1、单元形成性评价(一)(专题1)(60分钟 100分)一、选择题(共8小题,每小题2分,共16分)1.(2021南京高二检测)下列关于基因工程技术的叙述,正确的是()A.切割质粒的限制性核酸内切酶均可特异性地识别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【解析】选D。不同的限制酶识别特定的核苷酸,但不一定是6个核苷酸,A错误;PCR技术采用不同的温度是为了变性、复性和延伸,B错误;载体质粒通常采用抗生素抗性基因作为筛选标记基因,C错误;抗虫基因
2、即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达,因此还需要进行目的基因的检测和鉴定,D正确。2.基因工程中,需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒,便于重组和筛选。已知限制酶的识别序列和切点是GGATCC,限制酶的识别序列和切点是GATC。根据图示判断下列操作正确的是()A.目的基因和质粒均用限制酶切割B.目的基因和质粒均用限制酶切割C.质粒用限制酶切割,目的基因用限制酶切割D.质粒用限制酶切割,目的基因用限制酶切割【解析】选C。限制酶也能将限制酶识别序列切割,而限制酶不能将限制酶的识别序列切割。获得目的基因需将目的基因两端切割,所以用限制酶切割;切割质粒只能切出一个切口,所以用限制酶切割。3
3、.对如图所示黏性末端的说法错误的是()A.甲、乙、丙黏性末端是由不同的限制性核酸内切酶切割产生的B.甲、乙具有相同的黏性末端,可形成重组DNA分子,但甲、丙之间不能C.DNA连接酶和DNA聚合酶作用形成的化学键不同D.切割甲的限制性核酸内切酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子【解析】选C。甲、乙、丙黏性末端不完全相同,说明其是由不同的限制性核酸内切酶切割产生的,选项A正确。甲、乙的黏性末端露出来的碱基是互补配对的,所以可形成重组DNA分子,但甲、丙的黏性末端露出来的碱基不能配对,它们不能形成重组DNA分子,选项B正确。DNA连接酶和DNA聚合酶都能催化磷酸基团和脱氧核糖之间形成磷酸二酯键
4、,选项C错误。甲的限制性核酸内切酶识别的是GAATT碱基序列,在GA之间切割;乙的限制性核酸内切酶识别的是CAATT碱基序列,在CA之间切割;由甲、乙片段形成的重组DNA分子中没有切割甲的限制酶切割位点,所以切割甲的限制性核酸内切酶不能识别由甲、乙片段形成的重组DNA分子,选项D正确。【补偿训练】图1为某种质粒简图,图2表示某外源DNA上的目的基因,小箭头所指分别为限制性核酸内切酶EcoR、BamH、Hind 的酶切位点。下列有关叙述错误的是()A.在基因工程中若只用一种限制酶完成对质粒和外源DNA的切割,则可选EcoRB.如果将一个外源DNA分子和一个质粒分别用EcoR酶切后,再用DNA连接
5、酶连接,形成一个含有目的基因的重组DNA,此重组DNA中EcoR酶切位点有1个C.为了防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化,酶切时可使用BamH和Hind 两种限制酶同时处理D.图1所示的质粒分子经EcoR切割后,含有2个游离的磷酸基团【解析】选B。目的基因两端都含有EcoR 限制酶的切割位点,质粒上也含有EcoR 限制酶的切割位点,因此在基因工程中若只用一种限制酶完成对质粒和外源DNA的切割,则可选EcoR,选项A正确;若将一个外源DNA分子和一个质粒分别用EcoR 酶切后再用DNA连接酶连接,则形成的重组DNA中,目的基因两端应各含1个EcoR 酶切位点,即重组DNA中EcoR 酶
