生物一輪作業(yè)：第33講　基因工程

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精第33講基因工程A組基礎題組考點一基因工程的操作工具1。(2017北京師大附中期中）下列關于各種與基因工程有關酶的敘述，不正確的是(）A。DNA連接酶能將2個末端互補的DNA片段連接在一起B(yǎng)。逆轉錄酶是以核糖核苷酸為原料，以RNA為模板合成互補DNAC.限制性內切酶可識別一段特殊的核苷酸序列，并在特定位點切割D。PCR反應體系中的引物可作為DNA聚合酶作用的起點2.構建重組質粒時可選用四種限制酶，其識別序列如圖。為防止酶切片段的自身環(huán)接,不可選用的限制酶組合是（)A.①② B.②③ C。①④ D。③④3。圖中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點，圖甲、圖乙中箭頭表示相關限制酶的酶切位點。下列敘述正確的是()A.用質粒和外源DNA構建重組質粒,不能使用SmaⅠ切割B.圖甲所示的質粒分子在經(jīng)SmaⅠ酶切割后含有4個游離的磷酸基團C。為獲取重組質粒，將切割后的質粒與目的基因片段混合,并加入DNA聚合酶D。用EcoRⅠ、HindⅢ和BamHⅠ中的任意一種酶切割質粒和外源基因都可以考點二基因工程的操作步驟、應用與蛋白質工程4。下列有關人胰島素基因表達載體的敘述，正確的是()A。表達載體中的胰島素基因可通過人肝細胞mRNA反轉錄獲得B.表達載體的復制和胰島素基因的表達均啟動于復制原(起）點C。借助抗生素抗性基因可將含胰島素基因的受體細胞篩選出來D.啟動子和終止密碼子均在胰島素基因的轉錄中起作用5。(2018北京西城期末）利用人胰島B細胞構建cDNA文庫，然后通過核酸分子雜交技術從中篩選目的基因,篩選過程如圖所示。下列說法錯誤的是（）A。cDNA文庫的構建需要用到逆轉錄酶B.圖中的菌落是通過稀釋涂布法獲得的C.核酸分子雜交的原理是堿基互補配對D.從該文庫中可篩選到胰高血糖素基因6.下表有關基因表達的選項中,不可能的是()基因表達的細胞表達產物A細菌抗蟲蛋白基因抗蟲棉葉肉細胞細菌抗蟲蛋白B人酪氨酸酶基因正常人皮膚細胞人酪氨酸酶C動物胰島素基因大腸桿菌工程菌細胞動物胰島素D兔血紅蛋白基因兔成熟紅細胞兔血紅蛋白7。如圖表示蛋白質工程的操作過程，下列說法不正確的是(）A。蛋白質工程中對蛋白質分子結構的了解是非常關鍵的工作B。蛋白質工程是完全擺脫基因工程技術的一項全新的生物工程技術C.a、b過程分別是轉錄、翻譯D。蛋白質工程中可能構建出一種全新的基因8.在生物工程中,科學家已經(jīng)可以利用多種類型的生物反應器來生產人類需要的生物產品。下列生物反應器的應用中,必須破壞相應細胞才能獲得生物產品的是（）A.利用單克隆抗體制備技術制作精確診斷SARS病毒的試劑盒B。利用篩選出來的優(yōu)質酵母釀造葡萄酒C.利用植物組織培養(yǎng)技術培育人參細胞快速獲得大量人參皂葡萄甙D。利用微生物的發(fā)酵作用將沼氣池中的有機廢物轉化為沼氣B組提升題組一、選擇題1.（2017北京海淀期末）微生物常被用于基因工程中.下列相關敘述正確的是（）A.從耐熱的細菌中獲取PCR所需的DNA連接酶B。大腸桿菌、酵母菌等是基因工程常用的載體C。