（新課標Ⅰ）2019版高考生物一輪復習 專題26 基因工程課件.ppt

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1、專題26 基因工程,高考生物 (新課標專用),1.(2017北京理綜,5,6分)為了增加菊花花色類型,研究者從其他植物中克隆出花色基因C(圖1),擬將其與質(zhì)粒(圖2)重組,再借助農(nóng)桿菌導入菊花中。,五年高考,下列操作與實驗?zāi)康牟环氖?) A.用限制性核酸內(nèi)切酶EcoR和連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒 B.用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織,將C基因?qū)爰毎?C.在培養(yǎng)基中添加卡那霉素,篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細胞 D.用分子雜交方法檢測C基因是否整合到菊花染色體上,答案C本題主要考查基因工程的相關(guān)知識。由于C基因兩端及質(zhì)粒上均存在限制酶EcoR的酶切位點,因此,可采用限制酶EcoR和DNA連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒;用

2、含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織(即農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法),可以將C基因?qū)爰毎?由于質(zhì)粒上存在潮霉素抗性基因(標記基因),因此,可以在培養(yǎng)基中添加潮霉素,篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細胞,C符合題意;可用分子雜交方法檢測C基因是否整合到菊花染色體上。,2.(2018課標全國,38,15分)回答下列問題: (1)博耶(H. Boyer)和科恩(S. Cohen)將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導入大腸桿菌細胞中進行了表達。該研究除證明了質(zhì)?？梢宰鳛檩d體外,還證明了 (答出兩點即可)。 (2)體外重組的質(zhì)?？赏ㄟ^Ca2+參與的方法導入大腸桿菌細胞;而體外重組的噬菌體DNA通常需與組裝成完整噬菌體后,才能通過侵染

3、的方法將重組的噬菌體DNA導入宿主細胞。在細菌、心肌細胞、葉肉細胞中,可作為重組噬菌體宿主細胞的是。 (3)真核生物基因(目的基因)在大腸桿菌細胞內(nèi)表達時,表達出的蛋白質(zhì)可能會被降解。為防止蛋白質(zhì)被降解,在實驗中應(yīng)選用的大腸桿菌作為受體細胞,在蛋白質(zhì)純化的過程中應(yīng)添加的抑制劑。,答案(1)體外重組的質(zhì)?？梢赃M入受體細胞;真核生物基因可在原核細胞中表達(2)轉(zhuǎn)化外殼蛋白(或答噬菌體蛋白)細菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶,解析本題主要考查基因工程的相關(guān)知識。(1)體外重組的質(zhì)粒可以進入受體細胞,且重組質(zhì)粒在不同細胞中能正常表達,說明目的基因在不同細胞中的表達機制相同,生物界共用一套遺傳密碼。(2)基因

4、工程中,受體細胞為大腸桿菌細胞時,常用Ca2+處理大腸桿菌,使之處于感受態(tài),即Ca2+參與的轉(zhuǎn)化法。噬菌體DNA與外殼蛋白組裝成完整噬菌體。因噬菌體的宿主是細菌,故只有細菌可作為重組噬菌體的宿主細胞。(3)為防止目的基因表達的蛋白質(zhì)被破壞,可選用不能合成蛋白酶的大腸桿菌作為受體細胞,在蛋白質(zhì)純化過程中加入蛋白酶的抑制劑可以保護蛋白質(zhì)不被水解。 知識歸納目的基因?qū)胧荏w細胞的方法 (1)若受體細胞為植物細胞:基因槍法、花粉管通道法、農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。 (2)若受體細胞為動物細胞:顯微注射法。 (3)若受體細胞為大腸桿菌:感受態(tài)細胞法。,3.(2018課標全國,38,15分)某種熒光蛋白(GFP)在紫

5、外光或藍光激發(fā)下會發(fā)出綠色熒光,這一特性可用于檢測細胞中目的基因的表達。某科研團隊將某種病毒的外殼蛋白(L1)基因連接在GFP基因的5末端,獲得了L1-GFP融合基因(簡稱為甲),并將其插入質(zhì)粒P0,構(gòu)建了真核表達載體P1,其部分結(jié)構(gòu)和酶切位點的示意圖如下,圖中E1E4四種限制酶產(chǎn)生的黏性末端各不相同。,回答下列問題: (1)據(jù)圖推斷,該團隊在將甲插入質(zhì)粒P0時,使用了兩種限制酶,這兩種酶是。使用這兩種酶進行酶切是為了保證,也是為了保證。 (2)將P1轉(zhuǎn)入體外培養(yǎng)的牛皮膚細胞后,若在該細胞中觀察到了綠色熒光,則說明L1基因在牛的皮膚細胞中完成了和過程。 (3)為了獲得含有甲的牛,該團隊需要做的

6、工作包括:將能夠產(chǎn)生綠色熒光細胞的移入牛的中、體外培養(yǎng)、胚胎移植等。 (4)為了檢測甲是否存在于克隆牛的不同組織細胞中,某同學用PCR方法進行鑒定,在鑒定時應(yīng)分別以該牛不同組織細胞中的(填“mRNA”“總RNA”或“核DNA”)作為PCR模板。,答案(1)E1和E4甲的完整甲與載體正確連接(2)轉(zhuǎn)錄翻譯(3)細胞核去核卵母細胞(4)核DNA,解析(1)構(gòu)建基因表達載體時,使用的限制酶不能破壞融合基因。選用產(chǎn)生不同黏性末端的兩種限制酶,可以防止自身環(huán)化,并且保證融合基因和質(zhì)粒正確連接。(2)在牛的皮膚細胞中觀察到綠色熒光,說明L1基因已經(jīng)表達,即在該皮膚細胞中完成了轉(zhuǎn)錄和翻譯過程。(3)培育轉(zhuǎn)基

7、因的克隆牛需將含目的基因的細胞的細胞核移入牛的去核卵母細胞中。(4)為檢測克隆牛的不同組織細胞中是否含有融合基因,需提取不同組織細胞的核DNA作為PCR模板,用PCR方法進行鑒定。,4.(2018江蘇單科,32,8分)為生產(chǎn)具有特定性能的-淀粉酶,研究人員從某種海洋細菌中克隆了-淀粉酶基因(1 656個堿基對),利用基因工程大量制備-淀粉酶,實驗流程見圖。請回答下列問題: (1)利用PCR技術(shù)擴增-淀粉酶基因前,需先獲得細菌的。 (2)為了便于擴增的DNA片段與表達載體連接,需在引物的端加上限制性酶切位點,且常在兩條引物上設(shè)計加入不同的限制性酶切位點,主要目的是。,(3)進行擴增時,反應(yīng)的溫度

8、和時間需根據(jù)具體情況進行設(shè)定,下列選項中的設(shè)定與引物 有關(guān),的設(shè)定與擴增片段的長度有關(guān)。(填序號) 變性溫度退火溫度延伸溫度變性時間 退火時間延伸時間 (4)下圖表示篩選獲得的工程菌中編碼-淀粉酶的mRNA 的部分堿基序列: 5-AUGCCAUCAACAAAUACUAACACUU-3 圖中虛線框內(nèi)mRNA片段包含個密碼子,如虛線框后的序列未知,預測虛線框后的第一個密碼子最多有種。 (5)獲得工程菌表達的-淀粉酶后,為探究影響酶活性的因素,以濃度為1%的可溶性淀粉為底物測定酶活性,結(jié)果如下:,根據(jù)上述實驗結(jié)果,初步判斷該-淀粉酶活性最高的條件為。,答案(8分) (1)基因組DNA(2)5使DNA

