高三生物一轮复习练习基因工程

专题复习：基因工程【基础夯实】回答下面问题：

分别写出上图中经限制酶切割后的结果。（略）(2)如图为某正常基因单链片段5'ATTCCAGATC……（293个碱基）……CCATGCCCAG3'PCR扩增该基因片段时，设计了一条引物为5′CTGGGCATG3'，则另一条引物为5'ATTCCAGATC3'。(3)下图中pfaB为目的基因，利用PCR扩增该目的基因时，需选引物①④（填序号）；为使目的基因和质粒正确连接，可用ApaI和EcoRI限制酶切割，该方法的优点是：可避免目的基因和质粒的自身环化以及目的基因和质粒的反向连接，使二者能正向连接。在扩增目的基因时，可在引物①（填序号）5'端添加EcoRI限制制酶的识别序列，在引物④（填序号）5'端添加ApaI限制制酶的识别序列。(4)质粒作为载体需具备的条件有一个至多个限制酶的切割位点；有标记基因；能将目的基因导入受体细胞并整合到受体细胞的DNA中，且能随受体细胞DNA的同步复制。启动子的作用是RNA聚合酶的识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA。图中氨苄青霉素抗性基因是一种标记基因，其作用是鉴别和筛选含有重组质粒的受体细胞。(5)若要使某药用蛋白基因只在牛的乳腺细胞中表达，可采取的方法是：将药用蛋白基因与牛乳腺细胞中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起。将药用蛋白基因导入受精卵后，若要检测目的基因是否插牛的体细胞染色体DNA中，需要从牛的体细胞中提取基因组DNA进行DNA分子杂交，DNA分子杂交时应使用的探针是用放射性同位素等标记的含有药用蛋白基因的DNA单链。若要在分子水平鉴定药用蛋白基因是否表达出药用蛋白，简要的实验思路是：从牛乳中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原抗体杂交，观察是否出现杂交带。结果显示目的基因在转基因牛乳汁中的脱落细胞内表达，而不在牛耳组织细胞内表达，原因是：构建的基因表达载体只含有牛乳腺细胞中特异表达的基因的启动子，其只能在乳腺细胞中启动转录，而在牛耳细胞中不能启动转录。(6)如下图所示的目的基因，若要扩增目的基因，则所选引物是1和2；若PCR扩增出的子链与模板1相同，则所选引物是1；若不能扩增出目的基因，则所选引物是3和4，请在图中画出具体位置和方向。【高考链接】1．科研人员构建了可表达JV5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。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）。【答案】(1)RNA聚合酶限制酶切割位点、标记基因、复制原点等2．GFP是水母体内存在的能发绿色荧光的一种蛋白。科研人员以GFP基因为材料，利用基因工程技术获得了能发其他颜色荧光的蛋白，丰富了荧光蛋白的颜色种类。回答下列问题。(1)构建突变基因文库，科研人员将GFP基因的不同突变基因分别插入载体，并转入大肠杆菌制备出GFP基因的突变基因文库。通常，基因文库是指。(2)构建目的基因表达载体。科研人员从构建的GFP突变基因文库中提取目的基因（均为突变基因）构建表达载体，其模式图如下所示（箭头为GFP突变基因的转录方向）。图中①为；②为，其作用是；图中氨苄青霉素抗性基因是一种标记基因，其作用是。(3)目的基因的表达。科研人员将构建好的表达载体导入大肠杆菌中进行表达，发现大肠杆菌有的发绿色荧光，有的发黄色荧光，有的不发荧光。请从密码子特点的角度分析，发绿色荧光的可能原因是（答出1点即可）。(4)新蛋白与突变基因的关联性分析。将上述发黄色荧光的大肠杆菌分离纯化后，对其所含的GFP突变基因进行测序，发现其碱基序列与GFP基因的不同，将该GFP突变基因命名为YFP基因（黄色荧光蛋白基因）。若要通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达，实验思路是。【答案】(1)将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因(2)终止子启动子RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录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细胞筛选出来(3)密码子具有简并性(4)将构建好的表达载体（含有目的基因YFP基因）导入酵母菌中进行表达3．接种疫苗是预防传染病的一项重要措施，乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒的传播，降低乙型肝炎发病率。