作為載體的DNA分子需具有合成抗生素的基因D.常利用土壤農桿菌將目的基因導入植物細胞2.(2017北京師大附中期中)土壤農桿菌含有一個大型的Ti質粒（如圖所示),在侵染植物細胞的過程中，其中的T-DNA片段轉入植物的基因組。若想用基因工程并通過土壤農桿菌向某種植物中導入抗旱基因，以下分析不合理的是（）A.若用Ti質粒作為抗旱基因的載體,目的基因的插入位置應該在T—DNA片段內,且要保證復制起始點和用于轉移T—DNA的基因片段不被破壞B。將重組Ti質粒導入土壤農桿菌中時，可以用Ca2+處理細菌C。用含有重組Ti質粒的土壤農桿菌去感染植物細胞,可以通過植物組織培養(yǎng)成具有抗旱基因的植物D。若能夠在植物細胞中檢測到抗旱目的基因,則說明該基因工程項目獲得成功3.如圖表示一項重要生物技術的關鍵步驟,X是獲得外源基因并能夠表達的細胞.下列說法不正確的是()A.X是能合成人胰島素的細胞B。質粒通常有標記基因和多個限制酶切點C?；蚺c載體的重組只需要DNA連接酶D。該受體細胞的性狀被定向改造4?？茖W家在河南華溪蟹中找到了金屬硫蛋白基因,并以農桿菌的質粒為載體,采用轉基因方法培育出了汞吸收能力極強的轉基因煙草.下列有關該煙草培育的說法正確的是()A.金屬硫蛋白基因需插入質粒的T—DNA上，才能轉移到受體細胞中B.為培育出轉基因煙草植株,應選擇的受體細胞一定是煙草的受精卵C.同種限制酶既可以切割目的基因又可以切割質粒,因此不具有專一性D.轉基因煙草與原煙草相比基因組成發(fā)生變化,導致兩者出現(xiàn)生殖隔離5。利用基因工程手段將Myc和Ras兩種癌基因導入小鼠體內，檢測轉基因小鼠的癌癥發(fā)病率，結果如下圖所示.研究同時發(fā)現(xiàn)，乳腺和唾液腺的癌變率較高。結合圖示結果分析，下列說法正確的是()A?？捎棉r桿菌轉化法將癌基因導入小鼠體內B.兩種癌基因共同作用使細胞更易發(fā)生癌變C.只要有Myc或Ras基因，細胞就會癌變D.Myc和Ras基因的表達沒有組織特異性6。如圖是利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖。以下相關敘述正確的是（)A。②的構建需要限制性核酸內切酶和DNA聚合酶參與B.③侵染植物細胞后，重組Ti質粒整合到④的染色體上C.④的染色體上若含抗蟲基因，則⑤一定會表現(xiàn)出抗蟲性狀D。⑤只要表現(xiàn)出抗蟲性狀就表明植株發(fā)生了可遺傳變異二、非選擇題7.(2018北京西城期末）雜交子代在生長、成活、繁殖能力等方面優(yōu)于雙親的現(xiàn)象稱為雜種優(yōu)勢.研究者以兩性花植物——大豆為材料進行實驗，探究其雜種優(yōu)勢的分子機理.(1）以甲、乙兩品系作為親本進行雜交實驗獲得F1,分別測定親代和F1的莖粗、一株粒重、脂肪含量、蛋白質的含量，結果如表1。表1:親代及F1的相關數(shù)據(jù)指標品系甲乙甲♂×乙♀F1甲♀×乙♂F1莖粗（mm)7。97.412.513.5一株粒重（g）19.113。450。258.4脂肪(%)19。421。920.620。8蛋白質(％)36。534。536。837.0結果表明,雜交子代F1在等方面表現(xiàn)出了雜種優(yōu)勢。相同兩種品系的大豆正反交所得子代相關性狀不一致,推測可能與中的遺傳物質調控有關。

