dǎo)致相應(yīng)的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因,Tetr表示四環(huán)素抗性基因)。有人將此質(zhì)粒載體用BamH酶切后,與用BamH酶切獲得的目的基因混合,加入DNA連接酶進(jìn)行連接反應(yīng),用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸桿菌。結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化,有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種,分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌?；卮鹣铝袉栴}: (1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工

13、具,應(yīng)具備的基本條件有(答出兩點(diǎn)即可),而,作為基因表達(dá)載體,除滿足上述基本條件外,還需具有啟動子和終止子。 (2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選,在上述四種大腸桿菌細(xì)胞中,未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞是不能區(qū)分的,其原因是;并且和的細(xì)胞也是不能區(qū)分的,其原因是。在上述篩選的基礎(chǔ)上,若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落,還需使用含有的固體培養(yǎng)基。 (3)基因工程中,某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體,其DNA復(fù)制所需的原料來自。,答案(1)能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因(2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因,在該培養(yǎng)基上均不生長含有質(zhì)粒載體含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒(或答含有

14、重組質(zhì)粒)二者均含有氨芐青霉素抗性基因,在該培養(yǎng)基上均能生長四環(huán)素(3)受體細(xì)胞,解析(1)質(zhì)粒作為載體應(yīng)具備的基本條件有:能自我復(fù)制、具有標(biāo)記基因、含有一至多個限制酶切割位點(diǎn)等。(2)由題意可知,未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細(xì)胞中均不含有氨芐青霉素抗性基因,所以在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上均不能生長。質(zhì)粒載體上含有氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因,插入了目的基因的重組質(zhì)粒中僅含有氨芐青霉素抗性基因,所以含有質(zhì)粒載體和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的細(xì)胞均能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長,但前者可以在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長而后者不能,所以可用含有四環(huán)素的培養(yǎng)基,篩選出含有插入了目的基因的重組

15、質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落。(3)噬菌體屬于病毒,病毒增殖過程中所需的原料、酶等均來自受體細(xì)胞。,知識歸納標(biāo)記基因要點(diǎn)總結(jié):一般將一些抗性基因作為標(biāo)記基因;標(biāo)記基因的主要作用是鑒定和篩選含有目的基因的受體細(xì)胞;標(biāo)記基因表達(dá)產(chǎn)物對什么物質(zhì)有抗性,在篩選培養(yǎng)時則在培養(yǎng)基中加入什么物質(zhì);標(biāo)記基因若被插入了外源DNA片段,則該標(biāo)記基因會被破壞。,8.(2015江蘇單科,32,9分,0.306)胰島素A、B鏈分別表達(dá)法是生產(chǎn)胰島素的方法之一。圖1是該方法所用的基因表達(dá)載體,圖2表示利用大腸桿菌作為工程菌生產(chǎn)人胰島素的基本流程(融合蛋白A、B分別表示-半乳糖苷酶與胰島素A、B鏈融合的蛋白)。請回答下列問題: 圖

16、1,圖2,(1)圖1基因表達(dá)載體中沒有標(biāo)注出來的基本結(jié)構(gòu)是。 (2)圖1中啟動子是酶識別和結(jié)合的部位,有了它才能啟動目的基因的表達(dá);氨芐青霉素抗性基因的作用是。 (3)構(gòu)建基因表達(dá)載體時必需的工具酶有。 (4)-半乳糖苷酶與胰島素A鏈或B鏈融合表達(dá),可將胰島素肽鏈上蛋白酶的切割位點(diǎn)隱藏在內(nèi)部,其意義在于。 (5)溴化氰能切斷肽鏈中甲硫氨酸羧基端的肽鍵,用溴化氰處理相應(yīng)的融合蛋白能獲得完整的A鏈或B鏈,且-半乳糖苷酶被切成多個肽段,這是因?yàn)椤?(6)根據(jù)圖2中胰島素的結(jié)構(gòu),請推測每個胰島素分子中所含游離氨基的數(shù)量。你的推測結(jié)果是,理由是。,答案(1)終止子 (2)RNA聚合作為標(biāo)記基因,將含有重

17、組質(zhì)粒的大腸桿菌篩選出來 (3)限制酶和DNA連接酶 (4)防止胰島素的A、B鏈被菌體內(nèi)蛋白酶降解 (5)-半乳糖苷酶中含多個甲硫氨酸,而胰島素A、B鏈中不含甲硫氨酸 (6)至少2個兩條肽鏈的一端各有一個游離的氨基,氨基酸R基團(tuán)中可能還含有游離的氨基,解析(1)完整的基因表達(dá)載體應(yīng)包含目的基因、啟動子、終止子、標(biāo)記基因等,圖1中沒有標(biāo)注出終止子。(2)啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位,可驅(qū)動轉(zhuǎn)錄出mRNA;氨芐青霉素抗性基因?qū)儆跇?biāo)記基因,可利用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基篩選出含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌。(3)構(gòu)建基因表達(dá)載體需用限制酶分別切割目的基因和質(zhì)粒,再用DNA連接酶將兩者連接形成重組質(zhì)粒。(

18、4)利用-半乳糖苷酶與胰島素A鏈或B鏈融合表達(dá)的意義是將胰島素肽鏈上的蛋白酶切割位點(diǎn)隱藏在-半乳糖苷酶內(nèi)部,從而防止胰島素A鏈或B鏈被大腸桿菌體內(nèi)的蛋白酶降解。(5)根據(jù)溴化氰的作用特點(diǎn)可知,溴化氰可將-半乳糖苷酶切成多個肽段,但不會切割胰島素A、B鏈,這與肽鏈中含有的甲硫氨酸數(shù)量有關(guān)。(6)由于每條肽鏈的一端都含有一個游離的氨基,所以蛋白質(zhì)分子中游離氨基的數(shù)量=肽鏈數(shù)+R基上游離氨基數(shù),故可推測胰島素(由A、B鏈組成)至少含有2個游離的氨基。,易錯警示基因表達(dá)載體的幾個組成部分中,啟動子和終止子是?？疾榈膬?nèi)容,也是易與mRNA上起始密碼子和終止密碼子相混淆的知識。避免將“游離氨基”與“氨基殘

19、基”混淆。,9.(2015江蘇單科,33,8分,0.448)熒光原位雜交可用熒光標(biāo)記的特異DNA片段為探針,與染色體上對應(yīng)的DNA片段結(jié)合,從而將特定的基因在染色體上定位。請回答下列問題: 圖1,圖2 (1)DNA熒光探針的制備過程如圖1所示,DNA酶隨機(jī)切開了核苷酸之間的鍵從而產(chǎn)生切口,隨后在DNA聚合酶作用下,以熒光標(biāo)記的為原料,合成熒光標(biāo)記的DNA探針。 (2)圖2表示探針與待測基因結(jié)合的原理。先將探針與染色體共同煮沸,使DNA雙鏈中,鍵斷裂,形成單鏈。隨后在降溫復(fù)性過程中,探針的堿基按照原則,與染色體上的特定基因序列形成較穩(wěn)定的雜交分子。圖中兩條姐妹染色單體中最多可有條熒光標(biāo)記的DNA

