生物专题1：基因工程

1、专题1：基因工程基因组文库cDNA文库基因工程基本工具操作程序分类作用目的基因的获取从基因文库中获取人工合成利用PCR技术扩增原理大致过程基因表达载体的构建目的组成及作用目的基因导入受体细胞植物细胞动物细胞微生物细胞农抗菌转化法其他方法显微注射技术Ca2+处理目的基因的检测与鉴定分子水平的检测个体生物水平的鉴定应用转基因植物转基因动物基因工程药物基因治疗抗虫转基因植物抗病转基因植物抗逆转基因植物改良植物品质提高动物生长速度改善畜产品质量生产药物做器官移植供体基因诊断蛋白质工程概念原理应用来源作用结果限制性核酸内切酶DNA连接酶载体常用载体载体条件其他载体II II II I从基因文库获取 较小

2、 DNA合成仪 RNA 逆转录酶 PCR 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) 受精卵、体细胞 受精卵 原核细胞 DNA分子 (核酸)分子 抗原抗体 目的基因表达出的性状 （2007全国卷）4、下列有关基因工程中限制性内切酶的描述，错误的是（ ）A、一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B、限制性内切酶的活性受温度的影响C、限制性内切酶能识别和切割RNAD、限制性内切酶可从原核生物中提取“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，未经允许不得擅自修改或用于任何形式的商业用途。2012年1月1

3、5日，汉水丑生标记。C 【解析】限制性内切酶存在于许多细菌及酵母菌等生物中，细菌属于原核生物，当然可以从中提取，一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序，并能切割DNA分子，限制性内切酶的活性同样受温度的影响，故选C。（2009浙江）3下列关于基因工程的叙述，错误的是( )A目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物B限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶C人胰岛素基因在大肠杆菌中表达的胰岛素无生物活性D载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于

4、商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。D解析：载体上的抗性基因主要起着标记基因的作用，有利于筛选含重组DNA的细胞，并不能促进目的基因的表达。(六)回答下列有关遗传信息传递和表达的问题。(10分)（2012上海）55如图18所示，若用两种识别切割序列完全不同的限制酶E和F从基因组DNA上切下目的基因，并将之取代质粒pZHZ1(3.7kb，1kb=1000对碱基)上相应的E-F区域 (0.2kb)，那么所形成的重组质粒pZHZ2_。A既能被E也能被F切开 B能被E但不能被F切开C既不能被E也不能被F切开 D能被F但不能被E切开A“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版

5、制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。【解析】用限制酶从基因组DNA上切下目的基因，并取代质粒，1kb=1000对碱基)上相应的E-F区域 (0.2kb)，用DNA连接酶连接后形成重组质粒，则在重组质粒中仍然含有限制酶E和限制酶F的切割位点，形成的重组质粒pZHZ2既能被E也能被F切开，故本题选A。“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。（2011浙江）6.将 ada（腺苷酸脱氨酶基因）通过质粒pET28b导入大肠杆菌

6、并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是（ ）A每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒B每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点C每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个adaD每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子【解析】将切下的目的基因的片段插入质粒的切口处，首先碱基互补配对结合，两个黏性末端吻合在一起，碱基之间形成氢键，再加入适量DNA连接酶，催化两条DNA链之间形成磷酸二酯键，从而将相邻的脱氧核糖核酸连接起来，形成一个重组DNA分子。目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测与鉴定才能知道。这是基因工程的第四步工作。已经表达了就说明导入成功。所以A、

7、B和D正确，C错误。C（2012浙江）6.天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是( )A.提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因BB.利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因BC.利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞D.将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞A 【解析】提取矮牵牛蓝色花的mRNA，逆转录得到DNA，然后扩增，可获得大量的基因B，A正确；从基因文库中获取目的基因，只要根据目的基因的相关信息和基因文库中的信息进行

8、筛选对比即可，不需要用限制酶进行切割，B错误；目的基因与质粒的连接需要用DNA连接酶，而不是DNA聚合酶，C错误；目的基因需要和运载体连接后形成重组质粒再导入，而且应该用农杆菌进行感染，而不是大肠杆菌，D错误。（2007北京）2利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列各项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是 （ ） A棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因 B大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAC山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列D酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白 “汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以

