2025版高考生物二輪復(fù)習(xí)課件 限時練26 突破基因工程類大題

突破基因工程類大題限時練26

(時間：40分鐘

分值：50分)1.(2024·廈門外國語學(xué)校調(diào)研)轉(zhuǎn)錄因子FOXO1與DNA結(jié)合可提高某些促凋亡基因的轉(zhuǎn)錄水平，促進(jìn)神經(jīng)元凋亡。讓FOXO1基因發(fā)生定點突變，使其表達(dá)的蛋白第249位點的絲氨酸替換為天冬氨酸，用來模擬FOXO1被蛋白激酶Cdk5磷酸化后的狀態(tài)。 (1)定點突變是利用PCR等方法，在引物中引入突變序列，從而實現(xiàn)目的基因的定向改造。以已有的質(zhì)粒a0為模板(如圖1，★代表突變位點)，將質(zhì)粒a0定點突變成質(zhì)粒a1。①為了將突變序列準(zhǔn)確地定位在目標(biāo)序列上，引物部分序列應(yīng)與FOXO1基因擬突變位點兩端的序列______________________。將FOXO1基因與GFP(綠色熒光蛋白)基因進(jìn)行融合的目的是_______________________________________________________________________________________________________________。能夠進(jìn)行堿基互補配對

根據(jù)綠色熒光的分布，定位FOXO1被磷酸化后在細(xì)胞中的分布②天冬氨酸的密碼子為GAC，絲氨酸的密碼子為UCU，正向引物★處的堿基序列為___________。③至少經(jīng)過________輪PCR，可以得到發(fā)生定點突變的質(zhì)粒a1。GAC2④探究引物組合1與引物組合2擴增目的基因的效果，根據(jù)圖2的實驗結(jié)果分析，哪對引物更適合作為定點突變的引物？____________(填“引物組合1”或“引物組合2”)，另一引物組合沒有擴增產(chǎn)物的原因可能是______________________________________________________________________________________________________________________________________。圖2兩組實驗的擴增產(chǎn)物DNA電泳結(jié)果，M為DNA標(biāo)準(zhǔn)參照物，對照組不加模板引物組合2引物組合1的兩個引物堿基互補配對的部分占比較高，降低了與模板鏈結(jié)合的概率(2)在過氧化物誘導(dǎo)下，Cdk5會磷酸化FOXO1249位點的絲氨酸，科研人員試圖探究其在細(xì)胞內(nèi)的分布是否會發(fā)生改變。將構(gòu)建好的質(zhì)粒a1轉(zhuǎn)染進(jìn)體外培養(yǎng)的原代神經(jīng)元中，對照組的神經(jīng)元需要轉(zhuǎn)染質(zhì)粒a0。一段時間后，發(fā)現(xiàn)對照組的綠色熒光主要集中在細(xì)胞核中，而實驗組的綠色熒光滯留在細(xì)胞質(zhì)中。推測FOXO1被Cdk5磷酸化后，對凋亡起到抑制作用的原理是_________________________________________________________________________________________________________________________________________。FOXO1被Cdk5磷酸化后，無法進(jìn)入細(xì)胞核，無法提高細(xì)胞核內(nèi)某些促凋亡基因的轉(zhuǎn)錄水平(使促凋亡基因轉(zhuǎn)錄受阻)(3)為了使課題研究更加完善，現(xiàn)有以下兩種實驗思路，請補充完整。思路1：還可對比(2)中對照組與實驗組的____________________________________________________________________________________________________。思路2：利用某種藥物抑制________________________，檢測受過氧化物誘導(dǎo)后的FOXO1在細(xì)胞中的分布情況。

