（新課標(biāo)Ⅰ）2019版高考生物一輪復(fù)習(xí) 專題26 基因工程課件.ppt

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1、專題26 基因工程,高考生物 (新課標(biāo)專用),1.(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。,五年高考,下列操作與實驗?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 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,因此,可采用限制酶EcoR和DNA連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒;用

2、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。,2.(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)?？梢宰鳛檩d體外,還證明了 (答出兩點即可)。 (2)體外重組的質(zhì)?？赏ㄟ^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

3、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,解析本題主要考查基因工程的相關(guān)知識。(1)體外重組的質(zhì)粒可以進(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

4、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、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。,3.(2018課標(biāo)全國,38,15分)某種熒光蛋白(GFP)在紫

5、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。,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

6、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DNA,解析(1)構(gòu)建基因表達(dá)載體時,使用的限制酶不能破壞融合基因。選用產(chǎn)生不同黏性末端的兩種限制酶,可以防止自身環(huán)化,并且保證融合基因和質(zhì)粒正確連接。(2)在牛的皮膚細(xì)胞中觀察到綠色熒光,說明L1基因已經(jīng)表達(dá),即在該皮膚細(xì)胞中完成了轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。(3)培育轉(zhuǎn)基

7、因的克隆牛需將含目的基因的細(xì)胞的細(xì)胞核移入牛的去核卵母細(xì)胞中。(4)為檢測克隆牛的不同組織細(xì)胞中是否含有融合基因,需提取不同組織細(xì)胞的核DNA作為PCR模板,用PCR方法進(jìn)行鑒定。,4.(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

8、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:,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

9、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。常在兩條引物上加入不同的限制酶切位點的主要目的是使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

10、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,又因為UAG、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的條件下相對活性為99.5%,初步判斷此條件下酶活性最高。,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

11、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

12、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)PC

13、R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

14、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.(2017課標(biāo)全國,38,15分)真核生物基因中通常有內(nèi)含子

15、,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}: (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

16、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,解析本題主要涉及基因文庫與cDNA文庫的差異、基因工程的步驟、基因工程產(chǎn)物的檢測方法等知識,意在考查考生提取知識、分析和歸納知識的能力。 (1)真核生物和原核生物的基因結(jié)構(gòu)不同,真核生物的基因中存在內(nèi)含子等不能編碼蛋白質(zhì)

17、的序列,原核生物的基因中不存在內(nèi)含子。真核生物在基因表達(dá)時,轉(zhuǎn)錄出的RNA需要將內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列切除后才可進(jìn)行翻譯。從人的基因組文庫中獲得的基因 A 中含有內(nèi)含子,而作為原核生物的大腸桿菌不能切除內(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)病毒對宿主細(xì)胞的侵染具有特異性,噬菌體是專門侵染細(xì)菌的病毒,不能侵染家蠶細(xì)胞,故可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)、遺傳物質(zhì)相對較少等優(yōu)點,因此在基因工程中常用原核生物作為受體細(xì)胞。(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

18、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)化實驗的實質(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,為基因工程奠定了理論基礎(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,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。,7.(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)

19、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

20、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,解析本題主要考查基因工程的相關(guān)知識,考查學(xué)生獲取知識,分析與歸納知識等能力。(1)從植物體中提取mRNA需要破碎組織細(xì)胞,嫩葉比老葉的組織細(xì)胞易破碎,mRNA提取效率高。由于植物組織中存在的RNA酶能將RNA分解,所以實驗過程中要添加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)cDNA是在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下,以mRNA為模板,按照堿基互補(bǔ)配對的原則合成的。(3)由于目

21、的基因無復(fù)制原點,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,但是轉(zhuǎn)基因植株抗真菌病的能力沒有提高,說明轉(zhuǎn)基因植株體內(nèi)不存在抗菌活性蛋白,即幾丁質(zhì)酶基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯過程出現(xiàn)異常,從而導(dǎo)致幾丁質(zhì)酶基因沒有正常表達(dá)合成抗菌活性蛋白。 知識歸納走出基因工程的5大易混點 (1)限制酶具有特異性,即一種限制酶只能識別特定的堿基序列,并在特定的位點上進(jìn)行切割;限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物DNA分子中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。,(

