1、专题25基因工程与蛋白质工程【考情探究】课标解读考情分析备考指导考点考向1基因工程的原理与技术基因工程的原理与技术基因工程在“生物工程技术”模块中占有举足轻重的地位,是高考命题的热点之一。高考对本专题的考查主要集中在基因工程基本工具的作用和特点、基因工程操作步骤以及基因工程在生产和实践中的应用等方面;试题多以最新科技信息材料为情境,结合具体实例分析,突出对限制酶、PCR技术、基因表达载体的构建、目的基因的检测和鉴定等内容的考查,且多以非选择题形式呈现。高考对“DNA的粗提取与鉴定”的考查主要表现在对实验原理、操作方法与目的等方面,且多以选择题形式呈现结合最近几年的高考,预计2021年高考中考查
2、的重点还会延续以往考向,特别是对基因工程的基本工具、构成基因表达载体与PCR技术的综合性考查。因此,在复习备考的过程中,要注意归纳梳理基因工程的基础知识,熟记基因工程基本工具、基本操作程序、鉴定方法、蛋白质工程等基础知识,加强对基因表达载体图形的理解与应用。并通过必要的题型训练,巩固基础知识、掌握解题的方法和技巧,并进行归纳总结,以达到触类旁通之效。本专题中的“蛋白质工程”将结合在基因工程中组题考查,可能是高考的新考向,也应该加以重视。同时还应注意加强与细胞工程、胚胎工程的横向联系,重视“DNA的粗提取与鉴定”的实验考查2基因工程的应用与发展基因工程的应用蛋白质工程3DNA的粗提取与鉴定DNA
3、粗提取与鉴定【真题探秘】基础篇考点1基因工程的原理与技术【基础集训】1.(2019江苏常州一模,25)利用PCR技术扩增目的基因,其原理与细胞内DNA复制类似(如图所示)。图中引物为单链DNA片段,它是子链合成延伸的基础。下列叙述正确的有(多选)()A.用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列B.设计引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对而造成引物自连C.退火温度过高可能导致PCR反应得不到任何扩增产物D.第四轮循环产物中同时含有引物A和引物B的DNA分子所占的比例为15/16答案ABC2.(2019江苏华罗庚、江都、仪征三校联考,33)下表是几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2
4、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GGATCCCCTAGGTGATCAACTAGTGATCCTAGAAGCTTTTCGAA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
5、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(1)Bcl和HindDNA连接感受态(2)四环素引物甲和引物丙(3)TGATCCACTAGG或GGATCACCTAGT都不能(4)7考点2基因工程的应用与发展【基础集训】(2019江苏六合高级中学2月月考,18)中华鲟是地球上最古老的脊椎动物,被称为“活化石”。研究者试图通过蛋白质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质,使其更加适应现在的水域环境,以下说法错误的是()A.该工程可以定向改变蛋白质分子的结构B.改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的C.改造后的中
6、华鲟和现有中华鲟仍是同一物种D.改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质答案D考点3DNA的粗提取与鉴定【基础集训】1.(2018江苏南京、盐城一模,12)下列有关“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述,错误的是()A.鸡血细胞是较理想的实验材料B.NaCl溶液浓度越高,DNA的溶解度越大C.在用酒精析出DNA时,最好使用体积分数为95%的冷酒精溶液D.DNA溶液中加入二苯胺试剂,沸水浴加热,检测结果呈蓝色答案B2.(2019江苏苏州一模,13)如图为“DNA的粗提取与鉴定”实验(以鸡血细胞液为实验材料)中部分操作步骤示意图,图中装置可以进行该实验的多个步骤。若在下列操作之前甲烧杯中已加入相应的实验
7、材料或溶液,相关叙述错误的是()A.若向甲烧杯中倒入蒸馏水并快速搅拌,则在装置乙完成过滤之后弃去滤液B.若向甲烧杯中加入2mol/L的NaCl溶液,则在装置乙完成过滤之后保留滤液C.若向甲烧杯中缓缓加入蒸馏水并轻缓搅拌,则在装置乙完成过滤之后保留粘稠物D.若在甲烧杯中加入体积分数为95%的冷酒精并轻轻搅拌,则玻棒上会出现丝状物答案A综合篇提升与基因工程中工具酶相关的问题分析【综合集训】1.(2019江苏海安期末)科研人员通过基因工程实现了-甘露聚糖酶基因在猪肠道野生酵母菌中的表达,使原来不能被猪利用的粗纤维在猪肠道内被分解成可直接被吸收的单糖。如图为构建工程菌的部分过程,其中介导序列能引导载体
8、整合到酵母菌的染色体DNA上。请据图回答:限制酶识别序列和切割位点EcoRGAATTCBamHGGATCCBglAGATCTSalGTCGAC(1)过程中需要的工具酶是,其最适温度的范围一般是(a.5560,b.7075,c.9095)。过程中的工具酶作用的化学键是。(2)过程利用野生酵母菌染色体DNA进行PCR扩增介导序列时,科研人员设计了如下一对引物:5-GAATTCGACCTCAAATCAGGTAGG-3和3-TTGCATTGACTTACACCTAGG-5,其中下划线部分序列的设计依据是,方框部分序列的设计目的是。(3)若BamH酶切的DNA末端与Bgl酶切的DNA末端可以被DNA连接酶
