專題27基因工程與DNA的粗提取挖命題【考情探究】考點考向要求5年考情預(yù)測熱度考題示例素養(yǎng)要素難度1基因工程的原理與技術(shù)基因工程的原理及技術(shù)2018課標(biāo)全國 ,38,15分科學(xué)思維、生命觀念易2基因工程的應(yīng)用與發(fā)展基因工程的應(yīng)用2018課標(biāo)全國 ,38,15分科學(xué)思維、社會責(zé)任中蛋白質(zhì)工程3DNA的粗提取與鑒定DNA的粗提取與鑒定實驗與探究分析解讀“基因工程”在現(xiàn)代生物科技專題模塊中占有舉足輕重的地位,是教材知識的重點,也屬于高考命題的熱點之一。 考查內(nèi)容集中在基因工程特殊工具的作用和特點、基因工程操作步驟以及基因工程在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和實踐方面的應(yīng)用,其中限制酶的種類和作用是該考點的難點;考查方式上,多以最新科技信息材料的形式,且常常結(jié)合細(xì)胞工程和胚胎工程進(jìn)行考查,預(yù)計2020年高考中這種命題趨勢還將繼續(xù)存在,復(fù)習(xí)時應(yīng)注意加強(qiáng)與細(xì)胞工程、胚胎工程的橫向聯(lián)系?！菊骖}典例】破考點考點一基因工程的原理與技術(shù)【考點集訓(xùn)】考向基因工程的原理及技術(shù) 1.(2019屆黑龍江哈爾濱六中第二次月考,54,15分)綠色熒光是由綠色熒光蛋白發(fā)出的,為培育能發(fā)出綠色熒光的小鼠,人們設(shè)計了如下的流程:(1)獲取綠色熒光蛋白基因的常用方法有從基因文庫中獲取和等。(2)綠色熒光基因通?？梢詮幕蛭膸熘蝎@取,含有一種生物一部分基因的文庫稱為。(3)A過程是基因工程的核心,常用到的工具酶有限制性核酸內(nèi)切酶和,它們作用的化學(xué)鍵是。一個基因表達(dá)載體的組成,除目的基因和復(fù)制原點外,還必須有、以及標(biāo)記基因。(4)B過程常用的是技術(shù)。(5)通常采用技術(shù)檢測外源基因是否插入了小鼠的基因組。答案(1)人工合成(2分)(2)cDNA文庫(部分基因文庫)(2分)(3)DNA連接酶磷酸二酯鍵啟動子(2分)終止子(2分)(4)顯微注射(2分)(5)DNA分子雜交(3分)2.(2019屆江蘇徐州一中升級考試,41,8分)PCR技術(shù)(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))成為分子生物學(xué)實驗室的一種常規(guī)手段,其與DNA體內(nèi)復(fù)制的比較如表所示,PCR反應(yīng)過程如圖所示,請回答下列問題: 原料ATPDNA體內(nèi)復(fù)制四種脫氧核苷酸需要PCR反應(yīng)脫氧胞苷三磷酸、脫氧腺苷三磷酸脫氧胸苷三磷酸、脫氧鳥苷三磷酸不需要(1)加熱使DNA雙鏈打開,這一步是打開鍵,稱為,在細(xì)胞中是在酶的作用下進(jìn)行的。(2)當(dāng)溫度降低時,引物與模板末端結(jié)合,在酶的作用下,引物沿模板延伸,最終合成2條DNA分子,此過程中原料是。PCR反應(yīng)合成DNA子鏈時能量來源于。(3)通過PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制,若將一個用15N標(biāo)記的DNA分子放入試管中,以14N標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料,連續(xù)復(fù)制4次以后,則15N標(biāo)記的DNA分子占全部DNA總數(shù)的比例為。(4)現(xiàn)有一段DNA序列:5CAAGGATCC33GTTCCTAGG5,如果它的引物1為5GGAOH,則引物2為。答案(8分)(1)氫解旋解旋(2)熱穩(wěn)定DNA聚合(Taq)脫氧核苷三磷酸原料水解產(chǎn)生的能量(3)1/8(4)5CAAOH考點二基因工程的應(yīng)用與發(fā)展【考點集訓(xùn)】考向1基因工程的應(yīng)用 1.(2019屆云南曲靖一中第一次月考,38,15分)干擾素是由人的白細(xì)胞產(chǎn)生的一種蛋白質(zhì),是抗病毒的一類特效藥,人類利用基因工程技術(shù)已經(jīng)大批量生產(chǎn)干擾素。請分析回答下列問題:(1)利用逆轉(zhuǎn)錄的方法合成干擾素基因,不能從上皮細(xì)胞中提取mRNA,原因是;這種方法合成的基因與細(xì)胞內(nèi)的基因相比,一般沒有、啟動子、終止子等結(jié)構(gòu)。(2)根據(jù)干擾素基因的脫氧核苷酸序列設(shè)計并合成引物,利用技術(shù)可得到大量的干擾素基因。(3)基因工程中利用的工具酶有,最常用的載體是。