22、2)切取目的基因與切割載體時“只能”使用“同一種酶”? 在獲取目的基因和切割載體時通常用同一種限制酶,以獲得相同的黏性末端。 但如果用兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端相同,在DNA連接酶的作用下目的基因與載體也可以連接起來。 為了避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接,可使用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒,使目的基因和載體各具有兩個不同的黏性末端。 (3)啟動子起始密碼子,終止子終止密碼子 啟動子:一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段,位于基因的首端。它是RNA聚合酶識別、結(jié)合的部位。 終止子:一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA短片段,位于基因的尾端。 作用是使轉(zhuǎn)錄過程停止。 起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上

23、,分別控制翻譯過程的啟動和終止。 (4)目的基因的插入位點不是隨意的:基因表達(dá)需要啟動子與終止子的調(diào)控,所以目的基因的插入位點應(yīng)在啟動子與終止子之間,若目的基因插在啟動子內(nèi)部,啟動子將失去原功能。 (5)基因工程操作過程中只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞)沒有堿基互補(bǔ)配對現(xiàn)象。第,一步用PCR或人工合成法獲得DNA過程中存在堿基互補(bǔ)配對,第二步黏性末端連接時存在堿基互補(bǔ)配對,第四步分子雜交及基因表達(dá)時存在堿基互補(bǔ)配對。,8.(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

24、: (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

25、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pHC,解析本題主要考查基因工程技術(shù)和動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的相關(guān)知識。(1)由題干中編碼蛋白乙的DNA序列可知,編碼乙的DNA序列起

26、始端無ATG,轉(zhuǎn)錄出的mRNA上沒有起始密碼子AUG。(2)PCR需要的條件包括引物、耐高溫的DNA聚合酶、DNA模板、四種游離的脫氧核苷酸等。(3)動物細(xì)胞培養(yǎng)中,細(xì)胞具有貼壁生長以及接觸抑制的特點,當(dāng)細(xì)胞濃度達(dá)到a時,若要使T淋巴細(xì)胞繼續(xù)增殖,需要在培養(yǎng)基中加入胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)處理貼壁生長的細(xì)胞并分瓶進(jìn)行傳代培養(yǎng);動物細(xì)胞培養(yǎng)過程中,需要在培養(yǎng)箱中通入一定濃度的CO2,CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH。由圖2可知,加入蛋白丙刺激T淋巴細(xì)胞增殖的效果明顯比加入蛋白甲、乙時低;結(jié)合圖1中蛋白丙與蛋白甲、乙的DNA序列可知,缺少C片段所編碼的肽段,會明顯降低蛋白刺激T淋巴細(xì)胞增殖的效果。

27、知識拓展認(rèn)識dNTP dNTP是脫氧核糖核苷三磷酸的縮寫,是dCTP、dATP、dGTP、dTTP的統(tǒng)稱?！癲”代表脫氧,“N”代表變量A、T、C、G中的一種。dNTP可作為生物DNA合成以及PCR過程的原料。,9.(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

28、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。,(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

29、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),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,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

30、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/

31、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)胞染色體DNA上,故篩選轉(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)胞篩選時不以此作為選擇標(biāo)準(zhǔn)。,10.(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

32、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

33、)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。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;

34、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)性的過程也即題中的退火過程,它關(guān)乎引物是否能與模板鏈結(jié)合,只有結(jié)合后才有可能進(jìn)行“延伸”。結(jié)合DNA結(jié)構(gòu)特點,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。,11.(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

35、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

36、,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)制所需的原料來自于。,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,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

37、位點等。(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、酶等均來自于受體細(xì)胞。,評分細(xì)則(1)能自我復(fù)制(具有復(fù)制原點,具有復(fù)制起始位點),具有標(biāo)記基因(具有

38、抗性基因),具有限制性核酸內(nèi)切酶酶切位點(限制酶酶切位點),以上每個得分點2分,任選2個即可得4分,答出一點給2分。 (2)二者均不含氨芐青霉素抗性基因Ampr,在該培養(yǎng)基上均不生長(2分),不含抗性基因為關(guān)鍵詞。含有質(zhì)粒載體(2分),含插入了目的基因的重組質(zhì)粒(含重組質(zhì)粒)(2分),此兩問不分先后順序。二者均含氨芐青霉素抗性基因Ampr,在該培養(yǎng)基上均能生長(2分),含有抗性基因為關(guān)鍵 詞。四環(huán)素/Tet(1分),中英文均可得分。 (3)受體細(xì)胞/宿主細(xì)胞(2分)。,12.(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