20、片段。 (3)A、B、C分別代表不同來源的一個染色體組,已知AA和BB中各有一對同源染色體可被熒光探針標(biāo)記。若植物甲(AABB)與植物乙(AACC)雜交,則其F1有絲分裂中期的細(xì)胞中可觀察到個熒光點(diǎn);在減數(shù)第一次分裂形成的兩個子細(xì)胞中分別可觀察到個熒光點(diǎn)。,答案(1)磷酸二酯脫氧核苷酸 (2)氫堿基互補(bǔ)配對4 (3)62和4,解析本題主要考查DNA的結(jié)構(gòu)、復(fù)制、有絲分裂和減數(shù)分裂的相關(guān)知識。(1)DNA酶可使DNA分子斷裂成為片段,為限制酶,其作用為切開兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。合成DNA分子的原料為4種脫氧核苷酸。(2)DNA分子受熱變性,氫鍵斷裂,解旋為單鏈。探針的堿基與染色體上的特定基

21、因序列按照堿基互補(bǔ)配對的原則,形成雜交分子。由于每條染色單體含有一個DNA分子,一個DNA分子可以有2條熒光標(biāo)記的片段,所以兩條姐妹染色單體中最多有4條熒光標(biāo)記的片段,但只能觀察到兩個熒光點(diǎn)。(3)植物甲與植物乙雜交后代F1為AABC,在有絲分裂中期已完成了DNA復(fù)制,并且A和B都可以被熒光探針標(biāo)記,所以可觀察到6個熒光點(diǎn)。F1AABC在減數(shù)第一次分裂形成的兩個子細(xì)胞分別含有A、AB,因此分別可觀察到2和4個熒光點(diǎn)。,以下為教師用書專用,10.(2015廣東理綜,25,6分)下圖為培育轉(zhuǎn)基因山羊生產(chǎn)人-酪蛋白的流程圖。 下列敘述正確的是(雙選)() A.過程所用的人-酪蛋白基因可從人cDNA文

22、庫中獲得 B.過程可選用囊胚期或原腸胚期的胚胎進(jìn)行移植 C.過程可使用胚胎分割技術(shù)擴(kuò)大轉(zhuǎn)基因山羊群體 D.過程人-酪蛋白基因在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄、翻譯,答案AC胚胎移植一般選桑椹胚或囊胚期胚胎進(jìn)行移植,不能選用原腸胚,B錯誤;基因的轉(zhuǎn)錄發(fā)生在細(xì)胞核內(nèi),D錯誤。,11.(2014廣東理綜,25,6分)利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)羧酸酯酶(CarE)制劑的流程如圖所示,下列敘述正確的是(雙選)() A.過程需使用逆轉(zhuǎn)錄酶 B.過程需使用解旋酶和PCR獲取目的基因 C.過程使用的感受態(tài)細(xì)胞可用NaCl溶液制備 D.過程可利用DNA分子雜交鑒定目的基因是否已導(dǎo)入受體細(xì)胞,答案AD由mRNA形成cDNA需要逆轉(zhuǎn)錄

23、酶,A正確;過程需要使用限制酶和PCR技術(shù)獲得并擴(kuò)增目的基因,B錯誤;過程使用的感受態(tài)細(xì)胞可用CaCl2溶液制備,C錯誤;工程菌是指用基因工程方法,使外源基因得到高效表達(dá)的菌類細(xì)胞株系,所以過程可利用DNA分子雜交鑒定目的基因是否已導(dǎo)入受體細(xì)胞,D正確。,12.(2015重慶理綜,6,6分)下列有關(guān)人胰島素基因表達(dá)載體的敘述,正確的是() A.表達(dá)載體中的胰島素基因可通過人肝細(xì)胞mRNA反轉(zhuǎn)錄獲得 B.表達(dá)載體的復(fù)制和胰島素基因的表達(dá)均啟動于復(fù)制原(起)點(diǎn) C.借助抗生素抗性基因可將含胰島素基因的受體細(xì)胞篩選出來 D.啟動子和終止密碼子均在胰島素基因的轉(zhuǎn)錄中起作用,答案C由于人肝細(xì)胞中胰島素基

24、因不能表達(dá),所以無法利用肝細(xì)胞mRNA反轉(zhuǎn)錄獲得胰島素基因,A項(xiàng)錯誤;表達(dá)載體的復(fù)制啟動于復(fù)制原點(diǎn),胰島素基因的轉(zhuǎn)錄啟動于啟動子,B項(xiàng)錯誤;抗生素抗性基因是標(biāo)記基因,作用是檢測受體細(xì)胞中是否含有目的基因,從而將含有胰島素基因的受體細(xì)胞篩選出來,C項(xiàng)正確;啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位,是轉(zhuǎn)錄的起點(diǎn),而終止密碼子位于mRNA上 ,在翻譯中起作用,D項(xiàng)錯誤。,13.(2017課標(biāo)全國,38,15分)真核生物基因中通常有內(nèi)含子,而原核生物基因中沒有,原核生物沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列的機(jī)制。已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表達(dá)出某種特定蛋白(簡稱蛋白A)?；卮鹣铝袉栴}:

25、(1)某同學(xué)從人的基因組文庫中獲得了基因A,以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到蛋白A,其原因是。 (2)若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體,在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中,不選用作為載體,其原因是。 (3)若要高效地獲得蛋白A,可選用大腸桿菌作為受體。因?yàn)榕c家蠶相比,大腸桿菌具有(答出兩點(diǎn)即可)等優(yōu)點(diǎn)。 (4)若要檢測基因A是否翻譯出蛋白A,可用的檢測物質(zhì)是(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗體”)。 (5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn),也可以說是基因工程的先導(dǎo),如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示,那么,這一啟示是。,答案(1)基因A有內(nèi)含子,在大腸桿菌中,

26、其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列不能被切除,無法表達(dá)出蛋白A(2)噬菌體噬菌體的宿主是細(xì)菌,而不是家蠶(3)繁殖快、容易培養(yǎng)(4)蛋白A的抗體(5)DNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體,解析本題主要考查基因工程的相關(guān)知識。(1)從人的基因組文庫中獲得的基因A中含有內(nèi)含子,而大腸桿菌屬于原核生物,故大腸桿菌不能切除基因A初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列,故基因A在大腸桿菌中無法表達(dá)出蛋白A。(2)由于病毒對宿主細(xì)胞的感染具有特異性,噬菌體只能寄生在細(xì)菌細(xì)胞中,不能感染家蠶細(xì)胞,故應(yīng)選用可感染家蠶的昆蟲病毒作為載體。(3)與真核生物相比,大腸桿菌等原核生物具有繁殖快、容易培養(yǎng)

