1、考点规范练36基因工程考点规范练+高考微题组第81页1.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
2、合,并加入酶。(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是。导学号74870285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细胞解析:(1)质粒是双链环状DNA分子,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D
3、NA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。
4、(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细胞。2.(2015福建宁德期末)P5CS是植物合成脯氨酸的关键酶,脯氨酸有助于植物抵御干旱。下图是将P5CS基因转入烟草细胞获得耐旱烟草植株过程的示意图。请回答下列问题。(1)要将P5CS基因成功插入Ti质粒中,Ti质粒的中应含有Hind、Sal限制酶切割位点。过程需在农杆菌的培养基中添加才能筛选出含P5CS基因的Ti质粒的农杆菌。(2)检测P5CS基因是否整合到烟草细胞染色体DNA上,采用技术,判断转基因是否成功,可以直接在个体水平上对转基因植物与非转基因植物的性进行比较。(3)将转入P5CS基因的烟草细胞培育成完整的植株需要用
5、技术,愈伤组织通过发育成完整植株,在此过程中,除营养物质外,还必须向培养基中添加。答案:(1)T-DNA四环素(2)DNA分子杂交抗旱/耐旱(3)植物组织培养再分化(细胞增殖和分化)植物激素(生长素和细胞分裂素)解析:(1)质粒中的T-DNA又称为可转移的DNA,可以将携带的目的基因转移到受体植物细胞的染色体中去,所以该基因工程要成功,最好将目的基因重组到T-DNA中;因此Ti质粒的T-DNA中应含有Hind、Sal限制酶切割位点。由于重组质粒中含有完整的抗四环素基因,因此过程需在培养农杆菌的培养基中添加四环素才能筛选出含P5CS基因的Ti质粒的农杆菌。(2)检测目的基因(P5CS基因)是否整
6、合到烟草细胞染色体DNA上,应采用DNA分子杂交技术;根据题意,P5CS是植物合成脯氨酸的关键酶,脯氨酸有助于植物抵御干旱,因此转基因是否成功可以直接在个体水平上对转基因植物与非转基因植物的抗旱性进行比较。(3)将转入目的基因(P5CS基因)的烟草细胞培育成完整的植株需要用植物组织培养技术,愈伤组织通过再分化成完整植株,此过程除营养物质外还必须向培养基中添加生长素和细胞分裂素。3.(2015福建龙岩质检)大豆花叶病毒(RNA病毒)是世界性大豆病害,是造成大豆减产的重要原因。某科研小组制备了大豆花叶病毒的空衣壳蛋白(CP蛋白),生产过程大致如下,请回答问题。(1)图中的是指。(2)过程中应用的酶
7、是。此过程中,先要在大豆花叶病毒的基因文库中查找的核苷酸序列,以便合成特异性引物。(3)在上述生产流程中,(填序号)是基因工程生产CP衣壳蛋白的核心步骤。为检测样液中是否含有有效成分,在可使用进行检测。答案:(1)RNA(2)Taq酶CP蛋白基因(控制CP蛋白合成的RNA片段)(3)CP蛋白的抗体解析:(1)因为通过获得的是cDNA,所以是RNA,过程是逆转录。(2)过程是PCR扩增,在该技术中需要用到耐高温的Taq酶。在该过程中,需要先知道目的基因(即CP蛋白基因)的核苷酸序列,才能合成特异性引物。(3)在基因工程中基因表达载体的构建是核心,即步骤是核心步骤。为了检测样液中是否含有有效成分,
8、在过程中可以用抗原抗体杂交,即使用CP蛋白的抗体进行检测。如果出现了杂交带说明含有有效成分。4.(2015四川卷)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。(3)若过程仅获得大量的
9、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)细胞分裂素浓度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:本题主要考查基因工程的相关知识。(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
10、染色体的DNA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。5.(2015山东烟台诊断测试)科学家将鱼抗冻蛋白基因转入番茄,使番茄的耐寒能力大大提高。图一是转基因抗冻番茄培育过程的示意图,图二为质粒限制酶酶切图谱。鱼的抗冻蛋白基因不含图中限制酶识别序列,Ampr为抗氨苄青霉
11、素基因,其中是转基因抗冻番茄培育过程中的相关步骤,、表示相关结构或细胞。请据图作答。图一图二(1)获取鱼的抗冻蛋白基因的途径主要有。为了在番茄中获得抗冻蛋白必须将抗冻蛋白基因连接在质粒中的之后。图中依次表示组织培养过程中番茄组织细胞的过程。(2)在构建基因表达载体时,可用一种或者多种限制酶进行切割。该酶的特点是。在此实例中,应该选用限制酶 切割。(3)要利用培养基筛选出已导入含鱼的抗冻蛋白基因的番茄细胞,应使基因表达载体中含有作为标记基因。(4)研究人员通常采用法将鱼抗冻蛋白基因导入番茄细胞内。通常采用技术,在分子水平检测目的基因是否翻译形成了相应的蛋白质。导学号74870286答案:(1)从
12、体细胞中分离和化学方法人工合成启动子脱分化、再分化(2)识别特定的DNA序列并在特定位点切割Nde、BamH(3)抗氨苄青霉素基因(Ampr)(4)农杆菌转化(或基因枪法等)抗原抗体杂交解析:(1)获取目的基因的主要途径有从体细胞中分离和化学方法人工合成;构建基因表达载体时,必须将目的基因插入启动子之后;分析题图可知,图中为脱分化过程,形成愈伤组织,为再分化过程,形成胚状体。(2)限制酶的作用特点是能识别特定的DNA序列并在特定位点切割DNA分子;分析题图可知,启动子和终止子之间有三个限制酶位点:Nde、Xba、BamH,其中质粒中的Xba酶切位点有两个,会把终止子切掉,因此不能用Xba进行切
13、割,而Nde、BamH的位点都只有一个,因此最好用Nde、BamH两种限制酶进行切割,可以防止目的基因插入时出现反向连接。(3)分析题图,Ampr为抗氨苄青霉素基因,为标记基因,可以用于目的基因的检测与鉴定。(4)把目的基因导入植物细胞的方法最常见的是农杆菌转化法;检测目的基因是否翻译成蛋白质的方法是抗原抗体杂交技术。6.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