9、片段能定向插入表達載體,減少自連 (3)(4)813 (5)pH為8.5,緩沖液為50 mmol/L Tirs-HCl,解析(1)由題干信息可知某種海洋細菌含有-淀粉酶基因,因此在擴增-淀粉酶基因前需先從細菌中提取細菌的基因組DNA。(2)由于引物的作用是引導子鏈的延伸,將脫氧核苷酸連接到引物上時,是與引物的3端相連的,由此確定需在引物的5端加上限制性酶切位點。常在兩條引物上加入不同的限制酶切位點的主要目的是使DNA片段能定向插入表達載體,防止自身相連。(3)進行PCR擴增時,退火的溫度與引物長短和堿基種類有關(guān)。延伸時間長短的設(shè)定與擴增片段的長度有關(guān)。(4)密碼子是指mRNA上決定一個氨基酸的

10、三個相鄰的堿基,該mRNA上5端為AUG(起始密碼子),因此可依據(jù)三個堿基是一個密碼子來分析圖中虛線框中的堿基,可得出共有8個密碼子。由于虛線框后的第一個密碼子已經(jīng)固定為U,因此還有2個堿基未知,共可能有的種數(shù)為44=16,又因為UAG、UGA、UAA為終止密碼子,因此決定氨基酸的密碼子最多有13種。(5)據(jù)表格數(shù)據(jù)可知:-淀粉酶在pH為8.5、緩沖液為50 mmol/L Tris-HCl的條件下相對活性為99.5%,初步判斷此條件下酶活性最高。,5.(2018天津理綜,10,14分)甲型流感病毒為RNA病毒,易引起流感大規(guī)模流行。我國科學家在2017年發(fā)明了一種制備該病毒活疫苗的新方法,主要

11、環(huán)節(jié)如下。 (1)改造病毒的部分基因,使其失去在正常宿主細胞內(nèi)的增殖能力。以病毒RNA為模板,逆轉(zhuǎn)錄成對應(yīng)DNA后,利用技術(shù)擴增,并將其中某些基因(不包括表面抗原基因)內(nèi)個別編碼氨基酸的序列替換成編碼終止密碼子的序列。與改造前的基因相比,改造后的基因表達時不能合成完整長度的,因此不能產(chǎn)生子代病毒。將該改造基因、表面抗原等其他基因分別構(gòu)建重組質(zhì)粒,并保存。 (2)構(gòu)建適合改造病毒增殖的轉(zhuǎn)基因宿主細胞。設(shè)計合成一種特殊tRNA的基因,其產(chǎn)物的反密碼子能與(1)中的終止密碼子配對結(jié)合,并可攜帶一個非天然氨基酸(Uaa)。將該基因與連接后導入宿主細胞。提取宿主細胞的進行分子雜交鑒定,篩選獲得成功表達上

12、述tRNA的轉(zhuǎn)基因宿主細胞。 (3)利用轉(zhuǎn)基因宿主細胞制備疫苗。將(1)中的重組質(zhì)粒導入(2)中的轉(zhuǎn)基因宿主細胞,并在補加的培養(yǎng)基中進行培養(yǎng),則該宿主細胞能利用上述特殊tRNA,翻譯出改造病毒基因的完整蛋白,產(chǎn)生大量子代病毒,用于制備疫苗。,特殊tRNA基因轉(zhuǎn)錄時,識別其啟動子的酶是(單選)。 A.病毒的DNA聚合酶 B.宿主的DNA聚合酶 C.病毒的RNA聚合酶 D.宿主的RNA聚合酶 (4)上述子代病毒不能在正常宿主細胞中增殖,沒有致病性,因此不經(jīng)滅活或減毒即可制成疫苗。與不具侵染性的流感病毒滅活疫苗相比,該病毒活疫苗的優(yōu)勢之一是可引起免疫,增強免疫保護效果。,答案(共14分) (1)PC

13、R多肽(或蛋白質(zhì)) (2)載體總RNA (3)非天然氨基酸(Uaa)D (4)細胞,解析本題主要考查基因工程的相關(guān)知識。(1)利用PCR技術(shù)體外擴增DNA。若將基因中個別編碼氨基酸的序列替換為編碼終止密碼子的序列,則改造后的基因轉(zhuǎn)錄合成的mRNA中,終止密碼子提前出現(xiàn),將不能控制合成完整長度的多肽(或蛋白質(zhì))。(2)目的基因只有與載體連接后才能導入宿主細胞?？商崛∷拗骷毎目俁NA進行分子雜交鑒定,以篩選獲得成功表達題述tRNA的轉(zhuǎn)基因宿主細胞。(3)由(2)知,轉(zhuǎn)基因宿主細胞含有的特殊tRNA基因轉(zhuǎn)錄的tR-NA,該tRNA的反密碼子可與終止密碼子配對,并可攜帶非天然氨基酸(Uaa),所以培

14、養(yǎng)基中需補加非天然氨基酸(Uaa)。病毒中的基因進行轉(zhuǎn)錄時,識別其啟動子的酶是宿主的RNA聚合酶。(4)因該病毒疫苗具有侵染性,故可引起細胞免疫。 疑難突破(1)由(1)中“個別編碼氨基酸的序列替換成編碼終止密碼子的序列”可知,改造后的基因表達時不能合成完整長度的多肽。 (2)由(2)中特殊tRNA能與終止密碼子配對結(jié)合,并可攜帶一個非天然氨基酸(Uaa)可知,轉(zhuǎn)基因宿主細胞可利用非天然氨基酸Uaa,所以培養(yǎng)基中需加入非天然氨基酸Uaa。 (3)滅活了的病毒已不具有侵染性,因此,只能引起體液免疫;而具侵染性的病毒可引起細胞免疫。,6.(2017課標全國,38,15分)真核生物基因中通常有內(nèi)含子

15、,而原核生物基因中沒有,原核生物沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列的機制。已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表達出某種特定蛋白(簡稱蛋白A)?；卮鹣铝袉栴}: (1)某同學從人的基因組文庫中獲得了基因A,以大腸桿菌作為受體細胞卻未得到蛋白A,其原因是。 (2)若用家蠶作為表達基因A的受體,在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中,不選用作為載體,其原因是。 (3)若要高效地獲得蛋白A,可選用大腸桿菌作為受體。因為與家蠶相比,大腸桿菌具有(答出兩點即可)等優(yōu)點。 (4)若要檢測基因A是否翻譯出蛋白A,可用的檢測物質(zhì)是(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗體”)。 (5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗為

16、證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻,也可以說是基因工程的先導,如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示,那么,這一啟示是。,答案(1)基因A有內(nèi)含子,在大腸桿菌中,其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列不能被切除,無法表達出蛋白A (2)噬菌體噬菌體的宿主是細菌,而不是家蠶 (3)繁殖快、容易培養(yǎng) (4)蛋白A的抗體 (5)DNA可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體,解析本題主要涉及基因文庫與cDNA文庫的差異、基因工程的步驟、基因工程產(chǎn)物的檢測方法等知識,意在考查考生提取知識、分析和歸納知識的能力。 (1)真核生物和原核生物的基因結(jié)構(gòu)不同,真核生物的基因中存在內(nèi)含子等不能編碼蛋白質(zhì)