(2)進一步研究大豆雜種優(yōu)勢的分子機理,發(fā)現(xiàn)在大豆基因組DNA上存在著很多的5’—CCGG-3’位點,其中的胞嘧啶在DNA甲基轉移酶的催化下發(fā)生甲基化后轉變成5-甲基胞嘧啶.細胞中存在兩種甲基化模式，如下圖所示。大豆某些基因啟動子上存在的5'—CCGG-3'位點被甲基化,會引起基因與酶相互作用方式的改變，通過影響轉錄過程而影響生物的(填“基因型"或“性狀”）,去甲基化則誘導了基因的重新活化。

(3)基因甲基化模式可采用限制酶切割和電泳技術檢測。限制酶HpaⅡ和MspⅠ作用特性如表2。表2：HpaⅡ和MspⅠ的作用特性5’—CCGG—3'甲基化模式HpaⅡMspⅠ未甲基化++半甲基化+—全甲基化-+(備注：“+”表示能切割，“—”表示不能切割)①相同序列的DNA同一位點經(jīng)過HpaⅡ和MspⅠ兩種酶的識別切割,切割出的片段(填“相同”或“不同”或“不一定相同”）.通過比較兩種酶對DNA的切割結果進而可以初步判斷。

②用兩種酶分別對甲、乙兩親本及F1基因組DNA進行酶切，設計特定的,利用PCR技術對酶切產物進行擴增,分析擴增產物特異性條帶,統(tǒng)計5'-CCGG-3’位點的甲基化情況，結果如表3.

表3：親代及F15’—CCGG-3’位點的甲基化統(tǒng)計結果品系總甲基化位點數(shù)（％）半甲基化位點數(shù)(%)全甲基化位點數(shù)(%）甲769（56.92％)330(24。43％）439（32。49%)乙722（58.89%)281(22.92％）441（35。97%)甲♂×乙♀F1603（48.86%)255（20。66％）348(28。20％)甲♀×乙♂F1611（48.23%)264(20。84%）347（27.39%）表3中所列數(shù)據(jù)說明正反交的雜種F1均出現(xiàn)了的現(xiàn)象，從而使相關基因的活性，使F1出現(xiàn)雜種優(yōu)勢。

8.（2017北京海淀期末）近年來研究發(fā)現(xiàn)，H5亞型禽流感能突破種間屏障感染人類。因此,在流感疫苗開發(fā)中考慮對人流感和禽流感主要亞型進行共預防具有重要意義?？蒲腥藛T針對人流感病毒H3以及禽流感病毒H5進行了相關研究.(1)H蛋白是構成流感病毒的主要成分,可以作為制成疫苗,接種到小鼠體內,使小鼠產生免疫。

（2)研究人員利用p質粒構建p-H5/H3共表達的重組質粒(如下圖).設計思路是:獲得H5基因和H3基因,先將H5基因整合到p質粒(僅含有NheⅠ和XhoⅠ酶切位點）上，再將H3基因插入，獲得重組質粒。為達到實驗目的,需要在目的基因兩端引入酶切位點，在H5基因兩端需要引入酶切位點.

(3)為研究共表達重組質粒的免疫效果,研究人員在第0、21和35天給實驗組小鼠注射一定濃度的重組質粒p-H5/H3，對小鼠進行免疫；對照組處理是。分別測定實驗組和對照組的抗體含量.隨著免疫次數(shù)的增加,實驗組小鼠體內針對H5和H3的抗體濃度迅速增加，說明p—H5/H3免疫后誘導小鼠產生了針對H5和H3的免疫.

（4)研究人員分離了實驗組小鼠的脾臟淋巴細胞，分別加入進行特異性刺激，發(fā)現(xiàn)p-H5/H3免疫后T淋巴細胞增殖明顯,且產生了大量的干擾素,說明免疫后誘導小鼠產生了免疫。

(5)科研人員研制的p—H5/H3DNA疫苗與傳統(tǒng)疫苗相比具有的優(yōu)點是(至少寫出兩點).

