1、专题26基因工程与生物技术的安全性和伦理问题【考情探究】课标解读考情分析备考策略考点考向1基因工程的工具与操作重组DNA技术的基本工具(1)考查内容:基因工程三种操作工具的特点及作用、基因工程的基本操作程序是常规考点,其中目的基因的筛选和获取、基因表达载体的构建是考查的重点和难点。(2)命题规律:高考命题时常常结合具体实例综合考查基因工程的基本操作程序和操作原理,命题多集中在基因表达载体的构建、目的基因的检测与鉴定等方面(如2020山东,25)。(3)命题趋势:预计2022年高考中试题会聚焦基因工程的原理和应用这一视角,PCR技术在基因工程中的应用是命题热点(1)复习时应注意归纳基因工程的基础
2、知识,需重点理解基因工程基本工具、基本操作技术的原理,能够解释基因工程基本操作程序中的目的和方法。(2)通过必要的题型训练,巩固基础知识、掌握解答本专题试题的方法基因工程的基本操作程序2基因工程的应用与蛋白质工程基因工程的应用蛋白质工程3生物技术的安全性和伦理问题转基因食品的安全性生物技术中的伦理问题【真题探秘】命题立意核心考点基因工程的原理、PCR技术。命题特点以转基因水稻研究为背景,考查了基因工程、实验分析等相关知识。核心素养试题设计体现了对科学思维素养中归纳与概括、演绎与推理等要素的考查。解题指导审题关键注意题干信息中“直链淀粉所占比例越小糯性越强”,由此信息分析第(4)小题。基础篇【基
3、础集训】考点一基因工程的工具与操作1.关于基因工程的叙述,下列说法正确的是()A.基因工程获得的新品种可以直接投放到环境中不会影响生态环境B.细菌质粒是基因工程常用的载体C.通常用一种限制酶处理含目的基因的DNA,用另一种处理载体DNAD.获得抗除草剂的农作物新品种,导入的抗除草剂的基因只能以受精卵为载体答案B2.关于基因表达载体的构建,叙述不正确的是()A.目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在并遗传和表达发挥作用B.一个基因表达载体的组成有目的基因、标记基因、启动子、终止子等C.终止子位于 mRNA 的尾端,使转录在所需要的地方停止下来D.可能涉及碱基互补配对原则答案C3.如图为农杆菌Ti质
4、粒的T-DNA区段结构示意图。农杆菌侵染植物细胞后,T-DNA首先在农杆菌中从右边界到左边界被剪切、复制,然后进入植物细胞并整合到其染色体上,继而诱发细胞异常生长和分裂,形成植物肿瘤。以下有关叙述不正确的是()A.Ti质粒存在于农杆菌的拟核DNA之外B.植物肿瘤的形成与A、B两个基因的表达有关C.清除植物肿瘤组织中的农杆菌后肿瘤不再生长D.利用T-DNA进行转基因时需保留LB、RB序列答案C4.(不定项选择)下列关于重组DNA技术基本工具的叙述,正确的是()A.天然质粒须经过人工改造后才能作为载体B.限制酶和DNA连接酶分别催化磷酸二酯键的水解和形成C.不同限制酶切割DNA分子后产生的末端不同
5、D.DNA连接酶能将单个脱氧核苷酸结合到引物链上答案AB5.如图表示形成cDNA 并进行 PCR 扩增的过程。据图分析,下列叙述正确的是()A.过程所需的原料是核糖核苷酸B.过程所需的酶为DNA连接酶C.过程需要解旋酶破坏氢键D.过程的引物对之间不能互补配对答案D考点二基因工程的应用与蛋白质工程6.基因工程培育的“工程菌”通常生产的产品有()石油人生长激素紫草宁聚乙二醇胰岛素重组乙肝疫苗A.B.C.D.答案B7.红细胞生成素(EPO)是体内促进红细胞生成的一种激素物质,是当今最成功的基因工程药物,可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限,目前临床使用的红细胞生成素主要来自基因工程