6、切位点有2个,选项B错误;为了防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化,酶切时可使用BamH 和Hind 两种限制酶同时处理,选项C正确;图1所示的质粒上只有一个EcoR 限制酶切割位点,因此图1所示的质粒分子经EcoR 切割后,含有2个游离的磷酸基团,选项D正确。4.如图表示蛋白质工程的操作过程,相关说法不正确的是()A.蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作B.蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术C.a、b过程分别是转录、翻译D.蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因【解题关键】解答本题需关注以下两点:(1)图示信息:从右向左的箭头所指流程表示蛋白质工程,
7、从左向右的箭头所指流程表示中心法则。(2)关键信息:明确蛋白质工程与基因工程的区别和联系。【解析】选B。蛋白质工程中了解蛋白质分子结构如蛋白质的空间结构、氨基酸的排列顺序等,对于合成或改造基因至关重要,选项A正确;蛋白质工程的进行离不开基因工程,对蛋白质的改造是通过对基因的改造来完成的,选项B错误;图中过程a表示由DNA合成mRNA的转录过程、过程b表示由mRNA控制合成蛋白质的翻译过程,选项C正确;蛋白质工程中可根据已经明确的蛋白质的氨基酸排列顺序构建出一种全新的基因,选项D正确。【互动探究】(1)过程a、b分别需要哪种原料?提示:过程a需要的原料是核糖核苷酸;过程b需要的原料是氨基酸。(2
8、)由图示的氨基酸序列合成的DNA序列是否是唯一的?为什么?提示:不唯一,可能有多种。原因是密码子具有简并性,即一种氨基酸可能有多个密码子。5.(2021合肥高二检测)苏云金芽孢杆菌杀虫晶体蛋白(Bt)与豇豆胰蛋白酶抑制剂(CpTI)杀虫机理不同。在转Bt基因作物种植区,发现棉铃虫种群抗性基因频率显著上升。科学家尝试用转双基因烟草对2龄幼虫进行多代抗性筛选。以下叙述错误的是()A.利用DNA分子杂交技术不能检测烟草植株的抗虫性状B.单基因抗性筛选与双基因抗性筛选导致棉铃虫种群基因库不同C.种植转双基因烟草可避免棉铃虫产生抗性基因D.转基因植物的培育和种植应考虑可能造成的生态风险【解析】选C。利用
9、DNA分子杂交技术可以检测目的基因,但是不能检测烟草植株的抗虫性状,A正确;单基因抗性筛选与双基因抗性筛选导致棉铃虫种群基因库不同,B正确;棉铃虫产生抗性基因是自然产生的,而种植转双基因烟草可淘汰该基因控制的性状,C错误;转基因植物的培育和种植应考虑可能造成的生态风险,以防产生不必要的后果,D正确。6.当前医学上,蛋白质工程药物正逐步取代第一代基因工程药物,则基因工程药物与蛋白质工程药物相比较,正确的是()A.都与天然产物完全相同B.基因工程药物与天然产物相同,蛋白质工程药物常与天然产物不相同C.都与天然产物不相同D.基因工程药物与天然产物不相同,蛋白质工程药物常与天然产物相同【解析】选B。基
10、因工程是将外源基因导入另一生物体内,并使之表达,体现人类所需的性状,或者获取所需的产品,因此,基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质,所以基因工程药物常与天然产物相同。蛋白质工程从分子水平对蛋白质进行改造设计,通过对相应的基因进行修饰加工甚至人工进行基因合成,从而实现对现有蛋白质的改造,或制造一种新的蛋白质以满足人类生产和生活需求,因此,蛋白质工程产物常与天然产物不相同,选项B正确。【补偿训练】下列关于蛋白质工程的说法不正确的是()A.蛋白质工程能将人抗体某些区段替代鼠抗体的区段,降低鼠抗体的抗原性B.蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变C.理论上通
11、过对关键氨基酸的转换与增删是进行蛋白质工程的唯一方法D.蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要【解析】选C。蛋白质工程的类型主要有两种:一是基因合成,即完全按照人的意志设计合成新的蛋白质;二是基因修饰,即在已有的蛋白质基础上,只进行局部的改造,通过造成一个或几个碱基定位突变,以达到修饰蛋白质分子结构的目的。A、B两选项中的目标通过基因修饰即可实现。7.(2021南京高二检测)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.
