《2019版高考生物一轮复习 专题26 基因工程课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考生物一轮复习 专题26 基因工程课件（123页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
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Eco
2、R的酶切位点,因此,可采用限制酶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
3、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,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
4、 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)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
5、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,易引起流感大规模流行。我国科学家在2 017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
6、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
7、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
8、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),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)
9、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
10、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-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:,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D
11、NA (2)5 使DNA片段能定向插入表达载体,减少自连 (3) (4)8 13 (5)pH为8.5,缓冲液为50 mmol/L Tirs-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。(
12、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44=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。(5)据表格数据可知:-淀粉酶在pH为8.5、缓冲液为50 mmol/L Tris-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
13、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
14、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。 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
15、,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.(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 (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,
