《2019版高考生物一轮复习（江苏专版 b版）课件：专题26 基因工程 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考生物一轮复习（江苏专版 b版）课件：专题26 基因工程 （97页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题26 基因工程,高考生物 (江苏专用),考点1 基因工程的工具与操作程序 1.(2014江苏单科,23,3分)下列关于基因工程技术的叙述,错误的是(多选) ( ) A.切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列 B.PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应 C.载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因 D.抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达,五年高考,A组 自主命题江苏卷题组,答案 ABC 限制酶的识别序列多为6个核苷酸,也有少数限制酶的识别序列由4、5或8个核 苷酸组成,A错误;PCR反应中,起初的9095高温是使目的基因解旋,
2、后冷却至50左右是使 引物结合到互补DNA链上,最后再加热至72左右是让DNA聚合酶催化DNA的子链延伸,B错 误;载体质粒上的四环素抗性基因、青霉素抗性基因等抗生素抗性基因常作为标记基因,C错 误;目的基因即使成功地插入到受体细胞染色体上,如果不是在启动子和终止子之间,也不能正 常表达,D正确。,错因分析 错答集中在C选项上。主要原因可能是:将“抗生素合成基因”误以为是“抗 生素抗性基因”;可能是学生对抗生素抗性基因在基因工程操作中的作用还了解不够。,2.(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
3、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-AUGCCAUCAACAAAUACUAACACUU-3 图中虚线框内mR
4、NA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 (8分) (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)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
5、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。(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
6、,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。,3.(2017江苏单科,33,8分)金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白,某研究小组计划 通过多聚酶链式反应(PCR)扩增获得目的基因,构建转基因工程菌,用于重金属废水的净化处 理。PCR扩增过程示意图如下,请回答下列问题:(1)从高表达MT蛋白的生物组织中提取mRNA,通过 获得 用于PCR扩增。 (2)设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1和引物2),为方便构建重组质粒,在引物,中
7、需要增加适当的 位点。设计引物时需要避免引物之间形成 ,而造成引物自连。 (3)图中步骤1代表 ,步骤2代表退火,步骤3代表延伸,这三个步骤组成一轮循环。 (4)PCR扩增时,退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏 的碱基 配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关,长度相同但 的引物需要 设定更高的退火温度。 (5)如果PCR反应得不到任何扩增产物,则可以采取的改进措施有 (填序号:升高退 火温度 降低退火温度 重新设计引物)。,答案 (8分)(1)逆转录 cDNA (2)限制性核酸内切酶 碱基互补配对 (3)变性 (4)引物与 模板 GC含量高 (5),解析 本题主要考查目的基因
8、的获取及PCR技术的有关知识。(1)依据题中表述现象分析, mRNA合成目的基因的过程应为逆转录过程,由mRNA直接逆转录形成的DNA为cDNA。(2) 构建重组质粒时需要限制酶和DNA连接酶,因此推测在引物中需要增加适当的限制酶识别的 位点。设计引物时需要注意避免引物1和引物2之间形成碱基互补配对。(3)图中步骤1代表变 性。(4)退火温度过高会破坏引物与模板链之间的碱基互补配对。由于含G/C碱基对多的 DNA稳定性强,因此在PCR过程中设置的温度应视G/C的含量而定。(5)温度过高不利于引物 与模板结合;引物设计不合理也会影响PCR扩增反应。,知识归纳 关于引物的几个问题:引物是一小段DN
9、A或RNA,它能与DNA母链的一段碱基 序列互补配对,其长度通常为2030个核苷酸。由于PCR利用了DNA的热变性原理,因此温 度的高低直接影响DNA变性、复性和延伸的过程,特别是复性的过程也即题中的退火过程,它 关乎引物是否能与模板链结合,只有结合后才有可能进行“延伸”。结合DNA结构特点,A 与T之间有2个氢键、C与G之间有3个氢键的知识分析,引物中含碱基不同耐温程度不同,其中 含C/G较多的引物,PCR扩增时温度可适当提高。,4.(2016江苏单科,33,9分)下表是几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中标注了相关限 制酶的酶切位点,其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题:
