2019高考生物大一輪復習 現代生物科技專題 第1講 基因工程課后提能演練 新人教版選修3.doc

《2019高考生物大一輪復習 現代生物科技專題 第1講 基因工程課后提能演練 新人教版選修3.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2019高考生物大一輪復習 現代生物科技專題 第1講 基因工程課后提能演練 新人教版選修3.doc（10頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

第1講 基因工程 1．(2018年天津一中月考)chlL基因是藍藻DNA上控制葉綠素合成的基因，為研究該基因對葉綠素合成的控制，需要構建該種生物缺失chlL基因的變異株細胞。技術路線如圖甲所示，請據圖分析回答： (1)與真菌相比較，藍藻在結構上最主要的特點是____________________，在功能上最主要的特點是____________________。 (2)①②過程中均使用的工具酶有____________________________。 (3)構建重組質粒B在整個操作過程中的目的是__________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)若含有chlL基因的DNA片段和選用的質粒上的限制酶切割位點如圖乙所示。請回答： ①構建含chlL基因的重組質粒A時，應選用的限制酶是__________________，對__________________進行切割。 ②同時用酶1和酶4切割圖乙中的質粒，則產生含有1 800對堿基和8 200對堿基的兩種片段；用圖中四種酶同時切割此質粒，則產生含有600對堿基和8 200對堿基的兩種片段；若換用酶1和酶3同時切割此質粒，則產生的片段是_______________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】(1)無以核膜為界限的細胞核　能夠進行光合作用 (2)限制性核酸內切酶和DNA連接酶 (3)破壞chlL基因，操作成功后篩選出該變異株細胞 (4)①酶1和酶3　質粒和含chlL基因的DNA?、诤? 200對堿基和8 800對堿基的兩種片段 【解析】(1)藍藻為原核生物，無以核膜為界限的細胞核，其體內含有光合色素及與光合作用有關的酶，能進行光合作用。(2)表達載體構建時需限制性核酸內切酶(限制酶)和DNA連接酶等工具酶。(3)由題干信息“構建該種生物缺失chlL基因的變異株細胞”可知，構建重組質粒B的目的在于破壞chlL基因并篩選出變異株細胞。(4)①由圖乙知，獲得chlL基因需酶1和酶3對此基因所在的DNA進行切割，同時對質粒也要用同種酶切割處理，以便構建重組質粒A。②由題意知四種酶同時切割時含600對堿基的片段共有3個。若用酶1和酶3同時切割時，產生的片段有8 200＋600＝8 800(對)堿基；另一片段為6002＝1 200(對)堿基。 2．我國科學家張道遠先生通過從耐旱灌木白花檉柳中克隆得到TSOD基因，利用轉基因技術轉化到棉花中，獲得了具備更強抗旱性的T4代轉基因棉花株系。下圖為轉基因抗旱棉花的培育過程示意圖，請據圖回答： (1)①過程表示用________擴增目的基因的方法。②過程用到的工具酶有_________________________。 步驟③一般用________處理農桿菌，使其易吸收周圍環(huán)境中的DNA分子。 (2)將重組質粒導入棉花細胞除步驟④所示的方法外，還可采用______________。如果受體細胞是動物的受精卵，則一般采用的方法是______________。 (3)外植體培養(yǎng)成為試管苗的過程采用了________技術，利用了______________________的原理，步驟⑤⑥表示______________。 (4)為了確定抗旱轉基因棉花是否培育成功，可先用放射性同位素標記的________作探針進行分子水平鑒定，再______________進行個體水平鑒定棉花植株的抗旱性。 【答案】(1)PCR技術　限制酶(限制性核酸內切酶)和DNA連接酶　Ca2＋(或CaCl2) (2)花粉管通道法(基因槍法)　顯微注射法 (3)植物組織培養(yǎng)　植物細胞的全能性　脫分化、再分化 (4)抗旱基因(TSOD基因、目的基因)　移栽到干旱土地中 【解析】(1)①過程表示用PCR技術擴增目的基因。②過程用到的工具酶有限制酶(限制性核酸內切酶)和DNA連接酶。