高考生物一輪復(fù)習(xí)現(xiàn)代生物科技專題課時分層集訓(xùn)基因工程蘇教

1、課時分層集訓(xùn)訓(xùn)(三十八)A組基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1圖1表示含有目的基因D的DNA片段長度(bp即堿基對)和部分堿基序列，圖2表示一種質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)和部分堿基序列。現(xiàn)有Msp、BamH、Mbo、Sma4種限制性核酸內(nèi)切酶，它們識別的堿基序列和酶切位點分別為CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。請回答下列問題。圖1圖2(1)圖1的一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個堿基之間依次由_連接。(2)若用限制酶Sma完全切割圖1中DNA片段，產(chǎn)生的末端是_末端，其產(chǎn)物長度為_(3)若圖1中虛線方框內(nèi)的堿基對被TA堿基對替換，那么基因D就突變?yōu)榛騞。從雜合子中分離出圖1及其對應(yīng)的DNA片段，用限制酶Sma完全切割，產(chǎn)物中

2、共有_種不同長度的DNA片段。(4)若將圖2中質(zhì)粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進(jìn)行連接，形成重組質(zhì)粒，那么應(yīng)選用的限制酶是_。在導(dǎo)入重組質(zhì)粒后，為了篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌，一般需要用添加_的培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。經(jīng)檢測，部分含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌菌株中目的基因D不能正確表達(dá)，其最可能的原因是_。解析(1)題干中強(qiáng)調(diào)“一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個堿基”，可通過畫出DNA結(jié)構(gòu)示意圖解決。(2)Sma識別并切割的序列為CCCGGG，所以產(chǎn)生的末端為平末端，經(jīng)Sma切割后，DNA片段會形成三個小的DNA片段，按切割位點算分別是：5343537(bp)；79633790(bp)；6583661(bp)。

3、(3)用Sma切割基因D，會形成537 bp、790 bp、661 bp三種類型。題圖1中虛線方框內(nèi)CG被TA替換，失去了一個酶切位點，則會被切割成53479631 327(bp)和6583661(bp)兩種類型。所以一共會得到537 bp、790 bp、1 327 bp、661 bp 4種類型的片段。(4)根據(jù)基因D和質(zhì)粒的核苷酸序列可知，可選用BamH和Mbo進(jìn)行切割，但Mbo會破壞掉兩種抗生素抗性基因，因此只能用BamH進(jìn)行切割。答案(1)脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖(2)平537 bp、790 bp、661 bp(3)4(4)BamH抗生素B同種限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D與質(zhì)

4、粒反向連接2(2017江蘇高考)金屬硫蛋白(MT)是一類廣泛存在的金屬結(jié)合蛋白，某研究小組計劃通過多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴(kuò)增獲得目的基因，構(gòu)建轉(zhuǎn)基因工程菌，用于重金屬廢水的凈化處理。PCR擴(kuò)增過程示意圖如下，請回答下列問題： 【導(dǎo)學(xué)號：41780170】(1)從高表達(dá)MT蛋白的生物組織中提取mRNA，通過_獲得_用于PCR擴(kuò)增。(2)設(shè)計一對與MT基因兩端序列互補(bǔ)配對的引物(引物1和引物2)，為方便構(gòu)建重組質(zhì)粒，在引物中需要增加適當(dāng)?shù)腳位點。設(shè)計引物時需要避免引物之間形成_，而造成引物自連。(3)圖中步驟1代表_，步驟2代表退火，步驟3代表延伸，這三個步驟組成一輪循環(huán)。(4)PCR擴(kuò)增時，退

5、火溫度的設(shè)定是成敗的關(guān)鍵。退火溫度過高會破壞_的堿基配對。退火溫度的設(shè)定與引物長度、堿基組成有關(guān)，長度相同但_的引物需要設(shè)定更高的退火溫度。(5)如果PCR反應(yīng)得不到任何擴(kuò)增產(chǎn)物，則可以采取的改進(jìn)措施有_(填序號：升高退火溫度降低退火溫度重新設(shè)計引物)。解析本題主要考查目的基因的獲取及PCR技術(shù)的有關(guān)知識。(1)依據(jù)題中表述現(xiàn)象分析，mRNA合成目的基因的過程應(yīng)為逆轉(zhuǎn)錄過程，由mRNA直接逆轉(zhuǎn)錄形成的DNA為cDNA。(2)構(gòu)建重組質(zhì)粒時需要限制酶和DNA連接酶，因此推測在引物中需要增加適當(dāng)?shù)南拗泼缸R別的位點。設(shè)計引物時需要注意避免引物1和引物2之間形成堿基互補(bǔ)配對。(3)圖中步驟1代表變性。

