2022屆高考生物一輪復(fù)習(xí)專題二十五基因工程訓(xùn)練2【含答案】

專題二十五基因工程考點(diǎn)1基因工程的基本工具與操作程序1.[2020北京朝陽區(qū)模擬]為增強(qiáng)玉米抗旱性,研究者構(gòu)建含有某微生物抗旱基因E的重組質(zhì)粒,用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)入玉米幼胚組織細(xì)胞中,獲得抗旱的轉(zhuǎn)基因玉米。下列相關(guān)敘述錯誤的是 ()A.提取該微生物mRNA逆轉(zhuǎn)錄為cDNA,通過PCR可獲得大量目的基因B.將重組質(zhì)粒置于經(jīng)CaCl2處理的農(nóng)桿菌懸液中,可以獲得轉(zhuǎn)化的農(nóng)桿菌C.用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將E基因轉(zhuǎn)入玉米幼胚組織細(xì)胞需要嚴(yán)格進(jìn)行無菌操作D.用E蛋白基因進(jìn)行核酸分子雜交,可在個體水平檢測轉(zhuǎn)基因玉米的抗旱性狀2.[2020山東師大附中模擬]在DNA的粗提取和鑒定實(shí)驗(yàn)中,提取雞血細(xì)胞的核物質(zhì)和析出含DNA的黏稠物的操作過程中均用到蒸餾水,其作用在于 ()A.前者用來溶解血細(xì)胞,后者用來溶解DNAB.前者使DNA從核中分離出來,后者使DNA析出C.前者用來分離細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì),后者用來提取DNAD.前者使血細(xì)胞吸水破裂,后者用來稀釋NaCl溶液3.[2021廣東廣州階段訓(xùn)練,12分]超氧化物歧化酶(SOD)具有抗衰老作用。研究人員培育了能合成SOD的轉(zhuǎn)基因酵母菌。結(jié)合下圖回答下列問題。注:HindⅢ和ApaLⅠ是兩種限制酶,箭頭表示酶的切割位置。(1)將圖中的重組DNA分子用HindⅢ和ApaLⅠ完全酶切后,可得到種DNA片段。(2)作為受體細(xì)胞的酵母菌缺失URA3基因,必須在含有尿嘧啶的培養(yǎng)基中才能存活,為了篩選出成功導(dǎo)入表達(dá)載體的酵母菌,所使用的培養(yǎng)基(填“需要”或“不需要”)添加尿嘧啶,理由是。(3)目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi),并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程,稱為。為了確定受體細(xì)胞中SOD基因是否轉(zhuǎn)錄,可用標(biāo)記的作探針與從受體細(xì)胞中提取的RNA進(jìn)行分子雜交檢測,分子雜交的原理是。(4)利用蛋白質(zhì)工程獲得活性更高的SOD時,需根據(jù)所設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測其氨基酸序列,最終確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列并經(jīng)獲得所需的基因。4.[2020安徽示范高中聯(lián)考,15分]南極某種魚含有抗凍基因,如圖是獲取轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株的過程示意圖。請回答下列相關(guān)問題:(1)利用①過程的方法獲取目的基因需要用到酶。②過程中常需要用到的工具酶是。(2)通過①、②過程成功構(gòu)建的重組質(zhì)粒,除目的基因外,還應(yīng)該具備等。(3)將目的基因?qū)敕洋w細(xì)胞的方法是利用農(nóng)桿菌的作用,其原理是。(4)要確認(rèn)抗凍基因是否在轉(zhuǎn)基因番茄植株中表達(dá)出相應(yīng)的蛋白質(zhì),可以采用方法,除進(jìn)行分子檢測外,有時還需要進(jìn)行的鑒定。5.[2020廣東六校聯(lián)考,15分]現(xiàn)有甲、乙兩種雙子葉植物,植物甲因含有抗旱基因而具有極強(qiáng)的抗旱性,植物乙抗旱性低。若將該抗旱基因轉(zhuǎn)移至植物乙中,有可能提高后者的抗旱性。目前,基因工程中使用的限制酶主要是從原核生物中分離純化獲得的。含有限制酶的細(xì)胞通常還具有相應(yīng)的甲基化酶,它可對自身DNA序列進(jìn)行甲基化修飾。回答下列問題:(1)為獲取抗旱基因,可以先從植物甲中提取該基因的mRNA,然后經(jīng)過程獲得cDNA?；蚬こ痰暮诵牟襟E是。(2)使用PCR技術(shù)擴(kuò)增抗旱基因時,可選擇圖中A、B、C、D四種單鏈DNA片段中的作為引物,此過程還需要酶,但不需要解旋酶,而是利用使DNA解旋。(3)原核細(xì)胞中的限制酶可切割外源DNA,但不破壞自身DNA,其原因可能是①;②。(4)在大田里栽培轉(zhuǎn)基因植物時,要求轉(zhuǎn)基因植物與傳統(tǒng)作物之間間隔足夠遠(yuǎn)的距離,以免?？键c(diǎn)2基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程6.