高三生物一輪復習練習基因工程

專題復習：基因工程【基礎夯實】回答下面問題：

分別寫出上圖中經(jīng)限制酶切割后的結果。（略）(2)如圖為某正?；騿捂溒?'ATTCCAGATC……（293個堿基）……CCATGCCCAG3'PCR擴增該基因片段時，設計了一條引物為5′CTGGGCATG3'，則另一條引物為5'ATTCCAGATC3'。(3)下圖中pfaB為目的基因，利用PCR擴增該目的基因時，需選引物①④（填序號）；為使目的基因和質粒正確連接，可用ApaI和EcoRI限制酶切割，該方法的優(yōu)點是：可避免目的基因和質粒的自身環(huán)化以及目的基因和質粒的反向連接，使二者能正向連接。在擴增目的基因時，可在引物①（填序號）5'端添加EcoRI限制制酶的識別序列，在引物④（填序號）5'端添加ApaI限制制酶的識別序列。(4)質粒作為載體需具備的條件有一個至多個限制酶的切割位點；有標記基因；能將目的基因導入受體細胞并整合到受體細胞的DNA中，且能隨受體細胞DNA的同步復制。啟動子的作用是RNA聚合酶的識別和結合的部位，驅動基因轉錄出mRNA。圖中氨芐青霉素抗性基因是一種標記基因，其作用是鑒別和篩選含有重組質粒的受體細胞。(5)若要使某藥用蛋白基因只在牛的乳腺細胞中表達，可采取的方法是：將藥用蛋白基因與牛乳腺細胞中特異表達的基因的啟動子等調(diào)控元件重組在一起。將藥用蛋白基因導入受精卵后，若要檢測目的基因是否插牛的體細胞染色體DNA中，需要從牛的體細胞中提取基因組DNA進行DNA分子雜交，DNA分子雜交時應使用的探針是用放射性同位素等標記的含有藥用蛋白基因的DNA單鏈。若要在分子水平鑒定藥用蛋白基因是否表達出藥用蛋白，簡要的實驗思路是：從牛乳中提取蛋白質，用相應的抗體進行抗原抗體雜交，觀察是否出現(xiàn)雜交帶。結果顯示目的基因在轉基因牛乳汁中的脫落細胞內(nèi)表達，而不在牛耳組織細胞內(nèi)表達，原因是：構建的基因表達載體只含有牛乳腺細胞中特異表達的基因的啟動子，其只能在乳腺細胞中啟動轉錄，而在牛耳細胞中不能啟動轉錄。(6)如下圖所示的目的基因，若要擴增目的基因，則所選引物是1和2；若PCR擴增出的子鏈與模板1相同，則所選引物是1；若不能擴增出目的基因，則所選引物是3和4，請在圖中畫出具體位置和方向?！靖呖兼溄印?．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。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）?！敬鸢浮?1)RNA聚合酶限制酶切割位點、標記基因、復制原點等2．GFP是水母體內(nèi)存在的能發(fā)綠色熒光的一種蛋白。科研人員以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，科研人員將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(xiàn)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(lián)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(xiàn)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?！敬鸢浮?1)將含有某種生物不同基因的許多DNA片段，導入受體菌的群體中儲存，各個受體菌分別含有這種生物的不同的基因(2)終止子啟動子RNA聚合酶識別和結合的部位，驅動基因轉錄鑒別受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來(3)密碼子具有簡并性(4)將構建好的表達載體（含有目的基因YFP基因）導入酵母菌中進行表達3．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(chǎn)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。