高頻考點13基因工程（原卷版）

高頻考點13基因工程2021年2022年2023年考情分析1月6月1月6月1月6月基因工程的原理1分本考點命題以非選擇題為主，屬于高考必考內容，題目信息量大，情境新穎，大多來自大學教材和最新科研論文，核心素養(yǎng)側重對科學思維和科學探究的考查，試題難度較大?；蚬こ痰幕静襟E1分3分3分2分6分PCR4分1分分值合計2分3分3分2分4分7分基因工程是高考考査的熱點、重點和難點。近幾年考查的內容比例和難度均有所增加，各種題型均有，對能力要求較高，與最新理論和技術聯系密切。預測2024年基因工程的命題點如下：以PCR技術為核心拓展考査基因工程的操作過程、基因表達載體的構建過程與發(fā)酵工程和細胞工程相聯系考査基因工程的應用以基因工程為核心考査蛋白質工程基因工程的基本工具（1）限制性核酸內切酶——基因的剪刀

在生物體內有一類酶，它們能將外來的DNA切斷，但對自己的DNA沒有損害作用。由于這種切割作用是在DNA分子內部進行的，故名限制性核酸內切酶，簡稱限制酶。來源：主要來自于原核生物——細菌特點：專一性（限制酶的專一性是指其可識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并在特定部位對DNA分子進行切割，使限制酶可準確切割的所需的目的基因）。作用部位：限制酶的作用部位為脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，即下圖①位置所示的化學鍵。②位置所示的化學鍵也是磷酸二酯鍵，但位于一個脫氧核苷酸內部，不是限制酶的作用部位。（2）基因工程中的運載體運載體的化學本質為DNA，可以與目的基因（DNA片段）連接，最常用的運載體為質粒。質粒主要存在于細菌細胞質，酵母菌中也有，它是一種相對分子質量較小、獨立于擬核或染色體DNA之外的環(huán)狀DNA。質粒能通過細菌間的接合由一個細菌向另一個細菌轉移，可以獨立復制，也可整合到染色體DNA中，隨著染色體DNA的復制而復制。（3）DNA連接酶（類型：T4DNA連接酶、E.coliDNA連接酶）噬菌體T4DNA連接酶可連接黏性末端或平末端，而大腸桿菌DNA連接酶只能連接黏性末端。2.基因工程的步驟提取目的基因→目的基因與運載體結合→將目的基因導人受體細胞→目的基因的檢測與表達3.基因工程的應用及基因工程的安全性（1）基因工程與生產①醫(yī)藥生產：利用基因工程菌等生產的藥物有：人生長激素，干擾素等60余種。

②基因工程育種：將蘇云金桿菌的毒蛋白基因轉移到棉花體內育出抗蟲棉，培育高蛋白含量的馬鈴薯和玉米、能產生大豆蛋白的水稻、耐儲藏的西紅柿、發(fā)光的煙草等。（2）基因工程與健康

①基因診斷：目前能夠進行基因診斷的遺傳病有數十種，苯丙酮尿癥是其中之一。②基因治療基因工程與環(huán)境①轉入抗蟲基因的作物，可以減少使用農藥。

②科學家創(chuàng)造出多種“超級菌”，有的能分解污染陸地和海洋的石油，有的能“吞噬”汞，有的能降解農藥DDT。

③研究和培育能分解纖維素和木質素的細菌，以便利用稻草、木屑、植物秸稈、食物下腳料等生產酒精，改變能源結構；

④培育能夠處理工業(yè)廢水、廢氣和廢渣的細菌，以便從三廢中回收貴重金屬和有毒物質，變廢為寶。（4）轉基因食品安全問題

①可能含有已知或未知的毒素，對人體產生毒害作用。

②可能含有已知或未知的過敏源，引起人體的過敏反應。

③食品某些營養(yǎng)成分或營養(yǎng)質量可能產生變化，使人體出現某種病癥。（5）環(huán)境安全―――影響生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能

