广西2020版高考生物一轮复习考点规范练34基因工程含解析新人教版.docx

基因工程1.(2017全国卷)编码蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五个片段组成,编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成,如图1所示。图1图2回答下列问题。(1)现要通过基因工程的方法获得蛋白乙,若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCTCAGGAAGGA),则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙,原因是 。 (2)某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中,在PCR反应体系中加入了DNA聚合酶、引物等,还加入了序列甲作为,加入了作为合成DNA的原料。 (3)现通过基因工程的方法获得了甲、乙、丙三种蛋白,要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用,某同学做了如下实验:将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分成四组,其中三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙,另一组作为对照,培养并定期检测T淋巴细胞浓度,结果如图2。由图2 可知:当细胞浓度达到a时,添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加,此时若要使T淋巴细胞继续增殖,可采用的方法是。细胞培养过程中,培养箱中通常要维持一定的CO2浓度,CO2的作用是。 仅根据图1、图2可知,上述甲、乙、丙三种蛋白中,若缺少(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所编码的肽段,会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。 答案 (1)编码乙的DNA序列起始端无ATG,转录出的mRNA无起始密码子(2)模板dNTP(3)进行细胞传代培养维持培养液的pHC解析 (1)由基因乙的碱基序列可知,由该序列转录出的mRNA无起始密码子,所以在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列后,所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙。(2)PCR反应体系中除了加入DNA聚合酶、引物等,还应加入序列甲作为模板,加入四种脱氧核苷酸(dNTP)作为合成DNA的原料。(3)当细胞浓度达到a时,T淋巴细胞的浓度不再增加,是因为出现了接触抑制现象,所以可以进行细胞传代培养,使T淋巴细胞继续增殖;细胞培养过程中,培养箱中通常要维持一定的CO2浓度,CO2的作用是维持培养液中的pH。根据图2可知,甲、乙两组的T淋巴细胞数量多,丙组的T淋巴细胞数量少,根据图1比较可知,丙组T淋巴细胞少的原因是蛋白丙缺少C片段所编码的肽段。2.科学家从某细菌中提取抗盐基因,转入烟草并培育成转基因抗盐烟草。下图是转基因抗盐烟草的培育过程,含目的基因的DNA和质粒上的箭头表示相关限制酶的酶切位点。请分析回答下列问题。(1)在该过程中,研究人员首先获取了抗盐基因(目的基因),并采用技术对目的基因进行扩增,该技术需要的条件是、酶、原料、模板,该技术必须用酶;然后构建基因表达载体,基因表达载体中除了具有目的基因、启动子和终止子之外,还需具有。 (2)用图中的质粒和目的基因构建重组质粒,不能使用Sma酶切割,原因是。图中过程为防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化,应选用酶对外源DNA、质粒进行切割。 (3)为确定转基因抗盐烟草是否培育成功,既要用放射性同位素标记的作探针进行分子杂交检测,又要在个体水平上鉴定,后者具体过程是。 答案 (1)PCR(聚合酶链式反应)引物耐热的DNA聚合酶或热稳定性的DNA聚合标记基因(2)Sma会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因BamH和Hind(3)抗盐基因(或目的基因)将培育的烟草幼苗栽培于含有一定盐的土壤中,观察该烟草植株的生长状态解析 (1)依题意可知,抗盐基因属于目的基因,可采用PCR(聚合酶链式反应)技术扩增目的基因,该技术需要的条件是引物、酶、原料、模板,利用PCR技术扩增目的基因时,每次循环都是在9095 时进行变性、在5560 时进行复性、在7075 时延伸,所以该技术需要用热稳定DNA聚合酶(或Taq DNA聚合酶)。基因表达载体由目的基因、启动子、终止子、标记基因等组成。(2)题图显示,质粒上的M抗生素抗性基因和目的基因中都含有Sma 酶的识别和酶切位点,若使用Sma 酶切割,会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因,因此不能使用Sma 酶切割。抗盐基因(或目的基因)的两侧都有EcoR 酶的识别和酶切位点,因此用EcoR 酶切割目的基因会出现自身环化;BamH 和Hind 识别和酶切位点分别位于目的基因的两侧,而且质粒中也有相应的酶切位点,因此用BamH 和Hind同时进行酶切,才能完整地切下该抗盐基因,同时保证目的基因与质粒的连接方式的唯一性,防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化。(3)检测目的基因是否导入受体细胞,在分子水平上进行检测时,要用放射性同位素标记的抗盐基因(或目的基因)作探针进行分子杂交检测;在个体水平上进行鉴定时,可将培养的烟草幼苗栽培于含有一定盐的土壤中,观察该植株的生长状态。3.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。注质粒中“Bt”代表“Bt基因”,“KmR”代表“卡那霉素抗性基因”。农杆菌中Ti质粒上只有T-DNA片段能转移到植物细胞中。