9、连接,原因是,连接后的部位,这两种酶(填“都能”“都不能”或“只有一种能”)切开,原因是。(4)若使用EcoR和Sal酶对重组表达载体进行完全酶切并鉴定,可得到种DNA片段。答案(1)热稳定性DNA聚合酶(Taq酶或耐高温的DNA聚合酶)b.7075磷酸二酯键(2)介导序列两端的部分DNA序列使扩增出的介导序列两端含有限制酶EcoR和BamH的识别序列(便于构建重组质粒)(3)黏性末端序列互补(或黏性末端相同)都不能连接后该部位不再是BamH酶与Bgl酶的识别序列(4)32.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
10、种表达载体的示意图(载体上的EcoR、Sau3A的切点是唯一的)。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)(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(1)Sau3A两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端(2)甲和丙甲中目的基因插入在启动子的上游,丙中目的基因插入
11、在终止子的下游,二者的目的基因均不能被转录(3)EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶应用篇应用口蹄疫病毒VP1基因在胡萝卜中的表达及转基因大米的培育【应用集训】我们日常吃的大米中铁含量极低,科研人员通过基因工程等技术,培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻,改良了稻米的营养品质。如图为培育转基因水稻流程示意图,请回答下列问题:(1)铁结合蛋白基因可来自菜豆,且基因的脱氧核苷酸序列已知,可以用法获得此目的基因或用技术扩增此目的基因。(2)构建重组Ti质粒时,通常要用分别切割。将重组Ti质粒转入农杆菌时,可以用处理农杆菌,使重组Ti质粒易于导入。(3)将含有重组Ti质粒的农
12、杆菌与水稻愈伤组织共同培养时,通过培养基2的筛选培养,可以获得;培养基3与培养基2的区别是。检测培育转基因水稻的目的是否达到,需要检测转基因水稻。(4)为研究外源基因的遗传方式,将T0植株上收获的种子种植成T1株系,检测各单株的潮霉素抗性。在检测的多数T1株系内,抗潮霉素植株与潮霉素敏感植株的比例为31,此结果说明外源基因的遗传符合定律。有少数T1株系的植株表现为对潮霉素敏感,但其体内能检测到铁结合蛋白基因,造成这一结果最可能的原因是。答案(1)化学合成(或从基因文库中获取)PCR(2)(同种)限制性核酸内切酶含目的基因的DNA片段和质粒CaCl2溶液(3)含有重组质粒(或含有潮霉素抗性基因)
13、的愈伤组织生长素和细胞分裂素的比例不同(成熟)种子中铁含量(4)(基因)分离潮霉素抗性基因没有表达(或“潮霉素抗性基因丢失”)【五年高考】考点1基因工程的原理与技术1.(2019江苏单科,16,2分)下列生物技术操作对遗传物质的改造,不会遗传给子代的是()A.将胰岛素基因表达质粒转入大肠杆菌,筛选获得基因工程菌B.将花青素代谢基因导入植物体细胞,经组培获得花色变异植株C.将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵,培育出产低乳糖牛乳的奶牛D.将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者,进行基因治疗答案D2.(2019江苏单科,33,8分)图1是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图,载体质粒P0具有四环素抗性基
14、因(tetr)和氨苄青霉素抗性基因(ampr)。请回答下列问题:图1(1)EcoR酶切位点为GATATCCTATAG,EcoR酶切出来的线性载体P1为末端。(2)用TaqDNA聚合酶进行PCR扩增获得的目的基因片段,其两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸。载体P1用酶处理,在两端各添加了一个碱基为的脱氧核苷酸,形成P2;P2和目的基因片段在酶作用下,形成重组质粒P3。(3)为筛选出含有重组质粒P3的菌落,采用含有不同抗生素的平板进行筛选,得到A、B、C三类菌落,其生长情况如下表(“+”代表生长,“-”代表不生长)。根据表中结果判断,应选择的菌落是(填表中字母)类,另外两类菌落质粒导入情况分别是、。
15、菌落类型平板类型ABC无抗生素+氨苄青霉素+-四环素+-氨苄青霉素+四环素+-(4)为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒,拟设计引物进行PCR鉴定。图2所示为甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒中的相应位置,PCR鉴定时应选择的一对引物是。某学生尝试用图中另外一对引物从某一菌落的质粒中扩增出了400bp片段,原因是。图2答案(8分)(1)平(2)胸腺嘧啶(T)DNA连接(3)BA类菌落含有P0C类菌落未转入质粒(4)乙丙目的基因反向连接3.(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