步驟③一般用Ca2＋(或CaCl2)處理農桿菌，使其易吸收周圍環(huán)境中的DNA分子。(2)將重組質粒導入棉花細胞除步驟④所示的方法外，還可采用花粉管通道法(基因槍法)。如果受體細胞是動物的受精卵，則一般采用的方法是顯微注射法。(3)外植體培養(yǎng)成為試管苗的過程采用了植物組織培養(yǎng)技術，利用了植物細胞的全能性的原理，步驟⑤⑥表示脫分化、再分化。(4)為了確定抗旱轉基因棉花是否培育成功，可先用放射性同位素標記的抗旱基因(TSOD基因、目的基因)作探針進行分子水平鑒定，再移栽到干旱土地中進行個體水平鑒定棉花植株的抗旱性。 3．GDNF蛋白是一種神經營養(yǎng)因子，對損傷的神經細胞具有營養(yǎng)和保護作用。研究人員構建了含GDNF基因的基因表達載體(如圖所示)，并導入到大鼠神經干細胞，用于神經系統疾病的治療。請回答下列相關問題： (1)在培養(yǎng)大鼠神經干細胞時，常先用__________________把組織分離，獲得單個細胞。當培養(yǎng)的神經干細胞相互接觸后停止分裂，通過分瓶培養(yǎng)可以使細胞繼續(xù)增殖，該過程稱為________。 (2)除目的基因、啟動子外，基因表達載體通常還含有___________________________，在構建GDNF基因的表達載體時，需選擇圖中的________限制酶進行酶切。 (3)根據上圖，酶切后的載體和GDNF基因經______酶處理，可獲得________種含有目的基因的產物。 【答案】(1)胰蛋白酶或膠原蛋白酶　傳代培養(yǎng) (2)終止子和標記基因　XhoⅠ (3)DNA連接　兩 【解析】(1)動物細胞培養(yǎng)時，需要先用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理動物組織，使動物細胞彼此分離成單個細胞。動物細胞培養(yǎng)過程中會出現接觸抑制的現象。(2)目的基因的表達載體除了含有目的基因、啟動子外，還要含有終止子和標記基因等。從圖中可以看出，目的基因的兩側含有限制酶XhoⅠ的切割位點，所以要用XhoⅠ對質粒和目的基因進行切割。(3)目的基因與質粒的結合要用DNA連接酶處理。從圖中可以看出，獲得的三種質粒中，只有兩種含有目的基因。 4．(2018年海南模擬)糖尿病是近年來高發(fā)的“富貴病”，常見類型有遺傳型糖尿病和Ⅱ型糖尿病。遺傳型糖尿病的主要病因之一是胰島受損。科研機構作出如下設計：取糖尿病患者的細胞，將人的正常胰島素基因導入其中，然后進行細胞培養(yǎng)，誘導產生胰島組織，重新植入患者的胰島，使胰島恢復功能。Ⅱ型糖尿病需要注射胰島素治療。目前臨床使用的胰島素制劑注射120 min后才出現高峰，與人體生理狀態(tài)不符?？蒲腥藛T通過一定的工程技術手段，將胰島素B鏈的28號和29號氨基酸互換，獲得了速效胰島素，速效胰島素已通過臨床試驗。 (1)對遺傳型糖尿病進行基因治療的方案中，胰島素基因稱為__________，實驗室中要先對該基因利用________技術進行擴增。將該基因導入正常細胞所用的方法是________________。 (2)科研人員利用蛋白質工程合成速效胰島素，該技術的實驗流程為： → 其中，流程A是_______________________________________________________， 流程B是___________________________________________________________。 (3)與基因工程相比，蛋白質工程是以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因__________或基因__________，對現有蛋白質進行________，制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產生活需要。 【答案】(1)目的基因　PCR　顯微注射法 (2)預期蛋白質的功能　相應的氨基酸序列 (3)修飾　合成　改造 【解析】(1)根據題意，在進行基因治療時，胰島素基因是目的基因，在體外條件下可利用PCR技術對其進行擴增，在基因工程中將目的基因導入動物細胞的常用方法是顯微注射法。(2)根據蛋白質工程的流程示意圖，可知整個流程是根據預期蛋白質的功能設計蛋白質的三維結構，然后推測相應的氨基酸序列，并找到相應的脫氧核苷酸序列，最后合成相應的蛋白質。