（通用版）高考生物一轮复习 第十一单元 现代生物科技专题 第39讲 基因工程.doc

第十一单元现代生物科技专题第39讲基因工程(限时:40分钟)测控导航表知识点题号及难易度1.基因工程的工具、操作程序及应用1,2,3(中),4(中),7(中)2.蛋白质工程的设计流程6(中)3.综合考查5(中)1.(2015河南偃师模拟)回答下列有关基因工程的问题。(1)用限制酶hind、bamh同时切割目的基因,可得到 个dna片段。(2)用限制酶hind和bamh切割ti质粒,可得到个dna片段。(3)过程需要用到酶和酶,二者作用的化学键都是。(4)如果把目的基因直接注入植株细胞,一般会被植株细胞。(5)构建重组质粒时,常用ti质粒作为载体,是因为ti质粒上具有,它能把目的基因整合到受体细胞(植株细胞)的上。(6)将目的基因导入植物细胞,除采用图中的方法外,还可采用法和花粉管通道法。解析:(1)由于含目的基因的dna片段上有2个限制酶bamh的酶切位点和1个限制酶hind的酶切位点,所以用限制酶hind、bamh同时切割目的基因,可得到4个dna片段。(2)由于质粒上有hind、bamh两种限制酶酶切位点各1个,所以用限制酶hind和bamh切割ti质粒,可得到2个dna片段。(3)过程是构建重组质粒,所以需要用到限制酶和dna连接酶。二者作用的化学键都是磷酸二酯键。(4)如果把目的基因直接注入植株细胞,一般会被植株细胞核酸酶分解,而失去作用。(5)ti质粒上具有tdna,它能把目的基因整合到受体细胞(植株细胞)的染色体dna上。(6)将目的基因导入植物细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。答案:(1)4(2)2(3)限制dna连接磷酸二酯键(4)核酸酶分解(5)tdna染色体dna(6)基因枪2.(2015天津河西区一模)萤火虫发光是体内荧光素酶催化一系列反应所产生的现象。如果荧光素酶存在于植物体内,也可使植物体发光。一直以来荧光素酶的唯一来源是从萤火虫腹部提取。但加利福尼亚大学的一组科学家成功地通过转基因工程实现了将荧光素酶基因导入大肠杆菌体内,并在大肠杆菌体内产生荧光素酶。请你根据已有的知识回答下列有关问题:(1)在此转基因工程中,目的基因是 ,具体操作过程中下图所示的黏性末端是由 种限制性核酸内切酶作用产生的。(2)将此目的基因导入大肠杆菌体内需要载体的帮助,则作为载体必须具备能够在宿主细胞内复制并稳定保存,以及 (至少答出两点)等条件。(3)在此转基因工程中,将体外重组dna导入大肠杆菌体内,并使其在细胞内的过程称为转化。最常用的转化方法是首先用ca2+处理大肠杆菌,目的是 。第二步是将重组dna与大肠杆菌混合,进而完成转化过程。(4)目的基因在受体细胞是否能转录出mrna,可用技术来检测;目的基因是否表达出相应的蛋白质,除了通过大肠杆菌是否发光来确定外,还可以通过特异性反应来判断。解析:(1)在此转基因工程中,目的基因是荧光素酶基因;图中所示的黏性末端是由2种限制性核酸内切酶作用产生的,其中第一个和第三个是由一种限制酶切割产生的,另外两个是由另一种限制酶切割产生的。(2)作为基因工程的载体必须具备的条件:要具有限制酶的切割位点;要有标记基因(如抗性基因),以便于重组细胞的筛选;能在宿主细胞中稳定存在并复制;是安全的,对受体细胞无害,而且要易从供体细胞分离出来。(3)基因工程中,将体外重组dna导入大肠杆菌体内,并使其在细胞内维持稳定和表达的过程称为转化。最常用的转化方法是首先用ca2+处理大肠杆菌,目的是使大肠杆菌细胞处于能够吸收周围dna分子的状态。第二步是将重组dna溶于缓冲液中与感受态细胞混合,并在一定温度下完成转化过程。(4)检测转基因生物的dna上是否插入目的基因,常用dna分子杂交技术;检测目的基因是否表达出相应的蛋白质,常用抗原抗体杂交技术。答案:(1)荧光素酶基因2(2)具有特定的限制酶切割位点、具有某些标记基因(3)维持稳定和表达使大肠杆菌细胞处于能够吸收周围dna分子的状态(或使大肠杆菌处于感受态细胞状态)(4)分子杂交抗原抗体3.(2015山东济南一模)已知某传染性疾病的病原体为dna病毒,该病毒表面的a蛋白为重要抗原.注射疫苗蛋白可以预防该传染病.