高考圈题（新课标I卷）高考生物总复习 题组训练18 基因工程.doc

题组18 基因工程（一）考法解法【命题特点分析】本部分属于每年高考选考内容，近年来多以非选择题（选做题）的形式呈现，难度系数在0.5-0.6之间；考查重点为基因工程的工具及基本操作过程。试题多以进行实验设计或者其他考查，考查的内容多种多样。既注重对主干知识的考查，又重点考查“双基”和实验能力。【解题方法荟萃】解决该部分试题，需要从以下几个方面着手考虑：1、基因工程的基本工具 限制酶dna连接酶(运)载体作用 切割目的基因和载体 拼接dna片段形成 重组dna 携带目的基因进入受体细胞 作用部位 两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二酯键 -作用特点 (条件) 识别特定的核苷酸序列 在特定位点上切割 ecoli dna连接酶只能连接黏性末端 t4 dna连接酶能连接黏性末端和平(口)末端 能在宿主细胞内稳定存在并大量复制 有一个或多个限制酶切割位点 具有特殊的标记基因 2、基因工程的操作步骤 (1) 目的基因的获取： 从基因文库中获取。 利用pcr技术扩增。 用化学方法直接人工合成。 (2) 基因表达载体的构建： 基因表达载体的组成：目的基因启动子终止子标记基因。 基因表达载体的构建方法： (3)将目的基因导入受体细胞： 植物细胞动物细胞微生物细胞常用方法农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法 显微注射技术 感受态细胞法(用ca2处理) 受体细胞受精卵、体细胞 受精卵 原核细胞 (4) 目的基因的检测与鉴定： 目的基因插入检测：dna分子杂交。 目的基因转录检测：(核酸)分子杂交。 目的基因翻译检测：抗原抗体杂交。 个体生物学水平检测：根据目的基因表达出的性状判断。 （二）真题剖析【题干】（2013全国新课标i卷理综40）阅读如下材料：材料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵在，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。材料乙：t4溶菌酶在翁度较高时易失去活性，科学家对编码t4溶菌酶的基因进行改造，使其表达的t4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97为的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了t4溶菌酶的耐热性。材料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙的体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎课在不同个体的体内发育。回答下列问题：（1）材料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用 法。构建基因表达载体常用的工具酶有 和 。在培育转基因植物是，常用农杆菌转化发，农杆菌的作用是 。（2）材料乙属于 工程范畴。该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对 进行改造，或制造制造一种 的技术。在该实例中，引起t4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的 序列发生了改变。（3）材料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到 种的，生理状况相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中，兔甲称为 体，兔乙称为 体。【答案】（1）显微注射法 限制性内切酶 dna连接酶 农杆菌可感染植物将目的基因转移到受体细胞中（2）蛋白质工程 现有蛋白质 新的蛋白质 氨基酸（3）同 供 受【解析】（1）基因工程中，将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用显微注射法构建基因表达载体常用的工具酶是限制性内切酶和dna连接酶在培育有些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌易感染双子叶植物和裸子植物，对单子叶植物没有感染力；ti质粒的t-dna可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上，将目的基因转移到受体细胞中。