24年高中生物高考真题分类题库-基因工程与蛋白质工程

1.(2024·黑吉辽高考·T7)关于采用琼脂糖凝胶电泳鉴定PCR产物的实验,下列叙述正确的是()A.琼脂糖凝胶浓度的选择需考虑待分离DNA片段的大小B.凝胶载样缓冲液中指示剂的作用是指示DNA分子的具体位置C.在同一电场作用下,DNA片段越长,向负极迁移速率越快D.琼脂糖凝胶中的DNA分子可在紫外灯下被检测出来【解析】选A。本题考查琼脂糖凝胶电泳。琼脂糖凝胶的浓度会影响DNA分子在凝胶中的迁移率和分辨率,琼脂糖凝胶的浓度通常是根据所需分离的DNA片段大小来选择的。对于较大的DNA片段,比如基因组DNA或质粒DNA,通常选择较低浓度的琼脂糖凝胶,因为它们需要更大的孔径来有效迁移;而对于较小的DNA片段,比如PCR产物或酶切片段,则需要选择较高浓度的琼脂糖凝胶,以提供更好的分辨率和分离效果,A正确。凝胶载样缓冲液指示剂通常是一种颜色较深的染料,可以作为电泳进度的指示分子,

例如,当凝胶载样缓冲液中指示剂溴酚蓝到凝胶2/3处时(可看蓝色条带),则停止电泳,但并不染色DNA,因此无法指示DNA分子的具体位置,B错误。在琼脂糖凝胶电泳中,当电场作用时,DNA片段通常是向正极迁移的,而不是向负极迁移,且DNA片段越长,迁移速率越慢,C错误。琼脂糖凝胶中的DNA分子需染色后,才可在波长为300

nm的紫外灯下被检测出来,D错误。2.(2024·山东高考·T5)制备荧光标记的DNA探针时,需要模板、引物、DNA聚合酶等。在只含大肠杆菌DNA聚合酶、扩增缓冲液、H2O和4种脱氧核苷酸(dCTP、dTTP、dGTP和碱基被荧光标记的dATP)的反应管①~④中,分别加入如表所示的适量单链DNA。已知形成的双链DNA区遵循碱基互补配对原则,且在本实验的温度条件下不能产生小于9个连续碱基对的双链DNA区。能得到带有荧光标记的DNA探针的反应管有()反应管加入的单链DNA①5'-GCCGATCTTTATA-3'3'-GACCGGCTAGAAA-5'②5'-AGAGCCAATTGGC-3'③5'-ATTTCCCGATCCG-3'3'-AGGGCTAGGCATA-5'④5'-TTCACTGGCCAGT-3'A.①②

B.②③

C.①④

D.③④【解析】选D。本题主要考查PCR技术。制备荧光标记的DNA探针时,需要模板、引物、DNA聚合酶等,另外DNA聚合酶、扩增缓冲液、H2O和4种脱氧核苷酸已提供。故可知①~④中加入的单链DNA既作模板,又作引物。也就是说反应管中提供的两条单链要么可以局部配对,要么提供的单链折叠配对。具体见下图:3.(2024·山东高考·T13)关于“DNA的粗提取与鉴定”实验,下列说法正确的是()A.整个提取过程中可以不使用离心机B.研磨液在4

℃冰箱中放置几分钟后,应充分摇匀再倒入烧杯中C.鉴定过程中DNA双螺旋结构不发生改变D.仅设置一个对照组不能排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰【解析】选A。本题考查“DNA的粗提取与鉴定”实验。在DNA的粗提取与鉴定实验中,可将获得的研磨液用纱布过滤后,在4