[2021河北石家莊質(zhì)量檢測,12分]植物基因工程技術(shù)的發(fā)展為人類更好地利用鹽堿地提供了可能。請回答下列問題:(1)欲培育轉(zhuǎn)基因耐鹽水稻,需要完成的基因工程的核心步驟是,一個基因表達(dá)載體的組成,除了目的基因和復(fù)制原點(diǎn)外,還必須有、以及標(biāo)記基因。(2)用PCR技術(shù)擴(kuò)增耐鹽基因的原理是,目前將耐鹽基因?qū)腚p子葉植物最常用的方法是。從分子水平檢測耐鹽基因是否成功表達(dá),通常采用技術(shù)。(3)基因工程育種相對于雜交育種的突出優(yōu)點(diǎn)是。7.[2021安徽示范高中聯(lián)考,15分]采用現(xiàn)代生物技術(shù)用乙肝病毒表面抗原(HBsAg)的基因構(gòu)建質(zhì)粒,將其導(dǎo)入CHO細(xì)胞(中國倉鼠卵巢細(xì)胞)中,通過培養(yǎng)這種CHO細(xì)胞來表達(dá)乙肝表面抗原亞單位,從而獲得疫苗,基本流程如圖所示。請回答下列問題。(1)要獲取HBsAg基因,除采用圖中方法外,還可以根據(jù)表面抗原蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測,進(jìn)而推測目的基因的脫氧核苷酸序列,再進(jìn)行人工合成。(2)圖中①過程選用的限制酶是,理由是。(3)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增HBsAg基因片段的前提條件是,以便合成引物。以下是某同學(xué)設(shè)計(jì)的一組引物(只標(biāo)注了部分堿基序列):該組引物設(shè)計(jì)得是否合理?,理由是。(4)若一個HBsAg基因通過PCR擴(kuò)增了4次,在子代基因中同時含有兩個引物的基因占。(5)HBsAg基因在CHO細(xì)胞中表達(dá)需要有特異性的,驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA。HBsAg基因能否在CHO細(xì)胞中穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是。8.[2020貴州貴陽模擬,10分]科學(xué)家將人的生長激素基因與pBR322質(zhì)粒進(jìn)行重組。pBR322質(zhì)粒含有兩個抗生素抗性基因和五個限制酶切點(diǎn)(如圖1)。將重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌,并成功地在大腸桿菌中表達(dá)。據(jù)圖回答問題。圖1圖2(1)科學(xué)家從人體的(填“下丘腦”“垂體”或“甲狀腺”)細(xì)胞中獲取的mRNA,在酶的作用下可合成人的生長激素基因。(2)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌,用含抗生素的培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)(如圖2),通過觀察大腸桿菌的生長、繁殖情況判斷,限制酶a的切點(diǎn)有以下幾種可能:①受體菌在培養(yǎng)基A和培養(yǎng)基B上都能生長、繁殖形成菌落,則限制酶a的切點(diǎn)是圖1中的切點(diǎn)2。②如果受體菌在培養(yǎng)基A上能生長、繁殖形成菌落,而不能在培養(yǎng)基B上生長、繁殖,則限制酶a的切點(diǎn)是圖1中的,即目的基因插入了中。③如果受體菌在培養(yǎng)基A上不能生長、繁殖形成菌落,而在培養(yǎng)基B上能生長、繁殖,則限制酶a的切點(diǎn)是圖1中的,即目的基因插入了中。9.[2020河北唐山模擬,15分]人胰島素基因中含有內(nèi)含子,而大腸桿菌基因中沒有,而且大腸桿菌沒有人體細(xì)胞所具有的切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列的機(jī)制?；卮鹣铝袉栴}:(1)選用大腸桿菌作為受體細(xì)胞是因?yàn)槠渚哂?答出兩點(diǎn)即可)等優(yōu)點(diǎn)。(2)某同學(xué)從人的基因組文庫中獲得了胰島素基因,以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到胰島素,其原因是,解決該問題的方法是。(3)科學(xué)家們研制出了胰島素類似物,如甘精胰島素是將人胰島素A鏈第21位的氨基酸換成了甘氨酸,B鏈的鏈尾加了兩個精氨酸,從而使胰島素具有結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定、作用持續(xù)時間長、模擬生理性人胰島素分泌模式等優(yōu)點(diǎn)。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(jìn)行改造。②以人胰島素基因序列為基礎(chǔ),獲得甘精胰島素基因的途徑有修飾基因或合成基因。