《北京专版高考生物一轮复习专题26基因工程课件07243311》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北京专版高考生物一轮复习专题26基因工程课件07243311（116页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题26基因工程高考生物高考生物 ( (北京市专用北京市专用) )考点考点1 1基因工程的工具与操作程序基因工程的工具与操作程序1.(2018北京理综,5,6分)用Xho和Sal两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段,酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的 是()图1酶切位点图图2电泳结果示意图A.图1中两种酶识别的核苷酸序列不同B.图2中酶切产物可用于构建重组DNAC.泳道中是用Sal处理得到的酶切产物D.图中被酶切的DNA片段是单链DNA五年高考答案答案D图1中,两种限制性核酸内切酶的酶切位点不同,说明两种限制性核酸内切酶识别的核苷酸序列不同,A正确。图2中,两种酶的酶切产物
2、都为DNA片段,都可用于构建重组DNA,B正确。结合图1的酶切位点图,判断两种酶切DNA后得到的DNA片段数;再结合泳道电泳结果知,泳道是用Sal处理得到的酶切产物,C正确。能被限制性核酸内切酶酶切的DNA片段仍为双链DNA,D错误。知识拓展知识拓展为什么现代基因工程不使用同一种限制酶?为防止载体或目的基因发生自身环化,我们常用不同的限制酶分别处理目的基因和载体,使目的基因两侧及载体各自具有两个不同的末端。2.(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
3、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。3.(2015北京理综
4、,5,6分)在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中,不需要的 是()A.用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞B.用选择培养基筛选导入目的基因的细胞C.用聚乙二醇诱导转基因细胞的原生质体融合D.用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽答案答案C用农杆菌转化法获得的转基因细胞需经植物组织培养获得转基因个体,不需要经过原生质体融合过程,C错误。4.(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.21三体综合征的诊断答案答案B根据受体菌是否对
5、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。5.(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2017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
6、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
7、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)细胞解析解析本题主要考查基因工程的相关知识。(1)利用P
8、CR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
9、引起细胞免疫。疑难突破疑难突破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)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。6.(2018课标全国,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
10、,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解析本题主要考查基因工程的
11、相关知识。(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞,且重组质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
12、转化法。(2)若受体细胞为动物细胞:显微注射法。(3)若受体细胞为大肠杆菌:感受态细胞法。7.(2016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
13、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。答案答案(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
14、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
15、菌落。(3)噬菌体属于病毒,病毒增殖过程中所需的原料、酶等均来自受体细胞。知识归纳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。8.(2015江苏单科,32,9分,0.306)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
16、1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是。(2)图1中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。答案答案(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
17、)限制酶和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
18、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。易错警示易错警示基因表达载体的几个组成部分中,启动子和终止子是常考查的内容,也是易与mRNA上起始密码子和终止密码子相混淆的知识。避免将“游离氨基”与“氨基残基”混淆。9.(2015江苏
19、单科,33,8分,0.448)荧光原位杂交可用荧光标记的特异DNA片段为探针,与染色体上对应的DNA片段结合,从而将特定的基因在染色体上定位。请回答下列问题:图1图2(1)DNA荧光探针的制备过程如图1所示,DNA酶随机切开了核苷酸之间的键从而产生切口,随后在DNA聚合酶作用下,以荧光标记的为原料,合成荧光标记的DNA探针。(2)图2表示探针与待测基因结合的原理。先将探针与染色体共同煮沸,使DNA双链中键断裂,形成单链。随后在降温复性过程中,探针的碱基按照原则,与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子。图中两条姐妹染色单体中最多可有条荧光标记的DNA片段。(3)A、B、C分别代表不同来源的
20、一个染色体组,已知AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记。若植物甲(AABB)与植物乙(AACC)杂交,则其F1有丝分裂中期的细胞中可观察到个荧光点;在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到个荧光点。答案答案(1)磷酸二酯脱氧核苷酸(2)氢碱基互补配对4(3)62和4解析解析本题主要考查DNA的结构、复制、有丝分裂和减数分裂的相关知识。(1)DNA酶可使DNA分子断裂成为片段,为限制酶,其作用为切开两个核苷酸之间的磷酸二酯键。合成DNA分子的原料为4种脱氧核苷酸。(2)DNA分子受热变性,氢键断裂,解旋为单链。探针的碱基与染色体上的特定基因序列按照碱基互补配对的原则,形成杂交分子
21、。由于每条染色单体含有一个DNA分子,一个DNA分子可以有2条荧光标记的片段,所以两条姐妹染色单体中最多有4条荧光标记的片段,但只能观察到两个荧光点。(3)植物甲与植物乙杂交后代F1为AABC,在有丝分裂中期已完成了DNA复制,并且A和B都可以被荧光探针标记,所以可观察到6个荧光点。F1AABC在减数第一次分裂形成的两个子细胞分别含有A、AB,因此分别可观察到2和4个荧光点。以下为教师用书专用10.(2015广东理综,25,6分)下图为培育转基因山羊生产人-酪蛋白的流程图。下列叙述正确的是(双选)()A.过程所用的人-酪蛋白基因可从人cDNA文库中获得B.过程可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移
