專題30基因工程挖命題【考情探究】考點內(nèi)容要求5年考情預測熱度考題示例素養(yǎng)要素難度基因工程工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生a2016浙江4月選考,32(二),7分科學思維科學探究難基因工程的原理和技術b基因工程的應用a活動:提出生活中的疑難問題,設計用基因工程技術解決的方案c分析解讀本專題包含了基因工程的原理、操作流程及應用等知識點,為選考加試部分內(nèi)容,預計今后考查仍以非選擇題形式為主,多以具體的案例為背景,或結(jié)合植物克隆加以考查。復習時要重點掌握基因工程的基本原理和操作流程,能靈活應用基因工程技術解決實際問題?！菊骖}典例】破考點考點基因工程【考點集訓】考向基因工程的原理及應用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DNAC.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答案D2.【加試題】2017浙江杭州重點中學期中,32(二),6分人血清蛋白(HSA)具有重要的醫(yī)用價值。如圖是用基因工程技術獲取重組HSA(rHSA)的兩條途徑。(1)如果HSA基因序列未知,可以采用的方法獲取該目的基因,為了使目的基因能夠在宿主細胞中復制和穩(wěn)定保存,通常要先構(gòu)建后才能導入宿主細胞。(2)方框中的“?”一般選用的生物是,為了提高過程的導入成功率,通常用處理大腸桿菌。(3)人體合成的初始HSA多肽,需要經(jīng)過膜系統(tǒng)加工形成正確的空間結(jié)構(gòu)才能有活性,所以,選擇途徑(填“”或“”)獲取rHSA更有優(yōu)勢。(4)為了鑒定宿主細胞中是否產(chǎn)生rHSA,可以用方法來進行檢驗。A.檢驗HSA基因是否導入B.檢驗細胞中是否產(chǎn)生相應的mRNAC.抗原抗體雜交D.檢測是否有標記基因答案(1)從基因文庫中提取重組DNA分子(2)農(nóng)桿菌氯化鈣(3)(4)C煉技法方法限制性核酸內(nèi)切酶的選擇【方法集訓】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,圖(b)為某種表達載體的示意圖(載體上的EcoR、Sau3A的切點是唯一的)。圖(a)圖(b)根據(jù)基因工程的有關知識,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,不能在宿主細胞中表達目的基因產(chǎn)物的有,不能表達的原因是 。圖(c)(3)DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來的酶,常見的有和,其中既能連接粘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粘性末端(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)過專題【五年高考】A組自主命題浙江卷題組考點基因工程1.【加試題】2016浙江4月選考,32(二),7分回答下列問題:兔肝細胞中的基因E編碼代謝甲醛的酶,擬利用基因工程技術將基因E轉(zhuǎn)入矮牽牛中,以提高矮牽牛對甲醛的代謝能力,請回答:(1)從兔肝細胞中提取mRNA,在酶的作用下形成互補DNA,然后以此DNA為模板擴增得到基因E。在相關酶的作用下,將基因E與Ti質(zhì)粒連接在一起,形成,再導入用氯化鈣處理的,侵染矮牽牛葉片。將被侵染的葉片除菌后進行培養(yǎng),最終得到轉(zhuǎn)基因矮牽牛。其中培養(yǎng)過程正確的是(A.葉片在含適宜濃度生長素的培養(yǎng)基上分化形成愈傷組織B.愈傷組織在含細胞分裂素和生長素配比較高的培養(yǎng)基上形成芽C.再生的芽在細胞分裂素含量較高的培養(yǎng)基上生根D.愈傷組織在含適宜濃度植物生長調(diào)節(jié)劑的培養(yǎng)基上脫分化形成再生植株)。(2)取轉(zhuǎn)基因矮牽牛葉片,放入含MS液體培養(yǎng)基和適宜濃度甲醛且密封的試管中。