12、只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异【解析】选D。构建载体需要限制酶和DNA连接酶,A错误;侵染植物细胞后,重组Ti质粒上的T-DNA不是整合到染色体上,而是整合到DNA分子上,B错误;染色体上含有目的基因,但目的基因也可能不能转录或者不能翻译,或者表达的蛋白质不具有生物活性,C错误;植株表现出抗虫性状,说明含有目的基因,属于基因重组,为可遗传变异,D正确。8.21世纪被认为是生物的世纪,目前基因芯片可以在很短的时间内观察病变的细胞,并分析出数种由于基因突变而引起的疾病。下列与基因芯片有关的叙述中,不正确的是()A.利用基因芯片可以进行基因鉴定B.基因芯片可以用于遗传病的检测,而基因治
13、疗可用于遗传病的治疗C.基因芯片可以改造变异基因D.基因芯片技术能识别碱基序列【解析】选C。基因芯片可进行基因鉴定,A正确;根据题干信息“基因芯片可以在很短时间内观察病变细胞,并分析出数种由于基因突变而引起的疾病”可知,基因芯片可以检测变异基因,B正确;基因芯片可以检测变异基因,但不能改造变异基因,C错误;基因芯片技术能识别碱基序列,D正确。【补偿训练】化学降解法是一种传统的测定DNA碱基序列的方法。特定化学试剂的处理能使DNA单链在某种特定碱基处断开,且每条链只在一处断开;利用凝胶电泳可将不同长度的DNA片段彼此分离,通过放射自显影可使带标记的DNA片段在X光底片上显现出相应谱带。如图为测定
14、已标记后的DNA片段中胞嘧啶位置的过程示意图。下列叙述正确的是()A.使用特定化学试剂的作用是破坏碱基之间的氢键B.此过程需解旋酶、限制性核酸内切酶和DNA聚合酶的参与C.测定此DNA片段中鸟嘌呤位置时,X光底片上会显现2种不同长度的谱带D.从理论上分析,按图中模式操作两次即可测定出DNA片段的全部碱基顺序【解析】选C。DNA单链在某种特定碱基处断开,表示磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键断开,而非氢键,选项A错误;此过程中在从DNA分子中获得单链时需用到解旋酶,使DNA单链在特定碱基处断裂,需要的是限制性核酸内切酶,接下来放射自显影等,没有用到DNA聚合酶,选项B错误;在此DNA单链片段上,鸟嘌
15、呤只有两个位置,所以仅能形成4种不同长度的DNA片段,其中带标记的仅有2种,因此在X光底片上显示的不同长度谱带为2种,选项C正确;DNA中含有四种碱基,每次操作可测定一种碱基的位置,所以按图中模式需操作四次才可测定出DNA片段全部的碱基顺序,选项D错误。二、非选择题(共9小题,共84分)9.(9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。图1为基因表达载体,图2为培育流程。请据图回答问题:(1)基 因 表 达 过 程 包 括 _,图 1 中 一 般 能 同 时 表 达 的 基
16、因 是_。新霉素抗性基因的作用是_。(2)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。(3)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)。若该基因复制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。【解析】(1)基因表达过程包括转录和翻译,据图可知,干扰素基因与新霉素抗性基因均位于相同的启动子和终止子之间,可同时转录。新霉素抗性基因的作用是便于筛选出含有目的基因的细胞。(2)图2可利用抗原抗体杂交技术筛选干扰素基因成功表达的胚胎。(3)若利用PCR技术增加
17、目的基因的数量,由图3可知,DNA复制只能从5到3,因此利用PCR技术扩增干扰素基因时,A、B、C、D四种单链DNA片段中应选取 B和C作为引物。若该基因复制2次,则共需要这两种引物各3个;PCR程序中“适温延伸”中的适温是Taq(耐高温的DNA聚合)酶的最适温度。答案:(1)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(2)抗原抗体杂交(3)B和C 3 Taq(耐高温的DNA聚合)10.(9分)海洋石油污染正引起广泛关注。利用基因工程菌进行生物降解具有巨大的应用潜力。P450是石油降解的关键酶,用Sal 和Nde联合酶切获得的P450基因,与甲图所示的质粒pCom8重
