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1、考点规范练34基因工程1.(2017全国卷)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。图1图2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(TTCGCTTCTCAGGAAGGA),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)现通过基因工程的方法获得了甲、乙、丙三种蛋白,要鉴定这三种蛋白是否具有
2、刺激T淋巴细胞增殖的作用,某同学做了如下实验: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,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
3、)模板dNTP(3)进行细胞传代培养维持培养液的pHC解析:(1)由基因乙的碱基序列可知,由该序列转录出的mRNA无起始密码子,所以在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列后,所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙。(2)PCR反应体系中除了加入DNA聚合酶、引物等,还应加入序列甲作为模板,加入四种脱氧核苷酸(dNTP)作为合成DNA的原料。(3)当细胞浓度达到a时,T淋巴细胞的浓度不再增加,是因为出现了接触抑制现象,所以可以进行细胞传代培养,使T淋巴细胞继续增殖;细胞培养过程中,培养箱中通常要维持一定的CO2浓度,CO2的作用是维持培养液中的pH。根据图2可知,甲、乙两组的T淋巴
4、细胞数量多,丙组的T淋巴细胞数量少,根据图1比较可知,丙组T淋巴细胞少的原因是蛋白丙缺少C片段所编码的肽段。2.(2019湖南郴州质检)科研人员从耐盐植物中获得了耐盐基因,利用转基因技术将耐盐基因转入水稻细胞中培育出了耐盐水稻新品系。下图表示构建耐盐基因表达载体的过程。请回答下列问题。(1)据图分析可知,在构建的耐盐基因表达载体中,图中未标注出的必需元件有耐盐基因启动子、,其中启动子的功能是。(2)据图分析可知,在构建耐盐基因表达载体时,需要用对质粒进行切割,从而保证。(3)常用农杆菌转化法将耐盐基因导入水稻受体细胞,根据农杆菌的感染特点,将耐盐基因插入T质粒的上,经过转化作用进入水稻细胞,并
5、将其插入上,从而使其遗传特性得以稳定维持和表达。(4)检测转基因水稻是否培育成功可使用的最简便的方法是。答案:(1)标记基因和终止子作为RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动目的基因转录(2)Hind和Xba耐盐基因与质粒正确连接(3)T-DNA水稻细胞染色体DNA(4)将其种植在盐碱地上解析:(1)在构建的耐盐基因表达载体中,题图中未标注出的必需元件有耐盐基因启动子、标记基因和终止子,其中启动子作为RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动目的基因转录。(2)据图分析可知,在构建耐盐基因表达载体时,需要用Hind、Xba对质粒进行切割,由于两个酶切位点产生的黏性末端不同,可以避免自身环化,从而保证耐
6、盐基因与质粒正确连接。(3)常用农杆菌转化法将耐盐基因导入水稻受体细胞,根据农杆菌的感染特点,将耐盐基因插入T质粒的T-DNA上,T-DNA可以携带目的基因转移至受体细胞的染色体DNA上,从而使其遗传特性得以稳定维持和表达。(4)可从分子水平和个体水平检测转基因水稻是否培育成功,其中最简便的方法是进行个体水平的检测,即将转基因水稻种植在盐碱地上。3.发根农杆菌Ri质粒是一种天然存在的植物遗传转化系统。Ri质粒有3个功能区:T-DNA区是Ri质粒上唯一整合到植物基因组的DNA片段;Vir毒性蛋白区是发根农杆菌实现高效侵染所必需的区域;Ori区即复制起始区与功能代谢区。常用的质粒载体pCAMBIA
7、1301可以分别在大肠杆菌以及发根农杆菌中进行克隆,不需要依赖于同源序列在发根农杆菌进行整合即可自行复制。部分过程如下图所示:回答下列问题。(1)当发根农杆菌感染植物时,菌体本身不会进入细胞内,只是片段进入植物细胞中,在植物细胞中进行随机整合,最终整合至,并利用植物体内的酶系统进行转录和翻译。(2)选择幼嫩的外植体作为受体细胞转化效率远高于成熟的外植体,可能原因是。(3)限制性内切酶能识别图中LB/RB的酶切位点,其能使断开。(4)应用过程中,只需要将目的片段插到质粒载体pCAMBIA1301中,将构建好的质粒转入中,并通过pCAMBIA1301上自身携带的对重组DNA进行鉴定和选择。(5)发
