1、基因工程时间：45分钟1(2020安徽六安一中模拟)科学家将拟南芥的抗寒基因(CBFl)，转入香蕉以获得抗寒的香蕉品种。如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。据图回答下列问题：(1)在该实验中为构建基因表达载体，用Sac 、Xba 切下CBFl基因后，对质粒载体进行切割的限制酶是Sac_、Xba_，理由是用相同限制酶切割来源不同的DNA后，可产生相同的末端。(2)连接CBFl基因到该质粒载体后，作为基因表达载体的组成还必须有启动子和终止子。将重组质粒导入香蕉细胞最常用的方法是农杆菌转化法。(3)为了鉴别受体细胞中是否含有CBFl基因，可用含氨
2、苄青霉素的培养基进行筛选。(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)进行低温处理，鉴定两组之间的抗寒性差异，如果实验组的抗寒能力明显高于对照组，则说明获得了抗寒的香蕉优质品种。解析：(1)在基因工程中，用相同限制酶切割来源不同的DNA后，可产生相同的末端，所以和含目的基因的DNA一样，质粒也应使用Sac、Xba 进行切割。(2)基因表达载体的组成包括启动子、终止子、标记基因、目的基因等。香蕉细胞是植物细胞，将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法。(3)据图分析，质粒上的标记基因是氨苄青霉素抗性基因，所以为了鉴别受体细胞中是否含有CBFl基因，可用含氨苄青霉素
3、的培养基进行筛选。(4)根据题干信息已知目的基因是抗寒基因，所以科学家将生长健壮、苗龄一致的转基因香蕉(实验组)与非转基因香蕉(对照组)进行低温处理，鉴定两组之间的抗寒性差异，如果实验组的抗寒能力明显高于对照组，则说明获得了抗寒的香蕉优质品种。2(2020辽宁五校协作体高三联考)白细胞介素是一类淋巴因子。研究人员将人白细胞介素的基因导入到酵母菌细胞中，使其分泌出有活性的白细胞介素。请据图回答下列问题：(1)为增加白细胞介素基因的数量，可使用PCR技术，但前提是必须知道基因的部分序列，目的是设计引物。(2)在重组载体导入酵母菌细胞之前，需用Ca2处理酵母菌，白细胞介素基因进入酵母菌细胞内，并且在
4、其细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。在表达过程中，启动子需与RNA聚合酶识别和结合，从而驱动转录过程。(3)在体液免疫过程中，白细胞介素是由T淋巴细胞分泌的，为了能成功表达出白细胞介素，不使用细菌，而使用酵母菌细胞作为受体细胞，可能原因是细菌细胞中无内质网和高尔基体等加工白细胞介素的细胞器。(4)在分泌型表达载体和白细胞介素基因所在DNA分子上均有多个限制酶的酶切位点，图示过程获得有效表达的重组载体使用了EcoR和EcoR 52两种限制酶，与使用单一的限制酶相比，其优点是能防止目的基因、表达载体发生自身环化或者目的基因反向接入分泌型表达载体中。解析：(1)基因工程中，扩增目的基因利用的是P
5、CR技术，但前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便设计引物。(2)在重组载体导入酵母菌细胞之前，需用Ca2处理酵母菌，使酵母菌细胞处于感受态，白细胞介素基因进入酵母菌细胞内，并且在其细胞内维持稳定和表达的过程称为转化。在表达过程中，启动子需与RNA聚合酶识别和结合，从而驱动转录过程。(3)在体液免疫过程中，白细胞介素是由T淋巴细胞分泌的；由于细菌属于原核生物，细胞中无内质网和高尔基体等加工白细胞介素的细胞器，因此为了能成功表达出白细胞介素，不使用细菌，而使用酵母菌细胞作为受体细胞。(4)在分泌型表达载体和白细胞介素基因所在的DNA分子上均有多个限制酶的酶切位点，图示过程获得有效表达的重组