39、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

40、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,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,目的基因均不能表達(dá)。(3)常見的DNA連接酶有Ecoli

41、DNA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。 評分細(xì)則(1)第一空答其他兩種酶不給分。第二空答“兩種酶切割后形成的黏性末端可互補(bǔ)”給全分。 (2)第二空原因答作“目的基因應(yīng)插入至啟動子與終止子之間”也給分。 (3)第一空、第二空順序可顛倒,第三空答案唯一。,13.(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HSA基因。下圖中箭頭表示一條引物結(jié)合

42、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(12分)(1)總RNA(或mRNA) (2)B (3)吸引農(nóng)桿

43、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復(fù)制,DNA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轉(zhuǎn)化。(4)大腸桿菌為原核生物,無

44、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復(fù)制,DNA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。,14.(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的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列問

45、題: (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、

46、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。 解題關(guān)鍵理清蛋白質(zhì)工程的基本途徑、中心法則的全部內(nèi)容圖解是解答本題的關(guān)鍵。,以下為教師用書專用,15.

47、(2014課標(biāo),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。 回答下列問題: (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

48、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),解析(1)基因組文庫包含某種生物的全部基因,cDNA文庫又稱為部分基因文庫,含有生物的部分基因。(2)植物甲基因組文庫中有該種植物的全部基因,從中可篩選出耐旱基因。(3)植物乙的耐旱性低,所以植物乙體細(xì)胞作為受體細(xì)胞;要確定耐旱基因是否

49、正確表達(dá),應(yīng)檢測該基因的表達(dá)產(chǎn)物,對于個體水平的檢測,應(yīng)在干旱的田間進(jìn)行試驗,檢測植物乙耐旱性是否得到了提高。(4)將耐旱基因看作A,不耐旱基因看作a,AaAa耐旱與不耐旱數(shù)量比為31,則耐旱基因整合到了同源染色體的一條上。 評分細(xì)則(1)全部(2 分),答“所有、全套、整套”也得分。 部分(2 分)。 (2)篩選(2 分)(篩選中“篩”有別字扣一分),答“選擇”也得分。 (3)乙(2 分);表達(dá)產(chǎn)物(2 分),答“轉(zhuǎn)錄和翻譯的產(chǎn)物”得分,只答出“轉(zhuǎn)錄”或“翻譯”不得分。 (4)同源染色體的一條上(3 分)。,16.(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

50、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。科學(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。 回答下列問題: (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

51、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,解析(1)將目的基因

52、導(dǎo)入動物細(xì)胞的常用方法是顯微注射法;由于農(nóng)桿菌可感染植物,并且其Ti質(zhì)粒上的T-DNA可整合到受體細(xì)胞染色體DNA上,故培育轉(zhuǎn)基因植物時常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。(2)資料乙中的技術(shù)對T4溶菌酶完成了改造,這種對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制造一種新蛋白質(zhì)的技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程。(3)資料丙中兔甲和兔乙的作用分別是提供早期胚胎和接受并孕育胚胎,兩者在胚胎工程中分別被稱為供體和受體。,17.(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(yùn)載體用EcoR切割后產(chǎn)生的片段如下: AATTCG GCTTAA 為使運(yùn)載體與目

53、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(yùn)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

54、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),解析此題考查基因工程應(yīng)用的相關(guān)知識。(1)DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有黏性末端和平末端兩種類型。(2)為使運(yùn)載體與目的基因相連,應(yīng)使二者被切割后產(chǎn)生的末端相同,故用另一種限制酶切割產(chǎn)生的末端必須與EcoR切割產(chǎn)生的末端相同。(3)根據(jù)酶的來源不同,DNA連接酶分為EcoliDNA連接酶和T4 DNA連接酶。(4)以RNA為模板,合成DNA的過程稱為逆轉(zhuǎn)錄,若要體外獲得大量DNA分子,可以使用PCR技術(shù)。(5)在基因工程中,通常利用質(zhì)粒作為運(yùn)載體,另外噬菌體和動植物