18、组,导入土著石油降解菌种Y9,获得了基因工程菌。甲图中mel是黑色素合成基因,其表达能使白色的菌落变成黑色,aac Cl是庆大霉素(一种抗生素)抗性基因,限制酶Nde、Xho和Ssp在原质粒上均只有一个酶切位点,数字表示酶切位点间的碱基对数,乙图表示几种限制酶的识别序列和切割位点。(1)构建重组质粒时,需要使用限制酶和_酶。乙图所示的几种限制酶中,切割目的基因产生平末端的是_。(2)质粒pCom8需用限制酶_作用后,才能与P450基因形成重组质粒。为了便于重组质粒的导入,常使用_处理Y9细胞,使其成为感受态细胞。若对重组质粒再次使用Sal 和Nde联合酶切割,可获得_个DNA片段。(3)经测定
19、原质粒为7.6 kb(1 kb为1 000个碱基对),重组质粒经Nde、Ssp联合酶切后获得了6.0 kb和1.2 kb的两个片段,则目的基因的长度为_kb。(4)由于重组质粒导入受体细胞的成功率很低,所以需要经过筛选才能获得工程菌。操作的大致思路是:第一步,配制培养基。除表中的成分外,还必须添加琼脂和_。第二步,将待检菌液接种在第一步配制的培养基上。第三步,选择_色菌落扩大培养即可获得所需的工程菌。蛋白胨酵母浸膏NaClKClMgCl2H2OpH20 g5.0 g0.5 g0.2 g1.0 g1000 mL7.0【解析】(1)构建重组质粒时,需要使用限制酶将质粒和目的基因切出相同的黏性末端并
20、用DNA连接酶将目的基因和质粒连接在一起。由图可知,乙图所示的几种限制酶中,切割目的基因产生平末端的是Ssp。(2)根据题干信息已知,切割P450基因的限制酶是Sal和Nde联合酶,而甲图质粒上没有Sal酶的酶切位点,所以切割质粒时可用乙图中的Xho酶代替,二者作用后可形成相同的黏性末端。所以质粒pCom8需用限制酶Nde、Xho作用后,再与目的基因在DNA连接酶的作用下形成重组质粒。为了便于重组质粒的导入,常使用Ca2+处理Y9细胞,使其成为感受态细胞。若对重组质粒再次使用Sal和Nde联合酶切割,由于只有Nde酶可识别其切割位点,所以可获得1个线性DNA片段。(3)据图分析,用Nde、Xh
21、o切割质粒后质粒的长度部位7.6-1.8=5.8 kb,而重组质粒长度=6.0+1.2=7.2 kb,因此目的基因的长度=7.2-5.8=1.4 kb。(4)重组质粒导入受体细胞的成功率很低,大多数质粒是空白质粒,没有目的基因,因此需要经过筛选才能获得工程菌:第一步,配制培养基,表格中的成分有碳源、氮源、水和无机盐,由于重组质粒上含有标记基因,且选择培养基是固体培养基,因此培养基中还必须添加琼脂和庆大霉素。第二步,将待检菌液用稀释涂布平板法接种在第一步配制的培养基上。第三步,甲图中mel是黑色素合成基因,其表达能使白色的菌落变成黑色,而该基因已经被限制酶切割和破坏了,因此应该选择白色菌落扩大培
22、养即可获得所需的工程菌。答案:(1)DNA连接 Ssp(2)Nde、Xho Ca2+1(3)1.4(4)庆大霉素 白11.(9分)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分,自然界有些植物能产生几丁质酶催化几丁质水解从而抵抗真菌感染。通过基因工程将几丁质酶基因转入没有抗性的植物体内,可增强其抗真菌的能力。如图表示为获取几丁质酶基因而建立cDNA文库的过程。(1)图示以mRNA为材料通过_法获得cDNA,该方法依据的原理是_,通过这种方法获得的基因中缺乏_和_结构,导致将其直接导入受体细胞中不能复制和表达。(2)与选用老叶相比,选用嫩叶更易提取到mRNA,原因是_,且提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑
23、制剂,其目的是_。(3)将从cDNA文库中获得的几丁质酶基因和质粒载体用_酶和DNA连接酶处理后连接起来,构建基因表达载体,DNA连接酶催化形成的化学键是_。【解析】(1)构建cDNA文库时,以mRNA通过反转录法依据碱基互补配对原理合成DNA,通过反转录合成的基因中无启动子、终止子、复制原点等结构,导致将其直接导入受体细胞中不能复制和表达。(2)嫩叶组织细胞易破碎,更易提取到mRNA,且提取RNA时,添加RNA酶抑制剂可以防止RNA降解。(3)构建基因表达载体时,需要用限制酶和DNA连接酶进行处理,限制酶破坏磷酸二酯键,DNA连接酶催化磷酸二酯键形成。答案:(1)反转录 碱基互补配对 复制原
