1、第九单元现代生物科技专题专题25基因工程考纲解读主题考点内容要求高考示例常考题型预测热度基因工程1基因工程的原理和技术基因工程的诞生2017课标全国,38,15分2017课标全国,38,15分2017天津理综,9,12分非选择题基因工程的原理及技术(含PCR技术)2基因工程的应用和发展基因工程的应用2017课标全国,38,15分2015北京理综,5,6分选择题非选择题蛋白质工程分析解读“基因工程”在现代生物科技专题模块中占有举足轻重的地位,是教材知识的重点,也属于高考命题的热点之一。主要内容包括基因工程特殊工具的作用和特点、基因工程操作步骤以及基因工程在工农业生产和实践方面的应用,其中限制酶的
2、种类和作用是该考点的难点。从近年高考看,该考点主要以信息材料的形式结合细胞工程和胚胎工程综合考查,所以复习时应注意加强横向联系。命题探究答案(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命题技巧1.本题以基因工程为大背景,通过提供新材料,考查学生理解、分析问题能力和知识应用能力2.本题将选修和必修的知识有机结合,综合考查基因表达的问题,立意新颖核心考点1.基因工程的原理及技术2.基因工程的应用3.DNA是主
3、要的遗传物质知识储备1.基因的转录和翻译2.噬菌体的增殖特点3.基因表达的鉴定4.肺炎双球菌的转化实验思路分析(1)人体中的基因A有内含子,将基因A导入大肠杆菌中,转录得到mRNA,大肠杆菌没有切除内含子对应的RNA序列的机制。内含子部分对应的mRNA序列阻断了蛋白A的合成(2)噬菌体的宿主细胞是细菌,噬菌体不能侵染家蚕(3)大肠杆菌是原核生物,作为受体细胞,有以下优点:结构简单、繁殖速度快、容易培养等(4)抗体具有特异性,一种抗体只能与特定的蛋白质结合,可根据蛋白A抗体的杂交情况来判断是否合成了蛋白A(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验是将一种生物个体的DNA转移到了另一种生物个体中,并表达
4、出了相应的蛋白质核心素养1.生命观念:结构与功能观,基因控制生物的性状2.理性思维:分析和获取题目信息,对大肠杆菌不能产生蛋白A作出合理解释五年高考考点一基因工程的原理和技术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C2.(2015重庆理综,6,6分)
5、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C3.(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D4.(2017课标全国,38
6、,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聚合酶、引物等,还加入了序列甲作为,加入了作为合成DNA的原料。(3)现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白,要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用,某同学做了如下实验
7、:将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分成四组,其中三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙,另一组作为对照,培养并定期检测T淋巴细胞浓度,结果如图2。由图2可知:当细胞浓度达到a时,添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加,此时若要使T淋巴细胞继续增殖,可采用的方法是。细胞培养过程中,培养箱中通常要维持一定的CO2浓度,CO2的作用是。仅根据图1、图2可知,上述甲、乙、丙三种蛋白中,若缺少(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所编码的肽段,则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。答案(1)编码乙的DNA序列起始端无ATG,转录出的mRNA无起始密码子(2)模板dNTP(3)进行细胞传代培养维持培养液
8、的pHC5.(2017天津理综,9,12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
9、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(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.
