北京市2018年高考生物专题复习专题27基因工程课件新人教版

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1、专题27 基因工程,考1点1 基因工程的工具与操作程序 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 ( ),五年高考,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,可采用限制酶EcoR 和DNA

2、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.(2015重庆理综,6,6分)下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述,正确的是 ( ) A.表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得 B.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点 C.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来 D.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用,答案 C 由于人肝细

3、胞中胰岛素基因不能表达,所以无法利用肝细胞mRNA反转录获得胰岛 素基因,A项错误;表达载体的复制启动于复制原点,胰岛素基因的转录启动于启动子,B项错误; 抗生素抗性基因是标记基因,作用是检测受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有胰岛素基因 的受体细胞筛选出来,C项正确;启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,是转录的起点,而终止 密码子位于mRNA上 ,在翻译中起作用,D项错误。,3.(2014天津理综,4,6分)为达到相应目的,必须通过分子检测的是 ( ) A.携带链霉素抗性基因受体菌的筛选 B.产生抗人白细胞介素-8抗体的杂交瘤细胞的筛选 C.转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定 D.21三体综

4、合征的诊断,答案 B 根据受体菌是否对链霉素产生抗性进行携带链霉素抗性基因受体菌的筛选,不需要 分子检测,A错误;用特定选择培养基筛选出的杂交瘤细胞,还需要进行克隆化培养和抗体检测, 才能获得足够多的能分泌抗人白细胞介素-8抗体的杂交瘤细胞,B正确;转基因抗虫棉是否具有 抗虫特性,需要做抗虫的接种实验,C错误;21三体综合征可通过用显微镜直接观察体细胞中的21 号染色体数目的方法进行检测,D错误。,4.(2017课标全国,38,15分)真核生物基因中通常有内含子,而原核生物基因中没有,原核生物没 有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以 表达出某种

5、特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题: (1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A,其原因 是 。 (2)若用家蚕作为表达基因A的受体,在噬菌体和昆虫病毒两种载体中,不选用 作为载体, 其原因是 。 (3)若要高效地获得蛋白A,可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比,大肠杆菌具有 (答出两点即可)等优点。 (4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A,可用的检测物质是 (填“蛋白A的基因” 或“蛋白A的抗体”)。 (5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献,也可以说是基 因工程的先导,如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示,那

6、么,这一启示是 。,答案 (1)基因A有内含子,在大肠杆菌中,其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切 除,无法表达出蛋白A (2)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌,而不是家蚕 (3)繁殖快、容易培养 (4)蛋白A的抗体 (5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体,解析 本题主要考查基因工程的相关知识。(1)从人的基因组文库中获得的基因A中含有内含 子,而大肠杆菌属于原核生物,故大肠杆菌不能切除基因A初始转录产物中与内含子对应的RNA 序列,故基因A在大肠杆菌中无法表达出蛋白A。(2)由于病毒对宿主细胞的感染具有特异性,噬 菌体只能寄生在细菌细胞中,不能感染家蚕细胞,故应选用可感染家

7、蚕的昆虫病毒作为载体。 (3)与真核生物相比,大肠杆菌等原核生物具有繁殖快、容易培养、遗传物质相对较少等优点。 (4)检测基因A是否翻译出蛋白A,一般用抗原抗体杂交的方法,即用蛋白A的抗体与从细胞中 提取的蛋白质进行杂交,观察是否出现杂交带。(5)肺炎双球菌转化实验的实质是S型菌的DNA 进入R型菌体内,并可在R型菌体内完成表达,这证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种 生物个体,为基因工程奠定了基础。,知识拓展 真核生物基因中通常有内含子,原核生物的基因中不含有内含子,所以原核生物不能 切除内含子转录的RNA序列,故基因工程中不能将真核生物的基因直接导入原核生物,而常使 用反转录的方法先

8、获得真核生物的cDNA(不含内含子),再进行下一步操作。,5.(2017课标全国,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 胞,原因是 (答出两点即可)。 (4)当几丁质酶

9、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 本题考查基因工程的相关知识。(1)由于嫩叶组织细胞比老叶细胞易破碎,所以适于作为 提取几丁质酶的mRNA的实验材料。由于植物组织中存在的RNA酶能将RNA分解,所以实验过 程

10、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)以mRNA为材 料获得cDNA的过程为逆转录,即以mRNA为模板、以4种脱氧核糖核苷酸为原料,在逆转录酶的 催化下,遵循碱基互补配对原则,合成cDNA的过程。(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,但是植株抗真菌病的能力没有提高,从中心法则角度分析,可能是转基因植株细 胞中几丁质酶基因不能转录或不能进行翻译导致的。,6.(201

11、6课标全国,40,15分)某一质粒载体如图所示,外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应 的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因,Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用 BamH酶切后,与用BamH酶切获得的目的基因混合,加入DNA连接酶进行连接反应,用得到 的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化,有的被转化。被转化的大肠杆菌有 三种,分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆 菌。回答下列问题:(1)质粒载体作为基因工程的工具,应具备的基本条件有 (答出两点即可),而作 为基因表达载体,除满足上述基本条件外,还需具有启动子和终止

12、子。,(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选,在上述四种大肠杆菌细胞中,未被转化的和仅含 环状目的基因的细胞是不能区分的,其原因是 ;并 且 和 的细胞也是不能区分的,其原因是 。在上述筛选的基础上,若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落, 还需使用含有 的固体培养基。 (3)基因工程中,某些噬菌体经改造后可以作为载体,其DNA复制所需的原料来自于 。,答案 (1)能自我复制、具有标记基因 (2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上 均不生长 含有质粒载体 含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒) 二者均含 有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均能生长 四环素

13、(3)受体细胞,解析 (1)质粒作为载体应具备的基本条件有:能自我复制、具有标记基因、含有一至多个限制 酶切割位点等。(2)由题意可知,未被转化的和仅含环状目的基因的细胞中均不含有氨苄青霉素 抗性基因,所以在含有氨苄青霉素的培养基上均不能生长。质粒载体上含有氨苄青霉素抗性基 因和四环素抗性基因,插入了目的基因的重组质粒中仅含有氨苄青霉素抗性基因,所以含有质粒 载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞均能在含有氨苄青霉素的培养基上生长,但前者 可以在含有四环素的培养基上生长而后者不能,所以可用含有四环素的培养基,筛选出含有插入 了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落。(3)噬菌体属于病毒,病毒增殖

14、过程中所需的原料、 酶等均来自于受体细胞。,知识归纳 标记基因要点总结:一般将一些抗性基因作为标记基因;标记基因的主要作用是 鉴定和筛选含有目的基因的受体细胞;标记基因表达产物对什么物质有抗性,在筛选培养时则 在培养基中加入什么物质;标记基因若被插入了外源DNA片段,则该标记基因会被破坏。,7.(2016天津理综,7,12分)人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值,只能从人血浆中制备。如图 是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。(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

15、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 。 (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 (12分)(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,