某科研机构欲培育出羊乳腺生物反应器,以实现该疫苗蛋白生产的产业化。(1)在构建基因表达载体时,可将a基因与 的启动子等调控组件重组在一起,然后将基因表达载体导入羊的 中,常采用的方法是 。(2)检测目的基因是否已整合到受体细胞染色体dna上,可采用dna分子杂交技术,即将 杂交。(3)如果转基因成功,则在转基因羊的乳腺细胞中可检测出a基因、和 。(4)要培育该羊乳腺生物反应器,要求该转基因羊的性别为 性。解析:(1)要培育羊乳腺生物反应器,在构建基因表达载体时,可将a基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起,然后采用显微注射法将基因表达载体导入羊的受精卵中(受精卵的全能性最高)。(2)检测目的基因是否已整合到受体细胞染色体dna上,可将目的基因探针与受体细胞染色体dna(或目的基因探针与受体细胞基因组dna)杂交,若出现杂交带,则说明目的基因已整合到受体细胞染色体dna上。(3)如果转基因成功,则表明目的基因已经成功导入受体细胞,且在受体细胞中已经成功表达,因此在转基因羊的乳腺细胞中可检测出a基因、a基因mrna和a蛋白。(4)只有该转基因羊为雌性时,乳腺蛋白基因才有可能表达。答案:(1)乳腺蛋白基因受精卵显微注射法(2)目的基因探针与受体细胞染色体dna(或目的基因探针与受体细胞基因组dna)(3)a基因的mrnaa蛋白(4)雌4.(2015甘肃天水一模)如图为基因工程基本操作流程,请据图分析回答问题:(1)图中a是,最常用的是。(2)在上述基因工程的操作过程中,可以遵循碱基互补配对原则的步骤有(用图中序号表示)。(3)从分子水平分析,不同种生物之间的基因移植成功的主要理论依据是 (至少2点)。(4)研究中发现,番茄体内的蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用,导致害虫无法消化食物而被杀死,人们成功地将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米体内,玉米获得了与番茄相似的抗虫性状,玉米这种变异的来源是 。(5)科学家在某种植物中找到了抗枯萎病的基因,并用基因工程的方法将该基因导入金茶花叶片细胞的染色体dna上,经培养长成的植株具备了抗病性,这说明 。解析:(1)在基因工程中,目的基因与载体结合形成重组dna,载体常用质粒。(2)碱基互补配对发生在dna分子、rna分子之间,过程目的基因的获取过程中有碱基互补配对,过程目的基因dna与质粒的黏性末端配对,过程中基因的表达有碱基互补配对,故基因工程中有碱基互补配对。(3)不同种生物之间基因移植成功的原因是不同生物的dna结构相同、共用一套遗传密码。(4)基因工程的原理是基因重组。(5)根据题意,已培养出抗病植株,所以目的基因已表达。答案:(1)载体质粒(2)(3)不同生物的dna结构相同、共用一套遗传密码(4)基因重组(5)目的基因(抗枯萎病的基因)已表达5.(2014全国卷)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因,并将其转移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题:(1)理论上,基因组文库含有生物的 基因;而cdna文库中含有生物的基因。(2)若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文库,再从中出所需的耐旱基因。(3)将耐旱基因导入农杆菌,并通过农杆菌转化法将其导入植物的体细胞中,经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的,如果检测结果呈阳性,再在田间试验中检测植株的是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为31时,则可推测该耐旱基因整合到了(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。解析:(1)基因组文库包含某种生物的全部基因,而cdna文库包含某种生物的部分基因。