(4)將重組DNA導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞時,需用處理細(xì)胞使其成為細(xì)胞。答案(除特殊標(biāo)注外,每空2分,共15分)(1)上皮細(xì)胞中干擾素基因不轉(zhuǎn)錄內(nèi)含子(2)PCR(3)限制酶、DNA連接酶(3分)質(zhì)粒(4)Ca2+感受態(tài)2.(2019屆福建三明一中高三開學(xué)考,52,14分)如圖是利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)人胰島素的操作過程示意圖,請據(jù)圖作答:(1)能否利用人的皮膚細(xì)胞來完成過程?為什么?。(2)過程必需的酶是酶,過程在體外需要的條件是,過程在體外必需的酶是酶,題圖用(方法)來獲得目的基因。(3)在利用A、B獲得C的過程中,必須用切割A(yù)和B,使它們產(chǎn)生,再加入,才可形成C。(4)C的組成除必須含有、復(fù)制原點外,還必須有和。(5)圖中的D是基因工程中的受體細(xì)胞,為了使過程更易進(jìn)行,可處理D。答案(共14分,每空1分)(1)不能由于基因選擇性表達(dá),人的皮膚細(xì)胞中胰島素基因不能表達(dá),得不到胰島素(2)反轉(zhuǎn)錄加熱熱穩(wěn)定的DNA聚合(Taq)反轉(zhuǎn)錄法(3)同一種限制酶相同的黏性(或平)末端DNA連接酶(4)目的基因標(biāo)記基因啟動子終止子(5)Ca2+考向2蛋白質(zhì)工程3.(2015課標(biāo)全國,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)考點三DNA的粗提取與鑒定【考點集訓(xùn)】考向DNA的粗提取與鑒定(2019屆江西五市八校一模,30,15分)DNA提取過程中可以選用雞血或者菜花作為實驗材料。請回答下列關(guān)于DNA粗提取和鑒定的問題:(1)使用雞血提取DNA時,需在雞血中加入檸檬酸鈉,目的是;在雞血細(xì)胞液中加入蒸餾水,目的是。(2)使用菜花提取DNA時,需要研磨,研磨時可加入一定的洗滌劑和食鹽,其作用分別是和。(3)DNA在濃度為mol/L的氯化鈉溶液中溶解度最低。使用體積分?jǐn)?shù)為95%的冷卻酒精可使DNA(填“析出”或“溶解”)。(4)使用二苯胺鑒定DNA時,需要在條件下進(jìn)行,DNA與二苯胺反應(yīng)呈現(xiàn)色。答案(除標(biāo)注外,每空2分,共15分)(1)防止血液凝固使雞血細(xì)胞破裂(2)瓦解細(xì)胞膜溶解DNA(3)0.14析出(4)沸水浴藍(lán)(1分)過專題【五年高考】A組統(tǒng)一命題課標(biāo)卷題組1.(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)粒可以作為載體外,還證明了(答出兩點即可)。(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,在實驗中應(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2.(2018課標(biāo)全國,38,15分)某種熒光蛋白(GFP)在紫外光或藍(lán)光激發(fā)下會發(fā)出綠色熒光,這一特性可用于檢測細(xì)胞中目的基因的表達(dá)。某科研團(tuán)隊將某種病毒的外殼蛋白(L1)基因連接在GFP基因的5末端,獲得了L1-GFP融合基因(簡稱為甲),并將其插入質(zhì)粒P0,構(gòu)建了真核表達(dá)載體P1,其部分結(jié)構(gòu)和酶切位點的示意圖如下,圖中E1E4四種限制酶產(chǎn)生的黏性末端各不相同。啟動子L1基因GFP基因終止子 E1E2 E3 E4回答下列問題:(1)據(jù)圖推斷,該團(tuán)隊在將甲插入質(zhì)粒P0時,使用了兩種限制酶,這兩種酶是。使用這兩種酶進(jìn)行酶切是為了保證,也是為了保證。(2)將P1轉(zhuǎn)入體外培養(yǎng)的牛皮膚細(xì)胞后,若在該細(xì)胞中觀察到了綠色熒光,則說明L1基因在牛的皮膚細(xì)胞中完成了和過程。(3)為了獲得含有甲的牛,該團(tuán)隊需要做的工作包括:將能夠產(chǎn)生綠色熒光細(xì)胞的移入牛的中、體外培養(yǎng)、胚胎移植等。(4)為了檢測甲是否存在于克隆牛的不同組織細(xì)胞中,某同學(xué)用PCR方法進(jìn)行鑒定,在鑒定時應(yīng)分別以該牛不同組織細(xì)胞中的(填“mRNA”“總RNA”或“核DNA”)作為PCR模板。答案(1)E1和E4甲的完整甲與載體正確連接(2)轉(zhuǎn)錄翻譯(3)細(xì)胞核去核卵母細(xì)胞(4)核DNA3.