17、的序列,原核生物的基因中不存在內(nèi)含子。真核生物在基因表達時,轉(zhuǎn)錄出的RNA需要將內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列切除后才可進行翻譯。從人的基因組文庫中獲得的基因 A 中含有內(nèi)含子,而作為原核生物的大腸桿菌不能切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列,故基因 A 在大腸桿菌中無法表達出蛋白A。 (2)病毒對宿主細胞的侵染具有特異性,噬菌體是專門侵染細菌的病毒,不能侵染家蠶細胞,故可選用可感染家蠶的昆蟲病毒作為載體。 (3)與真核生物相比,大腸桿菌等原核生物具有繁殖快、容易培養(yǎng)、遺傳物質(zhì)相對較少等優(yōu)點,因此在基因工程中常用原核生物作為受體細胞。(4)檢測基因A 是否翻譯出蛋白A,一般用抗原抗體雜交的方法,即用蛋白 A 的

18、抗體與從細胞中提取的蛋白質(zhì)進行雜交,觀察是否出現(xiàn)雜交帶。(5)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗的實質(zhì)是 S型菌的 DNA 進入 R 型菌體內(nèi),并可在 R 型菌體內(nèi)完成表達,這證明了 DNA 可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體,為基因工程奠定了理論基礎(chǔ)。,知識拓展真核生物基因中通常有內(nèi)含子,原核生物的基因中不含有內(nèi)含子,原核生物不能切 除內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄的RNA序列,故基因工程中不能將真核生物的基因直接導入原核生物,而常使用反轉(zhuǎn)錄的方法先獲得真核生物的cDNA(不含內(nèi)含子),再進行下一步操作。,7.(2017課標全國,38,15分)幾丁質(zhì)是許多真菌細胞壁的重要成分,幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過基因工程將幾丁質(zhì)

19、酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi),可增強其抗真菌病的能力?；卮鹣铝袉栴}: (1)在進行基因工程操作時,若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA,常選用嫩葉而不選用老葉作為實驗材料,原因是。提取RNA時,提取液中需添加RNA酶抑制劑,其目的是。 (2)以mRNA為材料可以獲得cDNA,其原理是。 (3)若要使目的基因在受體細胞中表達,需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細胞,原因是(答出兩點即可)。 (4)當幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時,DNA連接酶催化形成的化學鍵是。 (5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高,根據(jù)中心法則分析,其可能的原因是。,答案(1)嫩

20、葉組織細胞易破碎防止RNA降解(2)在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下,以mRNA為模板按照堿基互補配對的原則可以合成cDNA(3)目的基因無復制原點;目的基因無表達所需啟動子(4)磷酸二酯鍵(5)目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常,解析本題主要考查基因工程的相關(guān)知識,考查學生獲取知識,分析與歸納知識等能力。(1)從植物體中提取mRNA需要破碎組織細胞,嫩葉比老葉的組織細胞易破碎,mRNA提取效率高。由于植物組織中存在的RNA酶能將RNA分解,所以實驗過程中要添加RNA酶抑制劑以降低RNA酶的活性,保護提取的RNA不被分解。(2)cDNA是在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下,以mRNA為模板,按照堿基互補配對的原則合成的。(3)由于目

21、的基因無復制原點,也無基因表達所需的啟動子和終止子,所以需與質(zhì)粒構(gòu)建重組質(zhì)粒后再導入受體細胞。(4)DNA連接酶可以催化兩個DNA片段的黏性末端或平末端連接形成磷酸二酯鍵。(5)幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中,但是轉(zhuǎn)基因植株抗真菌病的能力沒有提高,說明轉(zhuǎn)基因植株體內(nèi)不存在抗菌活性蛋白,即幾丁質(zhì)酶基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯過程出現(xiàn)異常,從而導致幾丁質(zhì)酶基因沒有正常表達合成抗菌活性蛋白。 知識歸納走出基因工程的5大易混點 (1)限制酶具有特異性,即一種限制酶只能識別特定的堿基序列,并在特定的位點上進行切割;限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物DNA分子中不存在該酶的識別序列或識別序列已經(jīng)被修飾。,(

22、2)切取目的基因與切割載體時“只能”使用“同一種酶”? 在獲取目的基因和切割載體時通常用同一種限制酶,以獲得相同的黏性末端。 但如果用兩種不同限制酶切割后形成的黏性末端相同,在DNA連接酶的作用下目的基因與載體也可以連接起來。 為了避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接,可使用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒,使目的基因和載體各具有兩個不同的黏性末端。 (3)啟動子起始密碼子,終止子終止密碼子 啟動子:一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段,位于基因的首端。它是RNA聚合酶識別、結(jié)合的部位。 終止子:一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA短片段,位于基因的尾端。 作用是使轉(zhuǎn)錄過程停止。 起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上

23、,分別控制翻譯過程的啟動和終止。 (4)目的基因的插入位點不是隨意的:基因表達需要啟動子與終止子的調(diào)控,所以目的基因的插入位點應(yīng)在啟動子與終止子之間,若目的基因插在啟動子內(nèi)部,啟動子將失去原功能。 (5)基因工程操作過程中只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細胞)沒有堿基互補配對現(xiàn)象。第,一步用PCR或人工合成法獲得DNA過程中存在堿基互補配對,第二步黏性末端連接時存在堿基互補配對,第四步分子雜交及基因表達時存在堿基互補配對。,8.(2017課標全國,38,15分)編碼蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五個片段組成,編碼蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段組成,如圖1所示。 回答下列問題

24、: (1)現(xiàn)要通過基因工程的方法獲得蛋白乙,若在啟動子的下游直接接上編碼蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCTCAGGAAGGA),則所構(gòu)建的表達載體轉(zhuǎn)入宿主細胞后不能翻譯出蛋白乙,原因是。 (2)某同學在用PCR技術(shù)獲取DNA片段B或D的過程中,在PCR反應(yīng)體系中加入了DNA聚合,酶、引物等,還加入了序列甲作為,加入了作為合成DNA的原料。 (3)現(xiàn)通過基因工程方法獲得了甲、乙、丙三種蛋白,要鑒定這三種蛋白是否具有刺激T淋巴細胞增殖的作用,某同學做了如下實驗:將一定量的含T淋巴細胞的培養(yǎng)液平均分成四組,其中三組分別加入等量的蛋白甲、乙、丙,另一組作為對照,培養(yǎng)并定期檢測T淋巴細胞濃度,結(jié)果如

25、圖2。 由圖2可知:當細胞濃度達到a時,添加蛋白乙的培養(yǎng)液中T淋巴細胞濃度不再增加,此時若要使T淋巴細胞繼續(xù)增殖,可采用的方法是。細胞培養(yǎng)過程中,培養(yǎng)箱中通常要維持一定的CO2濃度,CO2的作用是。 僅根據(jù)圖1、圖2可知,上述甲、乙、丙三種蛋白中,若缺少(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所編碼的肽段,則會降低其刺激T淋巴細胞增殖的效果。,答案(1)編碼乙的DNA序列起始端無ATG,轉(zhuǎn)錄出的mRNA無起始密碼子(2)模板dNTP(3)進行細胞傳代培養(yǎng)維持培養(yǎng)液的pHC,解析本題主要考查基因工程技術(shù)和動物細胞培養(yǎng)技術(shù)的相關(guān)知識。(1)由題干中編碼蛋白乙的DNA序列可知,編碼乙的DNA序列起

