（新课标Ⅱ）2019版高考生物一轮复习 专题26 基因工程课件教学资料

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1、第十一单元现代生物科技专题专题26基因工程 高考生物 课标 专用 考点1基因工程的工具与操作程序 五年高考 1 2017北京理综 5 6分 为了增加菊花花色类型 研究者从其他植物中克隆出花色基因C 图1 拟将其与质粒 图2 重组 再借助农杆菌导入菊花中 下列操作与实验目的不符的是 A 用限制性核酸内切酶EcoR 和连接酶构建重组质粒B 用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织 将C基因导入细胞C 在培养基中添加卡那霉素 筛选被转化的菊花细胞D 用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上 答案C本题主要考查基因工程的相关知识 由于C基因两端及质粒上均存在限制酶EcoR 的酶切位点 因此 可采用限制

2、酶EcoR 和DNA连接酶构建重组质粒 用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织 即农杆菌转化法 可以将C基因导入细胞 由于质粒上存在潮霉素抗性基因 标记基因 因此 可以在培养基中添加潮霉素 筛选被转化的菊花细胞 C符合题意 可用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上 2 2018课标 38 15分 回答下列问题 1 博耶 H Boyer 和科恩 S Cohen 将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达 该研究除证明了质粒可以作为载体外 还证明了 答出两点即可 2 体外重组的质粒可通过Ca2 参与的方法导入大肠杆菌细胞 而体外重组的噬菌体DNA通常需与组装成完整噬菌体后

3、 才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞 在细菌 心肌细胞 叶肉细胞中 可作为重组噬菌体宿主细胞的是 3 真核生物基因 目的基因 在大肠杆菌细胞内表达时 表达出的蛋白质可能会被降解 为防止蛋白质被降解 在实验中应选用的大肠杆菌作为受体细胞 在蛋白质纯化的过程中应添加的抑制剂 答案 1 体外重组的质粒可以进入受体细胞 真核生物基因可在原核细胞中表达 2 转化外壳蛋白 或答噬菌体蛋白 细菌 3 蛋白酶缺陷型蛋白酶 解析本题主要考查基因工程的相关知识 1 体外重组的质粒可以进入受体细胞 且重组质粒在不同细胞中能正常表达 说明目的基因在不同细胞中的表达机制相同 生物界共用一套遗传密码 2

4、基因工程中 受体细胞为大肠杆菌细胞时 常用Ca2 处理大肠杆菌 使之处于感受态 即Ca2 参与的转化法 噬菌体DNA与外壳蛋白组装成完整噬菌体 因噬菌体的宿主是细菌 故只有细菌可作为重组噬菌体的宿主细胞 3 为防止目的基因表达的蛋白质被破坏 可选用不能合成蛋白酶的大肠杆菌作为受体细胞 在蛋白质纯化过程中加入蛋白酶的抑制剂可以保护蛋白质不被水解 知识归纳目的基因导入受体细胞的方法 1 若受体细胞为植物细胞 基因枪法 花粉管通道法 农杆菌转化法 2 若受体细胞为动物细胞 显微注射法 3 若受体细胞为大肠杆菌 感受态细胞法 3 2018天津理综 10 14分 甲型流感病毒为RNA病毒 易引起流感大规

5、模流行 我国科学家在2017年发明了一种制备该病毒活疫苗的新方法 主要环节如下 1 改造病毒的部分基因 使其失去在正常宿主细胞内的增殖能力 以病毒RNA为模板 逆转录成对应DNA后 利用技术扩增 并将其中某些基因 不包括表面抗原基因 内个别编码氨基酸的序列替换成编码终止密码子的序列 与改造前的基因相比 改造后的基因表达时不能合成完整长度的 因此不能产生子代病毒 将该改造基因 表面抗原等其他基因分别构建重组质粒 并保存 2 构建适合改造病毒增殖的转基因宿主细胞 设计合成一种特殊tRNA的基因 其产物的反密码子能与 1 中的终止密码子配对结合 并可携带一个非天然氨基酸 Uaa 将该基因与连接后导入