27、、遺傳物質(zhì)相對較少等優(yōu)點(diǎn)。(4)檢測基因A是否翻譯出蛋白A,一般用抗原抗體雜交的方法,即用蛋白A的抗體與從細(xì)胞中提取的蛋白質(zhì)進(jìn)行雜交,觀察是否出現(xiàn)雜交帶。(5)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì)是S型菌的DNA進(jìn)入R型菌體內(nèi),并可在R型菌體內(nèi)完成表達(dá),這證明了DNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體,為基因工程奠定了基礎(chǔ)。,知識拓展真核生物基因中通常有內(nèi)含子,原核生物的基因中不含有內(nèi)含子,所以原核生物不能切除內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄的RNA序列,故基因工程中不能將真核生物的基因直接導(dǎo)入原核生物,而常使用反轉(zhuǎn)錄的方法先獲得真核生物的cDNA(不含內(nèi)含子),再進(jìn)行下一步操作。,14.(2016江蘇單科,33,9分)下

28、表是幾種限制酶識別序列及其切割位點(diǎn),圖1、圖2中標(biāo)注了相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn),其中切割位點(diǎn)相同的酶不重復(fù)標(biāo)注。請回答下列問題:,圖1,圖2 (1)用圖中質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒,應(yīng)選用兩種限制酶切割,酶切后的載體和目的基因片段,通過酶作用后獲得重組質(zhì)粒。為了擴(kuò)增重組質(zhì)粒,需將其轉(zhuǎn)入處于態(tài)的大腸桿菌。 (2)為了篩選出轉(zhuǎn)入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌,應(yīng)在篩選平板培養(yǎng)基中添加,平板上長出的菌落,常用PCR鑒定,所用的引物組成為圖2中。 (3)若BamH酶切的DNA末端與Bcl酶切的DNA末端連接,連接部位的6個堿基對序列為,對于該部位,這兩種酶(填“都能”、“都不能”或“只有一種能”)切開。 (4)若用

29、Sau3A切圖1質(zhì)粒最多可能獲得種大小不同的DNA片段。,答案(1)Bcl和Hind連接感受 (2)四環(huán)素引物甲和引物丙 (3)T GATC C A CTAG G都不能 (4)7,解析本題主要考查基因工程的相關(guān)知識。(1)分析4種限制酶識別的序列可知:BamH和Bcl識別序列中含有Sau3A的識別序列,這三種酶切割DNA后可以產(chǎn)生相同的黏性末端。為保證質(zhì)粒上含有標(biāo)記基因,切割質(zhì)粒時不能選用BamH和Sau3A,應(yīng)選用Bcl和Hind兩種限制酶切割;酶切后的載體和目的基因片段,需用DNA連接酶連接形成重組質(zhì)粒,為了擴(kuò)增重組質(zhì)粒,需將其轉(zhuǎn)入處于感受態(tài)的大腸桿菌中。(2)重組質(zhì)粒中四環(huán)素抗性基因結(jié)構(gòu)

30、完整,氨芐青霉素抗性基因結(jié)構(gòu)被破壞,在篩選平板培養(yǎng)基中添加四環(huán)素可以篩選出轉(zhuǎn)入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌。PCR擴(kuò)增目的基因時,需用引物甲和引物丙兩種引物。(3)BamH酶切產(chǎn)生的黏性末端為,Bcl酶切產(chǎn)生的黏性末端為,經(jīng)DNA連接酶連接后,連接部位的6 個堿基對序列為,此序列不能被BamH和Bcl識別,因此不能被兩 種酶切開。(4)圖1質(zhì)粒中含有Sau3A酶的3個識別序列,如圖:(A、B、C分別表示相鄰切點(diǎn)間的DNA片段),用Sau3A酶切,若在一個切點(diǎn)處切割可得到:B+C+A、C+A+B、A+B+C三種DNA片段(但其大小相同),若在兩個切點(diǎn)處切割可得到:A、B+C、A+C、B、A+B、C六種D

31、NA片段(其大小均不同);若在三個切點(diǎn)處均切割,可得到A、B、C三種大小不同的DNA片段,綜上所述,用Sau3A酶切質(zhì)粒最多可能獲得7種大小不同的DNA片段。,疑難突破準(zhǔn)確識別出BamH酶和Bcl酶識別序列中含有Sau3A酶的識別序列,是準(zhǔn)確解答本題的關(guān)鍵。注意第(4)小題中要考慮到Sau3A酶可能打開1個切點(diǎn)、2個切點(diǎn)和3個切點(diǎn)三種情況。,15.(2016課標(biāo)全國,40,15分)圖(a)中的三個DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三種限制性內(nèi)切酶的識別序列與切割位點(diǎn),圖(b)為某種表達(dá)載體的示意圖(載體上的EcoR、Sau3A的切點(diǎn)是唯一的)。 圖(a) 圖(b),根據(jù)基因

32、工程的有關(guān)知識,回答下列問題: (1)經(jīng)BamH酶切后得到的目的基因可以與上述表達(dá)載體被酶切后的產(chǎn)物連接,理由是。 (2)若某人利用圖(b)所示的表達(dá)載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子,如圖(c)所示。這三種重組子中,不能在宿主細(xì)胞中表達(dá)目的基因產(chǎn)物的有,不能表達(dá)的原因是。 圖(c),根據(jù)基因工程的有關(guān)知識,回答下列問題: (1)經(jīng)BamH酶切后得到的目的基因可以與上述表達(dá)載體被酶切后的產(chǎn)物連接,理由是。 (2)若某人利用圖(b)所示的表達(dá)載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子,如圖(c)所示。這三種重組子中,不能在宿主細(xì)胞中表達(dá)目的基因產(chǎn)物的有,不能表達(dá)的原因是。 圖(c),

33、(3)DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來的酶,常見的有和,其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是。,答案(1)Sau3A兩種酶切割后產(chǎn)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啟動子的上游,丙中目的基因插入在終止子的下游,二者的目的基因均不能被轉(zhuǎn)錄(3分,其他合理答案可酌情給分) (3)EcoliDNA連接酶T4DNA連接酶T4DNA連接酶(每空2分,共6分,其他合理答案可酌情給分),解析(1)分析圖(a)可知,限制酶Sau3A與BamH切割DNA后形成的黏性末端相同,故經(jīng)這兩種酶切割得到的產(chǎn)物可以用DNA連接酶進(jìn)行連接。(2)構(gòu)建基因表達(dá)載體時