乙肝病毒是一种DNA病毒。重组乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技术获得的乙肝病毒表面抗原（一种病毒蛋白）。回答下列问题。(1)接种上述重组乙肝疫苗不会在人体中产生乙肝病毒，原因是。(2)制备重组乙肝疫苗时，需要利用重组表达载体将乙肝病毒表面抗原基因（目的基因）导入酵母细胞中表达。重组表达载体中通常含有抗生素抗性基因，抗生素抗性基因的作用是。能识别载体中的启动子并驱动目的基因转录的酶是。(3)目的基因导入酵母细胞后，若要检测目的基因是否插入染色体中，需要从酵母细胞中提取进行DNA分子杂交，DNA分子杂交时应使用的探针是。(4)若要通过实验检测目的基因在酵母细胞中是否表达出目的蛋白，请简要写出实验思路。【答案】(1)重组乙肝疫苗成分为蛋白质，无法独立在宿主体内增殖(2)筛选RNA聚合酶(3)核染色体DNA被标记的目的基因的单链DNA片段(4)通过使用相应抗体，利用抗原抗体杂交技术，检测mRNA是否翻译形成蛋白质4．美西螈具有很强的再生能力。研究表明，美西螈的巨噬细胞在断肢再生的早期起重要作用。为研究巨噬细胞的作用机制，科研人员制备了抗巨噬细胞表面标志蛋白CD14的单克隆抗体，具体方法如下。回答下列问题：（一）基因工程抗原的制备(1)根据美西螈CD14基因的核苷酸序列，合成引物，利用PCR扩增CD14片段。已知DNA聚合酶催化引物的3’—OH与加入的脱氧核苷酸的5’—P形成磷酸二酯键，则新合成链的延伸方向是（填“5’→3’”或“3’→5’”）。(2)载体和CD14片段的酶切位点及相应的酶切抗性基因序列如图1所示。用XhoI和Sal1分别酶切CD14和载体后连接，CD14接入载体时会形成正向连接和反向连接的两种重组DNA．可进一步用这两种限制酶对CD14的连接方向进行鉴定，理由是。培养能表达CD14蛋白的大肠杆菌，分离纯化目的蛋白。（二）抗CD14单克隆抗体的制备流程如图2所示：

(3)步骤①和步骤⑤分别向小鼠注射和。(4)步骤②所用的SP2/0细胞的生长特点是。(5)吸取③中的上清液到④的培养孔中，根据抗原—抗体杂交原理，需加入进行专一抗体检测，检测过程发现有些杂交瘤细胞不能分泌抗CD14抗体，原因是。(6)步骤⑥从中提取到大量的抗CD14抗体，用于检测巨噬细胞。【答案】(1)5'→3'(2)正向连接的重组DNA有这两种酶切位点（限制酶的识别序列）；而反向连接的重组DNA会形成新的序列，没有这两种酶的酶切位点（没有限制酶的识别序列）(3)CD14蛋白/CD14抗原分泌抗CD14抗体的杂交瘤细胞(4)能在体外无限增殖(5)CD14蛋白参与形成杂交瘤细胞的B淋巴细胞种类多，有的不能分泌抗CD14抗体(6)小鼠腹水5．某抗膜蛋白治疗性抗体药物研发过程中，需要表达N蛋白胞外段，制备相应的单克隆抗体，增加其对N蛋白胞外段特异性结合的能力。Ⅰ．N蛋白胞外段抗原制备，流程如图1(1)构建重组慢病毒质粒时，选用氨苄青霉素抗性基因作为标记基因，目的是。用脂质体将重组慢病毒质粒与辅助质粒导入病毒包装细胞，质粒被包在脂质体（填“双分子层中”或“两层磷脂分子之间”）。(2)质粒在包装细胞内组装出由组成的慢病毒，用慢病毒感染海拉细胞进而表达并分离、纯化N蛋白胞外段。Ⅱ．N蛋白胞外段单克隆抗体制备，流程如图2(3)用N蛋白胞外段作为抗原对小鼠进行免疫后，取小鼠脾组织用酶处理，制成细胞悬液，置于含有混合气体的中培养，离心收集小鼠的B淋巴细胞，与骨髓瘤细胞进行融合。(4)用选择性培养基对融合后的细胞进行筛选，获得杂交瘤细胞，将其接种到96孔板，进行培养。用技术检测每孔中的抗体，筛选既能产生N蛋白胞外段抗体，又能大量增殖的单克隆杂交瘤细胞株，经体外扩大培养，收集，提取单克隆抗体。(5)利用N蛋白胞外段抗体与药物结合，形成，实现特异性治疗。【答案】(1)检测目的基因是否成功导入受体细胞双分子层中(2)蛋白质外壳和含N蛋白胞外段基因的核酸(3)胰蛋白酶或胶原蛋白CO2培养箱(4)克隆化抗原抗体杂交细胞培养液(5)抗体药物偶联物/ADC6．研究者拟构建高效筛选系统，将改进的苯丙氨酸合成关键酶基因P1导入谷氨酸棒杆菌，以提高苯丙氨酸产量。(1)如图是该高效筛选系统载体的构建过程。载体1中含有KanR（卡那霉素抗性基因）和SacB两个标记基因，为去除筛选效率较低的SacB，应选择引物和，并在引物的（5＇∕3＇）端引入XhoⅠ酶识别序列，进行PCR扩增，产物经酶切、连接后环化成载体2。(2)PCR扩增载体3中筛选效率较高的标记基因RpsL（链霉素敏感基因）时，引物应包含（EcoRⅠ∕HindⅢ∕XhoⅠ）酶识别序列，产物经单酶切后连接到载体2构建高效筛选载体4。(3)将改进的P1基因整合到载体4构建载体5。