1、考点规范练38基因工程及生物技术的安全性考点规范练高考微题组第90页1.(2015青海西宁三校联考)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因,并将其转移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。请结合相关知识,回答下列问题。(1)理论上,基因组文库含有生物的基因;而cDNA文库中含有生物的基因。(2)若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文库,再从中出所需的耐旱基因。(3)将耐旱基因导入农杆菌,并通过农杆菌转化法将其导入植物的体细胞中,经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的,如果检测
2、结果呈阳性,再在田间试验中检测植株的是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为31时,则可推测该耐旱基因整合到了(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。答案:(1)全部部分(2)筛选(3)乙表达产物耐旱性(4)同源染色体的一条上解析:(1)基因组文库含有某种生物的全部基因,cDNA文库含有某种生物的部分基因。(2)可从基因组文库中筛选所需基因,如耐旱基因。(3)受体细胞应为植物乙的体细胞。确认某基因是否正确表达,应检测其表达产物。检测植株的耐旱性是从个体水平进行鉴定。(4)如果耐旱基因整合到同源染色体的一条上,会在减数分裂中产生两种
3、比例相同的配子,在后代中出现 31 的性状分离比。如果耐旱基因整合到同源染色体的两条上,则后代应全为耐旱植株。2.(2015四川高考理综)将苏云金杆菌Bt蛋白的基因导入棉花细胞中,可获得抗棉铃虫的转基因棉,其过程如下图所示(注:农杆菌中Ti质粒上只有T-DNA片段能转移到植物细胞中)。(质粒中“Bt”代表“Bt基因”,“KmR”代表“卡那霉素抗性基因”)(1)过程需用同种酶对含Bt基因的DNA和Ti质粒进行酶切。为将过程获得的含重组质粒的农杆菌筛选出来,应使用培养基。(2)过程中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养,旨在让进入棉花细胞;除尽农杆菌后,还须转接到含卡那霉素的培养基上继续培养,目的是。
4、(3)若过程仅获得大量的根,则应在培养基中增加以获得芽;部分接种在无激素培养基上的芽也能长根,原因是。(4)检验转基因棉的抗虫性状,常用方法是。种植转基因抗虫棉能减少的使用,以减轻环境污染。答案:(1)限制性核酸内切选择(2)T-DNA筛选获得T-DNA片段的植物细胞(3)细胞分裂素芽顶端合成的生长素向基部运输,促进根的分化(4)投放棉铃虫农药解析:(1)目的基因与质粒构建基因表达载体时需要用同种限制性核酸内切酶对二者进行切割。要筛选出含重组质粒的农杆菌应使用选择培养基。(2)为将目的基因导入受体细胞,应先将重组质粒导入农杆菌,再用农杆菌感染棉花细胞,从而将T-DNA整合至棉花细胞染色体的DN
5、A上;除尽农杆菌后,因重组质粒中含有卡那霉素抗性基因,在含有卡那霉素的培养基上继续培养可筛选获得T-DNA片段的植物细胞。(3)愈伤组织培养过程中,生长素能促进根的分化,细胞分裂素能促进芽的分化,在培养过程中芽顶端合成的生长素也可促进根的分化。(4)在个体水平检测抗虫棉的抗虫性状,可投放棉铃虫,观察棉铃虫的生存情况即可。种植转基因抗虫棉能减少农药的使用,从而减轻环境污染。3.下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中箭头表示相关限制酶的切割位点。请回答下列问题。限制酶BamHHindEcoRSma识别序列及切割位点图1图2(1)图1所示的一个质粒分子经Sma切割前后,分别含有个和
6、个游离的磷酸基团。(2)若对图中质粒进行改造,插入的Sma酶切位点越多,质粒的热稳定性越。(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒,不能使用Sma切割,原因是。(4)与只使用EcoR相比较,使用BamH和Hind两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的优点在于可以防止。(5)为了获取重组质粒,将切割后的质粒与目的基因片段混合,并加入酶。(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是。答案:(1)02(2)高(3)Sma会破坏质粒的抗生素抗性基因和外源DNA中的目的基因(4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化(5)DNA连接(6)鉴别和筛选含有目的基因的受体细胞解析:(1)质粒是双链环状DNA分子,