(2)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关,若要从植物甲中获得耐旱基因,首先应建立该植物的基因组文库,然后再从中筛选出所需的耐旱基因。(3)从植物甲中获得该耐旱基因后,通常采用农杆菌转化法,将该耐旱基因导入植物乙的体细胞中,经过植物组织培养得到再生植株。若要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的表达产物,如果检测结果为阳性,说明该耐旱基因已经表达。此后还需要进行个体生物学水平的检测,即在田间试验中检测植株的耐旱性是否得到提高。(4)用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱和不耐旱植株的数量比为31,符合基因的分离定律,可知得到的二倍体转基因耐旱植株为杂合子,因此可推测该耐旱基因整合到了同源染色体的一条上。答案:(1)全部部分(2)筛选(3)乙表达产物耐旱性(4)同源染色体的一条上6.干扰素是动物体内合成的一种蛋白质,可以用于治疗病毒感染和癌症,但体外保存相当困难,如果将其分子中的一个半胱氨酸变成丝氨酸,就可以在-70 条件下保存半年,给广大患者带来了福音。(1)蛋白质的合成是受基因控制的,因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键,依据蛋白质工程原理,设计实验流程,让动物生产“可以保存的干扰素”:(2)基因工程和蛋白质工程相比较,基因工程在原则上只能生产的蛋白质,不一定符合的需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础,通过或,对现有蛋白质进行,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活需要。(3)蛋白质工程实施的难度很大,原因是蛋白质具有十分复杂的结构。(4)对天然蛋白质进行改造,应该直接对蛋白质分子进行操作,还是通过对基因的操作来实现? 。原因是:。解析:(1)蛋白质工程的基本流程为根据预期的蛋白质功能,设计出预期的蛋白质结构,推测应有的氨基酸序列,合成相对应的脱氧核苷酸序列。(2)蛋白质工程的实质是通过对基因改造或基因合成,制造自然界不存在的、符合人们生产和生活需要的蛋白质。(3)蛋白质的空间结构十分复杂,很难根据预期功能来预测出空间结构。(4)基因控制蛋白质的合成,对基因的改造相当于间接改造了蛋白质。答案:(1)预期的蛋白质功能预期的蛋白质结构应有的氨基酸序列相对应的脱氧核苷酸序列(基因)(2)自然界已存在人类生产和生活基因修饰基因合成改造(3)空间(或高级)(4)应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造首先,任何一种天然蛋白质都是由基因编码的,改造了基因也就是改造了蛋白质,并且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传给下一代。如果对蛋白质直接改造,即使改造成功,被改造过的蛋白质分子还是无法遗传;其次,对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作,难度要小得多7.质粒是基因工程中最常用的载体,质粒上有标记基因,如图所示,通过标记基因可推知外源基因插入的位置,插入位置不同,细菌在培养基上的生长情况也不同。如图表示外源基因的插入位置(插入点有a、b、c)。.(1)质粒的基本组成单位是 。(2)将细菌放在含有四环素、氨苄青霉素的培养基中培养,属于基因工程操作中的 步骤。.设计实验探究外源基因插入的位置。(3)步骤:将导入外源基因的细菌进行培养产生大量细菌。分组:将细菌平均分成两组并标号为1、2。培养:将第1组细菌放入中培养,将第2组细菌放入中培养。观察并记录结果。(4)预测实验结果及结论:若1组、2组均能正常生长,则外源基因插入点是 。若1组能正常生长,2组不能生长,则外源基因插入点是。若1组不能生长,2组能正常生长,则外源基因插入点是。解析:质粒是小型环状dna分子,其基本组成单位是脱氧核苷酸。在基因工程中,可利用质粒上的标记基因来对目的基因是否导入受体细