1、课时规范练37基因工程 1.(2019山东德州一模)Bar基因存在于青麻、黑麦草等生物体内,其编码的酶可使除草剂草丁膦失去毒害作用。培育转Bar基因大豆,对于控制豆田杂草有重要意义。为了把Bar基因导入大豆细胞,需将Bar基因插入pUc18质粒中构建中间表达载体,然后与Ti质粒重组为重组表达载体系统。如图为pUc18质粒的结构示意图,回答下列问题。(1)不能利用黑麦草与大豆进行有性杂交的方法让大豆获得Bar基因,原因是。(2)构建中间表达载体时,为了便于筛选出含有Bar基因的重组质粒,需将Bar基因插入到pUc18质粒的中形成重组质粒并导入大肠杆菌,然后在添加的培养基上培养大肠杆菌,菌落呈白色
2、的即为含中间表达载体的大肠杆菌。(3)中间表达载体需插入到Ti质粒的中才能将Bar基因整合到植物细胞的染色体DNA上,原因是。(4)可通过法直接将重组表达载体导入大豆细胞的原生质体。导入Bar基因的原生质体需,经脱分化形成,再进一步分化才能获得转Bar基因大豆植株。2.(2019湖南娄底二模)肺细胞中的let-7基因表达减弱,癌基因RAS表达增强,会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let-7基因导入肺癌细胞实现了在细胞内表达。该基因工程技术基本流程如图1。图1图2请回答下列问题。(1)获取let-7基因后可采用技术进行扩增,进行过程时,将let-7基因与载体重组,需要的两类酶是和。载体上R
3、NA聚合酶识别和结合的部位称为。(2)进行过程时,如出现贴壁生长现象,可用酶处理,以利于传代培养。(3)从细胞水平上,研究人员知道let-7基因成功表达的依据是。(4)进一步研究发现,let-7基因能影响癌基因RAS的表达,其影响机理如图2。据图分析,可通过方法,以直接检测let-7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制,可能是由细胞中(填“RAS mRNA”或“RAS蛋白”)含量减少引起的。3.(2019湖南长沙、湘潭二模)菌体展示技术是将外源蛋白基因插入噬菌体外壳蛋白结构基因,使外源蛋白基因随外壳蛋白结构基因的表达而表达,同时,外源蛋白随菌体的重新组装而展示到菌体表面的生物技术,过程如下图所示
4、。请回答相关问题。(1)将外源蛋白基因进行PCR扩增时,第一次加热的作用是,加热的作用类似于细胞内(填物质名称)的功能。(2)过程表示,其实质为。(3)若用32P标记重组菌体的DNA,用上述过程证明DNA是遗传物质,该设计是否严谨?。原因是。(4)科学工作者将人体某种抗体基因插入菌体外壳蛋白结构基因进行上述展示,结果没有得到抗体或得到的抗体不具有活性,原因可能是。4.(2019安徽黄山第二次质检)反义基因是通过产生的mRNA分子,与相关基因产生的mRNA进行互补,来阻断非正常蛋白质合成。图1为不同的限制酶及相应的切割位点。图2为科学实验中利用小分子量的A反义基因的实例。据图回答下列问题。(1)
5、基因工程中,A基因可以用(仪器)合成,利用该仪器还可以合成等。若想将图2中的A基因反向连接到结构甲中,应该用限制酶切割A基因和结构甲。DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶,可以“缝合”平末端和黏性末端。(2)用含A反义基因的农杆菌感染植物细胞的原生质体后,可用含有的培养基进行筛选。培养一段时间后,在高浓度的蔗糖溶液中,观察细胞来鉴别细胞壁是否再生。(3)导入的A反义基因能转录A反义RNA,且能与正常RNA互补,抑制A基因表达过程中的。5.(2019广东汕头质监)某转基因牛的生产技术流程如图。请回答下列问题。(1)利用过程的方法构建的基因文库是(填“基因组文库”或“部分基因文库”);PCR