16、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)如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
17、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: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(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)813(5
18、)pH为8.5,缓冲液为50mmol/LTirs-HCl4.(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)
19、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G/C含量高(5)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
20、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
21、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基团中可能还含有游离的氨基考点2基因工程的应用与发展6.(2019江苏单科,29,8分)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中,然后通过核移植技术培育基因编辑猪,可用于生产基因工程疫苗。下图为基因编辑猪培育流程,请回答下列问题:(1)对1号猪使用处理,使其超数排卵,收集并选取处在时期的卵母细胞用于核移植。(2)采集2号猪的组织块,用处理获得分散的成纤维细胞,
22、放置于37的CO2培养箱中培养,其中CO2的作用是。(3)为获得更多基因编辑猪,可在胚胎移植前对胚胎进行。产出的基因编辑猪的性染色体来自号猪。(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达,可采用的方法有(填序号)。DNA测序染色体倍性分析体细胞结构分析抗原抗体杂交答案(8分)(1)促性腺激素 减数第二次分裂中期(2)胰蛋白酶(胶原蛋白酶)维持培养液的pH(3)分割2(4)7.(2019天津理综,9,12分)B基因存在于水稻基因组中,其仅在体细胞(2n)和精子中正常表达,但在卵细胞中不转录。为研究B基因表达对卵细胞的影响,设计了如下实验。据图回答:(1)B基因在水稻卵细胞中不转录,推测
23、其可能的原因是卵细胞中(单选)。A.含B基因的染色体缺失B.DNA聚合酶失活C.B基因发生基因突变D.B基因的启动子无法启动转录(2)从水稻体细胞或中提取总RNA,构建文库,进而获得B基因编码蛋白的序列。将该序列与Luc基因(表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光)连接成融合基因(表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能),然后构建重组表达载体。(3)在过程、转化筛选时,过程中T-DNA整合到受体细胞染色体DNA上,过程在培养基中应加入卡那霉素。(4)获得转基因植株过程中,以下鉴定筛选方式正确的是(多选)。A.将随机断裂的B基因片段制备成探针进行DNA分子杂交B.以Luc基因为模板设计探针进行DNA
24、分子杂交C.以B基因编码蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的mRNA杂交D.检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光(5)从转基因植株未成熟种子中分离出胚,观察到细胞内仅含一个染色体组,判定该胚是由未受精的卵细胞发育形成的,而一般情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育,由此表明。答案(共12分)(1)D(2)精子cDNA(3)(4)BCD(5)B基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚8.(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,还证明了(答
25、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(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9.(2015海南单科,31,15分)在体内,人
26、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,
27、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(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)考点3DNA的粗提取与鉴定10.(2019江苏单科,10,2分)下列关于DNA粗提取与鉴定的叙述,错误的是()A.用同样方法从等体积兔血和鸡血中提取的DNA量相近B.DNA析出过程中,搅拌操作要轻柔以防DNA断裂C.预冷的乙醇可用来进一步纯化粗提的DNAD.用二苯胺试剂鉴定DNA需要进行水浴加热答案A11.(2018江苏单科,17,2分)关于还原糖、蛋白质和DNA 的鉴定实验,下列叙述正确的是()A.