22、植C.过程可使用胚胎分割技术扩大转基因山羊群体D.过程人-酪蛋白基因在细胞质内进行转录、翻译答案答案AC胚胎移植一般选桑椹胚或囊胚期胚胎进行移植,不能选用原肠胚,B错误;基因的转录发生在细胞核内,D错误。11.(2014广东理综,25,6分)利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如图所示,下列叙 述 正 确 的 是 ( 双 选 )()A.过程需使用逆转录酶B.过程需使用解旋酶和PCR获取目的基因C.过程使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备D.过程可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞答案答案AD由mRNA形成cDNA需要逆转录酶,A正确;过程需要使用限制酶和PCR技术获
23、得并扩增目的基因,B错误;过程使用的感受态细胞可用CaCl2溶液制备,C错误;工程菌是指用基因工程方法,使外源基因得到高效表达的菌类细胞株系,所以过程可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞,D正确。12.(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答案C由于人肝细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
24、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。13.(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
25、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,那么,这一启示是。答案答案(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
26、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
27、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获得真核生物的cDNA(不含内含子),再进行下一步操作。14.(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
28、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:图1限制酶BamHBclSau3AHind识别序列及切割位点ATCCCCTAATCAACTAGATCCTAGGCTTTTCG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
29、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。答案答案(1)Bcl和Hind连接感受(2)四环素引物甲和引物丙(3)TGATCCACTAGG都不能(4)7解析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
30、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+
31、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)小题中要考虑到Sau3A酶可能打开1个切点、2个切点和3个切点三种情况。15.(2016课标全国,40,15分)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三种限制性内切酶的识别序列与切割位点,图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoR、Sau3A的切点是唯一
32、的)。图(a)图(b)根据基因工程的有关知识,回答下列问题:(1)经BamH酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被酶切后的产物连接,理由是。(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子,如图(c)所示。这三种重组子中,不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有,不能表达的原因是。图(c)根据基因工程的有关知识,回答下列问题:(1)经BamH酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被酶切后的产物连接,理由是。(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子,如图(c)所示。这三种重组子中,不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有,不能表达的原
33、因是。图(c)(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶,常见的有和,其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是。答案答案(1)Sau3A两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端(每空2分,共4分)(2)甲和丙(2分)甲中目的基因插入在启动子的上游,丙中目的基因插入在终止子的下游,二者的目的基因均不能被转录(3分,其他合理答案可酌情给分)(3)EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶(每空2分,共6分,其他合理答案可酌情给分)解析解析(1)分析图(a)可知,限制酶Sau3A与BamH切割DNA后形成的黏性末端相同,故经这两种酶切割得到的产物可以用DNA连接酶进行连接。(2)构建
34、基因表达载体时,为保证目的基因能在宿主细胞中成功表达,目的基因应插入在启动子和终止子之间,据此可判断甲、丙均不符合要求,目的基因均不能被转录。(3)常见的DNA连接酶有EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶,其中T4DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。解后反思解后反思本题与2012年高考理综新课标卷第40题相类似,从而提醒我们:可以从历年高考真题中窥探国家考试中心出题者的命题方向与角度。16.2016浙江自选,18(一)下面是关于获得能产生人干扰素大肠杆菌的问题。请回答:(1)用限制性核酸内切酶识别人干扰素基因和质粒中一段特定的并切割,然后用连接形成重组DNA。该质粒是一种含抗生素抗
35、性基因的核酸分子。A.双链环状B.单链环状C.双链线状D.单链线状(2)将含人干扰素基因的重组质粒导入到大肠杆菌,经含有的培养基筛选等过程,最终获得能产生人干扰素的大肠杆菌。答案答案(1)核苷酸序列DNA连接酶A(2)抗生素解析解析(1)限制性核酸内切酶可以识别特定的核苷酸序列并切割每一条链中特定部位的两个核苷酸间的磷酸二酯键,然后用DNA连接酶连接形成重组DNA。该大肠杆菌质粒是一种很小的双链环状DNA分子。(2)由于该质粒含有抗生素抗性基因,所以可以在含有抗生素的培养基中进行筛选,最终获得能产生人干扰素的大肠杆菌。评析评析本题考查基因工程的原理及生态工程相关知识。难度较小。17.(2015
36、福建理综,33,10分)GDNF是一种神经营养因子,对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。研究人员构建了含GDNF基因的表达载体(如图1所示),并导入到大鼠神经干细胞中,用于干细胞基因治疗的研究。请回答:图1图2(1)在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中,使用胰蛋白酶的目的是。(2)构建含GDNF基因的表达载体时,需选择图1中的限制酶进行酶切。(3)经酶切后的载体和GDNF基因进行连接,连接产物经筛选得到的载体主要有3种:单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接(如图1所示)。为鉴定这3种连接方式,选择Hpa酶和BamH酶对筛选得到的载体进行双酶切,并对酶切后的DNA片