6、(4)退火溫度過高會破壞引物與模板鏈之間的堿基互補(bǔ)配對。由于含G/C堿基對多的DNA穩(wěn)定性強(qiáng)，因此在PCR過程中設(shè)置的溫度應(yīng)視G/C的含量而定。(5)溫度過高不利于引物與模板結(jié)合；引物設(shè)計不合理也會影響PCR擴(kuò)增反應(yīng)。答案(1)逆轉(zhuǎn)錄cDNA(2)限制性核酸內(nèi)切酶堿基互補(bǔ)配對(3)變性(4)引物與模板GC含量高(5)3(2016天津高考)人血清白蛋白(HSA)具有重要的醫(yī)用價值，只能從人血漿中制備。下圖是以基因工程技術(shù)獲取重組HSA(rHSA)的兩條途徑。(1)為獲取HSA基因，首先需采集人的血液，提取_合成總cDNA，然后以cDNA為模板，使用PCR技術(shù)擴(kuò)增HSA基因。下圖中箭頭表示一條引物

7、結(jié)合模板的位置及擴(kuò)增方向，請用箭頭在方框內(nèi)標(biāo)出另一條引物的位置及擴(kuò)增方向。(2)啟動子通常具有物種及組織特異性，構(gòu)建在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)特異表達(dá)rHSA的載體，需要選擇的啟動子是_(填寫字母，單選)。A人血細(xì)胞啟動子B水稻胚乳細(xì)胞啟動子C大腸桿菌啟動子 D農(nóng)桿菌啟動子(3)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細(xì)胞的過程中，需添加酚類物質(zhì)，其目的是_。(4)人體合成的初始HSA多肽，需要經(jīng)過膜系統(tǒng)加工形成正確空間結(jié)構(gòu)才有活性。與途徑相比，選擇途徑獲取rHSA的優(yōu)勢是_。(5)為證明rHSA具有醫(yī)用價值，須確認(rèn)rHSA與_的生物學(xué)功能一致。解析(1)要想合成總cDNA，需要采集人的血液獲得總RNA。由于DNA的復(fù)制

8、只能從脫氧核苷酸單鏈的5端向3端延伸，因而引物均應(yīng)結(jié)合在DNA單鏈的3端，而DNA的兩條鏈反向平行，由此可以確定引物在另一條脫氧核苷酸單鏈的位置和方向。(2)若要從水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)獲得目的產(chǎn)物，需要控制該目的基因只在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)表達(dá)。由題干中的信息“啟動子通常具有物種及組織特異性”可知，此處需要選擇水稻胚乳細(xì)胞啟動子。(3)酚類物質(zhì)能吸引農(nóng)桿菌，因此在水稻受體細(xì)胞中添加該類物質(zhì)，能吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞，有利于目的基因的成功轉(zhuǎn)化。(4)途徑和的主要區(qū)別是途徑的受體細(xì)胞是真核細(xì)胞，途徑的受體細(xì)胞是原核細(xì)胞。由于人體合成的初始HSA多肽需要經(jīng)膜系統(tǒng)加工形成正確的空間結(jié)構(gòu)才有生物活性，所以選擇途

9、徑獲取rHSA更具有優(yōu)勢。(5)rHSA是基因工程的產(chǎn)物，其是否具有醫(yī)用價值，還需要在個體水平上進(jìn)一步確認(rèn)其與HAS的生物學(xué)功能是否一致。答案(1)總RNA(或mRNA)(2)B(3)吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞，有利于目的基因成功轉(zhuǎn)化(4)水稻是真核生物，具有膜系統(tǒng)，能對初始rHSA多肽進(jìn)行高效加工(5)HSA4(2018山東文登三模)在培育轉(zhuǎn)基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kan)常作為標(biāo)記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。下圖為獲得抗蟲棉的技術(shù)流程。請據(jù)圖回答：(1)基因工程的基本操作程序主要包括四個步驟：目的基因的獲取、_、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、_。(2

