2021高考生物一輪復(fù)習(xí)課時作業(yè)40基因工程含解析新人教版

1、課時作業(yè)40基因工程1(15分)某實驗室通過基因工程成功培育出抗蟲植物，其培育過程大致如圖所示，請據(jù)圖分析回答下列問題：(1)抗蟲植物的培育過程中，目的基因是抗蟲基因。目前獲取該基因的常用方法有從基因文庫中獲取和利用pcr技術(shù)擴(kuò)增兩種。(2)目的基因獲取之后，需要構(gòu)建基因表達(dá)載體，啟動子是rna聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動目的基因轉(zhuǎn)錄。(3)圖示將獲取的目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，通過dna重組將目的基因插入植物細(xì)胞中染色體的dna上。目的基因是否成功導(dǎo)入植物細(xì)胞，可以用dna分子雜交技術(shù)進(jìn)行檢測。如果操作中將該基因?qū)刖€粒體dna中，將來產(chǎn)生的配子中不一定(填“一定”

2、或“不一定”)含有抗蟲基因。解析：抗蟲植物的培育過程中，目的基因是抗蟲基因，目前獲取該基因的常用方法有從基因文庫中獲取和利用pcr技術(shù)擴(kuò)增兩種。目的基因是否成功導(dǎo)入植物細(xì)胞，可以用dna分子雜交技術(shù)進(jìn)行檢測。2(15分)(湖北黃岡質(zhì)檢)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dna雙鏈復(fù)制，利用pcr技術(shù)擴(kuò)增目的基因的前提是已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物；擴(kuò)增過程需要加入耐高溫的dna聚合(或taq)酶。(2)啟動子是一段有

3、特殊結(jié)構(gòu)的dna片段，其作用是rna聚合酶識別和結(jié)合部位，驅(qū)動轉(zhuǎn)錄出mrna。目的基因能在不同生物體內(nèi)表達(dá)出序列相同的蛋白質(zhì)，說明整個生物界共用一套密碼子。借助pcr定點突變技術(shù)對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造屬于蛋白質(zhì)工程的范疇。(3)可利用定點突變的dna構(gòu)建基因表達(dá)載體，常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將基因表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞，還需用到植物細(xì)胞工程中的植物組織培養(yǎng)技術(shù)，才能最終獲得轉(zhuǎn)基因植物。解析：本題考查基因工程、pcr技術(shù)的原理和程序、植物組織培養(yǎng)等相關(guān)內(nèi)容。(1)pcr是體外條件下所進(jìn)行的dna雙鏈復(fù)制。pcr技術(shù)需要引物，引物根據(jù)已知序列的目的基因合成。pcr技術(shù)需要耐熱的dna聚合酶。(2)啟動子是r

4、na聚合酶識別和結(jié)合部位，驅(qū)動mrna的轉(zhuǎn)錄。密碼子具有通用性。通過pcr定點突變改造基因的結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)的改造，這屬于蛋白質(zhì)工程。(3)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞。將一個細(xì)胞培養(yǎng)成一個植物個體需要通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)。3(15分)(寧夏銀川一中月考)為擴(kuò)大可耕地面積，增加糧食產(chǎn)量，黃河三角洲等鹽堿地的開發(fā)利用備受關(guān)注。我國科學(xué)家應(yīng)用耐鹽基因培育出了耐鹽水稻新品系。(1)獲得耐鹽基因后，可通過pcr技術(shù)擴(kuò)增目的基因。構(gòu)建重組dna分子所用的限制性核酸內(nèi)切酶作用于圖中的a處，dna連接酶作用于a處(填“a”或“b”)。(2)將重組dna分子導(dǎo)入水稻受體細(xì)胞常用的方法有農(nóng)

5、桿菌轉(zhuǎn)化法和基因槍(或花粉管通道)法。(3)為了確定耐鹽轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功，既要用放射性同位素標(biāo)記的耐鹽基因(目的基因)作探針進(jìn)行分子雜交檢測，又要用一定濃度鹽水澆灌(移栽到鹽堿地中)的方法從個體水平鑒定水稻植株的耐鹽性。(4)若將該轉(zhuǎn)基因植株的花藥在高鹽堿的培養(yǎng)基上作離體培養(yǎng)，則獲得的再生植株群體中耐鹽型植株大約占100%。(5)利用基因工程技術(shù)培育耐鹽水稻新品系，相比傳統(tǒng)的雜交育種方法，其優(yōu)點主要表現(xiàn)為能根據(jù)人類的需要，定向改造遺傳物質(zhì)，獲得優(yōu)良遺傳性狀。解析：(1)擴(kuò)增目的基因的方法是pcr技術(shù)。限制酶和dna連接酶都作用于磷酸二酯鍵，即a處。(2)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)