①轉基因植物演變成農田雜草（超級優(yōu)勢物種）可能影響食物鏈和食物網的穩(wěn)定

②基因漂流到近緣野生種的可能性

③轉基因植物分泌物可能對環(huán)境造成影響4.蛋白質工程（1）蛋白質工程的崛起的緣由基因工程在原則上只能生產自然界已存在的蛋白質，而蛋白質工程是可生產符合人們生活需要且自然界尚不存在的蛋白質。（2）蛋白質工程的概念以蛋白質分子的結構規(guī)律及其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，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求。（3）蛋白質工程的基本原理蛋白質工程的目標——根據人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質的結構進行分子設計。基本途徑——從預期的蛋白質功能出發(fā)→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列（基因）。題型01基因工程的工具與基本操作步驟1.某同學擬用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA連接酶為工具,將目的基因(兩端含相應限制酶的識別序列和切割位點)和質粒進行切割、連接,以構建重組表達載體。限制酶的切割位點如圖所示。下列重組表達載體構建方案合理且效率最高的是()A.質粒和目的基因都用酶3切割,用E.coliDNA連接酶連接B.質粒用酶3切割、目的基因用酶1切割,用T4DNA連接酶連接C.質粒和目的基因都用酶1和酶2切割,用T4DNA連接酶連接D.質粒和目的基因都用酶2和酶4切割,用E.coliDNA連接酶連接2.用氨芐青霉素抗性基因(AmpR)、四環(huán)素抗性基因(TetR)作為標記基因構建的質粒如圖所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的質粒,構建基因表達載體(重組質粒),并轉化到受體菌中。下列敘述錯誤的是 ()A.若用HindⅢ酶切,目的基因轉錄的產物可能不同B.若用PvuⅠ酶切,在含Tet(四環(huán)素)培養(yǎng)基中的菌落,不一定含有目的基因C.若用SphⅠ酶切,可通過DNA凝膠電泳技術鑒定重組質粒構建成功與否D.若用SphⅠ酶切,攜帶目的基因的受體菌在含Amp(氨芐青霉素)和Tet的培養(yǎng)基中能形成菌落3.限制性內切酶EcoRⅠ識別并切割雙鏈DNA,用EcoRⅠ完全酶切果蠅基因組DNA,理論上得到DNA片段的平均長度(堿基對)約為()A.6B.250C.4000D.240004.科研人員構建了可表達JV5融合蛋白的重組質粒并進行了檢測,該質粒的部分結構如圖甲所示。其中V5編碼序列表達標簽短肽V5。(1)與圖甲中啟動子結合的酶是。除圖甲中標出的結構外,作為載體,質粒還需具備的結構有(答出2個結構即可)。

(2)構建重組質粒后,為了確定J基因連接到質粒中且插入方向正確,需進行PCR檢測,若僅用一對引物,應選擇圖甲中的引物。已知J基因轉錄的模板鏈位于b鏈,由此可知引物F1與圖甲中J基因的(填“a鏈”或“b鏈”)相應部分的序列相同。

(3)重組質粒在受體細胞內正確表達后,用抗J蛋白抗體和抗V5抗體分別檢測相應蛋白是否表達以及表達水平,結果如圖乙所示。其中,出現條帶1證明細胞內表達了,條帶2所檢出的蛋白(填“是”或“不是”)由重組質粒上的J基因表達的。

5.某些植物根際促生菌具有生物固氮、分解淀粉和抑制病原菌等作用?；卮鹣铝袉栴}:(1)若從植物根際土壤中篩選分解淀粉的固氮細菌,培養(yǎng)基的主要營養(yǎng)物質包括水和。

(2)現從植物根際土壤中篩選出一株解淀粉芽孢桿菌H,其產生的抗菌肽抑菌效果見表。據表推測該抗菌肽對的抑制效果較好,若要確定其有抑菌效果的最低濃度,需在μg·mL1濃度區(qū)間進一步實驗。

測試菌抗菌肽濃度(μg·mL1)55.2027.6013.806.903.451.730.86金黃色葡萄球菌++枯草芽孢桿菌++禾谷鐮孢菌++++++假絲酵母++++++注:“+”表示長菌,“”表示未長菌(3)研究人員利用解淀粉芽孢桿菌H的淀粉酶編碼基因M構建高效表達質粒載體,轉入大腸桿菌成功構建基因工程菌A。在利用A菌株發(fā)酵生產淀粉酶M過程中,傳代多次后,生產條件未變,但某子代菌株不再產生淀粉酶M。分析可能的原因是(答出兩點即可)。

(4)研究人員通過肺上皮干細胞誘導生成肺類器官,可自組裝或與成熟細胞組裝成肺類裝配體,如圖所示。肺類裝配體培養(yǎng)需要滿足適宜的營養(yǎng)、溫度、滲透壓、pH以及(答出兩點)等基本條件。肺類裝配體形成過程中是否運用了動物細胞融合技術?(填“是”或“否”)。

