新教材高考生物一輪復(fù)習(xí)第十一單元現(xiàn)代生物科技專(zhuān)題第34講基因工程課時(shí)跟蹤練（含解析）

課時(shí)跟蹤練341．(2020·紹興諸暨市適應(yīng)性考試)真核生物基因中編碼蛋白質(zhì)的序列(外顯子)被一些不編碼蛋白質(zhì)的序列(內(nèi)含子)隔開(kāi)?；虻哪０彐溤谵D(zhuǎn)錄過(guò)程中會(huì)將外顯子與內(nèi)含子都轉(zhuǎn)錄在一條前體mRNA中，前體mRNA中由內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄的片段被剪切后，再重新將其余片段拼接起來(lái)成為成熟的mRNA。下列敘述正確的是()A．前體mRNA合成時(shí)，RNA聚合酶與基因中起始密碼相結(jié)合B．基因的內(nèi)含子中含有轉(zhuǎn)錄成終止密碼子的片段C．內(nèi)含子發(fā)生堿基對(duì)的缺失一定會(huì)導(dǎo)致性狀改變D．將模板鏈與成熟mRNA雜交可檢測(cè)內(nèi)含子的位置解析：1.真核基因包括非編碼區(qū)(啟動(dòng)子、終止子)和編碼區(qū)，且編碼區(qū)不連續(xù)，分為內(nèi)含子和外顯子。2.解答本題需要緊扣題干信息“前體mRNA中由內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄的片段被剪切后，再重新將其余片段拼接起來(lái)成為成熟的mRNA”答題。前體mRNA通過(guò)轉(zhuǎn)錄合成，而轉(zhuǎn)錄需要RNA聚合酶與基因中啟動(dòng)子相結(jié)合，A錯(cuò)誤；前體mRNA中由內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄的片段會(huì)被剪切掉，因此基因的內(nèi)含子中不含有轉(zhuǎn)錄成終止密碼子的片段，B錯(cuò)誤；前體mRNA中由內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄的片段會(huì)被剪切掉，因此內(nèi)含子發(fā)生堿基對(duì)的缺失可能不會(huì)導(dǎo)致性狀改變，C錯(cuò)誤；前體mRNA中由內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄的片段會(huì)被剪切掉，因此將模板鏈與成熟mRNA結(jié)合可檢測(cè)內(nèi)含子的位置，D正確。答案：D2．(2020·泰安三模)基因工程的相關(guān)技術(shù)可用于病毒檢測(cè)，也可用于制備疫苗。利用熒光PCR技術(shù)檢測(cè)是否感染某種RNA病毒時(shí)，基本操作流程為：提取病毒的RNA→熒光PCR擴(kuò)增反轉(zhuǎn)錄DNA→熒光檢測(cè)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)分離病毒的RNA通常在冰浴條件下進(jìn)行，目的是抑制________的活性，防止病毒的RNA降解。熒光PCR反應(yīng)體系中需要加入的酶和原料是____________________________。為保證反應(yīng)體系只擴(kuò)增病毒特異性核酸序列，應(yīng)先根據(jù)病毒的特異性核酸序列設(shè)計(jì)_____________________________________________________。(2)熒光染料能摻入DNA雙鏈中發(fā)出熒光，在游離狀態(tài)下不發(fā)出熒光。若檢測(cè)到熒光量達(dá)到某個(gè)臨界值，則代表陽(yáng)性，說(shuō)明______________。若檢測(cè)出現(xiàn)“假陰性”現(xiàn)象，原因可能是_________。(3)某病毒的E蛋白和P蛋白會(huì)引起機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng)。構(gòu)建重組活病毒載體疫苗時(shí)，獲取某病毒的________________插入腺病毒的基因組中。通過(guò)重組腺病毒感染動(dòng)物可使其獲得免疫力，原因是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)RNA酶可以降解RNA，冰浴條件可以抑制RNA酶的活性防止RNA降解。熒光PCR可以利用RNA擴(kuò)增反轉(zhuǎn)錄DNA，需要的酶有反轉(zhuǎn)錄酶、Taq酶，原料是dNTP(dATP、dGTPdCTP、dTTP)，樣液中可能含病毒的RNA，細(xì)胞自身的各種RNA等，為了保證反應(yīng)體系只擴(kuò)增病毒特異性核酸序列，應(yīng)先根據(jù)病毒的特異性核酸序列設(shè)計(jì)2種引物，確保只有病毒的特異性RNA可以擴(kuò)增，其他RNA不能擴(kuò)增。