【答案】(1)重組乙肝疫苗成分為蛋白質，無法獨立在宿主體內(nèi)增殖(2)篩選RNA聚合酶(3)核染色體DNA被標記的目的基因的單鏈DNA片段(4)通過使用相應抗體，利用抗原抗體雜交技術，檢測mRNA是否翻譯形成蛋白質4．美西螈具有很強的再生能力。研究表明，美西螈的巨噬細胞在斷肢再生的早期起重要作用。為研究巨噬細胞的作用機制，科研人員制備了抗巨噬細胞表面標志蛋白CD14的單克隆抗體，具體方法如下?；卮鹣铝袉栴}：（一）基因工程抗原的制備(1)根據(jù)美西螈CD14基因的核苷酸序列，合成引物，利用PCR擴增CD14片段。已知DNA聚合酶催化引物的3’—OH與加入的脫氧核苷酸的5’—P形成磷酸二酯鍵，則新合成鏈的延伸方向是（填“5’→3’”或“3’→5’”）。(2)載體和CD14片段的酶切位點及相應的酶切抗性基因序列如圖1所示。用XhoI和Sal1分別酶切CD14和載體后連接，CD14接入載體時會形成正向連接和反向連接的兩種重組DNA．可進一步用這兩種限制酶對CD14的連接方向進行鑒定，理由是。培養(yǎng)能表達CD14蛋白的大腸桿菌，分離純化目的蛋白。（二）抗CD14單克隆抗體的制備流程如圖2所示：

(3)步驟①和步驟⑤分別向小鼠注射和。(4)步驟②所用的SP2/0細胞的生長特點是。(5)吸?、壑械纳锨逡旱舰艿呐囵B(yǎng)孔中，根據(jù)抗原—抗體雜交原理，需加入進行專一抗體檢測，檢測過程發(fā)現(xiàn)有些雜交瘤細胞不能分泌抗CD14抗體，原因是。(6)步驟⑥從中提取到大量的抗CD14抗體，用于檢測巨噬細胞?！敬鸢浮?1)5'→3'(2)正向連接的重組DNA有這兩種酶切位點（限制酶的識別序列）；而反向連接的重組DNA會形成新的序列，沒有這兩種酶的酶切位點（沒有限制酶的識別序列）(3)CD14蛋白/CD14抗原分泌抗CD14抗體的雜交瘤細胞(4)能在體外無限增殖(5)CD14蛋白參與形成雜交瘤細胞的B淋巴細胞種類多，有的不能分泌抗CD14抗體(6)小鼠腹水5．某抗膜蛋白治療性抗體藥物研發(fā)過程中，需要表達N蛋白胞外段，制備相應的單克隆抗體，增加其對N蛋白胞外段特異性結合的能力。Ⅰ．N蛋白胞外段抗原制備，流程如圖1(1)構建重組慢病毒質粒時，選用氨芐青霉素抗性基因作為標記基因，目的是。用脂質體將重組慢病毒質粒與輔助質粒導入病毒包裝細胞，質粒被包在脂質體（填“雙分子層中”或“兩層磷脂分子之間”）。(2)質粒在包裝細胞內(nèi)組裝出由組成的慢病毒，用慢病毒感染海拉細胞進而表達并分離、純化N蛋白胞外段。Ⅱ．N蛋白胞外段單克隆抗體制備，流程如圖2(3)用N蛋白胞外段作為抗原對小鼠進行免疫后，取小鼠脾組織用酶處理，制成細胞懸液，置于含有混合氣體的中培養(yǎng)，離心收集小鼠的B淋巴細胞，與骨髓瘤細胞進行融合。(4)用選擇性培養(yǎng)基對融合后的細胞進行篩選，獲得雜交瘤細胞，將其接種到96孔板，進行培養(yǎng)。用技術檢測每孔中的抗體，篩選既能產(chǎn)生N蛋白胞外段抗體，又能大量增殖的單克隆雜交瘤細胞株，經(jīng)體外擴大培養(yǎng)，收集，提取單克隆抗體。(5)利用N蛋白胞外段抗體與藥物結合，形成，實現(xiàn)特異性治療。【答案】(1)檢測目的基因是否成功導入受體細胞雙分子層中(2)蛋白質外殼和含N蛋白胞外段基因的核酸(3)胰蛋白酶或膠原蛋白CO2培養(yǎng)箱(4)克隆化抗原抗體雜交細胞培養(yǎng)液(5)抗體藥物偶聯(lián)物/ADC6．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(chǎn)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(chǎn)物經(jīng)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(chǎn)物經(jīng)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(chǎn)量。【答案】(1)145＇(2)XhoⅠ(3)卡那霉素(4)B(5)PCR7．