将载体5导入链霉素不敏感（由RpsL突变造成）、卡那霉素敏感的受体菌。为获得成功导入载体5的菌株，应采用含有的平板进行初步筛选。(4)用一定的方法筛选出如下菌株：P1基因脱离载体5并整合到受体菌拟核DNA，且载体5上其他DNA片段全部丢失。该菌的表型为__________。A．卡那霉素不敏感、链霉素敏感B．卡那霉素敏感、链霉素不敏感C．卡那霉素和链霉素都敏感D．卡那霉素和链霉素都不敏感(5)可采用技术鉴定成功整合P1基因的菌株。之后以发酵法检测苯丙氨酸产量。【答案】(1)145＇(2)XhoⅠ(3)卡那霉素(4)B(5)PCR7．改良水稻的株高和产量性状是实现袁隆平先生“禾下乘凉梦”的一种可能途径。研究人员克隆了可显著增高和增产的eui基因，并开展了相关探索。步骤I：步骤II：(1)花药培养能缩短育种年限，原因是。在步骤I的花药培养过程中，可产生单倍体愈伤组织，将其培养于含的培养基上，可促进产生二倍体愈伤组织。I中能用于制造人工种子的材料是。(2)步骤II中，eui基因克隆于cDNA文库而不是基因组文库，原因是；在构建重组Ti质粒时使用的工具酶有。为筛选含重组Ti质粒的菌株，需在培养基中添加。获得的农杆菌菌株经鉴定后，应侵染I中的，以获得转基因再生植株。再生植株是否含有eui基因的鉴定方法是，移栽后若发育为更高且丰产的稻株，则可望“禾下乘凉”。【答案】(1)单倍体经秋水仙素处理后所得植株为纯合子，后代不会发生性状分离秋水仙素胚状体(2)cDNA文库是由编码蛋白质的mRNA逆转录来的基因导入受体菌而形成的，基因工程中只需要转录出编码蛋白质的部分就可以，筛选比较简单易行限制酶和DNA连接酶抗生素愈伤组织DNA分子杂交技术8．以我国科学家为主的科研团队将OSNL（即4个基因Oct4／Sox2／Nanog／Lin28A的缩写）导入黑羽鸡胚成纤维细胞（CEFs），诱导其重编程为诱导多能干细胞（iPS），再诱导iPS分化为诱导原始生殖细胞（iPGCs），然后将iPGCs注射到孵化2.5天的白羽鸡胚血管中，最终获得具有黑羽鸡遗传特性的后代，实验流程如图。回答下列问题。(1)CEFs是从孵化9天的黑羽鸡胚中分离获得的，为了获得单细胞悬液，鸡胚组织剪碎后需用处理。动物细胞培养通常需要在合成培养基中添加等天然成分，以满足细胞对某些细胞因子的需求。(2)体外获取OSNL的方法有（答出1种即可）。若要在CEFs中表达外源基因的蛋白，需构建基因表达载体，载体中除含有目的基因和标记基因外，还须有启动子和等。启动子是识别和结合的部位，有了它才能驱动。(3)iPS细胞和iPGCs细胞的形态、结构和功能不同的根本原因是。(4)诱导iPS细胞的技术与体细胞核移植技术的主要区别是。(5)该实验流程中用到的生物技术有（答出2点即可）。【答案】(1)胰蛋白酶、胶原蛋白酶等动物血清(2)PCR技术、人工合成法终止子RNA聚合酶目的基因转录出mRNA，最终表达出所需要的蛋白质(3)基因的选择性表达(4)诱导iPS细胞的技术是将已经分化的细胞诱导为类似胚胎干细胞的一种细胞（iPS），再诱导iPS分化为诱导原始生殖细胞（iPGCs）的技术，而细胞核移植技术是将动物的一个细胞的细胞核移入去核的卵母细胞内，使这个重组的细胞发育为胚胎，继而发育为动物个体的技术(5)基因工程、动物细胞培养9．(3)如图是S基因的cDNA和载体的限制性内切核酸酶（限制性核酸内切酶）酶谱。为了成功构建重组表达载体，确保目的基因插入载体中方向正确，最好选用酶切割S基因的cDNA和载体。(4)用农杆菌侵染品系甲叶片外植体，其目的是。(5)除了题中所示的杂交育种和基因工程育种外，能获得高甜度品系，同时保持甲的其他优良性状的育种方法还有（答出2点即可）。【答案】(3)XbaⅠ、HindⅡ(4)通过农杆菌的转化作用，使目的基因进入植物细胞(5)单倍体育种、诱变育种10．“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能力，有研究者以某些工业废气（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)研究者针对每个需要扩增的酶基因（如图）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)研究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)培养过程中发现重组梭菌大量表达上述酶蛋白时，出现了生长迟缓的现象，推测其原因可能是，此外丙酮的积累会伤害细胞，需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，筛选含有基因表达载体的受体细胞终止转录，使转录在需要的地方停下来(3)二氧化碳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二氧化碳，而且还可以消耗工业废气中的二氧化碳11．