6、技术大量扩增此目的基因的前提是,以便合成引物;PCR扩增过程经过变性、复性和三个步骤。(2)转入生长激素基因的牛可通过乳腺细胞分泌乳汁来生产人生长激素,过程中,将目的基因与的启动子等调控组件重组在一起构建重组质粒,通过法导入受精卵中,然后利用胚胎工程的(答出2项)技术手段获得转基因牛。(3)该转基因牛进入泌乳期后,其分泌的乳汁中并未含有人的生长激素,可能的原因是。6.(2019安徽宣城二调)现有甲、乙两种双子叶植物,植物甲含有抗旱基因而具有极强的抗旱性,植物乙抗旱性低。若将该基因转移至植物乙中,有可能提高后者的抗旱性。回答下列问题。(1)目前,基因工程中使用的限制酶主要从原核生物中分离纯化获得
7、。含有限制酶的细胞通常还具有相应的甲基化酶,它可以对DNA序列进行修饰。含有某种限制酶的细菌可利用限制酶切割外源DNA,但不破坏自身DNA,其原因可能是;。(2)为获取抗旱基因,可以先从植物甲中提取该基因的mRNA,然后经过程获得cDNA。以此获得的cDNA来构建基因表达载体时,必须添加等调控元件。(3)将抗旱基因导入农杆菌,利用农杆菌可被双子叶植物细胞分泌的化合物吸引,将其转移至受体细胞,并整合到受体细胞染色体的DNA上,从而获得含有抗旱基因的植物乙的体细胞,再经技术得到再生植株。(4)要确认该抗旱基因是否在再生植株中获得表达,还需要在田间对再生植株进行抗旱性实验,以确定。7.(2019闽粤
8、赣三省十校联考)铝在土壤中常以铝酸盐的形式存在,可造成土壤酸化而影响植物生长。铝能抑制植物根尖细胞的分裂,抑制根生长,破坏根组织。部分植物能通过根部细胞膜上的苹果酸通道蛋白(ALMT)将苹果酸转运到细胞外来缓解铝毒。可将ALMT基因导入植物细胞,来培育转基因耐铝植物,请回答下列问题。(1)可以从基因文库中获得ALMT基因,在合成cDNA的过程中,反应体系内加入的物质除mRNA和ATP外,还包括、。(2)可将ALMT基因插入农杆菌Ti质粒的片段中,以便目的基因进入植物细胞。利用该方法导入的目的基因的遗传一般遵循孟德尔遗传定律,原因是。(3)启动子是特异性识别并结合的位点,能调控目的基因的表达。A
9、LMT基因的启动子有两种类型,其中启动子能使ALMT基因在酸性土壤的诱导下表达,启动子能使ALMT基因高效表达而无须酸性诱导。则在获得转ALMT基因耐铝植物时应使用启动子,不使用另外一种启动子的原因是。8.(2019山东枣庄期末)埃博拉出血热是由埃博拉病毒引起的一种烈性传染病,死亡率在50%至90%之间。致死原因主要为中风、心肌梗死、低血容量休克或多发性器官衰竭。下图是制备埃博拉病毒(EBOV)VP40蛋白的过程。请据图回答下列问题。(1)埃博拉病毒是单链RNA病毒,可利用法得到含(EBOV)VP40基因的DNA。过程利用PCR技术扩增该DNA片段的前提是,要有一段以便合成引物,该技术用到的酶
10、是。(2)过程需要用到的工具酶是,一个完整的基因表达载体必须要有标记基因,标记基因的作用是。(3)科学家制备(EBOV)VP40蛋白的目的是利用此蛋白进一步获取用于治疗埃博拉出血热。(4)过程中,选用大肠杆菌作为受体细胞的优点有(答出3点即可)。课时规范练37基因工程1.答案:(1)黑麦草与大豆之间存在生殖隔离(2)lacZ氨苄青霉素和X-gal(3)T-DNAT-DNA可转移至受体细胞并整合到受体细胞的染色体DNA上(4)显微注射再生出细胞壁愈伤组织解析:(1)由于黑麦草与大豆之间存在生殖隔离,因此不能利用黑麦草与大豆进行有性杂交的方法让大豆获得Bar基因。(2)根据图中信息可知,lacZ基
11、因编码-半乳糖苷酶,-半乳糖苷酶可以将培养基中的X-gal水解,使菌落呈蓝色,否则菌落呈白色。因此,构建中间表达载体时,为了便于筛选出含有Bar基因的重组质粒,需将Bar基因插入到pUc18质粒的lacZ中形成重组质粒并导入大肠杆菌,然后在添加氨苄青霉素和X-gal的培养基上培养大肠杆菌,菌落呈白色的即为含中间表达载体的大肠杆菌。(3)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。根据这一特点,如果将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上,通过农杆菌的转化作用,就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上。(4)可通过显微注射法直接将重组表达载体导入大豆细胞的原