(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)。回答下列問題:(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。因為與家蠶相比,大腸桿菌具有(答出兩點即可)等優(yōu)點。(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)化實驗為證明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,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4.(2017課標(biāo)全國,38,15分)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驗材料,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;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5.(2017課標(biāo)全國,38,15分)編碼蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五個片段組成,編碼蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段組成,如圖1所示。回答下列問題:(1)現(xiàn)要通過基因工程的方法獲得蛋白乙,若在啟動子的下游直接接上編碼蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCTCAGGAAGGA),則所構(gòu)建的表達(dá)載體轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞后不能翻譯出蛋白乙,原因是。(2)某同學(xué)在用PCR技術(shù)獲取DNA片段B或D的過程中,在PCR反應(yīng)體系中加入了DNA聚合酶、引物等,還加入了序列甲作為,加入了作為合成DNA的原料。(3)現(xiàn)通過基因工程方法獲得了甲、乙、丙三種蛋白,要鑒定這三種蛋白是否具有刺激T淋巴細(xì)胞增殖的作用,某同學(xué)做了如下實驗:將一定量的含T淋巴細(xì)胞的培養(yǎng)液平均分成四組,其中三組分別加入等量的蛋白甲、乙、丙,另一組作為對照,培養(yǎng)并定期檢測T淋巴細(xì)胞濃度,結(jié)果如圖2。由圖2可知:當(dāng)細(xì)胞濃度達(dá)到a時,添加蛋白乙的培養(yǎng)液中T淋巴細(xì)胞濃度不再增加,此時若要使T淋巴細(xì)胞繼續(xù)增殖,可采用的方法是。細(xì)胞培養(yǎng)過程中,培養(yǎng)箱中通常要維持一定的CO2濃度,CO2的作用是。僅根據(jù)圖1、圖2可知,上述甲、乙、丙三種蛋白中,若缺少(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所編碼的肽段,則會降低其刺激T淋巴細(xì)胞增殖的效果。答案(1)編碼乙的DNA序列起始端無ATG,轉(zhuǎn)錄出的mRNA無起始密碼子(2)模板dNTP(3)進(jìn)行細(xì)胞傳代培養(yǎng)維持培養(yǎng)液的pHC6.(2016課標(biāo)全國,40,15分,0.587)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。回答下列問題:(1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工具,應(yīng)具備的基本條件有(答出兩點即可),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7.(2016課標(biāo)全國,40,15分,0.442)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(dá)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(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)(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)8.(2014課標(biāo)全國,40,15分,0.5599)植物甲具有極強(qiáng)的耐旱性,其耐旱性與某個基因有關(guān)。若從該植物中獲得該耐旱基因,并將其轉(zhuǎn)移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性?