2025屆高考生物一輪總復(fù)習(xí)真題演練選擇性必修3第十單元生物技術(shù)與工程第51講基因工程的基本工具和基本操作程序

第51講基因工程的基本工具和基本操作程序1.（2024·高考全國卷乙）用DNA重組技術(shù)可以賜予生物以新的遺傳特性，創(chuàng)建出更符合人類須要的生物產(chǎn)品。在此過程中須要運用多種工具酶，其中4種限制性內(nèi)切核酸酶的切割位點如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}：（1）常用的DNA連接酶有E.coliDNA連接酶和T4DNA連接酶。上圖中酶切割后的DNA片段可以用E.coliDNA連接酶連接。上圖中酶切割后的DNA片段可以用T4DNA連接酶連接。（2）DNA連接酶催化目的基因片段與質(zhì)粒載體片段之間形成的化學(xué)鍵是。（3）DNA重組技術(shù)中所用的質(zhì)粒載體具有一些特征。如質(zhì)粒DNA分子上有復(fù)制原點，可以保證質(zhì)粒在受體細胞中能；質(zhì)粒DNA分子上有，便于外源DNA插入；質(zhì)粒DNA分子上有標記基因（如某種抗生素抗性基因），利用抗生素可篩選出含質(zhì)粒載體的宿主細胞，方法是___________________。（4）表達載體含有啟動子，啟動子是指__________________________。解析：（1）E.coliDNA連接酶只能將具有互補黏性末端的DNA片段連接起來。T4DNA連接酶既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補的黏性末端，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端。（2）DNA連接酶通過催化兩個核苷酸之間形成磷酸二酯鍵，將目的基因片段與質(zhì)粒載體片段連接起來。（3）作為載體，質(zhì)粒DNA分子上必需有復(fù)制原點，才能使質(zhì)粒在受體細胞中能進行自我復(fù)制；質(zhì)粒DNA分子上應(yīng)具有一個至多個限制酶切割位點，便于外源DNA插入；質(zhì)粒DNA分子上有標記基因，可以用添加特定抗生素的選擇培育基培育經(jīng)轉(zhuǎn)化處理的宿主細胞，以達到篩選的目的。（4）啟動子是一段有特殊序列結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因的上游，它是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，RNA聚合酶與該區(qū)域結(jié)合可驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA。答案：（1）EcoRⅠ、PstⅠEcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ（2）磷酸二酯鍵（3）自我復(fù)制一個至多個限制酶切割位點用添加特定抗生素的選擇培育基培育已轉(zhuǎn)化處理的宿主細胞（4）位于基因的上游、一段有特殊序列結(jié)構(gòu)的DNA片段，它是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，有了它才能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA2.（2024·廣東選擇考）“綠水逶迤去，青山相向開?！贝罅Πl(fā)展低碳經(jīng)濟已成為全社會的共識。基于某些梭菌的特殊代謝實力，有探討者以某些工業(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(chǎn)丙酮，構(gòu)建一種生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品的新技術(shù)?；卮鹣铝袉栴}：（1）探討者針對每個須要擴增的酶基因（如下圖所示）設(shè)計一對，利用PCR技術(shù)，在優(yōu)化反應(yīng)條件后擴增得到目標酶基因。（2）探討者構(gòu)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(jīng)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）培育過程中發(fā)覺重組梭菌大量表達上述酶蛋白時，出現(xiàn)了生長遲緩的現(xiàn)象，推想其緣由可能是______________________________，此外丙酮的積累會損害細胞，須要進一步優(yōu)化菌株和工藝才能擴大應(yīng)用規(guī)模。（4）這種生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品的新技術(shù)，實現(xiàn)了，體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟的特點。從“碳中和”的角度看，該技術(shù)的優(yōu)勢在于_______________________________，具有廣泛的應(yīng)用前景和良好的社會效益。答案：（1）引物（2）作為標記基因，篩選含有目的基因的受體細胞終止轉(zhuǎn)錄，使轉(zhuǎn)錄在所須要的地方停下來（3）CO2等氣體用于大量合成丙酮，而不是用于重組梭菌的生長（4）廢物的資源化不僅不排放CO2，還可以消耗工業(yè)廢氣中的CO23.（2024·山東等級考）科研人員構(gòu)建了可表達J－V5融合蛋白的重組質(zhì)粒并進行了檢測，該質(zhì)粒的部分結(jié)構(gòu)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(jié)合的酶是。除圖甲中標出的結(jié)構(gòu)外，作為載體，質(zhì)粒還需具備的結(jié)構(gòu)有_________________________________（答出2個結(jié)構(gòu)即可）。（2）構(gòu)建重組質(zhì)粒后，為了確定J基因連接到質(zhì)粒中且插入方向正確，需進行PCR檢測，若僅用一對引物，應(yīng)選擇圖甲中的引物。已知J基因轉(zhuǎn)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(yīng)部分的序列相同。（3）重組質(zhì)粒在受體細胞內(nèi)正確表達后，用抗J蛋白抗體和抗V5抗體分別檢測相應(yīng)蛋白是否表達以及表達水平，結(jié)果如圖乙所示。其中，出現(xiàn)條帶1證明細胞內(nèi)表達了，條帶2所檢出的蛋白（填“是”或“不是”）由重組質(zhì)粒上的J基因表達的。解析：（1）RNA聚合酶與圖甲中啟動子結(jié)合起先轉(zhuǎn)錄。作為載體必需具備的條件：要具有限制酶的切割位點；要有標記基因（如抗生素抗性基因），以便于重組質(zhì)粒的篩選；具有復(fù)制原點，能在宿主細胞中穩(wěn)定存在并復(fù)制；是平安的，對受體細胞無害，而且要易從供體細胞分別出來。題圖甲有啟動子和終止子，因此質(zhì)粒還需具備的結(jié)構(gòu)有限制酶的切割位點、標記基因、復(fù)制原點。（2）用PCR擴增分析法確定重組質(zhì)粒中目的基因插入方向是否正確時，常設(shè)計一對引物，一個引物與目的基因序列互補，另一個引物與質(zhì)粒序列互補，兩引物延長方向相反，以擴增出兩引物間的序列，若插入方向正確，則可擴增出相應(yīng)序列，反之，則不能擴增出相應(yīng)序列，故選用的引物應(yīng)為F2、R1或F1、R2，若選用引物F1、R1，不論目的基因插入方向是否正確，都可擴增出目的基因序列。b鏈是模板鏈，而依據(jù)題圖上啟動子和終止子的位置可知轉(zhuǎn)錄方向是從左向右，對應(yīng)的模板鏈方向應(yīng)當是3′→5′，非模板鏈（也就是a鏈）是5′→3′；DNA復(fù)制的方向是子鏈的5′→3′，在引物基礎(chǔ)上延長的方向是5′→3′，所以引物結(jié)合的單鏈的方向是3′→5′；題圖中F1是前引物，在左側(cè)，所以其配對的單鏈是3′→5′的b鏈，故其序列應(yīng)當與a鏈相應(yīng)部分的序列相同。（3）據(jù)題圖乙可知，用抗J蛋白抗體和抗V5抗體分別檢測，均出現(xiàn)條帶1，說明條帶1