9、任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。D“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。（2009安徽）4.2008年诺贝尔化学奖授予了“发现和发展了水母绿色荧光蛋白”的三位科学家。将绿色荧光蛋白基因的片段与目的基因连接起来组成一个融合基因，再将该融合基因转入真核生物细胞内，表达出的蛋白质就会带有绿色荧光。绿色

10、荧光蛋白在该研究中的主要作用是( )A追踪目的基因在细胞内的复制过程B追踪目的基因插入到染色体上的位置C. 追踪目的基因编码的蛋白质在细胞内的分布D追踪目的基因编码的蛋白质的空间结构。“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。【解析】:本题考察的是选修3基因工程的有关知识。水母的绿色荧光蛋白的应用应该说是生物科学研究手段的进步，象同位素原子示踪法一样，可以更直观地揭示微观世界的运动规律。C【解析】（5）蛋白酶能特异性的酶解蛋白质，分子杂交手段也是利用各物质分子结合的特异性，抑制成

11、熟基因转录出的mRNA与催化成熟酶基因的mRNA碱基互补结合，也具有特异性，光和色素易溶于有机溶剂，与酒精并不是特异性的溶解，所以选ACD。（5）以下研究利用了生物分子间的特异性结合的有（多选）A.分离得到核糖体，用蛋白酶酶解后提取rRNA B.用无水乙醇处理菠菜叶片，提取叶绿体基粒膜上的光合色素C通过分子杂交手段，用荧光物质标记的目的基因进行染色体定位D将抑制成熟基因导入番茄，其mRNA与催化成熟酶基因的mRNA互补结合，终止后者翻译，延迟果实成熟。ACD基因工程基本知识检查（2012新课标卷）40、生物选修3现代生物科技专题（15分） 根据基因工程的有关知识，回答下列问题：（1）限制性内切

12、酶切割分子后产生的片段，其末端类型有 和 。 黏性末端 平末端 （2）质粒运载体用EcoR切割后产生的片段如下：为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是 。 切割产生的DNA片段末端与EcoR切割产生的相同（3）按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即DNA连接酶和DNA连接酶。大肠杆菌 T4（5）基因工程中除质粒外，和 也可作为运载体。 （4）反转录作用的模板是 ，产物是 。若要在体外获得大量反转录产物，常采用技术。（6）若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原

13、因是 mRNA（或RNA） cDNA （或DNA） 噬菌体 未处理的大肠杆菌吸收质粒（外源DNA）的能力极弱 PCR 动植物病毒等 （2012福建）32现代生物科技专题肺细胞中的let-7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let-7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图。（）进行过程时，需用 _ 酶切开载体以插入let-7基因。载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位，以驱动let-7基因转录，该部位称为 。限制性核酸内切酶（或限制） _ 启动子 “汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课

14、件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。（2012福建） 32现代生物科技专题 肺细胞中的let-7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let-7基因导入肺癌细胞实验表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图。（）进行过程时，需用 酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养。胰蛋白 “汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。（）研究发现，let-7基因能影响癌基因RAS的表达

15、，其影响机理如图。据图分析，可从细胞中提取 进行分子杂交，以直接检测let-7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞 （RASmRNA/RAS蛋白）含量减少引起的。RNA RAS蛋白 “汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。【解析】（1）过程表示基因表达载体的构建，在该过程中需要用限制酶对载体进行切割以便于目的基因的插入（限制性核酸内切酶，简称限制酶，写其他的不得分）；启动子是一段特殊的DNA序列，是RNA聚合酶结合和识别的位点，RNA聚合酶结合到该位点，可驱动转录

16、过程。（2）过程表示动物细胞培养，培养过程中出现接触抑制后可以用胰蛋白酶处理，使之分散成单个的细胞，之后分装到其他培养瓶里面进行传代培养。（3）判断目的基因是否在受体细胞中转录，可用分子杂交技术来进行，从细胞中提取mRNA和用放射性同位素或者荧光标记的目的基因单链DNA片段进行杂交。根据题中信息“肺组织细胞中的let-7基因表达减弱，癌基因RAS表达就增强，引发肺癌”导入let7基因后，肺癌细胞受到抑制，说明RAS基因表达减弱，导致细胞中的RAS蛋白质含量减少进而导致癌细胞受抑制。基因表达载体构建（2012江苏）32.（9分）图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列