改良水稻的株高和產(chǎn)量性狀是實現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(nóng)桿菌菌株經(jīng)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(chǎn)的稻株，則可望“禾下乘涼”。【答案】(1)單倍體經(jīng)秋水仙素處理后所得植株為純合子，后代不會發(fā)生性狀分離秋水仙素胚狀體(2)cDNA文庫是由編碼蛋白質的mRNA逆轉錄來的基因導入受體菌而形成的，基因工程中只需要轉錄出編碼蛋白質的部分就可以，篩選比較簡單易行限制酶和DNA連接酶抗生素愈傷組織DNA分子雜交技術8．以我國科學家為主的科研團隊將OSNL（即4個基因Oct4／Sox2／Nanog／Lin28A的縮寫）導入黑羽雞胚成纖維細胞（CEFs），誘導其重編程為誘導多能干細胞（iPS），再誘導iPS分化為誘導原始生殖細胞（iPGCs），然后將iPGCs注射到孵化2.5天的白羽雞胚血管中，最終獲得具有黑羽雞遺傳特性的后代，實驗流程如圖?；卮鹣铝袉栴}。(1)CEFs是從孵化9天的黑羽雞胚中分離獲得的，為了獲得單細胞懸液，雞胚組織剪碎后需用處理。動物細胞培養(yǎng)通常需要在合成培養(yǎng)基中添加等天然成分，以滿足細胞對某些細胞因子的需求。(2)體外獲取OSNL的方法有（答出1種即可）。若要在CEFs中表達外源基因的蛋白，需構建基因表達載體，載體中除含有目的基因和標記基因外，還須有啟動子和等。啟動子是識別和結合的部位，有了它才能驅動。(3)iPS細胞和iPGCs細胞的形態(tài)、結構和功能不同的根本原因是。(4)誘導iPS細胞的技術與體細胞核移植技術的主要區(qū)別是。(5)該實驗流程中用到的生物技術有（答出2點即可）?！敬鸢浮?1)胰蛋白酶、膠原蛋白酶等動物血清(2)PCR技術、人工合成法終止子RNA聚合酶目的基因轉錄出mRNA，最終表達出所需要的蛋白質(3)基因的選擇性表達(4)誘導iPS細胞的技術是將已經(jīng)分化的細胞誘導為類似胚胎干細胞的一種細胞（iPS），再誘導iPS分化為誘導原始生殖細胞（iPGCs）的技術，而細胞核移植技術是將動物的一個細胞的細胞核移入去核的卵母細胞內(nèi)，使這個重組的細胞發(fā)育為胚胎，繼而發(fā)育為動物個體的技術(5)基因工程、動物細胞培養(yǎng)9．(3)如圖是S基因的cDNA和載體的限制性內(nèi)切核酸酶（限制性核酸內(nèi)切酶）酶譜。為了成功構建重組表達載體，確保目的基因插入載體中方向正確，最好選用酶切割S基因的cDNA和載體。(4)用農(nóng)桿菌侵染品系甲葉片外植體，其目的是。(5)除了題中所示的雜交育種和基因工程育種外，能獲得高甜度品系，同時保持甲的其他優(yōu)良性狀的育種方法還有（答出2點即可）。【答案】(3)XbaⅠ、HindⅡ(4)通過農(nóng)桿菌的轉化作用，使目的基因進入植物細胞(5)單倍體育種、誘變育種10．“綠水逶迤去，青山相向開”大力發(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(chǎn)丙酮，構建一種生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)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(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)培養(yǎng)過程中發(fā)現(xiàn)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(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品的新技術，實現(xiàn)了，體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)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?！