广东版生物高中总复习专题27基因工程与DNA的粗提取（试题练）教学讲练

高中生物总复习PAGEPAGE29成功的大门为你而开。第十一单元现代生物科技专题专题27基因工程与DNA的粗提取【考情探究】课标解读考情分析备考策略考点考向1基因工程的原理与技术基因工程的原理及技术1.高考对本专题的知识考查涉及基因工程基本工具、基本操作程序、基因工程的应用以及蛋白质工程等知识,其中对基因工程基本操作程序的考查频率较高。2.对基因工程内容的考查多集中在基因表达载体的构建、相关的筛选和鉴定方法等知识1.熟记基因工程基本工具、基本操作程序、蛋白质工程等基本知识,能够总结解题方法,并归类、活用、延伸。2.通过必要的题型训练,巩固基础知识、掌握解答本专题试题的方法2基因工程的应用与发展基因工程的应用蛋白质工程3DNA的粗提取与鉴定DNA的粗提取与鉴定【真题探秘】基础篇【基础集训】考点一基因工程的原理与技术1.回答下列与基因工程有关的问题:(1)基因工程技术中,是将目的基因导入植物细胞最常用的方法,其中的Ti质粒上的T-DNA是指。

(2)获得的目的基因可利用PCR技术在体外反应体系中扩增,该过程利用的原理是,需要加入的原料是,DNA解旋利用的是原理。

(3)基因工程中使用的载体,除质粒外,还有和。

(4)该技术可以培育抗病转基因植物,也可用于动物的基因治疗。与之相比,单克隆抗体也用于诊断或携带药物治疗癌症,这是利用了它的优点。

答案(1)农杆菌转化法可转移的DNA(2)DNA双链复制四种脱氧核苷酸热变性(或高温变性等类似意思)(3)λ噬菌体的衍生物动植物病毒(该两空可调换)(4)特异性强、灵敏度高2.为了培育新品种,研究者从其他植物中获取基因C(图1),拟将其与质粒(图2)重组,再去转化棉花细胞和小鼠细胞。请回答下列问题:(1)构建含C基因的表达载体时,需选择图2中的限制酶切割质粒。构建基因表达载体的目的是

。

(2)在条件下,将被C基因转化的棉花细胞培养在人工配制的培养基上,给予适宜的条件,诱导其产生愈伤组织、丛芽,最终形成完整的植株。人工配制的培养基中必须有一定的营养和激素,实验过程中发现部分接种在无激素培养基上的芽也能长根,原因是

。

(3)若将被C基因转化的小鼠细胞进行细胞培养,在传代培养时常用分散细胞,该过程中不能用胃蛋白酶代替,原因是

。

答案(1)EcoRⅠ使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可传给下一代,同时,使目的基因能够表达和发挥作用(2)无菌和人工控制芽顶端合成的生长素向基部运输,促进生根(3)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)细胞培养的适宜pH为7.2~7.4,胃蛋白酶作用的适宜pH约为1.5,当pH过大时,胃蛋白酶就会失去活性,所以不能用胃蛋白酶考点二基因工程的应用与发展1.干扰素是一类几乎能抵抗所有病毒的糖蛋白,可利用基因工程技术进行制备。请回答:(1)利用mRNA的反转录产物可构建文库,进而获得干扰素目的基因,该文库不同于基因组文库的特点是(答出两点)。

(2)将干扰素目的基因导入大肠杆菌实现转化时,首先应用处理大肠杆菌,使之处于态。大肠杆菌刚表达出的干扰素一般没有活性,原因是。

(3)利用基因工程生产的干扰素在体外往往不易保存,可通过工程对其进行改造以延长保存时间。

答案(1)cDNA(或部分基因)文库较小、基因中没有启动子、基因中没有内含子、只含有某种生物的部分基因(2)CaCl2(Ca2+)感受大肠杆菌没有内质网、高尔基体等细胞器,不能对翻译后的蛋白质进行加工(3)蛋白质2.“青岛奶山羊乳腺生物反应器”生产的乙肝表面抗原、抗凝血酶Ⅲ、胰岛素等药用蛋白已经遍及医药市场,实现了造福人类的初步愿望。回答下列问题:(1)在培育转基因奶山羊时,药用蛋白基因应与基因的调控组件重组在一起,其中应连接在目的基因首端。