37、段进行电泳分析,结果如图2所示。图中第泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。(4)将正向连接的表达载体导入神经干细胞后,为了检测GDNF基因是否成功表达,可用相应的与提取的蛋白质杂交。当培养的神经干细胞达到一定密度时,需进行培养以得到更多数量的细胞,用于神经干细胞移植治疗实验。答案答案(1)使细胞分散开(2)Xho(3)(4)抗体传代解析解析(1)因动物细胞体外培养时有接触抑制现象,故需用胰蛋白酶处理动物组织,使细胞分散开。(2)目的基因两端及载体DNA分子中均有Xho酶识别的核苷酸序列,故构建基因表达载体时,应用Xho酶切割DNA分子。(3)图示可知载体中酶Hpa与Xho切割点距离为100bp,
38、GDNF基因切割成600bp和100bp两种DNA片段,由正向连接的重组载体中GDNF基因方向与Hpa、Xho酶切割结果可知,正向连接的重组载体被酶Hpa和酶Xho切割后,将得到6000bp和700bp两种DNA片段,即为。(4)可用抗原抗体杂交原理,对目的基因是否表达进行检测。当培养液中的细胞达到一定密度后,可分瓶进行传代培养,以获得更多数量的细胞。考点考点2 2PCRPCR技术及基因工程的应用技术及基因工程的应用1.(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(1656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
39、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。(
40、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50mmol/LNa2HPO4-KH2PO450mmol/LTris-HCl50mmol/LGly-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50mmol/L
41、Tirs-HCl解析解析(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。(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
42、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50mmol/LTris-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。2.(2017天津理综,9,20分)玉米自交系(遗传稳定的育种材料)B具有高产、抗病等优良性状,但难以直接培育成转基因植株,为使其获得抗除草剂性状,需依次进行步骤、试验。.获得抗除草剂转基因玉米自交系A,技术路线如下图。(1)为防止酶切产物自身环化,构建
43、表达载体需用2种限制酶,选择的原则是(单选)。Ti质粒内,每种限制酶只有一个切割位点G基因编码蛋白质的序列中,每种限制酶只有一个切割位点酶切后,G基因形成的两个黏性末端序列不相同酶切后,Ti质粒形成的两个黏性末端序列相同A.B.C.D.(2)下表是4种玉米自交系幼胚组织培养不同阶段的结果。据表可知,细胞脱分化时使用的激素是,自交系的幼胚最适合培养成愈伤组织作为转化受体。激素结果自交系2,4-D(2.0mg/L)6-BA(0.5mg/L)IBA(2.0mg/L)愈伤组织形成率(%)芽的分化率(%)根的诱导率(%)甲991390乙858087丙888312丁168583激素结果自交系2,4-D(2
44、.0mg/L)6-BA(0.5mg/L)IBA(2.0mg/L)愈伤组织形成率(%)芽的分化率(%)根的诱导率(%)甲991390乙858087丙888312丁168583(3)农杆菌转化愈伤组织时,T-DNA携带插入其内的片段转移到受体细胞。筛选转化的愈伤组织,需使用含的选择培养基。(4)转化过程中,愈伤组织表面常残留农杆菌,导致未转化愈伤组织也可能在选择培养基上生长。含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确表达,其产物能催化无色物质K呈现蓝色。用K分别处理以下愈伤组织,出现蓝色的是(多选)。A.无农杆菌附着的未转化愈伤组织B.无农杆菌附着的转化愈伤组织C.农杆菌附着的未转化愈伤组织D.农杆
45、菌附着的转化愈伤组织(5)组织培养获得的转基因植株(核DNA中仅插入一个G基因)进行自交,在子代含G基因的植株中,纯合子占。继续筛选,最终选育出抗除草剂纯合自交系A。答案答案(1)A(2)2,4-D乙(3)除草剂(4)BD(5)解析解析(1)利用双酶切可有效防止出现限制酶切割后的产物(目的基因、载体)发生自身环化及目的基因与载体的任意连接现象。这要求每种限制酶在Ti质粒内只有一个切割位点,含目的基因的DNA片段被两种限制酶切割形成的黏性末端碱基序列不同。(2)细胞脱分化形成愈伤组织。表格信息显示,使用了2,4-D促使细胞脱分化。作为转化受体的幼胚,不仅要易脱分化,而且还要易再分化生芽、生根,故
46、乙的幼胚最适合培养成愈伤组织作为转化受体。(3)构建的基因表达载体中有抗生素抗性基因和除草剂抗性基因(除草剂抗性基因位于T-DNA片段上),因利用农杆菌转化法转基因时,只有T-DNA整合到植物细胞染色体DNA上,故需使用含除草剂的培养基筛选转化的愈伤组织。(4)因“含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确表达”,只有细胞内含有报告基因(成功转化)的愈伤组织,用K处理后出现蓝色,故选BD。(5)转基因植株相当于携带G基因的杂合子,转基因植株自交,后代有3/4植株携带G基因,其中纯合子占1/3。易错警示易错警示转基因植物培育过程中,筛选成功转化的植物受体细胞的标准利用农杆菌转化法完成植物细胞转基因
47、时,因只有Ti质粒的T-DNA整合到受体细胞的染色体DNA上,故筛选转化的植物受体细胞只能借助T-DNA片段上的特殊基因作为筛选标准,而Ti质粒上的非T-DNA片段未导入植物受体细胞,在对转化后的受体细胞筛选时不能以此作为选择标准。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),
48、为方便构建重组质粒,在引物中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)。答案答案(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)解析解析本题主要考查目的基因的获取及PCR技术的有关
49、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。知识归纳知识归纳关于引物的几个问题:引物是一小段DNA或RNA,它能与DNA母链的一
50、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,特别是复性的过程即题中的退火过程,它关乎引物是否能与模板链结合,只有二者结合后才有可能进行“延伸”。结合DNA的结构特点,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,引物中含碱基不同则耐温程度不同,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
51、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。(5)为证明rHSA具有医用价值,须确认rHSA与的生
52、物学功能一致。答案答案(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解析解析本题主要考查基因工程的相关知识。(1)总cDNA是以mRNA为模板逆转录合成的,所以需要提取人的总RNA或mRNA;PCR扩增的原理是DNA双链复制,DNA双链复制时,两条子链的延伸方向相反,所以引物的位置及方向如答案所示。(2)要使rHSA基因在水稻胚乳细胞内特异性表达,需要选择水稻胚乳细胞的启动子。(3)酚类物质可吸引农杆菌移向水稻受体细胞,使农杆菌Ti质粒上的T-DNA转移到受体细胞并整合到