某些促凋亡基因的轉(zhuǎn)錄水平/神經(jīng)元的凋亡程度蛋白激酶Cdk5活性解析

(1)①若要將突變序列準(zhǔn)確地定位在目標(biāo)序列上，引物部分序列應(yīng)該與FOXO1基因擬突變位點兩端的序列能夠進(jìn)行堿基互補配對。GFP(綠色熒光蛋白)可以發(fā)出綠色熒光，將FOXO1基因與GFP(綠色熒光蛋白)基因進(jìn)行融合，以根據(jù)綠色熒光的分布，定位FOXO1被磷酸化后在細(xì)胞中的分布。②絲氨酸的密碼子為UCU，圖中該位點為AGA∥TCT，AGA對應(yīng)的密碼子為UCU，要想該密碼子變?yōu)镚AC，則AGA∥TCT要變?yōu)镃TG∥GAC，正向引物★處與CTG互補配對，應(yīng)為GAC。③至少經(jīng)過2輪PCR可得到發(fā)生定點突變的質(zhì)粒a1，第一輪PCR只改變了一條鏈上的堿基，第二輪PCR才會得到質(zhì)粒a1。④分析圖2可知，對照組(不加模板)和引物組合1組沒有條帶，引物組合2組有條帶，說明引物組合2更適合作為定點突變的引物。引物組合1沒有擴增產(chǎn)物的原因可能是引物組合1的兩個引物堿基互補配對的部分占比較高，降低了與模板鏈結(jié)合的概率。(2)將構(gòu)建好的質(zhì)粒a1轉(zhuǎn)染進(jìn)體外培養(yǎng)的原代神經(jīng)元中，對照組的神經(jīng)元轉(zhuǎn)染質(zhì)粒a0，一段時間后，發(fā)現(xiàn)對照組的綠色熒光主要集中在細(xì)胞核中，而實驗組的綠色熒光滯留在細(xì)胞質(zhì)中。再結(jié)合題干信息“轉(zhuǎn)錄因子FOXO1與DNA結(jié)合可提高某些促凋亡基因的轉(zhuǎn)錄水平，促進(jìn)神經(jīng)元凋亡”，推測FOXO1被Cdk5磷酸化后，對凋亡起到抑制作用的原理是FOXO1被Cdk5磷酸化后，無法進(jìn)入細(xì)胞核，無法提高細(xì)胞核內(nèi)某些促凋亡基因的轉(zhuǎn)錄水平。2.(2024·江西九校聯(lián)考)基因工程中的載體分為克隆載體和表達(dá)載體?？寺≥d體用來克隆和擴增DNA片段，而表達(dá)載體可使外源基因在宿主細(xì)胞中有效表達(dá)。胡蘿卜抗凍蛋白基因(afp)是人類發(fā)現(xiàn)的第一個植物抗凍蛋白基因，對于植物抗凍基因工程具有非常重要的意義。如表為幾種限制酶的識別序列及酶切位點，如圖表示構(gòu)建afp基因表達(dá)載體的過程，其中PUCm－T、PBI121為人工改造后的質(zhì)粒，LacZ基因可用于重組質(zhì)粒的篩選。限制酶識別序列BamHⅠ5′—G↓GATCC—3′EcoRⅠ5′—G↓AATTC—3′PstⅠ5′—C↓TGCAG—3′XbaⅠ5′—T↓CTAGA—3′SmaⅠ5′—CCC↓GGG—3′(1)通過PCR可獲得大量的afp基因，PCR的原理是________________________，擴增時需選用的引物為__________________。(2)PCR產(chǎn)物往往在引物端含有多個A聚合的尾，而PUCm－T尾端由多個T聚合，所以在構(gòu)建克隆載體時不需要用限制酶處理afp和PUCm－T，理由是______________________________________________________________________________________________________________________________________。DNA半保留復(fù)制引物1和引物3afp的多個A聚合的尾與PUCm－T尾端多個聚合的T可以通過堿基互補配對相連(3)LacZ基因編碼的β－半乳糖苷酶可催化乳糖水解，培養(yǎng)基中添加的物質(zhì)IPTG可誘導(dǎo)LacZ基因的表達(dá)，將培養(yǎng)基中的白色物質(zhì)X－gal轉(zhuǎn)化為藍(lán)色物質(zhì)。據(jù)圖分析，成功導(dǎo)入克隆載體的大腸桿菌菌落呈________(填“白色”或“藍(lán)色”)，理由是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。白色

成功導(dǎo)入克隆載體的大腸桿菌中，afp插入LacZ基因內(nèi)部，破壞了LacZ基因的結(jié)構(gòu)，無法表達(dá)β－半乳糖苷酶，無法將培養(yǎng)基中的白色物質(zhì)X－gal轉(zhuǎn)化為藍(lán)色物質(zhì)(4)提取大腸桿菌中的克隆載體后，先用EcoRⅠ處理克隆載體，再將兩端形成的黏性末端補平，補平后再用XbaⅠ處理，得到了一端平末端，一端黏性末端的afp，同時選用________________(從表中選擇)處理PBI121質(zhì)粒，然后用DNA連接酶將PBI121與afp進(jìn)行連接，構(gòu)建afp基因表達(dá)載體。在此過程中，使afp的兩端形成不同的末端的意義是_____________________________________________。XbaⅠ和SmaⅠ可以防止afp反向連接，防止afp自身環(huán)化解析

