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1、专题4 现代生物科技专题,【真题印证】(2016课标全国，40)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 I酶切后，与用BamH I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
2、，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。 (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，未被转化的和仅含有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的单菌落，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、具有一个至多个限制酶切割位点(答出两点即可) (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
3、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 (3)受体细胞,【解析】(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有：具有一个或多个限制酶酶切位点、具有标记基因、能够在宿主细胞中复制表达等。(2)由于未被转化的和仅含有环状目的基因的细胞，均不含氨苄青霉素抗性基因，因而在含有氨苄青霉素的培养基上都不能生长，所以是不能区分的；含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞，因二者都含氨苄青霉素抗性基因，在含有氨苄青霉素的培养基上都能生长，因此也是不能区分的。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的单菌落，还需使用含有四环素
4、的固体培养基；因目的基因插入后，导致四环素抗性基因(Tetr)失活，含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌在该培养基中不能生长，而含有质粒载体的则能正常生长。(3)噬菌体侵染细菌时，其进入细菌的DNA，利用细菌细胞中的物质合成子代噬菌体的DNA和蛋白质外壳。据此推知：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受体细胞。,1(2016湖北5月模拟，40)我国拥有自主知识产权的抗虫棉，是将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因导入到棉花的叶肉细胞中培育而成。回答下列问题： (1)在该基因工程中，Bt毒蛋白基因属于_，离体棉花叶肉细胞属于_。Bt毒蛋白基因可从基因组文库中获取，
5、也可从cDNA文库中获取，含有基因中启动子的文库是_文库。 (2)获取的Bt毒蛋白基因需要与载体结合构建基因表达载体。,在基因工程中使用的载体有质粒、噬菌体的衍生物、_等，其中质粒的化学成分是_。 (3)科学家最初做抗虫棉实验时，虽已经检测出棉花植株中含有抗虫基因，但让棉铃虫食用棉花叶片时，棉铃虫并没有被杀死，这说明Bt毒蛋白基因_。为此，科学家对棉植株中的Bt毒蛋白基因进行了修饰，结果食用了棉叶的棉铃虫中毒死亡了，从变异类型分析，这种对Bt毒蛋白基因的修饰属于_。 (4)转基因植物存在一定的安全性问题，为避免Bt毒蛋白基因通过花粉传播进入其他植物，一般将Bt毒蛋白基因转入棉花细胞的_(填“细
6、胞核”或“叶绿体”)。,【答案】(1)目的基因 受体细胞 基因组 (2)动植物病毒 DNA (3)没有成功表达 基因突变 (4)叶绿体 【解析】(1)在该基因工程中，Bt毒蛋白基因属于目的基因，离体棉花叶肉细胞属于受体细胞。Bt毒蛋白基因可从基因组文库中获取，也可从cDNA文库中获取，含有基因中启动子的文库是基因组文库。(2)在基因工程中使用的载体有质,粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒等，其中质粒的化学本质是小型环状DNA。(3)科学家最初做抗虫棉实验时，虽已经检测出棉花植株中含有抗虫基因，但让棉铃虫食用棉花叶片时，棉铃虫并没有被杀死，这说明Bt毒蛋白基因没有成功表达。因为目的基因能否表达受到基
7、因结构中非编码区上游的调控序列的控制，因此，要想解除非编码区上游对基因表达的抑制，必须对非编码区上游的调控序列进行修饰，所以从变异的角度分析，基因修饰使基因得到表达属于基因突变。,【真题印证】(2015课标全国，40)已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题： (1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的_进行改造。,(2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰_基因或合成_基因，所获
8、得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括_的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：_。 (3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过_和_，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物_进行鉴定。,【答案】(1)氨基酸序列(或结构) (2)P P1 DNA和RNA(或遗传物质) DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译) (3)设计蛋白质的结构 推测氨基酸序列 功能 【解析】(1)蛋白质P1是由蛋白质P改变了两个氨基酸得到的，故若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的