55、病毒也可作為運(yùn)載體。(6)大腸桿菌作為受體細(xì)胞時,常用Ca2+處理,使之成為能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)細(xì)胞。,1.(2018山東聊城一模,38)屠呦呦因發(fā)現(xiàn)青蒿素治療瘧疾的新療法而獲得諾貝爾獎。寄生于人體細(xì)胞內(nèi)的瘧原蟲是瘧疾的病原體?？茖W(xué)家通過紫外線處理大量青蒿幼苗后,偶然發(fā)現(xiàn)一株高產(chǎn)高效植株,進(jìn)行基因測序發(fā)現(xiàn)該植株控制青蒿素合成相關(guān)的一種關(guān)鍵酶的基因發(fā)生了突變。 (1)如果用高產(chǎn)青蒿關(guān)鍵酶基因的mRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的cDNA片段與載體連接后儲存在一個受體菌群中,這個受體菌群叫做青蒿的;獲得的cDNA與青蒿細(xì)胞中該基因堿基序列(填“相同”或“不同”)。在提取RNA時需要向提取液中添加RN

56、A酶抑制劑,其目的是。 (2)將獲得的突變基因?qū)肫胀ㄇ噍镏?先構(gòu)建基因表達(dá)載體,圖1、2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點。請回答:,A組20162018年高考模擬基礎(chǔ)題組,三年模擬,非選擇題,用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒時不能使用Sma切割,原因是。構(gòu)建重組質(zhì)粒時,在其目的基因前需要添加特定的啟動子,啟動子的作用是。 (3)基因表達(dá)載體導(dǎo)入組織細(xì)胞后,要通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育出青蒿幼苗,該技術(shù)的關(guān)鍵步驟是。鑒定該基因工程是否成功還要進(jìn)行實驗,但是不能直接在培養(yǎng)基上培養(yǎng)瘧原蟲觀察,其原因是。,答案(1)cDNA文庫(或部分基因文庫)不同防止RNA的降解(2)Sma會破壞質(zhì)粒的抗性基因

57、及外源DNA中的目的基因RNA聚合酶識別和結(jié)合位點(3)脫分化和再分化接種瘧原蟲營寄生生活,解析(1)用高產(chǎn)青蒿關(guān)鍵酶基因的mRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的cDNA片段與載體連接后儲存在一個受體菌群中,這個受體菌群叫做青蒿的cDNA文庫或部分基因文庫。由關(guān)鍵酶基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA沒有與關(guān)鍵酶基因的非編碼區(qū)和內(nèi)含子對應(yīng)的片段,所以獲得的cDNA與青蒿細(xì)胞中該基因堿基序列不同。為防止RNA的降解,在提取RNA時,需要向提取液中添加RNA酶抑制劑。(2)題圖顯示,質(zhì)粒的抗生素抗性基因和目的基因中均存在Sma的識別位點。若使用Sma切割質(zhì)粒和外源DNA,則會破壞質(zhì)粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因,因此構(gòu)建重

58、組質(zhì)粒時不能使用Sma切割。啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合位點,驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mR-NA。(3)植物組織培養(yǎng)技術(shù)的關(guān)鍵步驟是脫分化和再分化。鑒定該基因工程是否成功還要進(jìn)行接種實驗,但是不能直接在培養(yǎng)基上培養(yǎng)瘧原蟲觀察,其原因是瘧原蟲營寄生生活。,2.(2018山東青島一模,38)2017年冬季我國北方再次爆發(fā)流感,專家指出接種流感病毒疫苗仍是預(yù)防的有效措施。流感病毒為RNA病毒,M基因編碼流感病毒表面抗原(M蛋白)。請回答下列問題: (1)由病毒的RNA通過可獲得病毒DNA,若要通過PCR技術(shù)擴(kuò)增M基因,關(guān)鍵是設(shè)計M基因?qū)?yīng)的。 (2)構(gòu)建M基因表達(dá)載體所用的工具酶是。為保證目的基因的表達(dá),重