(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筛选获得含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 (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含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。种植转基因抗虫棉能减少农药的使用,从而减轻环境污染。4.人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值,原来只能从人血浆中提取。下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。(1)为获取HSA基因,首先需采集人的血液,提取合成总cDNA,然后以cDNA为模板,使用PCR技术扩增HSA基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向,请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。 (2)启动子通常具有物种及组织特异性,构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体,需要选择的启动子是(填写字母,单选)。 A.人血细胞启动子B.水稻胚乳细胞启动子C.大肠杆菌启动子D.农杆菌启动子(3)利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中,需添加酚类物质,其目的是。 (4)人体合成的初始HSA多肽,需要经过膜系统加工形成正确空间结构才有活性。与途径相比,选择途径获取rHSA的优势是。 (5)为证明rHSA具有医用价值,须确认rHSA与的生物学功能一致。 答案 (1)总RNA(或mRNA)(2)B(3)吸引农杆菌移向水稻受体细胞,有利于目的基因成功转化(4)水稻是真核生物,具有膜系统,能对初始rHSA多肽进行高效加工(5)HSA解析 (1)目的基因的获取途径之一是逆转录法,即以RNA为模板合成目的基因,故需要提取相关的RNA。PCR技术利用的是DNA复制的原理,由于DNA分子的两条链是反向平行的,而DNA的合成方向总是从子链的5'端向3'端延伸,故另一条子链的扩增方向相反。(2)启动子通常具有物种及组织特异性,要构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体,需选择水稻胚乳细胞启动子。(3)利用农杆菌转化水稻受体细胞时,由于酚类物质能够吸引农杆菌移向水稻受体细胞,有利于目的基因成功转化,故需添加酚类物质。(4)由于真核细胞中具有膜系统,途径中的水稻胚乳细胞能对初始rHSA多肽进行加工,使rHSA具有生物学活性。(5)由题意知,要制备有医用价值的rHSA,需要rHSA 与HSA的生物学功能一致。5.(2018江苏卷)为生产具有特定性能的-淀粉酶,研究人员从某种海洋细菌中克隆了-淀粉酶基因(1 656个碱基对),利用基因工程大量制备-淀粉酶,实验流程见下图。请回答下列问题。(1)利用PCR技术扩增-淀粉酶基因前,需先获得细菌的。 (2)为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接,需在引物的端加上限制性酶切位点,且常在两条引物上设计加入不同的限制性酶切位点,主要目的是。 (3)进行扩增时,反应的温度和时间需根据具体情况进行设定,下列选项中的设定与引物有关,的设定与扩增片段的长度有关。(填序号) 变性温度复性温度延伸温度变性时间复性时间延伸时间(4)下图表示筛选获得的工程菌中编码-淀粉酶的mRNA 的部分碱基序列:5'-AUGCCAUCAACAAAUACUAACACUU-3'图中虚线框内mRNA片段包含个密码子,如虚线框后的序列未知,预测虚线框后的第一个密码子最多有种。 (5)获得工程菌表达的-淀粉酶后,为探究影响酶活性的因素,以浓度为1%的可溶性淀粉为底物测定酶活性,结果如下:缓冲液50 mmol/L Na2HPO4-KH2PO450 mmol/L Tris-HCl50 mmol/L Gly-NaOHpH6.06.57.07.57.58.08.59.09.09.510.010.5酶相对活性%25.440.249.863.270.195.599.585.368.163.741.520.8根据上述实验结果,初步判断该-淀粉酶活性最高的条件为 。 答案 (1)基因组DNA(2)5'使DNA片段能定向插入表达载体,减少自连(3)(4)813(5)pH为8.5,缓冲液为50 mmol/L Tris-HCl解析 (1)从海洋细菌中利用PCR技术扩增-淀粉酶基因,首先要获得细菌的基因组DNA,再利用引物来获取-淀粉酶基因。(2)由于PCR技术合成子链的方向是5'3',引物是与子链连接的DNA单链或RNA链,所以应在引物的5'端加上限制性酶切位点。为保证DNA片段能定向插入表达载体中,避免DNA片段和载体自身环化以及DNA片段和表达载体任意拼接,常在两条引物上设计不同的限制性酶切位点。(3)引物与模板链结合属于复性,所以复性温度的设定与引物有关,扩增片段属于延伸,扩增片段的长度与延伸的时间有关。(4)密码子是指mRNA上3个相连的碱基,虚线框内有24个碱基,共构成8个密码子。虚线框后第一个密码子的第一个碱基是U,共可构成的密码子种类有4×4=16(种),又因图中碱基序列仅是编码-淀粉酶的mRNA的一部分,此密码子不可能是终止密码子(3种,UAA、UAG、UGA),所以虚线框后的第一个密码子共有13种。(5)根据表格数据可知,-淀粉酶活性最高时的条件是pH为8.5,缓冲液为50 mmol/L Tris-HCl。6.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,在过程中可使用进行检测。 答案 (1)RNA(2)Taq DNA聚合酶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 DNA聚合酶。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,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,则说明含有有效成分。6