6、技术生产的重组人红细胞生成素(rhEPO)。其简要生产流程如图,下列相关说法正确的是()A.过程用到的工具酶有DNA聚合酶、限制酶和DNA连接酶B.构建的重组表达载体中终止子的作用是终止翻译过程C.检测重组细胞是否表达出rhEPO常用抗原抗体杂交技术D.用乳腺生物反应器生产EPO可将人EPO基因导入哺乳动物体细胞获得答案C8.中华鲟是地球上最古老的脊椎动物,被称为“活化石”。研究者试图通过蛋白质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质,使其更加适应现在的水域环境,以下说法错误的是()A.该工程可以定向改变蛋白质分子的结构B.改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的C.改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种D
7、.改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质答案D考点三生物技术的安全性和伦理问题9.生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列叙述错误的是()A.应严格选择转基因植物的目的基因,避免产生对人类有害的物质B.当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验,但不反对治疗性克隆C.反对设计试管婴儿的原因之一是以防有人滥用此技术选择性设计婴儿D.生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力答案D10.据报道,世界首例基因编辑婴儿“露露”和“娜娜”于2018年11月在中国健康诞生,她们的基因已经经过人为修饰,推测能够天然抵抗艾滋病。回答下列问题:(1)目前艾滋病治疗采用的“鸡尾酒疗法”是通过三种或
8、三种以上的抗病毒药物联合使用来治疗艾滋病的,能抑制病毒RNA逆转录成DNA。研究人员发现,能防止艾滋病病毒携带者转化为艾滋病患者的强力药物会损害病人体内细胞储存葡萄糖的能力,从而可能引发病。(2)研究人员使用基因组编辑技术CRISPR/Cas系统编辑技术来修饰人类胚胎基因,在此过程使用的工具酶有和。该基因编辑婴儿孕育过程中使用了等生物技术。(3)目前国际上普遍不赞同对健康胚胎进行基因组编辑,请你谈谈理由:(谈出一条即可)。答案(1)逆转录酶抑制剂糖尿(2)限制性内切核酸酶(限制酶)DNA连接酶 体外受精、胚胎移植(3)对健康胚胎进行基因组编辑是不理智的,是违反伦理的;基因组编辑可能造成人体基因
9、组的突变;艾滋病病毒突变频率较高,基因组编辑技术也无法完全阻断艾滋病病毒的感染教师专用题组【基础集训】考点一基因工程的工具与操作1.在基因工程中利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA。限制性核酸内切酶的酶切位点分别是Bgl、EcoR和Sau3A。下列分析错误的是()A.构建重组DNA时,可用Bgl和Sau3A切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体B.构建重组DNA时,可用EcoR和Sau3A切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体C.图乙中的P1噬菌体载体只用EcoR切割后,含有2个游离的磷酸基团D.用EcoR切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体,再用DNA连接酶连接,只能产生
10、一种重组DNA答案D由题图可知,Bgl、Sau3A及EcoR三种酶在目的基因和P1噬菌体上都有切口,故可用Bgl和Sau3A或EcoR和Sau3A切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体,A、B正确;从图乙知P1噬菌体载体为环状DNA,只用EcoR切割后产生的是线性双链DNA分子,有2个游离的磷酸基团,C正确;用EcoR切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体,再用DNA连接酶连接,能产生两种重组DNA,D错误。2.(2019江西南昌期末,12)为增加油菜种子的含油量,研究人员从陆地棉中获取酶D基因,从拟南芥基因文库中获取转运肽基因:(1)要获得酶D基因和转运肽基因A、D端相连的融合基因,需要用酶和酶