34、,為保證目的基因能在宿主細(xì)胞中成功表達(dá),目的基因應(yīng)插入在啟動子和終止子之間,據(jù)此可判斷甲、丙均不符合要求,目的基因均不能被轉(zhuǎn)錄。(3)常見的DNA連接酶有EcoliDNA連接酶和T4DNA連接酶,其中T4DNA連接酶既能連接黏性末端又能連接平末端。,解后反思本題與2012年高考理綜新課標(biāo)卷第40題相類似,從而提醒我們:可以從歷年高考真題中窺探國家考試中心出題者的命題方向與角度。,16.2016浙江自選,18(一)下面是關(guān)于獲得能產(chǎn)生人干擾素大腸桿菌的問題。請回答: (1)用限制性核酸內(nèi)切酶識別人干擾素基因和質(zhì)粒中一段特定的并切割,然后用連接形成重組DNA。該質(zhì)粒是一種含抗生素抗性基因的核酸分子

35、。 A.雙鏈環(huán)狀B.單鏈環(huán)狀 C.雙鏈線狀D.單鏈線狀 (2)將含人干擾素基因的重組質(zhì)粒導(dǎo)入到大腸桿菌,經(jīng)含有的培養(yǎng)基篩選等過程,最終獲得能產(chǎn)生人干擾素的大腸桿菌。,答案(1)核苷酸序列DNA連接酶A(2)抗生素,解析(1)限制性核酸內(nèi)切酶可以識別特定的核苷酸序列并切割每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸間的磷酸二酯鍵,然后用DNA連接酶連接形成重組DNA。該大腸桿菌質(zhì)粒是一種很小的雙鏈環(huán)狀DNA分子。(2)由于該質(zhì)粒含有抗生素抗性基因,所以可以在含有抗生素的培養(yǎng)基中進(jìn)行篩選,最終獲得能產(chǎn)生人干擾素的大腸桿菌。,評析本題考查基因工程的原理及生態(tài)工程相關(guān)知識。難度較小。,17.(2015福建理綜,33

36、,10分)GDNF是一種神經(jīng)營養(yǎng)因子,對損傷的神經(jīng)細(xì)胞具有營養(yǎng)和保護(hù)作用。研究人員構(gòu)建了含GDNF基因的表達(dá)載體(如圖1所示),并導(dǎo)入到大鼠神經(jīng)干細(xì)胞中,用于干細(xì)胞基因治療的研究。請回答: 圖1,圖2 (1)在分離和培養(yǎng)大鼠神經(jīng)干細(xì)胞的過程中,使用胰蛋白酶的目的是。 (2)構(gòu)建含GDNF基因的表達(dá)載體時,需選擇圖1中的限制酶進(jìn)行酶切。 (3)經(jīng)酶切后的載體和GDNF基因進(jìn)行連接,連接產(chǎn)物經(jīng)篩選得到的載體主要有3種:單個載體自連、GDNF基因與載體正向連接、GDNF基因與載體反向連接(如圖1所示)。為鑒定這3種連接方式,選擇Hpa酶和BamH酶對篩選得到的載體進(jìn)行雙酶切,并對酶切后的DNA片段進(jìn)

37、行電泳分析,結(jié)果如圖2所示。圖中第泳道顯示所鑒定的載體是正向連接的。 (4)將正向連接的表達(dá)載體導(dǎo)入神經(jīng)干細(xì)胞后,為了檢測GDNF基因是否成功表達(dá),可用相應(yīng)的與提取的蛋白質(zhì)雜交。當(dāng)培養(yǎng)的神經(jīng)干細(xì)胞達(dá)到一定密度時,需進(jìn)行培養(yǎng)以得到更多數(shù)量的細(xì)胞,用于神經(jīng)干細(xì)胞移植治療實(shí)驗(yàn)。,答案(1)使細(xì)胞分散開(2)Xho(3)(4)抗體傳代,解析(1)因動物細(xì)胞體外培養(yǎng)時有接觸抑制現(xiàn)象,故需用胰蛋白酶處理動物組織,使細(xì)胞分散開。(2)目的基因兩端及載體DNA分子中均有Xho酶識別的核苷酸序列,故構(gòu)建基因表達(dá)載體時,應(yīng)用Xho酶切割DNA分子。(3)圖示可知載體中酶Hpa與Xho切割點(diǎn)距離為100 bp,GD

38、NF基因切割成600 bp和100 bp兩種DNA片段,由正向連接的重組載體中GDNF基因方向與Hpa、Xho酶切割結(jié)果可知,正向連接的重組載體被酶Hpa和酶Xho切割后,將得到6 000 bp和700 bp兩種DNA片段,即為。(4)可用抗原抗體雜交原理,對目的基因是否表達(dá)進(jìn)行檢測。當(dāng)培養(yǎng)液中的細(xì)胞達(dá)到一定密度后,可分瓶進(jìn)行傳代培養(yǎng),以獲得更多數(shù)量的細(xì)胞。,考點(diǎn)2PCR技術(shù)及基因工程的應(yīng)用 1.(2018江蘇單科,32,8分)為生產(chǎn)具有特定性能的-淀粉酶,研究人員從某種海洋細(xì)菌中克隆了-淀粉酶基因(1 656個堿基對),利用基因工程大量制備-淀粉酶,實(shí)驗(yàn)流程見圖。請回答下列問題: (1)利用

39、PCR技術(shù)擴(kuò)增-淀粉酶基因前,需先獲得細(xì)菌的。 (2)為了便于擴(kuò)增的DNA片段與表達(dá)載體連接,需在引物的端加上限制性酶切位點(diǎn),且常在兩條引物上設(shè)計加入不同的限制性酶切位點(diǎn),主要目的是。,(3)進(jìn)行擴(kuò)增時,反應(yīng)的溫度和時間需根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)定,下列選項(xiàng)中的設(shè)定與引物有關(guān),的設(shè)定與擴(kuò)增片段的長度有關(guān)。(填序號) 變性溫度退火溫度延伸溫度變性時間 退火時間延伸時間 (4)下圖表示篩選獲得的工程菌中編碼-淀粉酶的mRNA 的部分堿基序列: 5-AUGCCAUCAACAAAUACUAACACUU-3 圖中虛線框內(nèi)mRNA片段包含個密碼子,如虛線框后的序列未知,預(yù)測虛線框后的第一個密碼子最多有種。 (5