(5)耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)是一種耐藥菌,嚴重危害人類健康?？蒲腥藛T擬用MRSA感染肺類裝配體建立感染模型,來探究解淀粉芽孢桿菌H抗菌肽是否對MRSA引起的肺炎有治療潛力。以下實驗材料中必備的是。

①金黃色葡萄球菌感染的肺類裝配體②MRSA感染的肺類裝配體③解淀粉芽孢桿菌H抗菌肽④生理鹽水⑤青霉素(抗金黃色葡萄球菌的藥物)⑥萬古霉素(抗MRSA的藥物)6.接種疫苗是預防傳染病的一項重要措施,乙肝疫苗的使用可有效阻止乙肝病毒的傳播,降低乙型肝炎發(fā)病率。乙肝病毒是一種DNA病毒。重組乙肝疫苗的主要成分是利用基因工程技術獲得的乙肝病毒表面抗原(一種病毒蛋白)?；卮鹣铝袉栴}。(1)接種上述重組乙肝疫苗不會在人體中產生乙肝病毒,原因是

。

(2)制備重組乙肝疫苗時,需要利用重組表達載體將乙肝病毒表面抗原基因(目的基因)導入酵母細胞中表達。重組表達載體中通常含有抗生素抗性基因,抗生素抗性基因的作用是。能識別載體中的啟動子并驅動目的基因轉錄的酶是。

(3)目的基因導入酵母細胞后,若要檢測目的基因是否插入染色體中,需要從酵母細胞中提取進行DNA分子雜交,DNA分子雜交時應使用的探針是

。

(4)若要通過實驗檢測目的基因在酵母細胞中是否表達出目的蛋白,請簡要寫出實驗思路。7.GFP是水母體內存在的能發(fā)綠色熒光的一種蛋白?？蒲腥藛T以GFP基因為材料,利用基因工程技術獲得了能發(fā)其他顏色熒光的蛋白,豐富了熒光蛋白的顏色種類?；卮鹣铝袉栴}。(1)構建突變基因文庫?？蒲腥藛T將GFP基因的不同突變基因分別插入載體,并轉入大腸桿菌制備出GFP基因的突變基因文庫。通常,基因文庫是指。

(2)構建目的基因表達載體?？蒲腥藛T從構建的GFP突變基因文庫中提取目的基因(均為突變基因)構建表達載體,其模式圖如下所示(箭頭為GFP突變基因的轉錄方向)。圖中①為;②為,其作用是;圖中氨芐青霉素抗性基因是一種標記基因,其作用是。

(3)目的基因的表達?？蒲腥藛T將構建好的表達載體導入大腸桿菌中進行表達,發(fā)現大腸桿菌有的發(fā)綠色熒光,有的發(fā)黃色熒光,有的不發(fā)熒光。請從密碼子特點的角度分析,發(fā)綠色熒光的可能原因是(答出1點即可)。

(4)新蛋白與突變基因的關聯性分析。將上述發(fā)黃色熒光的大腸桿菌分離純化后,對其所含的GFP突變基因進行測序,發(fā)現其堿基序列與GFP基因的不同,將該GFP突變基因命名為YFP基因(黃色熒光蛋白基因)。若要通過基因工程的方法探究YFP基因能否在真核細胞中表達,實驗思路是。

8.種子大小是作物重要的產量性狀。研究者對野生型擬南芥(2n=10)進行誘變,篩選到一株種子增大的突變體。通過遺傳分析和測序,發(fā)現野生型DA1基因發(fā)生一個堿基G到A的替換,突變后的基因為隱性基因,據此推測突變體的表型與其有關,開展相關實驗?；卮鹣铝袉栴}:(1)擬采用農桿菌轉化法將野生型DA1基因轉入突變體植株,若突變體表型確由該突變造成,則轉基因植株的種子大小應與植株的種子大小相近。

(2)用PCR反應擴增DA1基因,用限制性核酸內切酶對PCR產物和進行切割,用DNA連接酶將兩者連接。為確保插入的DA1基因可以正常表達,其上下游序列需具備。

(3)轉化后,TDNA(其內部基因在減數分裂時不發(fā)生交換)可在基因組單一位點插入也可以同時插入多個位點。在插入片段均遵循基因分離及自由組合定律的前提下,選出單一位點插入的植株,并進一步獲得目的基因穩(wěn)定遺傳的植株(圖1),用于后續(xù)驗證突變基因與表型的關系。圖1①農桿菌轉化T0代植株并自交,將T1代種子播種在選擇培養(yǎng)基上,能夠萌發(fā)并生長的陽性個體即表示其基因組中插入了。

