2025届高考生物二轮复习【第1部分】大概念整合6必考大题突破系列05生物技术与工程类解题技巧与答题规则教案(新教材)

(2022·山东卷)某种类型的白血病由蛋白P引发，蛋白UBC可使P被蛋白酶识别并降解，药物A可通过影响这一过程对该病起到治疗作用。为探索药物A治疗该病的机理，需构建重组载体以获得融合蛋白FLAG-P和FLAG-P△。P△是缺失特定氨基酸序列的P，FLAG是一种短肽，连接在P或P△的氨基端，使融合蛋白能与含有FLAG抗体的介质结合，但不影响P或P△的功能。(1)为构建重组载体，需先设计引物，通过PCR特异性扩增P基因。用于扩增P基因的引物需满足的条件是__________________________________。为使PCR产物能被限制酶切割，需在引物上添加相应的限制酶识别序列，该限制酶识别序列应添加在引物的______(填“3′端”或“5′端”)。(2)PCR扩增得到的P基因经酶切连接插入载体后，与编码FLAG的序列形成一个融合基因，如图甲所示，其中“ATGTGCA”为P基因编码链起始序列。将该重组载体导入细胞后，融合基因转录出的mRNA序列正确，翻译出的融合蛋白中FLAG的氨基酸序列正确，但P基因对应的氨基酸序列与P不同。据图甲分析，出现该问题的原因是_________________________________________。修改扩增P基因时使用的带有EcoRⅠ识别序列的引物来解决该问题，具体修改方案是________________________________________。图甲(3)融合蛋白表达成功后，将FLAG-P、FLAG-P△、药物A和UBC按照图乙中的组合方式分成5组。各组样品混匀后分别流经含FLAG抗体的介质，分离出与介质结合的物质并用UBC抗体检测，检测结果如图丙所示。已知FLAG-P和FLAG-P△不能降解UBC，由①②③组结果的差异推测，药物A的作用是______________________________________________________________；由②④组或③⑤组的差异推测，P△中缺失的特定序列的作用是_____________________________________________________________。图丙(4)根据以上结果推测，药物A治疗该病的机理是________________________________________________________________________________。(1)两种引物分别与两条模板链3′端的碱基序列互补配对5′端(2)在转录出的mRNA中，限制酶识别序列对应的最后两个碱基与P基因对应的第一个碱基构成一个密码子，导致读码框改变，翻译出的氨基酸序列改变在EcoRⅠ识别序列前后增加碱基，使其碱基数目加上FLAG的碱基数目为3的倍数(3)促进UBC与FLAG-P的结合P△中缺失的特定序列是与UBC结合的关键序列(4)药物A促进UBC与FLAG-P的结合，从而促进蛋白P被蛋白酶识别并降解，达到治疗的目的(1)能与P基因/目的基因母链的一段碱基序列互补配对，短单链核酸(2分)5′端(2分)以下采分点缺一不可(0分/2分)：①P基因/目的基因，必须点出来；②碱基互补配对/互补配对，必须点出来；③5′端不能落下，否则不得分；(2)P基因编码链的第一个碱基与EcoRⅠ识别序列的最后两个碱基编码一个氨基酸，导致mRNA被错位读取(2分)在引物中的EcoRⅠ识别序列3′端添加3n＋1个碱基(2分)第1个小空描述清楚，答出意思即可，常见答案有三类：①P基因的碱基序列原来是……现在变成了……/起始序列是……现在是……；②EcoRⅠ的碱基数目不是3的倍数；③P基因在转录时碱基错位/移码/读取错误均可，但氨基酸错位/基因错位不得分。