40、)獲得工程菌表達(dá)的-淀粉酶后,為探究影響酶活性的因素,以濃度為1%的可溶性淀粉為底物測定酶活性,結(jié)果如下:,根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,初步判斷該-淀粉酶活性最高的條件為。,答案(1)基因組DNA(2)5使DNA片段能定向插入表達(dá)載體,減少自連 (3)(4)813 (5)pH為8.5,緩沖液為50 mmol/L Tirs-HCl,解析(1)由題干信息可知某種海洋細(xì)菌含有-淀粉酶基因,因此在擴(kuò)增-淀粉酶基因前需先從細(xì)菌中提取細(xì)菌的基因組DNA。(2)由于引物的作用是引導(dǎo)子鏈的延伸,將脫氧核苷酸連接到引物上時,是與引物的3端相連的,由此確定需在引物的5端加上限制性酶切位點(diǎn)。常在兩條引物上加入不同的限制酶切位

41、點(diǎn)的主要目的是使DNA片段能定向插入表達(dá)載體,防止自身相連。(3)進(jìn)行PCR擴(kuò)增時,退火的溫度與引物長短和堿基種類有關(guān)。延伸時間長短的設(shè)定與擴(kuò)增片段的長度有關(guān)。(4)密碼子是指mRNA上決定一個氨基酸的三個相鄰的堿基,該mRNA上5端為AUG(起始密碼子),因此可依據(jù)三個堿基是一個密碼子來分析圖中虛線框中的堿基,可得出共有8個密碼子。由于虛線框后的第一個密碼子已經(jīng)固定為U,因此還有2個堿基未知,共可能有的種數(shù)為44=16,又因?yàn)閁AG、UGA、UAA為終止密碼子,因此決定氨基酸的密碼子最多有13種。(5)據(jù)表格數(shù)據(jù)可知:-淀粉酶在pH為8.5、緩沖液為50 mmol/L Tris-HCl的條件

42、下相對活性為99.5%,初步判斷此條件下酶活性最高。,2.(2017天津理綜,9,20分)玉米自交系(遺傳穩(wěn)定的育種材料)B具有高產(chǎn)、抗病等優(yōu)良性狀,但難以直接培育成轉(zhuǎn)基因植株,為使其獲得抗除草劑性狀,需依次進(jìn)行步驟、試驗(yàn)。 .獲得抗除草劑轉(zhuǎn)基因玉米自交系A(chǔ),技術(shù)路線如下圖。 (1)為防止酶切產(chǎn)物自身環(huán)化,構(gòu)建表達(dá)載體需用2種限制酶,選擇的原則是(單選)。 Ti質(zhì)粒內(nèi),每種限制酶只有一個切割位點(diǎn) G基因編碼蛋白質(zhì)的序列中,每種限制酶只有一個切割位點(diǎn) 酶切后,G基因形成的兩個黏性末端序列不相同 酶切后,Ti質(zhì)粒形成的兩個黏性末端序列相同 A.B.C.D. (2)下表是4種玉米自交系幼胚組織培養(yǎng)不

43、同階段的結(jié)果。據(jù)表可知,細(xì)胞脫分化時使用的激素是,自交系的幼胚最適合培養(yǎng)成愈傷組織作為轉(zhuǎn)化受體。,(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化愈傷組織時,T-DNA攜帶插入其內(nèi)的片段轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞。篩選轉(zhuǎn)化的愈傷組織,需使用含的選擇培養(yǎng)基。 (4)轉(zhuǎn)化過程中,愈傷組織表面常殘留農(nóng)桿菌,導(dǎo)致未轉(zhuǎn)化愈傷組織也可能在選擇培養(yǎng)基上生長。含有內(nèi)含子的報告基因只能在真核生物中正確表達(dá),其產(chǎn)物能催化無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍(lán)色。用K分別處理以下愈傷組織,出現(xiàn)藍(lán)色的是(多選)。 A.無農(nóng)桿菌附著的未轉(zhuǎn)化愈傷組織 B.無農(nóng)桿菌附著的轉(zhuǎn)化愈傷組織 C.農(nóng)桿菌附著的未轉(zhuǎn)化愈傷組織 D.農(nóng)桿菌附著的轉(zhuǎn)化愈傷組織 (5)組織培養(yǎng)獲得的轉(zhuǎn)基因植株(核DNA中

44、僅插入一個G基因)進(jìn)行自交,在子代含G基因的植株中,純合子占。繼續(xù)篩選,最終選育出抗除草劑純合自交系A(chǔ)。,答案(1)A(2)2,4-D乙(3)除草劑(4)BD(5),解析(1)利用雙酶切可有效防止出現(xiàn)限制酶切割后的產(chǎn)物(目的基因、載體)發(fā)生自身環(huán)化及目的基因與載體的任意連接現(xiàn)象。這要求每種限制酶在Ti質(zhì)粒內(nèi)只有一個切割位點(diǎn),含目的基因的DNA片段被兩種限制酶切割形成的黏性末端堿基序列不同。(2)細(xì)胞脫分化形成愈傷組織。表格信息顯示,使用了2,4-D促使細(xì)胞脫分化。作為轉(zhuǎn)化受體的幼胚,不僅要易脫分化,而且還要易再分化生芽、生根,故乙的幼胚最適合培養(yǎng)成愈傷組織作為轉(zhuǎn)化受體。(3)構(gòu)建的基因表達(dá)載體

45、中有抗生素抗性基因和除草劑抗性基因(除草劑抗性基因位于T-DNA片段上),因利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)基因時,只有T-DNA整合到植物細(xì)胞染色體DNA上,故需使用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)化的愈傷組織。(4)因“含有內(nèi)含子的報告基因只能在真核生物中正確表達(dá)”,只有細(xì)胞內(nèi)含有報告基因(成功轉(zhuǎn)化)的愈傷組織,用K處理后出現(xiàn)藍(lán)色,故選BD。(5)轉(zhuǎn)基因植株相當(dāng)于攜帶G基因的雜合子,轉(zhuǎn)基因植株自交,后代有3/4植株攜帶G 基因,其中純合子占1/3。,易錯警示轉(zhuǎn)基因植物培育過程中,篩選成功轉(zhuǎn)化的植物受體細(xì)胞的標(biāo)準(zhǔn) 利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法完成植物細(xì)胞轉(zhuǎn)基因時,因只有Ti質(zhì)粒的T-DNA整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上,故篩選

46、轉(zhuǎn)化的植物受體細(xì)胞只能借助T-DNA片段上的特殊基因作為篩選標(biāo)準(zhǔn),而Ti質(zhì)粒上的非T-DNA片段未導(dǎo)入植物受體細(xì)胞,在對轉(zhuǎn)化后的受體細(xì)胞篩選時不能以此作為選擇標(biāo)準(zhǔn)。,3.(2017江蘇單科,33,8分)金屬硫蛋白(MT)是一類廣泛存在的金屬結(jié)合蛋白,某研究小組計劃通過多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴(kuò)增獲得目的基因,構(gòu)建轉(zhuǎn)基因工程菌,用于重金屬廢水的凈化處理。PCR擴(kuò)增過程示意圖如下,請回答下列問題: (1)從高表達(dá)MT蛋白的生物組織中提取mRNA,通過獲得用于PCR擴(kuò)增。 (2)設(shè)計一對與MT基因兩端序列互補(bǔ)配對的引物(引物1和引物2),為方便構(gòu)建重組質(zhì)粒,在引物,中需要增加適當(dāng)?shù)奈稽c(diǎn)。設(shè)計引物時需