℃的冰箱中放置几分钟,再取上清液,也可以直接将研磨液用离心机进行离心后取上清液,A正确;研磨液在4

℃冰箱中放置几分钟后,DNA在上清液中,应取上清液倒入烧杯中,B错误;鉴定过程中用沸水浴加热,DNA双螺旋结构会发生改变,C错误;加入二苯胺试剂后沸水浴处理5

min,且要等到冷却后再观察结果,这样才可以观察到较为明显的显色反应,仅设置一个对照组可以排除二苯胺加热后可能变蓝的干扰,D错误。4.(2024·安徽高考·T14)下列关于“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述,错误的是()A.实验中如果将研磨液更换为蒸馏水,DNA提取的效率会降低B.利用DNA和蛋白质在酒精中的溶解度差异,可初步分离DNAC.DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同,该原理可用于纯化DNA粗提物D.将溶解的DNA粗提物与二苯胺试剂反应,可检测溶液中是否含有蛋白质杂质【解析】选D。本题考查DNA的粗提取与鉴定。若将研磨液更换为蒸馏水,则从细胞核中释放出的DNA量会减少,从而会降低DNA提取的效率,A正确;由于DNA不溶于酒精,但某些蛋白质溶于酒精,所以利用DNA和蛋白质在酒精中的溶解度差异,可初步分离DNA,B正确;DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同,它能溶于2

mol/L的NaCl溶液,利用该原理可纯化DNA粗提物,C正确;二苯胺试剂可以用于鉴定DNA,但不能用于检测溶液中是否含有蛋白质杂质,D错误。5.(2024·全国甲卷·T38)某同学采用基因工程技术在大肠杆菌中表达蛋白E。回答下列问题。(1)该同学利用PCR扩增目的基因。PCR的每次循环包括变性、复性、延伸3个阶段,其中DNA双链打开成为单链的阶段是,引物与模板DNA链碱基之间的化学键是。(2)质粒载体上有限制酶a、b、c的酶切位点,限制酶的切割位点如图所示。构建重组质粒时,与用酶a单酶切相比,用酶a和酶b双酶切的优点体现在

(答出两点即可);使用酶c单酶切构建重组质粒时宜选用的连接酶是。

(3)将重组质粒转入大肠杆菌前,通常先将受体细胞处理成感受态,感受态细胞的特点是;若要验证转化的大肠杆菌中含有重组质粒,简要的实验思路和预期结果是:

。

(4)蛋白E基因中的一段DNA编码序列(与模板链互补)是GGGCCCAAGCTGAGATGA,编码从GGG开始,部分密码子见表。若第一个核苷酸G缺失,则突变后相应肽链的序列是。

氨基酸密码子赖氨酸AAG精氨酸AGA丝氨酸AGC脯氨酸CCACCC亮氨酸CUG甘氨酸GGCGGG终止UGA【解析】本题主要考查基因工程。(1)PCR的每次循环包括变性、复性、延伸3个阶段,其中DNA双链打开成为单链的阶段是变性,引物与模板DNA链碱基之间的化学键是氢键。(2)构建重组质粒时,与单一酶酶切相比,采用双酶切方法可以形成不同的黏性末端,避免目的基因和质粒的反向连接、目的基因和质粒的自身环化。酶c单酶切后形成平末端,需用T4DNA连接酶连接。(3)将重组质粒转入大肠杆菌前,通常先用Ca2+处理细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞。若要验证转化的大肠杆菌中含有重组质粒,可利用DNA分子杂交技术,将大肠杆菌的基因组DNA提取出来,用含有放射性同位素标记的目的基因探针与基因组DNA杂交,如果显示出杂交带,表明大肠杆菌中含有重组质粒。(4)蛋白E基因中的一段DNA编码序列是GGGCCCAAGCTGAGATGA,编码链与模板链互补,模板链与mRNA互补,因此mRNA上的序列为GGGCCCAAGCUGAGAUGA,若第一个核苷酸G缺失,则mRNA上的序列变为GGCCCAAGCUGAGAUGA,肽链序列是甘氨酸-脯氨酸-丝氨酸,第四个密码子为终止密码子,不对应氨基酸。答案:(1)变性氢键(2)可以避免目的基因和质粒的反向连接、目的基因和质粒的自身环化T4DNA连接酶(3)处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态将大肠杆菌的基因组DNA提取出来,用含有放射性同位素标记的目的基因探针与基因组DNA杂交,如果显示出杂交带,表明大肠杆菌中含有重组质粒(4)甘氨酸-脯氨酸-丝氨酸6.(2024·新课标全国卷·T35)某研究小组将纤维素酶基因(N)插入某种细菌(B1)的基因组中,构建高效降解纤维素的菌株(B2)。该小组在含有N基因的质粒中插入B1基因组的M1与M2片段;再经限制酶切割获得含N基因的片段甲,片段甲两端分别为M1与M2;利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术将片段甲插入B1的基因组,得到菌株B2。酶切位点(Ⅰ~Ⅳ)、引物(P1~P4)的结合位置、片段甲替换区如图所示,→表示引物5'→3'方向。回答下列问题。(1)限制酶切割的化学键是。为保证N基因能在菌株B2中表达,在构建片段甲时,应将M1与M2片段分别插入质粒的Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ酶切位点之间,原因是