(2)熒光染料能摻入DNA雙鏈中發(fā)出熒光，在游離狀態(tài)下不發(fā)出熒光。若檢測(cè)到熒光量達(dá)到某個(gè)臨界值，說(shuō)明病毒的RNA在熒光PCR儀中擴(kuò)增，待測(cè)樣本中含有病毒的RNA，“假陰性”說(shuō)明樣本中含有病毒的RNA，但是未擴(kuò)增到能檢測(cè)出的臨界值，可能原因是病毒的RNA在提取過(guò)程中發(fā)生降解，待測(cè)樣本中的病毒(核酸)量少。(3)某病毒的E蛋白和P蛋白可引發(fā)機(jī)體特異性免疫反應(yīng)，可以將獲取的病毒的E基因和P基因插入腺病毒的基因組中，重組腺病毒在動(dòng)物體內(nèi)表達(dá)E蛋白和P蛋白，刺激動(dòng)物產(chǎn)生特異性抗體和記憶細(xì)胞，使動(dòng)物獲得免疫力。答案：(1)RNA酶反轉(zhuǎn)錄酶、Taq酶和4種脫氧核苷酸2種引物(2)樣本中含有病毒的RNA病毒的RNA在提取過(guò)程中發(fā)生降解(3)E基因和P基因重組腺病毒在動(dòng)物體內(nèi)表達(dá)E蛋白和P蛋白，刺激動(dòng)物產(chǎn)生特異性抗體和記憶細(xì)胞3．(2020·紹興諸暨適應(yīng)性考試)如圖所示為質(zhì)粒B和一個(gè)含目的基因的DNA片段示意圖。圖中Ap為氨芐青霉素抗性基因，lacZ為藍(lán)色顯色基因(能使含該基因的大腸桿菌菌落呈藍(lán)色)。圖中EcoRⅠ、PvuⅠ為兩種限制酶，括號(hào)內(nèi)的數(shù)字表示限制酶切割位點(diǎn)與復(fù)制原點(diǎn)的距離。請(qǐng)據(jù)圖分析并回答問(wèn)題：(1)外源基因在受體細(xì)胞中能啟動(dòng)表達(dá)的關(guān)鍵是載體上具有________識(shí)別和結(jié)合的部位。(2)將用限制酶________切開(kāi)的質(zhì)粒B溶液與目的基因溶液混合，加入DNA連接酶連接后，導(dǎo)入大腸桿菌。為了便于篩選，作為受體細(xì)胞的大腸桿菌自身________(填“含”或“不含”)lacZ基因和________(填“有”或“沒(méi)有”)氨芐青霉素抗性。導(dǎo)入后應(yīng)從_________________________________________________________________兩個(gè)角度對(duì)受體細(xì)胞進(jìn)行篩選。(3)將獲得的重組質(zhì)粒用EcoRⅠ完全酶切并進(jìn)行電泳觀察，若出現(xiàn)長(zhǎng)度為3.1kb和________kb的片段，則載體和目的基因反向連接。若出現(xiàn)長(zhǎng)度為_(kāi)_________kb和________kb的片段，則載體和目的基因正向連接。(重組質(zhì)粒上目的基因的插入位點(diǎn)與EcoRⅠ的識(shí)別位點(diǎn)之間的堿基對(duì)忽略不計(jì))解析：(1)外源基因在受體細(xì)胞中能啟動(dòng)表達(dá)的關(guān)鍵是載體上具有啟動(dòng)子，即RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位。(2)據(jù)圖可知，目的基因兩端具有限制酶PvuⅠ的切點(diǎn)，故用限制酶PvuⅠ切開(kāi)的質(zhì)粒B溶液與目的基因溶液混合，加入DNA連接酶連接后可形成重組質(zhì)粒，再導(dǎo)入受體細(xì)胞。為了便于篩選，作為受體細(xì)胞的大腸桿菌自身不含lacZ基因和沒(méi)有氨芐青霉素抗性。導(dǎo)入后應(yīng)從菌落的顏色和對(duì)氨芐青霉素的抗性兩個(gè)角度對(duì)受體細(xì)胞進(jìn)行篩選。(3)析圖可知，目的基因上存在著EcoRⅠ酶的切割位點(diǎn)，構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)使用PvuⅠ，重組質(zhì)粒長(zhǎng)度為＋4＝6.7kb，目的基因可正向或反向連接到質(zhì)粒上。使用EcoRⅠ切割之后進(jìn)行電泳檢測(cè)。若載體和目的基因正向連接，則電泳圖譜中出現(xiàn)長(zhǎng)度為－＋1.0)和－－0.7)＋－1.0)]，若載體和目的基因反向連接，則電泳圖譜中出現(xiàn)長(zhǎng)度為－0.7)＋3.0]和－－0.7)＋1.0]的片段。答案：(1)RNA聚合酶(2)PvuⅠ不含沒(méi)有菌落的顏色和對(duì)氨芐青霉素的抗性4．(2020·安順模擬)角蛋白酶(KerA)是降解角蛋白的酶類(lèi)，在飼料工業(yè)中具有較大的應(yīng)用前景，但天然菌株產(chǎn)酶量低，限制了其推廣應(yīng)用。為了獲得高效表達(dá)的KerA工程菌，研究者分別構(gòu)建了大腸桿菌和畢赤酵母工程菌，并實(shí)現(xiàn)了異源表達(dá)。