53、受体细胞染色体的DNA上,有利于目的基因成功转化。(4)大肠杆菌为原核生物,无内质网和高尔基体,不能对多肽进行高效加工,而水稻是真核生物,具有内质网和高尔基体,可对多肽链进行高效加工。(5)要证明rHSA具有医用价值,须确认rHSA与HSA的生物学功能一致。易错警示易错警示注意PCR技术的原理是DNA双链复制,DNA双链复制时,两条母链分别作为模板,新合成的两条子链延伸的方向相反,由此确定引物的位置及扩增方向。5.(2015课标,40,15分,0.4173)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
54、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。答案答案(1)氨基酸序列(或结构)(1分,其他合理答案也给分)(2)PP1(
55、每空2分,共4分)DNA和RNA(或遗传物质)(2分)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3分)(3)设计蛋白质的结构推测氨基酸序列(每空2分,共4分)功能(1分)解析解析(1)蛋白质的功能与结构相关,若要改变蛋白质的功能,需要对其结构进行改造。(2)确定目的基因的碱基序列后,可通过对现有基因进行改造或者重新合成来获得目的基因。中心法则的内容包括遗传信息的复制、转录、逆转录和翻译。(3)蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过设计蛋白质的结构和推测氨基酸序列,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列。获得蛋白质之后要对蛋白质的生物功能进行鉴定。6.(2014海南单科
56、,31,15分)下图是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内,制备“工程菌”的示意图。据图回答:(1)获得A有两条途径:一是以A的mRNA为模板,在酶的催化下,合成互补的单链DNA,然后在的作用下合成双链DNA,从而获得所需基因;二是根据目标蛋白质的序列,推测出相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测其DNA的序列,再通过化学方法合成所需基因。(2)利用PCR技术扩增DNA时,需要在反应体系中添加的有机物质有、4种脱氧核糖核苷三磷酸和耐热性的DNA聚合酶,扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。(3)由A和载体B拼接形成的C通常称为。(4)在基因工程中,常用Ca2+处理D,其目的是。答案答案(1)
57、逆转录DNA聚合酶氨基酸脱氧核苷酸(2)引物模板DNA(3)重组DNA(4)提高受体细胞的转化率解析解析(1)利用逆转录法合成目的基因的过程是:以mRNA为模板,在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA,然后在DNA聚合酶作用下,合成双链DNA分子;根据蛋白质工程合成目的基因的过程是:根据目标蛋白质的氨基酸序列,推测相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序,通过化学方法合成。(2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。(3)目的基因和运载体结合,形成重组DNA(基因表达载体)。(4)在将大肠杆菌作为受体细胞时,需要先用Ca2+处理,使之成为感受态细
58、胞,有利于其吸收重组DNA分子。以下为教师用书专用7.(2014重庆理综,2,6分)生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列叙述,错误的是()A.应严格选择转基因植物的目的基因,避免产生对人类有害的物质B.当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验,但不反对治疗性克隆C.反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿D.生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力答案答案D在获得转基因植物时,要严格选择目的基因,避免产生对人类有害的毒性蛋白或过敏蛋白等物质,A正确;当今社会的普遍观点是禁止有关人类的生殖性克隆,但不反对治疗性克隆,B正确;反对设计试管婴儿的原因之一是有人
59、将此技术用于设计婴儿性别,C正确;生物武器包括致病菌、病毒、生化毒剂及经过基因重组的致病菌等,干扰素不属于生物武器,D错误。8.(2014重庆理综,4,6分)如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述,正确的是()A.的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与B.侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到的染色体上C.的染色体上若含抗虫基因,则就表现出抗虫性状D.只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异答案答案D的构建需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶参与,A错误;侵染植物细胞后,通过农杆菌的转化作用,使目的基因进入植物细胞并整合到的染色体上,B错误;的染色体上含有目的基因(抗虫基因)
60、但不一定表达,C错误;基因工程依据的原理是基因重组,基因重组属于可遗传变异,D正确。试题点评试题点评本题考查了基因工程的相关知识,考查了学生的理解能力,难度中等。9.(2015海南单科,31,15分)在体内,人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链,此肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原,进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除中间片段C后,产生A、B两条肽链,再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的胰岛素。目前,利用基因工程技术可大量生产胰岛素。回答下列问题:(1)人体内合成前胰岛素原的细胞是,合成胰高血糖素的细胞是。(2)可根据胰岛素原的氨基酸序列,设计并合成编码胰岛
61、素原的序列,用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体,再经过细菌转化、筛选及鉴定,即可建立能稳定合成的基因工程菌。(3)用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时,培养液无抗原抗体反应,菌体有抗原抗体反应,则用该工程菌进行工业发酵时,应从中分离、纯化胰岛素原。胰岛素原经酶处理便可转变为胰岛素。答案答案(1)胰岛B细胞胰岛A细胞(2)DNA胰岛素原(3)菌体解析解析(1)人体合成前胰岛素原的细胞是胰岛B细胞,合成胰高血糖素的细胞是胰岛A细胞。(2)蛋白质工程生产胰岛素时,需根据胰岛素原的氨基酸序列,设计并合成编码胰岛素原的脱氧核苷酸序列(目的基因),然后再构建胰岛素原基因重组表达载体,导入细
62、菌细胞内,再经过细菌转化、筛选及鉴定,即可建立能稳定合成胰岛素原的工程菌。(3)运用抗原抗体检测法检测胰岛素原时,培养液无抗原抗体反应,菌体有抗原抗体反应,故应从菌体中分离、纯化胰岛素原。10.(2014天津理综,8,12分)嗜热土壤芽胞杆菌产生的-葡萄糖苷酶(BglB)是一种耐热纤维素酶,为使其在工业生产中更好地应用,开展了以下试验:.利用大肠杆菌表达BglB酶(1)PCR扩增bglB基因时,选用基因组DNA作模板。(2)上图为质粒限制酶酶切图谱。bglB基因不含图中限制酶识别序列。为使PCR扩增的bglB基因重组进该质粒,扩增的bglB基因两端需分别引入和不同限制酶的识别序列。(3)大肠杆