28、在甘蔗茎的组织样液中加入双缩脲试剂,温水浴后液体由蓝色变成砖红色B.在大豆种子匀浆液中加入斐林试剂,液体由蓝色变成紫色C.提取DNA时,在切碎的洋葱中加入适量洗涤剂和食盐,充分研磨,过滤并弃去滤液D.将DNA粗提物溶解在2mol/LNaCl溶液中,加入二苯胺试剂, 沸水浴后液体由无色变成蓝色答案D12.(2015江苏单科,25,3分)图1、2分别为“DNA的粗提取与鉴定”实验中部分操作步骤示意图,下列叙述正确的是(多选)()图1图2A.图1、2中加入蒸馏水稀释的目的相同B.图1中完成过滤之后保留滤液C.图2中完成过滤之后弃去滤液D.在图1鸡血细胞液中加入少许嫩肉粉有助于去除杂质答案BCD教师专
29、用题组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答案ABC2.(2014江苏单科,16,2分)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验叙述,错误的是()A.酵母和菜花均可作为提取DNA的材料B.DNA既溶于2mol/LNaCl溶液也溶于蒸馏水C.向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌,可见玻棒上有白色絮状物D.DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴
30、加热,冷却后变蓝答案C3.(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DNA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BD4.(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
31、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答案D5.(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C6.(2014广东理综,25,6
32、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AD7.(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D8.(2012江苏单科,32,9分)图1
33、表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列,图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp、BamH、Mbo、Sma4种限制性核酸内切酶,它们识别的碱基序列和酶切位点分别为CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。请回答下列问题:图1图2(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由连接。(2)若用限制酶Sma完全切割图1中DNA片段,产生的末端是末端,其产物长度为。(3)若图1中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换,那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段,用限制酶Sma完全切割,产物中共有种不同长度的DNA片段。(4)若将图2中
34、质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接,形成重组质粒,那么应选用的限制酶是。在导入重组质粒后,为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌,一般需要用添加的培养基进行培养。经检测,部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达,其最可能的原因是。答案(1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖(2)平537bp、790bp、661bp(3)4(4)BamH抗生素B同种限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因D与质粒反向连接9.(2011江苏单科,33,8分)请回答基因工程方面的有关问题:(1)利用PCR技术扩增目的基因,其原理与细胞内DNA复制类似(如图所示)。图中引物为单链DNA片段,它是子链合成延伸的基础