請(qǐng)回答下列相關(guān)問(wèn)題：(1)為了獲取KerA基因，從天然菌株中提取相應(yīng)的mRNA，在________酶的作用下合成cDNA片段。從物種間的基因交流角度分析，與構(gòu)建基因組文庫(kù)相比，構(gòu)建cDNA文庫(kù)的優(yōu)點(diǎn)在于_______________________________________________________________。(2)構(gòu)建KerA基因表達(dá)載體需利用的工具酶有_____________；將KerA基因表達(dá)載體導(dǎo)入工程菌，應(yīng)用________處理工程菌從而制備成________細(xì)胞。(3)KerA基因在大腸桿菌和畢赤酵母工程菌內(nèi)均能實(shí)現(xiàn)異源表達(dá)，從分子水平上分析原因是______________________________________________________________________________________，并且它們體內(nèi)轉(zhuǎn)錄和翻譯的過(guò)程或機(jī)制相同。但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，只有畢赤酵母工程菌表達(dá)合成的KerA可直接投入使用，分析其原因是____________________________________________________________________________________________________________。(4)KerA在60℃以上時(shí)熱穩(wěn)定性差，限制了該酶的應(yīng)用范圍，研究人員在KerA的末端插入半胱氨酸，這不僅對(duì)酶活性影響小，且大大提高了其熱穩(wěn)定性。其運(yùn)用到的這種現(xiàn)代生物技術(shù)為_(kāi)_______，該技術(shù)操作時(shí)真正改造的對(duì)象是________。解析：(1)RNA逆轉(zhuǎn)錄成DNA，所以從天然菌株中提取相應(yīng)的mRNA，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成cDNA片段。從物種間的基因交流角度來(lái)看，基因組文庫(kù)只能進(jìn)行部分物種之間的基因交流，而cDNA文庫(kù)可以進(jìn)行全部物種之間的基因交流。(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建需要限制酶切割和DNA連接酶將片段連接起來(lái)。將KerA基因表達(dá)載體導(dǎo)入工程菌，常用Ca2＋處理工程菌從而制備成感受態(tài)細(xì)胞。(3)由于生物界共用一套遺傳密碼子，所以KerA基因在大腸桿菌和畢赤酵母工程菌內(nèi)均能實(shí)現(xiàn)異源表達(dá)。酵母菌是真核生物，大腸桿菌是原核生物，只有畢赤酵母工程菌表達(dá)合成的KerA可直接投入使用，原因是畢赤酵母是具有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體，能將翻譯出來(lái)的KerA肽鏈進(jìn)行加工成具有活性的蛋白質(zhì)。(4)由題干信息“研究人員在KerA的末端插入半胱氨酸，這不僅對(duì)酶活性影響小，且大大提高了其熱穩(wěn)定性”可知，其運(yùn)用了蛋白質(zhì)工程技術(shù)，該技術(shù)操作時(shí)真正改造的對(duì)象是KerA基因。答案：(1)逆轉(zhuǎn)錄cDNA文庫(kù)可以進(jìn)行全部物種之間的基因交流(而基因組文庫(kù)只能進(jìn)行部分物種之間的基因交流)(2)限制酶、DNA連接酶Ca2＋(CaCl2)感受態(tài)(3)共用一套遺傳密碼子畢赤酵母是具有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體的真核生物，而大腸桿菌則沒(méi)有，前者能將翻譯出來(lái)的KerA肽鏈進(jìn)行加工成具有活性(或空間結(jié)構(gòu))的蛋白質(zhì)(4)蛋白質(zhì)工程KerA基因5．(2020·菏澤模擬)乙肝病毒是一種DNA病毒。中國(guó)的乙肝病毒攜帶者約占總?cè)丝诘?0%。我國(guó)科學(xué)家通過(guò)基因工程生產(chǎn)出乙型肝炎病毒疫苗，為預(yù)防乙肝提供了有力的保障?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)乙肝病毒專(zhuān)一侵染肝細(xì)胞的原因是____________________________________________________________________________。