6、载体使用了EcoR 和EcoR 52两种限制酶，与使用单一的限制酶相比，其优点是能防止目的基因、表达载体发生自身环化或者目的基因反向接入分泌型表达载体中。3(2020广东惠州中学高三调研)凡是具有抗原性、接种于机体可产生特异性免疫、可抵抗传染病的发生和流行的物质均可称为疫苗。以下是三代乙肝疫苗的生产原理示意图，请据图回答下列问题：(1)目前临床使用的乙肝疫苗是第二代疫苗。图中外衣壳蛋白基因A的大量扩增可通过PCR技术，需要用到的一种重要酶是热稳定DNA聚合酶(或Taq_DNA聚合酶)和2种引物。构建含基因A的重组质粒需要用到的工具酶是限制酶与DNA连接酶。(2)据信息和所学知识分析：第一代疫苗
7、基本淘汰的原因是：有引起血源性疾病的嫌疑(或病毒有可能恢复致病性)。(3)结合图中第二代、第三代疫苗的化学本质，分析推测哪一代疫苗利于运输及其原因：第三代疫苗更有利于运输，因为第三代疫苗的本质是DNA，第二代疫苗的本质是蛋白质，DNA稳定性比蛋白质高。(4)外源DNA进入机体后，如果整合到人体基因组中可能会引起原癌基因和抑癌基因发生突变而导致机体癌变，这也是第三代疫苗可能存在的安全隐患，目前正在研究中。解析：(1)目的基因可通过PCR技术大量扩增，该过程需要热稳定DNA聚合酶。由于DNA的结构特点是两条链反向平行，因此扩增过程需要2种引物。构建基因表达载体需要用到的工具酶是限制酶和DNA连接酶
8、。(2)第一代疫苗用的是减毒或灭活的病毒，病毒有可能恢复致病性或引起血源性疾病。(3)从图中分析，第三代疫苗要比第二代疫苗更有利于运输，因为第三代疫苗本质是DNA，第二代疫苗本质是蛋白质，DNA的稳定性比蛋白质高。(4)细胞癌变的原因是原癌基因和抑癌基因发生突变。4(2020南昌一模)科学家提出，将蓝藻细胞中的ictB基因导入水稻细胞内，可以提高水稻的产量。请回答下列相关问题：(1)基因工程最核心的步骤是基因表达载体的构建，这个过程需要限制酶和DNA连接酶参与催化。(2)若用农杆菌转化法将表达载体导入受体细胞，则必须将ictB基因插入农杆菌的Ti质粒的TDNA内部，再将含有目的基因的农杆菌和水
9、稻愈伤组织混合处理。(3)要检测ictB基因是否成功导入水稻细胞，可以用放射性同位素(或荧光物质)等标记的目的基因作为探针，使探针和提取出的转基因水稻基因组DNA杂交，如果出现杂交带，表明目的基因已经成功导入水稻细胞。(4)要确认高产水稻是否培育成功，必须要对培育出的水稻做什么检测？检测水稻产量是否确实提高了(水稻是否增产)。解析：(1)基因表达载体的构建是基因工程最核心的步骤，这个过程需要限制酶和DNA连接酶参与催化。(2)若用农杆菌转化法将表达载体导入受体细胞，需将ictB基因插入农杆菌的Ti质粒的TDNA(可转移的DNA)内部。(3)用放射性同位素(或荧光物质)等标记的目的基因作为探针，
10、使探针和提取出的转基因水稻基因组DNA杂交，可以检测ictB基因是否成功导入水稻细胞。如果出现杂交带，表明目的基因已经成功导入水稻细胞。(4)通过检测水稻的产量可进一步确认高产水稻是否培育成功。5(2020广州调研)如图为利用PCR技术检测受检人是否携带HIV(属逆转录病毒)的示意图。请回答：(1)组成HIV的遗传物质的单体是核糖核苷酸。HIV携带者T细胞的核DNA能指导合成HIV的蛋白质，原因是HIV的RNA逆转录出的DNA能整合到T细胞的核DNA中，且能被正常转录和翻译(合理即可)。(2)设计图中所示的引物时，应满足以下要求：引物自身不能存在互补配对序列，原因是避免引物自身通过折叠形成双链
11、区；引物之间不能存在互补配对序列，原因是避免两引物结合成双链；引物只能和HIV的RNA逆转录出的DNA进行序列互补配对。(3)在PCR反应体系中，除具备缓冲液、模板DNA分子和引物外，还应有(填序号)。Taq酶dNTP(dCTP、dATP、dGTP和dTTP)四种碱基ATP氨基酸(4)利用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时，需使用DNA连接酶来构建基因表达载体。常用DNA连接酶中既能连接黏性末端又能连接平末端的是T4DNA连接酶，DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。基因表达载体必须有RNA聚合酶识别和结合的部位，该部位称为启动子。解析：(1)HIV属于RNA病毒，其遗传物质是R