17、，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp I、BamH I、Mbo I、Sma I4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。请回答下列问题 (1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由 连接。(2)若用限制酶SmaI完全切割图1中DNA片段，产生的末端是 末端，其产物长度为 。脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖 平 537bp、790bp、661bp “汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。（2012江苏）3

18、2.（9分）图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp I、BamH I、Mbo I、Sma I4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。请回答下列问题 (3)若图1中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶Sma I完全切割，产物中共有 种不同长度的DNA片段。4 “汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的

19、。2012年1月15日，汉水丑生标记。(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是 。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加 的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是 。BamH I 抗生素B 同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向链接【解析】（1）DNA单链中相邻两个碱基之间通过“脱氧核糖磷酸脱氧核糖”连接。（2）Sma I识别的序列为GGGCCC，切割后会产生平末端；图1所示的DNA分子中含有两个Sma I的识别位点，第一个识别位点在左端5

20、34bp序列向右三个碱基对的位置；第二个识别位点在右端658bp序列向左三个碱基对的位置，从这两个位点切割后产生的DNA片段长度分别为534+3，796-3-3，658+3，即得到的DNA片段长度分别为537bp、790bp和661bp。（3）在杂合子体内含有基因D和基因d，基因D的序列中含有两个识别位点，经过SmaI完全切割会产生537bp、790bp和661bp三种不同长度的片段，基因d的序列中含有一个识别位点，经过切割后会产生1327bp和 661bp两种长度的片段，综上，杂合子中分离到该基因的DNA片段经过切割后会产生4种不同长度的片段。（4）能够获取目的基因并切开质粒的限制酶有识别序

21、列为GGATCC的BamH I和识别序列为GATC的Mbo I，若使用Mbo I会同时破坏质粒中的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因，所以要用BamH I来切割目的基因和质粒，切割后保留了完整的抗生素B抗性基因，便于筛选出含有重组质粒的大肠杆菌。因为目的基因和运载体是用同种限制酶切割的，目的基因两端的末端和质粒切割后的两个末端都能进行互补，可能出现目的基因反向连接在运载体上的情况，导致基因D不能正确表达。获得DNA片段信息（2012天津）7.（13分）生物分子间的特异性结合的性质广泛用于生命科学研究。以下实例为体外处理“蛋白质-DNA复合体”获得DNA片段信息的过程图。据图回答：（1）过程酶作

22、用的部位是_键，此过程只发生在非结合区DNA，过程酶作用的部位是_键。（2）、两过程利用了酶的_特性。【解析】（1）DNA酶作用的部位是DNA的磷酸二酯键，蛋白酶作用的部位是肽键。（2）过程利用了各种酶催化一种或一类化学反应的特性，即专一性。肽键磷酸二酯键专一“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。（3）若将得到的DNA片段用于构建重组质粒，需要过程的测序结果与_酶的识别序列进行对比，以确定选用何种酶。（4）如果复合体中的蛋白质为RNA酶聚合，则其识别、结合DNA序列位基因的_

23、。【解析】（3）DNA要构建重组质粒，需要用限制性核酸内切酶切割，再与质粒重组。（4）RNA聚合酶识别和结合在基因的启动子上，驱动基因转录。启动子（或转录起始区）限制性核酸内切酶“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。转基因动物模型（2011山东）35【生物现代生物科技专题】人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示。“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版

24、权所有，未经允许不得擅自修改或用于任何形式的商业用途。2012年1月15日，汉水丑生标记。（1）卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可以从已处死的雌鼠_中获取。 （2）图中的高血压相关基因作为 ，质粒作为_二者需用 切割后连接成重组载体，该过程与质粒上含有 有关。（3）子代大鼠如果 和_ ，即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模型。目的基因载体同种限制酶限制酶切割位点检测到体内有相关蛋白出现高血压卵巢 综合能力提升（2012广东）28（16分）子叶黄色（Y，野生型）和绿色（y，突变型）是孟德尔研究的豌豆相对性状之一。野生型豌豆成熟后，子叶由绿

