2025版高考生物二轮复习课件 限时练24 赋予生物新的遗传特性的基因工程

赋予生物新的遗传特性的基因工程限时练24

(时间：40分钟

分值：50分)重点1基因工程和蛋白质工程1.(2024·广西南宁市摸底)镰状细胞贫血是一种常染色体隐性遗传病，由正常血红蛋白基因(HbA)突变为镰状细胞贫血基因(Hbs)引起，HbA和Hbs的某片段如图甲。对胎儿进行基因检测的主要原理是：用MstⅡ限制酶处理PCR扩增后的DNA；加热使被酶切的DNA片段解旋，用荧光标记的CTGACTCCT序列与其杂交；凝胶电泳分离。图乙是凝胶电泳后荧光出现的三种可能性。回答下列问题：(1)图甲为基因HbA和Hbs的部分片段，据图可知，镰状细胞贫血是基因中发生___________导致的。基因突变具有不定向性，可产生_________________基因。(2)胎儿c的基因型为________，与胎儿c具有相同基因型的一对夫妇生下患镰状细胞贫血女儿的概率为________。碱基替换一个以上的等位HbAHbs1/8(3)基因治疗是治疗镰状细胞贫血最有效的方法，治疗时要构建含HbA的基因表达载体，构建基因表达载体首先需要用同一种限制酶切割HbA和质粒，目的是_________________，再用DNA连接酶连接，DNA连接酶的主要功能是___________________________________________________________________。构建基因表达载体的目的是_______________________________________________________________________________________________________________。产生相同的末端将切下来的双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键(合理即可)

让目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代，同时能够使目的基因表达并发挥作用解析

(1)据图甲分析可知，镰状细胞贫血是相应基因中发生碱基替换的结果。基因突变具有不定向性，可以产生一个以上的等位基因。(2)(3)用同一种限制酶切割HbA和质粒，目的是让HbA和质粒形成相同的末端。之后再用DNA连接酶连接，DNA连接酶的主要功能是将切下来的双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开的磷酸二酯键。构建基因表达载体的目的是让目的基因在受体细胞中稳定存在，并且遗传给下一代，同时能够使目的基因表达并发挥作用。2.(2024·南京市调研)PSMA3是蛋白酶体的重要组成成分之一，与恶性肿瘤的发生和发展有密切关系。为探寻PSMA3与肝细胞癌(HCC)的关系，科研人员通过构建含人PSMA3基因的重组腺病毒(pAd/PSMA3)并开展了相关研究，以期为HCC早期诊断和治疗奠定基础。如图为重组腺病毒的构建流程，其中GFP为绿色荧光蛋白基因。请回答下列问题。限制酶识别序列和酶切位点限制酶识别序列和酶切位点PacⅠTTAAT↓TAABclⅠT↓GATCAPmeⅠGTTT↓AAACEcoRⅤGAT↓ATCSalⅠG↓TCGACSau3AⅠ↓GATC(1)过程①以提取的总RNA为模板，在__________酶的作用下获得PSMA3的cDNA，该cDNA与人体细胞核中PSMA3基因在结构上的区别是该cDNA没有_______________________。逆转录启动子、终止子、内含子(2)为防止过程②中PSMA3基因与质粒1错误连接，可在PSMA3基因的上游引物和下游引物的5′端分别添加限制酶________________________________的识别序列。SalⅠ、EcoRⅤ(顺序不能颠倒)(3)过程④为同源重组，该过程首先需要用核酸外切酶从线性化DNA分子一条链的末端按3′→5′的方向顺次水解若干个磷酸二酯键，其目的是形成________末端，再经____________酶的作用形成重组腺病毒载体。黏性DNA连接(4)过程⑥常用脂质体包裹DNA片段，目的是______________________________。转染后，可通过荧光显微镜观察____________________基因的表达强度来初步筛选目标239A细胞。促进目的DNA片段进入239A细胞绿色荧光蛋白(GFP)解析

