1、课时分层训练(三十九)(建议用时：45分钟)A组基础达标1(2017黄冈中学模拟)如图为含铁量较高的转基因水稻的培育过程示意图。请分析回答：(1)获得铁结合蛋白基因有两条途径。一是以铁结合蛋白基因的mRNA为模板，在反转录酶的催化下，合成互补的单链DNA，然后在_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，再推测其DNA的序列，利用仪器_合成目的基因。(2)重组Ti质粒的结构除了含有标记基因、目的基因、终止子和复制原点外，还必须有_， 它是_的部位。(3)除了基本营养物质外，培养基2还应加入_进行筛选培养。检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要
2、检测转基因水稻_。(4)理论上，基因组文库含有的生物基因数量_(填“大于”“等于”或“小于”)cDNA文库中含有的生物基因数量。【解析】(1)获得铁结合蛋白基因有两条途径，一是以铁结合蛋白基因的mRNA为模板，在反转录酶的催化下，合成互补的单链DNA，然后在DNA聚合酶作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的氨基酸序列，推测出相应的mRNA序列，再推测其DNA的序列，利用仪器DNA合成仪合成目的基因。(2)重组Ti质粒的结构除了含有标记基因、目的基因、终止子和复制原点外，还必须有启动子，它是RNA聚合酶结合的部位。(3)质粒上的标记基因是潮霉素抗性基因，因此培养基2还应加入
3、潮霉素进行筛选培养。该基因工程的目的基因是铁结合蛋白基因，因此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种子中铁含量。(4)基因文库包括基因组文库和部分基因文库。其中基因组文库包含某种生物所有的基因，而部分基因文库只包含某种生物的部分基因。【答案】(1)DNA聚合酶氨基酸DNA合成仪(2)启动子RNA聚合酶结合(3)潮霉素铁含量(4)大于2(2017汕头市二模)高致病性禽流感暴发的地区，家禽养殖业蒙受巨大的经济损失，同时也威胁到人类的健康。科学家致力于提高家禽对病毒的抵抗力，减轻禽流感的传播和流行。(1)在鸡的多个品种中都存在Mx蛋白，但只有少数品种的Mx蛋白具有抗病毒的活性。比较两
4、种Mx蛋白，发现其差异是第631号氨基酸的种类不同，这很可能是由于Mx基因发生了碱基对的_而造成的。(2)研究人员利用_做探针，从某个品种的鸡体内成功提取出正常Mx蛋白的mRNA，通过_法获取cDNA，再利用某种病毒将cDNA携带进入Mx基因缺陷的另一个品种的鸡受精卵中，并将这些受精卵培育成成体。上述病毒起到了_作用。(3)检测发现，在由(2)获得的鸡体内cDNA成功表达了，从分子水平上说，这项检测通常采用_方法；但所合成的Mx蛋白是否具有正常活性，还需要从个体水平上进行_感染试验。(4)让转基因鸡的雌雄个体之间随机交配，所产生的子一代、子二代均按照孟德尔的分离定律遗传，这说明_。【解析】(1
5、)两种Mx蛋白只是第631号氨基酸的种类不同，这很可能是由于Mx基因发生了碱基对的替换而造成的。(2)与mRNA结合的是DNA(即Mx基因)，即RNAcDNA是逆转录，病毒将cDNA携带进入Mx基因缺陷的另一个品种的鸡受精卵中，病毒起到了目的基因(运)载体的作用。(3)基因是否表达形成了蛋白质，可用抗原抗体杂交方法来检测；所合成的Mx蛋白是否具有正常活性，从个体水平上可进行(禽流感)病毒感染试验。(4)按照孟德尔的分离定律遗传，这说明基因已经整合到转基因鸡的一条染色体上，且能稳定遗传给后代。 【答案】(1)替换(2)Mx基因逆转录目的基因(运)载体(3)抗原抗体杂交(禽流感)病毒(4)Mx基因
6、已经整合到转基因鸡的一条染色体上)3(2017广州市高三综合测试)虫草中的超氧化物歧化酶(PSSOD)具有抗衰老作用。研究人员培育了能合成PSSOD的转基因酵母菌。请结合下图回答问题：注：Hind 和ApaL是两种限制酶，箭头表示酶的切割位置。(1)将图中的重组DNA分子用Hind和ApaL完全酶切后，可得到_种DNA片段。图示的表达载体存在氨苄青霉素抗性基因，不能导入用于食品生产的酵母菌中，据图分析，可用_切除该抗性基因的部分片段使其失效，再用DNA连接酶使表达载体重新连接起来。(2)作为受体细胞的酵母菌缺失URA3基因，必须在含有尿嘧啶的培养基中才能存活，因此，图示表达载体上的URA3基因