。

(2)CRISPR/Cas9技术可以切割细菌B1基因组中与向导RNA结合的DNA。向导RNA与B1基因组DNA互补配对可以形成的碱基对有G-C和。

(3)用引物P1和P2进行PCR可验证片段甲插入了细菌B1基因组,所用的模板是;若用该模板与引物P3和P4进行PCR,实验结果是。

(4)与秸秆焚烧相比,利用高效降解纤维素的细菌处理秸秆的优点是

(答出2点即可)。

【解析】本题考查基因表达载体的构建、PCR技术、碱基互补配对原则等。(1)限制酶的作用对象是DNA的磷酸二酯键;根据题意可知,该过程是在重组质粒中接入M1和M2,再用限制酶切出新的片段甲替换区(M1+启动子+N基因+终止子+M2),再接入B1基因组中,得到菌株B2,因此在M1和M2之间,需要保证N基因的完整性,同时还需要保证N基因能够正常表达,所以,应将

M1与

M2片段分别插入质粒的Ⅰ和Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ酶切位点之间。(2)向导RNA需要与对应的DNA进行结合,RNA的碱基和DNA的碱基进行互补配对,碱基配对方式有G-C、C-G、U-A和A-T。(3)要验证片段甲是否插入了细菌B1基因组,需要用菌株B2的基因组作为模板进行PCR;如果有PCR产物,说明菌株B2中含有N基因,如果没有PCR产物,说明菌株B2中不含有N基因。因为片段甲被替换,因此在重组片段甲(M1+启动子+N基因+终止子+M2)中,没有引物4的结合位点,因此使用引物3、4进行PCR时,无法获得PCR产物。(4)秸秆焚烧不但严重污染空气(环境),还有很大的火灾隐患,焚烧对于秸秆有机物中的能量也是极大的浪费,利用高效降解纤维素的细菌处理秸秆可以有效地避免以上问题。答案:(1)磷酸二酯键保证N基因、N基因的启动子和终止子的完整性以及保证N基因插入细菌B1基因组后能够正常表达(2)C-G、U-A、A-T(3)菌株B2的基因组无PCR扩增产物(4)不污染空气(环境)、避免火灾的发生、秸秆中的能量得到充分利用【易错警示】(1)“N基因位于启动子和终止子之间,可以正常转录(或表达)”不等于“‘启动子+N基因+终止子序列’位于M1和M2之间,作为一个整体插入B1基因组中,重组后的细菌B2中的N基因才可以正常转录(或表达)”。因为不强调细菌B2,只强调“N基因位于启动子和终止子之间”,那么片段甲中的情况也符合。(2)将“向导RNA与B1基因组DNA的碱基配对方式”写反,要看清楚两者谁在前谁在后。向导RNA中特有的碱基是“U”,DNA特有的碱基是“T”,所以碱基配对方式应该是“U-A、A-T”而不是“T-A、A-U”。7.(2024·甘肃高考·T21)源于细菌的纤维素酶是一种复合酶,能降解纤维素。为了提高纤维素酶的降解效率,某课题组通过筛选高产纤维素酶菌株,克隆表达降解纤维素的三种酶(如下图),研究了三种酶混合的协同降解作用,以提高生物质资源的利用效率。回答下列问题。(1)过程①②采用以羧甲基纤维素钠为唯一碳源的培养基筛选菌株X,能起到筛选作用的原因是