11、处理。(2)将上述融合基因插入如图所示的T-DNA中,构建基因表达载体并导入农杆菌中,构建基因表达载体的目的是。(3)携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后,在细胞中进行,或,随染色体DNA进行同步复制。(4)要检测转基因油菜中是否插入了融合基因,可以用作探针,使探针与杂交,如果显示出,就说明融合基因已插入成功。答案(1)ClaDNA连接(2)Ti质粒使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用(3)自我复制整合到染色体DNA上(4)放射性同位素标记的含融合基因的DNA片段基因组DNA杂交带解析(1)由题图可知,酶D基因A端和转运肽基因D端都含有限制酶
12、Cla的切割位点,故要获得A、D端相连的能融合基因可以用Cla限制酶切割后再用DNA连接酶处理。(2)农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞的染色体DNA上。根据农杆菌的这一特点,如果将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上,通过农杆菌的转化作用,就可以把目的基因整合到植物细胞中的染色体DNA上。因此将上述融合基因插入如图所示Ti质粒的T-DNA中,构建基因表达载体并导入农杆菌中。构建基因表达载体是基因工程的核心步骤,其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用。(3)质粒是独立于拟核与染色体DNA之外,并具有自我复制
13、能力的很小的双链环状DNA分子。携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后,能在细胞中进行自我复制,或整合到染色体DNA上,随染色体DNA进行同步复制。(4)要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因,检测方法是采用DNA分子杂交技术,即将转基因生物的基因组DNA提取出来,在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素标记,以此作为探针,使探针与基因组DNA杂交,如果显示出杂交带,就表明目的基因已插入成功。考点二基因工程的应用与蛋白质的工程3.利用基因工程技术培育马铃薯新品种,目前已经取得丰硕成果。请根据教材所学知识回答下列问题:(1)马铃薯易患多种疾病,导致其产量不高。通过导入抗病基因并使其表达可
14、以提高马铃薯产量,基因工程中使用最多的抗病基因是和病毒的复制酶基因。(2)马铃薯是双子叶植物,常用(方法)将目的基因导入马铃薯受体细胞中。构建好的基因表达载体基本结构包括目的基因、标记基因、等部分。(3)科学家还培育出抗除草剂的转基因马铃薯,其设计方法为:修饰除草剂作用的靶蛋白,使其对除草剂(填“敏感”或“不敏感”),或使靶蛋白过量表达,植物吸收除草剂后仍能。(4)将目的基因导入受体细胞后,还需对转基因植物进行。答案(1)病毒外壳蛋白基因(2)农杆菌转化法启动子终止子复制原点(3)不敏感正常代谢(4)目的基因的检测与鉴定解析(1)在基因工程中,使用最多的抗病基因是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶
15、基因。(2)常用农杆菌转化法将目的基因导入马铃薯等双子叶植物的受体细胞中。构建好的基因表达载体的基本结构包括目的基因、标记基因、终止子、启动子和复制原点等部分。(3)培育抗除草剂的转基因马铃薯,需通过修饰,使除草剂作用的靶蛋白对除草剂不敏感,或使靶蛋白过量表达,使植物吸收除草剂后仍能正常代谢。(4)将目的基因导入受体细胞后,还需对转基因植物进行目的基因的检测与鉴定。4.人体内的t-PA蛋白能高效降解血栓,是心梗和脑血栓的急救药。然而,为心梗患者注射大剂量的t-PA会诱发颅内出血,其原因在于t-PA作用的特异性不高。研究证实,将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,能显著降低出血副作用。(1)依