②T1代陽性植株自交所得的T2代種子按單株收種并播種于選擇培養(yǎng)基,選擇陽性率約%的培養(yǎng)基中幼苗繼續(xù)培養(yǎng)。

③將②中選出的T2代陽性植株(填“自交”“與野生型雜交”或“與突變體雜交”)所得的T3代種子按單株收種并播種于選擇培養(yǎng)基,陽性率達到%的培養(yǎng)基中的幼苗即為目標轉基因植株。

為便于在后續(xù)研究中檢測該突變,研究者利用PCR擴增野生型和突變型基因片段,再使用限制性核酸內切酶X切割產物,通過核酸電泳即可進行突變檢測,相關信息見圖2,在電泳圖3中將酶切結果對應位置的條帶涂黑。圖29.研究者擬構建高效篩選系統(tǒng),將改進的苯丙氨酸合成關鍵酶基因P1導入谷氨酸棒桿菌,以提高苯丙氨酸產量。(1)如圖是該高效篩選系統(tǒng)載體的構建過程。載體1中含有KanR(卡那霉素抗性基因)和SacB兩個標記基因,為去除篩選效率較低的SacB,應選擇引物和,并在引物的(5'/3')端引入XhoⅠ酶識別序列,進行PCR擴增,產物經酶切、連接后環(huán)化成載體2。

(2)PCR擴增載體3中篩選效率較高的標記基因RpsL(鏈霉素敏感基因)時,引物應包含(EcoRⅠ/HindⅢ/XhoⅠ)酶識別序列,產物經單酶切后連接到載體2構建高效篩選載體4。

(3)將改進的P1基因整合到載體4構建載體5。將載體5導入鏈霉素不敏感(由RpsL突變造成)、卡那霉素敏感的受體菌。為獲得成功導入載體5的菌株,應采用含有的平板進行初步篩選。

(4)用一定的方法篩選出如下菌株:P1基因脫離載體5并整合到受體菌擬核DNA,且載體5上其他DNA片段全部丟失。該菌的表型為。

A.卡那霉素不敏感、鏈霉素敏感B.卡那霉素敏感、鏈霉素不敏感C.卡那霉素和鏈霉素都敏感D.卡那霉素和鏈霉素都不敏感(5)可采用技術鑒定成功整合P1基因的菌株。之后以發(fā)酵法檢測苯丙氨酸產量。

10.改良水稻的株高和產量性狀是實現袁隆平先生“禾下乘涼夢”的一種可能途徑。研究人員克隆了可顯著增高和增產的eui基因,并開展了相關探索。步驟Ⅰ:步驟Ⅱ:(1)花藥培養(yǎng)能縮短育種年限,原因是。在步驟Ⅰ的花藥培養(yǎng)過程中,可產生單倍體愈傷組織,將其培養(yǎng)于含的培養(yǎng)基上,可促進產生二倍體愈傷組織。Ⅰ中能用于制造人工種子的材料是。

(2)步驟Ⅱ中,eui基因克隆于cDNA文庫而不是基因組文庫,原因是;在構建重組Ti質粒時使用的工具酶有。為篩選含重組Ti質粒的菌株,需在培養(yǎng)基中添加。獲得的農桿菌菌株經鑒定后,應侵染Ⅰ中的,以獲得轉基因再生植株。再生植株是否含有eui基因的鑒定方法是,移栽后若發(fā)育為更高且豐產的稻株,則可望“禾下乘涼”。

11.“綠水逶迤去,青山相向開”,大力發(fā)展低碳經濟已成為全社會的共識?；谀承┧缶奶厥獯x能力,有研究者以某些工業(yè)廢氣(含CO2等一碳溫室氣體,多來自高污染排放企業(yè))為原料,通過厭氧發(fā)酵生產丙酮,構建一種生產高附加值化工產品的新技術?；卮鹣铝袉栴}:(1)研究者針對每個需要擴增的酶基因(如圖)設計一對,利用PCR技術,在優(yōu)化反應條件后擴增得到目標酶基因。

(2)研究者構建了一種表達載體pMTL80k,用于在梭菌中建立多基因組合表達庫,經篩選后提高丙酮的合成量。該載體包括了啟動子、終止子及抗生素抗性基因等,其中抗生素抗性基因的作用是,終止子的作用是。

(3)培養(yǎng)過程中發(fā)現重組梭菌大量表達上述酶蛋白時,出現了生長遲緩的現象,推測其原因可能是,此外丙酮的積累會傷害細胞,需要進一步優(yōu)化菌株和工藝才能擴大應用規(guī)模。