7、在Sma切割前没有游离的磷酸基团,Sma作用于两个核苷酸之间的磷酸二酯键,切割产生的DNA片段末端是平末端,因而质粒经切割后含有2个游离的磷酸基团。(2)质粒的热稳定性主要由氢键的数量决定,氢键数量越多,质粒的热稳定性越高,反之则越低,DNA分子中A与T之间存在2个氢键,C与G 之间存在3个氢键,因此DNA分子中GC碱基对越多,热稳定性就越高,Sma识别CCCGGG序列,并在C和G之间将这段序列切开,也就是质粒中Sma酶切位点越多,GC碱基对越多,热稳定性越高。(3)据图1可知,Sma切割的位点在质粒的抗生素抗性基因之中,抗生素抗性基因是标记基因,应尽量避免破坏。据图2可知Sma切割的位点在目
8、的基因之中,如果用Sma切割目的基因,会破坏目的基因。(4)用同种限制酶切割后的质粒和目的基因,在基因表达载体构建时,常有三种连接方式,其中目的基因与目的基因的连接、质粒与质粒的连接是无效的连接,用两种限制酶可避免此类现象。(5)基因表达载体的构建过程中需加入DNA连接酶来连接目的基因和切割后的质粒。(6)抗生素抗性基因属于标记基因,可用来鉴别和筛选含目的基因的受体细胞。4.绞股蓝细胞中含有抗烟草花叶病毒(TMV)基因,可以合成一种抗TMV蛋白,使叶片对TMV具有抗感染性。烟草是重要的经济作物,由于TMV的感染会导致大幅度减产。研究人员利用转基因技术培育出了抗TMV的烟草,主要流程如下页左上图
9、所示。(1)科学家首先从绞股蓝细胞中提取抗TMV基因转录的RNA,然后合成目的基因。图中过程表示。(2)由图分析,在过程构建的重组Ti质粒上应该含有的标记基因是基因,重组Ti质粒导入烟草体细胞的常用方法是。(3)在过程培养基中除含有卡那霉素及植物必需的各种营养成分外,还必须添加,以保证受体细胞能培养成再生植株。(4)过程可采取的方法,检测植株是否合成了抗TMV蛋白。在个体水平的鉴定过程中,可通过的方法来确定植株是否具有抗性。答案:(1)逆转录(2)卡那霉素抗性农杆菌转化法(3)植物激素(4)抗原抗体杂交接种烟草花叶病毒解析:(1)由题图可知,过程表示逆转录(或反转录)。(2)由图示过程培养基中
10、含有卡那霉素可知,Ti质粒上的标记基因是卡那霉素抗性基因,将基因表达载体(重组Ti质粒)导入植物细胞中常用的方法是农杆菌转化法。(3)将受体细胞培养成再生植株需要进行植物组织培养,培养基中除含有卡那霉素及植物必需的各种营养成分外,还必须添加植物激素。(4)通过抗原抗体杂交的方法,可检测植株是否合成了抗TMV蛋白;在个体水平上,通过接种烟草花叶病毒的方法可以确定植株是否具有抗性。5.我们日常吃的大米中铁含量极低,科研人员通过基因工程等技术,培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻,改良了稻米的营养品质。下面为培育转基因水稻过程示意图,请回答下列问题。(1)在上述工程中,铁结合蛋白基因称为,获
11、取该基因后常用技术进行扩增。(2)构建重组Ti质粒时,通常要用同种限制酶分别切割和。将重组Ti质粒转入农杆菌时,可以用处理农杆菌,使重组Ti质粒易于导入。(3)将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时,通过培养基2的筛选培养,可以获得;培养基3与培养基2的主要区别是。(4)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。答案:(1)目的基因PCR(2)含目的基因的DNA片段质粒CaCl2(3)含有重组质粒的愈伤组织生长素和细胞分裂素的浓度比例不同(4)种子中的铁含量解析:本题中培育转基因水稻的目的是获得铁含量比普通大米高的大米,因此目的基因为铁结合蛋白基因,要大量获得此基因,一
12、般采用PCR技术进行扩增。构建重组质粒时通常用同种限制酶切割含目的基因的DNA片段和质粒。将外植体培养成试管苗的过程要用到不同的培养基,各培养基最明显的差别在于所添加植物激素的比例不同。6.(2015江苏高考)胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。图1是该方法所用的基因表达载体,图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋白A、B分别表示-半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白)。请回答下列问题。图1图2(1)图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是。(2)图1中启动子是酶识别和结合的部位,有了它才能启动目的基因的表达;氨芐青霉素抗性基因的作用是。(3)构建基因表达载
