2019年高考生物 考點一遍過 考點81 基因工程(二)(含解析).doc
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考點81 基因工程(二) 1基因工程的操作過程與應用(1)基因工程的操作步驟 (2)基因工程的應用:培育轉基因植物和轉基因動物,生產基因工程藥物,進行基因治療。(3)目的基因導入不同受體細胞的過程生物種類植物動物微生物常用方法農桿菌轉化法顯微注射技術感受態(tài)細胞法受體細胞體細胞或受精卵受精卵原核細胞轉化過程將目的基因插入到Ti質粒的TDNA上農桿菌導入植物細胞整合到受體細胞染色體的DNA上表達將含有目的基因的表達載體提純取卵(受精卵)顯微注射受精卵發(fā)育獲得具有新性狀的動物Ca2處理細胞感受態(tài)細胞重組表達載體DNA分子與感受態(tài)細胞混合感受態(tài)細胞吸收DNA分子(4)基因治療與基因診斷的不同點原理操作過程進展基因治療基因表達利用正常基因導入有基因缺陷的細胞中,以表達出正常性狀來治療(疾病)臨床實驗基因診斷堿基互補配對制作特定DNA探針與病人樣品DNA混合,分析雜交帶情況臨床應用2蛋白質工程(1)流程圖 寫出流程圖中字母代表的含義:A轉錄,B翻譯,C分子設計,D多肽鏈,E預期功能。(2)結果:改造了現(xiàn)有蛋白質或制造出新的蛋白質。(3)應用:主要集中應用于對現(xiàn)有蛋白質進行改造,改良生物性狀。 考向一 目的基因的獲取及基因表達載體的構建 1利用人胰島B細胞構建cDNA文庫,然后通過核酸分子雜交技術從中篩選目的基因,篩選過程如下圖所示。下列說法錯誤的是 AcDNA文庫的構建需要用到逆轉錄酶B圖中的菌落是通過稀釋涂布法獲得的C核酸分子雜交的原理是堿基互補配對D從該文庫中可篩選到胰高血糖素基因【參考答案】D 歸納整合幾種目的基因獲取方法的比較方法從基因文庫中獲取人工合成從基因組文庫中獲取從部分基因文庫,如cDNA文庫中獲取化學合成法反轉錄法過程 2下圖是利用基因工程技術生產可食用疫苗的部分過程,其中Pst、Sma、EcoR、Apa為四種限制性核酸內切酶。下列有關說法中正確的是 A圖示過程是基因工程的核心步驟,所需的限制性核酸內切酶均來自原核生物B圖示中構建基因表達載體時,需用到一種限制性核酸內切酶C一種限制性核酸內切酶只能識別一種特定的核糖核苷酸序列D抗卡那霉素基因的存在有利于將含有抗原基因的細胞篩選出來【答案】D 考向二 基因工程的操作及應用實例分析 3下面圖1為某植物育種流程,圖2表示利用農桿菌轉化法獲得某種轉基因植物的部分操作步驟。下列相關敘述錯誤的是 A圖1子代與原種保持遺傳穩(wěn)定性,子代和子代選育原理相同B圖1子代選育顯性性狀需自交多代,子代可能發(fā)生基因突變和染色體變異C圖2中過程的完成需要限制酶和DNA連接酶的參與D圖2中可與多個核糖體結合,并可以同時翻譯出多種蛋白質【參考答案】D 技法提煉1基因表達載體中啟動子、終止子的來源(1)如果目的基因是從自然界中已有的物種中分離出來的,在構建基因表達載體時,不需要在質粒上目的基因的前后端接上特定的啟動子、終止子,因為目的基因中已含有啟動子、終止子。(2)如果目的基因是通過人工方法合成的,或通過cDNA文庫獲得的,則目的基因是不含啟動子和終止子的。若只將基因的編碼序列導入受體生物中,目的基因沒有啟動子、終止子,是無法轉錄的,因此,在構建基因表達載體時,需要在與質粒結合之前,在目的基因的前后端接上特定的啟動子、終止子。2基因工程中的幾種檢測方法 4科學家通過基因工程方法,將蘇云金芽孢桿菌的Bt毒蛋白基因轉入普通棉株細胞內,并成功實現(xiàn)了表達,從而培育出了能抗棉鈴蟲的棉花植株抗蟲棉。其過程大致如下圖所示: 根據(jù)題意,回答下列問題:(1)基因工程的操作程序主要包括的四個步驟是:目的基因的獲取、_、_和_。(2)Ti質粒是農桿菌中的一種質粒,其上有T-DNA,把目的基因插入Ti質粒的T-DNA中是利用T-DNA的_特點。(3)Bt毒蛋白基因轉入普通棉株細胞內并成功實現(xiàn)表達的過程,在基因工程中稱為_。(4)將目的基因導入受體細胞的方法有很多種,該題中涉及的是_。