10、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(共12分)(1)A(2)2,4-D乙(3)除草剂(4)BD(5)6.(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
11、。(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
12、模板GC含量高(5)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
13、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(3)受体细胞8.(20
14、16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:限制酶BamHBclSau3AHind识别序列及切割位点ATCCCCTAATCAACTAGTGATCCTAGGCTTTTCG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
15、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(2)四环素引物甲和引物丙(3)TGATCCACTAGG都不能(4)7教师用书专用(917)9.(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
16、是否已导入受体细胞答案AD10.(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B11.(2013江苏单科,22,3分)小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应,为了克服这个缺陷,可选择性扩增抗体的可变区基因(目的基因)后再重组表达。下列相关叙述正确的是(多选)()A.设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列B.用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列C.PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DN
17、A聚合酶D.一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞答案BD12.(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
18、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)HSA13.(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
19、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
20、为胰岛素。答案(1)胰岛B细胞胰岛A细胞(每空3分,共6分)(2)DNA胰岛素原(每空3分,共6分)(3)菌体(3分)14.(2015四川理综,9,11分)将苏云金杆菌Bt蛋白的基因导入棉花细胞中,可获得抗棉铃虫的转基因棉,其过程如下图所示(注:农杆菌中Ti质粒上只有T-DNA片段能转移到植物细胞中)。质粒中“Bt”代表“Bt基因”,“KmR”代表“卡那霉素抗性基因”(1)过程需用同种酶对含Bt基因的DNA和Ti质粒进行酶切。为将过程获得的含重组质粒的农杆菌筛选出来,应使用培养基。(2)过程中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养,旨在让进入棉花细胞;除尽农杆菌后,还须转接到含卡那霉素的培养基上继续
21、培养,目的是。(3)若过程仅获得大量的根,则应在培养基中增加以获得芽;部分接种在无激素培养基上的芽也能长根,原因是。(4)检验转基因棉的抗虫性状,常用方法是。种植转基因抗虫棉能减少的使用,以减轻环境污染。答案(11分)(1)限制性核酸内切(1分)选择(1分)(2)T-DNA(1分)筛选获得T-DNA片段的植物细胞(2分)(3)细胞分裂素浓度(1分)芽顶端合成的生长素向基部运输,促进根的分化(2分)(4)投放棉铃虫(2分)农药(1分)15.(2015江苏单科,33,8分)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
22、: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
23、;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(8分)(1)磷酸二酯脱氧核苷酸(2)氢碱基互补配对4(3)62和416.(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
24、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