16、据所需t-PA蛋白的结构和功能,对天然的t-PA基因进行序列改造,可制造出性能优异的t-PA突变蛋白,该技术称为。(2)已知人t-PA基因第84位半胱氨酸的编码链序列为TGT,而丝氨酸的密码子为UCU,因此突变基因编码该氨基酸的编码链序列应设计为。(3)若获得的t-PA突变基因如图所示,那么质粒pCLY11需用两种限制酶切开,才能与t-PA突变基因高效连接。(4)将连接成功的基因表达载体导入大肠杆菌中,在含有的培养基上挑选颜色呈的菌落,初步筛选导入成功的细胞。(5)检测t-PA突变基因是否导入大肠杆菌,可利用t-PA突变基因制备探针,进行,检测是否有杂交链;也可依据t-PA突变基因两端的序列设
17、计引物对大肠杆菌的DNA进行PCR扩增,若出现了说明t-PA突变基因已经导入了受体细胞。(6)在上述步骤成功的基础上,若没有能从大肠杆菌中提取到相应的t-PA突变蛋白,其可能的原因是。答案(1)蛋白质工程(2)TCT(3)Xma和Bgl(4)新霉素白色(5)DNA分子杂交扩增产物(子代DNA)(6)目的基因的转录或翻译异常解析(1)通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求,该技术称为蛋白质工程。(2)因为制造性能优异的t-PA突变蛋白,是将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,已知人t-PA基因第84位半胱氨酸的编码序列(即模板链的互补链
18、序列)为TGT,而丝氨酸的密码子为UCU,模板链序列为AGA,因此突变基因编码该氨基酸的编码序列应设计为TCT。(3)由于目的基因的两端的碱基序列分别是CCGG、CTAG,因此应用Xma和Bgl两种限制酶切割,以便把目的基因连接到质粒pCLY11上。(4)由图可知,将连接好的基因表达载体导入大肠杆菌中,由于限制酶切割质粒破坏了mlacZ基因,因此含t-PA突变基因重组质粒的细胞应具有的表现型是新霉素抗性且呈白色,可以在含新霉素的培养基上挑选白色的菌落,初步筛选导入成功的细胞。(5)检测目的基因是否导入受体细胞可以用t-PA突变基因制备探针,进行DNA分子杂交;也可以依据t-PA突变基因两端的序
19、列设计引物对大肠杆菌的DNA进行PCR扩增,如果出现扩增产物即子代DNA分子,说明已经导入受体细胞。(6)如果已经检测到基因,但没有相关的蛋白质,蛋白质的合成需要经过转录和翻译,所以可能原因是目的基因没有转录和翻译。考点三生物技术的安全性和伦理问题5.(2020山东蒙阴实验中学期末,18)现在转基因技术已经相当成熟了,前不久美国批准转基因三文鱼进入市场,旨在利用生物技术提升水产产业,不过这种转基因三文鱼目前只能在加拿大和巴拿马饲养。关于转基因技术下列说法正确的是()A.转基因技术的原理是DNA分子杂交B.转基因技术的应用解决了人类史上很多难题,是有利无害的C.现在很多转基因食品包装都有警示标志
20、D.转基因食品比传统食品营养更丰富,因此在不久之后转基因食品会替代传统食品答案C转基因技术的原理是基因重组,A错误;转基因技术的应用解决了人类史上很多难题,但既有有利的一面,也有弊端,B错误;现在很多转基因食品包装都有警示标志,旨在提示消费者,C正确;转基因食品和传统食品各有优缺点,转基因食品不会替代传统食品,D错误。6.(2019安徽蚌埠一模,15)转基因食品存在“是否安全”的争议,有人认为转基因食品是有害的。比如抗“草甘膦(除草剂)”转基因农作物的种植,使喷洒除草剂的人患癌症。请用已学知识判断以下说法正确的是()A.自古就有“吃啥补啥”的说法,所以吃了转基因食品,则其中的基因会整合到人的基