新冠疫情出现后，病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题。(1)新冠病毒是一种RNA病毒，检测新冠病毒RNA（核酸检测）可以采取RTPCR法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成cDNA，这一过程需要的酶是，再通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。(2)为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的来进行。PCR过程每次循环分为3步，其中温度最低的一步是。(3)某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测（检测体内是否有新冠病毒抗体），若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明（答出1种情况即可）；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明。(4)常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白S（具有抗原性）的编码序列（目的基因）。为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工程技术获得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是。【答案】(1)逆转录酶/反转录酶(2)特异性核苷酸序列退火/复性(3)曾感染新冠病毒，已康复已感染新冠病毒，是患者(4)获取S蛋白基因→构建S蛋白基因与运载体的表达载体→导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定（检测受体能否产生S蛋白）12．基因递送是植物遗传改良的重要技术之一，我国多个实验室合作开发了一种新型基因递送系统（切—浸—生芽，简称CDB法）。图1与图2分别是利用常规转化法和CDB法在某植物中递送基因的示意图，回答下列问题。(1)图1中，从外植体转变成愈伤组织的过程属于；从愈伤组织到幼苗的培养过程需要的激素有生长素和，该过程还需要光照，其作用是。(2)图1中的愈伤组织，若不经过共培养环节，直接诱导培养得到的植株可以保持植株A的。图1中，含有外源基因的转化植株A若用于生产种子，其包装需标注。(3)图1与图2中，农杆菌侵染植物细胞时，可将外源基因递送到植物细胞中的原因是。(4)已知某酶（PDS）缺失会导致植株白化。某团队构建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体（含有绿色荧光蛋白标记基因），利用图2中的CDB法将该重组载体导入植株B，长出毛状根，成功获得转化植株B．据此分析，从毛状根中获得阳性毛状根段的方法是，图2中，鉴定导入幼苗中的基因编辑载体是否成功发挥作用的方法是，依据是。(5)与常规转化法相比，采用CDB法进行基因递送的优点是（答出2点即可）。【答案】(1)脱分化细胞分裂素诱导叶绿素的形成；满足叶绿体利用光能制造有机物的需要(2)遗传特性转基因标识(3)Ti质粒中的TDNA能将外源基因递送到植物细胞中，并与植物细胞的染色体DNA整合到一起(4)荧光检测选择带有绿色荧光标记的毛状根观察幼苗是否表现出白化特征PDS缺失会导致植株白化，白化苗的出现意味着通过基因编辑技术成功实现PDS基因的敲除(5)操作方法简单，不需要借助植物组织培养技术进行操作，且培养周期较短。13．赖氨酸是人体不能合成的必需氨基酸，而人类主要食物中的赖氨酸含量很低，利用生物技术可提高食物中赖氨酸含量。回答下列问题：(1)植物细胞合成的赖氨酸达到一定浓度时，能抑制合成过程中两种关键酶的活性，导致赖氨酸含量维持在一定浓度水平，这种调节方式属于。根据这种调节方式，在培养基中添加，用于筛选经人工诱变的植物悬浮细胞，可得到抗赖氨酸类似物的细胞突变体，通过培养获得再生植株。(2)随着转基因技术与动物细胞工程结合和发展，2011年我国首次利用转基因和体细胞核移植技术成功培育了高产赖氨酸转基因克隆奶牛。其基本流程为：①构建乳腺专一表达载体。随着测序技术的发展，为获取富含赖氨酸的酪蛋白基因（目的基因），可通过检索获取其编码序列，用化学合成法制备得到。再将获得的目的基因与含有乳腺特异性启动子的相应载体连接，构建出乳腺专一表达载体。②表达载体转入牛胚胎成纤维细胞（BEF）。将表达载体包裹到磷脂等构成的脂质体内，与BEF膜发生，表达载体最