25、色变为黄色。(1)在黑暗条件下，野生型和突变型豌豆的叶片总叶绿素含量的变化见图10。其中，反映突变型豌豆叶片总叶绿素含量变化的曲线是_。A（2）Y基因和y基因的翻译产物分别是SGRY蛋白和SGRy蛋白，其部分氨基酸序列见图11。据图11推测，Y基因突变为y基因的原因是发生了碱基对的_ 和_。进一步研究发现，SGRY蛋白和SGRy蛋白都能进入叶绿体。可推测，位点_的突变导致了该蛋白的功能异常，从而使该蛋白调控叶绿素降解的能力减弱，最终使突变型豌豆子叶和叶片维持“常绿”。（2012广东）28（16分）子叶黄色（Y，野生型）和绿色（y，突变型）是孟德尔研究的豌豆相对性状之一。野生型豌豆成熟后，子叶由

26、绿色变为黄色。替换增加“汉水丑生的生物同行”超级群大型公益活动：历年高考题PPT版制作。本课件为公益作品，版权所有，不得以任何形式用于商业目的。2012年1月15日，汉水丑生标记。（3）水稻Y基因发生突变，也出现了类似的“常绿”突变植株y2，其叶片衰老后仍为绿色。为验证水稻Y基因的功能，设计了以下实验，请完善。（一）培育转基因植株：植株甲：用含有空载体的农杆菌感染_的细胞，培育并获得纯合植株。植株乙：_，培育并获得含有目的基因的纯合植株。（2012广东） 28（16分）子叶黄色（Y，野生型）和绿色（y，突变型）是孟德尔研究的豌豆相对性状之一。野生型豌豆成熟后，子叶由绿色变为黄色。突变植株y2用

27、含有Y基因的农杆菌感染纯合突变植株y2 （3）水稻Y基因发生突变，也出现了类似的“常绿”突变植株y2，其叶片衰老后仍为绿色。为验证水稻Y基因的功能，设计了以下实验，请完善。（二）预测转基因植株的表现型：植株甲：_维持“常绿”；植株乙：_。（三）推测结论：_。（2012广东）28（16分）子叶黄色（Y，野生型）和绿色（y，突变型）是孟德尔研究的豌豆相对性状之一。野生型豌豆成熟后，子叶由绿色变为黄色。能不能维持“常绿” Y基因能使子叶由绿色变为黄色 【解析】（1）根据题干所给信息“野生型豌豆成熟后，子叶由绿色变为黄色”，可推测出野生型豌豆成熟后，子叶发育成的叶片中叶绿素含量降低。分析图10，B从第

28、六天开始总叶绿素含量明显下降，因此B代表野生型豌豆，A为突变型豌豆。（2）根据图11可以看出，突变型的SGRy蛋白和野生型的SGRY有3处变异，处氨基酸由T变成S，处氨基酸由N变成K，可以确定是基因相应的碱基对发生了替换，处多了一个氨基酸，所以可以确定是发生了碱基对的增添；从图11中可以看出SGRY蛋白的第12和38个氨基酸所在的区域的功能是引导该蛋白进入叶绿体，根据题意，SGRy和SGRY都能进入叶绿体，说明、处的变异没有改变其功能；所以突变型的SGRy蛋白功能的改变就是由处变异引起的。 【解析】（3）本实验通过具体情境考查对照实验设计能力。欲通过转基因实验验证Y基因“能使子叶由绿色变为黄色”的功能，首先应培育纯合的常绿突变植株y2，然后用含有Y基因的农杆菌感染纯合的常绿突变植株y2，培育出含有目的基因的纯合植株观察其叶片颜色变化。为了排除农杆菌感染对植株的影响，应用含有空载体的农杆菌感染常绿突变植株y2作为对照。 （2012安徽）31（24分）甲型血友病是由X染色体上的隐性基因导致的遗传病（H对h为显性）。图1中两个家系都有血友病发病史，2和3婚后生下一个性染色体组成是XXY的非血友病儿子（IV2），家系中的其他成员性染色