（2）资料乙中可以看出，科学家对编码t4溶菌酶的基因进行了改造，提高t4溶菌酶的耐热性，该技术属于蛋白质工程的范畴该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新蛋白质的技术在该实例中，引起t4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的氨基酸序列发生了改变。（3）胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到同种的、生理状况相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术资料丙中，兔甲是提供胚胎的个体，称为供体，兔乙是接受胚胎的个体，称为受体。（三）高考圈题【题干】下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：（1）一个图1所示的质粒分子经sma 切割前后，分别含有_、_个游离的磷酸基团。（2）若对图中质粒进行改造，插入的sma 酶切位点越多，质粒的热稳定性越_。（3）要用图1中的质粒和图2中外源dna构建重组质粒，不能使用sma切割。原因是 。（4）与只使用ecor 相比较，使bamh 和hind 两种限制酶同时处理质粒、外源dna的优点在于可以防止_ _。（5）为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入_酶。（6）重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了_。（7）为了从cdna文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在_的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。【答案】（1）0、2 （2）高 （3）sma会破坏质粒的抗性基因、外源dna中的目的基因（4）质粒和含目的基因的外源dna片段自身环化 （5）dna连接（6）鉴别和筛选含有目的基因的细胞 （7）蔗糖为唯一含碳营养物质【圈题理由】本题考查基因工程相关知识，意在考察考生对知识点的识记理解掌握程度和理解能力。【解析】（1）由图可知质粒分子是环状的dna分子，在切割前没有游离的磷酸基团故是0个，经酶切割后成为一个链状的dna，会有两个游离的磷酸基团。（2）若对图中质粒进行改造，由图可知smai的酶切位点中gc含量多，它们之间有3个氢键，插入的sma 酶切位点越多，质粒的热稳定性越高。（3）由图可知在目的基因的中间有smai的酶切位点，如果用该酶酶切会破坏外源dna中的目的基因。另外质粒中的smai基因位于质粒的抗性基因中，也会破坏质粒的抗性基因。（4）用两种酶切割质粒和目的基因，因为严格遵循碱基互补配对原则，两种酶切产生的粘性末端不同，可防止质粒和含目的基因的外源dna片段自身环化。（5）将切割后的质粒与目的基因片段混合后需要加入dna连接酶，能促进它们的链接。（6）重组质粒中的抗性基因是为了鉴别和筛选含有目的基因的细胞。即可以涂在相关抗生素的培养基上，能长出来的可初步确定是想要的目的菌株。（7）因为要获取具有吸收蔗糖能力的菌株，所以应将构建好的放在以蔗糖为唯一碳源的培养基上，如果能长出菌落，说明基因导入成功。【题干】转基因育种是利用遗传转化方法将有价值的外源基因导入受体物种获得转化体，再将转化体植株经过常规育种程序加以选择和培育，最后选育出具有优良性状的新品种，对于作物育种具有重大的意义。图甲表示我国自主研发的转基因抗虫玉米的主要培育流程，图乙表示天然土壤农杆菌ti质粒结构(部分基因及限制性内切酶作用位点如图所示)。请回答：（1）若限制酶i的识别序列和切割位点是，限制酶ii的识别序列和切割位点是，那么在过程中，应用限制酶_切割质粒，用限制酶_切割抗虫基因。（2）为了保证改造后的质粒进入玉米细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长，必须用限制酶去除质粒上_和_(基因)。（3）将构建的重组ti质粒，导入土壤农杆菌，在选择培养基上进行培养，观察农杆菌在含_的培养基中能够生长、在含_的培养基中不能生长。（4）过程应用的生物技术主要是_，从个体水平检测玉米具有抗虫性状的方法是_。【答案】（1）ii i（ii或i和ii） （2）tms tmr（3）卡那霉） 四环素（4）植物组织培养 害虫抗性接种实验法【圈题理由】本题考查基因工程相关知识，意在考察考生对知识点的识记理解掌握程度和对图形分析能力。【解析】（1）要将目的基因完全切割应用限制酶i，而对质粒应用酶ii进行切割，如果用酶i切割会有4个酶切位点，故切割质粒用限制酶i，切割抗虫基因应用限制酶i。（2）由图可知控制细胞生长的主要是生长素，基因是tms，控制细胞分裂的基因是tmr。