35、。从理论上推测,第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为。在第轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。(2)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如下图),请分别说明理由。第1组:;第2组:。(3)PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶,下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能,这是因为。(4)用限制酶EcoRV、Mbo单独或联合切割同一种质粒,得到的DNA片段长度如下图(1kb即1000个碱基对),请画出质粒上EcoRV、Mbo的切割位点。答案(1)15/16三(2)引物和引物局部发生碱基互补配对而失效引物自身折叠后
36、会出现局部碱基互补配对而失效(3)DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上(4)见图10.(2010江苏单科,27,8分)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题:限制酶BamHHindEcoRSma识别序列及切割位点GGATCCCCTAGGAAGCTTTTCGAAGAATTCCTTAAGCCCGGGGGGCCC(1)一个图1所示的质粒分子经Sma切割前后,分别含有个游离的磷酸基团。(2)若对图中质粒进行改造,插入的Sma酶切位点越多,质粒的热稳定性越。(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒,不能使用Sm
37、a切割,原因是。(4)与只使用EcoR 相比较,使用BamH 和Hind 两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止。(5)为了获取重组质粒,将切割后的质粒与目的基因片段混合,并加入酶。(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了。(7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因,将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体,然后在的培养基中培养,以完成目的基因表达的初步检测。答案(8分)(1)0、2(2)高(3)Sma会破坏质粒的抗性基因、外源DNA中的目的基因(4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化(5)DNA连接(6)鉴别和筛选含有目的基因的细胞(7)蔗糖为唯一含碳营养
38、物质11.(2019课标全国,38,15分)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成,也可以从基因文库中获得。基因文库包括和。(2)生物体细胞内的DNA复制开始时,解开DNA双链的酶是。在体外利用PCR技术扩增目的基因时,使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的。(3)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是。答案(1)基因组文库cDNA文库(2)解旋酶加热至9095氢键(3)Taq酶热稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活12.(2017课标全
39、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
40、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【三年模拟】时间:45分钟分值:65分一、选择题(每小题2分,共22分)1.(2019江苏南京、盐城二模,17)下列关于生物学中常见的几种酶的叙述,正确的是()A.DNA连接酶将目的基因的黏性末端与载体的黏性末端之间的碱基黏合B.用限制性核酸内切酶从质粒上切下一个目的基因需消耗4个水分子C.Taq酶是PCR
41、仪扩增DNA分子时常用的一种耐高温的DNA连接酶D.在解离根尖分生区细胞时加入纤维素酶有利于提高解离的效果答案B2.(2019江苏无锡一模,17)下列关于基因工程的叙述,正确的是()A.构建表达载体时需要在目的基因前加上起始密码子B.农杆菌转化法可以将目的基因随机插入受体细胞的染色体DNAC.标记基因中不能有限制酶的识别位点以防止其被破坏而失去作用D.导入人胰岛素基因的大肠杆菌可直接生产出有活性的人胰岛素答案B3.(2018江苏扬、通、泰、徐、淮、宿二模,20)农杆菌中的Ti质粒是植物基因工程中常用的载体,相关叙述正确的是()A.Ti质粒是能够自主复制的单链DNA分子B.Ti质粒中磷酸基团都与