將試管置于上,進行液體懸浮培養(yǎng)。一段時間后測定培養(yǎng)基中甲醛的含量,以判斷基因E是否在轉(zhuǎn)基因矮牽牛中正常表達。培養(yǎng)過程中液體培養(yǎng)基的作用:一是提供營養(yǎng);二是,從而使葉片保持正常的形態(tài)。答案(1)逆轉(zhuǎn)錄重組質(zhì)粒(重組DNA分子)農(nóng)桿菌B(2)搖床維持滲透壓教師用書專用(2)2.(2012浙江理綜,6,6分)天然的玫瑰沒有藍色花,這是由于缺少控制藍色色素合成的基因B,而開藍色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B?，F(xiàn)用基因工程技術培育藍玫瑰,下列操作正確的是()A.提取矮牽牛藍色花的mRNA,經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補的DNA,再擴增基因BB.利用限制性核酸內(nèi)切酶從開藍色花矮牽牛的基因文庫中獲取基因BC.利用DNA聚合酶將基因B與質(zhì)粒連接后導入玫瑰細胞D.將基因B直接導入大腸桿菌,然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細胞答案AB組統(tǒng)一命題、省(區(qū)、市)卷題組考點基因工程1.(2018海南單科,31,8分)甜蛋白是一種高甜度的特殊蛋白質(zhì)。為了改善黃瓜的品質(zhì),科學家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將一種甜蛋白基因成功導入黃瓜細胞,得到了轉(zhuǎn)基因植株?；卮鹣铝袉栴}:(1)用農(nóng)桿菌感染時,應優(yōu)先選用黃瓜(填“受傷的”或“完好的”)葉片與含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌共培養(yǎng),選用這種葉片的理由是。(2)若在轉(zhuǎn)基因黃瓜中檢測到這種甜蛋白,則表明該重組質(zhì)粒中已轉(zhuǎn)移到植物細胞中且能夠表達;用該轉(zhuǎn)基因黃瓜的某一植株與一株非轉(zhuǎn)基因植株雜交,發(fā)現(xiàn)子代中含甜蛋白個體數(shù)與不含甜蛋白個體數(shù)之比為11,則說明甜蛋白基因已經(jīng)整合到(填“核基因組”“線粒體基因組”或“葉綠體基因組”)中。(3)假設某種轉(zhuǎn)基因作物因為受到病毒感染而減產(chǎn),若要以該轉(zhuǎn)基因作物為材料獲得脫毒苗,應選用作為外植體進行組織培養(yǎng)。(4)通常,基因工程操作主要有4個步驟,即目的基因獲取、重組表達載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細胞、目的基因的檢測與鑒定。因此,基因工程的含義可概括為 。答案(1)受傷的葉片傷口處的細胞釋放出大量酚類物質(zhì),可吸引農(nóng)桿菌移向這些細胞(2)甜蛋白基因核基因組(3)莖尖(4)按照人們的愿望進行設計,并通過體外重組和轉(zhuǎn)基因等技術,賦予生物新的遺傳特性,創(chuàng)造出符合人們需要的新生物類型2.(2016江蘇單科,33,9分)下表是幾種限制酶識別序列及其切割位點,圖1、圖2中標注了相關限制酶的酶切位點,其中切割位點相同的酶不重復標注。請回答下列問題:限制酶BamHBclSau3AHind識別序列及切割位點G GATC CC CTAG GT GATC AA CTAG TGATCCTAGA AGCT TT TCGA A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HindDNA連接感受(2)四環(huán)素引物甲和引物丙(3)T GATC CA CTAG GG GATC AC CTAG T都不能(4)7教師用書專用(3)3.