③通過這種技術(shù)獲得甘精胰島素后還需要對其生物進(jìn)行鑒定。1.[2020海南,25,10分]某課題組用生物技術(shù)制備轉(zhuǎn)基因小鼠的過程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}。(1)通常把目的基因轉(zhuǎn)入雄原核而不是雌原核,從兩者形態(tài)差異上分析,原因是。(2)把桑椹胚植入假孕母鼠子宮前,需要對胚胎進(jìn)行性別鑒定,目前最有效的方法是SRY—PCR法。操作的基本程序是:先從被測胚胎中取出幾個細(xì)胞,提取DNA,然后用位于Y染色體的性別決定基因,即SRY基因的一段堿基設(shè)計(jì),以胚胎細(xì)胞中的DNA作為模板,進(jìn)行PCR擴(kuò)增,最后用SRY特異性探針檢測擴(kuò)增產(chǎn)物。出現(xiàn)陽性反應(yīng)者,胚胎為;出現(xiàn)陰性反應(yīng)者,胚胎為。(3)若目的基因的表達(dá)產(chǎn)物是某種特定的蛋白質(zhì),檢測目的基因在子代轉(zhuǎn)基因小鼠中是否成功表達(dá),常用的分子檢測方法是,檢測的基本思路是。2.[2021貴州貴陽摸底,10分]胰島素自1922年用于臨床以來,就成為治療糖尿病的特效藥物。最初用于臨床的胰島素幾乎都是從豬、牛胰臟中提取的。隨著基因工程技術(shù)的發(fā)展,人們通過酵母菌生產(chǎn)的重組人胰島素逐漸取代了動物胰島素。(1)利用大腸桿菌生產(chǎn)重組人胰島素時,常用反轉(zhuǎn)錄法合成目的基因,與從基因組文庫獲得的基因相比,此方法獲得的目的基因不含。(2)與大腸桿菌相比,利用酵母菌生產(chǎn)胰島素的優(yōu)勢有。(3)20世紀(jì)90年代,科學(xué)家通過改變胰島素的氨基酸序列和結(jié)構(gòu),研制出了能更好模擬生理胰島素分泌特點(diǎn)的胰島素類似物,該技術(shù)屬于。對胰島素的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造,最終還必須通過改造來完成。改造得到的基因完成表達(dá)時,遺傳信息的傳遞過程可表示為。3.[2021陜西部分學(xué)校摸底,15分]穿梭載體是一類具有兩種不同復(fù)制原點(diǎn)、能在兩種不同的生物體(物種不同)中復(fù)制的載體,一般在原核生物和真核生物中都能復(fù)制和表達(dá),如Ti質(zhì)粒和哺乳動物表達(dá)質(zhì)粒pMT2?；卮鹣铝袉栴}。(1)構(gòu)建基因表達(dá)載體前,需先獲取目的基因。PCR技術(shù)可用于目的基因的擴(kuò)增,其原理是。用PCR技術(shù)從基因文庫中獲取并擴(kuò)增目的基因時,需要加入人工合成的作為引物;PCR反應(yīng)體系中需加入的原料是。(2)若要構(gòu)建一個穿梭質(zhì)粒,使其能夠在大腸桿菌中大量復(fù)制,且能在哺乳動物細(xì)胞中表達(dá),質(zhì)粒上除含啟動子、終止子、多個限制酶酶切位點(diǎn)和標(biāo)記基因外,還需要有的復(fù)制原點(diǎn)。(3)如圖為某種哺乳動物穿梭質(zhì)粒示意圖,現(xiàn)欲使用該質(zhì)粒表達(dá)人生長激素,但人生長激素基因所在的DNA片段上不含圖中限制酶識別序列。為使PCR擴(kuò)增的人生長激素基因正向插入該質(zhì)粒,擴(kuò)增的人生長激素基因兩端設(shè)計(jì)的引物序列應(yīng)含有(填圖中的限制酶名稱)的切割位點(diǎn)。(4)將該穿梭質(zhì)粒、目的基因混合后形成的重組質(zhì)粒與感受態(tài)的大腸桿菌細(xì)胞混合,完成轉(zhuǎn)化過程,再從培養(yǎng)的大腸桿菌細(xì)胞中提取質(zhì)粒,可獲得大量該質(zhì)粒。在含卡那霉素的培養(yǎng)基中能夠生長的大腸桿菌細(xì)胞中(填“一定”或“不一定”)含有目的基因,原因是。4.[2021安徽合肥檢測,15分]新型冠狀病毒,新型冠狀病毒是一種RNA病毒,其結(jié)構(gòu)如圖所示。其中S蛋白是新型冠狀病毒表面主要抗原,利用S蛋白可以制作相應(yīng)的抗體,據(jù)此回答下列問題:(1)采用基因工程的方法,可以獲取大量S蛋白。獲取方法是提取新型冠狀病毒的RNA,通過過程獲取相應(yīng)的cDNA。(2)通過基因工程技術(shù)獲取S蛋白,最關(guān)鍵的一步是。(3)將S蛋白注入小鼠等動物體內(nèi),通過單克隆抗體技術(shù),即可獲得抗S蛋白的單克隆抗體。與新冠肺炎康復(fù)者捐獻(xiàn)的血漿中的抗體相比,抗S蛋白的單克隆抗體的優(yōu)點(diǎn)是。(4)在對新冠肺炎疑似患者的檢測中,利用核酸檢測法,有時會出現(xiàn)假陰性現(xiàn)象,在分子水平上還可以利用技術(shù)進(jìn)行檢測。(5)在培養(yǎng)液中加入,人的ES細(xì)胞就可誘導(dǎo)分化成不同類型的細(xì)胞。5.[2021河南名校模擬,15分]已知某RNA病毒包膜表面的S蛋白負(fù)責(zé)病毒的吸附、融合和侵入宿主細(xì)胞,也是誘導(dǎo)宿主產(chǎn)生體液免疫的抗原。