。

高产纤维素酶菌株筛选时,刚果红培养基上的菌落周围透明圈大小反映了

。

(2)过程④扩增不同目的基因片段需要的关键酶是。

(3)过程⑤在基因工程中称为,该过程需要的主要酶有。

(4)过程⑥大肠杆菌作为受体细胞的优点有

。

该过程用Ca+处理细胞,使其处于一种的生理状态。

(5)课题组用三种酶及酶混合物对不同生物质原料进行降解处理,结果如下表。生物质原料降解率/%协同系数酶A酶B酶C混1混2混1混2小麦秸秆7.086.038.198.6126.9874.33114.64玉米秸秆2.621.483.763.929.8824.9877.02玉米芯0.620.480.860.986.791.8211.34注:混1和混2表示三种酶的混合物表中协同系数存在差异的原因是

(答出两点)。

【解析】本题考查微生物的选择培养和基因工程的基本操作程序。(1)过程①②采用以羧甲基纤维素钠为唯一碳源的选择培养基筛选菌株X,该培养基允许以羧甲基纤维素钠为唯一碳源的微生物生长,同时抑制或阻止其他种类微生物生长。用于筛选的培养基需加入刚果红染料起鉴别作用,刚果红能与纤维素形成红色复合物,菌落周围的纤维素被降解后红色消失,出现透明圈。菌落直径与透明圈直径比值越小,分解纤维素的能力越强,反之则越弱。(2)过程④为PCR扩增过程,PCR反应的条件:一定的缓冲液、DNA模板、2种引物、4种脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶(Taq

DNA

聚合酶),以及能自动调控温度的仪器。(3)过程⑤在基因工程中称为基因表达载体的构建,该过程需要的主要酶有限制性内切核酸酶和

DNA

连接酶。(4)过程⑥为将目的基因导入受体细胞,基因工程中常用大肠杆菌等原核生物作为受体细胞的原因是繁殖速度快、周期短,遗传物质相对较少,这些都是大肠杆菌作为基因工程受体细胞的优点。将目的基因导入微生物细胞的方法是C处理法,其过程为C处理细胞→使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态→基因表达载体导入。(5)用三种酶及酶混合物对不同生物质原料进行降解处理,三种酶的混合比例不同、最适温度和pH的差异等因素,会使其降解纤维素的能力出现差别。表中协同系数存在差异的原因可能是纤维素的结构与组分不同(生物质原料不同)、三种酶混合物比例不同。答案:(1)允许特定种类的微生物生长,同时抑制或阻止其他种类微生物生长产生的纤维素酶分解能力大小(产生纤维素酶的多少)(2)耐高温的

DNA聚合酶(3)基因表达载体的构建限制性内切核酸酶和DNA连接酶(4)繁殖速度快、周期短,遗传物质相对较少能吸收周围环境中DNA分子(5)纤维素的结构与组分不同(生物质原料不同)、三种酶混合物比例不同8.(2024·黑吉辽高考·T25)将天然Ti质粒改造成含有Vir基因的辅助质粒(辅助T-DNA转移)和不含有Vir基因、含有T-DNA的穿梭质粒,共同转入农杆菌,可提高转化效率。细菌和棉花对密码子偏好不同,为提高翻译效率,增强棉花抗病虫害能力,进行如下操作。回答下列问题。注:F1-F3、R1-R3表示引物;T-DNA-LB表示左边界;T-DNA-RB表示右边界;Ori表示复制原点;KanR表示卡那霉素抗性基因;HygBR表示潮霉素B抗性基因。(1)从苏云金杆菌提取DNA时,需加入蛋白酶,其作用是。提取过程中加入体积分数为95%的预冷酒精,其目的是。