(5)目的基因能否在棉株內穩(wěn)定維持和表達其遺傳性質的關鍵是_,這需要通過檢測才能知道,檢測采用的方法是_?!敬鸢浮浚?)基因表達載體的構建 將目的基因導入受體細胞 目的基因的檢測與鑒定(2)可轉移至受體細胞并且整合到受體細胞染色體DNA上 (3)轉化(4)農桿菌轉化法(5)目的基因是否插入了受體生物細胞的染色體DNA上 DNA分子雜交技術 考向三 蛋白質工程概念和過程的辨析 5下圖表示蛋白質工程的操作過程,相關說法不正確的是 A蛋白質工程中對蛋白質分子結構的了解是非常關鍵的工作B蛋白質工程是完全擺脫基因工程技術的一項全新的生物工程技術Ca、b過程分別是轉錄、翻譯D蛋白質工程中可能構建出一種全新的基因【參考答案】B 解題技巧蛋白質工程與基因工程的比較(1)區(qū)別項目蛋白質工程基因工程過程預期蛋白質功能設計預期的蛋白質結構推測應有的氨基酸序列找到相對應的脫氧核苷酸序列獲取目的基因基因表達載體的構建將目的基因導入受體細胞目的基因的檢測與鑒定實質定向改造或生產人類所需的蛋白質定向改造生物的遺傳特性,以獲得人類所需的生物類型和生物產品結果可生產自然界沒有的蛋白質只能生產自然界已有的蛋白質(2)聯(lián)系蛋白質工程是在基因工程的基礎上,延伸出來的第二代基因工程。基因工程中所利用的某些酶需要通過蛋白質工程進行修飾、改造。 6現(xiàn)代生物技術并不是各自獨立的,而是相互聯(lián)系、相互滲透的。下圖表示利用乳腺生物反應器生產某種動物蛋白的流程示意圖,請分析回答下列問題: (1)該生產流程中應用到的現(xiàn)代生物技術有_、_(寫出其中兩種)。(2)圖中A、B分別表示_、_。(3)為提高培育成功率,進行過程之前,對早期胚胎的處理是取其部分細胞用目的基因探針進行_檢測,對受體動物的處理是用_進行同期發(fā)情處理。(4)蛋白質工程中,要對蛋白質結構進行設計改造,必須通過基因修飾或基因合成來完成,而不直接改造蛋白質,原因是_?!敬鸢浮浚?)蛋白質工程 基因工程 胚胎移植技術(任寫兩種) (2)推測應有的氨基酸序列 基因表達載體(3)DNA(核酸)分子雜交 促性腺激素 (4)改造后的基因能夠遺傳(且改造基因易于操作) 1下列關于目的基因導入受體細胞的描述,不正確的是A農桿菌轉化法是將目的基因導入植物細胞最常用的方法B顯微注射技術是轉基因動物中采用最多的方法C大腸桿菌最常用的轉化方法是用Ca2+使細胞的生理狀態(tài)發(fā)生改變D基因槍法導入植物體細胞的方法比較經(jīng)濟有效2下表是基因工程操作中鑒定含目的基因植株的4種方法。請預測同一后代種群中,4種方法檢出的含目的基因植株的比例最小的是選項方法檢驗對象檢測目標APCR擴增基因組DNA目的基因B分子雜交總mRNA目的基因轉錄產物C抗原抗體雜交總蛋白質目的基因編碼的蛋白質D噴灑除草劑幼苗抗除草劑幼苗AA BBCC DD3下圖是利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖。以下相關敘述,不正確的是 A利用兩種不同限制酶處理,能避免抗蟲基因的DNA片段自身環(huán)化B可用氯化鈣處理農桿菌,有助于促進重組Ti質粒轉化到農桿菌細胞中C用農桿菌侵染植物細胞,重組Ti質粒整合到植物細胞的染色體上D用植物組織培養(yǎng)技術培養(yǎng),具有抗蟲性狀的植株產生了可遺傳變異4利用基因工程技術生產羧酸酯酶(CarE)制劑,用于降解某種農藥的殘留,基本流程如圖。下列敘述正確的是 A過程的反應體系中需要加入逆轉錄酶和核糖核苷酸B過程需使用限制酶和DNA聚合酶,是基因工程的核心步驟C過程需要使用NaCl溶液制備感受態(tài)的大腸桿菌細胞D過程可利用PCR技術鑒定CarE基因是否成功導入受體細胞5下圖表示利用基因工程生產胰島素的三種途徑,據(jù)圖判斷下列說法錯誤的是 A導入受體細胞C需要用Ca2+處理使大腸桿菌處于感受態(tài)B利用顯微注射的方法將目的基因導入受體細胞A即乳腺細胞C受體細胞B通常為萵苣的體細胞,經(jīng)脫分化、再分化形成個體D三種方法得到的胰島素結構不完全相同6如圖是生產轉基因抗蟲棉技術的流程圖。已知卡那霉素抗性基因(kanR)常作為標記基因,只有含卡那霉素抗性基因的細胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。