(2)乙肝病毒的基因組可編碼的蛋白質(zhì)及功能如下：Core蛋白是外殼蛋白；Pre－core與抑制宿主的免疫反應(yīng)有關(guān)；X蛋白與病毒復(fù)制有關(guān)；S蛋白是病毒的包膜蛋白，與病毒進(jìn)入細(xì)胞有關(guān)。通過(guò)基因工程生產(chǎn)的乙肝疫苗的有效成分是上述病毒蛋白中的__________。(3)通過(guò)基因工程生產(chǎn)乙肝疫苗的過(guò)程如圖所示：乙肝病毒eq\o(→,\s\up17(①),\s\do20(分離))有關(guān)基因eq\o(→,\s\up17(②),\s\do20(導(dǎo)入))細(xì)菌eq\o(→,\s\up17(③),\s\do20(發(fā)酵))大量生產(chǎn)疫苗a．若要獲得大量的目的基因，可采用PCR技術(shù)進(jìn)行體外擴(kuò)增，該技術(shù)中使用的引物有________種，其作用是_______________________________________________________________________。b．在①②過(guò)程中需使用的工具酶是________________。②過(guò)程中常用的載體是________。c．為提高②過(guò)程的轉(zhuǎn)化效率，常采用的方法是____________________________________________________________________。(4)使用酵母菌作為受體菌生產(chǎn)乙肝疫苗的效果更好，從細(xì)胞結(jié)構(gòu)的角度分析，原因是___________________________________________________________________________________________。解析：(1)由于肝細(xì)胞表面有乙肝病毒的受體，所以乙肝病毒專(zhuān)一侵染肝細(xì)胞。(2)根據(jù)題意分析，乙肝病毒作為抗原的部分應(yīng)該是其外殼蛋白和包膜蛋白，即通過(guò)基因工程生產(chǎn)的乙肝疫苗的有效成分是上述病毒蛋白中的Core蛋白和S蛋白。技術(shù)中，需要2種不同的引物，使DNA聚合酶能夠從引物的結(jié)合端開(kāi)始連接脫氧核苷酸。b.在構(gòu)建基因表達(dá)載體的過(guò)程中，需要使用的工具酶是限制酶和DNA連接酶，常用的載體是質(zhì)粒。c.為了提高將重組質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)菌的轉(zhuǎn)化效率，常用Ca2＋(CaCl2)溶液處理細(xì)菌，使之成為感受態(tài)細(xì)胞。(4)酵母菌具有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體，可以對(duì)核糖體合成的肽鏈進(jìn)行剪切、折疊、加工、修飾等處理，因此使用酵母菌作為受體菌生產(chǎn)乙肝疫苗的效果更好。答案：(1)肝細(xì)胞表面有乙肝病毒的受體(2)Core蛋白和S蛋白使熱穩(wěn)定的DNA聚合酶能夠從引物的結(jié)合端開(kāi)始連接脫氧核苷酸b．限制酶和DNA連接酶質(zhì)粒c．用Ca2＋(CaCl2)溶液處理細(xì)菌(4)酵母菌具有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體，可以對(duì)核糖體合成的肽鏈進(jìn)行剪切、折疊、加工、修飾等處理6．(2020·咸陽(yáng)二模)科學(xué)家從某細(xì)菌中提取抗鹽基因，轉(zhuǎn)入煙草并培育成轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草。下圖是轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草的培育過(guò)程，含目的基因的DNA和質(zhì)粒上的實(shí)線箭頭表示相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn)，虛線箭頭表示轉(zhuǎn)錄的方向。請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題：(1)在該過(guò)程中，研究人員首先獲取了抗鹽基因(目的基因)，并采用________技術(shù)對(duì)目的基因進(jìn)行擴(kuò)增，該技術(shù)需要的條件是________、酶、原料、模板，該技術(shù)必須用的酶是_________________；然后構(gòu)建基因表達(dá)載體，基因表達(dá)載體中除了具有目的基因、啟動(dòng)子和終止子之外，還需具有__________。(2)用圖中的質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒，不能使用SmaⅠ酶切割，原因是____________________________________________________________________________________________________。