42、两个脱氧核糖相连接C.重组Ti质粒的受体细胞只能是植物愈伤组织细胞D.Ti质粒上的基因可全部整合到受体细胞染色体上答案B4.(2019江苏南通、连云港等七市三模,17)科学家构建了含有大洋鳕鱼抗冻蛋白基因启动子和大鳞鲑鱼生长激素基因的表达载体,并将其导入了大西洋鲑的细胞中,获得了生长速度加快的转基因大西洋鲑。相关叙述正确的是()A.转基因大西洋鲑体内抗冻蛋白明显增加B.构建基因表达载体需要限制酶和DNA聚合酶C.大鳞鲑鱼生长激素基因不能通过PCR技术扩增获得D.转基因大西洋鲑生长激素含量增加导致生长速度加快答案D5.(2019江苏南京、盐城三模,17)生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。
43、下列相关叙述错误的是()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.中国政府的态度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.用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来制备生物武器形成杀伤力答案D6.(2019江苏苏、锡、常、镇三模,15)科研人员利用CRISPR/Cas9技术敲除了生物节律核心基因BMAL1,获得了具有睡眠紊乱症状的猕猴,取其中一只猕猴的体细胞又克隆了5只BMAL1基因敲除的克隆猴,用作睡眠障碍等疾病的药物研发模型。下列叙述错误的是()A.该研究涉及的现代生物技术有基因工程、核移植、胚胎工程B.不用鼠作
44、药物研发模型的原因是鼠昼伏夜出的生活习性与人相反C.BMAL1基因只存在于下丘脑细胞并可在下丘脑细胞中表达D.用这5只克隆猴作模型是因为它们基因型等遗传背景一致答案C7.(2019江苏南通、连云港等七市三模,24)下列关于DNA重组技术基本工具的叙述,正确的是(多选)()A.天然质粒须经过人工改造后才能作为载体B.限制酶和DNA连接酶分别催化磷酸二酯键的水解和形成C.不同限制酶切割DNA分子后产生的黏性末端不同D.DNA连接酶能将单个脱氧核苷酸结合到引物链上答案AB8.(2020届山东等级考模拟,23)研究人员用三种基因探针,通过分子杂交技术分别对某动物三种细胞中的mRNA进行检测,结果如表所
45、示。下列说法错误的是()细胞 杂交带探针输卵管细胞未成熟红细胞胰岛B细胞卵清蛋白基因探针有无无-珠蛋白基因探针无有无胰岛素基因探针无无有A.三种探针的核苷酸序列不同B.有杂交带出现表明相应基因发生了转录C.用上述探针分别检测三种细胞的DNA,实验结果不变D.可用mRNA逆转录产生的DNA制作相应基因的探针答案C9.(2020届江苏扬州中学月考,25)根据某基因上游和下游的碱基序列,设计合成了用于该基因PCR的两段引物(单链DNA)。引物与该基因变性DNA(单链DNA)结合为双链DNA的过程称为复性。如图是两引物的Tm(引物熔解温度,即50%的引物与其互补序列形成双链DNA分子时的温度)测定结果
46、,下列叙述正确的是(多选)()A.通常引物1和引物2不能有碱基互补配对关系B.两引物分别是子链延伸的起点,并可以反复利用C.若两引物的脱氧核苷酸数相同,推测引物2的GC含量较高D.复性所需温度与时间,取决于引物的长度、碱基组成及其浓度等因素答案ACD10.(2020届江苏苏州常熟中学模拟,21)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述,正确的是(多选)()A.洗涤红细胞时,使用生理盐水可防止红细胞破裂B.向鸡血溶液中加蒸馏水搅拌,可见玻棒上有白色絮状物C.DNA在2moL的NaCl溶液中溶解度较低D.DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热后变蓝答案AD11.(2019江苏苏、锡、常、镇三模,25
47、)如图是“DNA的粗提取和鉴定”实验中几个重要操作的示意图,下列叙述正确的是(多选)()A.图的原理是DNA不溶于酒精,某些蛋白质可溶于酒精B.图和图都需用玻棒沿一个方向轻缓搅拌,以防止破坏DNAC.若图操作后接图操作,则DNA留在滤液中D.若图操作后接图操作,则DNA留在纱布上答案ACD二、非选择题(共43分)12.(2019江苏南京、盐城二模,33)(15分)图甲为构建重组质粒过程中的三种备选质粒,其中Ap为氨苄青霉素抗性基因,Tc为四环素抗性基因。图乙为培育转AFPs基因(抗冻基因)番茄的示意图,外源DNA和质粒上均标出了酶切位点及相关抗性基因,请回答下列问题。甲乙(1)图甲中通常选用质