答案全解全析A組基礎題組考點一基因工程的操作工具1。BDNA連接酶能連接2個末端互補的DNA片段之間的磷酸二酯鍵，A正確;逆轉錄酶是以脫氧核糖核苷酸為原料,以RNA為模板合成互補DNA,B錯誤；限制酶能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂,C正確；PCR反應體系中的引物可作為DNA聚合酶作用的起點,D正確。2。C為防止酶切片段的自身環(huán)接，需要用不同的限制酶進行切割,而且不同的限制酶切割后產生的黏性末端要不同.限制酶①和②切割后產生的黏性末端不同，可選用，與題意不符,A錯誤；限制酶②和③切割后產生的黏性末端也不同,可選用，與題意不符,B錯誤;限制酶①和④切割后產生的黏性末端相同,不可選用,與題意相符，C正確;限制酶③和④切割后產生的黏性末端不同，可選用，與題意不符，D錯誤。3.A基因表達載體必須具備目的基因、啟動子、終止子、標記基因,圖中質粒的標記基因為抗生素抗性基因,而SmaⅠ的切割位點就在該標記基因上,目的基因中也有SmaⅠ的切割位點，因此用質粒和外源DNA構建重組質粒，不能使用SmaⅠ切割,A正確。質粒切割前是雙鏈環(huán)狀DNA分子,所有磷酸基團都參與形成磷酸二酯鍵，故不含游離的磷酸基團.從圖甲可以看出,質粒上只含有一個SmaⅠ的切點，因此被該酶切割后，質粒變?yōu)榫€性雙鏈DNA分子,因每條鏈上含有一個游離的磷酸基團,因此切割后含有兩個游離的磷酸基團,B錯誤。質粒和目的基因連接后獲得重組質粒,該過程需要DNA連接酶的作用,故混合后加入DNA連接酶，C錯誤.只使用EcoRⅠ切割后,質粒和目的基因兩端的黏性末端相同，用DNA連接酶連接時,就會產生質粒、目的基因自身連接物,而單獨利用BamHⅠ或HindⅢ剪切時,在目的基因上只有一個酶切位點,因此不能切割目的基因,D錯誤?？键c二基因工程的操作步驟、應用與蛋白質工程4.C由于人肝細胞中胰島素基因不能表達,所以無法利用肝細胞mRNA反轉錄獲得胰島素基因，A項錯誤;表達載體的復制啟動于復制原點，胰島素基因的轉錄啟動于啟動子,B項錯誤；抗生素抗性基因是標記基因,作用是檢測受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有胰島素基因的受體細胞篩選出來，C項正確;啟動子是RNA聚合酶識別和結合的部位，是轉錄的起點，而終止密碼子位于mRNA上,在翻譯中起作用,D項錯誤.5.DcDNA是由mRNA逆轉錄獲得的,需要逆轉錄酶催化，A正確；由圖可知，培養(yǎng)基上的單菌落均勻分布，可見圖中菌落是通過稀釋涂布平板法獲得的，B正確；核酸分子雜交時,嚴格遵循堿基互補配對原則，C正確；該文庫為cDNA文庫，由人胰島素B細胞的mRNA逆轉錄獲得，而胰島B細胞分泌胰島素,不分泌胰高血糖素,從而不會產生指導胰高血糖素合成的mRNA,故不能從該文庫中獲得胰高血糖素基因,D錯誤。6。D兔成熟紅細胞無細胞核不能表達兔血紅蛋白基因，D符合題意。正常人皮膚細胞中有人酪氨酸酶基因，可以表達出人酪氨酸酶,B不符合題意,通過基因工程可以實現(xiàn)不同生物之間的基因表達，A、C不符合題意。7。B蛋白質工程中了解蛋白質分子結構如蛋白質的空間結構、氨基酸的排列順序等,對于合成或改造基因至關重要；蛋白質工程的進行離不開基因工程,對蛋白質的改造是通過對基因的改造來完成的；圖中a、b過程分別是轉錄、翻譯過程；蛋白質工程中可根據(jù)已經(jīng)明確的蛋白質的結構構建出一種全新的基因。8。C單克隆抗體是由雜交瘤細胞分泌的蛋白質,生產時不需要破壞細胞,A錯誤；酵母菌無氧呼吸產生的酒精可以排出細胞外,不需要破壞細胞，B錯誤；人參皂甙位于人參細胞內，獲得該物質需要破壞細胞，C正確;微生物發(fā)酵產生的沼氣能直接排到細胞外，D錯誤.B組提升題組一、選擇題1。