25、还含有游离的氨基17.(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
26、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,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
27、案(12分)(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考点二基因工程的应用和发展1.(2015北京理综,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C2.(2013广东理综,3,4分)从某海洋动物中获得一基因,其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物,首先要做的是
28、()A.合成编码目的肽的DNA片段B.构建含目的肽DNA片段的表达载体C.依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D.筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽答案C3.(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
29、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。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4.(2014课标全国,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
30、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文库中含有生物的基因。(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”)。
31、答案(15分)(1)全部(2分)部分(2分,其他合理答案也给分)(2)筛选(2分,其他合理答案也给分)(3)乙(2分)表达产物(2分,其他合理答案也给分)耐旱性(2分)(4)同源染色体的一条上(3分)教师用书专用(5)5.(2015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GD
32、NF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(10分)(1)使细胞分散开(2)Xho(3)(4)抗体传代三年模拟A组20162018年
33、模拟基础题组考点一基因工程的原理和技术1.(2018天津实验中学第二次段考,33)下列关于基因工程工具的叙述,正确的是()A.载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因B.DNA连接酶可把目的基因与载体的黏性末端的碱基黏合,形成重组DNAC.Taq酶是用PCR仪对DNA分子扩增过程中常用的一种耐高温的DNA连接酶D.限制性核酸内切酶将一个链状DNA分子片段切成两个片段需消耗两个水分子答案D2.(2017北京海淀上学期期中,14)科学家将含有人体-抗胰蛋白酶基因的表达载体注射到羊的受精卵中,该受精卵发育的雌羊乳汁中含有-抗胰蛋白酶。上述过程一般不会发生()A.-抗胰蛋白酶基因与载体间基因重组
34、B.-抗胰蛋白酶基因在乳腺细胞中大量扩增C.RNA聚合酶识别乳腺特异表达基因的启动子D.乳腺细胞的高尔基体分泌-抗胰蛋白酶答案B3.(2018四川绵阳一诊,38)基因工程的应用十分广泛,利用此项技术可创造出更加符合人类需求的优良品种或产品。如美洲拟鲽(是鲽科下的一种比目鱼)的体液中存在抗冻蛋白,能够降低鱼的血液冰点。科学家按cDNA路线分离和克隆了抗冻蛋白基因,并将其导入番茄,获得了抗冻的番茄品种。根据有关知识,回答下列问题:(1)基因工程操作的核心步骤为,以mRNA为材料可以获得cDNA,其原理是。(2)将目的基因导入植物细胞最常用的方法是。(3)构建重组质粒,需要限制性核酸内切酶切取目的基
35、因、切割质粒。限制性核酸内切酶的识别序列和切割位点是GGATCC,限制性核酸内切酶的识别序列和切割位点是GATC。在质粒上有酶的一个切点,在目的基因的两侧各有1个酶的切点。在DNA连接酶的作用下,上述两种不同限制酶切割后形成的末端能否连接?。理由是。(4)质粒作为基因工程常用运载体必须具备的条件是(至少答2点)。答案(1)基因表达载体的构建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(2)农杆菌转化法(3)可以因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性(或平)末端是相同(4)能在宿主细胞内复制并稳定保存;具有多个限制酶切位点有利于剪切;具有标记基因有利于检测等4.(20