(4)這種生產高附加值化工產品的新技術,實現了,體現了循環(huán)經濟特點。從“碳中和”的角度看,該技術的優(yōu)勢在于,具有廣泛的應用前景和良好的社會效益。

12.新冠疫情出現后,病毒核酸檢測和疫苗接種在疫情防控中發(fā)揮了重要作用?；卮鹣铝袉栴}。(1)新冠病毒是一種RNA病毒,檢測新冠病毒RNA(核酸檢測)可以采取RTPCR法。這種方法的基本原理是先以病毒RNA為模板合成cDNA,這一過程需要的酶是,再通過PCR技術擴增相應的DNA片段。根據檢測結果判斷被檢測者是否感染新冠病毒。

(2)為了確保新冠病毒核酸檢測的準確性,在設計PCR引物時必須依據新冠病毒RNA中的來進行。PCR過程每次循環(huán)分為3步,其中溫度最低的一步是。

(3)某人同時進行了新冠病毒核酸檢測和抗體檢測(檢測體內是否有新冠病毒抗體),若核酸檢測結果為陰性而抗體檢測結果為陽性,說明(答出1種情況即可);若核酸檢測和抗體檢測結果均為陽性,說明。

(4)常見的病毒疫苗有滅活疫苗、蛋白疫苗和重組疫苗等。已知某種病毒的特異性蛋白S(具有抗原性)的編碼序列(目的基因)。為了制備蛋白疫苗,可以通過基因工程技術獲得大量蛋白S?；蚬こ痰幕静僮髁鞒淌?。

13.蛋白酶抑制劑基因轉化是作物抗蟲育種的新途徑。某研究團隊將胰蛋白酶抑制劑(NaPI)和胰凝乳蛋白酶抑制劑(StPin1A)的基因單獨或共同轉化棉花,獲得了轉基因植株?；卮鹣铝袉栴}:(1)蛋白酶抑制劑的抗蟲機制是

。

(2)是實施基因工程的核心。

(3)利用農桿菌轉化法時,必須將目的基因插入質粒的上,此方法的不足之處是。

(4)為檢測目的基因在受體細胞基因組中的整合及其轉錄和翻譯,可采用的檢測技術有(寫出兩點即可)。

(5)確認抗蟲基因在受體細胞中穩(wěn)定表達后,還需進一步做抗蟲的以鑒定其抗性程度。圖為三種不同遺傳操作產生的轉基因棉花抗蟲實驗結果,據結果分析(填“NaPI”或“StPin1A”或“NaPI+StPin1A”)轉基因棉花的抗蟲效果最佳,其原因是

。(6)基因突變可產生新的等位基因,在自然選擇的作用下,昆蟲種群的基因頻率會發(fā)生,導致昆蟲朝著一定的方向不斷進化。據此推測,被蛋白酶抑制劑轉基因作物長期選擇后,某些昆蟲具有了抗蛋白酶抑制劑的能力,其分子機制可能是(寫出兩點即可)。