(2)胰岛素基因可以从人类cDNA文库中获取,建立该基因文库时通常需要从人的细胞中提取全部的mRNA,通过方法获取cDNA,并将其导入中储存。

(3)利用PCR技术扩增胰岛素基因时,设计引物序列的主要依据是。与体内DNA复制相比,PCR技术主要优点是

。

(4)现代基因工程中,构建基因表达载体常用两种限制酶,这样做的优点是。

答案(1)乳腺蛋白启动子(2)胰岛B反转录受体菌群(3)胰岛素基因两端的部分核苷酸序列不需解旋酶、可在短时间内大量扩增目的基因(高效快速)、易于操作(4)防止酶切产物自身环化3.干扰素可以用于治疗病毒感染和癌症,但在体外保存相当困难。如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸,那么,在-70℃条件下可以保存半年,这需要利用蛋白质工程来完成。请回答下列问题:(1)天然蛋白质的合成过程是按照进行的,而蛋白质工程与之相反。蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过,对现有蛋白质进行改造,或制造新的蛋白质,以满足人类生产和生活的需要的工程。

(2)若将干扰素的一个半胱氨酸变成丝氨酸,推测相应的脱氧核苷酸序列(填“是”或“不是”)唯一的。可利用PCR技术扩增相应基因,该技术的前提是要有一段,以便根据这一序列合成引物。

(3)科学家在基因工程和蛋白质工程中常用大肠杆菌作为受体细胞,原因是(答出两点即可)。大肠杆菌常用的转化方法是首先用处理后成为细胞,再与重组表达载体混于缓冲溶液中完成转化。

(4)干扰素基因是否翻译出蛋白质,可用(物质)进行检测。

答案(1)中心法则基因修饰或基因合成(2)不是已知目的基因的核苷酸序列(3)繁殖快,多为单细胞,遗传物质相对较少Ca2+感受态(4)(干扰素)抗体考点三DNA的粗提取与鉴定DNA提取过程中可以选用鸡血或者菜花作为实验材料。请回答下列关于DNA粗提取和鉴定的问题:(1)使用鸡血提取DNA时,需在鸡血中加入柠檬酸钠,目的是;在鸡血细胞液中加入蒸馏水,目的是。

(2)使用菜花提取DNA时,需要研磨,研磨时可加入一定的洗涤剂和食盐,其作用分别是和。

(3)DNA在浓度为mol/L的氯化钠溶液中溶解度最低。使用体积分数为95%的冷却酒精可使DNA(填“析出”或“溶解”)。

(4)使用二苯胺鉴定DNA时,需要在条件下进行,DNA与二苯胺反应呈现色。

答案(1)防止血液凝固使鸡血细胞破裂(2)瓦解细胞膜溶解DNA(3)0.14析出(4)沸水浴蓝应用篇【应用集训】应用口蹄疫病毒VP1基因在胡萝卜中的表达及转基因大米的培育我们日常吃的大米中铁含量极低,科研人员通过基因工程等技术,培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻,改良了稻米的营养品质。如图为培育转基因水稻流程示意图,请回答下列问题:(1)铁结合蛋白基因可来自菜豆,且基因的脱氧核苷酸序列已知,可以用法获得此目的基因或用技术扩增此目的基因。

(2)构建重组Ti质粒时,通常要用分别切割。将重组Ti质粒转入农杆菌时,可以用处理农杆菌,使重组Ti质粒易于导入。

(3)将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时,通过培养基2的筛选培养,可以获得;培养基3与培养基2的区别是。检测培育转基因水稻的目的是否达到,需要检测转基因水稻。