36、18河南新乡一模,12)噬菌体抗体库技术是指将人的全部抗体基因插入噬菌体的基因组中,然后让该噬菌体感染大肠杆菌,最终使抗体以融合蛋白的形式表达于噬菌体的表面,形成含有全套抗体谱的噬菌体抗体库。请回答下列问题:(1)人体内的抗体是在(细胞名称)中合成后,以胞吐的方式分泌到内环境中的。(2)若要获取人的抗体基因,可以从细胞中提取相应的RNA,通过逆转录过程获取片段,再合成目的基因。采用PCR技术扩增目的基因的过程中,需要的物质除模板链、四种脱氧核苷酸外,还需要。(3)构建重组DNA分子的目的是。在噬菌体抗体库的构建过程中,是否需要利用CaCl2处理大肠杆菌以制备感受态细胞?请写出原因:。(4)检测
37、大肠杆菌转录出的相应RNA时应采用技术,即从原核细胞中提取RNA,以为探针,与RNA杂交。该技术的原理是。答案(1)浆细胞(2)cDNA引物和DNA聚合酶(Taq酶)(3)使人的抗体基因在大肠杆菌细胞中稳定表达,并能传递给下一代不需要,噬菌体可以侵染大肠杆菌,可将重组DNA分子注入大肠杆菌(4)分子杂交用放射性同位素标记的目的基因(放射性同位素标记的抗体基因)碱基互补配对5.(2017江苏南京溧水高中上学期月考,32)在培育转基因植物的研究中,卡那霉素抗性基因(kan)常作为标记基因,只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答:(1)基因工程
38、的基本操作程序主要包括四个步骤:目的基因的获取、将目的基因导入受体细胞、。(2)A过程需要的酶有和。(3)要把重组质粒导入土壤农杆菌,首先必须用处理土壤农杆菌,使土壤农杆菌转变为态;然后将在缓冲液中混合培养完成转化过程。(4)含有重组质粒的土壤农杆菌侵染离体棉花叶片组织后,将离体棉花叶片组织培养成再生植株要经过C和E。如要确保再生植株中含有抗虫基因,可在C过程的培养基中加入。(5)目的基因能否在棉花植株体内维持和表达其遗传特性的关键是。这需要通过检测才能知道,检测采用的方法是。答案(1)基因表达载体的构建目的基因的检测与鉴定(2)限制酶DNA连接酶(3)Ca2+感受重组质粒和感受态细胞(4)脱
39、分化再分化卡那霉素(5)目的基因是否插入受体细胞的DNA分子上DNA分子杂交技术考点二基因工程的应用和发展6.(2017北京朝阳上学期期中,23)人们发现蛛丝蛋白比蚕丝蛋白更细,但强度却更大,于是有人试图通过破解蛛丝蛋白的结构从而推出其基因结构,以指导对蚕丝蛋白基因的改造,从而让蚕也吐出像蛛丝一样坚韧的丝,此过程的名称和依据的原理分别是()A.基因突变和DNARNA蛋白质B.基因工程和RNARNA蛋白质C.基因工程和DNARNA蛋白质D.蛋白质工程和蛋白质RNADNARNA蛋白质答案D7.(2017黑龙江大庆一中上学期期末,40)镰刀型细胞贫血症是一种单基因遗传病,患者的血红蛋白分子肽链第6位
40、氨基酸谷氨酸被缬氨酸代替,导致功能异常。回答下列问题:(1)异常血红蛋白的氨基酸序列改变的根本原因是编码血红蛋白基因的序列发生改变。(2)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中,可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的。此操作(填“属于”或“不属于”)蛋白质工程,理由是该操作。(3)用基因工程方法制备血红蛋白时,可先提取早期红细胞中的,以其作为模板,在酶的作用下反转录合成cDNA。cDNA与载体需在酶的作用下,拼接构建基因表达载体,导入受体菌后进行表达。(4)检测受体菌是否已合成血红蛋白,可从受体菌中提取,用相应的抗体进行杂交,若出现杂交带,则表明该受体菌已合成血红蛋白。答案(1)碱基对(
41、2)不属于没有对现有的蛋白质进行改造(3)mRNA逆转录限制酶和DNA连接(4)蛋白质抗原抗体8.(2017甘肃会宁一中第二次月考,40)利用乳腺生物反应器获取药用蛋白具有产量高、成本低等优点。如图为培育转基因奶牛获得人血清白蛋白的流程。请回答:(1)PCR扩增人血清白蛋白基因使用的酶是。要使人血清白蛋白基因在转基因奶牛的乳腺细胞中表达,应将其与基因的启动子等调控组件重组。(2)过程包括技术和胚胎移植技术;可用技术获得多只与该转基因奶牛遗传物质相同的牛犊。(3)若要检测牛奶中是否含有人血清白蛋白,可采用技术。答案(1)热稳定DNA聚合酶(Taq酶)牛乳腺蛋白(乳腺蛋白)(2)早期胚胎培养(动物
42、细胞培养)胚胎分割(3)抗原抗体杂交9.(2018河南豫南豫北名校联赛,38)基因治疗是把正常基因导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能,从而达到治疗疾病的目的。通过人工改造能使某种DNA病毒失去自我繁殖能力,但其DNA还能成功整合到宿主细胞染色体上,从而达到使用病毒作载体治疗某些疾病的目的。如图表示用这种病毒作载体治疗白血病的过程。请分析回答下列问题。(1)治疗过程用到的生物技术有。(2)用病毒作载体,必须保证病毒核酸为结构。人工改造这种病毒载体通常要加装以及启动子和终止子,启动子的作用是。(3)图示基因治疗方法(填“能”或“不能”)解决后代遗传问题。(4)鉴定目的基因是否整合到细胞染色体