7、可作为_，供鉴定和选择；为了筛选出成功导入表达载体的酵母菌，所使用的培养基_(填“需要”或“不需要”)添加尿嘧啶。(3)目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为_。为了确定受体细胞中PSSOD基因是否转录，可用标记的_作探针进行分子杂交检测，分子杂交的原理是_。(4)利用蛋白质工程获得活性更高的PSSOD时，需根据所设计蛋白质的结构推测其_序列，最终确定相对应的脱氧核苷酸序列并经_获得所需的基因。【解析】(1)将图中的重组DNA分子用Hind和ApaL完全酶切后，即切割“三刀”，可得到3种DNA片段。ApaL识别图中的氨苄青霉素抗性基因的脱氧核苷酸序列，因此用此酶切割
8、可导致该抗性基因的部分片段使其失效。(2)作为受体细胞的酵母菌缺失URA3基因，必须在含有尿嘧啶的培养基中才能存活，因此，图示表达载体上的URA3基因可作为标记基因。若表达载体己成功导入酵母菌，说明酵母菌体内含有URA3基因，不需添加尿嘧啶即可存活。(3)目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化，为了确定受体细胞中PSSOD基因是否转录，可用标记的PSSOD基因作探针进行分子杂交检测，分子杂交的原理是碱基互补配对。(4)利用蛋白质工程获得活性更高的PSSOD时，需根据所设计蛋白质的结构推测其氨基酸序列，最终确定相对应的脱氧核苷酸序列并经基因修饰获得所需的基因。【答
9、案】(1)3ApaL(2)标记基因不需要(3)转化PSSOD基因碱基互补配对(4)氨基酸基因修饰4(2017淄博市一模)利用生物工程技术，可从转基因奶山羊乳汁中分离获得人凝血因子IV，用于血友病的治疗。请回答下列问题：(1)根据凝血因子IV基因上游和下游的碱基序列，可用_技术获取并扩增基因。构建该基因表达载体时，所用到的工具酶是_，该基因表达载体中，凝血因子基因的上游和下游分别是_。(2)将目的基因表达载体导入奶山羊受精卵的常用方法是_。受体细胞选用受精卵的优点是细胞大易操作、营养物质含量高和_。(3)在体外胚胎培养时，应选用囊胚的_进行DNA分析，用于选择雌性胚胎。此期的胚胎也适于胚胎分割移
10、植，此技术的优点是_。(4)人凝血因子IV是一种胞外酶，该蛋白的加工是在_等细胞器上进行的。人凝血因子IV只在乳腺细胞合成的原因是_。【解析】(1)可以根据基因编码序列两端的部分碱基序列设计引物，用PCR技术进行体外大量扩增获得目的基因。构建该基因表达载体时，需要限制性核酸内切酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶连接，形成表达载体。启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。终止子也是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的尾端。(2)受体细胞是动物细胞，常用显微注射法将目的基因导入受体细胞中。由于受精卵
11、细胞大易操作、营养物质含量高、细胞全能性高，因此常被作为受体细胞选用。(3)在做胚胎性别鉴定时，需要取囊胚的滋养层细胞做DNA分析，进行性别鉴定。此期的胚胎也适于胚胎分割移植，胚胎分割技术具有充分发挥雌性动物的生殖潜力(快速大量繁殖)的优点。(4)分泌蛋白在内质网上的核糖体上合成，进入内质网进行加工、分类、包装，形成囊泡进入高尔基体，由高尔基体进行进一步加工，形成囊泡，运向细胞膜，由细胞膜分泌到细胞外。由于基因的选择性表达，所以人凝血因子IV只在乳腺细胞合成。【答案】(1)PCR限制性核酸内切酶和DNA连接酶启动子和终止子(2)显微注射法细胞全能性高(3)滋养层细胞充分发挥雌性动物的生殖潜力(
12、快速大量繁殖)(4)内质网、高尔基体基因的选择性表达5(2017潍坊市二模)中美研究人员发现了PYL9蛋白(一种提高植物抗旱性的蛋白)，利用转基因技术让水稻自身产生大量PYL9蛋白，可显著提高其抗旱性。请回答下列问题：(1)已知PYL9蛋白的氨基酸序列，培育转基因抗旱水稻可用_方法来获得目的基因。构建基因表达载体用到的工具酶是_。(2)导入目的基因的重组细胞可通过_技术培育成完整植株，这一过程体现了_。(3)目的基因若在水稻细胞中表达，遗传信息流向是_；检测水稻细胞中是否存在PYL9蛋白，在分子水平上采用的方法是_。(4)经研究发现PYL9蛋白是位于细胞膜上的一种脱落酸受体。干旱环境中水稻老叶
13、内脱落酸的含量增加，能加速_，将节省的水分和养料转移到幼叶和芽中，增强了幼叶和芽的存活率。PYL9蛋白的作用能体现细胞膜_的功能。【解析】(1)已知氨基酸序列，所以可以用人工合成的方法来获得目的基因。构建基因表达载体用到限制酶和DNA连接酶，限制酶用来切割目的基因和运载体，DNA连接酶将其连接。(2)导入目的基因后重组细胞是通过植物组织培养技术经过脱分化和再分化培育成完整植株，这一过程体现了植物细胞的全能性。(3)目的基因在水稻细胞中表达时，遗传信息流向是从目的基因转录形成mRNA，再经过翻译流向蛋白质。要检测蛋白质是否表达应采用抗原抗体杂交，如果出现杂交带，说明表达成功。(4)脱落酸含量增加