針對該病毒的S蛋白研制疫苗和抗體的部分流程如圖所示?；卮鹣铝袉栴}:(1)提取該抗原的RNA并將RNA通過形成DNA。要獲得大量的病毒基因,可利用PCR技術(shù)擴(kuò)增,其前提是要有一段已知S蛋白基因的脫氧核苷酸序列,以便。(2)過程③中,常利用改造后的腺病毒充當(dāng)載體,改造后的腺病毒能作為載體需具備的條件有(答出兩點(diǎn)即可),構(gòu)建S蛋白基因重組載體所需的工具酶有。(3)提取的S蛋白可作為疫苗使用,以病毒包膜表面的S蛋白作為疫苗比開發(fā)減毒病毒作為疫苗更為安全,主要原因是。(4)通過過程⑦獲得的X稱為,其產(chǎn)物的主要優(yōu)點(diǎn)有(答出兩點(diǎn)即可)。6.[2020廣東七校第一次聯(lián)考,15分]請回答下列問題:(1)DNA序列分析的方法為基因序列圖的繪制提供了可能。DNA合成儀的問世為、、的獲得提供了方便。(2)研究人員用大腸桿菌作生產(chǎn)菌,利用基因工程技術(shù)分別生產(chǎn)胰島素兩條鏈。由A、B兩條肽鏈可推導(dǎo)出A、B對應(yīng)基因的堿基序列,依據(jù)是。因?yàn)锳、B對應(yīng)基因中的脫氧核苷酸數(shù)量較少,常用的方法獲取目的基因。(3)檢測A、B對應(yīng)基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞時,常用作探針。檢測A、B對應(yīng)基因是否表達(dá)常用雜交方法。(4)引導(dǎo)肽是由引導(dǎo)肽基因控制合成的一段多肽序列,若在胰島素的A、B肽鏈的前端加上引導(dǎo)肽序列,可將A、B肽鏈引導(dǎo)到大腸桿菌的細(xì)胞膜外,便于A、B肽鏈的提取。為實(shí)現(xiàn)上述目的,應(yīng)進(jìn)行的操作是。在以后的體外加工過程中,需要用切除引導(dǎo)肽。7.[2020四省八校聯(lián)考,15分]鈣依賴蛋白激酶(CD)在植物的信號傳導(dǎo)和提高植物抗性方面發(fā)揮著重要作用,科學(xué)家通過將CD基因?qū)霐M南芥中來獲得具有抗性的新品種。如圖為某種質(zhì)粒和含CD基因的DNA片段示意圖,圖中標(biāo)記了限制酶的切割位點(diǎn)?；卮鹣铝袉栴}。(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成,也可以從基因文庫中獲得?；蛭膸彀?。為了使CD基因插入質(zhì)粒中,應(yīng)選取兩種限制性核酸內(nèi)切酶分別切割質(zhì)粒和含目的基因的DNA片段。(2)將獲取的CD基因進(jìn)行PCR擴(kuò)增,目前在PCR反應(yīng)中使用Taq酶而不使用大腸桿菌DNA聚合酶的主要原因是。(3)圖中所示的質(zhì)粒為Ti質(zhì)粒,操作過程中需要把CD基因插入質(zhì)粒的T-DNA片段中,T-DNA片段在轉(zhuǎn)化中的作用是?？梢杂米魈结槞z測CD基因是否導(dǎo)入擬南芥細(xì)胞,導(dǎo)入成功的標(biāo)志是。(4)為研究CD基因表達(dá)載體對擬南芥的遺傳轉(zhuǎn)化的影響,待轉(zhuǎn)化后的擬南芥植株生長成熟后,采集其種子,播種于含的MS培養(yǎng)基中進(jìn)行抗性篩選。1.[科學(xué)思維][15分]干擾素是動物體內(nèi)的一種蛋白質(zhì),可用于治療病毒的感染和癌癥,但在體外保存相當(dāng)困難,若使其分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸,則在-70℃的條件下可以保存半年。某科研小組欲用大腸桿菌生產(chǎn)干擾素,回答下列相關(guān)問題。(1)從上述資料可知,要使干擾素的體外保存時間延長,需要對蛋白質(zhì)的進(jìn)行改造,然后據(jù)此推測出相應(yīng)基因的脫氧核苷酸序列,但是可能會設(shè)計(jì)出多種脫氧核苷酸序列,這是因?yàn)椤?2)對人工合成改造后的干擾素基因可以采用技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增,操作過程中將模板DNA加熱至90～95℃的目的是,該技術(shù)中所用酶的最大理化特點(diǎn)是。(3)將改造好的干擾素基因?qū)氪竽c桿菌還需要載體,載體必須具備(至少答出兩點(diǎn))等特點(diǎn),導(dǎo)入前需用Ca2+處理大腸桿菌,目的是。(4)在生產(chǎn)蛋白質(zhì)方面,與基因工程相比,蛋白質(zhì)工程的優(yōu)點(diǎn)是。2.[社會責(zé)任][14分]中國科研人員首次將與Fib-H基因類似的人工絲蛋白基因?qū)氡磺贸鼺ib-H基因的蠶受精卵內(nèi),對蠶受精卵的基因進(jìn)行改造,這種基因編輯成功的蠶受精卵長大后,吐出的絲中就含有人工絲蛋白。含有人工絲蛋白的蠶繭可發(fā)出綠色熒光,比正常的蠶繭更加輕薄。通過這種技術(shù),可以讓家蠶不再只吐蠶絲,而是按照實(shí)際需要吐出其他蛋白。請回答下列問題:(1)獲得人工絲蛋白是通過,對蠶絲蛋白進(jìn)行改造,以滿足人類生產(chǎn)和生活的需求。