下列敘述正確的是 為檢測抗蟲基因是否成功表達,將“離體棉花葉片組織”放在含卡那霉素的培養(yǎng)基上培養(yǎng)為了防止黏性末端任意連接,可將抗蟲基因和質粒均用兩種限制酶進行處理卡那霉素抗性基因(kanR)中可能存在限制酶的酶切位點生產抗蟲棉的整個過程中只需要基因工程操作即可A BC D7下列不屬于基因工程應用實例的是A培育出抗煙草花葉病毒的番茄植株B在大腸桿菌內獲取人的干擾素C利用克隆技術保護珍稀動物D利用“工程菌”生產乙肝疫苗8北極比目魚有抗凍基因,其編碼的抗凍蛋白具有11個氨基酸的重復序列,該序列重復次數(shù)越多,抗凍能力越強。如圖是獲取轉基因抗凍番茄植株的過程示意圖,有關敘述正確的是 A將多個抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達的新基因,不能得到抗凍性增強的抗凍蛋白B過程獲取的目的基因,可用于基因工程和比目魚基因組測序C過程需要的工具酶是RNA聚合酶D采用DNA探針可以檢測轉基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達9美國和澳大利亞的研究人員發(fā)現(xiàn),從錐形蝸牛體內提取出的毒液有望幫助人類開發(fā)出超級速效的胰島素。他們研究表明錐形蝸牛毒蛋白(Con-InsGl)能加速受體細胞信號轉換,比人類胰島素更加快速的發(fā)揮作用。因此制造這類“速效胰島素”以及利用轉基因技術實現(xiàn)批量生產成為型糖尿病治療的新思路。請回答下列問題:(1)利用基因工程制造Con-InsGl這種速效胰島素過程中,構建的基因表達載體一般包括目的基因、啟動子、標記基因、_和復制原點,標記基因的作用是_。(2)為了獲得目的基因可以通過提取分析Con-InsGl毒蛋白中的_序列推知毒蛋白基因的核苷酸序列,再用DNA合成儀直接大量合成。基因工程中需要DNA連接酶,根據(jù)酶的來源不同分為_兩類。(3)將人工合成的目的基因導入大腸桿菌體內,一般先用藥物處理大腸桿菌使之成為_細胞,再將重組DNA溶于_中與該類細胞融合,在一定溫度下促進細胞吸收重組DNA分子完成轉化過程。(4)經(jīng)過目的基因的檢測和表達,獲得的Con-InsGl毒蛋白活性未能達到期待的“速效胰島素”的生物活性,導致這種差異的原因可能是_。10蘿卜的蛋白A具有廣泛的抗植物病菌作用,而且對人體沒有影響。我國科學家欲獲得高效表達蛋白A的轉基因大腸桿菌作為微生物農藥,做了相關研究。 (1)研究者用相同的_酶處理蛋白A基因和pET質粒,得到重組質粒,再將重組質粒置于經(jīng)_處理的大腸桿菌細胞懸液中,獲得轉基因大腸桿菌。(2)檢測發(fā)現(xiàn),轉入的蛋白A基因在大腸桿菌細胞中表達效率很低,研究者推測不同生物對密碼子具有不同的偏好,因而設計了與蛋白A基因結合的兩對引物(引物B和C中都替換了一個堿基),并按圖2方式依次進行4次PCR擴增,以得到新的蛋白A基因。這是一種定點的_技術。圖2所示的4次PCR應該分別如何選擇圖1中所示的引物?請?zhí)顚懸韵卤砀瘢ㄈ暨x用該引物劃“”,若不選用該引物則劃“”)。引物A引物B引物C引物DPCR1PCR2PCR3PCR4(3)研究者進一步將含有新蛋白A基因的重組質粒和_分別導入大腸桿菌,提取培養(yǎng)液中的蛋白質,用_方法檢測并比較三組受體菌蛋白A的表達產物,判斷新蛋白A基因表達效率是否提高。為檢測表達產物的生物活性,研究者將上述各組表達產物加入到長滿了植物病菌的培養(yǎng)基上,培養(yǎng)一段時間后,比較_的大小,以確定表達產物的生物活性大小。(4)作為微生物農藥,使用時常噴灑蛋白A基因的發(fā)酵產物而不是轉蛋白A基因的大腸桿菌,其優(yōu)點是_。 11(2018全國卷)某種熒光蛋白(GFP)在紫外光或藍光激發(fā)下會發(fā)出綠色熒光,這一特性可用于檢測細胞中目的基因的表達。某科研團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),并將其插入質粒P0,構建了真核表達載體P1,其部分結構和酶切位點的示意圖如下,圖中E1E4四種限制酶產生的黏性末端各不相同。 