(3)與基因工程相比，蛋白質工程是以蛋白質分子的結構規(guī)律及其與生物功能的關系作為基礎，通過基因修飾或基因合成對現有蛋白質進行改造，制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產生活需要。 5．請分析下圖回答問題： (1)圖甲中①～⑤所示的生物工程為____________。 (2)圖甲中序號④所示過程叫作________。 (3)如圖乙，一個基因表達載體的組成，除了目的基因外，在基因尾端還必須有[2]__________；圖中[3]________的作用是為了鑒別受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。 (4)若預期蛋白質欲通過乳腺生物反應器生產，則構建基因表達載體時，圖乙中序號[1]代表的是____________________________；且在圖甲中⑨過程之前，要對精子進行篩選，保留含性染色體________的精子。 (5)為獲得較多的受精卵進行研究，圖甲中⑥過程一般用激素對供體做________處理；為提高培育成功率，進行⑩過程之前，要對________動物做________處理。若圖甲中的卵母細胞來自從屠宰場收集的卵巢，則其在⑧之前需進行體外培養(yǎng)到____________期方能受精。 (6)用________技術處理發(fā)育到________期或囊胚期的早期胚胎，可獲得同卵雙胎或多胎。若是對囊胚進行處理，要注意將______________均等分割。 【答案】(1)蛋白質工程 (2)反轉錄 (3)終止子　標記基因 (4)乳腺蛋白基因的啟動子　X (5)超數排卵　供、受體　同期發(fā)情　減數第二次分裂中(或MⅡ中) (6)胚胎分割　桑椹胚　內細胞團 【解析】(1)蛋白質工程的一般過程為：①根據中心法則逆推以確定目的基因的堿基序列：預期蛋白質功能→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到對應的脫氧核苷酸序列(基因)。②最終還是回到基因工程上來進行蛋白質的合成。(2)據圖分析，圖甲中④表示的是從細胞質中獲取相關蛋白質的核酸片段，即模板信使RNA，反轉錄形成目的基因。(3)基因表達載體的組成：目的基因＋啟動子＋終止子＋標記基因，其中在基因首端是[1]啟動子，在基因尾端是[2]終止子，[3]是標記基因，標記基因的作用是為了鑒別受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。(4)通過乳腺生物反應器生產預期蛋白質，構建基因表達載體時，[1]代表的是乳腺蛋白基因的啟動子；將目的基因導入受精卵時，要篩選出含有X性染色體的精子進行體外受精，形成的轉基因動物在哺乳期才能表達出預期蛋白質。(5)為獲得較多的受精卵，圖甲中⑥過程用促性腺激素對供體做超數排卵處理；⑩胚胎移植之前，要對供、受體動物做同期發(fā)情處理，使得供體與受體具有相同的生理變化，為供體的胚胎植入受體提供了相同的生理環(huán)境。從屠宰場收集的卵巢中采集卵母細胞，要在體外經人工培養(yǎng)成熟，即培養(yǎng)到減數第二次分裂中(或MⅡ中)期，才能與獲能的精子受精。(6)進行胚胎分割時，應選擇發(fā)育良好、形態(tài)正常的桑椹胚或囊胚；對囊胚階段的胚胎進行分割時要注意將內細胞團均等分割，否則會影響分割后胚胎的恢復和進一步發(fā)育。 6．下圖是利用轉基因技術培育抗病小麥的過程。請據圖回答問題。 (1)重組質粒T除含有目的基因外，還必須有__________、____________和____________等。 (2)圖示中將基因表達載體構建完成后沒有直接導入農桿菌，而是先將其導入大腸桿菌，目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在步驟⑤⑥中都需用________處理。為了確認目的基因通過⑦導入植物細胞后是否轉錄，通常采用________法進行檢測；驗證目的基因導入受體細胞后是否成功表達，通常采用__________________法從分子水平進行檢測。 (4)假設該抗病基因D，通過基因工程導入小麥后連接到小麥的一條染色體上，則該小麥進行減數分裂的細胞在聯會時有________個D基因。 【答案】(1)啟動子　終止子　標記基因 (2)獲取大量重組質粒(讓目的基因擴增) (3)Ca2＋　分子雜交　抗原—抗體雜交 (4)2 【解析】(1)重組質粒T除含有目的基因外，還必須有啟動子、終止子和標記基因等。