(2016課標全國,40,15分)某一質(zhì)粒載體如圖所示,外源DNA插入到Ampr或Tetr中會導致相應的基因失活(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連接酶進行連接反應,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具,應具備的基本條件有(答出兩點即可),而作為基因表達載體,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)基進行篩選,在上述四種大腸桿菌細胞中,未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細胞是不能區(qū)分的,其原因是;并且和 的細胞也是不能區(qū)分的,其原因是。在上述篩選的基礎上,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復制所需的原料來自。答案(1)能自我復制、具有標記基因(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)受體細胞【三年模擬】非選擇題(共40分)1.【加試題】2019屆浙江超級全能生9月聯(lián)考,32(二)(7分)重瓣紫堇具有較高觀賞和藥用價值,但自然狀態(tài)下幾乎高度不育。為解決重瓣紫堇的繁殖難題,科學家利用另一種植物的可育基因M,完成了對重瓣紫堇的改造,流程如圖:(圖中箭頭指的是不同限制酶識別的位點)請回答:(1)在本例中,應選用的限制酶是,以避免質(zhì)粒自身環(huán)化、錯向連接等問題。連接目的基因和質(zhì)粒時,關鍵需要催化鍵的形成。(2)導入受體細胞時,應選用CaCl2處理,使其,從而有利于重組質(zhì)粒的導入。(3)利用紫堇根尖細胞培養(yǎng)成完整植株,依據(jù)的原理是。理論上,(填“能”或“不能”)用紫堇的葉肉細胞代替根尖細胞完成上述改造工作。(4)若圖中所得的轉(zhuǎn)基因紫堇植株自交一代,子代中能穩(wěn)定遺傳的個體所占的比例為。答案(1)Hind 和Xho 磷酸二酯(2)農(nóng)桿菌細胞壁通透性增大(或處于感受態(tài))(3)細胞的全能性能(4)1/42.【加試題】2019屆浙江七彩陽光9月聯(lián)考,32(二)(5分)某研究小組欲利用抗蟲基因,通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育抗蟲玫瑰。圖1和圖2分別表示出了抗蟲基因和農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的限制性核酸內(nèi)切酶的識別位點和抗生素抗性基因(Pst、Sma、Alu表示限制性核酸內(nèi)切酶切割位點;ampr為氨芐青霉素抗性基因,tet為四環(huán)素抗性基因)。圖1圖2請回答:(1)為獲得大量抗蟲基因,且保證形成重組質(zhì)粒時,目的基因以唯一方向接入,可選用(填限制酶的種類)分別切割目的基因和Ti質(zhì)粒,再用DNA連接酶連接,形成重組DNA分子,再與經(jīng)過處理的(A.有ampr和tetB.有ampr,無tetC.無ampr,有tetD.無 ampr和tet)農(nóng)桿菌液混合,使重組DNA進入農(nóng)桿菌,再利用農(nóng)桿菌將重組DNA轉(zhuǎn)入培養(yǎng)的玫瑰細胞,使目的基因?qū)朊倒寮毎小?2)將含有導入了目的基因的玫瑰細胞的試管放在上,進行液體懸浮培養(yǎng),獲得胚性細胞,進而培育成抗蟲玫瑰。(3)這種借助基因工程方法,將外源基因?qū)胧荏w細胞,再通過將這些轉(zhuǎn)基因細胞進行培養(yǎng),獲得具有特定性狀的新植株的技術就是。答案(1)Sma和PstCaCl2D(2)搖床(3)植物細胞工程技術3.【加試題】2019屆浙江紹興9月聯(lián)考,32(二)(7分)基因敲除是針對某個序列已知但功能未知的基因,改變其基因結(jié)構(gòu),令該基因功能喪失,從而對生物體造成影響,進而推測出該基因功能的一門技術。以下是制備APOE基因敲除小鼠的常規(guī)過程:備注:Neo基因是新霉素的抗藥基因;APOE是指載脂蛋白E,參與脂蛋白的代謝與轉(zhuǎn)化。 