第2个小空描述清楚添加碱基的数目及位置即可得分，常见答案：①在EcoRⅠ识别序列的3′端/右端/下游/末端添加3n＋1个碱基；②在P基因的5′端/左端/上游/前端添加3n＋1个碱基；③在P基因和EcoRⅠ之间添加……。特别注意，若写成碱基对则不得分。(3)增强FLAG-P与UBC的结合(1分)参与P与UBC的结合(1分)以下采分点缺一不可(0分/1分)：①增强/加强/提高/强化/促进，必须点明一个向上的动词；②FLAG-P/P与UBC，专有名词写错不得分；③作用/结合，识别不得分；④与UBC的结合有关/是UBC的结合位点/是UBC的受体均可；(4)药物A通过增强/加强/促进/提高P与UBC的结合/作用来促进P/复合物降解(2分)以下4个采分点缺一不可(0分/2分)：①增强/加强/促进/提高，必须体现一个正向的方向才可，引导/让/使，都不得分；②必须点出P与UBC，P蛋白/FLAG-P和UBC蛋白都可以，其余物质都不得分；③必须点出结合、亲和、影响或作用，其余描述，例如识别、合成、产生、表达、活性、数量，不得分；④必须点出P的去向是降解、分解、水解或者含量减少，否则不得分(2023·安徽阜阳模拟)科研人员获取了phb2蛋白的基因编码序列(简称phb2基因)，利用基因工程的方法使大肠杆菌表达该蛋白，以便进一步检测phb2蛋白抑制肿瘤细胞增殖和扩散的效果。如图1是phb2基因编码区序列以及两端需添加的、能被相关酶识别的序列，图2为研究所用表达载体示意图，表格为有关的限制酶种类及识别序列和切割位点。回答下列问题：图1图2(1)在利用PCR扩增phb2基因时，为了使PCR产物能被限制酶切割，以便构建基因表达载体，可以考虑在引物的________(填“3′-端”或“5′-端”)添加限制酶识别序列。据图可推断，扩增α链时需添加的限制酶识别序列以及所用引物的碱基序列是5′-________-3′。已知AUG为phb2蛋白合成的起始密码子，则构建符合要求的表达载体所用的工具酶有PvitⅡ、__________________。(2)将符合要求的基因表达载体导入工程菌后，可用__________技术检测phb2蛋白是否合成，通过提取、分离和纯化，从发酵液中获得该蛋白。为防止phb2蛋白在工程菌细胞中被降解，在发酵过程中应选用________缺陷型工程菌作为受体细胞，且在发酵结束后的纯化过程中应添加蛋白酶抑制剂。(3)肿瘤细胞通常培养在________________(气体及比例)的恒温培养箱中，将适量phb2蛋白加入培养液后，若肿瘤细胞___________________，则表明该蛋白具有抑制肿瘤细胞增殖和扩散作用，据此可进一步地深入研究。解析：(1)进行PCR扩增目的基因时，需在引物的5′-端添加限制酶识别序列，根据图1目的基因所在DNA片段的3′-端、5′-端的分布，扩增α链时其右边需要添加PvitⅡ识别序列5′-CAGCTG-3′，且引物需要与α链碱基序列5′-AAATGA-3′互补配对，故扩增α链时所用引物的碱基序列是5′-CAGCTGTCATTT-3′；因AUG为蛋白的起始密码子，根据基因表达的知识，可以判断基因转录时以β链为模板，即RNA的移动方向为从左到右，图2中的启动子方向已经确定，因此，为保证基因能正常表达，根据图1的限制酶识别序列、图2中限制酶的位置，需要用限制酶PvitⅡ、XbaⅠ，由于PvitⅡ切出的是平末端，因此需要用T4DNA连接酶进行连接。(2)将表达载体导入工程菌后，phb2蛋白是否合成可用抗原—抗体杂交技术检测，从发酵液中获得该蛋白的方法为提取、分离和纯化；为防止phb2蛋白在工程菌细胞中被降解，在发酵过程中应选用不能合成蛋白酶(蛋白酶缺陷型)工程菌作为受体细胞，且在发酵结束后的纯化过程中应添加蛋白酶的抑制剂。(3)肿瘤细胞通常培养在95%的空气和5%的CO2的恒温培养箱中，将适量phb2蛋白加入培养液后，