26、始端無ATG,轉(zhuǎn)錄出的mRNA上沒有起始密碼子AUG。(2)PCR需要的條件包括引物、耐高溫的DNA聚合酶、DNA模板、四種游離的脫氧核苷酸等。(3)動物細胞培養(yǎng)中,細胞具有貼壁生長以及接觸抑制的特點,當細胞濃度達到a時,若要使T淋巴細胞繼續(xù)增殖,需要在培養(yǎng)基中加入胰蛋白酶(或膠原蛋白酶)處理貼壁生長的細胞并分瓶進行傳代培養(yǎng);動物細胞培養(yǎng)過程中,需要在培養(yǎng)箱中通入一定濃度的CO2,CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH。由圖2可知,加入蛋白丙刺激T淋巴細胞增殖的效果明顯比加入蛋白甲、乙時低;結(jié)合圖1中蛋白丙與蛋白甲、乙的DNA序列可知,缺少C片段所編碼的肽段,會明顯降低蛋白刺激T淋巴細胞增殖的效果。

27、知識拓展認識dNTP dNTP是脫氧核糖核苷三磷酸的縮寫,是dCTP、dATP、dGTP、dTTP的統(tǒng)稱?！癲”代表脫氧,“N”代表變量A、T、C、G中的一種。dNTP可作為生物DNA合成以及PCR過程的原料。,9.(2017天津理綜,9,12分)玉米自交系(遺傳穩(wěn)定的育種材料)B具有高產(chǎn)、抗病等優(yōu)良性狀,但難以直接培育成轉(zhuǎn)基因植株,為使其獲得抗除草劑性狀,需依次進行步驟、試驗。 .獲得抗除草劑轉(zhuǎn)基因玉米自交系A(chǔ),技術(shù)路線如下圖。 (1)為防止酶切產(chǎn)物自身環(huán)化,構(gòu)建表達載體需用2種限制酶,選擇的原則是(單選)。 Ti質(zhì)粒內(nèi),每種限制酶只有一個切割位點 G基因編碼蛋白質(zhì)的序列中,每種限制酶只有一

28、個切割位點 酶切后,G基因形成的兩個黏性末端序列不相同 酶切后,Ti質(zhì)粒形成的兩個黏性末端序列相同 A.B.C.D.,(2)下表是4種玉米自交系幼胚組織培養(yǎng)不同階段的結(jié)果。據(jù)表可知,細胞脫分化時使用的激素是,自交系的幼胚最適合培養(yǎng)成愈傷組織作為轉(zhuǎn)化受體。,(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化愈傷組織時,T-DNA攜帶插入其內(nèi)的片段轉(zhuǎn)移到受體細胞。篩選轉(zhuǎn)化的愈傷組織,需使用含的選擇培養(yǎng)基。 (4)轉(zhuǎn)化過程中,愈傷組織表面常殘留農(nóng)桿菌,導致未轉(zhuǎn)化愈傷組織也可能在選擇培養(yǎng)基上生長。含有內(nèi)含子的報告基因只能在真核生物中正確表達,其產(chǎn)物能催化無色物質(zhì)K呈現(xiàn)藍色。用K分別處理以下愈傷組織,出現(xiàn)藍色的是(多選)。 A.無農(nóng)桿菌

29、附著的未轉(zhuǎn)化愈傷組織,B.無農(nóng)桿菌附著的轉(zhuǎn)化愈傷組織 C.農(nóng)桿菌附著的未轉(zhuǎn)化愈傷組織 D.農(nóng)桿菌附著的轉(zhuǎn)化愈傷組織 (5)組織培養(yǎng)獲得的轉(zhuǎn)基因植株(核DNA中僅插入一個G基因)進行自交,在子代含G基因的植株中,純合子占。繼續(xù)篩選,最終選育出抗除草劑純合自交系A(chǔ)。,答案(共12分)(1)A(2)2,4-D乙(3)除草劑(4)BD(5),解析.(1)利用雙酶切可有效防止出現(xiàn)限制酶切割后的產(chǎn)物(目的基因、載體)發(fā)生自身環(huán)化及目的基因與載體的任意連接現(xiàn)象。這要求每種限制酶在Ti質(zhì)粒內(nèi)只有一個切割位點,含目的基因的DNA片段被兩種限制酶切割形成的黏性末端堿基序列不同。(2)細胞脫分化形成愈傷組織。表格信

30、息顯示,使用了2,4-D促使細胞脫分化。作為轉(zhuǎn)化受體的幼胚,不僅要易脫分化,而且還要易再分化生芽、生根,故乙的幼胚最適合培養(yǎng)成愈傷組織作為轉(zhuǎn)化受體。(3)構(gòu)建的基因表達載體中有抗生素抗性基因和除草劑抗性基因(除草劑抗性基因位于T-DNA片段上),因利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)基因時,只有T-DNA整合到植物細胞染色體DNA上,故需使用含除草劑的培養(yǎng)基篩選轉(zhuǎn)化的愈傷組織。(4)因“含有內(nèi)含子的報告基因只能在真核生物中正確表達”,只有細胞內(nèi)含有報告基因(成功轉(zhuǎn)化)的愈傷組織,用K處理后出現(xiàn)藍色,故選BD。(5)轉(zhuǎn)基因植株相當于攜帶G基因的雜合子,轉(zhuǎn)基因植株自交,后代有3/4植株攜帶G 基因,其中純合子占1/

31、3。,易錯警示轉(zhuǎn)基因植物培育過程中,篩選成功轉(zhuǎn)化的植物受體細胞的標準 利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法完成植物細胞轉(zhuǎn)基因時,因只有Ti質(zhì)粒的T-DNA整合到受體細胞染色體DNA上,故篩選轉(zhuǎn)化的植物受體細胞只能借助T-DNA片段上的特殊基因作為篩選標準,而Ti質(zhì) 粒上的非T-DNA片段未導入植物受體細胞,在對轉(zhuǎn)化后的受體細胞篩選時不以此作為選擇標準。,10.(2017江蘇單科,33,8分)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式反應(yīng)(PCR)擴增獲得目的基因,構(gòu)建轉(zhuǎn)基因工程菌,用于重金屬廢水的凈化處理。PCR擴增過程示意圖如下,請回答下列問題: (1)從高表達MT蛋白的生物組

32、織中提取mRNA,通過獲得用于PCR擴增。 (2)設(shè)計一對與MT基因兩端序列互補配對的引物(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?shù)奈稽c。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擴增時,退火溫度的設(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)得不到任何擴增產(chǎn)物,則可以采取的改進措施有(填序號:升高退火溫度降低退火溫度重新設(shè)計引物)。,答案(8分)(1)逆轉(zhuǎn)錄cDNA(2

33、)限制性核酸內(nèi)切酶堿基互補配對(3)變性(4)引物與模板GC含量高(5),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?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之間形成堿基互補配對。(3)圖中步驟1代表變性。(4)退火溫度過高會破壞引物與模板鏈之間的堿基互補配對。由于含G/C堿基對多的DNA穩(wěn)定性強,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;