(4)为研究外源基因的遗传方式,将T0植株上收获的种子种植成T1株系,检测各单株的潮霉素抗性。在检测的多数T1株系内,抗潮霉素植株与潮霉素敏感植株的比例为3∶1,此结果说明外源基因的遗传符合定律。有少数T1株系的植株表现为对潮霉素敏感,但其体内能检测到铁结合蛋白基因,造成这一结果最可能的原因是。

答案(1)化学合成(或从基因文库中获取)PCR(2)(同种)限制性核酸内切酶含目的基因的DNA片段和质粒CaCl2溶液(3)含有重组质粒(或含有潮霉素抗性基因)的愈伤组织生长素和细胞分裂素的比例不同(成熟)种子中铁含量(4)(基因)分离潮霉素抗性基因没有表达(或“潮霉素抗性基因丢失”)【五年高考】考点一基因工程的原理与技术1.(2019课标全国Ⅰ,38,15分)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成,也可以从基因文库中获得。基因文库包括和。

(2)生物体细胞内的DNA复制开始时,解开DNA双链的酶是。在体外利用PCR技术扩增目的基因时,使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的。

(3)目前在PCR中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是。

答案(1)基因组文库cDNA文库(2)解旋酶加热至90~95℃氢键(3)Taq酶热稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活2.(2019江苏单科,33节选,6分)图1是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图,载体质粒P0具有四环素抗性基因(tetr)和氨苄青霉素抗性基因(ampr)。请回答下列问题:图(1)EcoRⅤ酶切位点为…GAT↓ATC……CTA↑TAG…(2)用TaqDNA聚合酶进行PCR扩增获得的目的基因片段,其两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸。载体P1用酶处理,在两端各添加了一个碱基为的脱氧核苷酸,形成P2;P2和目的基因片段在酶作用下,形成重组质粒P3。

(3)为筛选出含有重组质粒P3的菌落,采用含有不同抗生素的平板进行筛选,得到A、B、C三类菌落,其生长情况如下表(“+”代表生长,“-”代表不生长)。根据表中结果判断,应选择的菌落是(填表中字母)类,另外两类菌落质粒导入情况分别是、。

菌落类型平板类型ABC无抗生素+++氨苄青霉素++-四环素+--氨苄青霉素+四环素+--答案(1)平(2)胸腺嘧啶(T)DNA连接(3)BA类菌落含有P0C类菌落未转入质粒3.(2019天津理综,9,12分)B基因存在于水稻基因组中,其仅在体细胞(2n)和精子中正常表达,但在卵细胞中不转录。为研究B基因表达对卵细胞的影响,设计了如下实验。据图回答:(1)B基因在水稻卵细胞中不转录,推测其可能的原因是卵细胞中(单选)。

A.含B基因的染色体缺失B.DNA聚合酶失活C.B基因发生基因突变D.B基因的启动子无法启动转录(2)从水稻体细胞或中提取总RNA,构建文库,进而获得B基因编码蛋白的序列。将该序列与Luc基因(表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光)连接成融合基因(表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能),然后构建重组表达载体。

(3)在过程①、②转化筛选时,过程中T-DNA整合到受体细胞染色体DNA上,过程在培养基中应加入卡那霉素。

(4)获得转基因植株过程中,以下鉴定筛选方式正确的是(多选)。

A.将随机断裂的B基因片段制备成探针进行DNA分子杂交B.以Luc基因为模板设计探针进行DNA分子杂交C.以B基因编码蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的mRNA杂交D.检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光(5)从转基因植株未成熟种子中分离出胚,观察到细胞内仅含一个染色体组,判定该胚是由未受精的卵细胞发育形成的,而一般情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育,由此表明。

答案(共12分)(1)D(2)精子cDNA(3)②①(4)BCD(5)B基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚4.(2018课标全国Ⅰ,38,15分)回答下列问题:(1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外,还证明了

(答出两点即可)。

(2)体外重组的质粒可通过Ca2+参与的方法导入大肠杆菌细胞;而体外重组的噬菌体DNA通常需与组装成完整噬菌体后,才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞。在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中,可作为重组噬菌体宿主细胞的是。

(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时,表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解,在实验中应选用的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯化的过程中应添加的抑制剂。