6、宿主细胞 提取宿主细胞的进行分子杂交鉴定 筛选获得成功表达上述tRNA的转基因宿主细胞 3 利用转基因宿主细胞制备疫苗 将 1 中的重组质粒导入 2 中的转基因宿主细胞 并在补加的培养基中进行培养 则该宿主细胞能利用上述特殊tRNA 翻译出改造病毒基因的完整蛋白 产生大量子代病毒 用于制备疫苗 特殊tRNA基因转录时 识别其启动子的酶是 单选 A 病毒的DNA聚合酶B 宿主的DNA聚合酶C 病毒的RNA聚合酶D 宿主的RNA聚合酶 4 上述子代病毒不能在正常宿主细胞中增殖 没有致病性 因此不经灭活或减毒即可制成疫苗 与不具侵染性的流感病毒灭活疫苗相比 该病毒活疫苗的优势之一是可引起免疫 增强免

7、疫保护效果 答案 1 PCR多肽 或蛋白质 2 载体总RNA 3 非天然氨基酸 Uaa D 4 细胞 解析本题主要考查基因工程的相关知识 1 利用PCR技术体外扩增DNA 若将基因中个别编码氨基酸的序列替换为编码终止密码子的序列 则改造后的基因转录合成的mRNA中 终止密码子提前出现 将不能控制合成完整长度的多肽 或蛋白质 2 目的基因只有与载体连接后才能导入宿主细胞 可提取宿主细胞的总RNA进行分子杂交鉴定 以筛选获得成功表达题述tRNA的转基因宿主细胞 3 由 2 知 转基因宿主细胞含有的特殊tRNA基因转录的tR NA 该tRNA的反密码子可与终止密码子配对 并可携带非天然氨基酸 Uaa

8、 所以培养基中需补加非天然氨基酸 Uaa 病毒中的基因进行转录时 识别其启动子的酶是宿主的RNA聚合酶 4 因该病毒疫苗具有侵染性 故可引起细胞免疫 疑难突破1 由 1 中 个别编码氨基酸的序列替换成编码终止密码子的序列 可知 改造后的基因表达时不能合成完整长度的多肽 2 由 2 中特殊tRNA能与终止密码子配对结合 并可携带一个非天然氨基酸 Uaa 可知 转基因宿主细胞可利用非天然氨基酸Uaa 所以培养基中需加入非天然氨基酸Uaa 3 灭活了的病毒已不具有侵染性 因此 只能引起体液免疫 而具侵染性的病毒可引起细胞免疫 4 2018江苏单科 32 8分 为生产具有特定性能的 淀粉酶 研究人员从

9、某种海洋细菌中克隆了 淀粉酶基因 1656个碱基对 利用基因工程大量制备 淀粉酶 实验流程见图 请回答下列问题 1 利用PCR技术扩增 淀粉酶基因前 需先获得细菌的 2 为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接 需在引物的端加上限制性酶切位点 且常在两条引物上设计加入不同的限制性酶切位点 主要目的是 3 进行扩增时 反应的温度和时间需根据具体情况进行设定 下列选项中的设定与引物 有关 的设定与扩增片段的长度有关 填序号 变性温度 退火温度 延伸温度 变性时间 退火时间 延伸时间 4 下图表示筛选获得的工程菌中编码 淀粉酶的mRNA的部分碱基序列 5 AUGCCAUCAACAAAUACUAACAC

10、UU 3 图中虚线框内mRNA片段包含个密码子 如虚线框后的序列未知 预测虚线框后的第一个密码子最多有种 5 获得工程菌表达的 淀粉酶后 为探究影响酶活性的因素 以浓度为1 的可溶性淀粉为底物测定酶活性 结果如下 根据上述实验结果 初步判断该 淀粉酶活性最高的条件为 答案 1 基因组DNA 2 5 使DNA片段能定向插入表达载体 减少自连 3 4 813 5 pH为8 5 缓冲液为50mmol LTirs HCl 解析 1 由题干信息可知某种海洋细菌含有 淀粉酶基因 因此在扩增 淀粉酶基因前需先从细菌中提取细菌的基因组DNA 2 由于引物的作用是引导子链的延伸 将脱氧核苷酸连接到引物上时 是与