10、,图1,图2 (1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒,应选用 两种限制酶切割,酶切后的载体和 目的基因片段,通过 酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒,需将其转入处于 态的大肠杆菌。 (2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌,应在筛选平板培养基中添加 ,平板上长出 的菌落,常用PCR鉴定,所用的引物组成为图2中 。 (3)若BamH酶切的DNA末端与Bcl酶切的DNA末端连接,连接部位的6个碱基对序列为,对于该部位,这两种酶 (填“都能”、“都不能”或“只有一种能”)切开。 (4)若用Sau3A切图1质粒最多可能获得 种大小不同的DNA片段。,答案 (9分)(1)Bcl和Hind 连接 感受
11、 (2)四环素 引物甲和引物丙 (3)TGATCC ACTAGG 都不能 (4)7,解析 本题主要考查基因工程的相关知识。(1)分析4种限制酶识别的序列可知:BamH和Bcl 识别序列中含有Sau3A的识别序列,这三种酶切割DNA后可以产生相同的黏性末端。为 保证质粒上含有标记基因,切割质粒时不能选用BamH和Sau3A,应选用Bcl和Hind两 种限制酶切割;酶切后的载体和目的基因片段,需用DNA连接酶连接形成重组质粒,为了扩增 重组质粒,需将其转入处于感受态的大肠杆菌中。(2)重组质粒中四环素抗性基因结构完整,氨 苄青霉素抗性基因结构被破坏,在筛选平板培养基中添加四环素可以筛选出转入了重组
12、质粒 的大肠杆菌。PCR扩增目的基因时,需用引物甲和引物丙两种引物。(3)BamH酶切产生的黏 性末端为 ,Bcl酶切产生的黏性末端为 ,经DNA连接酶连接后,连接部位的6,个碱基对序列为 ,此序列不能被BamH和Bcl识别,因此不能被两 种酶切开。(4)图1质粒中含有Sau3A酶的3个识别序列,如图:(A、B、C分别表示相邻切点间 的DNA片段),用Sau3A酶切,若在一个切点处切割可得到:B+C+A、C+A+B、A+B+C三种DNA片段(但其大小相同),若在两个切点处切割可得到:A、B+C、A+C、B、A+B、C六种DNA片段(其大小均不同);若在三个切点处均切割,可得到A、B、C三种大小
13、不同的DNA片段,综上所述,用Sau3A酶切质粒最多可能获得7种大小不同的DNA片段。,疑难突破 准确识别出BamH酶和Bcl酶识别序列中含有Sau3A酶的识别序列,是准确解 答本题的关键。注意第(4)小题,Sau3A酶可能打开1个切点、2个切点和3个切点三种情况。,5.(2015江苏单科,32,9分)胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。图1是该方法 所用的基因表达载体,图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋 白A、B分别表示-半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白)。请回答下列问题:图1,图2,(1)图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是 。 (2)图1中
14、启动子是 酶识别和结合的部位,有了它才能启动目的基因的表达;氨苄青霉 素抗性基因的作用是 。 (3)构建基因表达载体时必需的工具酶有 。 (4)-半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达,可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内 部,其意义在于 。 (5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键,用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的 A链或B链,且-半乳糖苷酶被切成多个肽段,这是因为 。 (6)根据图2中胰岛素的结构,请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。你的推测结果 是 , 理由是 。,答案 (9分)(1)终止子 (2)RNA聚合 作为标记基因,将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来 (3)限制酶
15、和DNA连接酶 (4)防止胰岛素的A、B链被菌体内蛋白酶降解 (5)-半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸,而胰岛素A、B链中不含甲硫氨酸 (6)至少2个 两条肽链的一端各有一个游离的氨基,氨基酸R基团中可能还含有游离的氨基,解析 (1)完整的基因表达载体应包含目的基因、启动子、终止子、标记基因等,图1中没有 标注出终止子。(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,可驱动转录出mRNA;氨苄青霉素 抗性基因属于标记基因,可利用含氨苄青霉素的培养基筛选出含有重组质粒的大肠杆菌。(3) 构建基因表达载体需用限制酶分别切割目的基因和质粒,再用DNA连接酶将两者连接形成重 组质粒。(4)利用-半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达的意义是将胰岛素肽链上的蛋白 酶切割位点隐藏在-半乳糖苷酶内部,从而防止胰岛素A链或B链被大肠杆菌体内的蛋白酶降 解。(5)根据溴化氰的作用特点可知,溴化氰可将-半乳糖苷酶切成多个肽段,但不会切割胰岛 素A、B链,这与肽链中含有的甲硫氨酸数量有关。(6)由于每条肽链的一端都含有一个游离的 氨基,所以蛋白质分子中游离氨基的数量=肽链数+R基上游离氨基数,故可推测胰岛素(由A、 B链组成)至少含有2个游离的氨基。,