12、生质体。导入Bar基因的原生质体需再生出细胞壁,经脱分化形成愈伤组织,再进一步分化才能获得转Bar基因大豆植株。2.答案:(1)PCR限制性核酸内切酶(或限制酶)DNA连接酶启动子(2)胰蛋白(3)发现肺癌细胞的增殖受到抑制(4)从细胞中提取RNA进行分子杂交RAS蛋白解析:(1)PCR技术可在体外大量扩增目的基因;过程表示基因表达载体的构建,该过程中首先需要用限制性核酸内切酶(简称限制酶)对载体进行切割,其次还需要用DNA连接酶将目的基因与运载体连接形成重组DNA;启动子是一段特殊的DNA序列,是RNA聚合酶识别和结合的位点,RNA聚合酶结合到该位点,可驱动转录过程。(2)动物细胞培养过程中
13、,用胰蛋白酶处理,使细胞分散开来。(3)根据题中信息“肺细胞中的let-7基因表达减弱,癌基因RAS表达增强,会引发肺癌”知,导入let-7基因后,肺癌细胞的增殖受到抑制,因此判断let-7基因成功表达的依据是发现肺癌细胞的增殖受到抑制。(4)判断目的基因是否在受体细胞中转录,可用分子杂交技术来检测,从细胞中提取mRNA和用放射性同位素或者荧光标记的目的基因单链DNA片段进行杂交。据图2可知,let-7基因影响RAS基因表达的机理是:let-7基因转录产物miRNA与RAS基因转录产物RASmRNA结合,使RAS基因翻译受到抑制,引起细胞中的RAS蛋白含量减少,进而导致癌细胞增殖受到抑制。3.
14、答案:(1)使DNA解螺旋解旋酶(2)噬菌体侵染大肠杆菌的过程将DNA注入大肠杆菌细胞(3)不严谨没有设置35S标记噬菌体外壳组实验进行对照(4)该抗体基因不能在大肠杆菌细胞中表达或抗体基因表达后不能在大肠杆菌细胞中进行加工解析:(1)PCR扩增时先用高温处理使DNA解螺旋,与解旋酶的作用相同。(2)根据图示,是噬菌体侵染大肠杆菌的过程,其实质是把DNA注入大肠杆菌,蛋白质外壳留在外面。(3)要证明DNA是遗传物质,需要设置两组实验,分别用32P和35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌,只用其中一组不严谨。(4)将抗体基因插入噬菌体外壳蛋白结构基因中进行上述展示,由于该抗体基因不能在大肠杆菌中表达或抗
15、体基因表达后不能在大肠杆菌中加工,导致得到的抗体没有活性。4.答案:(1)DNA合成仪引物(或探针)EcoR、BamHT4DNA连接酶(2)抗生素是否发生质壁分离(3)翻译解析:(1)基因工程中,可以用DNA合成仪合成所需基因和引物等。A的两端和甲中都有EcoR、BamH识别位点,所以想将图2中的A基因反向连接到结构甲中,应该用EcoR、BamH限制酶切割A基因和结构甲。T4DNA连接酶可以“缝合”平末端和黏性末端。(2)因为质粒上有抗生素抗性基因,用含A反义基因的农杆菌感染植物细胞的原生质体后,可用含有抗生素的培养基进行筛选。培养一段时间后,在高浓度的蔗糖溶液中,观察细胞是否发生质壁分离来鉴
16、别细胞壁是否再生。(3)导入的A反义基因能转录A反义RNA,且能与正常RNA互补,抑制A基因表达过程中的翻译过程。5.答案:(1)部分基因文库要有一段已知目的基因的核苷酸(碱基)序列延伸(2)乳腺蛋白基因显微注射早期胚胎培养、胚胎移植(3)导入的目的基因未能表达或目的基因与运载体反向连接解析:(1)图示中生长激素基因是通过以mRNA为模板逆转录形成的,故为部分基因文库。PCR是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术,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作为引物,以便合成引物;利用PCR扩增目的基因的过程由高温变性(9095)、低温复性(5560)、适温延