(2)本操作中获取目的基因的方法是和。

(3)穿梭质粒中p35s为启动子,其作用是,驱动目的基因转录;插入两个p35s启动子,其目的可能是。

(4)根据图中穿梭质粒上的KanR和HygBR两个标记基因的位置,用

基因对应的抗生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。

(5)为检测棉花植株是否导入目的基因,提取棉花植株染色体DNA作模板,进行PCR,应选用的引物是和。

(6)本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程,理由是。

A.通过含有双质粒的农杆菌转化棉花细胞B.将苏云金杆菌Bt基因导入棉花细胞中表达C.将1-1362基因序列改变为棉花细胞偏好密码子的基因序列D.用1-1362合成基因序列和1363-1848天然基因序列获得改造的抗虫蛋白【解题指南】(1)图中关键信息:分离和扩增Bt基因;1-1362基因序列(人工合成)和1363-1848天然基因序列拼接成目的基因。(2)解题思路:

T-DNA携带启动子、目的基因及HygBR标记基因整合到棉花的染色体DNA上→用HygBR基因对应的抗生素初步筛选转化的棉花愈伤组织(对潮霉素B有抗性)→用KanR基因对应的抗生素再次筛选转化的棉花愈伤组织(对卡那霉素无抗性);改造1-1362基因序列和1363-1848天然基因序列→获得改造的抗虫蛋白→蛋白质工程。【解析】本题考查基因工程、蛋白质工程的应用。(1)从苏云金杆菌提取DNA时,需加入蛋白酶,其作用是水解蛋白质,破坏细胞膜,提高DNA的数量和纯度。提取过程中加入体积分数为95%的预冷酒精,其目的是溶解蛋白质等物质,析出不溶于酒精的DNA。(2)由题图可知,Bt基因的获取利用的是PCR技术扩增,1-1362基因序列的获取是人工合成。(3)启动子的作用是RNA聚合酶识别并结合的部位,驱动目的基因转录;在穿梭质粒目的基因前面加上两个启动子,可以提高基因拼接序列的表达水平。(4)穿梭质粒左边界和右边界之间的启动子、目的基因及HygBR标记基因整合到棉花的染色体DNA上,因此用HygBR基因对应的抗生素初步筛选转化的棉花愈伤组织。(5)由题图可知,穿梭质粒上的目的基因包括人工合成的1-1362基因序列和原始基因的1363-1848序列,根据引物的位置,为检测棉花植株是否导入目的基因,提取棉花植株染色体DNA作模板,进行PCR,应选用的引物是F3和R2。如果导入了目的基因就可扩增出1-1848序列,如果未导入,则没有序列。(6)蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过改造或合成基因,来改造现有蛋白质,或制造一种新的蛋白质,以满足人类生产和生活的需求,本研究采用的部分生物技术属于蛋白质工程,理由是将1-1362基因序列改变为棉花细胞偏好密码子的基因序列、用1-1362合成基因序列和1363-1848天然基因序列获得改造的抗虫蛋白。答案:(1)水解蛋白质,破坏细胞膜,提高所得DNA的数量和纯度析出不溶于酒精的DNA(2)PCR技术扩增人工合成(3)RNA聚合酶识别并结合的部位提高基因拼接序列的表达水平(4)HygBR(5)F3R2(6)C、D9.(2024·安徽高考·T20)丁二醇广泛应用于化妆品和食品等领域。兴趣小组在已改造的大肠杆菌中引入合成丁二醇的关键基因X,以提高丁二醇的产量。回答下列问题。(1)扩增X基因时,PCR反应中需要使用TaqDNA聚合酶,原因是