回答下列問題:(1)據(jù)圖推斷,該團隊在將甲插入質粒P0時,使用了兩種限制酶,這兩種酶是_。使用這兩種酶進行酶切是為了保證_,也是為了保證_。(2)將P1轉入體外培養(yǎng)的牛皮膚細胞后,若在該細胞中觀察到了綠色熒光,則說明L1基因在牛的皮膚細胞中完成了_和_過程。(3)為了獲得含有甲的牛,該團隊需要做的工作包括:將能夠產生綠色熒光細胞的_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胞中,某同學用PCR方法進行鑒定。在鑒定時應分別以該牛不同組織細胞中的_(填“mRNA”“總RNA”或“核DNA”)作為PCR模板。12(2018海南卷)甜蛋白是一種高甜度的特殊蛋白質。為了改善黃瓜的品質,科學家采用農桿菌轉化法將一種甜蛋白基因成功導入黃瓜細胞,得到了轉基因植株。回答下列問題:(1)用農桿菌感染時,應優(yōu)先選用黃瓜(填“受傷的”或“完好的”)葉片與含重組質粒的農桿菌共培養(yǎng),選用這種葉片的理由是。(2)若在轉基因黃瓜中檢測到這種甜蛋白,則表明該重組質粒中已轉移到植物細胞中且能夠表達;用該轉基因黃瓜的某一植株與一株非轉基因植株雜交,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1:1,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)假設某種轉基因作物因為受到病毒感染而減產,若要以該轉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、重組表達載體的構建、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定。因此,基因工程的含義可概括為。 1【答案】D【解析】目的基因導入植物細胞最常用的方法是農桿菌轉化法,該方法比較經(jīng)濟有效,還有基因槍法和花粉管通道法,A正確,D錯誤;顯微注射技術是將目的基因導入動物細胞中采用最多的方法,B正確;大腸桿菌細胞最常用的轉化方法是用鈣離子處理細胞,使細胞的生理狀態(tài)發(fā)生改變,完成轉化過程,C正確。2【答案】D 3【答案】C【解析】圖示是利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖,其中為質粒,作為運載體;為重組質粒;為含有重組質粒的農桿菌;為含有目的基因的植物細胞;為轉基因植株。利用兩種不同限制酶處理,能避免含抗蟲基因的DNA片段自身環(huán)化,A正確;可用氯化鈣處理農桿菌,使之成為易于吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)細胞,這樣有助于促進重組Ti質粒轉化到農桿菌細胞中,B正確;用農桿菌侵染植物細胞,重組Ti質粒的T-DNA片段整合到植物細胞的染色體上,C錯誤;用植物組織培養(yǎng)技術培養(yǎng),具有抗蟲性狀的植株產生了可遺傳變異,D正確。4【答案】D 【解析】過程為逆轉錄過程,反應體系中需要加入逆轉錄酶和脫氧核苷酸,A項錯誤;過程為基因表達載體的構建,需使用限制酶和DNA連接酶,B項錯誤;過程需要使用CaCl2溶液制備感受態(tài)的大腸桿菌細胞,C項錯誤;鑒定CarE基因是否成功導入受體細胞,可利用PCR技術擴增受體細胞DNA片段,用基因探針進行DNA分子雜交,D項正確。5【答案】B 6【答案】C【解析】卡那霉素基因是標記基因,只能檢測目的基因是否導入受體細胞,不能檢測目的基因是否表達,錯誤;為了防止黏性末端任意連接,可將抗蟲基因和質粒均用兩種限制酶進行處理,正確;卡那霉素抗性基因(kanR)中可能存在限制酶的酶切位點,正確;生產抗蟲棉的整個過程中除了需要基因工程操作,還需要采用植物組織培養(yǎng)技術將轉基因受體細胞培育成轉基因植株,錯誤。綜上所述,敘述正確的是,故選C。7【答案】C【解析】培育出抗煙草花葉病毒的番茄植株屬于基因工程應用實例,A不符合題意;在大腸桿菌內獲取人的干擾素屬于基因工程應用實例,B不符合題意;利用克隆技術保護珍稀動物屬于克隆技術應用的實例,C符合題意;利用“工程菌”生產乙肝疫苗屬于基因工程應用實例,D不符合題意。