(1)以RNA为模板合成DNA的过程称为逆转录，该过程需要逆转录酶参与。与人体细胞核中的PSMA3基因相比，经逆转录获得的PSMA3的cDNA在结构上缺少启动子、终止子和内含子。(2)应将PSMA3基因插到质粒1的启动子和终止子之间，为防止目的基因和质粒发生自身环化和目的基因在质粒中反向连接，需要进行双酶切。由题图可知，质粒1启动子和终止子之间含有限制酶SalⅠ、EcoRⅤ和Sau3AⅠ的识别序列，且质粒1中还含有限制酶BclⅠ的识别序列。由题表知，BclⅠ的识别序列和酶切位点为T↓GATCA，Sau3AⅠ的识别序列和酶切位点为↓GATC，若使用限制酶Sau3AⅠ对质粒1进行切割，会将终止子切下来，因此不能使用限制酶Sau3AⅠ对质粒1进行切割。经分析可知，应选择限制酶SalⅠ和EcoRⅤ对质粒1进行酶切，又知质粒1中限制酶SalⅠ的识别序列位于限制酶EcoRⅤ识别序列的上游，因此，为了使PSMA3基因与质粒1正确连接，可在PSMA3基因的上游引物和下游引物的5′端分别添加限制酶SalⅠ和EcoRⅤ的识别序列。(3)据题表可知，过程③是用限制酶PmeⅠ切割的，形成的是平末端。过程④为同源重组，该过程首先需要用核酸外切酶从线性化DNA分子一条链的末端按3′→5′的方向顺次水解若干个磷酸二酯键，形成黏性末端，再经DNA连接酶的作用形成重组腺病毒载体。(4)过程⑥是脂质体转染，常用脂质体包裹DNA片段，以促进目的DNA片段进入239A细胞。转染后，可通过荧光显微镜观察绿色荧光蛋白基因(GFP基因)的表达强度来初步筛选目标239A细胞。重点2

PCR技术及应用3.(2024·衡阳八中质检)科学家用抗旱基因培育出了耐旱玉米新品系，为解决我国粮食问题做出了重要贡献。若测得某耐旱基因(mt1D)编码链首端到末端(其中一条链)的序列为5′—ATCTACGCGCTCATCCG…(省略3n个核苷酸序列)…CGCAGCAATGAGTAGCG—3′。下图1为构建重组质粒的过程示意图，BamHⅠ、BclⅠ、SmaⅠ、Sau3AⅠ为限制酶(四种酶的识别序列详见表)，箭头表示转录方向。回答下列问题。Q1：5′—GGATCCCGCAGCAA—3′Q2：5′—CCCGGGATCTACGC—3′Q3：5′—TGATCCATCTACGC—3′Q4：5′—TGATCACGCTACTC—3′图2限制酶识别序列及切割位点(5′→3′)BamHⅠG↓GATCCBclⅠT↓GATCASmaⅠCCC↓GGGSau3AⅠ↓GATC(1)为获取更多mt1D基因，可采用PCR技术扩增，在反应体系中除加入引物、dNTP、缓冲液、Mg2＋外，还需要加入__________________________。某同学设计了如下六种PCR引物，其中适合选用的一对引物是________(选填序号)。①5′—GACTACTCGCGCATCTA—3′②5′—ATCTACGCGCTCATCCG—3′③5′—GCGATGAGTAACGACGC—3′④5′—CGCTACTCATTGCTGCG—3′⑤5′—TAGATGCGCGAGTAGGC—3′⑥5′—CGCAGCAATGAGTAGCG—3′模板、耐高温的DNA聚合酶②④(2)若PCR反应得到的非特异性扩增产物偏多，从引物设计和温度控制角度考虑，主要原因可能是______________________________________________。(3)为将图中质粒A和mt1D基因正确连接构建重组质粒B，设计mt1D基因的引物时，应在两种引物的5′端分别添加___________________限制酶的识别序列，选用______________限制酶切割质粒A，酶切后的载体和目的基因片段通过____________酶作用后获得重组质粒。为了筛选出转入了重组质粒的受体细胞，应首先在筛选平板培养基中添加________，再将平板上长出的菌落通过影印平板法接种到添加____________的平板培养基上继续培养观察。复性温度低，引物设计不恰当(合理即可)BamHⅠ、SmaⅠBclⅠ、SmaⅠT4DNA连接四环素氨苄青霉素(4)若从平板上长出的菌落中提取重组质粒B，利用Sau3AⅠ进行完全酶切，最多可以得到________种大小不同的DNA片段。(5)图2是对重组质粒测序所得到的部分序列，若目的基因与质粒正确连接，则图中M连接处的序列正确的是________(填序列编号)。3Q3解析