47、要避免引物之間形成,而造成引物自連。 (3)圖中步驟1代表,步驟2代表退火,步驟3代表延伸,這三個步驟組成一輪循環(huán)。 (4)PCR擴(kuò)增時,退火溫度的設(shè)定是成敗的關(guān)鍵。退火溫度過高會破壞的堿基配對。退火溫度的設(shè)定與引物長度、堿基組成有關(guān),長度相同但的引物需要設(shè)定更高的退火溫度。 (5)如果PCR反應(yīng)得不到任何擴(kuò)增產(chǎn)物,則可以采取的改進(jìn)措施有(填序號:升高退火溫度降低退火溫度重新設(shè)計引物)。,答案(1)逆轉(zhuǎn)錄cDNA(2)限制性核酸內(nèi)切酶堿基互補(bǔ)配對(3)變性(4)引物與模板GC含量高(5),解析本題主要考查目的基因的獲取及PCR技術(shù)的有關(guān)知識。(1)依據(jù)題中表述現(xiàn)象分析,mRNA合成目的基因的過

48、程應(yīng)為逆轉(zhuǎn)錄過程,由mRNA直接逆轉(zhuǎn)錄形成的DNA為cDNA。(2)構(gòu)建重組質(zhì)粒時需要限制酶和DNA連接酶,因此推測在引物中需要增加適當(dāng)?shù)南拗泼缸R別的位點(diǎn)。設(shè)計引物時需要注意避免引物1和引物2之間形成堿基互補(bǔ)配對。(3)圖中步驟1代表變性。(4)退火溫度過高會破壞引物與模板鏈之間的堿基互補(bǔ)配對。由于含G/C堿基對多的DNA穩(wěn)定性強(qiáng),因此在PCR過程中設(shè)置的溫度應(yīng)視G/C的含量而定。(5)溫度過高不利于引物與模板結(jié)合;引物設(shè)計不合理也會影響PCR擴(kuò)增反應(yīng)。,知識歸納關(guān)于引物的幾個問題:引物是一小段DNA或RNA,它能與DNA母鏈的一段堿基序列互補(bǔ)配對,其長度通常為2030個核苷酸。由于PCR利用

49、了DNA的熱變性原理,因此溫度的高低直接影響DNA變性、復(fù)性和延伸的過程,特別是復(fù)性的過程即題中的退火過程,它關(guān)乎引物是否能與模板鏈結(jié)合,只有二者結(jié)合后才有可能進(jìn)行“延伸”。結(jié)合DNA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),A與T之間有2個氫鍵、C與G之間有3個氫鍵的知識分析,引物中含堿基不同則耐溫程度不同,其中含C/G較多的引物,PCR擴(kuò)增時溫度可適當(dāng)提高。,4.(2016天津理綜,7,12分)人血清白蛋白(HSA)具有重要的醫(yī)用價值,只能從人血漿中制備。如圖是以基因工程技術(shù)獲取重組HSA(rHSA)的兩條途徑。 (1)為獲取HSA基因,首先需采集人的血液,提取合成總cDNA,然后以cDNA為模板,使用PCR技術(shù)擴(kuò)增H

50、SA基因。下圖中箭頭表示一條引物結(jié)合模板的位置及擴(kuò)增方向,請用箭頭在方框內(nèi)標(biāo)出另一條引物的位置及擴(kuò)增方向。 (2)啟動子通常具有物種及組織特異性,構(gòu)建在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)特異表達(dá)rHSA的載體,需要選擇的啟動子是(填寫字母,單選)。 A.人血細(xì)胞啟動子B.水稻胚乳細(xì)胞啟動子 C.大腸桿菌啟動子D.農(nóng)桿菌啟動子,(3)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細(xì)胞的過程中,需添加酚類物質(zhì),其目的是。 (4)人體合成的初始HSA多肽,需要經(jīng)過膜系統(tǒng)加工形成正確空間結(jié)構(gòu)才有活性。與途徑相比,選擇途徑獲取rHSA的優(yōu)勢是。 (5)為證明rHSA具有醫(yī)用價值,須確認(rèn)rHSA與的生物學(xué)功能一致。,答案(1)總RNA(或mRNA)

51、 (2)B (3)吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞,有利于目的基因成功轉(zhuǎn)化 (4)水稻是真核生物,具有膜系統(tǒng),能對初始rHSA多肽進(jìn)行高效加工 (5)HSA,解析本題主要考查基因工程的相關(guān)知識。(1)總cDNA是以mRNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成的,所以需要提取人的總RNA或mRNA;PCR擴(kuò)增的原理是DNA雙鏈復(fù)制,DNA雙鏈復(fù)制時,兩條子鏈的延伸方向相反,所以引物的位置及方向如答案所示。(2)要使rHSA基因在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)特異性表達(dá),需要選擇水稻胚乳細(xì)胞的啟動子。(3)酚類物質(zhì)可吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞,使農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒上的T-DNA轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上,有利于目的基因成功

52、轉(zhuǎn)化。(4)大腸桿菌為原核生物,無內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體,不能對多肽進(jìn)行高效加工,而水稻是真核生物,具有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體,可對多肽鏈進(jìn)行高效加工。(5)要證明rHSA具有醫(yī)用價值,須確認(rèn)rHSA與HSA的生物學(xué)功能一致。,易錯警示注意PCR技術(shù)的原理是DNA雙鏈復(fù)制,DNA雙鏈復(fù)制時,兩條母鏈分別作為模板,新合成的兩條子鏈延伸的方向相反,由此確定引物的位置及擴(kuò)增方向。,5.(2015課標(biāo),40,15分,0.4173)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P),該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,由305個氨基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸,240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸,改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留P的

53、功能,而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}: (1)從上述資料可知,若要改變蛋白質(zhì)的功能,可以考慮對蛋白質(zhì)的進(jìn)行改造。 (2)以P基因序列為基礎(chǔ),獲得P1基因的途徑有修飾 基因或合成基因。所獲得的基因表達(dá)時是遵循中心法則的,中心法則的全部內(nèi)容包括 的復(fù)制;以及遺傳信息在不同分子之間的流動,即:。 (3)蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程,其基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā),通過和,進(jìn)而確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列,據(jù)此獲得基因,再經(jīng)表達(dá)、純化獲得蛋白質(zhì),之后還需要對蛋白質(zhì)的生物進(jìn)行鑒定。,答案(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(1分,其他合理答案也給分) (2)PP1(每空2分,共4分)DNA和RNA(或遺