11、引物的3 端相连的 由此确定需在引物的5 端加上限制性酶切位点 常在两条引物上加入不同的限制酶切位点的主要目的是使DNA片段能定向插入表达载体 防止自身相连 3 进行PCR扩增时 退火的温度与引物长短和碱基种类有关 延伸时间长短的设定与扩增片段的长度有关 4 密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基 该mRNA上5 端为AUG 起始密码子 因此可依据三个碱基是一个密码子来分析图中虚线框中的碱基 可得出共有8个密码子 由于虚线框后的第一个密码子已经固定为U 因此还有2个碱基未知 共可能有的种数为4 4 16 又因为UAG UGA UAA为终止密码子 因此决定氨基酸的密码子最多有13种

12、5 据表格数据可知 淀粉酶在pH为8 5 缓冲液为50mmol LTris HCl的条件下相对活性为99 5 初步判断此条件下酶活性最高 5 2017课标 38 15分 几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分 几丁质酶可催化几丁质水解 通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内 可增强其抗真菌病的能力 回答下列问题 1 在进行基因工程操作时 若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA 常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料 原因是 提取RNA时 提取液中需添加RNA酶抑制剂 其目的是 2 以mRNA为材料可以获得cDNA 其原理是 3 若要使目的基因在受体细胞中表达 需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细

13、胞 原因是 答出两点即可 4 当几丁质酶基因和质粒载体连接时 DNA连接酶催化形成的化学键是 5 若获得的转基因植株 几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中 抗真菌病的能力没有提高 根据中心法则分析 其可能的原因是 答案 1 嫩叶组织细胞易破碎防止RNA降解 2 在逆转录酶的作用下 以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA 3 目的基因无复制原点 目的基因无表达所需启动子 4 磷酸二酯键 5 目的基因的转录或翻译异常 解析本题主要考查基因工程的相关知识 考查学生获取知识 分析与归纳知识等能力 1 从植物体中提取mRNA需要破碎组织细胞 嫩叶比老叶的组织细胞易破碎 mRNA提取效率高

14、 由于植物组织中存在的RNA酶能将RNA分解 所以实验过程中要添加RNA酶抑制剂以降低RNA酶的活性 保护提取的RNA不被分解 2 cDNA是在逆转录酶的作用下 以mRNA为模板 按照碱基互补配对的原则合成的 3 由于目的基因无复制原点 也无基因表达所需的启动子和终止子 所以需与质粒构建重组质粒后再导入受体细胞 4 DNA连接酶可以催化两个DNA片段的黏性末端或平末端连接形成磷酸二酯键 5 几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中 但是转基因植株抗真菌病的能力没有提高 说明转基因植株体内不存在抗菌活性蛋白 即几丁质酶基因的转录或翻译过程出现异常 从而导致几丁质酶基因没有正常表达合成抗菌活性蛋白 6

15、 2017课标 38 15分 编码蛋白甲的DNA序列 序列甲 由A B C D E五个片段组成 编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成 如图1所示 回答下列问题 1 现要通过基因工程的方法获得蛋白乙 若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列 TTCGCTTCT CAGGAAGGA 则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙 原因是 2 某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中 在PCR反应体系中加入了DNA聚合 酶 引物等 还加入了序列甲作为 加入了作为合成DNA的原料 3 现通过基因工程方法获得了甲 乙 丙三种蛋白 要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用 某

16、同学做了如下实验 将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分成四组 其中三组分别加入等量的蛋白甲 乙 丙 另一组作为对照 培养并定期检测T淋巴细胞浓度 结果如图2 由图2可知 当细胞浓度达到a时 添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加 此时若要使T淋巴细胞继续增殖 可采用的方法是 细胞培养过程中 培养箱中通常要维持一定的CO2浓度 CO2的作用是 仅根据图1 图2可知 上述甲 乙 丙三种蛋白中 若缺少 填 A B C D 或 E 片段所编码的肽段 则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果 答案 1 编码乙的DNA序列起始端无ATG 转录出的mRNA无起始密码子 2 模板dNTP 3 进行细胞传代培养维持培养液的pH C 解析本题主要考查基因工程技术和动物细胞培养技术的相关知识 1 由题干中编码蛋白乙的DNA序列可知 编码乙的DNA序列起始端无ATG 转录出的mRNA上没有起始密码子AUG 2 PCR需要的条件包括引物 耐高温的DNA聚合酶 DNA模板 四种游离的脱氧核苷酸等 3 动物细胞培养中 细胞具有贴壁生长以及接触抑制的特点 当细胞浓度达到a时 若要使T淋巴细胞继续增殖 需要在培养基中加入