高考生物一輪復(fù)習(xí) 第十一單元 現(xiàn)代生物科技專題 第39講 基因工程-人教版高三生物試題

第十一單元現(xiàn)代生物科技專題第39講基因工程(限時(shí):40分鐘)測控導(dǎo)航表知識(shí)點(diǎn)題號(hào)及難易度1.基因工程的工具、操作程序及應(yīng)用1,2,3(中),4(中),7(中)2.蛋白質(zhì)工程的設(shè)計(jì)流程6(中)3.綜合考查5(中)1.(2015河南偃師模擬)回答下列有關(guān)基因工程的問題。(1)用限制酶HindⅢ、BamHⅠ同時(shí)切割目的基因,可得到個(gè)DNA片段。

(2)用限制酶HindⅢ和BamHⅠ切割Ti質(zhì)粒,可得到個(gè)DNA片段。

(3)過程①需要用到酶和酶,二者作用的化學(xué)鍵都是。

(4)如果把目的基因直接注入植株細(xì)胞,一般會(huì)被植株細(xì)胞。

(5)構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí),常用Ti質(zhì)粒作為載體,是因?yàn)門i質(zhì)粒上具有,它能把目的基因整合到受體細(xì)胞(植株細(xì)胞)的上。

(6)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞,除采用圖中的方法外,還可采用法和花粉管通道法。

解析:(1)由于含目的基因的DNA片段上有2個(gè)限制酶BamHⅠ的酶切位點(diǎn)和1個(gè)限制酶HindⅢ的酶切位點(diǎn),所以用限制酶HindⅢ、BamHⅠ同時(shí)切割目的基因,可得到4個(gè)DNA片段。(2)由于質(zhì)粒上有HindⅢ、BamHⅠ兩種限制酶酶切位點(diǎn)各1個(gè),所以用限制酶HindⅢ和BamHⅠ切割Ti質(zhì)粒,可得到2個(gè)DNA片段。(3)過程①是構(gòu)建重組質(zhì)粒,所以需要用到限制酶和DNA連接酶。二者作用的化學(xué)鍵都是磷酸二酯鍵。(4)如果把目的基因直接注入植株細(xì)胞,一般會(huì)被植株細(xì)胞核酸酶分解,而失去作用。(5)Ti質(zhì)粒上具有TDNA,它能把目的基因整合到受體細(xì)胞(植株細(xì)胞)的染色體DNA上。(6)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法。答案:(1)4(2)2(3)限制DNA連接磷酸二酯鍵(4)核酸酶分解(5)TDNA染色體DNA(6)基因槍2.(2015天津河西區(qū)一模)螢火蟲發(fā)光是體內(nèi)熒光素酶催化一系列反應(yīng)所產(chǎn)生的現(xiàn)象。如果熒光素酶存在于植物體內(nèi),也可使植物體發(fā)光。一直以來熒光素酶的唯一來源是從螢火蟲腹部提取。但加利福尼亞大學(xué)的一組科學(xué)家成功地通過轉(zhuǎn)基因工程實(shí)現(xiàn)了將熒光素酶基因?qū)氪竽c桿菌體內(nèi),并在大腸桿菌體內(nèi)產(chǎn)生熒光素酶。請(qǐng)你根據(jù)已有的知識(shí)回答下列有關(guān)問題:(1)在此轉(zhuǎn)基因工程中,目的基因是,具體操作過程中下圖所示的黏性末端是由種限制性核酸內(nèi)切酶作用產(chǎn)生的。

(2)將此目的基因?qū)氪竽c桿菌體內(nèi)需要載體的幫助,則作為載體必須具備能夠在宿主細(xì)胞內(nèi)復(fù)制并穩(wěn)定保存,以及(至少答出兩點(diǎn))等條件。

(3)在此轉(zhuǎn)基因工程中,將體外重組DNA導(dǎo)入大腸桿菌體內(nèi),并使其在細(xì)胞內(nèi)的過程稱為轉(zhuǎn)化。最常用的轉(zhuǎn)化方法是首先用Ca2+處理大腸桿菌,目的是