21、因组中B.严格管理好目的基因和控制好目的基因的表达部位,则转基因食品安全性可以得到保障C.若食用转基因大米,就一定会对人的健康造成危害D.抗除草剂植物生产的食品会导致人患癌症答案B吃了转基因食品,其中的基因会被消化分解,因此不会整合到人的基因组中,A错误;严格管理好目的基因和控制好目的基因的表达部位,则转基因食品安全性可以得到保障,B正确;食用转基因大米不一定会对人的健康造成危害,C错误;抗除草剂植物生产的食品不一定会导致人患癌症,D错误。 7.基因工程产物可能存在着一些安全性问题,下列说法不正确的是()A.三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼杂交,进而导致自然种群被淘汰B.运载体的标记基因(如抗生素基
22、因)可能指导合成有利于抗性进化的产物C.目的基因(如杀虫基因)本身编码的产物可能会对人体产生毒性D.转基因生物体释放到环境中,可能会对生物多样性构成危害答案A三倍体转基因鲤鱼在减数分裂过程中,由于染色体联会紊乱,不能产生正常配子,因此三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼不能进行杂交,所以不会导致自然种群被淘汰,A错误。8.(2019湖北武汉武昌调研,11)2012年6月29日,中国首例“设计试管婴儿”在中山医院诞生。该婴儿的父母均为地中海贫血基因的携带者,曾育有一患重度地中海贫血的女儿。为了救治患病女儿,该夫妇在中山医院通过“设计试管婴儿”技术(植入前对胚胎进行遗传学诊断),生下了一个不携带地中海贫血致
23、病基因且配型适合于患病姐姐的健康男婴,用他的脐带血帮助姐姐进行造血干细胞移植。回答下列问题:(1)设计试管婴儿应用的技术有:(答出两点)。(2)“设计试管婴儿”的胚胎,可在 816 个细胞阶段移植,并在植入前取胚胎的一个细胞进行某些基因检测;牛、羊一般要培养到时期才进行移植,并取细胞进行性别鉴定。 (3)该“设计试管婴儿”与患病姐姐的配型要相合,原因是。(4)干细胞可分为胚胎干细胞和成体干细胞,胚胎干细胞在功能上,具有;在培养液中加入(如牛磺酸)时,可诱导 ES 细胞向不同类型的组织细胞分化。 (5)为解决不孕夫妇的生育问题而出现的“试管婴儿”,与本材料中“设计试管婴儿”相比,一般不需要经过这
24、一步骤。答案(1)体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植、遗传学诊断(2)桑椹胚或囊胚滋养层(3)降低或避免免疫排斥反应,提高造血干细胞移植的成功率(4)发育的全能性分化诱导因子(5)基因检测(遗传学诊断)解析(1)试管婴儿培育的一般过程是体外受精、体外一定程度的胚胎发育、胚胎移植到子宫内继续发育。与试管婴儿培育的过程相比,设计试管婴儿在胚胎移植前需进行遗传学诊断。可见,设计试管婴儿应用的技术包括:体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植、遗传学诊断。(2)牛、羊的胚胎一般要培养到桑椹胚或囊胚时期才进行移植。在植入前可取滋养层细胞进行性别鉴定。(3)为了降低或避免免疫排斥反应,提高造血干细胞移植的成功率,该
25、“设计试管婴儿”与患病姐姐的配型要适合。(4)胚胎干细胞在功能上,具有发育的全能性;在培养液中加入分化诱导因子可诱导 ES 细胞向不同类型的组织细胞分化。(5)设计试管婴儿在胚胎移植前需进行遗传学诊断或基因检测,而试管婴儿不需进行遗传学诊断或基因检测。综合篇【综合集训】提升一限制酶的选择和标记基因筛选原理1.(2016课标全国,40,15分)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三种限制性内切酶的识别序列与切割位点,图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoR、Sau3A的切点是唯一的)。图(a)图(b)根据基因工程的有关知识,回答下列问题:(1)经BamH