(2)將人工絲蛋白基因?qū)胄Q受精卵內(nèi)之前,需要操作的核心步驟是,其目的是使該基因在蠶受精卵中,并且可以遺傳給下一代,同時,使其能夠表達(dá)和。(3)將人工絲蛋白基因?qū)胄Q受精卵內(nèi)常用的方法是。(4)綠色熒光蛋白基因可以作為,用于鑒別蠶受精卵中是否含有人工絲蛋白基因。答案專題二十五基因工程1.D提取組織mRNA進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄后得到的cDNA可以作為PCR的模板,通過PCR技術(shù)進(jìn)行體外擴(kuò)增可獲得大量目的基因,A正確;用CaCl2處理農(nóng)桿菌,使其處于易于吸收周圍環(huán)境中的DNA分子的感受態(tài),有利于目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,B正確;用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將E基因轉(zhuǎn)入玉米幼胚組織細(xì)胞進(jìn)行植物組織培養(yǎng)時,需要嚴(yán)格進(jìn)行無菌操作,保證無菌環(huán)境,C正確;用E蛋白基因進(jìn)行核酸分子雜交,檢測到玉米細(xì)胞中具有E蛋白基因,但E蛋白基因不一定能成功表達(dá),因此培育出的玉米不一定具有抗旱能力,D錯誤。2.D在DNA的粗提取和鑒定實(shí)驗(yàn)中,提取雞血細(xì)胞的核物質(zhì)和析出含DNA的黏稠物的操作中向燒杯中加入蒸餾水的作用分別是使血細(xì)胞吸水漲破,釋放DNA;降低NaCl溶液的濃度,使DNA析出,故選D。3.(除標(biāo)明外,每空2分)(1)3(2)不需要(1分)只有成功導(dǎo)入表達(dá)載體的酵母菌具有URA3基因,可在不含尿嘧啶的培養(yǎng)基中存活(意思相同的其他表述亦可得分)(3)轉(zhuǎn)化(1分)SOD基因的片段(SOD基因)堿基互補(bǔ)配對(4)基因修飾或合成(基因修飾或基因合成或人工合成)(1)將圖中重組DNA分子用HindⅢ和ApaLⅠ完全切割后,可得到三種DNA片段。(2)根據(jù)題意可知,當(dāng)受體細(xì)胞中導(dǎo)入URA3基因時,酵母菌能在不含尿嘧啶的培養(yǎng)基中生長,因此篩選成功導(dǎo)入表達(dá)載體的受體細(xì)胞時不需要在培養(yǎng)基中加入尿嘧啶。(3)目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞并在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程稱為轉(zhuǎn)化。判斷SOD基因是否轉(zhuǎn)錄時,需要用SOD基因的片段作為基因探針,通過分子雜交技術(shù)進(jìn)行檢測,其原理是堿基互補(bǔ)配對。(4)在蛋白質(zhì)工程中,通過所設(shè)計(jì)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列,進(jìn)而推測相應(yīng)的基因中的脫氧核苷酸序列,然后通過基因修飾或人工合成得到相應(yīng)的基因。4.(除標(biāo)明外,每空2分)(1)逆轉(zhuǎn)錄限制酶和DNA連接酶(2)啟動子、終止子、標(biāo)記基因(3)轉(zhuǎn)化目的基因隨農(nóng)桿菌中Ti質(zhì)粒上的T-DNA轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞,整合到受體細(xì)胞中的染色體DNA上并且能夠穩(wěn)定存在并表達(dá)(3分)(4)抗原—抗體雜交個體生物學(xué)水平(1)由圖可知,①過程是獲取目的基因,利用①過程的方法獲取目的基因需要以mRNA為模板合成DNA(目的基因),該過程需要用到逆轉(zhuǎn)錄酶。②過程是構(gòu)建重組質(zhì)粒,即構(gòu)建基因表達(dá)載體,需要用到的工具酶是限制酶和DNA連接酶。(2)通過①、②過程成功構(gòu)建的重組質(zhì)粒,除目的基因外,還必須有啟動子、終止子、標(biāo)記基因等。(3)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。農(nóng)桿菌可將其中的Ti質(zhì)粒上的T-DNA轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞,并整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上。根據(jù)農(nóng)桿菌的這一特點(diǎn),若將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上,通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用,就可使目的基因進(jìn)入植物細(xì)胞,并將其插入植物細(xì)胞染色體的DNA上,使目的基因的遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá)。