17、伸(7075)三个步骤构成一个循环。(2)过程为基因表达载体的构建,若要人的生长激素基因在牛的乳腺细胞中表达并随乳汁分泌出来,需要将人的生长激素基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起构建重组质粒。将目的基因导入动物细胞常用显微注射法。将导入目的基因的受精卵在体外利用早期胚胎培养技术培养形成早期胚胎,并利用胚胎移植技术将早期胚胎移植入母牛体内孕育成转基因个体。(3)由于构建基因表达载体时运载体不一定和目的基因进行了结合,以及在结合目的基因时可能与运载体进行了反向结合,所以尽管在导入目的基因后检测到了受体细胞中含有运载体,但这样的受体细胞中并不会形成目的基因的产物。综上分析,若该转基因牛进
18、入泌乳期后,其分泌的乳汁中并未含有人的生长激素,可能的原因是导入的目的基因未能表达或目的基因与运载体反向连接。6.答案:(1)细胞自身的DNA分子没有该限制酶的识别序列甲基化酶对细胞自身的DNA分子进行了修饰,使限制酶无法识别(2)逆转录启动子和终止子(3)酚类Ti质粒上的T-DNA植物组织培养(4)再生植株是否具有抗旱性以及抗旱性的程度解析:(1)含有某种限制酶的细菌可利用限制酶切割外源DNA,但不破坏自身DNA,其原因可能是细胞自身的DNA分子没有该限制酶的识别序列;甲基化酶对细胞自身的DNA分子进行了修饰,使限制酶无法识别。(2)为获取抗旱基因,可以先从植物甲中提取该基因的mRNA,然后
19、经逆转录过程获得cDNA。以此获得的cDNA来构建基因表达载体时,必须添加启动子和终止子等调控元件。(3)将抗旱基因导入农杆菌,利用农杆菌可被双子叶植物细胞分泌的酚类化合物吸引,将其Ti质粒上的T-DNA转移至受体细胞,并整合到受体细胞染色体的DNA上,从而获得含有抗旱基因的植物乙的体细胞,再经植物组织培养技术得到再生植株。(4)要确认该抗旱基因是否在再生植株中获得表达,还需要在田间对再生植株进行抗旱性实验,以确定再生植株是否具有抗旱性以及抗旱性的程度。7.答案:(1)四种脱氧核苷酸逆转录酶和DNA聚合酶(2)T-DNAT-DNA可携带目的基因,整合并转移到宿主细胞染色体的DNA上(3)RNA
20、聚合酶启动子可使植物根细胞持续转运有机酸,导致正常土壤酸化,并影响植物自身的生长解析:(1)合成cDNA时需要以mRNA为模板逆转录形成单链DNA,再以单链DNA为模板复制出互补DNA链,所以反应体系应加入mRNA和ATP、四种脱氧核苷酸、逆转录酶和DNA聚合酶。(2)用农杆菌转化可将ALMT基因插入农杆菌Ti质粒的T-DNA片段中,以便目的基因进入植物细胞。利用该方法导入的目的基因的遗传一般遵循孟德尔遗传定律,因为T-DNA可携带目的基因,整合并转移到宿主细胞染色体的DNA上。(3)启动子是RNA聚合酶特异性识别并结合的位点,能调控目的基因的表达。在获得转ALMT基因耐铝植物时应使用启动子,
21、不使用启动子是因为启动子可使植物根细胞持续转运有机酸,导致正常土壤酸化,并影响植物自身的生长。8.答案:(1)反转录(逆转录)已知目的基因的核苷酸序列Taq酶(耐高温的DNA聚合酶)(2)限制酶(限制性核酸内切酶)、DNA连接酶鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来(3)单克隆抗体(抗体)(4)繁殖快、单细胞、遗传物质少、易培养解析:(1)埃博拉病毒是单链RNA病毒,若要获得含(EBOV)VP40基因的DNA,可利用逆转录法得到;PCR技术扩增该DNA片段的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成引物,PCR技术需要用到热稳定性DNA聚合酶(Taq酶)。(2)过程表示基因表达载体的构建,需要用到的工具酶有限制酶(限制性核酸内切酶)、DNA连接酶;基因表达载体中标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因,便于将含有目的基因的细胞筛选出来。(3)科学家制备(EBOV)VP40蛋白用于治疗埃博拉出血热,应该是利用此蛋白进一步获取抗体或单克隆抗体。(4)选用大肠杆菌作为受体细胞的优点有繁殖快、单细胞、遗传物质少、易培养。