8【答案】A【解析】將多個抗凍基因編碼區(qū)相連形成的能表達的新基因可能不再是抗凍基因,所以可能得不到抗凍性增強的抗凍蛋白,A正確;圖中是獲取目的基因的過程,獲取的目的基因,可用于基因工程,但不能用于比目魚基因組測序,B錯誤;過程需要的工具酶是DNA聚合酶,C錯誤;利用DNA探針技術檢測目的基因是否導入到受體細胞,利用抗原抗體雜交技術檢測目的基因是否表達,D錯誤。9【答案】(1)終止子 鑒別和篩選含有目的基因的細胞(2)氨基酸 EcoliDNA連接酶和T4DNA連接酶(3)感受態(tài) 緩沖液(4)大腸桿菌中基因表達獲得的蛋白質未加工【解析】(1)基因表達載體的組成包括目的基因、標記基因、啟動子、終止子、復制原點幾部分,其中標記基因的作用是鑒別和篩選含有目的基因的細胞。(2)為了獲得目的基因可以通過提取分析Con-InsGl毒蛋白中的氨基酸序列推知毒蛋白基因的核苷酸序列,再用DNA合成儀大量合成目的基因?;蚬こ讨行枰狣NA連接酶,根據(jù)酶的來源不同分為EcoliDNA連接酶和T4DNA連接酶兩類。(3)將人工合成的目的基因導入大腸桿菌體內,一般先用藥物處理大腸桿菌使之成為感受態(tài)細胞,再將重組DNA溶于緩沖液中與該類細胞融合,在一定溫度下促進細胞吸收重組DNA分子完成轉化過程。(4)經(jīng)過目的基因的檢測和表達,獲得的Con-InsGl毒蛋白活性未能達到期待的“速效胰島素”的生物活性,導致這種差異的原因可能是大腸桿菌屬于原核生物,原核細胞中沒有內質網(wǎng)和高爾基體,因此基因表達獲得的蛋白質未經(jīng)內質網(wǎng)和高爾基體的加工,不具有生物學活性。10【答案】(1)限制酶和DNA連接 CaCl2(2)基因突變 (3)含有蛋白A基因的重組質粒、空質粒(pET質粒) 抗原抗體雜交 抑菌圈(4)對人、畜、農作物和自然環(huán)境安全;不會造成基因污染;有效成分純度較高【解析】(1)在基因工程中,利用相同的限制酶和DNA連接酶處理蛋白A基因和pET質粒,得到重組質粒;大腸桿菌作為受體細胞,需要用氯化鈣處理,以便重組質粒的導入。(2)根據(jù)題意和圖示分析,經(jīng)過4次PCR技術后獲得了新的基因,這是一種定點的基因突變技術。研究者推測不同生物對密碼子具有不同的偏好,因而設計了與蛋白A基因結合的兩對引物(引物B和C中都替換了一個堿基),因此4次PCR應該分別選擇如圖所示的引物:。 11【答案】(1)E1和E4 甲的完整 甲與載體正確連接(2)轉錄 翻譯(3)細胞核 去核卵母細胞(4)核DNA 12【答案】(1)受傷的 葉片傷口處的細胞釋放出大量酚類物質,可吸引農桿菌移向這些細胞(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【解析】(1)用農桿菌感染時,應優(yōu)先選用黃瓜受傷的葉片與含重組質粒的農桿菌共培養(yǎng),理由是葉片傷口處的細胞釋放出大量酚類物質,可吸引農桿菌移向這些細胞。(2)若在轉基因黃瓜中檢測到這種甜蛋白,則表明該重組質粒中甜蛋白基因已轉移到植物細胞中且能夠表達;用該轉基因黃瓜的某一植株與一株非轉基因植株雜交,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1:1,則說明甜蛋白基因已經(jīng)整合到核基因組中。(3)假設某種轉基因作物因為受到病毒感染而減產,若要以該轉基因作物為材料獲得脫毒苗,應選用莖尖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、重組表達載體的構建、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定。因此,基因工程的含義可概括為按照人們的愿望進行設計,并通過體外重組和轉基因等技術,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。- 配套講稿:
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