答案(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞;真核生物基因可在原核细胞中表达(2)转化外壳蛋白(或答噬菌体蛋白)细菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶5.(2018课标全国Ⅱ,38,15分)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光,这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5'末端,获得了L1-GFP融合基因(简称为甲),并将其插入质粒P0,构建了真核表达载体P1,其部分结构和酶切位点的示意图如下,图中E1~E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。启动子L1基因GFP基因终止子↑E1↑E2↑E3↑E4回答下列问题:(1)据图推断,该团队在将甲插入质粒P0时,使用了两种限制酶,这两种酶是。使用这两种酶进行酶切是为了保证,也是为了保证。

(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后,若在该细胞中观察到了绿色荧光,则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了和过程。

(3)为了获得含有甲的牛,该团队需要做的工作包括:将能够产生绿色荧光细胞的移入牛的中、体外培养、胚胎移植等。

(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中,某同学用PCR方法进行鉴定,在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的(填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。

答案(1)E1和E4甲的完整甲与载体正确连接(2)转录翻译(3)细胞核去核卵母细胞(4)核DNA6.(2017课标全国Ⅰ,38,15分)真核生物基因中通常有内含子,而原核生物基因中没有,原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题:(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A,其原因是。

(2)若用家蚕作为表达基因A的受体,在噬菌体和昆虫病毒两种载体中,不选用作为载体,其原因是。

(3)若要高效地获得蛋白A,可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比,大肠杆菌具有(答出两点即可)等优点。

(4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A,可用的检测物质是(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。

(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献,也可以说是基因工程的先导,如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示,那么,这一启示是。

答案(1)基因A有内含子,在大肠杆菌中,其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除,无法表达出蛋白A(2)噬菌体噬菌体的宿主是细菌,而不是家蚕(3)繁殖快、容易培养(4)蛋白A的抗体(5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体7.(2017课标全国Ⅲ,38,15分)编码蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五个片段组成,编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成,如图1所示。回答下列问题:(1)现要通过基因工程的方法获得蛋白乙,若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA),则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙,原因是。

(2)某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中,在PCR体系中加入了DNA聚合酶、引物等,还加入了序列甲作为,加入了作为合成DNA的原料。

(3)现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白,要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用,某同学做了如下实验:将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分成四组,其中三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙,另一组作为对照,培养并定期检测T淋巴细胞浓度,结果如图2。①由图2可知:当细胞浓度达到a时,添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加,此时若要使T淋巴细胞继续增殖,可采用的方法是。细胞培养过程中,培养箱中通常要维持一定的CO2浓度,CO2的作用是。

②仅根据图1、图2可知,上述甲、乙、丙三种蛋白中,若缺少(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所编码的肽段,则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。

答案(1)编码乙的DNA序列起始端无ATG,转录出的mRNA无起始密码子(2)模板dNTP(3)①进行细胞传代培养维持培养液的pH②C8.(2016课标全国Ⅰ,40,15分)某一质粒载体如图所示,外源DNA插入Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因,Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamHⅠ酶切后,与用BamHⅠ酶切获得的目的基因混合,加入DNA连接酶进行连接反应,用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化,有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种,分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题:(1)质粒载体作为基因工程的工具,应具备的基本条件有(答出两点即可),而作为基因表达载体,除满足上述基本条件外,还需具有启动子和终止子。

(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选,在上述四种大肠杆菌细胞中,未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的,其原因是;并且和的细胞也是不能区分的,其原因是。在上述筛选的基础上,若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落,还需使用含有的固体培养基。

(3)基因工程中,某些噬菌体经改造后可以作为载体,其DNA复制所需的原料来自。

答案(1)能自我复制、具有标记基因(2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均不生长含有质粒载体含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒)二者均含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均能生长四环素(3)受体细胞9.(2016课标全国Ⅲ,40,15分)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制性内切酶的识别序列与切割位点,图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切点是唯一的)。图(a)图(b)根据基因工程的有关知识,回答下列问题:(1)经BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被酶切后的产物连接,理由是。