(2)圖示中將基因表達載體構建完成后沒有直接導入農桿菌，而是先將其導入大腸桿菌，目的是獲取大量重組質粒(讓目的基因擴增)。(3)將目的基因導入細菌細胞時，需要用Ca2＋處理，使其成為易于吸收周圍環(huán)境中DNA的感受態(tài)。因此步驟⑤⑥中都需用Ca2＋處理。從分子水平檢測目的基因是否轉錄，常采用分子雜交法；驗證目的基因是否表達，通常采用抗原—抗體雜交法。(4)假設該抗病基因D，通過基因工程導入小麥后連接到小麥的一條染色體上，在減數第一次分裂間期小麥細胞中進行了DNA復制，因此聯會時細胞中有2個D基因。 7．PCR技術是分子生物學實驗室里的一種常規(guī)手段，其原理是利用DNA的半保留復制，在試管中進行DNA的人工復制(如圖所示)，在很短的時間內，將DNA擴增幾百萬倍甚至幾十億倍，使實驗室所需要的遺傳物質不再受限于活的生物體。 (1)PCR的全稱是__________________，94 ℃高溫使DNA雙鏈打開，這一步是打開______鍵，稱為______。而這一過程在細胞內是通過________酶實現的。 (2)當溫度降低時，引物與模板________端結合，在__________________的作用下，引物沿模板延伸，此過程中原料是______________，遵循的原則是________________。 (3)PCR技術的必要條件除模板、原料、ATP、酶以外，至少還需要三個條件，即液體環(huán)境、適宜的________和____________，前者由PCR儀自動調控，后者則靠________來維持。 (4)DNA的復制需要引物，其主要原因是________________________。引物的實質是________，若將1個DNA分子拷貝10次，則需要在緩沖溶液中至少加入________個引物。 【答案】(1)多聚酶鏈式反應　氫　變性　解旋 (2)3′　熱穩(wěn)定DNA聚合酶　四種脫氧核苷酸　堿基互補配對 (3)溫度　pH　緩沖液 (4)DNA的復制不能從頭開始，DNA聚合酶只能從引物的3′端延伸DNA鏈　單鏈RNA或者單鏈DNA分子　211－2 【解析】打開DNA雙鏈需破壞堿基對間的氫鍵；引物的游離端為5′端，即合成DNA時從新鏈的5′→3′端延伸，故引物需與模板的3′端結合；PCR所用液體環(huán)境需保證適宜的溫度和pH，其pH可借助緩沖液維持；DNA復制不能從頭開始，故必須提供引物。在DNA分子擴增時，需要2種引物，由于新合成的鏈都需要引物作為復制的起點，故所需的引物數目等于新合成的DNA鏈的數目，即2210－2＝211－2(個)。 8．在培育轉基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kan)常作為標記基因，只有含卡那霉素抗性基因的細胞才能在含卡那霉素的培養(yǎng)基上生長。如圖為獲得抗蟲棉的技術流程。請據圖回答問題： (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、________________、將目的基因導入受體細胞、________________。 (2)A過程需要的酶有____________和______________。 (3)要把重組質粒導入土壤農桿菌，首先必須用___________處理土壤農桿菌，使土壤農桿菌轉變?yōu)開_______態(tài)，然后將______________________在緩沖液中混合培養(yǎng)完成轉化過程。 (4)含有重組質粒的土壤農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維持和表達其遺傳特性的關鍵是________________。 這需要通過檢測才能知道，檢測采用的方法是______________________。 【答案】(1)基因表達載體的構建　目的基因的檢測與鑒定 (2)限制酶　DNA連接酶 (3)Ca2＋　感受　重組質粒和感受態(tài)細胞 (4)脫分化　再分化　卡那霉素 (5)目的基因是否插入受體細胞的DNA分子上　DNA分子雜交技術 【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、基因表達載體的構建、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定。(2)基因表達載體構建過程中，需要用同種限制酶切割目的基因和載體，使它們產生相同的黏性末端，再用DNA連接酶把這兩個DNA片段連接起來。