；卮鹣铝袉栴}:(1)理論上,基因組文庫含有生物的基因;而cDNA文庫中含有生物的基因。(2)若要從植物甲中獲得耐旱基因,可首先建立該植物的基因組文庫,再從中出所需的耐旱基因。(3)將耐旱基因?qū)朕r(nóng)桿菌,并通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將其導(dǎo)入植物的體細(xì)胞中,經(jīng)過一系列的過程得到再生植株。要確認(rèn)該耐旱基因是否在再生植株中正確表達(dá),應(yīng)檢測此再生植株中該基因的,如果檢測結(jié)果呈陽性,再在田間試驗中檢測植株的是否得到提高。(4)假如用得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交,子代中耐旱與不耐旱植株的數(shù)量比為31時,則可推測該耐旱基因整合到了(填“同源染色體的一條上”或“同源染色體的兩條上”)。答案(15分)(1)全部(2分)部分(2分,其他合理答案也給分)(2)篩選(2分,其他合理答案也給分)(3)乙(2分)表達(dá)產(chǎn)物(2分,其他合理答案也給分)耐旱性(2分)(4)同源染色體的一條上(3分)教師用書專用(910)9.(2013課標(biāo),40,15分,0.653)閱讀如下資料:資料甲:科學(xué)家將牛生長激素基因?qū)胄∈笫芫阎?得到了體型巨大的“超級小鼠”;科學(xué)家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育出轉(zhuǎn)基因煙草。資料乙:T4溶菌酶在溫度較高時易失去活性?？茖W(xué)家對編碼T4溶菌酶的基因進(jìn)行了改造,使其表達(dá)的T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?在該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了一個二硫鍵,提高了T4溶菌酶的耐熱性。資料丙:兔甲和兔乙是同一物種的兩個雌性個體,科學(xué)家將兔甲受精卵發(fā)育成的胚胎移植到兔乙體內(nèi),成功產(chǎn)出兔甲的后代,證實了同一物種的胚胎可在不同個體的體內(nèi)發(fā)育?；卮鹣铝袉栴}:(1)資料甲屬于基因工程的范疇。將基因表達(dá)載體導(dǎo)入小鼠的受精卵中常用法。構(gòu)建基因表達(dá)載體常用的工具酶是和。在培育有些轉(zhuǎn)基因植物時,常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,農(nóng)桿菌的作用是。(2)資料乙中的技術(shù)屬于工程的范疇。該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ),通過基因修飾或基因合成,對進(jìn)行改造,或制造一種的技術(shù)。在該實例中,引起T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的序列發(fā)生了改變。(3)資料丙屬于胚胎工程的范疇。胚胎移植是指將獲得的早期胚胎移植到種的、生理狀態(tài)相同的另一個雌性動物體內(nèi),使之繼續(xù)發(fā)育成新個體的技術(shù)。在資料丙的實例中,兔甲稱為體,兔乙稱為體。答案(1)顯微注射限制性內(nèi)切酶DNA連接酶農(nóng)桿菌可感染植物,將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中(2)蛋白質(zhì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)新蛋白質(zhì)氨基酸(3)同供受10.(2012課標(biāo),40,15分)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識,回答下列問題:(1)限制性內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段,其末端類型有和。(2)質(zhì)粒運載體用EcoR切割后產(chǎn)生的片段如下:AATTCGGCTTAA為使運載體與目的基因相連,含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外,還可用另一種限制性內(nèi)切酶切割,該酶必須具有的特點是。(3)按其來源不同,基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類,即DNA連接酶和DNA連接酶。(4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是,產(chǎn)物是。