題型02DNA的粗提取1.“DNA粗提取與鑒定”實驗的基本過程是:裂解→分離→沉淀→鑒定。下列敘述錯誤的是()A.裂解:使細胞破裂釋放出DNA等物質B.分離:可去除混合物中的多糖、蛋白質等C.沉淀:可反復多次以提高DNA的純度D.鑒定:加入二苯胺試劑后即呈現藍色2.關于“DNA的粗提取與鑒定”實驗,下列說法錯誤的是()A.過濾液沉淀過程在4℃冰箱中進行是為了防止DNA降解B.離心研磨液是為了加速DNA的沉淀C.在一定溫度下,DNA遇二苯胺試劑呈現藍色D.粗提取的DNA中可能含有蛋白質3.粗提取DNA時,向雞血細胞液中加入一定量的蒸餾水并攪拌,過濾后所得濾液進行下列處理后再進行過濾,在得到的濾液中加入特定試劑后容易提取出DNA相對含量較高的白色絲狀物的處理方式是()A.加入適量的木瓜蛋白酶B.37~40℃的水浴箱中保溫10~15分鐘C.加入與濾液體積相等的、體積分數為95%的冷卻的酒精D.加入NaCl調節(jié)濃度至2mol/L→過濾→調節(jié)濾液中NaCl濃度至0.14mol/L4.下列關于“DNA粗提取與鑒定實驗”的敘述,正確的是()A.洗滌劑能瓦解細胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度B.將DNA絲狀物放入二苯胺試劑中沸水浴后冷卻變藍C.常溫下菜花勻漿中有些酶類會影響DNA的提取D.用玻棒緩慢攪拌濾液會導致DNA獲得量減少5.在利用雞血進行“DNA的粗提取與鑒定”的實驗中,相關敘述正確的是()A.用蒸餾水將NaCl溶液濃度調至0.14mol/L,濾去析出物B.調節(jié)NaCl溶液濃度或加入木瓜蛋白酶,都可以去除部分雜質C.將絲狀物溶解在2mol/LNaCl溶液中,加入二苯胺試劑即呈藍色D.用菜花替代雞血作為實驗材料,其實驗操作步驟相同題型03PCR和凝膠電泳1.抗蟲和耐除草劑玉米雙抗125是我國自主研發(fā)的轉基因品種。為給監(jiān)管轉基因生物安全提供依據,采用PCR方法進行目的基因監(jiān)測,反應程序如圖所示。下列敘述正確的是()A.預變性過程可促進模板DNA邊解旋邊復制B.后延伸過程可使目的基因的擴增更加充分C.延伸過程無需引物參與即可完成半保留復制D.轉基因品種經檢測含有目的基因后即可上市2.某實驗利用PCR技術獲取目的基因,實驗結果顯示除目的基因條帶(引物與模板完全配對)外,還有2條非特異條帶(引物和模板不完全配對)。為了減少反應中非特異條帶的產生,以下措施中有效的是()A.增加模板DNA的量B.延長熱變性的時間C.延長延伸的時間D.提高復性的溫度3.纖毛是廣泛存在的細胞表面結構,功能異常可引發(fā)多種疾病。因此,研究纖毛形成的作用機制具有重要意義。請回答下列問題。圖Ⅰ(1)纖毛結構如圖Ⅰ所示,由細胞膜延伸形成的纖毛膜主要由組成?；w由中心體轉變而來,中心體在有絲分裂中的功能是。

(2)某病人腎小管上皮細胞纖毛異常,為了分析纖毛相關基因X是否發(fā)生了變異,對基因X進行了PCR擴增與產物測序。從細胞樣品中分離DNA時,可通過交替調節(jié)鹽濃度將與核蛋白結合的DNA分離出來,溶液中添加NaCl至2.0mol/L的目的是。PCR擴增時,需在催化下,在引物的端進行DNA鏈的延伸,獲得擴增產物用于測序。

(3)為研究蛋白質X在細胞中的定位,構建綠色熒光蛋白GFP與X的融合蛋白,融合蛋白具有綠色熒光,可指示其在細胞內位置。將XGFP基因融合片段M導入如圖Ⅱ所示載體質粒Y,構建YM重組質粒(在EcoRⅤ位點插入片段)。請完成下表。圖Ⅱ圖Ⅲ分步實驗目標簡易操作、結果、分析PCR鑒定正向重組質粒YM①選擇圖Ⅱ引物;②PCR目的產物約為bp

確保M及連接處序列正確③質粒測序,圖Ⅲ中正確的是(選填序列編號)

檢測融合蛋白定位④對照質粒YGFP(僅表達GFP)與實驗質粒YM分別導入細胞,發(fā)現對照組整個細胞均有綠色熒光而實驗組熒光集中在纖毛基部,說明

(4)為研究另一纖毛病相關基因Z表達的變化,采用熒光定量PCR法檢測健康人與病人基因Z的轉錄水平。采集樣本、提取總RNA,經形成cDNA作為模板,PCR擴增結果顯示,在總cDNA模板量相等的條件下,健康人Ct值為15,而病人Ct值為20(Ct值是產物熒光強度達到設定閾值時的PCR循環(huán)數)。從理論上估算,在PCR擴增20個循環(huán)的產物中,健康人樣品的目的產物大約是病人的倍。

4.金屬硫蛋白(MT)是一類廣泛存在的金屬結合蛋白,某研究小組計劃通過多聚酶鏈式反應(PCR)擴增獲得目的基因,構建轉基因工程菌,用于重金屬廢水的凈化處理。PCR擴增過程示意圖如下,請回答下列問題:(1)從高表達MT蛋白的生物組織中提取mRNA,通過獲得用于PCR擴增。

(2)設計一對與MT基因兩端序列互補配對的引物(引物1和引物2),為方便構建重組質粒,在引物中需要增加適當的位點。設計引物時需要避免引物之間形成,而造成引物自連。