10、)A過程需要的酶有_和_。(3)要把重組質(zhì)粒導(dǎo)入土壤農(nóng)桿菌，首先必須用_處理土壤農(nóng)桿菌，使土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)變?yōu)開態(tài)；然后將_在緩沖液中混合培養(yǎng)完成轉(zhuǎn)化過程。(4)含有重組質(zhì)粒的土壤農(nóng)桿菌侵染離體棉花葉片組織后，將離體棉花葉片組織培養(yǎng)成再生植株要經(jīng)過C_和E_。如要確保再生植株中含有抗蟲基因，可在C過程的培養(yǎng)基中加入_。(5)目的基因能否在棉花植株體內(nèi)維持和表達(dá)其遺傳特性的關(guān)鍵是_。這需要通過檢測才能知道，檢測采用的方法是_。解析(1)基因工程的基本操作程序主要包括四個步驟：目的基因的獲取、基因表達(dá)載體的構(gòu)建、將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞、目的基因的檢測與鑒定。(2)基因表達(dá)載體構(gòu)建過程中，需要用同種限制

11、酶切割目的基因和載體，使它們產(chǎn)生相同的黏性末端，再用DNA連接酶把這兩個DNA片段連接起來。(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入目的基因時，首先必須用Ca2處理土壤農(nóng)桿菌，使土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)變?yōu)楦惺軕B(tài)；然后將重組質(zhì)粒和感受態(tài)細(xì)胞在緩沖液中混合培養(yǎng)完成轉(zhuǎn)化過程。(4)植物組織培養(yǎng)過程的關(guān)鍵步驟是脫分化和再分化。 因為只有含卡那霉素抗性基因的細(xì)胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長，故若要確保再生植株中含有抗蟲基因，可在C過程的培養(yǎng)基中加入卡那霉素。(5)目的基因能否在棉花植株體內(nèi)維持和表達(dá)其遺傳特性的關(guān)鍵是目的基因是否插入受體細(xì)胞的DNA分子上，檢測采用的方法是DNA分子雜交技術(shù)。答案(1)基因表達(dá)載體的構(gòu)建目的基因的檢測

12、與鑒定(2)限制酶DNA連接酶(3)Ca2感受重組質(zhì)粒和感受態(tài)細(xì)胞(4)脫分化再分化卡那霉素(5)目的基因是否插入受體細(xì)胞的DNA分子上DNA分子雜交技術(shù)5(2018豫南九校聯(lián)盟模擬)2014年，上映了超凡蜘蛛俠2。電影中，“蜘蛛俠”能產(chǎn)生高強(qiáng)度的蜘蛛絲，現(xiàn)實中的基因工程也創(chuàng)造出了“蜘蛛羊”，該羊的乳汁中含有蛛絲蛋白，高強(qiáng)度的蛛絲蛋白可用于許多重要的特種工業(yè)領(lǐng)域。請回答：(1)基因工程操作的關(guān)鍵步驟是_；如果是將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞，采用最多的方法是_，其次，還有_和花粉管通道法等。(2)如果是將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞，最常用的方法是_，此方法的受體細(xì)胞多是_。(3)重組DNA導(dǎo)入受體細(xì)胞后，篩

13、選含有基因表達(dá)載體受體細(xì)胞的依據(jù)是_。(4)科學(xué)家為保證乳汁中有蛛絲蛋白，應(yīng)該先用_技術(shù)，檢測蛛絲蛋白基因是否整合到了染色體上。解析(1)基因工程操作的關(guān)鍵步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建。將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，其次，還有基因槍法和花粉管通道法等。(2)將目的基因?qū)雱游锛?xì)胞最常用的方法是顯微注射法，此方法的受體細(xì)胞多是受精卵。(3)重組細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞后，篩選含有基因表達(dá)載體受體細(xì)胞的依據(jù)是標(biāo)記基因是否表達(dá)。(4)科學(xué)家為保證乳汁中有蛛絲蛋白，應(yīng)該先用DNA分子雜交技術(shù)，檢測蛛絲蛋白基因是否整合到了染色體上。答案(1)基因表達(dá)載體的構(gòu)建農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法(2)顯微注射