9、氨基酸序列进行改造。(2)P1基因可以在P基因的基础上经修饰改造而成，也可以根据氨基酸序列用化学方法合成。中心法则的内容为：,包括DNA的复制，RNA的复制，遗传信息由DNARNA、由RNADNA、由RNA蛋白质五个过程。(3)蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。该基因表达后得到相应蛋白质，蛋白质是否符合我们的设计要求，还需要进一步对蛋白质的生物功能进行检测与鉴定。 【失分预警】(2)小问第三空容易漏掉“RNA”，学生须记牢中心法则的内容。,2下图是某种动物蛋白质工程示意图，请据图回答下列问题：,(1)目前，
10、蛋白质工程中难度最大的是图中编号_所示的过程，实现过程的依据有_。 (2)在过程中，_连接酶既可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端，又可以“缝合”双链DNA片段的平末端。 (3)为获得较多的受精卵进行研究，过程需用激素做_处理。若过程所得的卵母细胞是从屠宰母畜的卵巢中获得的，则体外受精前的过程表示在体外人工培养卵母细胞到_期。 (4)为提高培育成功率，进行过程之前，需对胚胎进行质量检查，应取部分滋养层细胞，以_为探针进行DNA分子杂交检测。对受体动物需要用特定的激素进行_处理。,【答案】(1) 氨基酸与密码子的对应关系；mRNA与DNA间的碱基互补配对原则 (2)T4DNA (3)超数排卵
11、 减数第二次分裂中 (4)目的基因 同期发情,【真题印证】(2013课标全国，40)甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。 回答下列问题： (1)为了培养该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用_酶和_酶去除细胞壁，获得具有活力的_，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成_组织，然后经过_形成,完整的杂种植株。这种培养技术称为_。 (2)上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指_。假设甲和乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是_。 (3)这种杂种植株可通过制作人工种子的
12、方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的_等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。,【答案】(1)纤维素 果胶 原生质体 愈伤 再分化 植物体细胞杂交技术 (2)体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 在减数分裂过程中前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常 (3)胚状体、顶芽、不定芽、腋芽(答对一个即可) 【解析】(1)该新型药用植物是通过植物体细胞杂交技术获得的，要获得有活力的原生质体才能进行体细胞杂交，因此首先用纤维素酶和果胶酶去掉植物的细胞壁，然后用PEG化学诱导剂(物理方法：离心、振动等)诱导二者的原生质体融合。然后采用植物组织培养技术获得杂种植株，植物组织培养的主要过程是：先,脱分化形
13、成愈伤组织，然后再分化形成植物体，利用了植物细胞的全能性。(2)如果植物甲、乙是两个物种，二者不能通过有性杂交产生可育后代，原因是甲、乙有性杂交所产生的后代在减数分裂过程中同源染色体联会异常，也就是存在着生殖隔离。但植物甲、乙通过植物体细胞杂交技术产生的后代却是可育的，因为在减数分裂过程中同源染色体正常联会，产生正常的配子。由于甲、乙都是二倍体，因此，植物体细胞杂交得到的后代是异源多倍体(四倍体)。(3)经植物组织培养得到的胚状体、顶芽、不定芽、腋芽等，用人工薄膜包装后可得到人工种子。,3(2016河北邯郸一中二模，40)我国菊花主要有杭菊、亳菊、怀菊、贡菊等8种，是药食兼优的代表性植物。研究
14、发现杭菊具有明显的抗炎作用，怀菊具有良好的抗病毒作用(但是抗炎作用很弱)。结合所学知识回答下列问题： (1)欲培育兼有明显抗炎、抗病毒疗效的菊花新品种，用杭菊和怀菊杂交的方法是做不到的，原因是_。 (2)基因工程方法为培育上述新品种提供了可能性，在实施基因工程过程中，最关键的步骤是_。受体_。,细胞的选择直接关系到实验的成功与否以及新生植株的品质，我们一般选取未开花的幼枝的芽尖，理由有_、_(写出两个)。若想确定杭菊的受体细胞中是否导入了怀菊的抗病毒基因，常用的检测方法是_。 (3)如果利用植物体细胞杂交的方法培育“杭菊怀菊”杂种植株，首先要获得这两种植物细胞的_，用聚乙二醇诱导处理后，诱导实验材料再生出_，再利用植物组织培养技术培育出杂种植株。 (4)理论上利用植物体细胞杂交和基因工程的方法均可以培育出抗炎、抗病毒的优良菊花，这两项技术的共同特点有_。,【答案】(1)二者存在生殖隔离 (2)基因表达载体的构建 不带病毒或带病毒极少 分化程度低或易诱导脱分化和再分化(答案必须是两个方面) DNA分子杂交技术 (3)原生质体 细胞壁 (4)定向改造生物(或克服了远缘杂交不亲和障碍) 【解析】(1)杭菊和怀菊属于两个不同的物种，二者之间存在生殖隔离，所以二者之间不能进行有性杂交。(2)基因工,程的关键步骤是基因表达载体的构建；由于幼枝的芽尖具有不带病毒或带病