(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子,如图(c)所示。这三种重组子中,不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有,不能表达的原因是。

图(c)(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶,常见的有和,其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是。

答案(1)Sau3AⅠ两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端(每空2分,共4分)(2)甲和丙(2分)甲中目的基因插入在启动子的上游,丙中目的基因插入在终止子的下游,二者的目的基因均不能被转录(3分,其他合理答案可酌情给分)(3)E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶(每空2分,共6分,其他合理答案可酌情给分)考点二基因工程的应用与发展10.(2019江苏单科,29,8分)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中,然后通过核移植技术培育基因编辑猪,可用于生产基因工程疫苗。下图为基因编辑猪培育流程,请回答下列问题:(1)对1号猪使用处理,使其超数排卵,收集并选取处在时期的卵母细胞用于核移植。

(2)采集2号猪的组织块,用处理获得分散的成纤维细胞,放置于37℃的CO2培养箱中培养,其中CO2的作用是。

(3)为获得更多基因编辑猪,可在胚胎移植前对胚胎进行。产出的基因编辑猪的性染色体来自号猪。

(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达,可采用的方法有(填序号)。

①DNA测序 ②染色体倍性分析③体细胞结构分析 ④抗原—抗体杂交答案(8分)(1)促性腺激素减数第二次分裂中期(2)胰蛋白酶(胶原蛋白酶)维持培养液的pH(3)分割2(4)①④11.(2018天津理综,10,14分)甲型流感病毒为RNA病毒,易引起流感大规模流行。我国科学家在2017年发明了一种制备该病毒活疫苗的新方法,主要环节如下。(1)改造病毒的部分基因,使其失去在正常宿主细胞内的增殖能力。以病毒RNA为模板,逆转录成对应DNA后,利用技术扩增,并将其中某些基因(不包括表面抗原基因)内个别编码氨基酸的序列替换成编码终止密码子的序列。与改造前的基因相比,改造后的基因表达时不能合成完整长度的,因此不能产生子代病毒。将该改造基因、表面抗原等其他基因分别构建重组质粒,并保存。

(2)构建适合改造病毒增殖的转基因宿主细胞。设计合成一种特殊tRNA的基因,其产物的反密码子能与(1)中的终止密码子配对结合,并可携带一个非天然氨基酸(Uaa)。将该基因与连接后导入宿主细胞。提取宿主细胞的进行分子杂交鉴定,筛选获得成功表达上述tRNA的转基因宿主细胞。

(3)利用转基因宿主细胞制备疫苗。将(1)中的重组质粒导入(2)中的转基因宿主细胞,并在补加的培养基中进行培养,则该宿主细胞能利用上述特殊tRNA,翻译出改造病毒基因的完整蛋白,产生大量子代病毒,用于制备疫苗。

特殊tRNA基因转录时,识别其启动子的酶是(单选)。

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细胞中增殖,没有致病性,因此不经灭活或减毒即可制成疫苗。与不具侵染性的流感病毒灭活疫苗相比,该病毒活疫苗的优势之一是可引起免疫,增强免疫保护效果。

答案(共14分)(1)PCR多肽(或蛋白质)(2)载体总RNA(3)非天然氨基酸(Uaa)D(4)细胞12.(2018海南单科,31,15分)甜蛋白是一种高甜度的特殊蛋白质。为了改善黄瓜的品质,科学家采用农杆菌转化法将一种甜蛋白基因成功导入黄瓜细胞,得到了转基因植株。回答下列问题:(1)用农杆菌感染时,应优先选用黄瓜(填“受伤的”或“完好的”)叶片与含重组质粒的农杆菌共培养,选用这种叶片的理由是。

(2)若在转基因黄瓜中检测到这种甜蛋白,则表明该重组质粒中已转移到植物细胞中且能够表达;用该转基因黄瓜的某一植株与一株非转基因植株杂交,发现子代中含甜蛋白个体数与不含甜蛋白个体数之比为1∶1,则说明甜蛋白基因已经整合到(填“核基因组”“线粒体基因组”或“叶绿体基因组”)中。