(3)圖中步驟1代表,步驟2代表退火,步驟3代表延伸,這三個步驟組成一輪循環(huán)。

(4)PCR擴增時,退火溫度的設定是成敗的關鍵。退火溫度過高會破壞的堿基配對。退火溫度的設定與引物長度、堿基組成有關,長度相同但的引物需要設定更高的退火溫度。

(5)如果PCR反應得不到任何擴增產物,則可以采取的改進措施有(填序號:①升高退火溫度②降低退火溫度③重新設計引物)。

題型04基因工程的應用與蛋白質工程1.腈水合酶(N0)廣泛應用于環(huán)境保護和醫(yī)藥原料生產等領域,但不耐高溫,利用蛋白質工程技術在N0的α和β亞基之間加入一段連接肽,可獲得熱穩(wěn)定的融合型腈水合酶(N1)。下列有關敘述錯誤的是()A.N1與N0氨基酸序列的差異是影響其熱穩(wěn)定性的原因之一B.加入連接肽需要通過改造基因實現C.獲得N1的過程需要進行轉錄和翻譯D.檢測N1的活性時先將N1與底物充分混合,再置于高溫環(huán)境2.新型冠狀病毒的檢測方法目前主要有核酸檢測法和抗體檢測法。下列說法錯誤的是()A.抗體檢測法利用了抗原與抗體特異性結合的原理B.感染早期,會出現能檢測出核酸而檢測不出抗體的情況C.患者康復后,會出現能檢測出抗體而檢測不出核酸的情況D.感染該病毒但無癥狀者,因其體內不能產生抗體不適用抗體檢測法檢測3.水蛭是我國的傳統(tǒng)中藥材,主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白中重要成分之一,具有良好的抗凝血作用。擬通過蛋白質工程改造水蛭素結構,提高其抗凝血活性?；卮鹣铝袉栴}:(1)蛋白質工程流程如圖所示,物質a是,物質b是。在生產過程中,物質b可能不同,合成的蛋白質空間構象卻相同,原因是

。

(2)蛋白質工程是基因工程的延伸,基因工程中獲取目的基因的常用方法有、和利用PCR技術擴增。PCR技術遵循的基本原理是。

(3)將提取的水蛭蛋白經甲、乙兩種蛋白酶水解后,分析水解產物中的肽含量及其抗凝血活性,結果如圖所示。推測兩種處理后酶解產物的抗凝血活性差異主要與肽的(填“種類”或“含量”)有關,導致其活性不同的原因是

。

(4)若要比較蛋白質工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產物和天然水蛭素的抗凝血活性差異,簡要寫出實驗設計思路

。

4.已知生物體內有一種蛋白質(P),該蛋白質是一種轉運蛋白,由305個氨基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸,240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸,改變后的蛋白質(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}:(1)從上述資料可知,若要改變蛋白質的功能,可以考慮對蛋白質的進行改造。

(2)以P基因序列為基礎,獲得P1基因的途徑有修飾

基因或合成基因。所獲得的基因表達時是遵循中心法則的,中心法則的全部內容包括

的復制;以及遺傳信息在不同分子之間的流動,即:。

(3)蛋白質工程也被稱為第二代基因工程,其基本途徑是從預期蛋白質功能出發(fā),通過和,進而確定相對應的脫氧核苷酸序列,據此獲得基因,再經表達、純化獲得蛋白質,之后還需要對蛋白質的生物進行鑒定。