13、体时必需的工具酶有。(4)-半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达,可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部,其意义在于。(5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键,用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链,且-半乳糖苷酶被切成多个肽段,这是因为。(6)根据图2中胰岛素的结构,请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。你的推测结果是,理由是。答案:(1)终止子(2)RNA聚合作为标记基因,将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来(3)限制酶和DNA连接酶(4)防止胰岛素的A、B链被大肠杆菌体内的蛋白酶降解(5)-半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸,而胰岛素A、B链中不含甲硫氨酸(6)至少2个两条肽链
14、的一端各有一个游离的氨基,氨基酸R基团中可能还含有游离的氨基解析:本题考查基因工程及蛋白质的分子结构。(1)一个完整的基因表达载体主要包括目的基因、复制原点、启动子、终止子、标记基因等。图1中没有标注的基本结构是终止子。(2)启动子是基因中的一段DNA序列,是RNA聚合酶的结合位点,它启动目的基因的表达。氨苄青霉素抗性基因是标记基因,其作用是筛选含有重组质粒的大肠杆菌。(3)构建基因表达载体时要将目的基因连接在载体上,所以必需的工具酶有限制酶和DNA连接酶。(4)胰岛素是在大肠杆菌内生产的,将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部,可以防止胰岛素的A、B链被大肠杆菌体内的蛋白酶降解。(5)溴化
15、氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键,用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链,说明胰岛素A、B链中不含甲硫氨酸。-半乳糖苷酶被切成多个肽段,说明其中含多个甲硫氨酸。(6)从图2可以看出胰岛素分子由两条肽链组成,所以每个胰岛素分子至少含有两个游离氨基,因为两条肽链的一端各有一个游离的氨基,氨基酸的R基团中还可能含有游离的氨基。7.用小鼠进行DNA重组研究中形成的“基因敲除”技术,能“敲除”DNA分子上的特定基因。该技术的主要过程如下。第一步,分离小鼠胚胎干细胞,这些细胞中含有需要改造的基因,称“靶基因”。第二步,获取与“靶基因”同源的DNA片段,利用特定技术在该DNA片段上插入neoR基
16、因(新霉素抗性基因)成为突变DNA(如图),使该片段上的靶基因失活。第三步,将插入neoR基因(新霉素抗性基因)的靶基因转移入胚胎干细胞,再通过同源互换,用失活靶基因取代两个正常靶基因中的一个,完成对胚胎干细胞的基因改造。第四步,将第三步处理后的胚胎干细胞,转移到特定培养基中筛选培养。其基本原理如下图所示:(1)第二步中neoR基因插入靶基因使用的工具酶是。neoR基因不仅能使靶基因失活,还是;“靶基因失活”的含义是。(2)从研究者成功获得如上图所示的“敲除”一个靶基因的胚胎干细胞,到将该细胞培育成“基因敲除”小鼠,运用到的生物技术有、等。(3)科学家可以通过“基因敲除”技术来治疗疾病,上题中
17、获得的基因敲除小鼠,能否直接用来研究基因功能?,说明原因:。答案:(1)限制酶、DNA连接酶标记基因靶基因不能正常表达(2)转基因技术细胞培养技术克隆技术(3)不能该小鼠体内仍有一个正常的靶基因,也能表达性状,故不能确定靶基因的功能解析:(1)将neoR基因插入靶基因需要用限制酶处理获得相同的黏性末端,再用DNA连接酶进行连接,故使用的工具酶是限制酶、DNA连接酶;neoR基因是新霉素抗性基因,可作为标记基因;“靶基因失活”的含义是靶基因不能正常表达。(2)从获得如题图所示的“敲除”一个靶基因的胚胎干细胞到该细胞培育成“基因敲除”小鼠需用到转基因技术、细胞培养技术和克隆技术等技术。(3)因为该小鼠体内仍有一个正常的靶基因,能表达性状,故不能确定靶基因的功能,因而不能直接用来研究基因功能。5