2025版高考生物二轮复习课件 限时练26 突破基因工程类大题

突破基因工程类大题限时练26

(时间：40分钟

分值：50分)1.(2024·厦门外国语学校调研)转录因子FOXO1与DNA结合可提高某些促凋亡基因的转录水平，促进神经元凋亡。让FOXO1基因发生定点突变，使其表达的蛋白第249位点的丝氨酸替换为天冬氨酸，用来模拟FOXO1被蛋白激酶Cdk5磷酸化后的状态。 (1)定点突变是利用PCR等方法，在引物中引入突变序列，从而实现目的基因的定向改造。以已有的质粒a0为模板(如图1，★代表突变位点)，将质粒a0定点突变成质粒a1。①为了将突变序列准确地定位在目标序列上，引物部分序列应与FOXO1基因拟突变位点两端的序列______________________。将FOXO1基因与GFP(绿色荧光蛋白)基因进行融合的目的是_______________________________________________________________________________________________________________。能够进行碱基互补配对

根据绿色荧光的分布，定位FOXO1被磷酸化后在细胞中的分布②天冬氨酸的密码子为GAC，丝氨酸的密码子为UCU，正向引物★处的碱基序列为___________。③至少经过________轮PCR，可以得到发生定点突变的质粒a1。GAC2④探究引物组合1与引物组合2扩增目的基因的效果，根据图2的实验结果分析，哪对引物更适合作为定点突变的引物？____________(填“引物组合1”或“引物组合2”)，另一引物组合没有扩增产物的原因可能是______________________________________________________________________________________________________________________________________。图2两组实验的扩增产物DNA电泳结果，M为DNA标准参照物，对照组不加模板引物组合2引物组合1的两个引物碱基互补配对的部分占比较高，降低了与模板链结合的概率(2)在过氧化物诱导下，Cdk5会磷酸化FOXO1249位点的丝氨酸，科研人员试图探究其在细胞内的分布是否会发生改变。将构建好的质粒a1转染进体外培养的原代神经元中，对照组的神经元需要转染质粒a0。一段时间后，发现对照组的绿色荧光主要集中在细胞核中，而实验组的绿色荧光滞留在细胞质中。推测FOXO1被Cdk5磷酸化后，对凋亡起到抑制作用的原理是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。FOXO1被Cdk5磷酸化后，无法进入细胞核，无法提高细胞核内某些促凋亡基因的转录水平(使促凋亡基因转录受阻)(3)为了使课题研究更加完善，现有以下两种实验思路，请补充完整。思路1：还可对比(2)中对照组与实验组的____________________________________________________________________________________________________。思路2：利用某种药物抑制________________________，检测受过氧化物诱导后的FOXO1在细胞中的分布情况。

某些促凋亡基因的转录水平/神经元的凋亡程度蛋白激酶Cdk5活性解析

(1)①若要将突变序列准确地定位在目标序列上，引物部分序列应该与FOXO1基因拟突变位点两端的序列能够进行碱基互补配对。GFP(绿色荧光蛋白)可以发出绿色荧光，将FOXO1基因与GFP(绿色荧光蛋白)基因进行融合，以根据绿色荧光的分布，定位FOXO1被磷酸化后在细胞中的分布。②丝氨酸的密码子为UCU，图中该位点为AGA∥TCT，AGA对应的密码子为UCU，要想该密码子变为GAC，则AGA∥TCT要变为CTG∥GAC，正向引物★处与CTG互补配对，应为GAC。③至少经过2轮PCR可得到发生定点突变的质粒a1，第一轮PCR只改变了一条链上的碱基，第二轮PCR才会得到质粒a1。④分析图2可知，对照组(不加模板)和引物组合1组没有条带，引物组合2组有条带，说明引物组合2更适合作为定点突变的引物。引物组合1没有扩增产物的原因可能是引物组合1的两个引物碱基互补配对的部分占比较高，降低了与模板链结合的概率。(2)将构建好的质粒a1转染进体外培养的原代神经元中，对照组的神经元转染质粒a0，一段时间后，发现对照组的绿色荧光主要集中在细胞核中，而实验组的绿色荧光滞留在细胞质中。再结合题干信息“转录因子FOXO1与DNA结合可提高某些促凋亡基因的转录水平，促进神经元凋亡”，推测FOXO1被Cdk5磷酸化后，对凋亡起到抑制作用的原理是FOXO1被Cdk5磷酸化后，无法进入细胞核，无法提高细胞核内某些促凋亡基因的转录水平。2.(2024·江西九校联考)基因工程中的载体分为克隆载体和表达载体。克隆载体用来克隆和扩增DNA片段，而表达载体可使外源基因在宿主细胞中有效表达。胡萝卜抗冻蛋白基因(afp)是人类发现的第一个植物抗冻蛋白基因，对于植物抗冻基因工程具有非常重要的意义。如表为几种限制酶的识别序列及酶切位点，如图表示构建afp基因表达载体的过程，其中PUCm－T、PBI121为人工改造后的质粒，LacZ基因可用于重组质粒的筛选。限制酶识别序列BamHⅠ5′—G↓GATCC—3′EcoRⅠ5′—G↓AATTC—3′PstⅠ5′—C↓TGCAG—3′XbaⅠ5′—T↓CTAGA—3′SmaⅠ5′—CCC↓GGG—3′(1)通过PCR可获得大量的afp基因，PCR的原理是________________________，扩增时需选用的引物为__________________。(2)PCR产物往往在引物端含有多个A聚合的尾，而PUCm－T尾端由多个T聚合，所以在构建克隆载体时不需要用限制酶处理afp和PUCm－T，理由是______________________________________________________________________________________________________________________________________。DNA半保留复制引物1和引物3afp的多个A聚合的尾与PUCm－T尾端多个聚合的T可以通过碱基互补配对相连(3)LacZ基因编码的β－半乳糖苷酶可催化乳糖水解，培养基中添加的物质IPTG可诱导LacZ基因的表达，将培养基中的白色物质X－gal转化为蓝色物质。据图分析，成功导入克隆载体的大肠杆菌菌落呈________(填“白色”或“蓝色”)，理由是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。白色