6、化法和基因槍法。(3)基因探針為標(biāo)記的目的基因單鏈，從個體水平鑒定可用一定濃度鹽水澆灌植株。(4)若將該轉(zhuǎn)基因植株的花藥在高鹽堿的培養(yǎng)基上作離體培養(yǎng)，則獲得的再生植株群體中耐鹽型植株大約占100%。(5)基因工程的優(yōu)點是能根據(jù)人類的需要，定向改造遺傳物質(zhì)，獲得優(yōu)良遺傳性狀。4(15分)(黑龍江哈爾濱三中檢測)青蒿素是治療瘧疾的重要藥物。研究人員已經(jīng)弄清了青蒿細(xì)胞中青蒿素的合成途徑(如圖中實線方框內(nèi)所示)，并且發(fā)現(xiàn)酵母細(xì)胞也能夠產(chǎn)生合成青蒿素的中間產(chǎn)物fpp(如圖中虛線方框內(nèi)所示)。結(jié)合所學(xué)知識回答下列問題：(1)瘧疾俗稱“打擺子”，是由瘧原蟲引起的寒熱往來癥狀的疾病。當(dāng)瘧原蟲寄生在人體中時，會

7、引起人的免疫反應(yīng)，使t細(xì)胞產(chǎn)生淋巴因子。同時b細(xì)胞在受到刺激后，在淋巴因子的作用下增殖分化成漿細(xì)胞，產(chǎn)生抗體。(2)根據(jù)圖示代謝過程，科學(xué)家在培育能產(chǎn)生青蒿素的酵母細(xì)胞過程中，要向酵母細(xì)胞中導(dǎo)入的基因是ads酶基因、cyp71av1酶基因，具體操作中可利用dna分子雜交技術(shù)檢測轉(zhuǎn)基因生物的dna上是否插入目的基因。(3)構(gòu)建基因表達(dá)載體時，用不同類型的限制酶切割dna后，可能產(chǎn)生黏性末端，也可能產(chǎn)生平末端。(4)實驗發(fā)現(xiàn)，酵母細(xì)胞導(dǎo)入相關(guān)基因后，相關(guān)基因能正常表達(dá)，但酵母菌合成的青蒿素仍很少，根據(jù)圖解分析原因可能是酵母細(xì)胞中部分fpp用于合成固醇。解析：(1)當(dāng)瘧原蟲寄生在人體中時，會引起人的

8、免疫反應(yīng)，使t細(xì)胞產(chǎn)生淋巴因子，同時b細(xì)胞在受到刺激后，在淋巴因子的作用下增殖分化成漿細(xì)胞，產(chǎn)生抗體。(2)由于酵母細(xì)胞中也能合成fpp，fpp形成青蒿素過程還需要ads酶和cyp71av1酶參與，所以酵母細(xì)胞需要導(dǎo)入ads酶基因、cyp71av1酶基因。(3)構(gòu)建基因表達(dá)載體時，用不同類型的限制酶切割dna后，可能產(chǎn)生黏性末端，也可能產(chǎn)生平末端。(4)由圖可知，酵母細(xì)胞中部分fpp用于合成固醇，使合成的青蒿素量較少。5(15分)為增加油菜種子的含油量，研究人員嘗試將酶d基因與位于葉綠體膜上的轉(zhuǎn)運肽基因相連，導(dǎo)入油菜細(xì)胞并獲得了轉(zhuǎn)基因油菜品種。(1)外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞，常用的載體有質(zhì)粒、噬菌

9、體的衍生物和動植物病毒。(2)欲獲取轉(zhuǎn)運肽基因，所需三種限制酶(cla、sac、xba)的切點如圖甲所示。用cla和dna連接酶處理酶d基因和轉(zhuǎn)運肽基因后，可得到a端與d端(填圖中字母)相連的融合基因。(3)將上述融合基因插入圖乙所示ti質(zhì)粒的tdna中，構(gòu)建基因表達(dá)載體(或“重組質(zhì)粒”)并導(dǎo)入農(nóng)桿菌中。將獲得的農(nóng)桿菌接種在含四環(huán)素的固體平板上培養(yǎng)得到含融合基因的單菌落，再利用液體培養(yǎng)基振蕩培養(yǎng)，可以得到用于轉(zhuǎn)化的侵染液。(4)剪取油菜的葉片放入侵染液中一段時間，此過程的目的是利用農(nóng)桿菌將融合基因?qū)胗筒思?xì)胞，進(jìn)一步篩選后獲得轉(zhuǎn)基因油菜細(xì)胞，該細(xì)胞通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)，可培育成轉(zhuǎn)基因油菜植株。解析：(1)外源基因?qū)胧荏w細(xì)胞，目前常用的載體有質(zhì)粒、噬菌體的衍生物和動植物病毒等。(2)由題圖知，切割酶d基因與轉(zhuǎn)運肽基因的限制酶中相同的為cla，因此對兩種基因處理時用cla切割，然后用dna連接酶進(jìn)行連接，繼而可得到a、d端相連的融合基因。(3)將上述融合基因插入圖乙所示ti質(zhì)粒的tdna中，構(gòu)建基因表達(dá)載體(即重組質(zhì)粒)并導(dǎo)入