D可以從耐熱的細菌中獲取耐高溫的DNA聚合酶,PCR擴增需要耐高溫的DNA聚合酶,A錯誤;基因工程常用的載體是質粒、動植物病毒、噬菌體衍生物等，大腸桿菌和酵母菌是常用受體菌,B錯誤;基因工程的載體需要有標記基因,如抗生素抗性基因等，C錯誤;農桿菌轉化法是目的基因導入植物細胞的常用方法,D正確。2.D土壤農桿菌含有一個大型的Ti質粒，在侵染植物細胞的過程中,其中的T-DNA片段轉入植物的基因組,所以若用Ti質粒作為抗旱基因的載體，目的基因的插入位置應該在T-DNA片段內,且要保證復制起始點和用于轉移T-DNA的基因片段不被破壞,故A正確;將目的基因導入細菌時，需要用Ca2+處理細菌,使其成為易于吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)，故B正確;用含有重組Ti質粒的土壤農桿菌去感染植物細胞，再通過植物組織培養(yǎng)技術將受體細胞培養(yǎng)成具有抗旱基因的植物，故C正確；能夠在植物細胞中檢測到抗旱目的基因，只能說明目的基因導入成功，不能說明該基因工程項目獲得成功，故D錯誤。3.C由題干信息和圖可知,X具有人胰島素基因并能合成人胰島素，A正確；質粒通常有標記基因和多個限制酶切點,B正確;基因與載體的重組除了需要DNA連接酶外，還需要限制酶，C錯誤；基因工程能定向改造生物的性狀,該受體細胞是運用基因工程技術培育而成的,其性狀已被定向改造，D正確。4.AT—DNA是農桿菌中的Ti質粒上的一段DNA,可轉移至受體細胞中，外源基因需插入質粒的T-DNA上,才能轉移到受體細胞中,A正確;為培育出轉基因煙草植株，應選擇的受體細胞是煙草的體細胞或受精卵,B錯誤;同種限制酶既可以切割目的基因又可以切割質粒,切割以后它們具有相同的黏性末端，因此限制酶具有專一性，C錯誤;轉基因煙草與原煙草相比，基因組成發(fā)生變化,但未發(fā)生生殖隔離，D錯誤.答案是A。5。B農桿菌轉化法適用于將目的基因導入植物細胞，將目的基因導入動物細胞常用的方法是顯微注射法,A錯誤；題圖顯示含有Myc和Ras兩種基因的小鼠中,無腫瘤小鼠的比例最低,說明兩種癌基因共同作用使細胞更易發(fā)生癌變,B正確；含有Myc或Ras基因的小鼠中,無腫瘤小鼠的比例都大于0,即含有Myc或Ras基因的小鼠中,都有一部分沒有發(fā)生癌變，C錯誤;根據(jù)題意，小鼠乳腺和唾液腺的癌變率較高,說明Myc和Ras基因的表達有組織特異性,D錯誤。6。D②的構建需要限制性核酸內切酶和DNA連接酶參與，A錯誤;③侵染植物細胞后,重組Ti質粒上的T-DNA整合到④的染色體上,B錯誤;④的染色體上含有目的基因（抗蟲基因）但不一定表達，C錯誤;基因工程依據(jù)的原理是基因重組，基因重組屬于可遺傳變異,若⑤表現(xiàn)出抗蟲性狀，則說明基因工程操作成功，D正確.二、非選擇題7。答案(1)莖粗、一株粒重細胞質（線粒體、葉綠體)(2)RNA聚合性狀（3)①不一定相同是否甲基化及甲基化模式(甲基化模式）②引物總(半+全）甲基化水平較雙親降低(去甲基化，只答全甲基化或半甲基化不給分）增強解析(1)根據(jù)題干和表1知，F(xiàn)1相比于甲和乙兩親本，有明顯變化的是莖粗和一株粒重,而脂肪和蛋白質含量變化不明顯。植物進行雜交時,細胞質中的遺傳物質來自母本,后代表現(xiàn)型因母本不同而不同。表1中的正反交實驗結果不完全相同,這很有可能是細胞質中的遺傳物質或其他調控物質有差異造成的。（2）根據(jù)題干得知基因位點的甲基化主要影響了DNA的轉錄,因此受影響的酶應是RNA聚合酶。生物的基因型未受影響,但轉錄產物的改變影響翻譯過程,造成蛋白質種類和含量的差異，最終影響生物的性狀。(3)①根據(jù)題干知，甲基化程度不同，兩種限制酶的切割結果也不相同，因此相同的DNA切出的片段不同，因此我們可以根據(jù)切割片段的不同來判斷DNA的甲基化程度。②PCR過程擴增DNA需要引物，為了保證擴增目的基因的準確性,需要設計出能與目的基因特異性結合的引物;基因甲基化的增加會降低基