。

第二步是將重組DNA與大腸桿菌混合,進(jìn)而完成轉(zhuǎn)化過程。(4)目的基因在受體細(xì)胞是否能轉(zhuǎn)錄出mRNA,可用技術(shù)來檢測;目的基因是否表達(dá)出相應(yīng)的蛋白質(zhì),除了通過大腸桿菌是否發(fā)光來確定外,還可以通過特異性反應(yīng)來判斷。

解析:(1)在此轉(zhuǎn)基因工程中,目的基因是熒光素酶基因;圖中所示的黏性末端是由2種限制性核酸內(nèi)切酶作用產(chǎn)生的,其中第一個(gè)和第三個(gè)是由一種限制酶切割產(chǎn)生的,另外兩個(gè)是由另一種限制酶切割產(chǎn)生的。(2)作為基因工程的載體必須具備的條件:要具有限制酶的切割位點(diǎn);要有標(biāo)記基因(如抗性基因),以便于重組細(xì)胞的篩選;能在宿主細(xì)胞中穩(wěn)定存在并復(fù)制;是安全的,對(duì)受體細(xì)胞無害,而且要易從供體細(xì)胞分離出來。(3)基因工程中,將體外重組DNA導(dǎo)入大腸桿菌體內(nèi),并使其在細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程稱為轉(zhuǎn)化。最常用的轉(zhuǎn)化方法是首先用Ca2+處理大腸桿菌,目的是使大腸桿菌細(xì)胞處于能夠吸收周圍DNA分子的狀態(tài)。第二步是將重組DNA溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞混合,并在一定溫度下完成轉(zhuǎn)化過程。(4)檢測轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入目的基因,常用DNA分子雜交技術(shù);檢測目的基因是否表達(dá)出相應(yīng)的蛋白質(zhì),常用抗原—抗體雜交技術(shù)。答案:(1)熒光素酶基因2(2)具有特定的限制酶切割位點(diǎn)、具有某些標(biāo)記基因(3)維持穩(wěn)定和表達(dá)使大腸桿菌細(xì)胞處于能夠吸收周圍DNA分子的狀態(tài)(或使大腸桿菌處于感受態(tài)細(xì)胞狀態(tài))(4)分子雜交抗原—抗體3.(2015山東濟(jì)南一模)已知某傳染性疾病的病原體為DNA病毒,該病毒表面的A蛋白為重要抗原.注射疫苗蛋白可以預(yù)防該傳染病.某科研機(jī)構(gòu)欲培育出羊乳腺生物反應(yīng)器,以實(shí)現(xiàn)該疫苗蛋白生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)化。(1)在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí),可將A基因與的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起,然后將基因表達(dá)載體導(dǎo)入羊的中,常采用的方法是。

(2)檢測目的基因是否已整合到受體細(xì)胞染色體DNA上,可采用DNA分子雜交技術(shù),即將雜交。

(3)如果轉(zhuǎn)基因成功,則在轉(zhuǎn)基因羊的乳腺細(xì)胞中可檢測出A基因、和。

(4)要培育該羊乳腺生物反應(yīng)器,要求該轉(zhuǎn)基因羊的性別為性。

解析:(1)要培育羊乳腺生物反應(yīng)器,在構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí),可將A基因與乳腺蛋白基因的啟動(dòng)子等調(diào)控組件重組在一起,然后采用顯微注射法將基因表達(dá)載體導(dǎo)入羊的受精卵中(受精卵的全能性最高)。(2)檢測目的基因是否已整合到受體細(xì)胞染色體DNA上,可將目的基因探針與受體細(xì)胞染色體DNA(或目的基因探針與受體細(xì)胞基因組DNA)雜交,若出現(xiàn)雜交帶,則說明目的基因已整合到受體細(xì)胞染色體DNA上。(3)如果轉(zhuǎn)基因成功,則表明目的基因已經(jīng)成功導(dǎo)入受體細(xì)胞,且在受體細(xì)胞中已經(jīng)成功表達(dá),因此在轉(zhuǎn)基因羊的乳腺細(xì)胞中可檢測出A基因、A基因mRNA和A蛋白。(4)只有該轉(zhuǎn)基因羊?yàn)榇菩詴r(shí),乳腺蛋白基因才有可能表達(dá)。答案:(1)乳腺蛋白基因受精卵顯微注射法(2)目的基因探針與受體細(xì)胞染色體DNA(或目的基因探針與受體細(xì)胞基因組DNA)(3)A基因的mRNAA蛋白(4)雌4.(2015甘肅天水一模)如圖為基因工程基本操作流程,請(qǐng)據(jù)圖分析回答問題:(1)圖中A是,最常用的是。