34、引物設(shè)計不合理也會影響PCR擴增反應(yīng)。 知識歸納關(guān)于引物的幾個問題:引物是一小段DNA或RNA,它能與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對,其長度通常為2030個核苷酸。由于PCR利用了DNA的熱變性原理,因此溫度的高低直接影響DNA變性、復性和延伸的過程,特別是復性的過程也即題中的退火過程,它關(guān)乎引物是否能與模板鏈結(jié)合,只有結(jié)合后才有可能進行“延伸”。結(jié)合DNA結(jié)構(gòu)特點,A與T之間有2個氫鍵、C與G之間有3個氫鍵的知識分析,引物中含堿基不同耐溫程度不同,其中含C/G較多的引物,PCR擴增時溫度可適當提高。,11.(2016課標全國,40,15分,0.587)某一質(zhì)粒載體如圖所示,外源DNA插入到

35、Ampr或Tetr中會導致相應(yīng)的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因,Tetr表示四環(huán)素抗性基因)。有人將此質(zhì)粒載體用BamH酶切后,與用BamH酶切獲得的目的基因混合,加入DNA連接酶進行連接反應(yīng),用得到的混合物直接轉(zhuǎn)化大腸桿菌。結(jié)果大腸桿菌有的未被轉(zhuǎn)化,有的被轉(zhuǎn)化。被轉(zhuǎn)化的大腸桿菌有三種,分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質(zhì)粒載體、含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌?；卮鹣铝袉栴}: (1)質(zhì)粒載體作為基因工程的工具,應(yīng)具備的基本條件有(答出兩點即可),而,作為基因表達載體,除滿足上述基本條件外,還需具有啟動子和終止子。 (2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進行篩選,在上述四種大腸桿菌細胞中

36、,未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細胞是不能區(qū)分的,其原因是;并且和的細胞也是不能區(qū)分的,其原因是。在上述篩選的基礎(chǔ)上,若要篩選含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落,還需使用含有的固體培養(yǎng)基。 (3)基因工程中,某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體,其DNA復制所需的原料來自于。,答案(1)能自我復制、具有標記基因 (2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因,在該培養(yǎng)基上均不生長含有質(zhì)粒載體含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒(或答含有重組質(zhì)粒)二者均含有氨芐青霉素抗性基因,在該培養(yǎng)基上均能生長四環(huán)素 (3)受體細胞,解析(1)質(zhì)粒作為載體應(yīng)具備的基本條件有:能自我復制、具有標記基因、含有一至多個限制酶切割

37、位點等。(2)由題意可知,未被轉(zhuǎn)化的和僅含環(huán)狀目的基因的細胞中均不含有氨芐青霉素抗性基因,所以在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上均不能生長。質(zhì)粒載體上含有氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因,插入了目的基因的重組質(zhì)粒中僅含有氨芐青霉素抗性基因,所以含有質(zhì)粒載體和含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的細胞均能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長,但前者可以在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長而后者不能,所以可用含有四環(huán)素的培養(yǎng)基,篩選出含有插入了目的基因的重組質(zhì)粒的大腸桿菌單菌落。(3)噬菌體屬于病毒,病毒增殖過程中所需的原料、酶等均來自于受體細胞。,評分細則(1)能自我復制(具有復制原點,具有復制起始位點),具有標記基因(具有

38、抗性基因),具有限制性核酸內(nèi)切酶酶切位點(限制酶酶切位點),以上每個得分點2分,任選2個即可得4分,答出一點給2分。 (2)二者均不含氨芐青霉素抗性基因Ampr,在該培養(yǎng)基上均不生長(2分),不含抗性基因為關(guān)鍵詞。含有質(zhì)粒載體(2分),含插入了目的基因的重組質(zhì)粒(含重組質(zhì)粒)(2分),此兩問不分先后順序。二者均含氨芐青霉素抗性基因Ampr,在該培養(yǎng)基上均能生長(2分),含有抗性基因為關(guān)鍵 詞。四環(huán)素/Tet(1分),中英文均可得分。 (3)受體細胞/宿主細胞(2分)。,12.(2016課標全國,40,15分,0.442)圖(a)中的三個DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三種

39、限制性內(nèi)切酶的識別序列與切割位點,圖(b)為某種表達載體的示意圖(載體上的EcoR、Sau3A的切點是唯一的)。 圖(a) 圖(b),根據(jù)基因工程的有關(guān)知識,回答下列問題: (1)經(jīng)BamH酶切后得到的目的基因可以與上述表達載體被酶切后的產(chǎn)物連接,理由是。 (2)若某人利用圖(b)所示的表達載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子,如圖(c)所示。這三種重組子中,不能在宿主細胞中表達目的基因產(chǎn)物的有,不能表達的原因是。 圖(c),(3)DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來的酶,常見的有和,其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是。,答案(1)Sau3A兩種酶切割后產(chǎn)生的片段具有相同的黏性末

40、端(每空2分,共4分) (2)甲和丙(2分)甲中目的基因插入在啟動子的上游,丙中目的基因插入在終止子的下游,二者的目的基因均不能被轉(zhuǎn)錄(3分,其他合理答案可酌情給分) (3)EcoliDNA連接酶T4DNA連接酶T4DNA連接酶(每空2分,共6分,其他合理答案可酌情給分),解析(1)分析圖(a)可知,限制酶Sau3A與BamH切割DNA后形成的黏性末端相同,故經(jīng)這兩種酶切割得到的產(chǎn)物可以用DNA連接酶進行連接。(2)構(gòu)建基因表達載體時,為保證目的基因能在宿主細胞中成功表達,目的基因應(yīng)插入在啟動子和終止子之間,據(jù)此可判斷甲、丙均不符合要求,目的基因均不能表達。(3)常見的DNA連接酶有Ecoli

41、DNA連接酶和T4DNA連接酶,其中T4DNA連接酶既能連接黏性末端又能連接平末端。 評分細則(1)第一空答其他兩種酶不給分。第二空答“兩種酶切割后形成的黏性末端可互補”給全分。 (2)第二空原因答作“目的基因應(yīng)插入至啟動子與終止子之間”也給分。 (3)第一空、第二空順序可顛倒,第三空答案唯一。,13.(2016天津理綜,7,12分)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。如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)擴增HSA基因。下圖中箭頭表示一條引物結(jié)合

42、模板的位置及擴增方向,請用箭頭在方框內(nèi)標出另一條引物的位置及擴增方向。 (2)啟動子通常具有物種及組織特異性,構(gòu)建在水稻胚乳細胞內(nèi)特異表達rHSA的載體,需要選擇的啟動子是(填寫字母,單選)。 A.人血細胞啟動子B.水稻胚乳細胞啟動子 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rHSA與的生物學功能一致。,答案(12分)(1)總RNA(或mRNA) (2)B (3)吸引農(nóng)桿

43、菌移向水稻受體細胞,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多肽進行高效加工 (5)HSA,解析本題主要考查基因工程的相關(guān)知識。(1)總cDNA是以mRNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成的,所以需要提取人的總RNA或mRNA;PCR擴增的原理是DNA復制,DNA復制時,兩條子鏈的延伸方向相反,所以引物的位置及方向如答案所示。(2)要使rHSA基因在水稻胚乳細胞內(nèi)特異性表達,需要選擇水稻胚乳細胞的啟動子。(3)酚類物質(zhì)可吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細胞,使農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒上的T-DNA轉(zhuǎn)移到受體細胞并整合到受體細胞染色體的DNA上,有利于目的基因成功轉(zhuǎn)化。(4)大腸桿菌為原核生物,無