成功导入克隆载体的大肠杆菌中，afp插入LacZ基因内部，破坏了LacZ基因的结构，无法表达β－半乳糖苷酶，无法将培养基中的白色物质X－gal转化为蓝色物质(4)提取大肠杆菌中的克隆载体后，先用EcoRⅠ处理克隆载体，再将两端形成的黏性末端补平，补平后再用XbaⅠ处理，得到了一端平末端，一端黏性末端的afp，同时选用________________(从表中选择)处理PBI121质粒，然后用DNA连接酶将PBI121与afp进行连接，构建afp基因表达载体。在此过程中，使afp的两端形成不同的末端的意义是_____________________________________________。XbaⅠ和SmaⅠ可以防止afp反向连接，防止afp自身环化解析

(1)PCR是一项根据DNA半保留复制的原理，在体外提供参与DNA复制的各种组分与反应条件，对目的基因的核苷酸序列进行大量复制的技术。通过PCR可获得大量的afp基因。在PCR过程中，引物与解旋后的单链结合，结合在单链DNA的3′端，然后子链从引物的3′端开始延伸。因此，扩增时需选用的引物是引物1、引物3。(2)由于afp的多个A聚合的尾与PUCm－T尾端多个聚合的T可以通过碱基互补配对相连，因此在构建克隆载体时不需要用限制酶处理afp和PUCm－T。(3)据图分析可知，成功导入克隆载体的大肠杆菌中，afp插入了LacZ基因内部，使LacZ基因的结构受到破坏，无法表达β－半乳糖苷酶，无法将培养基中的白色物质X－gal转化为蓝色物质，大肠杆菌菌落呈白色。未成功导入克隆载体的大肠杆菌中，LacZ基因结构正常，可以表达β－半乳糖苷酶，可将培养基中的X－gal转化为蓝色物质，大肠杆菌菌落呈蓝色。(4)提取大肠杆菌中的克隆载体后，先用EcoRⅠ处理克隆载体，再将两端形成的黏性末端补平，补平后再用XbaⅠ处理，得到了一端平末端，一端黏性末端的afp，根据题表可知，应选用XbaⅠ(形成与afp相同的黏性末端)和SmaⅠ(形成平末端)处理PBI121质粒，然后用DNA连接酶将PBI121与afp进行连接，构建afp基因表达载体。afp的两端形成不同的末端，可以避免目的基因自身环化和反向连接。3.(2024·湖南长郡中学调研)IKK激酶由IKKα、IKKβ和IKKγ三种亚基组成，该酶参与动物体内免疫细胞的分化。临床上发现某重症联合免疫缺陷(SCID)患儿的IKKβ基因编码区第1183位碱基T突变为C。为研究该患儿发病机制，研究人员应用大引物PCR定点突变技术获得突变基因，并培育出SCID模型小鼠。图1为定点突变获得突变基因的过程。(1)在定点突变获取突变基因时，PCR1中使用的引物有______________，PCR2中使用的引物有__________________。PCR1和PCR2不能在同一个反应体系中进行，原因是___________________________________________________________________。引物A、引物C引物B、大引物b引物之间能结合，会干扰引物和模板链的结合，影响PCR过程(2)PCR在第一个循环之前通常将DNA样品加热至95℃数分钟进行预变性处理，其目的是__________________________________________。由于大引物较长，含C与G的碱基较多，为减少非目标基因的获得，在PCR2复性过程中应采取的措施是____________________________。增加大分子模板DNA彻底变性的概率适当提高复性温度(3)培育模型鼠的过程中，需用限制酶SacⅠ、HindⅢ对突变基因和载体进行双酶切，双酶切的优点是__________________________________________________________________________。

防止质粒和目的基因的自身环化及反向连接研究人员经鉴定、筛选获得一只转基因杂合鼠HE，让HE与野生鼠杂交得F1，F1雌雄鼠随机交配得F2。对F2中纯合野生鼠WT、纯合突变鼠HO、杂合鼠HE三种小鼠胸腺淋巴细胞中组成IKK激酶的三种亚基进行提纯和电泳，结果如图2。据此结果推测SCID患者免疫缺陷产生的机制是___________________________________________________________________________。

IKKβ基因突变导致IKKβ含量减少，IKK激酶活力降低，不利于免疫细胞的分化解析

(1)在图1获取突变基因过程中，分析题图可知，在PCR1中，需要两种引物，将来在切取IKKβ基因时，需要在基因的左侧用限制酶HindⅢ来切割，在基因的右侧用限制酶SacⅠ来切割，因此在该基因的左端应有限制酶HindⅢ识别的序列，在基因的右端应有限制酶SacⅠ识别的序列，因此在PCR1中结合到基因右端的引物序列从5′端到3′端的开始部位应含有限制酶SacⅠ识别的序列，所以要用到引物C，从题图中看，另一个引物从5′端到3′端的序列中开始部位应含有突变碱基C，所以要用到引物A。从图中看，在PCR2中，有一个引物结合到了基因的左端，在它从5′端到3′端的序列的开始部位应含有限制酶HindⅢ