敬鸢浮?1)引物(2)作為標記基因，篩選含有基因表達載體的受體細胞終止轉錄，使轉錄在需要的地方停下來(3)二氧化碳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二氧化碳，而且還可以消耗工業(yè)廢氣中的二氧化碳11．新冠疫情出現(xiàn)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(jù)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(jù)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(nèi)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?。【答案】(1)逆轉錄酶/反轉錄酶(2)特異性核苷酸序列退火/復性(3)曾感染新冠病毒，已康復已感染新冠病毒，是患者(4)獲取S蛋白基因→構建S蛋白基因與運載體的表達載體→導入受體細胞→目的基因的檢測與鑒定（檢測受體能否產(chǎn)生S蛋白）12．基因遞送是植物遺傳改良的重要技術之一，我國多個實驗室合作開發(fā)了一種新型基因遞送系統(tǒng)（切—浸—生芽，簡稱CDB法）。圖1與圖2分別是利用常規(guī)轉化法和CDB法在某植物中遞送基因的示意圖，回答下列問題。(1)圖1中，從外植體轉變成愈傷組織的過程屬于；從愈傷組織到幼苗的培養(yǎng)過程需要的激素有生長素和，該過程還需要光照，其作用是。(2)圖1中的愈傷組織，若不經(jīng)過共培養(yǎng)環(huán)節(jié)，直接誘導培養(yǎng)得到的植株可以保持植株A的。圖1中，含有外源基因的轉化植株A若用于生產(chǎn)種子，其包裝需標注。(3)圖1與圖2中，農(nóng)桿菌侵染植物細胞時，可將外源基因遞送到植物細胞中的原因是。(4)已知某酶（PDS）缺失會導致植株白化。某團隊構建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因編輯載體（含有綠色熒光蛋白標記基因），利用圖2中的CDB法將該重組載體導入植株B，長出毛狀根，成功獲得轉化植株B．據(jù)此分析，從毛狀根中獲得陽性毛狀根段的方法是，圖2中，鑒定導入幼苗中的基因編輯載體是否成功發(fā)揮作用的方法是，依據(jù)是。(5)與常規(guī)轉化法相比，采用CDB法進行基因遞送的優(yōu)點是（答出2點即可）?！敬鸢浮?1)脫分化細胞分裂素誘導葉綠素的形成；滿足葉綠體利用光能制造有機物的需要(2)遺傳特性轉基因標識(3)Ti質粒中的TDNA能將外源基因遞送到植物細胞中，并與植物細胞的染色體DNA整合到一起(4)熒光檢測選擇帶有綠色熒光標記的毛狀根觀察幼苗是否表現(xiàn)出白化特征PDS缺失會導致植株白化，白化苗的出現(xiàn)意味著通過基因編輯技術成功實現(xiàn)PDS基因的敲除(5)操作方法簡單，不需要借助植物組織培養(yǎng)技術進行操作，且培養(yǎng)周期較短。13．賴氨酸是人體不能合成的必需氨基酸，而人類主要食物中的賴氨酸含量很低，利用生物技術可提高食物中賴氨酸含量?；卮鹣铝袉栴}：(1)植物細胞合成的賴氨酸達到一定濃度時，能抑制合成過程中兩種關鍵酶的活性，導致賴氨酸含量維持在一定濃度水平，這種調(diào)節(jié)方式屬于。根據(jù)這種調(diào)節(jié)方式，在培養(yǎng)基中添加，用于篩選經(jīng)人工誘變的植物懸浮細胞，可得到抗賴氨酸類似物的細胞突變體，通過培養(yǎng)獲得再生植株。(2)隨著轉基因技術與動物細胞工程結合和發(fā)展，2011年我國首次利用轉基因和體細胞核移植技術成功培育了高產(chǎn)賴氨酸轉基因克隆奶牛。其基本流程為：①構建乳腺專一表達載體。隨著測序技術的發(fā)展，為獲取富含賴氨酸的酪蛋白基因（目的基因），可通過檢索獲取其編碼序列，用化學合成法制備得到。再將獲得的目的基因與含有乳腺特異性啟動子的相應載體連接，構建出乳腺專一表達載體。②表達載體轉入牛胚胎成纖維細胞（BEF）。將表達載體包裹到磷脂等構成的脂質體內(nèi)，與BEF膜發(fā)生，表達載體最