44、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體,不能對多肽進行高效加工,而水稻是真核生物,具有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體,可對多肽鏈進行高效加工。(5)要證明rHSA具有醫(yī)用價值,須確認rHSA與HSA的生物學功能一致。 易錯警示注意PCR技術(shù)的原理是DNA復制,DNA復制時,兩條母鏈分別作為模板,新合成的兩條子鏈延伸的方向相反,由此確定引物的位置及擴增方向。,14.(2015課標,40,15分,0.4173)已知生物體內(nèi)有一種蛋白質(zhì)(P),該蛋白質(zhì)是一種轉(zhuǎn)運蛋白,由305個氨基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸,240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸,改變后的蛋白質(zhì)(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉?/p>

45、題: (1)從上述資料可知,若要改變蛋白質(zhì)的功能,可以考慮對蛋白質(zhì)的進行改造。 (2)以P基因序列為基礎(chǔ),獲得P1基因的途徑有修飾 基因或合成基因。所獲得的基因表達時是遵循中心法則的,中心法則的全部內(nèi)容包括的復制;以及遺傳信息在不同分子之間的流動,即。 (3)蛋白質(zhì)工程也被稱為第二代基因工程,其基本途徑是從預期蛋白質(zhì)功能出發(fā),通過和,進而確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列,據(jù)此獲得基因,再經(jīng)表達、純化獲得蛋白質(zhì),之后還需要對蛋白質(zhì)的生物進行鑒定。,答案(1)氨基酸序列(或結(jié)構(gòu))(1分,其他合理答案也給分) (2)PP1(每空2分,共4分)DNA和RNA(或遺傳物質(zhì))(2分)DNARNA、RNADNA、

46、RNA蛋白質(zhì)(或轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄、翻譯)(3分) (3)設(shè)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列(每空2分,共4分)功能(1分),解析(1)蛋白質(zhì)的功能與結(jié)構(gòu)相關(guān),若要改變蛋白質(zhì)的功能,需要對其結(jié)構(gòu)進行改造。(2)確定目的基因的堿基序列后,可通過對現(xiàn)有基因進行改造或者重新合成來獲得目的基因。中心法則的內(nèi)容包括遺傳信息的復制、轉(zhuǎn)錄、逆轉(zhuǎn)錄和翻譯。(3)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是從預期蛋白質(zhì)功能出發(fā),通過設(shè)計蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和推測氨基酸序列,進而確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列。獲得蛋白質(zhì)之后要對蛋白質(zhì)的生物功能進行鑒定。 解題關(guān)鍵理清蛋白質(zhì)工程的基本途徑、中心法則的全部內(nèi)容圖解是解答本題的關(guān)鍵。,以下為教師用書專用,15.

47、(2014課標,40,15分,0.5599)植物甲具有極強的耐旱性,其耐旱性與某個基因有關(guān)。若從該植物中獲得該耐旱基因,并將其轉(zhuǎn)移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。 回答下列問題: (1)理論上,基因組文庫含有生物的基因;而cDNA文庫中含有生物的基因。 (2)若要從植物甲中獲得耐旱基因,可首先建立該植物的基因組文庫,再從中出所需的耐旱基因。 (3)將耐旱基因?qū)朕r(nóng)桿菌,并通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將其導入植物的體細胞中,經(jīng)過一系列的過程得到再生植株。要確認該耐旱基因是否在再生植株中正確表達,應(yīng)檢測此再生植株中該基因的,如果檢測結(jié)果呈陽性,再在田間試驗中檢測植株的是否得到提高。 (4)假如用

48、得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交,子代中耐旱與不耐旱植株的數(shù)量比為31時,則可推測該耐旱基因整合到了(填“同源染色體的一條上”或“同源染色體的兩條上”)。,答案(15分) (1)全部(2分)部分(2分,其他合理答案也給分) (2)篩選(2分,其他合理答案也給分) (3)乙(2分)表達產(chǎn)物(2分,其他合理答案也給分)耐旱性(2分) (4)同源染色體的一條上(3分),解析(1)基因組文庫包含某種生物的全部基因,cDNA文庫又稱為部分基因文庫,含有生物的部分基因。(2)植物甲基因組文庫中有該種植物的全部基因,從中可篩選出耐旱基因。(3)植物乙的耐旱性低,所以植物乙體細胞作為受體細胞;要確定耐旱基因是否

49、正確表達,應(yīng)檢測該基因的表達產(chǎn)物,對于個體水平的檢測,應(yīng)在干旱的田間進行試驗,檢測植物乙耐旱性是否得到了提高。(4)將耐旱基因看作A,不耐旱基因看作a,AaAa耐旱與不耐旱數(shù)量比為31,則耐旱基因整合到了同源染色體的一條上。 評分細則(1)全部(2 分),答“所有、全套、整套”也得分。 部分(2 分)。 (2)篩選(2 分)(篩選中“篩”有別字扣一分),答“選擇”也得分。 (3)乙(2 分);表達產(chǎn)物(2 分),答“轉(zhuǎn)錄和翻譯的產(chǎn)物”得分,只答出“轉(zhuǎn)錄”或“翻譯”不得分。 (4)同源染色體的一條上(3 分)。,16.(2013課標,40,15分,0.653)閱讀如下資料: 資料甲:科學家將牛生

50、長激素基因?qū)胄∈笫芫阎?得到了體型巨大的“超級小鼠”;科學家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育出轉(zhuǎn)基因煙草。 資料乙:T4溶菌酶在溫度較高時易失去活性。科學家對編碼T4溶菌酶的基因進行了改造,使其表達的T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?在該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了一個二硫鍵,提高了T4溶菌酶的耐熱性。 資料丙:兔甲和兔乙是同一物種的兩個雌性個體,科學家將兔甲受精卵發(fā)育成的胚胎移植到兔乙體內(nèi),成功產(chǎn)出兔甲的后代,證實了同一物種的胚胎可在不同個體的體內(nèi)發(fā)育。 回答下列問題: (1)資料甲屬于基因工程的范疇。將基因表達載體導入小鼠的受精卵中常用法。構(gòu)建基因表達載體常用的工具酶是和。在培育有

51、些轉(zhuǎn)基因植物時,常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,農(nóng)桿菌的作用是。 (2)資料乙中的技術(shù)屬于工程的范疇。該工程是指以分子生物學相關(guān)理論為基礎(chǔ),通,過基因修飾或基因合成,對進行改造,或制造一種的技術(shù)。在該實例中,引起T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的序列發(fā)生了改變。 (3)資料丙屬于胚胎工程的范疇。胚胎移植是指將獲得的早期胚胎移植到種的、生理狀態(tài)相同的另一個雌性動物體內(nèi),使之繼續(xù)發(fā)育成新個體的技術(shù)。在資料丙的實例中,兔甲稱為體,兔乙稱為體。,答案(1)顯微注射限制性內(nèi)切酶DNA連接酶農(nóng)桿菌可感染植物,將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細胞中 (2)蛋白質(zhì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)新蛋白質(zhì)氨基酸 (3)同供受,解析(1)將目的基因