(4)要確認(rèn)抗凍基因是否在轉(zhuǎn)基因番茄植株中表達(dá)出相應(yīng)的蛋白質(zhì),可以采用抗原—抗體雜交法,除進(jìn)行分子檢測外,有時還需要進(jìn)行個體生物學(xué)水平的鑒定。5.(除標(biāo)明外,每空2分)(1)逆轉(zhuǎn)錄構(gòu)建基因表達(dá)載體(2)B、CTaq(1分)高溫(3)①細(xì)胞自身的DNA分子沒有該限制酶的識別序列②甲基化酶對細(xì)胞自身的DNA進(jìn)行甲基化修飾,限制酶無法識別修飾后的DNA序列(4)目的基因隨花粉傳播到傳統(tǒng)植物中,造成基因污染(1)從植物甲細(xì)胞中提取目的基因的mRNA,需通過逆轉(zhuǎn)錄獲得cDNA。基因工程的核心步驟是構(gòu)建基因表達(dá)載體。(2)DNA合成的方向?yàn)?'→3',因此使用PCR技術(shù)擴(kuò)增抗旱基因時,應(yīng)選用圖中的B、C作為引物,該過程需要Taq酶,不需要解旋酶,而是利用高溫使DNA解旋。(3)原核細(xì)胞中的限制酶可切割外源DNA,但不破壞自身的DNA,可能的原因是細(xì)胞自身DNA分子中沒有該限制酶的識別序列;甲基化酶對細(xì)胞自身的DNA進(jìn)行甲基化修飾,限制酶無法識別修飾后的DNA序列。(4)在大田里栽培轉(zhuǎn)基因植物時,要求轉(zhuǎn)基因植物和傳統(tǒng)作物之間間隔足夠遠(yuǎn)的距離,以免目的基因隨花粉傳播到傳統(tǒng)植物中,造成基因污染。6.(除標(biāo)明外,每空2分)(1)構(gòu)建基因表達(dá)載體啟動子(1分)終止子(1分)(2)DNA雙鏈復(fù)制農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法抗原—抗體雜交(3)能夠克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙,定向改變生物性狀(答案合理即可)7.(除標(biāo)明外,每空2分)(1)氨基酸序列(1分)(2)HindⅢ和XhoⅠHBsAg基因含有限制酶HindⅢ、SmaⅠ和XhoⅠ的切割位點(diǎn),但限制酶SmaⅠ的切割位點(diǎn)位于目的基因上,若選用限制酶SmaⅠ則會破壞目的基因(3)要有一段已知目的基因的核苷酸序列否(或不合理)(1分)引物Ⅱ自身折疊后會出現(xiàn)局部堿基互補(bǔ)配對,這影響了與模板的堿基互補(bǔ)配對(4)7/8(5)啟動子(1分)CHO細(xì)胞的染色體DNA上是否成功插入了HBsAg基因(1)要獲取目的基因,除了采用圖中方法外,還可以根據(jù)表面抗原蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)推測氨基酸序列,進(jìn)而推測目的基因的脫氧核苷酸序列,再進(jìn)行人工合成。(2)分析題圖可知,含有目的基因(HBsAg基因)的DNA分子中含有限制酶HindⅢ、SmaⅠ和XhoⅠ的切割位點(diǎn),但其中限制酶SmaⅠ的切割位點(diǎn)位于目的基因上,若選用限制酶SmaⅠ則會破壞目的基因,為了保證目的基因的完整性,①過程選用的限制酶是HindⅢ和XhoⅠ。(3)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增HBsAg基因片段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)這一序列合成引物。題圖中的引物Ⅱ自身折疊后會出現(xiàn)局部堿基互補(bǔ)配對,這影響了與模板的堿基互補(bǔ)配對,所以該組引物設(shè)計(jì)得不合理。(4)一個目的基因擴(kuò)增4次后共得到16個子代基因,除了含有模板DNA鏈的2個基因外,其余的子代基因中都同時含有兩個引物,因此在子代基因中同時含有兩個引物的基因占7/8。(5)啟動子可驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA。HBsAg基因能否在CHO細(xì)胞中穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是CHO細(xì)胞的染色體DNA上是否成功插入了HBsAg基因。8.(除標(biāo)明外,每空2分)(1)垂體(1分)逆轉(zhuǎn)錄(1分)(2)②切點(diǎn)3或切點(diǎn)4或切點(diǎn)5(少一個或錯一個扣1分)四環(huán)素抗性基因③切點(diǎn)1氨芐青霉素抗性基因(1)人的生長激素是由垂體細(xì)胞分泌的,因此從人體的垂體細(xì)胞中獲取的mRNA,在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下可合成人的生長激素基因。