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,常采用技術(shù)。(5)基因工程中除質(zhì)粒外,和也可作為運載體。(6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌,一般情況下,不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細(xì)胞,原因是。答案(1)黏性末端平末端(2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoR切割產(chǎn)生的相同(其他合理答案也可)(3)大腸桿菌T4(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(5)噬菌體動植物病毒(其他合理答案也可)(6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱(其他合理答案也可)B組自主命題省(區(qū)、市)卷題組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,實驗流程見圖。請回答下列問題:(1)利用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,且常在兩條引物上設(shè)計加入不同的限制性酶切位點,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)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:緩沖液50 mmol/LNa2HPO4 -KH2PO450 mmol/LTris-HCl50 mmol/LGly-NaOHpH6.06.57.07.57.58.08.59.09.09.510.010. 5酶相對活性%25.440.249.863.270.195.599.585.368.163.741.520.8根據(jù)上述實驗結(jié)果,初步判斷該-淀粉酶活性最高的條件為。答案(8分)(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-HCl2.(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,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(共14分)(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)胞教師用書專用(34)3.(2017天津理綜,9,12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。.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。激素結(jié)果自交系2,4-D(2.0 mg/L)6-BA(0.5 mg/L)IBA(2.0 mg/L)愈傷組織形成率(%)芽的分化率(%)根的誘導(dǎo)率(%)甲991390乙858087丙888312丁168583(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(共12分)(1)A(2)2,4-D乙(3)除草劑(4)BD(5)134.(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。設(shè)計引物時需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(8分)(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)【三年模擬】非選擇題(共65分)1.(2019屆福建三明一中高三開學(xué)考,51)如圖表示從蘇云金芽孢桿菌分離出來的殺蟲晶體蛋白質(zhì)基因(簡稱Bt基因)及形成轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的圖解。請據(jù)圖回答下面的問題:(8分)(1)圖中a過程要用到的酶是。(2)在進(jìn)行圖中b過程時,由我國科學(xué)家獨創(chuàng)的十分簡便經(jīng)濟(jì)的方法是,此外,也經(jīng)常采用法。若要培育轉(zhuǎn)基因綿羊,則此過程要用的方法。(3)為確定抗蟲棉是否培育成功,既要用放射性同位素標(biāo)記的作探針進(jìn)行分子雜交測試,又要在個體水平上鑒定,后者具體過程是。