2025年高考二輪復(fù)習(xí)生物大單元8生物技術(shù)與工程層級(jí)三核心素養(yǎng)突破練2

層級(jí)三核心素養(yǎng)突破練學(xué)生用書P213

1.(2024·江蘇鹽城模擬)(11分)為研究編碼鐵運(yùn)輸相關(guān)蛋白的基因A(約963bp)在擬南芥缺鐵脅迫響應(yīng)中的作用,需要構(gòu)建超量表達(dá)A的擬南芥轉(zhuǎn)基因株系。質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)如圖2所示?；卮鹣铝袉?wèn)題。(1)圖1中,過(guò)程①指的是從擬南芥中提取RNA,經(jīng)催化,合成cDNA;過(guò)程②指的是以cDNA為模板,通過(guò)PCR擴(kuò)增目的基因,需要在引物的端,加入限制酶、的識(shí)別序列。

(2)構(gòu)建表達(dá)載體時(shí),將PCR產(chǎn)物與質(zhì)粒分別雙酶切后,先進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳,將目標(biāo)片段與無(wú)關(guān)片段分離,從瓊脂糖凝膠中只回收目標(biāo)片段,再用DNA連接酶進(jìn)行連接,以避免。

(3)將轉(zhuǎn)化后得到的單克隆農(nóng)桿菌進(jìn)行PCR鑒定,結(jié)果如圖3所示,根據(jù)此結(jié)果,科研人員欲選擇1、2號(hào)菌進(jìn)行測(cè)序,原因是。

(4)將擬南芥的直接浸沒(méi)在含有農(nóng)桿菌的溶液中一段時(shí)間,然后培養(yǎng)植株,將得到的種子接種在含有(填抗生素名稱)的固體培養(yǎng)基上培養(yǎng),以篩選出成功導(dǎo)入目的基因的陽(yáng)性植株。

(5)提取轉(zhuǎn)基因及野生型植株的蛋白質(zhì)進(jìn)行電泳檢測(cè),結(jié)果如圖4所示。若其中號(hào)為轉(zhuǎn)基因植株的蛋白質(zhì)電泳結(jié)果,則說(shuō)明成功構(gòu)建超量表達(dá)A的擬南芥轉(zhuǎn)基因株系。

答案(1)逆轉(zhuǎn)錄酶5'BamHⅠSalⅠ(2)目標(biāo)片段與無(wú)關(guān)片段重新連接(目的基因自連以及質(zhì)粒自連)(3)1、2號(hào)菌的PCR產(chǎn)物長(zhǎng)度與基因A基本相符,但無(wú)法確定PCR產(chǎn)物的堿基序列是否與基因A相同(4)花序潮霉素(5)①解析(1)圖1中,過(guò)程①是以RNA為模板,經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄酶催化,合成cDNA的過(guò)程;子鏈沿著引物3'端延伸形成目的基因,限制酶的識(shí)別序列應(yīng)該加在引物的5'端,即在目的基因的外側(cè)。KpnⅠ會(huì)破壞目的基因,HindⅢ會(huì)破壞卡那霉素抗性基因,因此選擇BamHⅠ、SalⅠ兩種限制酶。(2)將PCR產(chǎn)物與質(zhì)粒分別雙酶切,使目的基因及剪切后的質(zhì)粒兩端黏性末端不同,這樣可避免目的基因自連以及質(zhì)粒自連;只回收目標(biāo)片段,再用DNA連接酶進(jìn)行連接,以避免目標(biāo)片段與無(wú)關(guān)片段重新連接。(3)圖3的結(jié)果顯示1、2號(hào)菌含與目的基因長(zhǎng)度相同的DNA片段,但1、2號(hào)菌是不是目的基因,還要進(jìn)行堿基序列的檢測(cè)。(4)將擬南芥的花序直接浸沒(méi)在含有農(nóng)桿菌的溶液中一段時(shí)間,可以形成農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化的擬南芥種子。TDNA上的標(biāo)記基因是潮霉素抗性基因,因此需將得到的種子接種在含有潮霉素的固體培養(yǎng)基上培養(yǎng),以篩選出成功導(dǎo)入目的基因的陽(yáng)性植株。(5)圖4的①號(hào)目的蛋白條帶寬,說(shuō)明其目的基因表達(dá)量高,若①號(hào)為轉(zhuǎn)基因植株的蛋白質(zhì)電泳結(jié)果,②號(hào)為野生型植株的蛋白質(zhì)電泳結(jié)果,則說(shuō)明成功構(gòu)建了超量表達(dá)A的擬南芥轉(zhuǎn)基因株系。2.(2024·天津二模)(13分)磷脂酸(PA)是調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育和逆境響應(yīng)的重要信使物質(zhì)。為了解植物細(xì)胞中PA的動(dòng)態(tài)變化,研究人員用無(wú)縫克隆技術(shù)將高度專一的PA結(jié)合蛋白(PABD)基因與綠色熒光蛋白(GFP)基因融合,構(gòu)建有效監(jiān)測(cè)細(xì)胞PA變化的熒光探針,并測(cè)定擬南芥細(xì)胞內(nèi)PA含量。無(wú)縫克隆技術(shù)連接DNA片段的機(jī)理和構(gòu)建熒光探針表達(dá)載體的過(guò)程如圖所示,請(qǐng)回答下列問(wèn)題。注:bar為草胺膦抗性基因;Kanr為卡那霉素抗性基因。(1)無(wú)縫克隆時(shí),T5核酸外切酶(從核苷酸鏈的外側(cè)向內(nèi)側(cè)剪切核苷酸)沿(填“5'→3'”或“3'→5'”)的方向水解DNA,其目的是形成。T5核酸外切酶催化的最適溫度為37℃,而過(guò)程①選擇的溫度為50℃,目的是,防止過(guò)度水解DNA。