請回答:(1)為了獲得APOE基因,可以用或者PCR擴增。過程中所需的工具酶有。Neo基因除了破壞APOE基因外,還具有的作用最可能是。(2)培養(yǎng)小鼠胚胎干細胞時,首先要在培養(yǎng)皿底部制備飼養(yǎng)層,用于飼養(yǎng)層的細胞一般是。經(jīng)過克隆以后的細胞的后裔細胞群稱為純系,細胞純系的特點是,從而便于研究。(3)純合的APOE基因敲除小鼠(填“能”或“不能”)表達APOE,與正常小鼠相比表現(xiàn)出 性狀。答案(1)化學方法合成限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶作為標記基因,便于篩選(2)胚胎成纖維細胞遺傳性狀均一,表現(xiàn)的性狀相似(3)不能脂蛋白的代謝和轉(zhuǎn)化異常4.【加試題】2017浙江寧波九校期末,32(二)(7分)科學家將魚抗凍蛋白基因轉(zhuǎn)入番茄,使番茄的耐寒能力大大提高,可以在相對寒冷的環(huán)境中生長。質(zhì)粒上有Pst、Sma、Hind、Alu四種限制性核酸內(nèi)切酶的切割位點,如圖是轉(zhuǎn)基因抗凍番茄培育過程的示意圖(ampr為抗氨芐青霉素基因),其中是轉(zhuǎn)基因抗凍番茄培育過程中的相關步驟,、表示相關結(jié)構(gòu)或細胞。請據(jù)圖作答:(1)在構(gòu)建重組DNA時,可用一種或多種限制性核酸內(nèi)切酶進行切割,為了避免目的基因和載體在酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接,在此實驗中應該選用限制性核酸內(nèi)切酶分別對、進行切割,切割后產(chǎn)生的DNA片段分別為種和種。(2)培養(yǎng)基中的氨芐青霉素會抑制番茄愈傷組織細胞的生長,要利用該培養(yǎng)基篩選已導入魚的抗凍蛋白基因的番茄細胞,應使重組DNA中含有,目的是作為標記基因。(3)研究人員通常采用法將魚抗凍蛋白基因?qū)敕鸭毎?。答?1)Pst、Sma含魚抗凍蛋白基因的DNA質(zhì)粒42(2)抗氨芐青霉素基因(ampr)(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化5.【加試題】(2017浙江“9+1”聯(lián)盟期中,32)(14分)如圖表示運用基因工程技術生產(chǎn)胰島素的三條途徑。據(jù)圖結(jié)合所學知識回答下列問題。(1)為了便于將含有目的基因的細胞篩選出來,所選擇的質(zhì)粒上應該具有基因。(2)培育轉(zhuǎn)基因羊的過程中,科研人員通過技術將重組質(zhì)粒M轉(zhuǎn)移到受體細胞A中,受體細胞A應該是細胞。(3)下列關于過程的敘述,錯誤的是。A.該過程需要用到胚胎體外培養(yǎng)和胚胎移植技術B.該過程中需要配置一系列含有不同成分的培養(yǎng)液C.該過程所需的培養(yǎng)基中要加入動物血清D.該過程可以完全在體外完成(4)將重組DNA導入受體細胞B后,需對該細胞進行培養(yǎng),經(jīng)過程形成愈傷組織,以適當配比的 誘導愈傷組織,直到再生出新植株。(5)過程常用的方法是用來處理大腸桿菌,使其易于吸收重組質(zhì)粒M。(6)是消除污染雜菌的通用方法,也是用于篩選的最簡便方法之一。若以接種環(huán)為工具,則應用法進行接種。接種前需要檢測培養(yǎng)基是否被污染,檢測方法是 。接種后,將培養(yǎng)皿擺放于恒溫箱中培養(yǎng)?！凹毦踩?霉菌喜素”,通常培養(yǎng)大腸桿菌的培養(yǎng)基要用來配置,還要加入一定量的氯化鈉,以維持一定的滲透壓,還需調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的。答案(1)標記(2)顯微注射受精卵(3)D(4)體細胞脫分化營養(yǎng)物質(zhì)和生長調(diào)節(jié)劑(5)氯化鈣(6)單菌落的分離高表達菌株劃線分離將未接種的培養(yǎng)基在適宜溫度下培養(yǎng)一段時間,看是否形成菌落蛋白胨和酵母提取物酸堿度