26、酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被酶切后的产物连接,理由是。(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子,如图(c)所示。这三种重组子中,不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有,不能表达的原因是。图(c)(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶,常见的有和,其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是。答案(1)Sau3A两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端(2)甲和丙甲中目的基因插入在启动子的上游,丙中目的基因插入在终止子的下游,二者的目的基因均不能被转录(3)Ecoli(E.coli)DNA连接酶T4(T4)DNA连接酶T4(T4)DNA连接酶提
27、升二DNA的粗提取与鉴定2.(经典题)下列关于DNA粗提取与鉴定的实验叙述,正确的是()A.酵母、菜花和猪血均适合作为提取DNA的材料B.由于DNA对高温耐受性差,故提取时需加入95%的冷酒精C.粗提取的DNA中可能含有核蛋白、多糖等D.向溶有DNA的2mol/L的NaCl溶液中加入二苯胺试剂,溶液变蓝答案C教师专用题组【综合集训】提升一限制酶的选择和标记基因筛选原理1.(科学思维演绎与推理)图甲、乙中的箭头表示三种限制性核酸内切酶的酶切位点,ampr表示氨苄青霉素抗性基因,neo表示新霉素抗性基因。下列叙述正确的是()A.图甲中的质粒用BamH切割后,含有4个游离的磷酸基团B.在构建重组质粒
28、时,可用Pst和BamH切割质粒和外源DNAC.用Pst和Hind酶切,可以保证重组DNA序列的唯一性D.导入目的基因的大肠杆菌可在含氨苄青霉素的培养基中生长答案C图甲中的质粒只有一个BamH切割位点,切割后形成一个直链DNA,含2个游离的磷酸基团,A错误;BamH切割位点在目的基因上,不能用该酶切割外源DNA,B错误;用Pst和Hind酶切,能将质粒切成两个片段,并能将外源DNA切成三段,只有含目的基因的片段通过DNA连接酶与质粒连接形成的重组质粒符合要求,从而保证重组DNA序列的唯一性,C正确;导入目的基因的大肠杆菌,其重组质粒是用Pst和Hind切割形成的,其中的ampr(氨苄青霉素抗性
29、基因)已被破坏,D错误。2.2019浙江超级全能生联考,32(二)重瓣紫堇具有较高观赏和药用价值,但自然状态下几乎高度不育。为解决重瓣紫堇的繁殖难题,科学家利用另一种植物的可育基因M,完成了对重瓣紫堇的改造,流程如图:(图中箭头指的是不同限制酶识别的位点)请回答:(1)在本例中,应选用的限制酶是,以避免质粒自身环化、错向连接等问题。连接目的基因和质粒时,关键需要催化键的形成。(2)导入受体细胞时,应选用CaCl2处理,使其,从而有利于重组质粒的导入。(3)利用紫堇根尖细胞培养成完整植株,依据的原理是。理论上,(填“能”或“不能”)用紫堇的叶肉细胞代替根尖细胞完成上述改造工作。(4)若图中所得的
30、转基因紫堇植株自交一代,子代中能稳定遗传的个体所占的比例为。答案(1)Hind和Xho磷酸二酯(2)农杆菌细胞壁通透性增大(或处于感受态)(3)细胞的全能性能(4)1/4解析(1)质粒和目的基因所在DNA均存在三个限制酶酶切位点,且Bal酶切位点处于目的基因的中间,不适宜选用,因此应该选择Hind和Xho进行酶切,且可避免质粒自身环化、错向连接等问题;目的基因与质粒的连接需要DNA连接酶,具体催化的化学键是磷酸二酯键。(2)本题采用的是农杆菌转化法,重组质粒首先导入农杆菌,再借助农杆菌侵染植物细胞,将农杆菌细胞内的目的基因转移至植物细胞中,因此CaCl2处理的对象是农杆菌,其具体机理是使得细菌
31、细胞壁通透性增大或使细菌细胞处于感受态。(3)植物组织培养的理论基础是细胞的全能性,由于叶肉细胞同样具有本物种生长、发育、繁殖的全部遗传信息,所以也可作为受体细胞进行培养。(4)该转基因植物可写作“MO”型,在自交时,相当于杂合体,会导致后代性状分离,具体为MMMOOO=1/41/21/4,可稳定遗传的植株基因型为MM,占1/4。3.(科学思维演绎与推理)表中是几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点,其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题:限制酶BamHBclSau3AHind识别序列及切割位点GGATCCCCTAGGTGATCAACTAGTGATCCT