43、上的方法是采用DNA分子杂交技术,即将转基因生物的基因组DNA提取出来,在含有目的基因的DNA片段上用等作标记,以此作为探针,使探针与基因组DNA杂交。答案(1)基因工程技术(转基因技术)和动物细胞培养(2)双螺旋(或双链)标记基因启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动基因转录出mRNA(3)不能(4)放射性同位素10.(2018安徽安庆第二次联考,36)材料一:人类可利用转基因番茄作为生物反应器生产人胰岛素。所用的人胰岛素基因是依据植物“偏爱”的密码子来设计所含的密码子,通过人工合成若干DNA片段,拼接而成,并且在胰岛素COOH端加上KDEL内质网滞留序列,避免胰岛素在植物细胞中降解。
44、将该基因置于果实专一性启动子的驱动之下通过农杆菌介导的方法转入番茄中,在番茄的果实中表达人胰岛素。材料二:T4溶菌酶在温度较高时易失去活性,科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造,使其表达的T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸,在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键,提高了T4溶菌酶的耐热性。(1)材料一中基因工程操作是采用方法获得目的基因的。获得的人胰岛素基因与人体细胞中胰岛素基因中编码氨基酸的碱基序列不同,但两者所编码的蛋白质中氨基酸序列相同,这是因为密码子具有。要想在体外获得大量该目的基因的片段,可以采用技术。(2)根据上述描述,转基因操作时所用的载体是,载体上的可以转移
45、至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上。(3)材料二属于工程范畴。该工程是指以分子生物学相关理论为基础,通过基因修饰或基因合成,对进行改造,或制造一种的技术。答案(1)人工合成简并性PCR(2)农杆菌的Ti质粒T-DNA(3)蛋白质现有蛋白质新蛋白质B组20162018年模拟提升题组 (满分：70分时间：40分钟)一、选择题(每小题4分,共4分)1.(2018北京海淀实验中学月考,36)图甲、乙中的箭头表示三种限制性核酸内切酶的酶切位点,Ampr表示氨苄青霉素抗性基因,neo表示新霉素抗性基因。下列叙述正确的是()A.图甲中的质粒用BamH切割后,含有4个游离的磷酸基团B.用Pst和H
46、ind酶切,可以保证重组DNA序列的唯一性C.在构建重组质粒时,可用Pst和BamH切割质粒和外源DNAD.导入目的基因的大肠杆菌可在含氨苄青霉素的培养基中生长答案B二、非选择题(共66分)2.(2018福建福安一中第一学期期中,39)下面是利用基因工程培育抗虫大豆的流程图,请据图回答:(10分)(1)上述流程的核心步骤是(填序号),完成步骤利用了技术。(2)如果从基因文库中获取抗虫基因,在构建基因文库过程需要用到的操作工具有;如果通过PCR技术获取抗虫基因,则需要准备4个物质条件,除需含目的基因的DNA和原料外,还需要。(3)该流程选用农杆菌中Ti质粒作为载体的主要原因是。(4)从分于水平上
47、检测大豆细胞中是否导入抗虫基因的方法是,从个体水平上检测大豆植株是否有抗虫特性的方法是。答案(1)植物组织培养(2)DNA连接酶、限制酶、载体已知核苷酸序列的引物、Taq酶(3)载体上T-DNA能将抗虫基因整合到宿主的染色体上(4)DNA分子杂交将害虫放置在棉花上观察害虫是否死亡3.(2018黑龙江哈师大附中期中,55)科学家将人的生长激素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组,并成功地在大肠杆菌中得以表达。但在进行基因工程的操作过程中,需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒,便于重组和筛选。已知限制酶的识别序列和切点是GGATCC,限制酶的识别序列和切点是GATC,请据图回答:(10分)(1)过程
48、所需要的酶是。(2)在构建基因表达载体的过程中,应用限制酶切割质粒,用限制酶切割目的基因。用限制酶切割目的基因和载体后形成的黏性(或平)末端通过原则进行连接。人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分子进行重组,原因是。(3)在过程中一般将受体大肠杆菌用进行处理,以增大的通透性,使含有目的基因的重组质粒容易进入受体细胞。(4)将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上,得到如图a所示的结果(圆点表示菌落),该结果说明能够生长的大肠杆菌中已导入了,反之则没有导入;再将灭菌绒布按到培养基a上,使绒布表面沾上菌落,然后将绒布按到含四环素的培养基上培养,得到如图b所示的结果(圆圈表示与图a中培养基