。

(2)使用BamHⅠ和SalⅠ限制酶处理质粒和X基因,连接后转化大肠杆菌,并涂布在无抗生素平板上(如图)。在此基础上,进一步筛选含目的基因菌株的实验思路是

。

(3)研究表明,碳源和氮源的种类、浓度及其比例会影响微生物生长和发酵产物积累。如果培养基中碳源相对过多,容易使其氧化不彻底,形成较多的,引起发酵液pH值下降。兴趣小组通过单因子实验确定了木薯淀粉和酵母粉的最适浓度分别为100g·L-1和15g·L-1。在此基础上,设置不同浓度的木薯淀粉(90g·L-1、100g·L-1、110g·L-1)和酵母粉(12g·L-1、15g·L-1、18g·筛选碳源和氮源浓度的最佳组合,以获得较高发酵产量,理论上应设置(填数字)组实验(重复组不计算在内)。

(4)大肠杆菌在发酵罐内进行高密度发酵时,温度会升高,其原因是

。

(5)发酵工业中通过菌种选育、扩大培养和发酵后,再经,最终获得发酵产品。

【解析】本题考查发酵工程和基因工程。(1)在PCR反应中,需要利用高温使DNA双链解旋,普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活,而Taq

DNA聚合酶能够耐高温,在高温条件下依然具有活性,所以扩增X基因时,PCR反应中需要使用Taq

DNA聚合酶。(2)质粒中含有四环素抗性基因和氯霉素抗性基因,而四环素抗性基因中含有限制酶BamHⅠ和SalⅠ的酶切位点,用限制酶BamHⅠ和SalⅠ处理质粒会破坏四环素抗性基因,而氯霉素抗性基因完整。使用限制酶BamHⅠ和SalⅠ处理质粒和X基因,连接后转化大肠杆菌,并涂布在无抗生素的平板上。在此基础上,若要进一步筛选含目的基因的菌株,则需要将在无抗生素平板上生长的菌落利用影印法影印到含氯霉素的培养基中,能够生长的菌落可能含有重组质粒或空质粒,再将在含氯霉素的培养基中生长的菌落利用影印法影印到含四环素的培养基中,在含有四环素的培养基中不能正常生长的菌落是由导入目的基因的菌株形成的。(3)如果培养基中碳源相对较多,容易使其氧化不彻底,形成较多的乳酸或有机酸,引起发酵液pH下降。由于木薯淀粉和酵母粉的浓度各有3个,若要筛选碳源和氮源浓度的最佳组合,以获得较高发酵产量,理论上应设置3×3=9组实验。(4)大肠杆菌进行细胞呼吸时会释放大量热量,因此大肠杆菌在发酵罐内进行高密度发酵时,温度会升高。(5)如果产品是代谢物,可根据产物的性质采取适当的提取、分离和纯化措施来获得发酵产品。由于本实验的目的是提高丁二醇的产量,即获得代谢物。因此发酵工业中通过菌种选育、扩大培养和发酵后,再经提取、分离和纯化,最终获得发酵产品。答案:(1)普通的DNA聚合酶在高温下会变性失活,而Taq