32、AGAAGCTTTTCGAA图1图2(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒,应选用两种限制酶切割,酶切后的载体和目的基因片段,通过酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒,需将其转入处于态的大肠杆菌。(2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌,应在筛选平板培养基中添加,平板上长出的菌落,常用PCR鉴定,所用的引物组成为图2中。(3)若BamH酶切的DNA末端与Bcl酶切的DNA末端连接,连接部位的6个碱基对序列为,对于该部位,这两种酶(填“都能”“都不能”或“只有一种能”)切开。(4)若用Sau3A切图1质粒最多可能获得种大小不同的DNA片段。答案(1)Bcl和Hind连接感受(2)四环素引物甲和
33、引物丙(3)TGATCCACTAGGGGATCACCTAGT都不能(4)7解析本题主要考查基因工程的相关知识。(1)分析4种限制酶识别的序列可知:BamH和Bcl识别序列中含有Sau3A的识别序列,这三种酶切割DNA后可以产生相同的黏(粘)性末端。为保证质粒上含有标记基因且不发生自身环化,切割质粒时应选用Bcl和Hind两种限制酶切割,酶切后的载体和目的基因片段,需用DNA连接酶连接形成重组质粒。为了扩增重组质粒,需将其转入处于感受态的大肠杆菌中。(2)重组质粒中四环素抗性基因结构完整,氨苄青霉素抗性基因结构被破坏,在筛选平板培养基中添加四环素可以筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌。PCR扩增目的
34、基因时,需用引物甲和引物丙两种引物。(3)BamH酶切产生的黏(粘)性末端为和,Bcl酶切产生的黏(粘)性末端为和,经DNA连接酶连接后,连接部位的6个碱基对序列为或,此序列不能被BamH和Bcl识别,因此不能被两种酶切开。(4)题图1质粒中含有Sau3A酶的3个识别序列,如图:(A、B、C分别表示相邻切点间的DNA片段)用Sau3A酶切,若在一个切点处切割可得到B+C+A、C+A+B、A+B+C3种DNA片段(但其大小相同);若在两个切点处切割可得到A、B+C、A+C、B、A+B、C6种DNA片段(其大小均不同);若在三个切点处均切割,可得到A、B、C3种大小不同的DNA片段。综上所述,用S
35、au3A酶切质粒最多可能获得7种大小不同的DNA片段。4.(科学思维演绎与推理)科技人员通过基因工程、细胞融合等技术制作工程细胞,并利用工程细胞生产人们所需要的医用蛋白,如用于治疗糖尿病的胰岛素。下面是利用大肠杆菌培育工程菌时用到的质粒、胰岛素基因及相关的限制酶。请回答:表几种限制酶识别序列及其切割位点限制酶BglBclSau3AHpa识别序列及切割位点AGATCTTCTAGATGATCAACTAGTGATCCTAGCCGGGGCC图1图2(1)能识别人胰岛素的mRNA并催化合成cDNA的酶是;利用PCR技术对cDNA进行扩增所需要的酶是。在基因工程中,限制酶不能识别并切割单链核酸,其具体功能
36、是。(2)表中可切割形成图2胰岛素基因末端的限制酶为;不宜选用Sau3A限制酶切割质粒的原因是。酶切后的质粒与胰岛素基因通过(填酶)作用后获得基因表达载体。(3)基因表达载体导入大肠杆菌前,常用Ca2+处理菌体,其目的是。(4)从大肠杆菌细胞内获得了胰岛素,但其没有降血糖的功能,出现这种现象的原因是。答案(1)逆转录酶热稳定DNA聚合酶(或Taq酶)识别双链DNA的某种特定核苷酸序列并断裂特定部位的磷酸二酯键(2)Sau3ASau3A限制酶能识别并切割Bgl和Bcl限制酶的识别序列,导致质粒中的标记基因均被破坏(其他合理答案也可)DNA连接酶(3)提高受体细胞的转化率(其他合理答案也可)(4)