(3)假设某种转基因作物因为受到病毒感染而减产,若要以该转基因作物为材料获得脱毒苗,应选用作为外植体进行组织培养。

(4)通常,基因工程操作主要有4个步骤,即目的基因获取、重组表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。因此,基因工程的含义可概括为

。

答案(15分)(1)受伤的叶片伤口处的细胞释放出大量酚类物质,可吸引农杆菌移向这些细胞(2)甜蛋白基因核基因组(3)茎尖(4)按照人们的愿望进行设计,并通过体外重组和转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,创造出符合人们需要的新生物类型13.(2017课标全国Ⅱ,38,15分)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分,几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内,可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题:(1)在进行基因工程操作时,若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料,原因是。提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是。

(2)以mRNA为材料可以获得cDNA,其原理是。

(3)若要使目的基因在受体细胞中表达,需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞,原因是(答出两点即可)。

(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时,DNA连接酶催化形成的化学键是。

(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高,根据中心法则分析,其可能的原因是。

答案(1)嫩叶组织细胞易破碎防止RNA降解(2)在逆转录酶的作用下,以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA(3)目的基因无复制原点;目的基因无表达所需启动子(4)磷酸二酯键(5)目的基因的转录或翻译异常14.(2015课标全国Ⅱ,40,15分)已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列问题:(1)从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的进行改造。

(2)以P基因序列为基础,获得P1基因的途径有修饰

基因或合成基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括

的复制;以及遗传信息在不同分子之间的流动,即:。

(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过和,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,再经表达、纯化获得蛋白质,之后还需要对蛋白质的生物进行鉴定。

答案(1)氨基酸序列(或结构)(1分,其他合理答案也给分)(2)PP1(每空2分,共4分)DNA和RNA(或遗传物质)(2分)DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3分)(3)设计蛋白质的结构推测氨基酸序列(每空2分,共4分)功能(1分)考点三DNA的粗提取与鉴定教师专用题组1.(2018江苏单科,32,8分)为生产具有特定性能的α-淀粉酶,研究人员从某种海洋细菌中克隆了α-淀粉酶基因(1656个碱基对),利用基因工程大量制备α-淀粉酶,实验流程见图。请回答下列问题:(1)利用PCR技术扩增α-淀粉酶基因前,需先获得细菌的。

(2)为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接,需在引物的端加上限制性酶切位点,且常在两条引物上设计加入不同的限制性酶切位点,主要目的是。

(3)进行扩增时,反应的温度和时间需根据具体情况进行设定,下列选项中的设定与引物有关,的设定与扩增片段的长度有关。(填序号)

①变性温度②退火温度③延伸温度④变性时间⑤退火时间⑥延伸时间(4)下图表示筛选获得的工程菌中编码α-淀粉酶的mRNA的部分碱基序列:5'-AUGCCAUCAACAAAUACUAACACUU……-3'图中虚线框内mRNA片段包含个密码子,如虚线框后的序列未知,预测虚线框后的第一个密码子最多有种。

(5)获得工程菌表达的α-淀粉酶后,为探究影响酶活性的因素,以浓度为1%的可溶性淀粉为底物测定酶活性,结果如下:缓冲液50mmol/LNa2HPO4-KH2PO450mmol/LTris-HCl50mmol/LGly-NaOHpH6.06.57.07.57.58.08.59.09.09.510.010.5酶相对活性%25.440.249.863.270.195.599.585.368.163.741.520.8根据上述实验结果,初步判断该α-淀粉酶活性最高的条件为。

答案(8分)(1)基因组DNA(2)5'使DNA片段能定向插入表达载体,减少自连(3)②⑥(4)813(5)pH为8.5,缓冲液为50mmol/LTirs-HCl2.(2017天津理综,9Ⅰ,12分)玉米自交系(遗传稳定的育种材料)B具有高产、抗病等优良性状,但难以直接培育成转基因植株,为使其获得抗除草剂性状,需依次进行步骤Ⅰ、Ⅱ试验。Ⅰ.获得抗除草剂转基因玉米自交系A,技术路线如下图。(1)为防止酶切产物自身环化,构建表达载体需用2种限制酶,选择的原则是(单选)。