63、菌不能降解纤维素,但转入上述构建好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力,这是因为。.温度对BglB酶活性的影响(4)据图1、2可知,80保温30分钟后,BglB酶会;为高效利用BglB酶降解纤维素,反应温度最好控制在(单选)。A.50B.60C.70D.80注:酶的热稳定性是酶在一定温度下,保温一段时间后通过其活性的保持程度来反映的.利用分子育种技术提高BglB酶的热稳定性在PCR扩增bglB基因的过程中,加入诱变剂可提高bglB基因的突变率。经过筛选,可获得能表达出热稳定性高的BglB酶的基因。(5)与用诱变剂直接处理嗜热土壤芽胞杆菌相比,上述育种技术获取热稳定性高的BglB酶基因的效率更高
64、,其原因是在PCR过程中(多选)。A.仅针对bglB基因进行诱变B.bglB基因产生了定向突变C.bglB基因可快速累积突变D.bglB基因突变不会导致酶的氨基酸数目改变答案答案(1)嗜热土壤芽胞杆菌(2)NdeBamH(3)转基因的大肠杆菌分泌出有活性的BglB酶(4)失活B(5)A、C解析解析(1)BglB由嗜热土壤芽胞杆菌产生,故PCR扩增bglB基因时,应选用嗜热土壤芽胞杆菌基因组DNA作模板。(2)目的基因在与质粒连接时,需连接在启动子和终止子之间,且所用限制酶不能破坏启动子、终止子和标记基因,所以切割质粒应选用Nde和BamH两种酶,则扩增的bglB基因两端需分别引入Nde和Bam
65、H两种酶的识别序列。(3)转基因大肠杆菌含有的bglB基因表达,合成了耐热的纤维素酶,所以其获得了降解纤维素的能力。(4)由图2可知,80保温30分钟后,BglB酶的相对活性为0,所以此时该酶失活;由图1可知:6070时BglB酶的相对活性最高。70时,该酶活性易降低,所以为高效利用BglB酶降解纤维素应最好将温度控制在60。(5)在PCR扩增bglB基因时加入诱变剂仅对该基因进行诱变,可快速累积突变,但诱发基因突变时,突变仍是不定向的,且突变的结果可以改变酶中氨基酸的数目。故A、C正确,B、D错误。11.(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
66、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
67、。答案答案(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
68、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。12.(2015天津理综,8,16分)纤维素分子不能进入酵母细胞。为了使酵母菌能够利用环境中的纤维素为原料生产酒精,构建了含3种不同基因片段的重组质粒。下面是酵母菌转化及纤维素酶在工程菌内合成与运输的示意图。据图回答:(1)
69、本研究构建重组质粒时可选用四种限制酶,其识别序列如下图。为防止酶切片段的自身连接,可选用的限制酶组合是或。A.B.C.D.(2)设置菌株为对照,是为了验证不携带纤维素酶基因。(3)纤维素酶基因的表达包括和过程。与菌株相比,在菌株、中参与纤维素酶合成和分泌的细胞器还有。(4)在以纤维素为唯一碳源的培养基上分别培养菌株、,菌株不能存活,原因是。(5)酵母菌生成酒精的细胞部位是,产生酒精时细胞的呼吸方式是。在利用纤维素生产酒精时,菌株更具优势,因为导入的重组质粒含有,使分泌的纤维素酶固定于细胞壁,减少因培养液更新而造成的酶的流失,提高酶的利用率。答案答案(1)B(或C)C(或B)(2)质粒DNA和酵
70、母菌基因组(3)转录翻译内质网、高尔基体(4)缺少信号肽编码序列,合成的纤维素酶不能分泌到胞外,细胞无可利用的碳源(5)细胞质基质无氧呼吸A基因片段解析解析本题借助新情境材料考查对照实验结果分析、基因工程、分泌蛋白表达、呼吸等相关知识,考查学生获取信息能力、实验能力、理解能力。(1)为防止酶切片段的自身连接,必须用不同限制酶切割,且酶切片段两端的黏性末端不相同(不存在碱基互补片段)。从图示看,符合要求的限制酶有以下组合:、,B、C正确。(2)分析对照实验首先要确定自变量,本题中自变量是导入含不同基因片段的重组质粒。菌株为空白对照,与其他三个组别比较,不难发现设置菌株的目的是验证质粒自身及酵母菌
71、原基因组不携带纤维素酶基因。(3)基因表达包括转录和翻译两个过程。通过图示来看菌株中,纤维素酶只分布在细胞质基质中,而菌株和菌株的纤维素酶分布在内质网、高尔基体、囊泡、细胞外,所以菌株、中参与纤维素酶合成和分泌的细胞器还有内质网、高尔基体。(4)菌株、进行对比,不难发现信号肽的作用是引导多肽(纤维素酶)进入内质网加工,再经高尔基体分泌到胞外,这样纤维素酶可在胞外将纤维素水解为葡萄糖,供酵母菌吸收利用。而菌株纤维素酶在胞内无法水解纤维素,故在以纤维素为唯一碳源的培养基上,菌株不能存活。(5)酵母菌无氧呼吸生成酒精,场所为细胞质基质。菌株和均能水解纤维素产生酒精,两组进行对比,菌株的纤维素酶流失多
72、,菌株因导入A基因片段使得纤维素酶固定于细胞壁,减少因培养液更新而造成的酶的流失,酶的利用率更高。13.(2014课标,40,15分)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关,若从该植物中获得该耐旱基因,并将其转移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题:(1)理论上,基因组文库含有生物的基因;而cDNA文库含有生物的基因。(2)若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文库,再从中出所需的耐旱基因。(3)将耐旱基因导入农杆菌,并通过农杆菌转化法将其导入植物的体细胞中,经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该
73、基因的,如果检测结果呈阳性,再在田间试验中检测植株的是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为31时,则可推测该耐旱基因整合到了(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。答案答案(1)全部部分(2)筛选(3)乙表达产物耐旱性(4)同源染色体的一条上解析解析本题考查对基因工程应用的相关知识的识记和理解。(1)基因组文库包含某种生物的全部基因,cDNA文库又称为部分基因文库,含有生物的部分基因。(2)植物甲基因组文库中有该种植物的全部基因,从中可筛选出耐旱基因。(3)植物乙的耐旱性低,所以植物乙体细胞作为受体细胞;要确定耐旱基因是否正确表
74、达,应检测该基因的表达产物,对于个体水平的检测,应在干旱的田间进行试验,检测植物乙耐旱性是否得到了提高。(4)将耐旱基因看作A,不耐旱基因看作a,AaAa耐旱与不耐旱数量比为31,则耐旱基因整合到了同源染色体的一条上。考点考点1 1基因工程的工具与操作程序基因工程的工具与操作程序1.(2018北京海淀期中,13)下列关于基因操作工具的叙述,正确的是()A.并非所有目的基因都可用PCR方法获取B.通常以抗生素合成基因作为标记基因C.限制酶识别并在特定位置断开氢键D.DNA连接酶可将脱氧核苷酸连接成长链A A组组2016201620182018年高考模拟年高考模拟基础题组基础题组三年模拟答案答案A
75、当目的基因的序列已知,并且相对分子质量较小时,可以采用人工合成的方法或者PCR的方法获取;当目的基因的部分序列已知时,可采用PCR的方法获取;当相对分子质量较大或序列未知时,可从基因文库中获取,A选项正确。通常以抗生素抗性基因作为标记基因,B选项错误。限制酶识别并在特定位点断开磷酸二酯键,C选项错误。DNA连接酶只能连接两个DNA片段,D选项错误。2.(2018北京西城期末,19)利用人胰岛B细胞构建cDNA文库,然后通过核酸分子杂交技术从中筛 选 目 的 基 因 , 筛 选 过 程 如 图 所 示 。 下 列 说 法 错 误 的 是()A.cDNA文库的构建需要用到逆转录酶B.图中的菌落是通
76、过稀释涂布法获得的C.核酸分子杂交的原理是碱基互补配对D.从该文库中可筛选到胰高血糖素基因答案答案DcDNA是由mRNA逆转录获得的,需要逆转录酶催化,A正确;由图可知,培养基上的单菌落均匀分布,可见图中菌落是通过稀释涂布平板法获得的,B正确;核酸分子杂交时,严格遵循碱基互补配对原则,C正确;该文库为cDNA文库,由人胰岛素B细胞的mRNA逆转录获得,而胰岛B细胞分泌胰岛素,不分泌胰高血糖素,从而不会产生指导胰高血糖素合成的mRNA,故不能从该文库中获得胰高血糖素基因,D错误。3.(2017北京丰台期末,20)土壤农杆菌侵染植物细胞时,Ti质粒上的T-DNA片段转入植物的基因 组 。 利 用