(2)過(guò)程②兩個(gè)片段復(fù)性后存在“缺口”的原因是,過(guò)程③所需的酶有。

(3)與傳統(tǒng)的酶切再連法相比,無(wú)縫克隆技術(shù)構(gòu)建重組質(zhì)粒的優(yōu)點(diǎn)有(多選)。

A.不受限制酶酶切位點(diǎn)的限制B.不需要使用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因C.不會(huì)出現(xiàn)目的基因的反向連接和自身環(huán)化(4)PCR擴(kuò)增GFP基因時(shí)需依據(jù)的部分核苷酸序列設(shè)計(jì)引物R2。已知引物F1的堿基序列是5'TCCGGACTCAGATCTCGAGC3',據(jù)圖分析,擴(kuò)增目的片段的所用的引物R2可對(duì)應(yīng)下表中的(填序號(hào))。

①5'AGCTATAGTTCTAGATCTAGATTAACTAGTCTTAGTGGCG3'②5'TATCGATGGCGCCAGCTGAGGATGGTGAGCAAGGGCGACA3'③5'GCTCGAGATCTGAGTCCGGACTTGTACAGCTCGTCCATAA3'(5)利用農(nóng)桿菌花序侵染法轉(zhuǎn)化擬南芥,將獲得的種子進(jìn)行表面消毒,均勻鋪在含有的培養(yǎng)基上進(jìn)行篩選和鑒定,將篩選得到的種子種植可得到轉(zhuǎn)基因擬南芥,通過(guò)觀測(cè)轉(zhuǎn)基因擬南芥根尖細(xì)胞中,了解PA的分布和含量。

答案(1)5'→3'黏性末端降低酶活性(2)過(guò)程①形成的黏性末端大于互補(bǔ)配對(duì)的區(qū)段(同源序列)DNA聚合酶和DNA連接酶(3)AC(4)PABD基因和GFP基因③(5)草胺膦綠色熒光點(diǎn)的分布解析(1)由圖可知,無(wú)縫克隆時(shí),過(guò)程①中T5核酸外切酶沿5'→3'的方向水解DNA,以形成黏性末端。溫度能影響酶活性,T5核酸外切酶催化的最適溫度為37℃,而過(guò)程①選擇的溫度為50℃,目的是降低酶活性,防止過(guò)度水解DNA。(2)過(guò)程②在復(fù)性的過(guò)程中,兩個(gè)片段的黏性末端可根據(jù)互補(bǔ)序列進(jìn)行配對(duì)結(jié)合,但由于過(guò)程①形成的黏性末端大于互補(bǔ)配對(duì)的區(qū)段(同源序列),因此過(guò)程②兩個(gè)片段復(fù)性后存在“缺口”。過(guò)程③缺口處DNA鏈的補(bǔ)齊,可以看作DNA分子的復(fù)制過(guò)程,所需的酶有DNA聚合酶(將游離的單個(gè)脫氧核苷酸加到子鏈3'末端)和DNA連接酶(將兩個(gè)DNA片段進(jìn)行連接)。(3)傳統(tǒng)的酶切再連法需要用特定的限制酶將目的基因和質(zhì)粒先進(jìn)行切割,再用DNA連接酶對(duì)目的基因和質(zhì)粒進(jìn)行連接,在該過(guò)程會(huì)形成多個(gè)小片段,操作復(fù)雜,而無(wú)縫克隆技術(shù)構(gòu)建重組質(zhì)粒不受限制酶酶切位點(diǎn)的限制,不會(huì)引入多余堿基,不會(huì)出現(xiàn)移碼突變,不會(huì)出現(xiàn)目的基因的反向連接和自身環(huán)化,操作時(shí)間短,成功率高,但該過(guò)程也需要利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因,故選A、C。(4)用于PCR擴(kuò)增的引物是根據(jù)一段已知目的基因的核苷酸序列來(lái)設(shè)計(jì)的,由重組DNA圖可知,GFP基因和PABD基因進(jìn)行連接,因此PCR擴(kuò)增GFP基因時(shí)需根據(jù)GFP基因一端的核苷酸序列和PABD基因一端的核苷酸序列設(shè)計(jì)引物R2,而設(shè)計(jì)引物F1僅需根據(jù)PABD基因一端的核苷酸序列,由于PCR擴(kuò)增GFP基因時(shí)需根據(jù)GFP基因一端的核苷酸序列和PABD基因一端的核苷酸序列引物R2,即引物R2的一部分能與引物F1進(jìn)行堿基互補(bǔ)配對(duì),觀察表中①②③的引物堿基序列可知,③的5'端部分堿基序列與F1的5'端部分堿基序列互補(bǔ),因此可知,R2可對(duì)應(yīng)于表中的③。(5)由圖可知,bar(草胺膦抗性基因)為標(biāo)記基因,位于TDNA上,農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的TDNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞,并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上,因此利用農(nóng)桿菌花序