1、第十五讲 现代生物科技专题（选修三）1.（2012江苏，32）图1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。（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TA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
2、切割，产物中共有种不同长度的DNA片段。（4）若将图2中质粒和目的基因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_。2.（2012湖南六校联考，40）建立人工湿地公园是解决城市水污染的新思路，根据下面的示意图回答相关问题。（1）人工湿地是一个生态系统，其中芦苇、绿藻、黑藻属于，芦苇、绿藻、黑藻分布于不同水层，这一现象体现了群落在结构上有明显的现象。（2）与其他自然生态系统相比，输入该生态系统的能量有和。（3）
3、人工湿地可以净化城市污水，但对污水排放量还要加以控制，原因是_。（4）除净化水质外，人工湿地还具有旅游观光和蓄洪防旱等多方面的功能，这主要是体现了生物多样性的价值。（5）实地调查中发现，该湿地物种丰富度逐渐增加，其群落演替类型是。（6）若在此基础上，进一步建立一个集污水净化、休闲、养鱼为一体的新型人工生态系统，其主要目的是_。3.（2012天津理综，8）黄曲霉毒素B1（AFB1）存在于被黄曲霉菌污染的饲料中，它可以通过食物链进入动物体内并蓄积，引起癌变。某些微生物能表达AFB1解毒酶，将该酶添加在饲料中可以降解AFB1，清除其毒性。（1）AFB1属于类致癌因子。（2）AFB1能结合在DNA的G
4、上，使该位点受损伤变为G，在DNA复制中，G会与A配对。现有受损伤部位的序列为，经两次复制后，该序列突变为。（3）下图为采用基因工程技术生产AFB1解毒酶的流程图：据图回答问题。在甲、乙条件下培养含AFB1解毒酶基因的菌株，经测定甲菌液细胞密度小、细胞含解毒酶：乙菌液细胞密度大、细胞不含解毒酶，过程应选择菌液的细胞提取总RNA，理由是_。过程中，根据图示，可以看出与引物结合的模版是。检测酵母工程菌是否合成了AFB1解毒酶，应采用方法。（4）选取不含AFB1的饲料和某种实验动物为材料，探究该AFB1解毒酶在饲料中的解毒效果。实验设计及测定结果见下表：组别添加肝脏AFB1残留量/（mgg1）A00
5、6.4B100020.9C100116.8D100311.7E10057.3F10077.3据表回答问题。本实验的两个自变量，分别为_。本实验中，反映AFB1解毒酶的解毒效果的对照组是_。经测定，某污染饲料中AFB1含量为100g/kg，则每千克饲料应添加g AFB1解毒酶，解毒效果最好，同时节约了成本。（5）采用蛋白质工程进一步改造该酶的基本途径是：从提高酶的活性出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的_序列。参考答案：1. 解析（1）在一条脱氧核苷酸链上，相邻两个脱氧核苷酸之间通过3，5磷酸二酯键相连，所以相邻碱基之间通过脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖相连接。（2）Sma
6、识别并切割的序列为CCCGGG，所以产生的末端为平末端，经Sma 切割后，DNA片段会形成三个小的DNA片段，按切割位点算分别是：534 bp3 bp537 bp；796 bp3 bp3bp790 bp；658 bp3 bp661 bp。（3）杂合子基因型为Dd。用Sma 切割基因D，会形成53 bp、790 bp、661 bp三种类型。题图1中虚线方框内CG被TA替换，失去了一个酶切位点，则会被切割成534 bp796 bp3 bp1 327 bp，和658 bp3 bp661 bp。所以一共会得到4种类型的片段。（4）如果要获得完整的目的基因可用BamH 和Mbo 切割，但是Mbo 会破坏
7、抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因，质粒会失去标记基因，无法筛选，所以只能用BamH 切割。用BamH 切割后破坏了抗生素A抗性基因，所以质粒上存在的标记基因是抗生素B抗性基因，因此，在加入抗生素B的培养基上进行培养、筛选，经过同种限制酶切割后会产生相同的末端，部分目的基因与质粒反向连接导致基因无法正常表达。答案 （1）脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖 （2） 平537 bp、790 bp、661 bp（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2. 解析 （1）芦苇、绿藻、黑藻等都能进行光合作用，属于生产者，根据题干信息“分布于不同水层”，说明群落在
8、垂直结构上有明显的分层现象。（2）输入自然生态系统的能量来自于生产者固定的太阳能，而该人工系统的能量来源还有污水中有机物中的化学能。（3）人工湿地可以净化城市污水，说明生态系统具有自我调节能力，但对污水排放量还要加以控制，因为生态系统的自我调节能力是有限的。（4）“旅游观光”属于生物多样性的直接价值，而蓄洪防旱等属于生物多样性的间接价值。（5）由于该群落演替时，群落中已经存在土壤条件，因此属于次生演替。（6）研究能量流动，可以帮助人们科学规划、设计人工生态系统，设法调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。答案 （1）生产者 垂直 分层（2）生产者固定的太阳能 污水中有机物中的
9、化学能（3）生态系统的自我调节能力是有限的（4）直接价值和间接（5）次生演替（6）设法调整能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分3. 解析 （1）AFB1是黄曲霉菌产生的一种化学物质，属于化学致癌因子。 （2）根据现在的突变序列可推知当G不与C配对，只与A配对时，半保留复制两次后会出现与原来序列不同的（3）因为甲菌液细胞中含解毒酶，说明解毒酶基因在甲菌液细胞中可以表达，细胞中一定含有解毒酶基因转录出的mRNA。PCR扩增过程中，需要的模板是含目的的基因的一段DNA，故该过程中模板应该是AFB1解毒酶基因的cDNA。基因工程的检测与鉴定阶段，在分子水平上需要进行三步检测，其中检测目
10、的基因是否成功表达出蛋白质，所用方法是抗原抗体杂交法。（4）A组作为对照组，与其他几组实验组的区别在于饲料中是否添加AFB1；B组作为对照组与其他几组的区别在于AFB1解毒酶是否添加及添加量的多少。故实验中有两个自变量分别是AFB1添加量和AFB1解毒酶的添加量。B组未添加解毒酶，且与其他几组实验组进行相同饲养，故B组为对照组。由表格中数据可知当污染饲料中AFB1含量为100微克/千克时，每千克饲料中添加5克AFB1解毒酶效果与添加7克等效且最好，因此添加5克效果最好，且成本最低。（5）蛋白质工程的基本步骤是，从预期的蛋白质功能出发，设计预期蛋白质的结构，推测应有的氨基酸序列，找出相对应的脱氧核苷酸序列。答案 （1）化学（2） （3）甲甲菌液细胞的AFB1解毒酶基因已转录生成mRNA，而在乙菌液细胞中该基因未转录 AFB1解毒酶基因的cDNA 抗原抗体杂交 （4）AFB1的添加量和AFB1解毒酶的添加量 B组（或B组A组） 5 （5）脱氧核苷酸