(4)活化的毒性物質(zhì)應(yīng)是一種分子,可以全部或部分嵌合于昆蟲的細(xì)胞膜上,使細(xì)胞膜產(chǎn)生孔道,導(dǎo)致細(xì)胞由于滲透平衡的破壞而破裂。答案(8分,除標(biāo)注外每空1分)(1)限制性核酸內(nèi)切酶(2)花粉管通道法農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化顯微注射(3)殺蟲晶體蛋白質(zhì)基因(或Bt基因、目的基因)讓害蟲吞食抗蟲棉葉子,觀察害蟲的存活狀態(tài)(或其他合理答案) (2分)(4)多肽2.(2019屆四川外國語大學(xué)附校第二次月考,38)“雜交水稻之父”袁隆平領(lǐng)導(dǎo)的海水稻團(tuán)隊于今年5月在迪拜熱帶沙漠種植的海水稻測產(chǎn)成功,最高畝產(chǎn)超過500公斤。引起全世界廣泛關(guān)注。回答下列問題:(15分)(1)若培育轉(zhuǎn)基因海水稻,可將耐鹽基因?qū)敫弋a(chǎn)水稻細(xì)胞內(nèi)培育。要大量獲得耐鹽基因可采用技術(shù)。構(gòu)建的中通常含有標(biāo)記基因,標(biāo)記基因的作用是。(2)將耐鹽基因?qū)胨炯?xì)胞常用的方法是;檢測耐鹽基因是否在水稻細(xì)胞內(nèi)中轉(zhuǎn)錄成功,通常采用技術(shù)檢測。(3)目前,以袁隆平院士為首的科研團(tuán)隊利用雜種優(yōu)勢提高產(chǎn)量。基因工程技術(shù)相對于雜交育種的突出優(yōu)點是。通過轉(zhuǎn)基因技術(shù),耐鹽基因能在水稻細(xì)胞或其他細(xì)胞中成功表達(dá)的原因是。答案(除標(biāo)注外,每空2分,15分)(1)PCR基因表達(dá)載體鑒定并篩選目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法分子雜交(3)克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙,定向改變生物性狀密碼子具有通用性(或不同生物共用一套密碼子)(3分)3.(2019屆湖北華中師大第一附中學(xué)期中,38)油菜籽中蛋白質(zhì)和油脂的相對含量,與酶1和酶2對共同底物丙酮酸的競爭有關(guān)。酶1促進(jìn)蛋白質(zhì)的合成,酶2促進(jìn)油脂的合成。通過生物工程技術(shù)對油菜進(jìn)行改造,以得到含有基因A的油菜,流程圖如下。請據(jù)圖作答:(15分)(1)上述過程中運用的生物工程技術(shù)有。(2)通過從基因文庫中獲取、或人工化學(xué)合成等方法,都可獲取目的基因A。(3)過程中要防止雜菌污染的原因是。通過過程得到的油菜植株中,所有細(xì)胞(填“一定”“不一定”或“一定不”)含有基因A,原因是。(4)已知轉(zhuǎn)錄時基因A的模板鏈與酶1基因的模板鏈互補(bǔ)。相對普通油菜,含基因A的油菜籽粒油脂含量顯著提高,其機(jī)理可能是基因A轉(zhuǎn)錄的mRNA與酶1基因轉(zhuǎn)錄的mRNA互補(bǔ),阻礙了酶1基因的過程,降低了酶1含量,酶2對丙酮酸的競爭增強(qiáng),促進(jìn)了油脂合成。答案(1)轉(zhuǎn)基因技術(shù)和植物組織培養(yǎng)技術(shù)(3分)(2)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增(3)雜菌會競爭培養(yǎng)基中的營養(yǎng)物質(zhì),還可能產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)(3分)不一定農(nóng)桿菌不一定感染外植體的每個細(xì)胞,從而使每個細(xì)胞的染色體不一定都整合了目的基因(3分)(4)翻譯4.(2019屆福建三明一中第一次月考,51)科學(xué)家成功制備出“嫁接”了人胰島素基因的工程菌,它能大量合成人胰島素,用來治療糖尿病,使胰島素的生產(chǎn)成本大大降低。回答相關(guān)問題:(10分)(1)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、熱穩(wěn)定DNA聚合酶、引物和4種脫氧核糖核苷三磷酸。已知DNA的合成方向總是從子鏈的5端向3端延伸,利用PCR技術(shù)以題圖的DNA片段為模板擴(kuò)增目的基因,需使用引物(從A、B、C、D四種單鏈片段中選擇)。(2)利用某人的胰島B細(xì)胞為材料,同時構(gòu)建cDNA文庫和基因組文庫,cDNA文庫中含有的基因數(shù)目比基因組文庫中的少,其原因是。(3)人的基因中有內(nèi)含子,轉(zhuǎn)錄后內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列會被切除,而大腸桿菌沒有相應(yīng)機(jī)制。