8、根农杆菌Ri质粒作为一种天然存在的植物遗传转化系统,能实现其高效侵染所必需的区域Vir毒性蛋白区至关重要。据此推断Vir毒性蛋白区的具体作用是。答案:(1)Ri质粒中的T-DNA受体(植物)细胞的染色体DNA上(受体细胞的基因组上)(2)幼嫩植物细胞具有旺盛的分裂能力,并且植物细胞处于分裂期时更利于与外源DNA整合(3)(两个核苷酸之间的)磷酸二酯键(4)发根农杆菌(感受态细胞)(潮霉素)抗性(标记)基因(5)辅助转移,将目的基因与Ri质粒的T-DNA区一同导入受体植物细胞中4.人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值,原来只能从人血浆中提取。下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两
9、条途径。(1)为获取HSA基因,首先需采集人的血液,提取合成总cDNA,然后以cDNA为模板,使用PCR技术扩增HSA基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向,请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。(2)启动子通常具有物种及组织特异性,构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体,需要选择的启动子是(填写字母,单选)。A.人血细胞启动子B.水稻胚乳细胞启动子C.大肠杆菌启动子D.农杆菌启动子(3)利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中,需添加酚类物质,其目的是。(4)人体合成的初始HSA多肽,需要经过膜系统加工形成正确空间结构才有活性。与途径相比,选择途径获取rHSA的优势是。
10、(5)为证明rHSA具有医用价值,须确认rHSA与的生物学功能一致。答案:(1)总RNA(或mRNA)(2)B(3)吸引农杆菌移向水稻受体细胞,有利于目的基因成功转化(4)水稻是真核生物,具有膜系统,能对初始rHSA多肽进行高效加工(5)HSA解析:(1)目的基因的获取途径之一是逆转录法,即以RNA为模板合成目的基因,故需要提取相关的RNA。PCR技术利用的是DNA复制的原理,由于DNA分子的两条链是反向平行的,而DNA的合成方向总是从子链的5端向3端延伸,故另一条子链的扩增方向相反。(2)启动子通常具有物种及组织特异性,要构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体,需选择水稻胚乳细胞启动子。
11、(3)利用农杆菌转化水稻受体细胞时,由于酚类物质能够吸引农杆菌移向水稻受体细胞,有利于目的基因成功转化,故需添加酚类物质。(4)由于真核细胞中具有膜系统,途径中的水稻胚乳细胞能对初始rHSA多肽进行加工,使rHSA具有生物学活性。(5)由题意知,要制备有医用价值的rHSA,需要rHSA与HSA的生物学功能一致。5.(2018江苏卷)为生产具有特定性能的-淀粉酶,研究人员从某种海洋细菌中克隆了-淀粉酶基因(1 656个碱基对),利用基因工程大量制备-淀粉酶,实验流程见右图。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
12、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)变性温度复性温度延伸温度变性时间复性时间延伸时间(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-AUGCCAUCAACAAAUACUAACACUU-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:缓冲液5
13、0 mmol/L Na2HPO4-KH2PO450 mmol/L Tris-HCl50 mmol/L Gly-NaOHpH6.06.57.07.57.58.08.59.09.09.510.010.5酶相对活性%25.440.249.863.270.195.599.585.368.163.741.520.8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50 mmol/L Tris-HCl解析:(1)从海洋细菌中利用PCR技术扩增-淀粉酶基因,首先要获得细菌的基因组DNA,
14、再利用引物来获取-淀粉酶基因。(2)由于PCR技术合成子链的方向是53,引物是与子链连接的DNA单链或RNA链,所以应在引物的5端加上限制性酶切位点。为保证DNA片段能定向插入表达载体中,避免DNA片段和载体自身环化以及DNA片段和表达载体任意拼接,常在两条引物上设计不同的限制性酶切位点。(3)引物与模板链结合属于复性,所以复性温度的设定与引物有关,扩增片段属于延伸,扩增片段的长度与延伸的时间有关。(4)密码子是指mRNA上3个相连的碱基,虚线框内有24个碱基,共构成8个密码子。虚线框后第一个密码子的第一个碱基是U,共可构成的密码子种类有44=16(种),又因图中碱基序列仅是编码-淀粉酶的mRNA的一部分,此密码子不可能是终止密码子(3种,UAA、UAG、UGA),所以虚线框后的第一个密码子最多有13种。(5)根据表格数据可知,-淀粉酶活性最高时的条件是pH为8.5,缓冲液为50mmol/LTris-HCl。6.大豆花叶病毒(RNA病毒)是世界性大豆病害,是造成大豆减产的重要原因。某科研小组制备了大豆花叶病毒的空衣壳蛋白(CP蛋白),生产过程大致如下,请回答问题。(1)图中的是指。(2)过程中应用的酶是。此过程中先要在