49、上对照无菌落的位置)。与图b圆圈相对应的图a中的菌落表现型是,这些大肠杆菌中导入了。(5)人体的生长激素基因能在大肠杆菌体内成功表达是因为。目的基因导入大肠杆菌中后表达的过程是。答案(1)逆转录酶(2)碱基互补配对人的基因与大肠杆菌DNA分子的双螺旋结构相同(3)CaCl2溶液细胞壁(4)普通质粒或重组质粒抗氨苄青霉素而不抗四环素重组质粒(5)二者共用一套密码子生长激素基因mRNA生长激素4.(2018天津南开中学第一次月考,3)如图表示科学家培养转绿色荧光蛋白基因植物的过程,请回答:(10分)(1)利用打孔器从烟草叶片上取多个大小相等的小圆片与重组农杆菌共培养一昼夜后,接种在含卡那霉素的培养
50、基上,为筛选出被农杆菌感染的小圆片,作为运载体的Ti质粒应含有基因,运载体上的是RNA聚合酶识别和结合的位点。为了将目的基因整合到烟草细胞的上,目的基因应插入Ti质粒的片段上。(2)图中小圆片周围长出的结构A称为,此后需要将生长良好的结构A转移到分化培养基上。图中过程为。本实验可使用特殊的仪器在A中检测目的基因的表达情况,请预测观察到的现象是。答案(1)卡那霉素抗性启动子染色体(核DNA)T-DNA(2)愈伤组织再分化(愈伤组织边缘或局部细胞)发出绿色荧光5.(2017河北唐山上学期期末,38)科学家通过利用PCR定点突变技术改造Rubisco酶基因,提高了光合作用过程中Rubisco酶对CO
51、2的亲和力,从而显著提高了植物的光合作用速率。请回答下列问题:(8分)(1)PCR过程所依据的原理是,利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成;扩增过程需要加入酶。(2)启动子是一段有特殊结构的DNA片段,其作用是。目的基因能在不同生物体内正常表达原来的蛋白质,说明整个生物界。(3)可利用定点突变的DNA构建基因表达载体。常用将基因表达载体导入植物细胞,还需用到植物细胞工程中的技术,来最终获得转基因植物。答案(1)DNA双链复制引物热稳定DNA聚合(或Taq)(2)RNA聚合酶识别和结合部位,驱动转录出mRNA共用一套密码子(3)农杆菌转化法植物
52、组织培养6.(2017河北衡水上学期五调,38)请回答利用农杆菌转化法培育转基因植物的相关问题:(8分)(1)培育转基因植物过程的核心步骤是,其目的是使目的基因在受体细胞中,并且可以通过复制遗传给下一代,同时,使目的基因表达和发挥作用。(2)构建基因表达载体时,可利用DNA连接酶连接被限制酶切开的键。基因表达载体的组成部分包括启动子、终止子、目的基因、复制原点等。(3)组成基因表达载体的单体是。基因表达载体中的启动子是识别和结合的部位,这种结合完成后才能驱动目的基因通过(填过程)合成mRNA。(4)用两种限制酶Xba和Sac(两种酶切出的黏性末端不同)切割某DNA,获得含目的基因的片段。若利用
53、该片段构建基因表达载体,应选用的Ti质粒是如图中的。注:图中箭头所指的位置是限制酶识别和切割的位点答案(1)基因表达载体的构建稳定存在(2)磷酸二酯标记基因(3)脱氧核苷酸RNA聚合酶转录(4)甲7.(2018河南中原名校质检,31)干旱会影响农作物产量,科学家们对此进行了研究。如图为用探针检验某一抗旱植物基因型的原理,相关基因用R和r表示。(10分)(1)基因R与r的本质区别是的不同。在利用PCR技术扩增R或r基因过程中,利用可寻找抗旱基因的位置并进行扩增。(2)若被检植株发生A现象,不发生B、C现象,则被检植物的基因型为。(3)用从基因文库中获取目的基因的方法获取抗旱基因时需要用到限制酶,
54、限制酶的具体作用部位是。(4)将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法,其依据主要是:当植物受到损伤时,伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物,吸引农杆菌移向这些细胞,这时农杆菌中的。(5)经检测,抗旱基因已经导入烟草细胞,但未检测出抗旱基因转录出的mRNA,从构建基因表达载体的角度推测,最可能的原因是。答案(1)脱氧核苷酸排列顺序(或碱基对排列顺序)引物(2)RR(3)磷酸二酯键(4)Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上(5)基因表达载体上的目的基因首端未加入启动子8.(2017云南昆明摸底调研,40)科学家将拟南芥的抗寒基因(CBFI),转入香蕉
55、以获得抗寒的香蕉品种。下图是某质粒载体上的Sac、Xba、EcoR、Hind四种限制酶的切割位点示意图。(10分)据图回答问题:(1)在该实验中为构建基因表达载体,用Sac、Xba切下CBFI基因后,对质粒载体进行切割的限制酶是,理由是。(2)连接CBFI基因到该质粒载体后,作为基因表达载体的组成还必须有。将重组质粒导入香蕉细胞最常用的方法是。(3)为了鉴别受体细胞中是否含有CBFI基因,可用含的培养基进行筛选。(4)科学家将生长健壮、苗龄一致的转基因香蕉(实验组)与非转基因香蕉(对照组)进行处理,鉴定两组之间的抗寒性差异,如果,则说明获得了抗寒的香蕉优质品种。答案(1)Sac、Xba用相同限制酶切割来源不同的DNA后,可产生相同的末端(2)启动子和终止子农杆菌转化法(3)氨苄青霉素(4)低温实验组的抗寒能力明显高于对照组