14、法受精卵(3)標(biāo)記基因是否表達(dá)(4)DNA分子雜交B組能力提升6(2018河北唐山期末)科學(xué)家通過利用PCR定點突變技術(shù)改造Rubisco酶基因，提高了光合作用過程中Rubisco酶對CO2的親和力，從而顯著提高了植物的光合作用速率。請回答下列問題：(1)PCR過程所依據(jù)的原理是_，利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成_；擴(kuò)增過程需要加入_酶。(2)啟動子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，其作用是_。目的基因能在不同生物體內(nèi)正常表達(dá)原來的蛋白質(zhì)，說明整個生物界_。PCR定點突變技術(shù)屬于_的范疇。(3)可利用定點突變的DNA構(gòu)建基因表達(dá)載體。常用_

15、將基因表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞，還需用到植物細(xì)胞工程中的_技術(shù)，來最終獲得轉(zhuǎn)基因植物。解析(1)PCR依據(jù)的原理是DNA雙鏈復(fù)制，在用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因前要依據(jù)一段已知目的基因的脫氧核苷酸序列合成引物；擴(kuò)增過程需要加入耐高溫的DNA聚合(或TaqDNA聚合)酶。(2)啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合部位，可驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA；因生物界共用一套遺傳密碼，所以目的基因可以在不同細(xì)胞內(nèi)表達(dá)合成相同蛋白質(zhì)。(3)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將基因表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞，借助于植物組織培養(yǎng)技術(shù)，獲得轉(zhuǎn)基因植物。答案(1)DNA雙鏈復(fù)制引物耐高溫的DNA聚合(或TaqDNA聚合)(2)RNA聚合酶識別和結(jié)合部位，可驅(qū)

16、動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA共用一套密碼子蛋白質(zhì)工程(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法植物組織培養(yǎng)7人類的遺傳性疾病是很難用一般藥物進(jìn)行治療的，基因工程的興起迎來了基因治療的曙光，SCID是一種重癥聯(lián)合免疫缺陷病，SCID患者細(xì)胞的一個常染色體上編碼腺苷酸脫氨酶(簡稱ADA)的基因(ada)發(fā)生了突變或缺失。下圖為對SCID患者進(jìn)行基因治療的步驟，據(jù)圖分析回答下列問題：SCID患者基因治療的基本步驟(1)若圖中細(xì)菌為人類基因文庫的受體菌，則從該基因文庫中獲取ada基因時，一般要根據(jù)ada基因的有關(guān)信息，如基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在_上的位置、以及基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯產(chǎn)物等特性。(2)逆轉(zhuǎn)錄病毒在基因治療中充當(dāng)_

17、(工具)，過程用到的工具酶為_。(3)基因工程的核心是過程_(填“”、“”、“”或“”)；過程為基因工程的第_步；過程為_。(4)基因治療方法分為體外基因治療和體內(nèi)基因治療兩種，圖示采用的是兩種方法中的_；兩種方法中，操作復(fù)雜，但效果較為可靠的是_。解析(1)根據(jù)教材知識可知，根據(jù)目的基因的有關(guān)信息，如：基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色體上的位置、基因的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA，以及基因的表達(dá)產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性來獲取目的基因。(2)由圖可知，逆轉(zhuǎn)錄病毒相當(dāng)于基因工程中的工具運載體。過程為基因表達(dá)載體的構(gòu)建，用到的工具酶為限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)和DNA連接酶。(3)過程為基因表達(dá)載體的構(gòu)建，是

18、基因工程的核心；圖中過程為將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，是基因工程的第三步；過程代表2個細(xì)胞生成4個細(xì)胞的過程，即細(xì)胞增殖的過程。(4)基因治療的方法包括：體外基因治療和體內(nèi)基因治療，題圖所示的是體外基因治療；兩種方法相比，體外基因治療雖然操作復(fù)雜，但效果較為可靠。答案(1)染色體(2)運載體限制性核酸內(nèi)切酶(限制酶)和DNA連接酶(3)三細(xì)胞增殖(或有絲分裂)(4)體外基因治療體外基因治療8(2018云南昆明摸底調(diào)研)科學(xué)家將擬南芥的抗寒基因(CBFl)，轉(zhuǎn)入香蕉以獲得抗寒的香蕉品種。如圖是某質(zhì)粒載體上的Sac、Xba、EcoR、Hind四種限制酶的切割位點示意圖。據(jù)圖回答問題：(1)在該實驗中為構(gòu)建基因表達(dá)載體，用Sac、