14、能促进衰老叶片的衰老与脱落，将节省的水分和养料转移到幼叶和芽中，增强了幼叶和芽的存活率。该蛋白是受体，能识别信息，所以体现了细胞膜进行细胞间信息交流。【答案】(1)人工合成限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA连接酶(2)植物组织培养植物细胞的全能性(3)目的基因mRNA蛋白质抗原抗体杂交(4)老叶的衰老与脱落进行细胞间信息交流6(2017衡水中学二模)2015年，屠呦呦因发现青蒿素治疗疟疾的新疗法获奖。工业上青蒿素一般从青蒿植株中提取，产量低，价格高。基因工程及细胞工程等为培育出高青蒿素含量的青蒿提供了思路。科学家先通过紫外线处理大量青蒿幼苗后，偶然发现一株高产植株。通过基因测序发现该高产植株控
15、制青蒿素合成相关的一种关键酶的基因发生了突变。(1)提取了高产植株的全部DNA后，要想快速大量获得该突变基因可以采用PCR技术，该技术的原理是_。(2)如果用青蒿某个时期mRNA反转录产生的双链cDNA片段，用该双链cDNA进行PCR扩增，进行了30个循环后，理论上可以产生约为_个DNA分子，该双链与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群就叫做青蒿的_，获得的cDNA与青蒿细胞中该基因碱基序列_(填“相同”或“不同”)。(3)将获得的突变基因导入普通青蒿之前，先构建基因表达载体，图1、2中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答：用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，不能使用Sma 切割，原
16、因是_，构建好的重组质粒在其目的基因前要加上特殊的启动子，启动子是_识别结合位点。(4)检测目的基因是否表达出相应蛋白质，应采取_技术。目的基因导入组织细胞后，通过_技术培育出青蒿幼苗。【解析】(1)PCR技术的原理是DNA双链复制，可在体外实现DNA的大量扩增。(2)如果用青蒿某个时期mRNA反转录产生的双链cDNA片段，用该双链cDNA进行PCR扩增，进行了30个循环后，理论上可以产生约为230个DNA分子，该双链与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群就叫做青蒿的部分基因文库(cDNA文库)，获得的cDNA与青蒿细胞中该基因碱基序列不同。(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒，
17、不能使用Sma 切割，原因是Sma 会破坏质粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因，构建好的重组质粒在其目的基因前要加上特殊的启动子，启动子是RNA聚合酶识别结合位点。(4)检测目的基因是否表达出相应蛋白质，应采取抗原抗体杂交技术。目的基因导入组织细胞后，通过植物组织培养技术培育出青蒿幼苗。 【答案】(1)DNA双链复制(2)230cDNA文库(或部分基因文库)不同(3)Sma 会破坏质粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因RNA聚合酶(4)抗原抗体杂交植物组织培养7(2017梅州检测)植酸酶在饲料行业中广泛应用，其可以分解动物饲料中的天然有机磷。饲料企业使用植酸酶主要是为了提高磷的利用率、节省饲
18、料配方空间，降低成本。请回答下列问题：(1)饲料加工过程温度较高，要求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用蛋白质工程技术对其进行改造时，其基本途径是：从预期的植酸酶的功能出发设计预期的植酸酶的结构推测植酸酶应有的_序列找到相对应基因的_序列。(2)培育转植酸梅基因的大豆，可提高其作为饲料原料磷的利用率。在获得转基因植株的过程中，其核心步骤是_。将植酸酶基因导入大豆细胞常用的方法是_。目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定存在并表达，还需进行分子检测，需检测的分子有_。(3)为了提高猪对饲料中磷的利用率，科学家将带有植酸酶基因的重组质粒通过_方法转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期可通过_方法，从