24、点 启动子(2)嫩叶组织细胞易破碎 防止RNA降解(3)限制 磷酸二酯键12.(11分)现代基因编辑CRISPR/Cas9技术可以对生物的DNA序列进行定点切割。将编码Cas9酶和SgRNA的基因作为外源基因构建基因表达载体后,导入受体细胞,可将细胞内某个基因定向敲除,其作用机理如图所示。请回答问题。(1)SgRNA与Cas9酶是一个功能复合体。如图所示,SgRNA有引导作用,与A基因中部分序列碱基互补配对,Cas9酶在配对区域定点切割,导致A基因发生碱基对_,基因丧失功能。SgRNA与Cas9酶的联合作用类似于_酶的作用。如果要获得基因敲除动物个体,应以_作为受体细胞,用_法导入CRISPR
25、/Cas9基因表达载体。(2)研究人员担心基因编辑发生“脱靶效应”,导致其他非目标基因发生突变,我国科学家对此进行了检测。在小鼠受精卵分裂为两个细胞时,向其中一个细胞注入基因编辑工具,之后将此胚胎移植入母鼠子宫,待其发育到14天时,将胚胎取出,把胚胎的细胞全部分散开,分成基因编辑细胞后代和非基因编辑细胞后代两个细胞群,分别提取DNA,测序、比对。结果发现CRISPR/Cas9技术的脱靶率很低,而另一类单碱基突变系统的基因编辑技术脱靶率极高。用同一受精卵分裂形成的两个细胞作为处理对象和对照,优点是_。利用二细胞胚胎分裂产生的子细胞DNA作为测序对象,而不是将实验组细胞和对照组细胞DNA进行PCR
26、扩增后测序,原因是_。为方便将基因编辑细胞后代和非基因编辑细胞后代分开,可在构建基因表达载体时_。(3)基因编辑的“脱靶效应”可能对被编辑个体带来什么不良影响?_。【解析】(1)SgRNA与Cas9酶是一个功能复合体。如图所示,SgRNA有引导作用,与A基因中部分序列碱基互补配对,Cas9酶在配对区域定点切割,导致A基因发生碱基对缺失,基因丧失功能。SgRNA与Cas9酶的联合作用类似于限制酶的作用。如果要获得基因敲除动物个体,应以受精卵作为受体细胞,用显微注射法导入CRISPR/Cas9基因表达载体。(2)用同一受精卵分裂形成的两个细胞作为处理对象和对照,优点是这两个细胞的基因序列相同,避免
27、因实验组和对照组细胞原有的基因序列差异掩盖“脱靶效应”。利用二细胞胚胎分裂产生的子细胞DNA作为测序对象,而不是将实验组细胞和对照组细胞DNA进行PCR扩增后测序,原因是PCR扩增会产生较多的复制错误,掩盖“脱靶效应”。为方便将基因编辑细胞后代和非基因编辑细胞后代分开,可在构建基因表达载体时利用某种荧光蛋白基因作为标记基因。(3)基因编辑的“脱靶效应”可能对被编辑个体带来的不良影响是如果脱靶效应发生在原癌基因,可能导致细胞癌变。答案:(1)缺失 限制 受精卵 显微注射(2)这两个细胞的基因序列相同,避免因实验组和对照组细胞原有的基因序列差异掩盖“脱靶效应”PCR扩增会产生较多的复制错误,掩盖“
28、脱靶效应”利用某种荧光蛋白基因作为标记基因(3)如果脱靶效应发生在原癌基因,可能导致细胞癌变13.(11分)(2021济宁高二检测)接种乙肝疫苗是预防乙肝病毒感染的最有效方法,乙肝疫苗的研制先后经历了血源性疫苗和基因工程疫苗阶段。血源性乙肝疫苗是取用乙肝病毒感染者的血液,用高速离心法提纯血液中的乙肝病毒,之后再将其灭活,制成乙肝疫苗,其过程具有一定的感染风险。如图所示为乙肝基因工程疫苗的生产和使用过程。根据所学知识,请回答下列问题:(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)过程最好选用的限制酶组合是_,请说出你的选择理由:_。(3)重组质粒中
29、,启动子与复制原点的化学本质_(填“相同”或“不同”),启动子的作用是_。(4)图中过程常需要用_处理,使大肠杆菌细胞转化为感受态细胞,由图中过程可知,该目的基因的具体功能是_。(5)用基因工程疫苗接种比血源性疫苗更安全,试从疫苗的结构特点解释其原因。_。【解析】(1)基因文库包括基因组文库和部分基因文库(cDNA文库),基因组文库包含了一种生物的全部基因,而部分基因文库只包含了一种生物的一部分基因。(2)根据图解可知,含有目的基因的外源DNA和运载体上都有限制酶BamH、EcoR和EcoR的识别序列和切割位点,用EcoR切割会破坏目的基因,因此图中过程有两种限制酶选择方案,它们分别是只用Ba