(2)在上述基因工程的操作過程中,可以遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則的步驟有(用圖中序號(hào)表示)。

(3)從分子水平分析,不同種生物之間的基因移植成功的主要理論依據(jù)是(至少2點(diǎn))。

(4)研究中發(fā)現(xiàn),番茄體內(nèi)的蛋白酶抑制劑對(duì)害蟲的消化酶有抑制作用,導(dǎo)致害蟲無法消化食物而被殺死,人們成功地將番茄的蛋白酶抑制劑基因?qū)胗衩左w內(nèi),玉米獲得了與番茄相似的抗蟲性狀,玉米這種變異的來源是。

(5)科學(xué)家在某種植物中找到了抗枯萎病的基因,并用基因工程的方法將該基因?qū)虢鸩杌ㄈ~片細(xì)胞的染色體DNA上,經(jīng)培養(yǎng)長成的植株具備了抗病性,這說明。

解析:(1)在基因工程中,目的基因與載體結(jié)合形成重組DNA,載體常用質(zhì)粒。(2)堿基互補(bǔ)配對(duì)發(fā)生在DNA分子、RNA分子之間,①過程目的基因的獲取過程中有堿基互補(bǔ)配對(duì),②過程目的基因DNA與質(zhì)粒的黏性末端配對(duì),④過程中基因的表達(dá)有堿基互補(bǔ)配對(duì),故基因工程中①②④有堿基互補(bǔ)配對(duì)。(3)不同種生物之間基因移植成功的原因是不同生物的DNA結(jié)構(gòu)相同、共用一套遺傳密碼。(4)基因工程的原理是基因重組。(5)根據(jù)題意,已培養(yǎng)出抗病植株,所以目的基因已表達(dá)。答案:(1)載體質(zhì)粒(2)①②④(3)不同生物的DNA結(jié)構(gòu)相同、共用一套遺傳密碼(4)基因重組(5)目的基因(抗枯萎病的基因)已表達(dá)5.(2014全國Ⅱ卷)植物甲具有極強(qiáng)的耐旱性,其耐旱性與某個(gè)基因有關(guān)。若從該植物中獲得該耐旱基因,并將其轉(zhuǎn)移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性?；卮鹣铝袉栴}:(1)理論上,基因組文庫含有生物的基因;而cDNA文庫中含有生物的基因。

(2)若要從植物甲中獲得耐旱基因,可首先建立該植物的基因組文庫,再從中出所需的耐旱基因。

(3)將耐旱基因?qū)朕r(nóng)桿菌,并通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將其導(dǎo)入植物的體細(xì)胞中,經(jīng)過一系列的過程得到再生植株。要確認(rèn)該耐旱基因是否在再生植株中正確表達(dá),應(yīng)檢測此再生植株中該基因的,如果檢測結(jié)果呈陽性,再在田間試驗(yàn)中檢測植株的是否得到提高。

(4)假如用得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交,子代中耐旱與不耐旱植株的數(shù)量比為3∶1時(shí),則可推測該耐旱基因整合到了(填“同源染色體的一條上”或“同源染色體的兩條上”)。