(2)若限制酶a的切點(diǎn)為切點(diǎn)1,則質(zhì)粒上的氨芐青霉素抗性基因受到破壞,受體菌在培養(yǎng)基A中不能生長;若限制酶a的切點(diǎn)為切點(diǎn)3或切點(diǎn)4或切點(diǎn)5,則四環(huán)素抗性基因受到破壞,受體菌在培養(yǎng)基B上不能生長;若限制酶a的切點(diǎn)為切點(diǎn)2,則氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因都未受到破壞,受體菌在培養(yǎng)基A和培養(yǎng)基B上都能生長。9.(1)繁殖快、容易培養(yǎng)、代謝旺盛(答出兩點(diǎn)即可,3分)(2)胰島素基因有內(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(dá)出胰島素(2分)從cDNA文庫中獲得胰島素基因(合理即可,2分)(3)①氨基酸序列(2分)②人胰島素(2分)甘精胰島素(2分)③功能(2分)(1)選用大腸桿菌作為基因工程的受體細(xì)胞,原因是大腸桿菌具有繁殖快、易培養(yǎng)、代謝旺盛、遺傳物質(zhì)相對較少等優(yōu)點(diǎn)。(2)從人的基因組文庫中獲得的胰島素基因含有內(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,因此,以大腸桿菌作為受體細(xì)胞不能得到胰島素。從cDNA文庫中獲得的胰島素基因不含有內(nèi)含子,將其轉(zhuǎn)移到大腸桿菌細(xì)胞中能表達(dá)出胰島素。(3)根據(jù)題中信息,將人胰島素A鏈第21位的氨基酸換成甘氨酸,B鏈的鏈尾加兩個精氨酸,可使胰島素具有結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定、作用持續(xù)時間長等優(yōu)點(diǎn)。若要改變蛋白質(zhì)的功能,可以考慮對蛋白質(zhì)的氨基酸序列進(jìn)行改造。獲得甘精胰島素基因的途徑為修飾人胰島素基因或合成甘精胰島素基因。通過蛋白質(zhì)工程獲得甘精胰島素后還需要對其生物功能進(jìn)行鑒定。1.(除標(biāo)明外,每空2分)(1)雄原核較大,更容易容納外源DNA(2)引物雄性(1分)雌性(1分)(3)抗原—抗體雜交技術(shù)從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì),用相應(yīng)的抗體(對抗體進(jìn)行標(biāo)記)進(jìn)行抗原—抗體雜交,如果出現(xiàn)雜交帶,表明目的基因已經(jīng)表達(dá)成功(1)一般情況下,雄原核較大,更容易容納外源DNA,因此通常把目的基因轉(zhuǎn)入雄原核而不是雌原核。(2)目前,對胚胎的性別進(jìn)行鑒定時最有效的方法是SRY—PCR法,操作的基本程序是:先從被測胚胎中取出幾個細(xì)胞,提取DNA,然后用位于Y染色體上的性別決定基因(即SRY基因)的一段堿基設(shè)計(jì)引物,以胚胎細(xì)胞中的DNA作為模板,進(jìn)行PCR擴(kuò)增,最后用SRY特異性探針檢測擴(kuò)增產(chǎn)物。出現(xiàn)陽性反應(yīng)者,說明其含有Y染色體,胚胎為雄性;出現(xiàn)陰性反應(yīng)者,說明其不含Y染色體,胚胎為雌性。(3)檢測目的基因在子代轉(zhuǎn)基因小鼠中是否成功表達(dá),常用的分子檢測方法是抗原—抗體雜交技術(shù)。檢測的基本思路是:從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì),用相應(yīng)的抗體(對抗體進(jìn)行標(biāo)記)進(jìn)行抗原—抗體雜交,如果出現(xiàn)雜交帶,表明目的基因已經(jīng)成功表達(dá)。2.(每空2分)(1)啟動子和終止子(2)酵母菌含有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體,可對在核糖體上合成的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工(合理即可)(3)蛋白質(zhì)工程基因DNA→RNA→蛋白質(zhì)(1)利用大腸桿菌生產(chǎn)重組人胰島素時,常用反轉(zhuǎn)錄法合成目的基因,與從基因組文庫獲得的基因相比,此方法獲得的目的基因不含啟動子和終止子。(2)大腸桿菌是原核生物,其細(xì)胞內(nèi)不含內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體,無法對在核糖體上合成的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工;而酵母菌是真核生物,其細(xì)胞內(nèi)含有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體,可對在核糖體上合成的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工。(3)蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ),通過基因修飾或基因合成,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,或制造一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。