30、mH或同时用EcoR和BamH,其中同时用EcoR和BamH可以保持目的基因的完整性,同时防止目的基因和质粒发生自身环化。(3)启动子与复制原点的化学本质相同,都是DNA片段。启动子的作用是RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录形成mRNA。(4)将目的基因导入大肠杆菌细胞,需要先用Ca2+处理,使大肠杆菌细胞转化为感受态细胞,从过程可知,该目的基因的具体功能是控制病毒蛋白质外壳的合成。(5)用基因工程疫苗接种比血源性疫苗更安全,原因是该疫苗不具有遗传物质(DNA、病毒的DNA),不会出现病毒的增殖和感染。答案:(1)基因组文库 cDNA文库(2)BamH和EcoR 可以保持目的基因的完整
31、性,同时防止目的基因和质粒发生自身环化(3)相同 是RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录形成mRNA(4)Ca2+指导合成乙肝病毒外壳蛋白(5)研制血源性疫苗需灭活破坏乙肝病毒的核酸结构,灭活不成功则会导致接种者患病,而基因工程疫苗不含核酸,其中起作用的是蛋白质,不会引发病毒的增殖和感染14.(8分)(2021郑州高二检测)图1表示某质粒载体,图2表示植物甲的抗旱基因,该基因两端分别包括EcoR、BamH在内的多种限制酶的酶切位点。据图回答下列问题:(1)目前获取目的基因的常用方法有:从_中获取目的基因;利用_扩增目的基因。(2)若目的基因和质粒载体分别用EcoR酶切,酶切产物用DNA连
32、接酶处理后,两两连接的产物有_种类型。将上述连接产物导入无任何抗药性的宿主细胞中,再将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中,能正常生长的宿主细胞所含有的连接产物是_。实验中,为了防止目的基因和质粒载体在酶切后产生的末端发生任意连接,酶切时因选用的酶是_。(3)为大量培养抗旱新品种植物,将基因表达载体构建完成后一般不直接导入农杆菌,而是先将其转入处于_的大肠杆菌中,导入大肠杆菌的目的是_。【解析】(1)目前获取目的基因的常用方法有:从基因文库中获取、利用PCR技术扩增。(2)将含有抗旱基因的DNA与该质粒表达载体分别用EcoR酶切,酶切产物用DNA连接酶处理后,两两连接的产物有3种,即含有耐旱基
33、因的DNA与含有耐旱基因的DNA连接、质粒与质粒连接、含有耐旱基因的DNA与质粒连接。由图可知,构建基因表达载体时,四环素抗性基因会被破坏,因此将上述连接产物导入无任何抗药性的宿主细胞后,将这些宿主细胞接种到含四环素的培养基中,能正常生长的宿主细胞所含有的连接产物是载体-载体连接物(或质粒-质粒连接物)。酶切时应选用限制酶EcoR和BamH,形成不同的黏性末端,这样可以防止目的基因和质粒表达载体在酶切后产生的末端发生任意连接。(3)为大量培养抗旱新品种植物,将基因表达载体构建完成后一般不直接导入农杆菌,而是先将其转入处于感受态的大肠杆菌中,目的是获取大量重组质粒。答案:(1)基因文库 PCR技
34、术(2)3 载体-载体连接物(或质粒-质粒连接物)EcoR和BamH(3)感受态 获取大量重组质粒15.(9分)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。如图是三代乙肝疫苗的生产原理示意图,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_技术,需要用到的一种重要酶是_和_种引物。构建含基因A的重组质粒需要用到的工具酶是_。(2)据信息和所学知识分析:第一代疫苗基本被淘汰的原因是_。(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有利于运输及其原因:_。(4)外源DNA进入机体后,如果整合到
35、人体基因组中可能会引起_和_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)目的基因大量扩增可通过PCR技术,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,因此扩增过程需要两种引物。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。(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。答案:(1)PCR 热稳定DNA聚合