54、傳物質(zhì))(2分)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯)(3分) (3)設(shè)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列(每空2分,共4分)功能(1分),解析(1)蛋白質(zhì)的功能與結(jié)構(gòu)相關(guān),若要改變蛋白質(zhì)的功能,需要對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。(2)確定目的基因的堿基序列后,可通過對現(xiàn)有基因進(jìn)行改造或者重新合成來獲得目的基因。中心法則的內(nèi)容包括遺傳信息的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄和翻譯。(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是從預(yù)期蛋白質(zhì)功能出發(fā),通過設(shè)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和推測氨基酸序列,進(jìn)而確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列。獲得蛋白質(zhì)之后要對蛋白質(zhì)的生物功能進(jìn)行鑒定。,6.(2014海南單科,31,15分)下圖是將某細(xì)菌的基因

55、A導(dǎo)入大腸桿菌內(nèi),制備“工程菌”的示意圖。 據(jù)圖回答: (1)獲得A有兩條途徑:一是以A的mRNA為模板,在酶的催化下,合成互補(bǔ)的單鏈DNA,然后在的作用下合成雙鏈DNA,從而獲得所需基因;二是根據(jù)目標(biāo)蛋白質(zhì)的序列,推測出相應(yīng)的mRNA序列,然后按照堿基互補(bǔ)配對原則,推測其DNA的序列,再通過化學(xué)方法合成所需基因。 (2)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA時,需要在反應(yīng)體系中添加的有機(jī)物質(zhì)有、4種脫氧核糖核苷三磷酸和耐熱性的DNA聚合酶,擴(kuò)增過程可以在PCR擴(kuò)增儀中完成。,(3)由A和載體B拼接形成的C通常稱為。 (4)在基因工程中,常用Ca2+處理D,其目的是。,答案(1)逆轉(zhuǎn)錄DNA聚合酶氨基酸脫氧

56、核苷酸 (2)引物模板DNA (3)重組DNA (4)提高受體細(xì)胞的轉(zhuǎn)化率,解析(1)利用逆轉(zhuǎn)錄法合成目的基因的過程是:以mRNA為模板,在逆轉(zhuǎn)錄酶的催化作用下合成單鏈DNA,然后在DNA聚合酶作用下,合成雙鏈DNA分子;根據(jù)蛋白質(zhì)工程合成目的基因的過程是:根據(jù)目標(biāo)蛋白質(zhì)的氨基酸序列,推測相應(yīng)的mRNA序列,然后按照堿基互補(bǔ)配對原則,推測DNA中脫氧核苷酸的排列順序,通過化學(xué)方法合成。(2)PCR過程中需要酶、底物、模板、引物和能量等條件。(3)目的基因和運(yùn)載體結(jié)合,形成重組DNA(基因表達(dá)載體)。(4)在將大腸桿菌作為受體細(xì)胞時,需要先用Ca2+處理,使之成為感受態(tài)細(xì)胞,有利于其吸收重組DN

57、A分子。,以下為教師用書專用,7.(2014重慶理綜,2,6分)生物技術(shù)安全性和倫理問題是社會關(guān)注的熱點(diǎn)。下列敘述,錯誤的是() A.應(yīng)嚴(yán)格選擇轉(zhuǎn)基因植物的目的基因,避免產(chǎn)生對人類有害的物質(zhì) B.當(dāng)今社會的普遍觀點(diǎn)是禁止克隆人的實(shí)驗(yàn),但不反對治療性克隆 C.反對設(shè)計試管嬰兒的原因之一是有人濫用此技術(shù)選擇性設(shè)計嬰兒 D.生物武器是用微生物、毒素、干擾素及重組致病菌等來形成殺傷力,答案D在獲得轉(zhuǎn)基因植物時,要嚴(yán)格選擇目的基因,避免產(chǎn)生對人類有害的毒性蛋白或過敏蛋白等物質(zhì),A正確;當(dāng)今社會的普遍觀點(diǎn)是禁止有關(guān)人類的生殖性克隆,但不反對治療性克隆,B正確;反對設(shè)計試管嬰兒的原因之一是有人將此技術(shù)用于設(shè)

58、計嬰兒性別,C正確;生物武器包括致病菌、病毒、生化毒劑及經(jīng)過基因重組的致病菌等,干擾素不屬于生物武器,D錯誤。,8.(2014重慶理綜,4,6分)如圖是利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖。以下相關(guān)敘述,正確的是(),A.的構(gòu)建需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA聚合酶參與 B.侵染植物細(xì)胞后,重組Ti質(zhì)粒整合到的染色體上 C.的染色體上若含抗蟲基因,則就表現(xiàn)出抗蟲性狀 D.只要表現(xiàn)出抗蟲性狀就表明植株發(fā)生了可遺傳變異,答案D的構(gòu)建需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶參與,A錯誤;侵染植物細(xì)胞后,通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用,使目的基因進(jìn)入植物細(xì)胞并整合到的染色體上,B錯誤;的染色體上含有目的基因(抗蟲基因)但不一

59、定表達(dá),C錯誤;基因工程依據(jù)的原理是基因重組,基因重組屬于可遺傳變異,D正確。,試題點(diǎn)評本題考查了基因工程的相關(guān)知識,考查了學(xué)生的理解能力,難度中等。,9.(2015海南單科,31,15分)在體內(nèi),人胰島素基因表達(dá)可合成出一條稱為前胰島素原的肽鏈,此肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中經(jīng)酶甲切割掉氨基端一段短肽后成為胰島素原,進(jìn)入高爾基體的胰島素原經(jīng)酶乙切割去除中間片段C后,產(chǎn)生A、B兩條肽鏈,再經(jīng)酶丙作用生成由51個氨基酸殘基組成的胰島素。目前,利用基因工程技術(shù)可大量生產(chǎn)胰島素?；卮鹣铝袉栴}: (1)人體內(nèi)合成前胰島素原的細(xì)胞是,合成胰高血糖素的細(xì)胞是。 (2)可根據(jù)胰島素原的氨基酸序列,設(shè)計并合成編碼胰島素原的

60、序列,用該序列與質(zhì)粒表達(dá)載體構(gòu)建胰島素原基因重組表達(dá)載體,再經(jīng)過細(xì)菌轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定,即可建立能穩(wěn)定合成的基因工程菌。 (3)用胰島素原抗體檢測該工程菌的培養(yǎng)物時,培養(yǎng)液無抗原抗體反應(yīng),菌體有抗原抗體反應(yīng),則用該工程菌進(jìn)行工業(yè)發(fā)酵時,應(yīng)從中分離、純化胰島素原。胰島素原經(jīng)酶處理便可轉(zhuǎn)變?yōu)橐葝u素。,答案(1)胰島B細(xì)胞胰島A細(xì)胞(2)DNA胰島素原(3)菌體,解析(1)人體合成前胰島素原的細(xì)胞是胰島B細(xì)胞,合成胰高血糖素的細(xì)胞是胰島A細(xì)胞。(2)蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)胰島素時,需根據(jù)胰島素原的氨基酸序列,設(shè)計并合成編碼胰島素原的脫氧核苷酸序列(目的基因),然后再構(gòu)建胰島素原基因重組表達(dá)載體,導(dǎo)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)