77、农 杆 菌 以 T i 质 粒 作 为 运 载 体 进 行 转 基 因 , 下 列 相 关 叙 述 正 确 的 是()A.目的基因应插入T-DNA片段外,以防止破坏T-DNAB.用Ca2+处理农杆菌,以利于其侵染植物细胞C.Ti质粒是一种环状DNA分子,属于细菌的拟核DNAD.T-DNA片段有利于介导外源DNA整合到植物的染色体答案答案DTi质粒为土壤农杆菌中独立于拟核之外的一种小型环状DNA分子,其上含有可转移的DNA片段,即T-DNA片段,因此利用农杆菌以Ti质粒作为运载体进行转基因,目的基因应插入T-DNA片段内,A、C错误。将目的基因导入微生物细胞时,常用Ca2+处理细胞,使其处于感受
78、态,便于吸收周围环境中的DNA分子,B错误。疑难解惑疑难解惑农杆菌侵染植物利用的是自身的趋化性特点,即植物的受伤组织会产生一些糖类和酚类物质吸引根瘤农杆菌向受伤组织集中并侵染。农杆菌侵染植物细胞后,植物的创伤信号启动Ti质粒上的相关基因表达,其表达出的酶随后将Ti质粒的T-DNA切割下来,转移到植物细胞中。4.(2016北京西城期末,19)大肠杆菌PUC19质粒如下图所示。LacZ基因是PUC19质粒上重要的标记基因,其表达产物能水解X-gal,进而使大肠杆菌菌落呈蓝色。用EcoR构建重组质粒,导入受体菌(不含L a c Z基因和氨苄青霉素抗性基因)并进行检测。下列叙述不正确的是()A.应用涂
79、布法将受体菌群接种在培养基表面B.培养基中应含有氨苄青霉素和X-galC.挑取菌落的接种环在操作前后都应该灼烧灭菌D.应挑取培养基表面的蓝色菌落进行扩大培养答案答案D本题欲通过氨苄青霉素抗性基因和LacZ基因检测目的基因是否导入受体细胞,需要用涂布法将受体菌均匀涂抹在培养基上,便于得到均匀的单菌落用于检测,A正确;由题意可知,培养基中应含有氨苄青霉素和X-gal以检测相应标记基因是否导入受体细胞,B正确;挑取菌落的接种环在操作前后都应该灼烧灭菌,以防污染,C正确;用EcoR构建重组质粒会破坏LacZ基因,所以成功导入目的基因的受体菌形成的菌落不呈现蓝色,D错误。5.(2016北京顺义期末,26
80、)下列有关基因工程操作的叙述中,正确的是()A.用同种限制酶切割载体与目的基因可获得相同的黏性末端B.检测到受体细胞含有目的基因就标志着基因工程操作的成功C.以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列相同D.用含抗生素抗性基因的质粒作为载体是因为其抗性基因便于与外源基因连接答案答案A限制性核酸内切酶能识别并切割特定的核苷酸序列,形成特定的黏性末端,用同种限制酶切割载体与目的基因可获得相同的黏性末端,A正确;基因工程操作成功的标志是目的基因在受体细胞中成功表达,B错误;因为1种氨基酸可由1种或多种密码子决定,且真核生物的基因包括编码区和非编码区等,以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的
81、目的基因没有非编码区,所以与原基因的碱基序列不同,C错误;用质粒中的抗生素抗性基因作为标记基因,一般用于检测目的基因是否成功导入受体细胞,D错误。6.(2017北京东城期末,33)CRISPR/Cas9系统作为新一代基因编辑工具,具有操作简便、效率高、成本低的特点。该系统由Cas9和单导向RNA(sgRNA)构成。Cas9是一种核酸内切酶,它和sgRNA构成的复合体能与DNA分子上的特定序列结合,并在PAM序列(几乎存在于所有基因)上游切断DNA双链(如图所示)。DNA被切断后,细胞会启动DNA损伤修复机制。在此基础上如果为细胞提供一个修复模板,细胞就会按照提供的模板在修复过程中引入片段插入或
82、定点突变,从而实现基因的编辑。(1)真核细胞中没有编码Cas9的基因,可利用基因工程的方法构建,将Cas9基因导入真核细胞。Cas9是在细胞中的合成的,而sgRNA的合成需要酶的催化。(2)如图所示,CRISPR/Cas9系统发挥作用时,sgRNA分子的序列与基因组DNA中特定碱基序列因为所以能结合在一起,然后由Cas9催化水解,从而使DNA分子断裂。(3)一般来说,在使用CRISPR/Cas9系统对不同基因进行编辑时,应使用Cas9和(填“相同”或“不同”)的sgRNA进行基因的相关编辑。(4)通过上述介绍,你认为基于CRISPR/Cas9系统的基因编辑技术在等方面有广阔的应用前景。(至少答
83、出两点)答案答案(1)基因表达载体核糖体RNA聚合(2)碱基序列互补磷酸二酯键(3)不同(4)基因治疗、基因水平进行动植物的育种、研究基因的功能等(合理即可)解析解析(1)真核细胞中没有编码Cas9的基因,可利用基因工程的方法构建基因表达载体,将Cas9基因导入真核细胞。由题意可知,Cas9是一种核酸内切酶,化学本质是蛋白质,蛋白质合成的场所是核糖体。sgRNA是RNA,其合成过程是转录,需要RNA聚合酶的催化。(2)sgRNA分子的序列与基因组DNA中特定碱基序列能结合在一起,是因为两者的碱基序列可以互补配对。Cas9是一种核酸内切酶,能够催化脱氧核糖核苷酸之间的磷酸二酯键水解,使DNA分子
84、断裂。(3)在使用CRISPR/Cas9系统对不同基因进行编辑时,根据碱基互补配对原则,应使用Cas9和不同的sgRNA进行基因的相关编辑。(4)应用前景可结合以下几方面回答:从学过的“基因工程的应用”,进行类似的推测如基因治疗(遗传性疾病、癌症研究、治疗病毒感染性疾病:a.改造病毒宿主细胞使其免于感染;b.改造病毒使其不能完成复制和传播)等。从分子水平改变基因后可能出现的现象入手:如基因失效等,用于基因功能的研究。从育种的角度:新品种的改造和培育(与基因工程相比,优势在哪儿?如定点修饰,高效定向,降低转基因的不稳定性)。模式生物的构建(短时间产生突变体):可以用于癌症的研究。解后反思解后反思
85、本题以科研工作中的实验操作为素材,让学生在真实的实践情境中借助科学知识去解释、解决问题,引导学生关注当代社会科技的前沿与发展。在展现生物学界的最新技术的同时,引导学生思考如何让技术为社会服务。本题在结合学生已有知识,分析最新的基因编辑技术CRISPR/Cas9系统的同时,以开放性的设问“通过上述介绍,你认为基于CRISPR/Cas9系统的基因编辑技术在等方面有广阔的应用前景。(至少答出两点)”鼓励学生活学活用,进行创新性思考,引导学生摆脱经大量练习形成的僵化思维。考点考点2 2PCRPCR技术及基因工程的应用技术及基因工程的应用1.(2018北京海淀期中,29)科研人员通过PCR获得肝细胞特异
86、性启动子白蛋白启动子,将该启动子与Cre重组酶基因结合构建表达载体,培育出在肝细胞特异性表达Cre重组酶的转基因小鼠。下列叙述正确的是()A.将该表达载体导入肝细胞以获得转基因小鼠B.PCR获得白蛋白启动子需设计特异性的引物C.构建该表达载体需要限制酶和DNA聚合酶D.通过核酸分子杂交技术检测目的基因是否完成表达答案答案B将表达载体导入肝细胞无法获得转基因小鼠个体,应将表达载体导入受精卵,后者可以发育成新的个体,A选项错误。根据碱基互补配对原则,需设计特异性引物才能通过PCR获得白蛋白启动子,B选项正确。构建该表达载体需要限制酶和DNA链接酶,不需要DNA聚合酶,C选项错误。通过核酸分子杂交技
87、术只能检测目的基因是否转入(运用DNADNA分子杂交技术)以及目的基因是否转录(运用DNARNA分子杂交技术)。检测是否表达,是要检测蛋白质,需要用抗原抗体杂交技术,D选项错误。2.(2018北京海淀期中,28)从人的胰岛B细胞中提取出总RNA,经反转录后得到cDNA。以cD-NA为模板,利用PCR扩增目的基因,无法得 到 的 是()A.胰岛素基因B.微管蛋白基因C.RNA聚合酶基因D.生长激素基因答案答案D由于细胞分化过程中基因的选择性表达,生长激素基因的表达仅发生在垂体细胞中,所以从人的胰岛B细胞中提取出总RNA,经反转录后得到cDNA后,是无法扩增出生长激素基因的,故选D。微管蛋白基因和
88、RNA聚合酶基因属于“管家基因”,也就是在任何细胞中都会表达的基因;胰岛素基因只在胰岛B细胞中进行特异性的表达。易错警示易错警示已分化的细胞其核DNA相同,仍然含有全套的遗传物质,但是不同的细胞进行了基因的选择性表达,所以从分化的细胞中提取出的总RNA,包括“奢侈基因”(只在该细胞中表达的基因)和“管家基因”(在所有细胞中都表达的基因)所转录出来的RNA,所以经过反转录后得到的cDNA应该只包含“管家基因”和在该细胞中表达的“奢侈基因”。3.(2018年北京朝阳一模,3)荧光定量PCR技术可定量检测样本中某种DNA含量。其原理是:在PCR反应体系中每加入一对引物的同时加入一个与某条模板链互补的