題中所述內(nèi)容屬于蛋白質(zhì)工程的研究范疇。對蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造,最終還必須通過改造基因來完成。基因表達(dá)時,遺傳信息的傳遞過程可表示為DNA→RNA→蛋白質(zhì)。3.(除標(biāo)明外,每空2分)(1)DNA雙鏈復(fù)制一小段單鏈DNA4種脫氧核苷酸(2)大腸桿菌和哺乳動物細(xì)胞(3)NdeⅠ和BamHⅠ(4)不一定若大腸桿菌細(xì)胞中導(dǎo)入的是未攜帶目的基因的(穿梭)質(zhì)粒,大腸桿菌細(xì)胞也能在含卡那霉素的培養(yǎng)基中生長(答案合理即可,3分)(1)PCR是一項(xiàng)在生物體外復(fù)制特定DNA片段的核酸合成技術(shù),其原理是DNA雙鏈復(fù)制。在PCR反應(yīng)體系中,需加入一小段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;需加入四種脫氧核苷酸作為合成DNA的原料。(2)基因表達(dá)載體的組成成分包括目的基因、啟動子、終止子、復(fù)制原點(diǎn)和標(biāo)記基因等。穿梭載體具有兩種不同復(fù)制原點(diǎn),要構(gòu)建一個能夠在大腸桿菌中大量復(fù)制,且能在哺乳動物細(xì)胞中表達(dá)的穿梭質(zhì)粒,需要加入大腸桿菌和哺乳動物細(xì)胞的復(fù)制原點(diǎn)。(3)如果在哺乳動物的穿梭質(zhì)粒中插入人生長激素基因,基因表達(dá)載體中目的基因的上游為啟動子,下游為終止子。題圖中啟動子和終止子之間有限制酶NdeⅠ、XbaⅠ、BamHⅠ的識別序列,但是,終止子下游還有一段限制酶XbaⅠ的識別序列,所以,為使PCR擴(kuò)增的人生長激素基因正向插入該質(zhì)粒,擴(kuò)增的人生長激素基因兩端設(shè)計(jì)的引物序列應(yīng)含有NdeⅠ和BamHⅠ的切割位點(diǎn)。(4)導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞的有可能是沒有攜帶目的基因的穿梭質(zhì)粒,該穿梭質(zhì)粒上含有卡那霉素抗性基因,導(dǎo)入未攜帶目的基因的穿梭質(zhì)粒的大腸桿菌也可在含有卡那霉素的培養(yǎng)基中生長,所以在含卡那霉素的培養(yǎng)基中能夠生長的大腸桿菌細(xì)胞中不一定含有目的基因。4.(每空3分)(1)逆轉(zhuǎn)錄(反轉(zhuǎn)錄)(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建(3)特異性強(qiáng)、靈敏度高、并可能大量制備(4)抗原—抗體雜交(5)分化誘導(dǎo)因子(1)以病毒的RNA為模板,通過逆轉(zhuǎn)錄過程可獲取相應(yīng)的cDNA。(2)基因工程中最關(guān)鍵的步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建。(3)通過單克隆抗體技術(shù)獲得的抗S蛋白的單克隆抗體具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、并可能大量制備等優(yōu)點(diǎn)。(4)在分子水平上檢測新冠肺炎疑似患者除了可以利用核酸檢測法外,還可以利用抗體能夠和抗原特異性結(jié)合的特點(diǎn),即抗原—抗體雜交技術(shù)進(jìn)行檢測。(5)在培養(yǎng)液中加入分化誘導(dǎo)因子,如牛黃酸、丁酰環(huán)腺苷酸等化學(xué)物質(zhì),可以誘導(dǎo)ES細(xì)胞向不同類型的組織細(xì)胞分化。5.(除標(biāo)明外,每空2分)(1)逆轉(zhuǎn)錄合成引物(2)能自主復(fù)制、有多個限制酶切割位點(diǎn)、有標(biāo)記基因、對宿主細(xì)胞無害限制酶和DNA連接酶(3)蛋白質(zhì)不具侵染性,不會破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)(答案合理即可,3分)(4)雜交瘤細(xì)胞特異性強(qiáng)、靈敏度高、可大量制備6.(除標(biāo)明外,每空2分)(1)引物(1分)探針(1分)小分子量DNA基因(1分)(2)氨基酸和密碼子的配對關(guān)系及堿基互補(bǔ)配對原則人工合成(3)放射性同位素標(biāo)記的A、B對應(yīng)基因抗原—抗體(4)將A、B對應(yīng)基因連接在引導(dǎo)肽基因后肽酶(1)DNA合成儀的問世為引物、探針、小分子量DNA基因的獲得提供了方便。(2)根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸序列可以推測出mRNA的堿基序列,然后根據(jù)堿基互補(bǔ)配對原則可以推測出基因的堿基序列。(3)檢測目的基因是否導(dǎo)入受