題型05生物技術的安全與倫理1.社會上流傳著一些與生物有關的說法,有些有一定的科學依據,有些違反生物學原理。以下說法中有科學依據的是()A.長時間燉煮會破壞食物中的一些維生素B.轉基因抗蟲棉能殺死害蟲就一定對人有毒C.消毒液能殺菌,可用來清除人體內新冠病毒D.如果孩子的血型和父母都不一樣,肯定不是親生的2.生物技術安全性和倫理問題是社會關注的熱點。下列敘述,錯誤的是()A.應嚴格選擇轉基因植物的目的基因,避免產生對人類有害的物質B.當今社會的普遍觀點是禁止克隆人的實驗,但不反對治療性克隆C.反對設計試管嬰兒的原因之一是有人濫用此技術選擇性設計嬰兒D.生物武器是用微生物、毒素、干擾素及重組致病菌等來形成殺傷力3.下列關于轉基因生物安全性的敘述中,錯誤的是()A.我國已經對轉基因食品和轉基因農產品強制實施了產品標識制度B.國際上大多數國家都在轉基因食品標簽上警示性注明可能的危害C.開展風險評估、預警跟蹤和風險管理是保障轉基因生物安全的前提D.目前對轉基因生物安全性的爭論主要集中在食用安全性和環(huán)境安全性上4.下列關于轉基因生物安全性的敘述,錯誤的是()A.種植轉基因作物應與傳統(tǒng)農業(yè)種植區(qū)隔離B.轉基因作物被動物食用后,目的基因會轉入動物體細胞中C.種植轉基因植物有可能因基因擴散而影響野生植物的遺傳多樣性D.轉基因植物的目的基因可能轉入根際微生物【歸納總結】1.基因工程操作工具基因工程基本操作程序蛋白質工程(1)目標：根據人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質的結構進行設計改造。(2)操作手段：改造或合成基因。(3)設計流程：從預期的蛋白質功能出發(fā)→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到并改變相對應的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質。1.(2022浙江1月選考,21,2分)羊瘙癢病是感染性蛋白粒子PrPSc引起的。某些羊體內存在蛋白質PrPc,但不發(fā)病。當羊感染了PrPSc后,PrPSc將PrPc不斷地轉變?yōu)镻rPSc,導致PrPSc積累,從而發(fā)病。把患瘙癢病的羊組織勻漿接種到小鼠后,小鼠也會發(fā)病。下列分析合理的是()A.動物體內的PrPSc可全部被蛋白酶水解B.患病羊體內存在指導PrPSc合成的基因C.產物PrPSc對PrPc轉變?yōu)镻rPSc具有反饋抑制作用D.給PrPc基因敲除小鼠接種PrPSc,小鼠不會發(fā)病2.(2021浙江6月選考,20,2分)采用CRISPR/Cas9基因編輯技術可將增強型綠色熒光蛋白(EGFP)基因定點插入受精卵的Y染色體上,獲得轉基因雄性小鼠。該轉基因小鼠與野生型雌性小鼠交配,通過觀察熒光可確定早期胚胎的性別。下列操作錯誤的是()A.基因編輯處理的受精卵在體外培養(yǎng)時,不同發(fā)育階段的胚胎需用不同成分的培養(yǎng)液B.基因編輯處理的受精卵經體外培養(yǎng)至2細胞期,須將其植入同期發(fā)情小鼠的子宮,才可獲得表達EGFP的小鼠C.分離能表達EGFP的胚胎干細胞,通過核移植等技術可獲得大量的轉基因小鼠D.通過觀察早期胚胎的熒光,能表達EGFP的即為雄性小鼠胚胎3.(2020浙江7月選考,24,2分)下列關于基因工程的敘述,正確的是()A.若受體大腸桿菌含有構建重組質粒時用到的限制性核酸內切酶,則一定有利于該重組質粒進入受體并保持結構穩(wěn)定B.抗除草劑基因轉入某抗鹽植物獲得2個穩(wěn)定遺傳轉基因品系,抗性鑒定為抗除草劑抗鹽和抗除草劑不抗鹽。表明一定是抗鹽性的改變與抗除草劑基因的轉入無關C.抗除草劑基因轉入某植物獲得轉基因植株,其DNA檢測均含目的基因,抗性鑒定為抗除草劑和不抗除草劑。表明一定是前者表達了抗性蛋白而后者只表達抗性基因RNAD.已知不同分子量DNA可分開成不同條帶,相同分子量的為一條帶。用某種限制性核酸內切酶完全酶切環(huán)狀質粒后,出現3條帶。表明該質粒上一定至少有3個被該酶切開的位置4.(2023浙江6月選考,19,2分)某研究小組利用轉基因技術,將綠色熒光蛋白基因(GFP)整合到野生型小鼠Gata3基因一端,如圖甲所示。實驗得到能正常表達兩種蛋白質的雜合子雌雄小鼠各1只,交配以期獲得Gata3GFP基因純合子小鼠。為了鑒定交配獲得的4只新生小鼠的基因型,設計了引物1和引物2用于PCR擴增,PCR產物電泳結果如圖乙所示。甲乙下列敘述正確的是()A.Gata3基因的啟動子無法控制GFP基因的表達B.翻譯時先合成Gata3蛋白,再合成GFP蛋白C.2號條帶的小鼠是野生型,4號條帶的小鼠是Gata3GFP基因純合子D.若用引物1和引物3進行PCR,能更好地區(qū)分雜合子和純合子5.(2023浙江1月選考,2,2分)以哺乳動物為研究對象的生物技術已獲得了長足的進步。對生物技術應用于人類,