61、,再經(jīng)過細(xì)菌轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定,即可建立能穩(wěn)定合成胰島素原的工程菌。(3)運(yùn)用抗原抗體檢測法檢測胰島素原時,培養(yǎng)液無抗原抗體反應(yīng),菌體有抗原抗體反應(yīng),故應(yīng)從菌體中分離、純化胰島素原。,10.(2014天津理綜,8,12分)嗜熱土壤芽胞桿菌產(chǎn)生的-葡萄糖苷酶(BglB)是一種耐熱纖維素酶,為使其在工業(yè)生產(chǎn)中更好地應(yīng)用,開展了以下試驗(yàn): .利用大腸桿菌表達(dá)BglB酶 (1)PCR擴(kuò)增bglB基因時,選用基因組DNA作模板。 (2)上圖為質(zhì)粒限制酶酶切圖譜。bglB基因不含圖中限制酶識別序列。為使PCR擴(kuò)增的bglB基因重組進(jìn)該質(zhì)粒,擴(kuò)增的bglB基因兩端需分別引入和不同限制酶的識別序列。 (3)大腸

62、桿菌不能降解纖維素,但轉(zhuǎn)入上述構(gòu)建好的表達(dá)載體后則獲得了降解纖維素的能力,這,是因?yàn)椤?.溫度對BglB酶活性的影響 (4)據(jù)圖1、2可知,80 保溫30分鐘后,BglB酶會;為高效利用BglB酶降解纖維素,反應(yīng)溫度最好控制在(單選)。 A.50 B.60 C.70 D.80 ,注:酶的熱穩(wěn)定性是酶在一定溫度下,保溫一 段時間后通過其活性的保持程度來反映的 .利用分子育種技術(shù)提高BglB酶的熱穩(wěn)定性 在PCR擴(kuò)增bglB基因的過程中,加入誘變劑可提高bglB基因的突變率。經(jīng)過篩選,可獲得能表達(dá)出熱穩(wěn)定性高的BglB酶的基因。 (5)與用誘變劑直接處理嗜熱土壤芽胞桿菌相比,上述育種技術(shù)獲取熱穩(wěn)定

63、性高的BglB酶基因,的效率更高,其原因是在PCR過程中(多選)。 A.僅針對bglB基因進(jìn)行誘變 B.bglB基因產(chǎn)生了定向突變 C.bglB基因可快速累積突變 D.bglB基因突變不會導(dǎo)致酶的氨基酸數(shù)目改變,答案(1)嗜熱土壤芽胞桿菌 (2)NdeBamH (3)轉(zhuǎn)基因的大腸桿菌分泌出有活性的BglB酶 (4)失活B (5)A、C,解析(1)BglB由嗜熱土壤芽胞桿菌產(chǎn)生,故PCR擴(kuò)增bglB基因時,應(yīng)選用嗜熱土壤芽胞桿菌基因組DNA作模板。(2)目的基因在與質(zhì)粒連接時,需連接在啟動子和終止子之間,且所用限制酶不能破壞啟動子、終止子和標(biāo)記基因,所以切割質(zhì)粒應(yīng)選用Nde和BamH兩種酶,則擴(kuò)

64、增的bglB基因兩端需分別引入Nde和BamH兩種酶的識別序列。(3)轉(zhuǎn)基因大腸桿菌含有的bglB基因表達(dá),合成了耐熱的纖維素酶,所以其獲得了降解纖維素的能力。(4)由圖2可知,80 保溫30分鐘后,BglB酶的相對活性為0,所以此時該酶失活;由圖1可知:60 70 時BglB酶的相對活性最高。70 時,該酶活性易降低,所以為高效利用BglB酶降解纖維素應(yīng)最好將溫度控制在60 。(5)在PCR擴(kuò)增bglB基因時加入誘變劑僅對該基因進(jìn)行誘變,可快速累積突變,但誘發(fā)基因突變時,突變?nèi)允遣欢ㄏ虻?且突變的結(jié)果可以改變酶中氨基酸的數(shù)目。故A、C正確,B、D錯誤。,11.(2017課標(biāo)全國,38,15分

65、)幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成分,幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi),可增強(qiáng)其抗真菌病的能力?；卮鹣铝袉栴}: (1)在進(jìn)行基因工程操作時,若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA,常選用嫩葉而不選用老葉作為實(shí)驗(yàn)材料,原因是。提取RNA時,提取液中需添加RNA酶抑制劑,其目的是。 (2)以mRNA為材料可以獲得cDNA,其原理是。 (3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá),需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,原因是(答出兩點(diǎn)即可)。 (4)當(dāng)幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時,DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是。 (5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的

66、基因組中)抗真菌病的能力沒有提高,根據(jù)中心法則分析,其可能的原因是。,答案(1)嫩葉組織細(xì)胞易破碎防止RNA降解(2)在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下,以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對的原則可以合成cDNA(3)目的基因無復(fù)制原點(diǎn);目的基因無表達(dá)所需啟動子(4)磷酸二酯鍵(5)目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常,解析本題考查基因工程的相關(guān)知識。(1)由于嫩葉組織細(xì)胞比老葉細(xì)胞易破碎,所以適于作為提取幾丁質(zhì)酶的mRNA的實(shí)驗(yàn)材料。由于植物組織中存在的RNA酶能將RNA分解,所以實(shí)驗(yàn)過程中要添加RNA酶抑制劑以降低RNA酶的活性,保護(hù)提取的RNA不被分解。(2)以mRNA為材料獲得cDNA的過程為逆轉(zhuǎn)錄,即以mRNA為模板、以4種脫氧核糖核苷酸為原料,在逆轉(zhuǎn)錄酶的催化下,遵循堿基互補(bǔ)配對原則,合成cDNA的過程。(3)由于目的基因無復(fù)制原點(diǎn),也無基因表達(dá)所需的啟動子和終止子,所以需與質(zhì)粒構(gòu)建重組質(zhì)粒后再導(dǎo)入受體細(xì)胞。(4)DNA連接酶可以催化兩個DNA片段的黏性末端或平末端連接形成磷酸二酯鍵。(5)幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中,但是植株抗真菌病的能力沒有提高,從中心法則角度分析,可能是轉(zhuǎn)基因植株