2025届高考生物一轮总复习真题演练选择性必修3第十单元生物技术与工程第51讲基因工程的基本工具和基本操作程序

第51讲基因工程的基本工具和基本操作程序1.（2024·高考全国卷乙）用DNA重组技术可以赐予生物以新的遗传特性，创建出更符合人类须要的生物产品。在此过程中须要运用多种工具酶，其中4种限制性内切核酸酶的切割位点如下图所示。回答下列问题：（1）常用的DNA连接酶有E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。上图中酶切割后的DNA片段可以用E.coliDNA连接酶连接。上图中酶切割后的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接。（2）DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是。（3）DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征。如质粒DNA分子上有复制原点，可以保证质粒在受体细胞中能；质粒DNA分子上有，便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有标记基因（如某种抗生素抗性基因），利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞，方法是___________________。（4）表达载体含有启动子，启动子是指__________________________。解析：（1）E.coliDNA连接酶只能将具有互补黏性末端的DNA片段连接起来。T4DNA连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端。（2）DNA连接酶通过催化两个核苷酸之间形成磷酸二酯键，将目的基因片段与质粒载体片段连接起来。（3）作为载体，质粒DNA分子上必需有复制原点，才能使质粒在受体细胞中能进行自我复制；质粒DNA分子上应具有一个至多个限制酶切割位点，便于外源DNA插入；质粒DNA分子上有标记基因，可以用添加特定抗生素的选择培育基培育经转化处理的宿主细胞，以达到筛选的目的。（4）启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，RNA聚合酶与该区域结合可驱动基因转录出mRNA。答案：（1）EcoRⅠ、PstⅠEcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ（2）磷酸二酯键（3）自我复制一个至多个限制酶切割位点用添加特定抗生素的选择培育基培育已转化处理的宿主细胞（4）位于基因的上游、一段有特殊序列结构的DNA片段，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA2.（2024·广东选择考）“绿水逶迤去，青山相向开。”大力发展低碳经济已成为全社会的共识。基于某些梭菌的特殊代谢实力，有探讨者以某些工业废气（含CO2等一碳温室气体，多来自高污染排放企业）为原料，通过厌氧发酵生产丙酮，构建一种生产高附加值化工产品的新技术。回答下列问题：（1）探讨者针对每个须要扩增的酶基因（如下图所示）设计一对，利用PCR技术，在优化反应条件后扩增得到目标酶基因。（2）探讨者构建了一种表达载体pMTL80k，用于在梭菌中建立多基因组合表达库，经筛选后提高丙酮的合成量。该载体包括了启动子、终止子及抗生素抗性基因等，其中抗生素抗性基因的作用是______________________________，终止子的作用是_______________________。（3）培育过程中发觉重组梭菌大量表达上述酶蛋白时，出现了生长迟缓的现象，推想其缘由可能是______________________________，此外丙酮的积累会损害细胞，须要进一步优化菌株和工艺才能扩大应用规模。（4）这种生产高附加值化工产品的新技术，实现了，体现了循环经济的特点。从“碳中和”的角度看，该技术的优势在于_______________________________，具有广泛的应用前景和良好的社会效益。答案：（1）引物（2）作为标记基因，筛选含有目的基因的受体细胞终止转录，使转录在所须要的地方停下来（3）CO2等气体用于大量合成丙酮，而不是用于重组梭菌的生长（4）废物的资源化不仅不排放CO2，还可以消耗工业废气中的CO23.（2024·山东等级考）科研人员构建了可表达J－V5融合蛋白的重组质粒并进行了检测，该质粒的部分结构如图甲所示，其中V5编码序列表达标签短肽V5。（1）与图甲中启动子结合的酶是。除图甲中标出的结构外，作为载体，质粒还需具备的结构有_________________________________（答出2个结构即可）。（2）构建重组质粒后，为了确定J基因连接到质粒中且插入方向正确，需进行PCR检测，若仅用一对引物，应选择图甲中的引物。已知J基因转录的模板链位于b链，由此可知引物F1与图甲中J基因的（填“a链”或“b链”）相应部分的序列相同。（3）重组质粒在受体细胞内正确表达后，用抗J蛋白抗体和抗V5抗体分别检测相应蛋白是否表达以及表达水平，结果如图乙所示。其中，出现条带1证明细胞内表达了，条带2所检出的蛋白（填“是”或“不是”）由重组质粒上的J基因表达的。解析：（1）RNA聚合酶与图甲中启动子结合起先转录。作为载体必需具备的条件：要具有限制酶的切割位点；要有标记基因（如抗生素抗性基因），以便于重组质粒的筛选；具有复制原点，能在宿主细胞中稳定存在并复制；是平安的，对受体细胞无害，而且要易从供体细胞分别出来。题图甲有启动子和终止子，因此质粒还需具备的结构有限制酶的切割位点、标记基因、复制原点。（2）用PCR扩增分析法确定重组质粒中目的基因插入方向是否正确时，常设计一对引物，一个引物与目的基因序列互补，另一个引物与质粒序列互补，两引物延长方向相反，以扩增出两引物间的序列，若插入方向正确，则可扩增出相应序列，反之，则不能扩增出相应序列，故选用的引物应为F2、R1或F1、R2，若选用引物F1、R1，不论目的基因插入方向是否正确，都可扩增出目的基因序列。b链是模板链，而依据题图上启动子和终止子的位置可知转录方向是从左向右，对应的模板链方向应当是3′→5′，非模板链（也就是a链）是5′→3′；DNA复制的方向是子链的5′→3′，在引物基础上延长的方向是5′→3′，所以引物结合的单链的方向是3′→5′；题图中F1是前引物，在左侧，所以其配对的单链是3′→5′的b链，故其序列应当与a链相应部分的序列相同。（3）据题图乙可知，用抗J蛋白抗体和抗V5抗体分别检测，均出现条带1，说明条带1