故想讓大腸桿菌表達(dá)出人胰島素,應(yīng)從(填“cDNA文庫”或“基因組文庫”)中獲得人胰島素基因。(4)分別從DNA重組和基因的表達(dá)角度分析基因工程能夠成功的兩個原因、。答案(1)模板DNAB、C(2)cDNA文庫中只含有胰島B細(xì)胞已轉(zhuǎn)錄(或已表達(dá))的基因,而基因組文庫中含有這個人的全部基因(3分)(3)cDNA文庫(3分)(4)不同生物的DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)相同生物界共用一套遺傳密碼5.(2019屆貴州遵義航天中學(xué)一模,39)抗生素能選擇性地作用于細(xì)菌體細(xì)胞DNA、 RNA和蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)的特定環(huán)節(jié),干擾細(xì)胞的代謝作用,妨礙生命活動或使其停止生長,甚至死亡。通過基因工程將抗生素基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi),可增強(qiáng)其抗細(xì)菌病的能力。回答下列問題:(8分)(1)抗生素發(fā)揮作用的主要場所是。(2)在提取RNA時,提取液中需添加RNA酶抑制劑,其目的是,以mRNA為材料獲得DNA是構(gòu)建文庫的主要方法。(3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá),需要構(gòu)建基因表達(dá)載體,包含、啟動子、終止子、復(fù)制原點。(4)導(dǎo)入植物體細(xì)胞通常用,原理是利用其菌體中質(zhì)粒的T-DNA片段可的特點。(5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(抗生素基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗細(xì)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)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和核糖體(細(xì)胞質(zhì))(2)防止RNA被RNA酶水解cDNA(3)目的基因標(biāo)記基因(4)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)移并整合到染色體DNA上(5)抗生素基因沒有轉(zhuǎn)錄或翻譯6.(2019屆廣東惠州第二次調(diào)研,38)回答下列與基因工程研究歷程有關(guān)的問題:(9分)(1)20世紀(jì)中葉,一系列基礎(chǔ)理論研究取得了重大突破,如艾弗里等人通過細(xì)菌的轉(zhuǎn)化實驗不僅證明了,還證明了。(2)接下來,技術(shù)發(fā)明使基因工程的實施成為可能。如的發(fā)現(xiàn)為DNA 的切割、連接創(chuàng)造了條件;為目的基因的體外大量擴(kuò)增提供了可能。細(xì)菌中的質(zhì)粒分松散型質(zhì)粒和嚴(yán)謹(jǐn)型質(zhì)粒。當(dāng)宿主菌蛋白質(zhì)合成停止時,嚴(yán)謹(jǐn)型質(zhì)粒DNA復(fù)制隨之停止,松散型質(zhì)粒DNA復(fù)制仍可進(jìn)行。通常選用松散型質(zhì)粒作為基因工程載體,原因是。(3)從哪種基因文庫中獲取的基因含有啟動子?(基因組文庫/cDNA文庫/基因組文庫和cDNA文庫)。(4)植物基因工程主要用于提高農(nóng)作物的抗逆能力,如抗蟲、抗病、抗干旱等;請寫出一種常用的抗蟲基因名稱。(5)培育轉(zhuǎn)基因抗逆新品種時最好要將目的基因插入植物細(xì)胞染色體的DNA上,理由是。答案(1)生物的遺傳物質(zhì)是DNADNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一個生物個體(2)限制酶、DNA連接酶PCR技術(shù)(耐高溫的Taq酶的發(fā)現(xiàn))目的基因容易復(fù)制(目的基因的復(fù)制不容易受干擾)(2分,答“松散型質(zhì)粒DNA復(fù)制仍可進(jìn)行”給1分,因為這里強(qiáng)調(diào)質(zhì)粒內(nèi)的“目的基因容易復(fù)制”才是主要目的)(3)基因組文庫(4)Bt毒蛋白基因,蛋白酶抑制基因,淀粉酶抑制基因,植物凝集素基因(任答一種即可)(5)使目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá)(其他合理表述也可以)