DNA聚合酶能够耐高温,在高温条件依然具有活性(2)将在无抗生素平板上生长的菌落利用影印法影印到含氯霉素的培养基中,得到菌落,再将在含氯霉素的培养基中生长的菌落利用影印法影印到含四环素的培养基中,在含有四环素的培养基中不能正常生长的菌落是由导入目的基因的菌株形成的(在平板中添加氯霉素,再将在含氯霉素的培养基中生长的菌落利用影印法影印到添加四环素的培养基中,在含有四环素的培养基中不能正常生长的菌落是由导入目的基因的菌株形成的)(3)乳酸或有机酸9(4)大肠杆菌进行细胞呼吸时会释放大量热量(合理即可)(5)提取、分离、纯化10.(2024·广东高考·T21)驹形杆菌可合成细菌纤维素(BC)并将其分泌到胞外组装成膜。作为一种性能优异的生物材料,BC膜应用广泛。研究者设计了酪氨酸酶(可催化酪氨酸形成黑色素)的光控表达载体,将其转入驹形杆菌后构建出一株能合成BC膜并可实现光控染色的工程菌株,为新型纺织原料的绿色制造及印染工艺升级提供了新思路(图一)。回答下列问题:(1)研究者优化了培养基的(答两点)等营养条件,并控制环境条件,大规模培养工程菌株后可在气液界面处获得BC菌膜(菌体和BC膜的复合物)。

(2)研究者利用T7噬菌体来源的RNA聚合酶(T7RNAP)及蓝光光敏蛋白标签,构建了一种可被蓝光调控的基因表达载体(光控原理见图二a,载体的部分结构见图二b)。构建载体时,选用了通用型启动子PBAD(被工程菌RNA聚合酶识别)和特异型启动子PT7(仅被T7RNAP识别)。为实现蓝光控制染色,启动子①②及③依次为,理由是

。

(3)光控表达载体携带大观霉素(抗生素)抗性基因。长时间培养时在培养液中加入大观霉素,其作用为(答两点)。

(4)根据预设的图案用蓝光照射已长出的BC菌膜并继续培养一段时间,随后将其转至染色池处理,发现只有经蓝光照射的区域被染成黑色,其原因是

。

(5)有企业希望生产其他颜色图案的BC膜。按照上述菌株的构建模式提出一个简单思路:

。

【解析】本题考查培养基的制备及基因工程。(1)培养基的营养物质包括水、无机盐、碳源、氮源等,研究者培养工程菌,需要优化培养基的碳源、氮源等营养条件,并控制环境条件。(2)分析题图二a可知,蓝光照射下,T7RNAP的N端-nMag与T7RNAP的C端结合,导致无活性的T7RNAP变成有活性的T7RNAP,结合图一,蓝光处理后,RNA聚合酶(T7RNAP)识别启动子①使基因1转录获得相应的mRNA,再以其为模板通过翻译过程获得酪氨酸酶,酪氨酸酶从而催化染色液中酪氨酸形成黑色素,可见基因2和3正常表达无活性产物,被蓝光激活后再启动基因1表达,综合上述分析可知,为实现蓝光控制染色,启动子①②及③依次为PT7、PBAD和PBAD。(3)光控表达载体携带大观霉素(抗生素)抗性基因。长时间培养时在培养液中加入大观霉素,抗生素具有抑制杂菌、去除丢失质粒的菌株的作用。(4)由(2)分析可知,细胞中T7RNAP激活后,酪氨酸酶表达催化合成黑色素,故用蓝光照射已长出的BC菌膜并继续培养一段时间,随后将其转至染色池处理,发现只有经蓝光照射的区域被染成黑色。(5)由(2)分析可知,最终BC膜被染成黑色,若希望生产其他颜色图案的BC膜,则需要将酪氨酸酶替换成催化其他色素合成的酶(或将酪氨酸酶替换成不同颜色蛋白)。答案:(1)碳源、氮源(2)PT7、PBAD和PBAD基因2和3正常表达无活性产物,被蓝光激活后再启动基因1表达(3)抑制杂菌;去除丢失质粒的菌株(4)该处细胞中T7RNAP激活,酪氨酸酶表达并合成黑色素(5)将酪氨酸酶替换成催化其他色素合成的酶(或将酪氨酸酶替换成不同颜色蛋白)11.(2024·河北高考·T22)新城疫病毒可引起家禽急性败血性传染病,我国科学家将该病毒相关基因改造为r2HN,使其在水稻胚乳特异表达,制备获得r2HN疫苗,并对其免疫效果进行了检测。回答下列问题:(1)实验所用载体的部分结构及其限制酶识别位点如图1所示。其中GtP为启动子,若使r2HN仅在水稻胚乳表达,GtP应为启动子。Nos为终止子,其作用为。r2HN基因内部不含载体的限制酶识别位点。因此,可选择限制酶和对r2HN基因与载体进行酶切,用于表达载体的构建。