①Ti质粒内,每种限制酶只有一个切割位点②G基因编码蛋白质的序列中,每种限制酶只有一个切割位点③酶切后,G基因形成的两个黏性末端序列不相同④酶切后,Ti质粒形成的两个黏性末端序列相同A.①③ B.①④ C.②③ D.②④(2)下表是4种玉米自交系幼胚组织培养不同阶段的结果。据表可知,细胞脱分化时使用的激素是,自交系的幼胚最适合培养成愈伤组织作为转化受体。

激素结果自交系2,4-D(2.0mg/L)6-BA(0.5mg/L)IBA(2.0mg/L)愈伤组织形成率(%)芽的分化率(%)根的诱导率(%)甲991390乙858087丙888312丁168583(3)农杆菌转化愈伤组织时,T-DNA携带插入其内的片段转移到受体细胞。筛选转化的愈伤组织,需使用含的选择培养基。

(4)转化过程中,愈伤组织表面常残留农杆菌,导致未转化愈伤组织也可能在选择培养基上生长。含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确表达,其产物能催化无色物质K呈现蓝色。用K分别处理以下愈伤组织,出现蓝色的是(多选)。

A.无农杆菌附着的未转化愈伤组织B.无农杆菌附着的转化愈伤组织C.农杆菌附着的未转化愈伤组织D.农杆菌附着的转化愈伤组织(5)组织培养获得的转基因植株(核DNA中仅插入一个G基因)进行自交,在子代含G基因的植株中,纯合子占。继续筛选,最终选育出抗除草剂纯合自交系A。

答案(共12分)(1)A(2)2,4-D乙(3)除草剂(4)BD(5)13.(2017江苏单科,33,8分)金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白,某研究小组计划通过多聚酶链式反应(PCR)扩增获得目的基因,构建转基因工程菌,用于重金属废水的净化处理。PCR扩增过程示意图如下,请回答下列问题:(1)从高表达MT蛋白的生物组织中提取mRNA,通过获得用于PCR扩增。

(2)设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1和引物2),为方便构建重组质粒,在引物中需要增加适当的位点。设计引物时需要避免引物之间形成,而造成引物自连。

(3)图中步骤1代表,步骤2代表退火,步骤3代表延伸,这三个步骤组成一轮循环。

(4)PCR扩增时,退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关,长度相同但的引物需要设定更高的退火温度。

(5)如果PCR反应得不到任何扩增产物,则可以采取的改进措施有(填序号:①升高退火温度②降低退火温度③重新设计引物)。

答案(8分)(1)逆转录cDNA(2)限制性核酸内切酶碱基互补配对(3)变性(4)引物与模板GC含量高(5)②③4.(2014课标Ⅱ,40,15分)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3∶1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”)。

答案(15分)(1)全部(2分)部分(2分,其他合理答案也给分)(2)筛选(2分,其他合理答案也给分)(3)乙(2分)表达产物(2分,其他合理答案也给分)耐旱性(2分)(4)同源染色体的一条上(3分)5.(2013课标Ⅰ,40,15分)阅读如下资料:资料甲:科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中,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。资料乙:T4溶菌酶在温度较高时易失去活性。科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造,使其表达的T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸,在该半胱氨酸与第97位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。资料丙:兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体,科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内,成功产出兔甲的后代,证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。回答下列问题:(1)资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是和。在培育有些转基因植物时,常用农杆菌转化法,农杆菌的作用是。

(2)资料乙中的技术属于工程的范畴。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,对进行改造,或制造一种的技术。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)资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、生理状态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)蛋白质现有的蛋白质新蛋白质氨基酸(3)同供受6.(2012课标,40,15分)根据基因工程的有关知识,回答下列问题:(1)限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有和。

(2)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下:AATTC……GG……CTTAA为使运载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ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。