52、導入動物細胞的常用方法是顯微注射法;由于農(nóng)桿菌可感染植物,并且其Ti質(zhì)粒上的T-DNA可整合到受體細胞染色體DNA上,故培育轉(zhuǎn)基因植物時常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。(2)資料乙中的技術(shù)對T4溶菌酶完成了改造,這種對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造或制造一種新蛋白質(zhì)的技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程。(3)資料丙中兔甲和兔乙的作用分別是提供早期胚胎和接受并孕育胚胎,兩者在胚胎工程中分別被稱為供體和受體。,17.(2012課標,40,15分)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識,回答下列問題: (1)限制性內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段,其末端類型有和。 (2)質(zhì)粒運載體用EcoR切割后產(chǎn)生的片段如下: AATTCG GCTTAA 為使運載體與目

53、的基因相連,含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外,還可用另一種限制性內(nèi)切酶切割,該酶必須具有的特點是。 (3)按其來源不同,基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類,即DNA連接酶和DNA連接酶。 (4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是,產(chǎn)物是。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,常采用技術(shù)。 (5)基因工程中除質(zhì)粒外,和也可作為運載體。 (6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌,一般情況下,不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細胞,原因是。,答案(1)黏性末端平末端 (2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoR切割產(chǎn)生的相同(其他合理答案也可) (3)大腸桿菌T4 (4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR (5)噬

54、菌體動植物病毒(其他合理答案也可) (6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱(其他合理答案也可),解析此題考查基因工程應(yīng)用的相關(guān)知識。(1)DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有黏性末端和平末端兩種類型。(2)為使運載體與目的基因相連,應(yīng)使二者被切割后產(chǎn)生的末端相同,故用另一種限制酶切割產(chǎn)生的末端必須與EcoR切割產(chǎn)生的末端相同。(3)根據(jù)酶的來源不同,DNA連接酶分為EcoliDNA連接酶和T4 DNA連接酶。(4)以RNA為模板,合成DNA的過程稱為逆轉(zhuǎn)錄,若要體外獲得大量DNA分子,可以使用PCR技術(shù)。(5)在基因工程中,通常利用質(zhì)粒作為運載體,另外噬菌體和動植物

55、病毒也可作為運載體。(6)大腸桿菌作為受體細胞時,常用Ca2+處理,使之成為能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)細胞。,1.(2018山東聊城一模,38)屠呦呦因發(fā)現(xiàn)青蒿素治療瘧疾的新療法而獲得諾貝爾獎。寄生于人體細胞內(nèi)的瘧原蟲是瘧疾的病原體?？茖W家通過紫外線處理大量青蒿幼苗后,偶然發(fā)現(xiàn)一株高產(chǎn)高效植株,進行基因測序發(fā)現(xiàn)該植株控制青蒿素合成相關(guān)的一種關(guān)鍵酶的基因發(fā)生了突變。 (1)如果用高產(chǎn)青蒿關(guān)鍵酶基因的mRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的cDNA片段與載體連接后儲存在一個受體菌群中,這個受體菌群叫做青蒿的;獲得的cDNA與青蒿細胞中該基因堿基序列(填“相同”或“不同”)。在提取RNA時需要向提取液中添加RN

56、A酶抑制劑,其目的是。 (2)將獲得的突變基因?qū)肫胀ㄇ噍镏?先構(gòu)建基因表達載體,圖1、2中箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點。請回答:,A組20162018年高考模擬基礎(chǔ)題組,三年模擬,非選擇題,用圖中的質(zhì)粒和外源DNA構(gòu)建重組質(zhì)粒時不能使用Sma切割,原因是。構(gòu)建重組質(zhì)粒時,在其目的基因前需要添加特定的啟動子,啟動子的作用是。 (3)基因表達載體導入組織細胞后,要通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育出青蒿幼苗,該技術(shù)的關(guān)鍵步驟是。鑒定該基因工程是否成功還要進行實驗,但是不能直接在培養(yǎng)基上培養(yǎng)瘧原蟲觀察,其原因是。,答案(1)cDNA文庫(或部分基因文庫)不同防止RNA的降解(2)Sma會破壞質(zhì)粒的抗性基因

57、及外源DNA中的目的基因RNA聚合酶識別和結(jié)合位點(3)脫分化和再分化接種瘧原蟲營寄生生活,解析(1)用高產(chǎn)青蒿關(guān)鍵酶基因的mRNA反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的cDNA片段與載體連接后儲存在一個受體菌群中,這個受體菌群叫做青蒿的cDNA文庫或部分基因文庫。由關(guān)鍵酶基因轉(zhuǎn)錄形成的mRNA沒有與關(guān)鍵酶基因的非編碼區(qū)和內(nèi)含子對應(yīng)的片段,所以獲得的cDNA與青蒿細胞中該基因堿基序列不同。為防止RNA的降解,在提取RNA時,需要向提取液中添加RNA酶抑制劑。(2)題圖顯示,質(zhì)粒的抗生素抗性基因和目的基因中均存在Sma的識別位點。若使用Sma切割質(zhì)粒和外源DNA,則會破壞質(zhì)粒的抗性基因及外源DNA中的目的基因,因此構(gòu)建重

58、組質(zhì)粒時不能使用Sma切割。啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合位點,驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mR-NA。(3)植物組織培養(yǎng)技術(shù)的關(guān)鍵步驟是脫分化和再分化。鑒定該基因工程是否成功還要進行接種實驗,但是不能直接在培養(yǎng)基上培養(yǎng)瘧原蟲觀察,其原因是瘧原蟲營寄生生活。,2.(2018山東青島一模,38)2017年冬季我國北方再次爆發(fā)流感,專家指出接種流感病毒疫苗仍是預防的有效措施。流感病毒為RNA病毒,M基因編碼流感病毒表面抗原(M蛋白)。請回答下列問題: (1)由病毒的RNA通過可獲得病毒DNA,若要通過PCR技術(shù)擴增M基因,關(guān)鍵是設(shè)計M基因?qū)?yīng)的。 (2)構(gòu)建M基因表達載體所用的工具酶是。為保證目的基因的表達,重

59、組載體上應(yīng)含有特定的(復制原點、啟動子、標記基因),它能被受體細胞的所識別,以便于催化轉(zhuǎn)錄過程。 (3)若要將M基因表達載體導入大腸桿菌細胞內(nèi),以大量生產(chǎn)疫苗,通常先用鈣離子處理大腸桿菌,其目的是。 (4)新型疫苗“DNA疫苗”是將含M基因的重組表達載體直接導入人體內(nèi),在人體細胞內(nèi)通過M基因的表達產(chǎn)生,刺激機體通過免疫過程產(chǎn)生,提高機體的免疫能力。,答案(1)逆轉(zhuǎn)錄引物(2)限制酶和DNA連接酶啟動子RNA聚合酶(3)使大腸桿菌處于能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的狀態(tài)(感受態(tài))(4)M蛋白抗體和記憶細胞,解析(1)RNA通過逆轉(zhuǎn)錄形成DNA;PCR技術(shù)擴增目的基因的關(guān)鍵是設(shè)計M基因?qū)?yīng)的引物。(2