59、組載體上應(yīng)含有特定的(復(fù)制原點、啟動子、標(biāo)記基因),它能被受體細(xì)胞的所識別,以便于催化轉(zhuǎn)錄過程。 (3)若要將M基因表達(dá)載體導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi),以大量生產(chǎn)疫苗,通常先用鈣離子處理大腸桿菌,其目的是。 (4)新型疫苗“DNA疫苗”是將含M基因的重組表達(dá)載體直接導(dǎo)入人體內(nèi),在人體細(xì)胞內(nèi)通過M基因的表達(dá)產(chǎn)生,刺激機(jī)體通過免疫過程產(chǎn)生,提高機(jī)體的免疫能力。,答案(1)逆轉(zhuǎn)錄引物(2)限制酶和DNA連接酶啟動子RNA聚合酶(3)使大腸桿菌處于能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的狀態(tài)(感受態(tài))(4)M蛋白抗體和記憶細(xì)胞,解析(1)RNA通過逆轉(zhuǎn)錄形成DNA;PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的關(guān)鍵是設(shè)計M基因?qū)?yīng)的引物。(2

60、)構(gòu)建基因表達(dá)載體需要的工具酶為限制酶和DNA連接酶;基因表達(dá)載體上必須含有啟動子,啟動子是RNA聚合酶的識別位點,以啟動目的基因的轉(zhuǎn)錄過程。(3)將目的基因?qū)氪竽c桿菌時,一般要先用鈣離子處理大腸桿菌,以使大腸桿菌處于能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的狀態(tài),即感受態(tài)。(4)M基因的表達(dá)產(chǎn)物是M蛋白,M蛋白會刺激機(jī)體通過免疫過程產(chǎn)生抗體和記憶細(xì)胞,提高機(jī)體的免疫能力。,3.(2018湖北七市教科研協(xié)作體一模,38)基因工程是從分子水平對基因進(jìn)行操作,從而實現(xiàn)人們定向改造生物,得到人們所需要的生物性狀或生物產(chǎn)品的技術(shù)。目的基因的獲取是基因工程的第一步,常見的方法是構(gòu)建基因組文庫。請分析并回答下列問題:

61、 (1)構(gòu)建基因組文庫的一般步驟: 提取某種生物體內(nèi)的,用適當(dāng)?shù)南拗泼柑幚?得到一定范圍大小的DNA片段; DNA片段分別與載體結(jié)合,得到重組載體; 將重組載體導(dǎo)入的群體中儲存,基因組文庫構(gòu)建完成。 (2)與基因組文庫相比,cDNA文庫的基因數(shù)相對要少。其原因是。 (3)載體與DNA片段結(jié)合前,需要使用同種的限制酶處理。其目的是。 (4)受體菌被導(dǎo)入重組DNA分子之前,常用處理,提高導(dǎo)入的成功率。,答案(1)全部DNA或全部基因受體菌(2)cDNA文庫只能收集到生物發(fā)育到某時期已發(fā)生轉(zhuǎn)錄的基因,而基因組文庫能收集到全部基因(3)獲得與DNA片段相同的黏性末端(4)Ca2+,解析(1)構(gòu)建基因組

62、文庫的一般步驟為:提取某種生物體內(nèi)的全部DNA或全部基因,用適當(dāng)?shù)南拗泼柑幚?得到一定范圍大小的DNA片段;DNA片段分別與載體結(jié)合,得到重組載體;重組載體導(dǎo)入受體菌的群體中儲存,基因組文庫構(gòu)建完成。(2)cDNA文庫只能收集到生物發(fā)育到某時期已發(fā)生轉(zhuǎn)錄的基因,而基因組文庫能收集到全部基因,因此與基因組文庫相比,cDNA文庫的基因數(shù)相對要少。(3)載體與DNA片段結(jié)合前,需要使用同種的限制酶處理,以獲得與DNA片段相同的黏性末端。(4)將重組DNA導(dǎo)入受體菌群之前,常用鈣離子處理,以提高導(dǎo)入的成功率。,4.(2018山西太原一模,38)基因療法所涉及的基因工程技術(shù)主要有三種,包括病毒載體、基因

63、(編輯)和細(xì)胞改造。請回答: (1)第一種是將通過載體送入目標(biāo)細(xì)胞讓其發(fā)揮作用。該技術(shù)用來傳遞基因的載體多是病毒類載體,因為它們能。經(jīng)過基因改造后,這些作為載體的病毒具有的特點。 (2)第二種是直接通過基因(編輯)技術(shù)修復(fù)目標(biāo)細(xì)胞的?；?編輯)技術(shù)可以達(dá)到添加基因、消除基因或者的效果。 (3)第三種則是從患者體內(nèi)提取細(xì)胞在體外進(jìn)行修改然后再重新輸回患者體內(nèi)發(fā)揮作用。例如,對造血干細(xì)胞進(jìn)行基因工程改造讓其制造內(nèi)源性的凝血因子,從理論上說能持續(xù)緩解血友病癥狀,而不需使用治療?；蛑委熯M(jìn)入了一個兼具安全性和有效性的時代。但你認(rèn)為這個領(lǐng)域中的問題是。,答案(1)目的基因?qū)⒒蛘线M(jìn)宿主的DNA分子將