48、粒C构建重组质粒,而不选用质粒A或质粒B的原因分别是。(2)据图乙分析,若需使用插入失活法筛选并鉴定重组质粒,应优先选用限制酶切割目的基因和质粒。(3)通过PCR技术获取目的基因时需设计种引物;从cDNA文库中获得的目的基因(填“含有”或“不含有”)启动子和终止子。(4)在构建基因表达载体过程中常把两个启动子串联在一起形成双启动子,加在目的基因上游。双启动子的作用可能是。(5)图乙农杆菌中的质粒应含有T-DNA,其作用是。若要获得抗冻能力更强的抗冻番茄,可以对AFPs基因进行改造,最终得到相应的蛋白质,该过程需用到工程。(6)为使改造后的AFPs基因能够表达,人工设计质粒D并对它的多个酶切位点
49、进行研究。若用Hind酶或Kpn酶单独切割质粒D,均获得一条长链,若用Hind酶和EcoR酶同时切割,则获得2个500bp和1个2666bp片段,若用Kpn酶和EcoR酶同时切割,则获得2个250bp和1个3166bp片段。若以Hind酶切割位点为计算起点,则Kpn酶切割位点与Hind酶切割位点最短长度为,EcoR酶的两个切割位点与Hind切割位点的最短距离为。答案(1)质粒A中没有标记基因,质粒B的复制原点中含有Hind酶切位点(2)BamH和Hind(3)2不含有(4)保证目的基因的高效转录(高效表达)(5)携带目的基因进入番茄细胞并整合到番茄细胞的染色体DNA上蛋白质(6)750bp50
50、0bp13.(2020届江苏南京一模,32)(14分)乳腺炎和口蹄疫分别是由细菌和病毒引起的危害奶牛养殖业的两种严重疾病。研究者利用生物技术培育出转乳铁蛋白肽(抗细菌)和人干扰素(抗病毒)基因的双转基因奶牛品种。如图1为基因表达载体,图2为培育流程。请据图回答问题:图1图2图3(1)构建基因表达载体时需要用到的工具酶是。(2)基因表达过程包括,图1中一般能同时表达的基因是。新霉素抗性基因的作用是。(3)图2中研究者可利用技术筛选出干扰素基因成功表达的胚胎进行移植。(4)若利用PCR技术增加目的基因的数量,由图3可知,A、B、C、D四种单链DNA片段中应选取作为引物(DNA复制子链的延伸方向53
51、)。若上图所示基因复制2次,则共需要这两种引物各个;PCR程序中“适温延伸”中的适温是酶的最适温度。答案(1)限制酶和DNA连接酶(2)转录和翻译干扰素基因和新霉素抗性基因便于筛选出含有目的基因的细胞(3)抗原抗体杂交(4)B和C3Taq(耐高温的DNA聚合)14.(2020届山东等级考模拟,25)(14分)基因定点整合可替换特定基因,该技术可用于单基因遗传病的治疗。苯丙酮尿症是由PKU基因突变引起的。将正常PKU基因定点整合到PKU基因突变的小鼠胚胎干细胞的染色体DNA上,替换突变基因,该方法可用来研究该病的基因治疗过程。定点整合的过程是从染色体DNA上突变PKU基因两侧各选择一段DNA序列
52、HB1和HB2,根据其碱基序列分别合成HB1和HB2,再将两者分别与基因HSV-tk1、HSV-tk2连接,中间插入正常PKU基因和标记基因neor,构建出如图所示的重组载体。重组载体和染色体DNA中的HB1和HB2序列发生交换,导致两者之间区域发生互换,如图所示。(1)构建重组载体时,常用的工具酶有。该实验用小鼠胚胎干细胞作为PKU基因的受体细胞以培育出转基因小鼠,除了胚胎干细胞能大量增殖外,还因为胚胎干细胞。(2)为获得小鼠的胚胎干细胞,可将小鼠囊胚中的取出,并用处理使其分散成单个细胞进行培养,培养过程中大部分细胞会贴附在培养瓶的表面生长,这种现象称为。(3)用图中重组载体转化胚胎干细胞时
53、,会出现PKU基因错误整合。错误整合时,载体的两个HSV-tk中至少会有一个与neor一起整合到染色体DNA上。已知含有neor的细胞具有G418的抗性,HSV-tk1、HSV-tk2的产物都能把DHPG转化成有毒物质而使细胞死亡。转化后的胚胎干细胞依次在含有G418及同时含有G418和DHPG的培养液中进行培养,在双重选择下存活下来的是的胚胎干细胞,理由:。(4)将筛选得到的胚胎干细胞培育成小鼠,从个体生物学水平检测,若小鼠,说明PKU基因成功表达。答案(1)限制性核酸内切酶(或限制酶)和DNA连接酶全能性强(2)内细胞团胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)细胞贴壁(或贴壁生长)(3)PKU基因正确整合(或PKU基因定点整合)在含有G418的培养液中培养时,不含neor的细胞全部死亡,含有PKU基因的细胞可以存活下来;在含有G418和DHPG的培养液中培养时,错误整合的细胞因含HSV-tk而死亡(4)不患苯丙酮尿症