12、NA，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸；T细胞的核DNA能指导合成HIV的蛋白质，说明T细胞的DNA中整合了HIV的RNA逆转录出的DNA，并且能够发生正常的转录、翻译。(2)为避免两引物结合成双链，两引物之间不能存在碱基互补配对序列；且引物只能和HIV的RNA逆转录出的DNA进行序列互补配对。(3)PCR反应体系中要包含模板DNA、dNTP(包含dATP、dCTP、dGTP、dTTP)、引物、热稳定DNA聚合酶(Taq酶)和扩增缓冲液。(4)DNA连接酶常见的有Ecoli DNA连接酶和T4 DNA连接酶，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是T4 DNA连接酶；DNA连接酶催化形成的化学键
13、是磷酸二酯键；RNA聚合酶识别和结合的部位是启动子。6(2020山东、湖北部分重点中学模拟)如图所示为培育二倍体转基因抗虫玉米的两种思路。EcoR 、Sma 、BamH 为限制酶(箭头所指为酶切位点)。回答下列问题：(1)据图，获取目的基因时不能选择Sma 的原因是它破坏目的基因的结构。选择EcoR 和BamH 的优点是可避免目的基因与质粒反向连接。(2)与思路1相比，思路2的最大优点是获得的转基因抗虫玉米都是纯合子(或答不发生性状分离)。(3)培育转基因抗虫玉米的核心步骤是基因表达载体的构建，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在并可遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。(4)将重
14、组质粒导入受精卵，采用最多的方法是农杆菌转化法，这跟农杆菌的Ti质粒上具有TDNA有关。(5)操作常用的方法是用秋水仙素处理幼苗。解析：(1)题图显示：目的基因中存在Sma 的识别位点。若使用Sma 切割外源DNA，则会破坏外源DNA中的目的基因的结构，因此获取目的基因时不能选择Sma 切割。EcoR 和BamH 的识别位点不同，形成的黏性末端不同，因此选择EcoR 和BamH 切割质粒和外源DNA，其优点是可避免目的基因与质粒反向连接。(2)思路1是将重组质粒导入玉米的受精卵中，由该受精卵发育成的植株不一定都是纯合子，思路2是将重组质粒导入由花粉经过脱分化形成的愈伤组织中，该愈伤组织形成的单
15、倍体幼苗2再经过人工诱导，染色体加倍，最终得到的玉米株都是纯合子。可见，与思路1相比，思路2的最大优点是获得的转基因抗虫玉米都是纯合子(或答不发生性状分离)。(3)培育转基因抗虫玉米采用的是基因工程技术，该技术的核心步骤是基因表达载体的构建。构建基因表达载体的目的是：使目的基因在受体细胞中稳定存在并可遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。(4)农杆菌的Ti质粒上具有TDNA，TDNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体上。在培育转基因植物时，采用最多的方法是农杆菌转化法，正是利用了农杆菌的Ti质粒上具有的TDNA的这一特点。(5)操作是人工诱导染色体数目加倍，常用的方法是用秋水
16、仙素处理幼苗。7(2020成都模拟)如图1所示为用Pvu 限制酶切下的某目的基因及其上DNA片段示意图；图2所示为三种质粒示意图。图中Ap为氨苄青霉素抗性基因，Tc为四环素抗性基因。EcoR 、Pvu 等为限制酶及其切割的位点。复制原点是在基因组上复制起始的一段序列，是指质粒在受体细胞中复制时的起点。(1)组成片段D的基本骨架与细胞膜的基本骨架相同的元素是C、H、O、P。(2)图2中质粒A、质粒C能否作为目的基因运载体最理想的质粒？否(填“能”或“否”)，请说明理由质粒A缺少标记基因，质粒C在用和目的基因相同的限制酶切割时，复制原点会被限制酶切割，会影响重组质粒的自主复制。(3)重组质粒成功导