(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。

(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。

(5)基因工程中除质粒外,和也可作为运载体。

(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,原因是。

答案(1)黏性末端平末端(2)切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同(其他合理答案也可)(3)大肠杆菌T4(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(5)噬菌体动植物病毒(其他合理答案也可)(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱(其他合理答案也可)【三年模拟】时间:40分钟分值:90分非选择题(共90分)1.(2020届广东七校联合体联考一,38)(15分)若要制备某种细菌的基因组文库,需首先将其基因组DNA片段分别导入大肠杆菌细胞中,某科研小组设计的实验流程如下:回答下列问题:(1)为制备基因组文库,步骤①中的成分X应为该细菌所有的(填“mRNA”“DNA”或“cDNA”)。步骤②中的质粒含有氨苄青霉素抗性基因,选用该基因的作用是。

(2)限制酶Sau3AⅠ识别序列和切割位点为,BamHⅠ的识别序列和切割位点为,步骤③中经两种不同限制酶分别切割后的片段可以连接起来,原因是。

(3)步骤⑤中应选用对氨苄青霉素(填“敏感”或“不敏感”)的大肠杆菌作为受体菌,转化前通常先用处理受体菌,使其处于感受态。

(4)科研小组采用下表方案进行转化,并检测转化是否成功。组别质粒缓冲液受体菌悬液实验组经步骤④获取的重组质粒10μL不加200μL对照组A不加10μL200μL对照组B已转化有活性的抗氨苄青霉素质粒10μL不加200μL一段时间后从上述三组取样,分别涂布到含有氨苄青霉素的培养基进行培养,观察是否有菌落的生长。①三组实验菌落较多且相差不大,说明有杂菌污染或,②若,说明转化成功且结果可信。

答案(1)DNA鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来(2)两种限制酶切割以后产生的黏性末端相同(3)敏感Ca2+(4)培养基中的氨苄青霉素已失效实验组和对照组B有菌落生长,对照组A没有2.(2019广东肇庆二模,38)(15分)含有限制酶的细胞中通常还具有相应的甲基化酶,这两种酶对DNA分子有相同的作用序列,但具有不同的催化功能。甲基化酶可以对DNA序列进行修饰,使限制酶不能对这一序列进行识别和切割。回答下列问题:(1)目前,基因工程中使用的主要是从原核生物中分离纯化获得的。构建“基因组文库”和“cDNA文库”的过程中需要使用DNA连接酶的是(填“基因组文库”“cDNA文库”或“基因组文库和cDNA文库”)。

(2)含有某种限制酶的细胞,可以利用该限制酶切割外源DNA,但不破坏细胞自身的DNA,其原因可能有①;②。

(3)利用PCR扩增目的基因的过程由高温变性(90~95℃)、低温复性(55~60℃)、适温延伸(70~75℃)三个步骤构成一个循环,为使得酶能够重复利用,选用的酶应在90~95℃处理后仍然具备催化活性。

(4)在PCR扩增目的基因时,为实现序列中的腺嘌呤被放射性同位素标记,反应体系中添加的原料应包括碱基已被标记的(填“腺嘌呤核糖核苷酸”“dATP”或“ATP”)。

答案(1)限制酶(或限制性核酸内切酶)基因组文库和cDNA文库(2)①细胞自身的DNA分子没有该限制酶的识别序列②甲基化酶对细胞自身的DNA分子进行了修饰(3)热稳定DNA聚合(或Taq)(4)dATP3.(2019广东湛江一模,38)(15分)科学家应用基因工程技术培育出抗冻烟草。(1)基因的基本组成单位是,为了获取抗冻蛋白基因,可从含抗冻蛋白基因的生物细胞中提取对应的mRNA,在酶的作用下合成cDNA片段,该片段与抗冻蛋白基因的碱基序列(“相同”或“不同”)。

(2)基因工程的核心步骤是构建基因表达载体,载体上除应含有复制原点、目的基因外,还应有、、。

(3)将抗冻蛋白基因导入植物受体细胞常用的方法是,目的基因导入受体细胞后,可通过技术培育获得转基因植物幼苗。

答案(1)脱氧(核糖)核苷酸逆转录不