89、荧光探针,当Taq酶催化子链延伸至探针处,会水解探针,使荧光监测系统接受到荧光信号,即每扩增一次,就有一个荧光 分 子 生 成 。 相 关 叙 述错误的是()A.引物与探针均具特异性,与模板结合时遵循碱基互补配对原则B.Taq酶可以催化子链沿着35方向延伸,需dNTP作为原料C.反应最终的荧光强度与起始状态模板DNA含量呈正相关D.若用cDNA作模板,上述技术也可检测某基因的转录水平答案答案BTaq酶可以催化子链沿着53方向延伸,需dNTP作为原料,B选项错误;据题干信息“每扩增一次,就有一个荧光分子生成”推知,C、D选项正确。4.(2017北京东城一模,4)绿叶海天牛(简称甲)吸食滨海无隔藻
90、(简称乙)后,身体就逐渐变绿。这些“夺来”的叶绿体能够在甲体内长期稳定存在,有科学家推测其原因是在甲的染色体DNA上可能存在乙的编码叶绿体部分蛋白的核基因。为证实上述推测,以这种变绿的甲为材料进行 实 验 , 下 列 方 法 和 结 果最能支持上述推测的是()A.通过PCR技术,从甲体内的DNA中克隆出属于乙的编码叶绿体蛋白的核基因B.通过核酸分子杂交技术,在甲体内检测到乙的编码叶绿体蛋白的核基因转录出的RNAC.给甲提供14CO2,一段时间后检测到其体内的部分有机物出现放射性D.用乙编码叶绿体蛋白的核基因作探针与甲的染色体DNA杂交,结果显示出杂交带答案答案D本题以变绿的绿叶海天牛为材料考查
91、了核酸分子杂交技术、PCR等实验方法以及考生对信息的获取与分析能力。本题探究的是甲“夺来”的叶绿体能够在甲体内长期稳定存在的原因,即在甲的染色体DNA上可能存在乙的编码叶绿体部分蛋白的核基因。A选项只能说明甲体内含有编码乙的叶绿体蛋白的DNA,不能说明该DNA的位置;同理B选项也只能说明甲体内含有编码乙的叶绿体蛋白的DNA,且该DNA能够发生转录,却不能说明该DNA的位置;C选项给甲提供14CO2,研究的是14C转移路径,与实验目的无关;D选项中用乙编码叶绿体蛋白的核基因作探针与甲的染色体DNA杂交,结果显示出杂交带,说明甲的染色体DNA上确实存在乙编码叶绿体蛋白的核基因。解题关键解题关键明确
92、实验的目的“推测其原因是在甲的染色体DNA上可能存在乙的编码叶绿体部分蛋白的核基因”,关键题眼是“甲的染色体DNA上”,只有D选项中明确指出探针与甲的染色体DNA进行杂交,故选D。5.(2017北京丰台期末,18)实验室常用PCR技术对DNA进行体外扩增,下列相关叙述正确的是()A.需要解旋酶和耐高温的DNA聚合酶B.反应过程包括变性复性延伸C.95时DNA的磷酸二酯键断开D.引物与模板结合后向5方向延伸答案答案BPCR技术的实质是体外DNA的复制,DNA双链解旋过程利用的是95的高温将双链之间的氢键打开,即变性过程;反应过程包括变性复性延伸;引物与模板结合后向3方向延伸。6.(2016北京海
93、淀一模,3)用PCR方法检测转基因植株是否成功导入目的基因时,得到以下电泳图谱。其中1号为DNA标准样液(Marker),10号为蒸馏水,PCR时加入的模板DNA如图所示。据此作出的分析不合理的是()A.PCR产物的分子大小在250500bp之间B.3号样品为不含目的基因的载体DNAC.9号样品对应植株不是所需的转基因植株D.10号确定反应体系等对结果没有干扰答案答案BPCR技术可以通过设计特定的引物来扩增特定的DNA片段,凝胶电泳可以分离扩增大小不同的DNA片段,分子越小,单位时间内移动距离越远。以1号DNA标准样液作为对照,可以判断38号PCR产物的DNA分子大小在250500bp之间,4
94、9号为转基因植株,理论上应包含目的基因,且目的基因的片段大小应为250500bp,A正确,B错误;9号电泳结果没有出现大小在250500bp之间的条带,所以9号样品对应植株不是所需的转基因植株,C正确。7.(2018北京朝阳期中,40)DNA分子由两条反向平行的脱氧核苷酸链组成。DNA复制时,一条子链是连续合成的,另一条子链是不连续合成的(即先形成短链片段再相互连接),这种复制方式称为半不连续复制,如图1。(1)DNA复制时,子链延伸的方向为(DNA单链中具有游离磷酸基团的一端称为5末端),这一过程需要酶催化,该酶作用的机理是。(2)半不连续复制是1968年日本科学家冈崎提出的。为验证假说,他
95、进行了如下实验:让T4噬菌体在20时侵染大肠杆菌70min后,将同位素3H标记的脱氧核苷酸添加到大肠杆菌的培养基中,在2秒、7秒、15秒、30秒、60秒、120秒后,分离T4噬菌体DNA并通过加热使DNA分子全部变性后,再进行密度梯度离心,以DNA单链片段分布位置确定片段大小(分子越小离试管口距离越近),并检测相应位置DNA单链片段的放射性,结果如图2。在噬菌体DNA中能够检测到放射性,其原因是。研究表明,富含GC碱基的DNA分子加热变性时需要的温度较高。推测其原因是。图2中,与60秒结果相比,120秒结果中短链片段的量,原因是。研究还发现提取的噬菌体DNA上紧密结合了一些小RNA,根据PCR
96、反应所需条件推测,RNA的作用是。答案答案(1)53DNA聚合降低反应的活化能(2)3H标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收,为噬菌体DNA复制提供原料DNA分子中G+C的比例高,氢键较多,分子结构更加稳定减少短链片段连接成长链片段作为子链延伸的引物解析解析(1)由图可知,DNA复制时,子链延伸的方向为53。DNA复制过程需要DNA聚合酶的催化。酶催化反应的机理是降低反应的活化能。(2)噬菌体侵染大肠杆菌后,利用大肠杆菌的原料和能量等来增殖,3H标记的脱氧核苷酸被大肠杆菌吸收,为噬菌体DNA复制提供原料,所以在噬菌体DNA中能够检测到放射性。GC碱基对之间含有三个氢键,AT之间含有两个氢键,所以富含
97、GC碱基的DNA分子加热变性时需要的温度较高。据图2可知,与60秒结果相比,120秒结果中短链片段的量减少,这是因为短链片段连接成长链片段。噬菌体DNA上紧密结合了一些小RNA,根据PCR反应所需条件推测,RNA的作用是作为子链延伸的引物。B B组组2016201620182018年高考模拟年高考模拟综合题组综合题组时间:40分钟分值:70分一、选择题(每题6分,共24分)1.(2018北京海淀期中,14)为使玉米获得抗除草剂性状,需进行如图所示的操作。报告基因的产物能催化无色物质K呈现蓝色。转化过程中,愈伤组织表面常残留农杆菌,导致未转化愈伤组织也可能在选择培养基上生长。下列叙述不 正 确的
98、()A.筛选1需要用氨苄青霉素培养基筛选出成功导入表达载体的农杆菌B.筛选2需要用无色物质K处理愈伤组织并筛选出呈现蓝色的组织C.报告基因在玉米的愈伤组织和农杆菌细胞中均能正确表达D.诱导幼胚脱分化形成愈伤组织的培养基需添加植物激素答案答案C报告基因含有内含子,农杆菌是细菌,农杆菌不能剪接转录得来的mRNA前体(即除去内含子,连接外显子),故不能产生报告基因的mRNA,不能正确表达报告基因,故C选项错误。解题关键解题关键准确获取图中报告基因(含内含子)这个信息,是解题的关键。2.(2018北京东城期末,24)利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂,用于降解某种农药的残留 , 基 本 流
99、程 如 图 。 下 列 叙 述 正 确 的 是()A.过程的反应体系中需要加入反转录酶和核糖核苷酸B.过程需使用限制酶和DNA聚合酶,是基因工程的核心步骤C.过程需要使用NaCl溶液制备感受态的大肠杆菌细胞D.过程可利用PCR技术鉴定CarE基因是否成功导入受体细胞答案答案D过程的反应体系中需要加入反转录酶和脱氧核糖核苷酸来合成cDNA,A选项错误;过程需使用限制酶和DNA连接酶来构建表达载体,是基因工程的核心步骤,B选项错误;过程需要使用CaCl2溶液制备感受态的大肠杆菌细胞,C选项错误。3.(2017北京海淀一模,5)科研人员分别将蛋白C基因和蛋白G(葡萄糖转运蛋白)基因与空质粒连接,构建
100、表达载体。将空质粒和上述两种表达载体分别转入三组蛋白G缺陷的细胞,在三种不同浓度的葡萄糖间隔刺激下,测定三组细胞的葡萄糖转运速率,结果如下图。下列分析不正确的是()A.组实验的目的是排除空质粒对实验结果的影响B.、组葡萄糖转运速率随葡萄糖浓度增加而减小C.由实验结果推测蛋白C是一种葡萄糖转运蛋白D.实验结果表明蛋白C的转运功能强于蛋白G答案答案B本题考查学生在探究蛋白C的功能这个实验情景中的信息获取与加工、逻辑分析与推理、科学实验探究能力。A选项考查学生实验设计的评价,组实验和组实验在该实验设计中均为对照组,前者为空白对照用于排除空质粒对实验结果的影响,后者为条件对照,用来作为判断蛋白C功能的