如果要保证改造后的质粒进入玉米细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长，必须用限制酶去除质粒上的tms和tmr基因。（3）因为是用限制酶ii对其进行切割，此时将质粒上的四环素基因破坏，而对卡那霉素基因没有影响，所以在初步筛选时应能在含卡那霉素的培养基上生长而不能在含四环素的培养基上生长。（4）胚细胞发育成整个植株要用到植物组织培养技术，从个体水平检测玉米具有抗虫性性状应对该玉米进行害虫抗性接种实验，如果虫死亡说明成功。【题干】“金色大米”由于含有可以生成维生素a的一胡萝卜素它呈现金黄色泽，故称“金色大米”。“金色大米”的培育流程如图所示请回答下列问题。(已知酶i的识别序列和切点是一g gatcc一酶ii的识别序列和切点是一 gatc)。（1）培育“金色大米”的基因工程操作中，d过程最常用的方法是 ；图中c的构成除了复制原点、目的基因、标记基因外，还必须有 、 等。（2）据图分析，在构建c的过程中，目的基因用 (限制酶或限制酶)进行了切割。该酶切割后形成的粘性末端写作 。（3）过程e运用了细胞工程中的 技术；在目的基因的制备过程中，之所以要进行a、b过程，而不在a过程的模板dna上直接切取目的基因，是因为 。【答案】（1）农杆菌转化法 启动子，终止子（2）限制酶 一gatc一 或 一ctag一 （3）植物组织培养 目的基因片段中含有内含子。【圈题理由】本题考查基因工程和细胞工程的有关知识，意在考查考生识图能力、识记能力和理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。【解析】（1）分析题图，d过程为将目的基因导入水稻细胞，目的基因导入水稻细胞时，最常用的方法是农杆菌转化法；图中c为基因表达载体，含有启动子、终止子、目的基因、标记基因和复制原点等。（2）根据题意，酶i的识别序列和切点是一g gatcc一酶ii的识别序列和切点是一 gatc，因此限制酶识别的序列都能被限制酶识别并切割，露出相同的黏性末端，分析题图，目的基因左右两侧分别为限制酶和限制酶的识别和切割位点，因此用限制酶可以把目的基因切割，并露出相同的黏性末端，末端为：一 gatc一或一ctag 一。（3）过程e为把水稻细胞培育成新个体的过程，需要用到植物组织培养技术；逆转录法获得的目的基因没有内含子。（四）分层训练12009年10月，我国自主研发的转基因抗虫水稻“华恢1号”获得农业部颁发的安全证书。下图表示该抗虫水稻主要培育流程，据图回答：（1）过程应用的主要生物技术是 ；该技术的过程主要包括_和_两个阶段,利用的基本原理是_。（2）杀虫基因（cryla）是人们根据几种bt毒蛋白的分子结构，设计并人工合成的，这属于 工程技术范畴。（3）组建理想的载体需要对天然的质粒进行改造。下图是天然土壤农杆菌ti质粒结构示意图（示部分基因及部分限制性内切酶作用位点），据图分析：人工改造时，要使抗虫基因表达，还应插入_。人工改造时用限制酶处理，其目的是：第一，去除质粒上的 （基因），保证t-dna进入水稻细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长；第二，使质粒带有单一限制酶作用位点，有利于_。第三，使质粒大小合适，可以提高转化效率等。若用限制酶分别切割改造过的理想质粒和带有抗虫基因的dna分子，并构成重组ti质粒。分别以含四环素和卡那霉素的培养基培养已成功导入抗虫基因的水稻胚细胞，观察到的细胞生长的现象是 。（4）若限制酶切割dna分子后形成的粘性末端为 ，则该酶识别的核苷酸序列是 。【答案】（1）植物组织培养 脱分化 再分化 细胞的全能性（2）蛋白质（3）启动子 tms和tmr（2分） 目的基因（或外源dna）准确插入 在含卡那霉素的培养基能够生长，而在含四环素的培养基中不能生长（4）gacgtc【解析】（1）将已分化的植物细胞培养成植物个体需采用植物组织培养的技术。该技术的过程主要包括脱分化和再分化两个阶段,利用的基本原理是植物细胞的全能性。（2）根据蛋白质的分子结构对基因结构进行人工改造，生产自然界没有的蛋白质，属于蛋白质工程。（3）要使抗虫基因表达，需要启动子和终止子。tms和tmr基因可以合成吲哚乙酸和细胞分裂素，吲哚乙酸和细胞分裂素是使细胞生长和分裂的物质，去除质粒上的tms和tmr基因，保证t-dna进入水稻细胞后不会引起细胞的无限分裂和生长。使质粒带有单一限制酶作用位点，有利于目的基因的准确插入。四环素抗性基因被限制酶破坏，卡那霉素抗性基因未被破坏，故在含卡那霉素的培养基能够生长，而在含四环素的培养基中不能生长（4）根据碱基互补配对原则，则该酶识别的核苷酸序列是gacgtc。