36、酶(或Taq酶)两 限制酶与DNA连接酶(2)有引起血源性疾病的嫌疑(或病毒有可能恢复致病性)(3)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)原癌基因 抑癌基因16.(9分)(2021日照高二检测)瘦素是肥胖基因(OB基因)的产物,具有抑制摄食、调节脂肪沉积与能量代谢的功能。瘦素的作用除与肥胖有关外,对多种生理过程都有调节作用。研究人员通过体外克隆人瘦素蛋白基因,构建了重组人瘦素蛋白基因表达载体,成功表达了人重组瘦素蛋白。请回答下列问题:(1)研究人员从高表达瘦素的人白色脂肪组织中提取mRNA,通过_获得cDNA后,再利用PCR
37、技术进行扩增。扩增前需要根据_设计一对引物。PCR体系中需要加入的酶是_。(2)用不同限制酶对扩增得到的OB基因和质粒POV3进行双酶切,然后构建输卵管特 异 性 表 达 载 体 POV3-OB。与 单 酶 切 相 比,双 酶 切 法 可 以 保 证_。基因表达载体POV3-OB中需使用鸡卵清蛋白基因的启动子,原因是_。(3)将POV3-OB常通过_法导入鸡受精卵中;孵化后获得转基因鸡,收集转基因鸡的鸡蛋,通过_法检测OB基因是否表达。【解析】(1)利用mRNA获得cDNA是逆转录过程,PCR扩增时需要根据目的基因(OB基因)的一段核苷酸序列设计一对引物,PCR过程中需要耐高温的DNA聚合酶(
38、或Taq酶)。(2)双酶切法可以保证OB基因与载体POV3的正确连接,防止质粒以及含有目的基因的DNA片段的自身环化、避免目的基因的反向连接。为保证重组人瘦素蛋白基因在鸡蛋中特异性表达,需要使用鸡卵清蛋白基因的启动子。(3)将重组质粒导入动物细胞常用显微注射法,检测基因是否表达,可以使用抗原抗体杂交法。答案:(1)逆转录 OB 基因的一段核苷酸序列 DNA 聚合酶(Taq 酶)(2)OB 基因与载体POV3 的正确连接 使重组人瘦素蛋白基因在鸡蛋中特异性表达(3)显微注射 抗原抗体杂交17.(9分)(2021全国乙卷)用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人类需要的生物产品。
39、在此过程中需要使用多种工具酶,其中4种限制性核酸内切酶的切割位点如图所示。回答下列问题:(1)常用的DNA连接酶有Ecoli DNA连接酶和T4DNA连接酶。上图中_酶切割后的 DNA片段可以用Ecoli DNA连接酶连接。题图中_酶切割后的DNA片段可以用T4 DNA连接酶连接。(2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是_。(3)DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征。如质粒DNA分子上有复制原点,可以保证质粒在受体细胞中能_;质粒DNA分子上有_便于外源DNA插入;质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因),利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞,方法是
40、_。(4)表达载体含有启动子,启动子是指_。【解析】本题主要考查基因工程的工具和操作程序。(1)Ecoli DNA连接酶连接的是黏性末端,T4 DNA连接酶连接的是黏性末端和平末端,EcoR、Pst 酶切割后的 DNA片段是黏性末端,Sam、EcoR 酶切割后的 DNA片段是平末端,所以EcoR、Pst 可以用Ecoli DNA连接酶连接;EcoR、Sam、Pst、EcoR 酶切割后的DNA片段可以用T4 DNA连接酶连接。(2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是磷酸二酯键。(3)质粒上的复制原点,可以使质粒在受体细胞中能够自我复制;质粒上有一至多个限制酶的识别和切割位点,便于外源DNA的插入;含有某种抗生素抗性基因的质粒载体的宿主细胞,在含有该种抗生素的培养基上培养能存活,起到筛选的作用。(4)启动子是位于基因首端的一段特殊DNA序列,是RNA聚合酶识别及结合的部位,能驱动转录过程。答案:(1)EcoR、Pst EcoR、Sam、Pst、EcoR(2)磷酸二酯键(3)自我复制 一至多个限制酶切割位点 用含有该抗生素的培养基培养宿主细胞,能够存活的即为含有质粒载体的宿主细胞(4)位于基因首端的一段特殊DNA序列,是RNA聚合酶识别及结合的部位,能驱动基因转录出mRNA