64、目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細(xì)胞中且無毒性(或載體無法增殖或無感染性)(2)缺陷基因矯正缺陷基因(3)輸凝血酶(或輸血小板或輸凝血因子)載體的遺傳毒性(或者基因編輯的脫靶效應(yīng)或者基因遞送和編輯的效率低或者有臨床益處的水平低),解析(1)將目的基因通過載體送入目標(biāo)細(xì)胞讓其發(fā)揮作用是基因工程中最常用的技術(shù)手段,該技術(shù)常用病毒類載體傳遞基因,主要是因為某些病毒能將基因整合進(jìn)宿主細(xì)胞的DNA分子,這些作為載體的病毒和轉(zhuǎn)入的目的基因?qū)λ拗骷?xì)胞無毒性。(2)直接通過基因(編輯)技術(shù)修復(fù)目標(biāo)細(xì)胞的缺陷基因,可以達(dá)到添加基因、消除基因或者矯正缺陷基因的效果,這是我們常用的基因治療技術(shù)。(3)對造血干細(xì)胞進(jìn)行基因工程改造

65、讓其制造內(nèi)源性的凝血因子,從理論上說能持續(xù)緩解血友病癥狀,而不需輸凝血酶或輸血小板或輸凝血因子治療。在目前階段,基因治療這個領(lǐng)域中關(guān)鍵需要考慮的是載體的遺傳毒性、基因編輯的脫靶效應(yīng)、基因遞送和編輯的效率低或者有臨床益處的水平低等問題。 知識拓展通過基因工程技術(shù),將健康人的正常基因或者別種生物乃至微生物的有關(guān)基因,移植到病人細(xì)胞內(nèi),來取代或者矯正病人所缺陷的基因,以達(dá)到根治遺傳性疾病的目的。我們把這種通過輸入基因來治療疾病的方法叫做基因療法。其原理是利用健康的基因來填補(bǔ)或替代或矯正基因疾病中某些缺失或病變的基因,設(shè)計再造出患者能夠接受的正常器官;或人為地修改有缺陷的基因組以達(dá)到治病的目的。,1.

66、(2018湖南益陽二模,38)將北極深海鰈魚科的抗凍基因(AFP)轉(zhuǎn)入番茄,可獲得耐低溫的抗凍番茄,抗凍番茄經(jīng)低溫誘導(dǎo)后可溶性蛋白均比對照組明顯增加,通過聚丙烯酰胺凝膠電泳可檢測到C區(qū)和B區(qū)染色加深。如圖為抗凍番茄的培育流程,請回答下列問題:(15分) (1)過程為基因工程操作程序中的第二個步驟,將AFP基因和切開的Ti質(zhì)粒連接成重組質(zhì)粒需要酶,通常將AFP基因插入Ti質(zhì)粒的上,有利于目的基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定維持和表達(dá)。 (2)過程采用最多的方法是,除此之外,還有(答出兩種),過程應(yīng)用的主要技術(shù)是。 (3)可通過聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測抗凍植株中的可溶性蛋白,若,則表明AFP基因已表達(dá)出蛋白質(zhì)產(chǎn)品;也可采用進(jìn)行個體生物學(xué)水平的檢測。,B組20162018年高考模擬綜合題組 (時間:40分鐘分值:75分) 非選擇題(共75分),答案(1)基因表達(dá)載體的構(gòu)建DNA連接T-DNA(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法、花粉管通道法植物組織培養(yǎng) (3)C區(qū)和B區(qū)染色加深低溫處理并觀察番茄的抗凍情況,解析(1)圖中過程表示基因表達(dá)載體的構(gòu)建過程,該過程需要用限制酶切割A(yù)FP基因和Ti質(zhì)粒,再用DNA連接酶將兩