37、大肠杆菌为原核生物,细胞中只有核糖体,没有内质网和高尔基体,不能对肽链进行加工,不能形成有活性的胰岛素解析根据胰岛素基因末端序列可知,切割胰岛素基因的限制酶识别和切割的序列为GATCC,表中的Sau3A可识别和切割。分析表格信息可知,Sau3A限制酶可识别并切割Bgl或Bcl限制酶的识别序列,导致质粒中的标记基因均被破坏。提升二DNA的粗提取与鉴定5.(2018江苏南京、盐城一模,12)下列有关“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述,错误的是()A.鸡血细胞是较理想的实验材料B.NaCl溶液浓度越高,DNA的溶解度越大C.在用酒精析出DNA时,最好使用95%的冷酒精D.DNA溶液中加入二苯胺试剂,
38、沸水浴加热,检测结果呈蓝色答案B鸡血细胞含有细胞核,细胞核内含有DNA,且鸡血容易获得,因此提取DNA时常选用鸡血作为实验材料,A正确;当NaCl溶液的浓度低于0.14mol/L时,随着NaCl溶液浓度的升高,DNA的溶解度逐渐降低,当NaCl溶液的浓度高于0.14mol/L时,随着NaCl溶液浓度的升高,DNA的溶解度逐渐升高,B错误;DNA不溶于酒精溶液,在体积分数为95%的冷酒精溶液中凝集效果最佳,C正确;在DNA的粗提取与鉴定实验中,DNA溶液中加入二苯胺试剂后需沸水浴加热,结果呈蓝色,D正确。6.(2020届江苏苏州常熟中学模拟,21)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述,正确
39、的是(多选)()A.洗涤红细胞时,使用生理盐水可防止红细胞破裂B.向鸡血溶液中加蒸馏水搅拌,可见玻棒上有白色絮状物C.DNA在2moL的NaCl溶液中溶解度较低D.DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热后变蓝答案AD本题以DNA粗提取和鉴定为知识载体,考查考生运用所学知识对实验中操作的方法、目的、原理等分析的能力,试题通过对实验操作和原理的分析,体现了科学探究素养中的分析与讨论等。生理盐水与细胞内的液体是等渗溶液,因此洗涤红细胞时,使用生理盐水可防止红细胞破裂,A正确;向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌,可使细胞破裂,释放DNA,但不会观察到玻璃棒上有白色絮状物,B错误;DNA在2mol/L的NaCl溶液
40、中溶解度较高,在0.14mol/L的NaCl溶液中溶解度较低,C错误;DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热后变蓝,D正确。名师点睛对于此类试题,需要考生注意的细节较多,如实验的原理、实验选择的材料、实验采用的试剂及试剂的作用、实验每一步骤的操作目的、实验现象等,需要考生在平时的学习过程中注意积累。7.(2019江苏苏、锡、常、镇三模,25)如图是“DNA的粗提取和鉴定”实验中几个重要操作的示意图,下列叙述正确的是(多选)()A.图的原理是DNA不溶于酒精,某些蛋白质可溶于酒精B.图和图都需用玻棒沿一个方向轻缓搅拌,以防止破坏DNAC.若图操作后接图操作,则DNA留在滤液中D.若图操作后接图操作,则DNA留在纱布上答案ACD分析图,体积分数为95%的酒精用于溶解蛋白质等杂质,DNA不溶于酒精,有利于对DNA的提纯,A正确;分析图,向含有鸡血细胞的烧杯中加入蒸馏水,目的是让细胞吸水涨破,释放出DNA,这一过程需要快速搅拌,B错误;图操作为过滤,若图操作后接图操作,则DNA留在滤液中,C正确;图向浓NaCl溶液中加蒸馏水,说明是降低NaCl溶液的浓度,从而降低DNA在NaCl溶液中的溶解度而析出,因此过滤后DNA留在纱布上,D正确。名师点睛解答本题需要熟知DNA粗提取的原理和过程,理解每一步骤的目的,然后用所掌握的这些知识来分析题图中的各装置及操作意图,以此便能顺利解决问题。