60、)構(gòu)建基因表達載體需要的工具酶為限制酶和DNA連接酶;基因表達載體上必須含有啟動子,啟動子是RNA聚合酶的識別位點,以啟動目的基因的轉(zhuǎn)錄過程。(3)將目的基因?qū)氪竽c桿菌時,一般要先用鈣離子處理大腸桿菌,以使大腸桿菌處于能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的狀態(tài),即感受態(tài)。(4)M基因的表達產(chǎn)物是M蛋白,M蛋白會刺激機體通過免疫過程產(chǎn)生抗體和記憶細胞,提高機體的免疫能力。,3.(2018湖北七市教科研協(xié)作體一模,38)基因工程是從分子水平對基因進行操作,從而實現(xiàn)人們定向改造生物,得到人們所需要的生物性狀或生物產(chǎn)品的技術(shù)。目的基因的獲取是基因工程的第一步,常見的方法是構(gòu)建基因組文庫。請分析并回答下列問題:

61、 (1)構(gòu)建基因組文庫的一般步驟: 提取某種生物體內(nèi)的,用適當?shù)南拗泼柑幚?得到一定范圍大小的DNA片段; DNA片段分別與載體結(jié)合,得到重組載體; 將重組載體導入的群體中儲存,基因組文庫構(gòu)建完成。 (2)與基因組文庫相比,cDNA文庫的基因數(shù)相對要少。其原因是。 (3)載體與DNA片段結(jié)合前,需要使用同種的限制酶處理。其目的是。 (4)受體菌被導入重組DNA分子之前,常用處理,提高導入的成功率。,答案(1)全部DNA或全部基因受體菌(2)cDNA文庫只能收集到生物發(fā)育到某時期已發(fā)生轉(zhuǎn)錄的基因,而基因組文庫能收集到全部基因(3)獲得與DNA片段相同的黏性末端(4)Ca2+,解析(1)構(gòu)建基因組

62、文庫的一般步驟為:提取某種生物體內(nèi)的全部DNA或全部基因,用適當?shù)南拗泼柑幚?得到一定范圍大小的DNA片段;DNA片段分別與載體結(jié)合,得到重組載體;重組載體導入受體菌的群體中儲存,基因組文庫構(gòu)建完成。(2)cDNA文庫只能收集到生物發(fā)育到某時期已發(fā)生轉(zhuǎn)錄的基因,而基因組文庫能收集到全部基因,因此與基因組文庫相比,cDNA文庫的基因數(shù)相對要少。(3)載體與DNA片段結(jié)合前,需要使用同種的限制酶處理,以獲得與DNA片段相同的黏性末端。(4)將重組DNA導入受體菌群之前,常用鈣離子處理,以提高導入的成功率。,4.(2018山西太原一模,38)基因療法所涉及的基因工程技術(shù)主要有三種,包括病毒載體、基因

63、(編輯)和細胞改造。請回答: (1)第一種是將通過載體送入目標細胞讓其發(fā)揮作用。該技術(shù)用來傳遞基因的載體多是病毒類載體,因為它們能。經(jīng)過基因改造后,這些作為載體的病毒具有的特點。 (2)第二種是直接通過基因(編輯)技術(shù)修復目標細胞的?；?編輯)技術(shù)可以達到添加基因、消除基因或者的效果。 (3)第三種則是從患者體內(nèi)提取細胞在體外進行修改然后再重新輸回患者體內(nèi)發(fā)揮作用。例如,對造血干細胞進行基因工程改造讓其制造內(nèi)源性的凝血因子,從理論上說能持續(xù)緩解血友病癥狀,而不需使用治療。基因治療進入了一個兼具安全性和有效性的時代。但你認為這個領(lǐng)域中的問題是。,答案(1)目的基因?qū)⒒蛘线M宿主的DNA分子將

64、目的基因轉(zhuǎn)移到宿主細胞中且無毒性(或載體無法增殖或無感染性)(2)缺陷基因矯正缺陷基因(3)輸凝血酶(或輸血小板或輸凝血因子)載體的遺傳毒性(或者基因編輯的脫靶效應(yīng)或者基因遞送和編輯的效率低或者有臨床益處的水平低),解析(1)將目的基因通過載體送入目標細胞讓其發(fā)揮作用是基因工程中最常用的技術(shù)手段,該技術(shù)常用病毒類載體傳遞基因,主要是因為某些病毒能將基因整合進宿主細胞的DNA分子,這些作為載體的病毒和轉(zhuǎn)入的目的基因?qū)λ拗骷毎麩o毒性。(2)直接通過基因(編輯)技術(shù)修復目標細胞的缺陷基因,可以達到添加基因、消除基因或者矯正缺陷基因的效果,這是我們常用的基因治療技術(shù)。(3)對造血干細胞進行基因工程改造

65、讓其制造內(nèi)源性的凝血因子,從理論上說能持續(xù)緩解血友病癥狀,而不需輸凝血酶或輸血小板或輸凝血因子治療。在目前階段,基因治療這個領(lǐng)域中關(guān)鍵需要考慮的是載體的遺傳毒性、基因編輯的脫靶效應(yīng)、基因遞送和編輯的效率低或者有臨床益處的水平低等問題。 知識拓展通過基因工程技術(shù),將健康人的正?；蚧蛘邉e種生物乃至微生物的有關(guān)基因,移植到病人細胞內(nèi),來取代或者矯正病人所缺陷的基因,以達到根治遺傳性疾病的目的。我們把這種通過輸入基因來治療疾病的方法叫做基因療法。其原理是利用健康的基因來填補或替代或矯正基因疾病中某些缺失或病變的基因,設(shè)計再造出患者能夠接受的正常器官;或人為地修改有缺陷的基因組以達到治病的目的。,1.

66、(2018湖南益陽二模,38)將北極深海鰈魚科的抗凍基因(AFP)轉(zhuǎn)入番茄,可獲得耐低溫的抗凍番茄,抗凍番茄經(jīng)低溫誘導后可溶性蛋白均比對照組明顯增加,通過聚丙烯酰胺凝膠電泳可檢測到C區(qū)和B區(qū)染色加深。如圖為抗凍番茄的培育流程,請回答下列問題:(15分) (1)過程為基因工程操作程序中的第二個步驟,將AFP基因和切開的Ti質(zhì)粒連接成重組質(zhì)粒需要酶,通常將AFP基因插入Ti質(zhì)粒的上,有利于目的基因在受體細胞中穩(wěn)定維持和表達。 (2)過程采用最多的方法是,除此之外,還有(答出兩種),過程應(yīng)用的主要技術(shù)是。 (3)可通過聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測抗凍植株中的可溶性蛋白,若,則表明AFP基因已表達出蛋白質(zhì)產(chǎn)品;也可采用進行個體生物學水平的檢測。,B組20162018年高考模擬綜合題組 (時間:40分鐘分值:75分) 非選擇題(共75分),答案(1)基因表達載體的構(gòu)建DNA連接T-DNA(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法基因槍法、花粉管通道法植物組織培養(yǎng) (3)C區(qū)和B區(qū)染色加深低溫處理并觀察番茄的抗凍情況,解析(1)圖中過程表示基因表達載體的構(gòu)建過程,該過程需要用限制酶切割AFP基因和Ti質(zhì)粒,再用DNA連接酶將兩