解析:(1)基因組文庫包含某種生物的全部基因,而cDNA文庫包含某種生物的部分基因。(2)植物甲具有極強(qiáng)的耐旱性,其耐旱性與某個(gè)基因有關(guān),若要從植物甲中獲得耐旱基因,首先應(yīng)建立該植物的基因組文庫,然后再從中篩選出所需的耐旱基因。(3)從植物甲中獲得該耐旱基因后,通常采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,將該耐旱基因?qū)胫参镆业捏w細(xì)胞中,經(jīng)過植物組織培養(yǎng)得到再生植株。若要確認(rèn)該耐旱基因是否在再生植株中正確表達(dá),應(yīng)檢測此再生植株中該基因的表達(dá)產(chǎn)物,如果檢測結(jié)果為陽性,說明該耐旱基因已經(jīng)表達(dá)。此后還需要進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)水平的檢測,即在田間試驗(yàn)中檢測植株的耐旱性是否得到提高。(4)用得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交,子代中耐旱和不耐旱植株的數(shù)量比為3∶1,符合基因的分離定律,可知得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株為雜合子,因此可推測該耐旱基因整合到了同源染色體的一條上。答案:(1)全部部分(2)篩選(3)乙表達(dá)產(chǎn)物耐旱性(4)同源染色體的一條上6.干擾素是動(dòng)物體內(nèi)合成的一種蛋白質(zhì),可以用于治療病毒感染和癌癥,但體外保存相當(dāng)困難,如果將其分子中的一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸,就可以在-70℃(1)蛋白質(zhì)的合成是受基因控制的,因此獲得能夠控制合成“可以保存的干擾素”的基因是生產(chǎn)的關(guān)鍵,依據(jù)蛋白質(zhì)工程原理,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程,讓動(dòng)物生產(chǎn)“可以保存的干擾素”:(2)基因工程和蛋白質(zhì)工程相比較,基因工程在原則上只能生產(chǎn)的蛋白質(zhì),不一定符合的需要。而蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系為基礎(chǔ),通過或,對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行,或制造一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類的生產(chǎn)和生活需要。

(3)蛋白質(zhì)工程實(shí)施的難度很大,原因是蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

(4)對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造,應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作,還是通過對(duì)基因的操作來實(shí)現(xiàn)?

。

原因是:

。

解析:(1)蛋白質(zhì)工程的基本流程為根據(jù)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能,設(shè)計(jì)出預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu),推測應(yīng)有的氨基酸序列,合成相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列。(2)蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是通過對(duì)基因改造或基因合成,制造自然界不存在的、符合人們生產(chǎn)和生活需要的蛋白質(zhì)。(3)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,很難根據(jù)預(yù)期功能來預(yù)測出空間結(jié)構(gòu)。(4)基因控制蛋白質(zhì)的合成,對(duì)基因的改造相當(dāng)于間接改造了蛋白質(zhì)。答案:(1)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)應(yīng)有的氨基酸序列相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)(2)自然界已存在人類生產(chǎn)和生活基因修飾基因合成改造(3)空間(或高級(jí))(4)應(yīng)該從對(duì)基因的操作來實(shí)現(xiàn)對(duì)天然蛋白質(zhì)的改造首先,任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的,改造了基因也就是改造了蛋白質(zhì),并且改造過的蛋白質(zhì)可以通過改造過的基因遺傳給下一代。如果對(duì)蛋白質(zhì)直接改造,即使改造成功,被改造過的蛋白質(zhì)分子還是無法遺傳;其次,對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)直接進(jìn)行改造要容易操作,難度要小得多7.質(zhì)粒是基因工程中最常用的載體,質(zhì)粒上有標(biāo)記基因,如圖所示,通過標(biāo)記基因可推知外源基因插入的位置,插入位置不同,細(xì)菌在培養(yǎng)基上的生長情況也不同。如圖表示外源基因的插入位置(插入點(diǎn)有a、b、c)。Ⅰ.(1)質(zhì)粒的基本組成單位是。

(2)將細(xì)菌放在含有四環(huán)素、氨芐青霉素的培養(yǎng)基中培養(yǎng),屬于基因工程操作中的步驟。

Ⅱ.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究外源基因插入的位置。(3)步驟:①將導(dǎo)入外源基因的細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)產(chǎn)生大量細(xì)菌。②分組:將細(xì)菌平均分成兩組并標(biāo)號(hào)為1、2。③培養(yǎng):將第1組細(xì)菌放入中培養(yǎng),將第2組細(xì)菌放入中培養(yǎng)。

④觀察并記錄結(jié)果。(4)預(yù)測實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論:①若1組、2組均能正常生長,則外源基因插入點(diǎn)是。

②若1組能正常生長,2組不能生長,則外源基因插入點(diǎn)是。

③若1組不能生長,2組能正常生長,則外源基因插入點(diǎn)是。

解析:質(zhì)粒是小型環(huán)狀DNA分子,其基本組成單位是脫氧核苷酸。在基因工程中,可利