(2)利用方法将r2HN基因导入水稻愈伤组织。为检测r2HN表达情况,可通过PCR技术检测,通过

技术检测是否翻译出r2HN蛋白。

(3)获得转基因植株后,通常选择单一位点插入目的基因的植株进行研究。此类植株自交一代后,r2HN纯合体(子)植株的占比为。选择纯合体进行后续研究的原因是。

(4)制备r2HN疫苗后,为研究其免疫效果,对实验组鸡进行接种,对照组注射疫苗溶剂。检测两组鸡体内抗新城疫病毒抗体水平和特异应答的CD8+T细胞(细胞毒性T细胞)水平,结果如图2所示。据此分析,获得的r2HN疫苗能够成功激活鸡的免疫和免疫。

(5)利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗的优点是。(答出两点即可)

【解析】本题考查基因工程、免疫相关知识。(1)利用水稻细胞培育能表达r2HN的水稻胚乳细胞生物反应器,水稻胚乳细胞启动子在水稻胚乳细胞中更容易被RNA聚合酶识别和结合而驱动转录。Nos为终止子,终止子可以终止转录。r2HN基因内部不含载体的限制酶识别位点。KpnⅠ破坏了启动子序列不能选用,SacⅠ位于终止子序列之外不能选用,为了将目的基因插入载体的启动子和终止子之间,则需要用限制酶HindⅢ和EcoRⅠ对r2HN基因与载体进行酶切,用于表达载体的构建。(2)获得水稻愈伤组织后,通过农杆菌的侵染,使目的基因进入水稻细胞并完成转化。为检测r2HN表达情况,可通过PCR技术检测转录基因r2HN的mRNA,可从转基因水稻中提取蛋白质,用相应的抗体进行抗原—抗体杂交,检测是否翻译出r2HN蛋白。(3)获得转基因植株后,通常选择单一位点插入目的基因的植株进行研究。单一位点插入目的基因的植株,则相当于杂合子,杂合子自交,后代含有r2HN基因的纯合子为1/4。由于纯合子自交后代不发生性状分离,具有遗传的稳定性,所以选择纯合子进行后续研究。(4)据图可知,实验组的抗体水平和CD8+T细胞水平都比对照组高,说明通过体液免疫产生了抗体,通过细胞免疫产生了细胞毒性T细胞,即r2HN疫苗能够成功激活鸡的体液免疫和细胞免疫。(5)利用水稻作为生物反应器生产r2HN疫苗具有不受性别的限制、可大量种植、成本低、安全性高等优点。答案:(1)能在水稻胚乳细胞中特异性表达的基因的终止转录HindⅢEcoRⅠ(2)农杆菌转化基因r2HN的mRNA抗原—抗体杂交(3)1/4纯合体自交后代不发生性状分离(4)体液细胞(5)不受性别的限制、可大量种植、成本低、安全性高12.(2024·山东高考·T25)研究发现基因L能够通过脱落酸信号途径调控大豆的逆境响应。利用基因工程技术编辑基因L,可培育耐盐碱大豆品系。在载体上的限制酶BsaⅠ切点处插入大豆基因L的向导DNA序列,将载体导入大豆细胞后,其转录产物可引导核酸酶特异性结合基因组上的目标序列并发挥作用。载体信息、目标基因L部分序列及相关结果等如图所示。(1)用PCR技术从大豆基因组DNA中扩增目标基因L时,所用的引物越短,引物特异性越(填“高”或“低”)。限制酶在切开DNA双链时,形成的单链突出末端为黏性末端,若用BsaⅠ