2人类在预防与诊疗传染性疾病过程中，经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体为rna病毒，该病毒表面的a蛋白为主要抗原，且疫苗生产和抗体制备的流程之一如下图：（1）过程代表的过程是 。过程代表的过程是 （2）过程构建a基因重组载体时，必须使用 、 两种工具酶。（3）过程发生的生理过程是 、 （4）过程的实验技术名称是 ，过程依据的原理是 。需用 促进x的形成。（5）对健康人进行该传染病免疫预防时，可选用图中基因工程生产的 所制备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时，可以从疑似患者体内分离出病毒，与已知病毒 进行比较；或用图中的 进行特异性结合检测。【答案】（1）逆转录 复制 （2）限制酶 dna连接酶 （3）增殖、分化（4）细胞融合技术 膜的流动性 灭活的病毒 （5）a蛋白 核酸序列（或基因序列或rna序列或核糖核苷酸序列） 抗a蛋白的单克隆抗体【解析】（1）以rna为模板合成dna的过程叫逆转录。（2）构建基因表达载体时，首先要将牡丹基因从dna中剪切下来，所以要用到限制酶；然后再用dna连接酶将目的基因与质粒连接形成重组质粒。（3）b细胞经增殖、分化可形成浆细胞和记忆细胞，浆细胞能产生抗体。（4）将两种不同的细胞融合的技术叫细胞融合技术，其原理是细胞膜的流动性；动物细胞融合常用灭活的病毒诱导。（5）在预防接种时，可以利用a蛋白作为抗原制备疫苗，进入人体后可引起机体产生特异性免疫。对该传染病疑似患者确诊时，可以从疑似患者体内分离出病毒，与已知病毒进行核酸序列比较；或用图中的抗a蛋白的单克隆抗体进行特异性结合检测。3.土壤农杆菌能将自身ti质粒的t-dna整合到植物染色体dna上，诱发植物形成肿瘤。t-dna中含有植物生长素合成酶基因（s）和细胞分裂素合成酶基因（r）,如图1所示，它们的表达与否能影响相应植物激素的含量，进而调节肿瘤组织的生长与分化。基因工程常用ti质粒作为运载体，图2表示抗虫棉培育中使用的三种限制酶a、b、c的识别序列以及ti质粒上限制酶切割位点的分布，抗虫基因内部不含切割位点，两侧标明序列为切割区域。（1）据图2分析，切取抗虫基因时，使用限制酶 ，切割ti质粒时，使用限制酶 。（2）成功建构的重组质粒含有限制酶a的识别位点0个，若用酶c处理该重组质粒，将得到 个dna片段。（3）若抗虫基因插入的位置在r基因内部，筛选出 植株即是成功导入抗虫基因的棉花植株。.单克隆抗体技术在生物工程中占有重要地位。请回答相关问题：（4）科学家米尔斯坦和柯勒提出单克隆抗体制备技术的实验方案：把一种 细胞与能在体外大量增殖的_细胞进行诱导融合，使融合细胞既能大量增殖，又能产生足够数量的特定抗体。（5）在技术操作中，需要将融合细胞用 培养基进行筛选，并进行克隆化培养和 检测，以得到足够数量的符合要求的 （填“单”、“双”、“多”）核杂交瘤细胞。（6）若将杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养，可从 中提取出大量的单克隆抗体。（7）研究人员应用 ，改造了鼠源性抗体分子的结构，降低了鼠源性抗体的人体反应。【答案】.（1）酶b和酶c 酶a和酶b （2）2 （3）生根瘤.（4）b淋巴 骨髓瘤 （5）特定的选择性（必答“选择”） 抗体检测 单 （6）（细胞）培养液 （7）蛋白质工程【解析】.（1）分析图2可知，抗虫基因左侧序列中含有酶b的识别序列，右侧含有酶c的识别序列，所以切去目的基因应使用限制酶b和酶c；ti质粒的t-dna区段含有酶a和酶b的识别位点，所以切割ti质粒时，使用限制酶a和酶b。（2）成功构建的重组质粒用酶c处理能得到2个dna片段，应是a-c和c-a片段。（3）若抗虫基因插入的位置在r基因内部，则r基因结构被破坏失去原有的功能，即r基因不表达；但s基因正常表达，所以根据图1可知筛选出生根瘤植株即是成功导入抗虫基因的棉花植株。.（4）米尔斯坦和柯勒在单克隆抗体制备时，把经过免疫的b淋巴细胞与能在体外大量增殖的骨髓瘤细胞进行诱导融合，使融合细胞既能大量增殖，又能产生足够数量的特定抗体。（5）操作中，需要将融合细胞用特定的选择性培养基进行筛选，并进行克隆化培养和抗体检测，以得到足够数量的符合要求的单核杂交瘤细胞。（6）若将杂交瘤细胞在体外条件下做大规模培养，可从细胞培养液中提取出大量的单克隆抗体。（7）应用蛋白质工程，可以改造鼠源性抗体分子的结构，降低鼠源性抗体的人体反应。4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。要确认该基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株该基因的 ，如果检测结果成阳性，再在田间试验中检测植株的 是否得到提高