圖中①②過(guò)程為防止質(zhì)粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化，應(yīng)選用__________酶對(duì)外源DNA、質(zhì)粒進(jìn)行切割。(3)為確定轉(zhuǎn)基因煙草是否培育成功，可用放射性同位素標(biāo)記的__________作為探針進(jìn)行分子雜交檢測(cè)，還需要在個(gè)體水平上鑒定，后者具體過(guò)程是________________________________________________________________________________________________。解析：(1)在該過(guò)程中，研究人員首先獲取了抗鹽基因(目的基因)，并采用PCR(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))技術(shù)對(duì)目的基因進(jìn)行擴(kuò)增，該技術(shù)需要的條件是引物、酶、原料、模板，該技術(shù)必須用耐熱的DNA聚合酶或熱穩(wěn)定性強(qiáng)的DNA聚合酶(Taq酶)；然后構(gòu)建基因表達(dá)載體，基因表達(dá)載體中除了具有目的基因、啟動(dòng)子和終止子之外，還需具有標(biāo)記基因。(2)從圖中信息可知，SmaⅠ酶的切割位點(diǎn)位于目的基因和M抗生素抗性基因上。分析抗鹽基因的DNA片段，可知該DNA含四種限制酶切點(diǎn)，其中SmaⅠ位于目的基因上，不宜采用。EcoRⅠ位于目的基因兩側(cè)，若用EcoRⅠ切割，則目的基因會(huì)自身環(huán)化。BamHⅠ與HindⅢ位于目的基因兩端，且質(zhì)粒中也有相應(yīng)的適合的切割位點(diǎn)，因此用BamHⅠ和HindⅢ才能完整地切下該抗鹽基因，同時(shí)保證目的基因與質(zhì)粒連接方式的唯一性，防止自身環(huán)化。(3)為確定轉(zhuǎn)基因抗鹽煙草是否培育成功，既要用放射性同位素標(biāo)記的抗鹽基因(或目的基因)作為探針進(jìn)行分子雜交檢測(cè)，又要在個(gè)體水平上鑒定，后者具體過(guò)程是將培育的煙草幼苗栽培于含有一定鹽的土壤中，觀察該煙草植株的生長(zhǎng)狀態(tài)。答案：(1)PCR(或多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))引物耐熱的DNA聚合酶(或熱穩(wěn)定性的DNA聚合酶或Taq酶)標(biāo)記基因(2)SmaⅠ會(huì)破壞質(zhì)粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因BamHⅠ和HindⅢ(3)抗鹽基因(或目的基因)將培育的煙草幼苗栽培于含有一定鹽的土壤中，觀察煙草植株的生長(zhǎng)狀態(tài)7．(2020·青島二模)質(zhì)粒P含有氨芐青霉素抗性基因(Ampr)和四環(huán)素抗性基因(Tetr)，外源DNA的插入會(huì)導(dǎo)致插入部位基因的失活。重組人干擾素a－1b是我國(guó)第一個(gè)國(guó)內(nèi)批準(zhǔn)生產(chǎn)的基因工程藥物。下圖所示為利用質(zhì)粒P和人干擾素基因構(gòu)建基因表達(dá)載體P1的示意圖?；卮鹣铝袉?wèn)題：限制酶EcoRVSau3AⅠBamHⅠ識(shí)別序列及切割位點(diǎn)(1)據(jù)圖分析，為便于過(guò)程①所獲得的目的基因片段能夠順利與質(zhì)粒P連接，需要在目的基因片段加上________序列。成功導(dǎo)入P1的受體菌落具有的抗藥性特點(diǎn)為_(kāi)___________________________________________________________________________________。(2)過(guò)程③用到的酶為_(kāi)_________________。為了保證目的基因能夠正常表達(dá)，在構(gòu)建P1時(shí)需要將目的基因插入_________________之間。(3)科學(xué)家最早就是利用基因工程方法在大腸桿菌和酵母菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素，利用大腸桿菌作為受體菌的優(yōu)點(diǎn)是__________________________________________________________________。以大腸桿菌為受體細(xì)胞時(shí)通常用人特定細(xì)胞的mRNA為材料來(lái)獲得cDNA，其原理是__________________________________