101、标准,A正确;B、D选项考查学生对实验数据的分析,、组葡萄糖转运速率随葡萄糖浓度增加而增加,蛋白C的转运功能强于蛋白G,B错误,D正确;C选项中的结论可以通过图示信息得出,正确。4.(2017北京海淀期末,20)微生物常被用于基因工程中。下列相关叙述正确的是()A.从耐热的细菌中获取PCR所需的DNA连接酶B.大肠杆菌、酵母菌等是基因工程常用的载体C.作为载体的DNA分子需具有合成抗生素的基因D.常利用土壤农杆菌将目的基因导入植物细胞答案答案D可以从耐热的细菌中获取耐高温的DNA聚合酶,PCR扩增需要耐高温的DNA聚合酶,A错误;基因工程常用的载体是质粒、动植物病毒、噬菌体衍生物等,大肠杆菌和
102、酵母菌是常用受体菌,B错误;基因工程的运载体需要有标记基因,如抗生素抗性基因等,C错误;农杆菌转化法是目的基因导入植物细胞的常用方法,D正确。易错警示易错警示载体含有标记基因的目的是便于筛选出导入重组质粒的受体细胞,但标记基因不一定是抗生素抗性基因。5.(2018海淀期中,34)萝卜的蛋白A具有广泛的抗植物病菌作用,而且对人体没有影响。我国科学家欲获得高效表达蛋白A的转基因大肠杆菌作为微生物农药,做了相关研究。(15分)(1)研究者用相同的酶处理蛋白A基因和pET质粒,得到重组质粒,再将重组质粒置于经处理的大肠杆菌细胞悬液中,获得转基因大肠杆菌。(2)检测发现,转入的蛋白A基因在大肠杆菌细胞中
103、表达效率很低,研究者推测不同生物对密码子具有不同的偏好,因而设计了与蛋白A基因结合的两对引物(引物B和C中都替换了一个碱基),并按图2方式依次进行4次PCR扩增,以得到新的蛋白A基因。这是一种定点的技术。二、非选择题(共46分)图2所示的4次PCR应该分别如何选择图1中所示的引物?请填写以下表格(若选用该引物划“”,若不选用该引物则划“”)。(3)研究者进一步将含有新蛋白A基因的重组质粒和分别导入大肠杆菌,提取培养液中的蛋白质,用方法检测并比较三组受体菌蛋白A的表达产物,判断新蛋白A基因表达效率是否提高。为检测表达产物的生物活性,研究者将上述各组表达产物加入到长满了植物病菌的培养基上,培养一段
104、时间后,比较的大小,以确定表达产物的生物活性大小。(4)作为微生物农药,使用时常喷洒蛋白A基因的发酵产物而不是转蛋白A基因的大肠杆菌,其优点是。引物A引物B引物C引物DPCR1PCR2PCR3PCR4答案答案(1)限制酶和DNA连接CaCl2(2)基因突变如下表所示。(3)含有蛋白A基因的重组质粒、空质粒(pET质粒)抗原抗体杂交抑菌圈(4)对人、畜、农作物和自然环境安全;不会造成基因污染;有效成分纯度较高(答对一点或其他合理答案均可得分)引物A引物B引物C引物DPCR1PCR2PCR3PCR4解析解析(1)研究者利用感受态细胞转化法将重组质粒导入受体细胞。构建重组质粒时,先用相同的限制酶和D
105、NA连接酶处理蛋白A基因和pET质粒,得到重组质粒,再将重组质粒置于经CaCl2处理的大肠杆菌感受态细胞悬液中进行转化。(2)通过设计引物,在引物中进行碱基的替换,通过PCR技术扩增,得到突变的新基因,属于定点基因突变技术。(2)解决此题的关键点是牢牢把握DNA聚合酶的延伸方向是5端到3端,正确理解PCR3,通过PCR1、PCR2产物进行变性和退火,得到了如图所示的两类分子,此时不需要引物,直接延伸即可。(3)获取“检测并比较三组受体菌蛋白A的表达产物”中信息,即可作答。检测蛋白A是否产生用抗原抗体杂交技术。(4)这一题较为开放,答案合理即可得分。6.(2018北京朝阳期末,33)水稻抗稻瘟病
106、的主效基因是P基因,其表达受乙烯诱导。为确定该基因启动子中响应乙烯诱导的必需区域,研究者利用PCR获得基因全长启动子A及其不同长度的5端缺失体B、C、D。构建的重组质粒分别命名为pA、pB、pC、pD,如下图所示。(15分)(1)启动子是识别并结合的位点,可以启动转录过程。(2)将上述重组质粒分别导入水稻愈伤组织后,使用加入的培养基,筛选出抗性愈伤组织。(3)研究者通过实验发现“全长P基因启动子具有很强的乙烯诱导响应”,请根据这一结论完成实验方案及预期结果。实验材料处理预期结果pA转基因愈伤组织乙烯利处理6h大量蓝色Gus斑点乙烯利处理6h水处理6h(4)利用技术将上述愈伤组织培养成植株,乙烯
107、利诱导6h后检测叶片中Gus基因的表达水平,结果如下。由图可知,P基因启动子中bp区段是响应乙烯诱导的重要区域。答案答案(1)RNA聚合酶(2)潮霉素(3)(4)植物组织培养-3572-2693实验材料处理结果或预期结果非转基因愈伤组织无蓝色Gus斑点pA转基因愈伤组织少量(无)蓝色Gus斑点解析解析(1)启动子是RNA聚合酶的结合位点,可以启动基因的转录。(2)该重组质粒的标记基因是潮霉素抗性基因,所以应该在培养基中加入潮霉素进行选择。(3)实验遵循单一变量原则,按照三组实验之间只能有一个变量的差异进行填写即可。(4)由图可知,pA转基因植株Gus基因的表达水平最高,其余植株的Gus基因的表
108、达水平均明显下降,所以P基因启动子中-3572-2693bp区段是响应乙烯诱导的重要区域。7.(2017北京海淀一模,30)四膜虫是单细胞真核生物,营养成分不足时,进行接合生殖,过程如图1所示。科研人员用高浓度的DDT处理不耐药的野生型四膜虫,经筛选获得了纯合的耐药四膜虫。为研究四膜虫耐药的机理,进行了相关实验。(16分)(1)高浓度DDT处理四膜虫可获得耐药个体,原因是DDT对四膜虫具有作用,使耐药的个体被保留。(2)为研究耐药性的遗传,科研人员将四膜虫分为80组进行实验,每一组两只四膜虫,一只是纯合的耐药四膜虫,另一只是野生型四膜虫。每一组的一对四膜虫接合生殖后得到的四膜虫均耐药。若每一组
109、接合后的四膜虫再次相互接合,在80组实验结果中,出现耐药四膜虫的组数约为组,则表明耐药性受一对等位基因控制,并且耐药为性;若80组实验结果中,出现耐药四膜虫的组数约为组,则表明耐药性受两对等位基因控制,并且这两对基因独立分配。(3)为研究基因A与四膜虫的耐药性是否有关,科研人员提取耐药个体的DNA,用图2所示的引物组合,分别扩增A基因的A1片段、A3片段。据图分析,用引物、组合扩增后,得到的绝大部分DNA片段是下图中的。将大量N基因片段与扩增得到的A1片段、A3片段置于PCR反应体系中进行扩增,得到的绝大多数扩增产物是。回收的PCR扩增产物通过基因工程方法转入耐药四膜虫细胞中,并用加入的培养液
110、筛选,获得A基因的四膜虫,这种四膜虫在高浓度DDT处理下生长速率明显下降,表明A基因是耐药基因。(4)从进化角度分析,营养成分不足时,四膜虫进行接合生殖的优势是。答案答案(1)选择(2)60显45(3)dA1NA3巴龙霉素被敲除(4)通过基因重组,增加遗传多样性,有利于适应环境解析解析(1)本小题需要学生利用自然选择学说分析四膜虫耐药性产生的原因,DDT作为环境因素能够选择具有耐药性的个体,淘汰不耐药的个体。(2)本小题以耐药性的遗传为背景考查学生对遗传规律的理解和应用。解题中需要以实验结论为条件,去推测实验结果。若耐药性受一对等位基因控制,则符合基因的分离定律。根据纯合的耐药四膜虫与野生型四
111、膜虫接合生殖后得到的四膜虫均耐药,可知耐药性为显性。杂合耐药性个体自交后代耐药性个体所占比例为3/4,故此组数为803/4=60。若耐药性受两对等位基因控制,则符合基因的自由组合定律,其中杂合体自交后代在理论上会出现9331的性状分离比,由题意可知,双显个体为耐药性个体,单显和双隐个体应不具有耐药性,故耐药性个体所占比例为9/16,80组实验结果中,出现耐药四膜虫的组数为809/16=45。(3)本小题以基因A与四膜虫的耐药性关系研究为背景,考查学生对PCR技术和DNA分子结构的理解。用引物、组合扩增后,得到的绝大部分DNA片段应该包括引物,故选d。据图分析,A1片段、N基因片段和A3片段可以
112、通过x、y实现连接,故此扩增产物为A1NA3。回收的PCR扩增产物通过基因工程方法转入耐药四膜虫细胞中,会形成两种四膜虫,即转基因成功和不成功的四膜虫,需要通过巴龙霉素(标记基因)进行筛选,获得转基因成功的四膜虫。由于A1NA3片段可以替换四膜虫细胞内的正常A基因,因此可以获得A基因被敲除的四膜虫。(4)本小题考查学生使用进化和适应观分析实际问题的能力。从进化角度分析,营养成分不足时,四膜虫进行接合生殖的优势是通过基因重组,增加遗传多样性,有利于适应环境。思路梳理思路梳理本题出题思路体现了当前生物学的研究方向,通过群体研究发现耐药性,进而通过个体杂交实验研究耐药性的遗传规律,深究机理,深入到细胞或分子水平找到耐药性的相关基因,体现了严谨的思维逻辑,为考生呈现出生命科学研究的独特魅力。考生需具备结构和功能观、进化和适应观才能梳理题干信息和准确表述答案。