(3)農桿菌轉化法導入目的基因時，首先必須用Ca2＋處理土壤農桿菌，使土壤農桿菌轉變?yōu)楦惺軕B(tài)，然后將重組質粒和感受態(tài)細胞在緩沖液中混合培養(yǎng)完成轉化過程。(4)植物組織培養(yǎng)過程的關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胞才能在含卡那霉素的培養(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維持和表達其遺傳特性的關鍵是目的基因是否插入受體細胞的DNA分子上，檢測采用的方法是DNA分子雜交技術。 9．如圖是獲得轉基因動物和植物的流程圖，請據圖回答問題： (1)圖示獲得大量目的基因的方法是________。 (2)圖中過程②采用的方法是________________。過程③通常用________處理，為使過程④中的受體生理狀況適宜，可用激素對受體進行________處理。 (3)構建重組Ti質粒的過程⑤中需要用到的工具酶為__________________和DNA連接酶。 (4)如果過程⑥導入到萵苣的體細胞中，則需要通過________________技術才能獲得轉基因萵苣，該技術的原理和首要條件分別是_______________________________和__________________。 (5)檢測轉基因萵苣中目的基因是否表達，所采用的分子水平檢測方法是________________________________________________________________________。 【答案】(1)PCR (2)顯微注射法　促性腺激素　同期發(fā)情 (3)限制性核酸內切酶 (4)植物組織培養(yǎng)　植物細胞具有全能性　離體培養(yǎng) (5)抗原—抗體雜交 【解析】(1)通過PCR技術可以獲得大量目的基因。(2)過程②常采用顯微注射法把重組DNA導入受精卵中，過程③是采用促性腺激素對供體進行超數排卵處理，為保證受體和供體生理狀況相同，需要對受體進行同期發(fā)情處理。(3)構建重組質粒時需要限制性核酸內切酶和DNA連接酶。(4)導入目的基因的受體細胞需處于離體條件通過植物組織培養(yǎng)才可以獲得轉基因植物，該過程的原理是植物細胞的全能性。(5)采用抗原—抗體雜交法可以檢測目的基因是否表達。 10．圖示方案為人們獲得生物新品種的過程，請回答下列問題： 方案Ⅰ：抗凍蛋白基因煙草細胞―→抗凍煙草 方案Ⅱ：A基因免疫過的B細胞―→體外培養(yǎng)―→單克隆抗體 方案Ⅲ：人的生長激素基因牛的受精卵―→早期胚胎受體母牛―→轉基因牛 (1)基因工程的核心步驟是__________________。農桿菌轉化法中，根據農桿菌的特點，如果將抗凍蛋白基因插入______________上，通過農桿菌的轉化作用，就可以使目的基因進入植物細胞，并將其插入植物細胞中________________上。 (2)推測方案Ⅱ中A基因所起的作用是_____________________________________， 請寫出該方案獲得的細胞中遺傳信息傳遞時所遵循的法則：______________________。 (3)方案Ⅲ中的轉基因?？梢酝ㄟ^分泌乳汁來生產人的生長激素。這需要將人的生長激素基因與______________的啟動子等調控組件重組在一起。該方案中的早期胚胎在移植入受體母牛子宮之前，必須進行性別鑒定，一般是取處于__________時期的__________細胞進行檢測。 【答案】(1)基因表達載體的構建　Ti質粒的T－DNA　染色體DNA (2)調控細胞無限增殖 (3)乳腺蛋白基因　囊胚　滋養(yǎng)層 【解析】(1)基因表達載體的構建是基因工程的核心步驟。農桿菌轉化法中，將抗凍蛋白基因插入Ti質粒的T－DNA上，通過農桿菌的轉化作用，就可以使目的基因插入植物細胞中染色體DNA上。(2)方案Ⅱ中將A基因導入免疫過的B淋巴細胞生產單克隆抗體，說明A基因使得細胞無限增殖，即A基因能夠調控細胞無限增殖，該基因在受體細胞中能夠復制、轉錄和翻譯。(3)方案Ⅲ中將人的生長激素基因與乳腺蛋白基因的啟動子等調控組件重組在一起，使得轉基因?？梢酝ㄟ^分泌乳汁來生產人的生長激素。囊胚中的內細胞團將來發(fā)育成胎兒的各種組織，滋養(yǎng)層細胞發(fā)育成胎盤和胎膜，將早期胚胎移植入受體母牛子宮之前，一般取處于囊胚時期的滋養(yǎng)層細胞進行性別檢測。