19、而一次得到多个转基因猪胚胎，进而获得多个转基因猪个体。【解析】(1)根据中心法则逆推以确定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有氨基酸序列找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)。(2)基因工程的核心步骤为基因表达载体的构建，基因工程中，通常利用农杆菌转化法将目的基因导入植物的受体细胞。目的基因的检测与鉴定包括以下几个，检测转基因生物染色体的DNA是否插入目的基因DNA分子杂交技术；检测目的基因是否转录出了mRNA分子杂交技术；检测目的基因是否翻译成蛋白质抗原抗体杂交技术。(3)基因工程中，目的基因导入动物细胞的受精卵中时，一般用显微注射法。受精卵培养到桑椹胚或囊胚时期可以利用
20、胚胎分割移植方法，一次得到多个转基因猪个体。【答案】(1)氨基酸脱氧核苷酸(碱基)(2)基因表达载体的构建(构建表达载体)农杆菌转化法DNA(目的基因、植酸酶基因)、mRNA(目的基因转录的mRNA、植酸酶基因转录的mRNA)、蛋白质(植酸酶)(3)显微注射(显微注射技术)胚胎分割B组能力提升8猪的肌肉生长抑制素(MSTN)基因可抑制肌细胞的增殖和分化。CRISPR/Cas 9是一种最新出现的基因编辑技术，其主要过程是向导RNA(gRNA，含与目的基因部分序列配对的单链区)与Cas 9核酸酶结合，引导Cas 9核酸酶对DNA局部解旋并进行定点切割。科研人员利用该技术定向敲除猪胎儿成纤维细胞中M
21、STN基因，以期获得生长速度快、瘦肉率高的新品种。过程如图，其中BsmB 、Kpn 、EcoR 表示相应限制酶的识别位点。分析回答：(1)图中过程用到的工具酶有_，图中gRNA基因序列设计的主要依据是_。(2)科研人员可利用_(方法)将重组质粒导入猪成纤维细胞，经_过程合成Cas 9核酸酶。 (3)过程与DNA复制相比，特有的碱基配对方式有_。(4)分析发现某基因敲除细胞株中MSTN基因的表达水平为正常细胞的50%，说明_。(5)欲利用MSTN基因缺失成纤维细胞培育成MSTN基因缺失猪，请简要写出基本的流程_。【解析】(1)图中过程为基因表达载体构建过程，需用到的工具酶有BsmB限制酶和DNA
22、连接酶；图中gRNA基因序列主要依据目的基因(MSTN基因)两端的核苷酸序列来设计的。(2)将重组质粒导入动物细胞常用显微注射法，经基因表达即转录和翻译过程合成Cas 9核酸酶。(3)过程为转录过程，其碱基配对方式有AU、TA、GC、CG，DNA复制碱基配对方式有AT、TA、GC、CG。(4)分析发现某基因敲除细胞株中MSTN基因的表达水平为正常细胞的50%，说明细胞中位于一对染色体上的两个MSTN基因中仅有一个被敲除。(5)欲利用MSTN基因缺失成纤维细胞培育成MSTN基因缺失猪，其基本的流程为：将MSTN基因缺失成纤维细胞的核移植到去除核的卵母细胞中，经早期胚胎培养获得胚胎，胚胎移植后培养
23、获得MSTN基因缺失猪。【答案】(1)BsmB限制酶和DNA连接酶MSTN基因两端的核苷酸序列(2)显微注射技术转录和翻译(3)AU(4)细胞中位于一对染色体上的两个MSTN基因中仅有一个被敲除(5)将MSTN基因缺失成纤维细胞的核移植到去除核的卵母细胞中，经早期胚胎培养获得胚胎，胚胎移植后培养获得MSTN基因缺失猪9(2017河北唐山一模)如图为培育转基因山羊生产人酪蛋白的流程图。请回答下列问题：(1)过程为基因工程中的_，人酪蛋白基因为_，可从基因文库中获取，基因文库包括_。(2)过程指的是胚胎移植过程，一般选取_的胚胎进行胚胎移植，不选用原肠胚时期的胚胎。(3)过程为加速转基因动物的繁育
24、，可以采用_、_等方法。(4)过程指的是目的基因的表达，包括_两个阶段，在分子水平上检测目的基因是否在转基因山羊体内成功表达的方法是_。【解析】(1)过程表示基因表达载体的构建，所用的人酪蛋白基因为目的基因。基因文库包括基因组文库和部分基因文库。(2)过程为胚胎移植，一般选用发育完好的桑椹胚时期或者囊胚期的胚胎进行移植。(3)过程为加速转基因动物的繁育，可使用核移植技术和胚胎分割技术扩大转基因山羊群体。(4)过程指的是目的基因的表达产生酪蛋白，包括转录与翻译两个阶段，最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原抗体杂交。【答案】(1)构建基因表达载体目的基因基因组文库和部分基因文库(2)桑椹胚时期或者囊胚期(3)胚胎分割移植体细胞核移植(或克隆技术)(4)转录与翻译抗原抗体杂交