17、入受体细胞的概率一般仅为107，用质粒B构建重组质粒，为了筛选出导入了重组质粒的大肠杆菌，在导入完成后，将所有大肠杆菌分别在含有四环素和氨苄青霉素的培养基中培养，大肠杆菌在两种培养基的生长状况不可能的是在含四环素的培养基上能正常生长，在含氨苄青霉素的培养基上不能正常生长，可能性最大的是在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基上都不能正常生长。(4)若想在山羊的乳汁中收获上述目的基因的表达产物，则需要将重组质粒导入至山羊的受精卵(细胞)中。解析：(1)脱氧核糖和磷酸交替连接构成DNA片段D的基本骨架，脱氧核糖由C、H、O三种元素组成，组成磷酸的元素是H、P、O；磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架，
18、磷脂分子是由C、H、O、N、P组成，可见组成片段D的基本骨架与细胞膜的基本骨架相同的元素是C、H、O、P。(2)分析图2可知：质粒A缺少标记基因，质粒C在用和目的基因相同的限制酶切割时，复制原点会被限制酶切割，进而影响重组质粒的自主复制，所以质粒A、质粒C均不能作为目的基因运载体最理想的质粒。(3)用质粒B构建重组质粒，当用和目的基因相同的限制酶(Pvu )切割时，Tc(四环素抗性基因)遭到破坏，而Ap(氨苄青霉素抗性基因)结构完好，因此在重组质粒导入完成后，将所有大肠杆菌分别在含有四环素和氨苄青霉素的培养基中培养，大肠杆菌在两种培养基的生长状况不可能的是在含四环素的培养基上能正常生长，在含氨
19、苄青霉素的培养基上不能正常生长。因重组质粒成功导入受体细胞的概率一般仅为107，所以可能性最大的是在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基上都不能正常生长。(4)若想在山羊的乳汁中收获上述目的基因的表达产物，则需要将重组质粒导入山羊的受精卵中。8(2020太原模拟)为增加菊花的花色类型，研究者从其他植物的cDNA文库中提取出花色基因C(图1)，拟将其与质粒(图2)重组，再借助农杆菌导入菊花细胞中。图3表示EcoR 、BamH 和Sau3A 三种限制酶的识别序列与切割位点。请分析回答：(1)利用PCR技术扩增目的基因C的原理是DNA双链复制。(2)图2所示质粒被BamH_和Sau3A_切割获得的
20、产物可与图1所示基因C连接，理由是两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端。(3)经BamH 处理后构建的重组质粒导入菊花细胞后，基因C不能表达，原因是质粒酶切部位的两端无启动子和终止子，导致基因C不能转录。(4)在添加四环素的固体培养基上，不能(填“能”或“不能”)筛选出含有插入基因C的重组质粒的农杆菌单菌落，原因是含质粒的农杆菌和含重组质粒的农杆菌均含有抗四环素基因，在含四环素的培养基上均能生长。解析：(1)利用PCR技术扩增目的基因C的原理是DNA双链复制。(2)据图3可知，由于BamH 和Sau3A 两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端，因此图2所示质粒被BamH 和Sau3A 切割获得的产物可与图1所示基因C连接。(3)据图可知，经BamH 处理后构建的重组质粒导入菊花细胞后，基因C不能表达，原因是质粒酶切部位的两端无启动子和终止子，导致基因C不能转录。(4)由于含质粒的农杆菌和含重组质粒的农杆菌均含有抗四环素基因，在含四环素的培养基上均能生长，所以在添加四环素的固体培养基上，不能筛选出含有插入基因C的重组质粒的农杆菌单菌落。