(1)该耐旱基因(mt1D)编码链首端到末端(其中一条链)的序列为5′—ATCTACGCGCTCATCCG…(省略3n个核苷酸序列)…CGCAGCAATGAGTAGCG—3′。设计引物时，其中一种引物需要与编码链3′端的一段序列发生碱基互补配对，另一种引物需要与模板链3′端的部分序列发生碱基互补配对，六种PCR引物中可选用的引物是②④。(2)扩增时复性温度过低，可能会导致引物与非目的基因序列发生结合，从而扩增出不同长度的DNA分子，出现多条条带。PCR扩增产物的电泳结果显示，除目的基因条带外，还有非特异性条带，从引物的角度考虑可能的原因是引物设计不合理，设计的引物可与非目的基因序列发生互补配对，从而扩增出非目的基因序列，产生非特异性条带。(3)为将图中质粒A和mt1D基因正确连接构建重组质粒B，设计mt1D基因的引物时，由于目的基因中有BclⅠ的识别序列，因此设计的引物中不能含有BclⅠ的识别序列，又由于质粒A的氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因中都含有BamHⅠ的识别序列，结合题表信息可知，限制酶BamHⅠ和BclⅠ酶切后产生的黏性末端相同，故设计mt1D基因的引物时，需要在两种引物的5′端分别添加BamHⅠ、SmaⅠ限制酶的识别序列，同时需要选用BclⅠ、SmaⅠ限制酶切割质粒A。酶切后的载体和目的基因片段会出现相同的黏性末端和平末端，可用T4DNA连接酶(既可连接黏性末端，又可连接平末端)将酶切后的载体和目的基因连接起来，获得重组质粒。重组质粒B中含有四环素抗性基因，质粒A中含有两种抗性基因(四环素抗性基因和氨苄青霉素抗性基因)。为了筛选出转入了重组质粒的受体细胞，应首先在筛选平板培养基中添加四环素，再将平板上长出的菌落通过影印平板法接种到添加氨苄青霉素的平板培养基上继续培养观察。(4)从平板上长出的菌落中提取重组质粒B，利用Sau3AⅠ进行完全酶切，由于重组质粒中有限制酶BamHⅠ、BclⅠ、SmaⅠ的识别序列以及重组的接口处的序列5′—TGATCC—3′，由于限制酶Sau3AⅠ可识别GATC序列，因此利用Sau3AⅠ酶切重组质粒B，最多可以得到3种大小不同的DNA片段。(5)图2是对重组质粒测序后得到的部分序列，若目的基因与质粒正确连接，则图中连接处的序列为5′—TGATCC—3′，再结合目的基因的部分碱基序列可知，图中M连接处的序列正确的是Q3。4.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平(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。图1胸腺嘧啶(T)DNA连接(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＋－－BA类菌落含有P0C类菌落未转入质粒(4)为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒，拟设计引物进行PCR鉴定。图2所示为甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒中的相应位置，PCR鉴定时应选择的一对引物是________。某学生尝试用图中另外一对引物从某一菌落的质粒中扩增出了400bp片段，原因是__________________________。图2乙、丙目的基因反向连接解析

(1)EcoRⅤ酶切位点在酶所识别序列的中心轴线处，产生的是平末