(1)PCR是一項根據(jù)DNA半保留復(fù)制的原理，在體外提供參與DNA復(fù)制的各種組分與反應(yīng)條件，對目的基因的核苷酸序列進(jìn)行大量復(fù)制的技術(shù)。通過PCR可獲得大量的afp基因。在PCR過程中，引物與解旋后的單鏈結(jié)合，結(jié)合在單鏈DNA的3′端，然后子鏈從引物的3′端開始延伸。因此，擴增時需選用的引物是引物1、引物3。(2)由于afp的多個A聚合的尾與PUCm－T尾端多個聚合的T可以通過堿基互補配對相連，因此在構(gòu)建克隆載體時不需要用限制酶處理afp和PUCm－T。(3)據(jù)圖分析可知，成功導(dǎo)入克隆載體的大腸桿菌中，afp插入了LacZ基因內(nèi)部，使LacZ基因的結(jié)構(gòu)受到破壞，無法表達(dá)β－半乳糖苷酶，無法將培養(yǎng)基中的白色物質(zhì)X－gal轉(zhuǎn)化為藍(lán)色物質(zhì)，大腸桿菌菌落呈白色。未成功導(dǎo)入克隆載體的大腸桿菌中，LacZ基因結(jié)構(gòu)正常，可以表達(dá)β－半乳糖苷酶，可將培養(yǎng)基中的X－gal轉(zhuǎn)化為藍(lán)色物質(zhì)，大腸桿菌菌落呈藍(lán)色。(4)提取大腸桿菌中的克隆載體后，先用EcoRⅠ處理克隆載體，再將兩端形成的黏性末端補平，補平后再用XbaⅠ處理，得到了一端平末端，一端黏性末端的afp，根據(jù)題表可知，應(yīng)選用XbaⅠ(形成與afp相同的黏性末端)和SmaⅠ(形成平末端)處理PBI121質(zhì)粒，然后用DNA連接酶將PBI121與afp進(jìn)行連接，構(gòu)建afp基因表達(dá)載體。afp的兩端形成不同的末端，可以避免目的基因自身環(huán)化和反向連接。3.(2024·湖南長郡中學(xué)調(diào)研)IKK激酶由IKKα、IKKβ和IKKγ三種亞基組成，該酶參與動物體內(nèi)免疫細(xì)胞的分化。臨床上發(fā)現(xiàn)某重癥聯(lián)合免疫缺陷(SCID)患兒的IKKβ基因編碼區(qū)第1183位堿基T突變?yōu)镃。為研究該患兒發(fā)病機制，研究人員應(yīng)用大引物PCR定點突變技術(shù)獲得突變基因，并培育出SCID模型小鼠。圖1為定點突變獲得突變基因的過程。(1)在定點突變獲取突變基因時，PCR1中使用的引物有______________，PCR2中使用的引物有__________________。PCR1和PCR2不能在同一個反應(yīng)體系中進(jìn)行，原因是___________________________________________________________________。引物A、引物C引物B、大引物b引物之間能結(jié)合，會干擾引物和模板鏈的結(jié)合，影響PCR過程(2)PCR在第一個循環(huán)之前通常將DNA樣品加熱至95℃數(shù)分鐘進(jìn)行預(yù)變性處理，其目的是__________________________________________。由于大引物較長，含C與G的堿基較多，為減少非目標(biāo)基因的獲得，在PCR2復(fù)性過程中應(yīng)采取的措施是____________________________。增加大分子模板DNA徹底變性的概率適當(dāng)提高復(fù)性溫度(3)培育模型鼠的過程中，需用限制酶SacⅠ、HindⅢ對突變基因和載體進(jìn)行雙酶切，雙酶切的優(yōu)點是__________________________________________________________________________。

防止質(zhì)粒和目的基因的自身環(huán)化及反向連接研究人員經(jīng)鑒定、篩選獲得一只轉(zhuǎn)基因雜合鼠HE，讓HE與野生鼠雜交得F1，F(xiàn)1雌雄鼠隨機交配得F2。對F2中純合野生鼠WT、純合突變鼠HO、雜合鼠HE三種小鼠胸腺淋巴細(xì)胞中組成IKK激酶的三種亞基進(jìn)行提純和電泳，結(jié)果如圖2。據(jù)此結(jié)果推測SCID患者免疫缺陷產(chǎn)生的機制是___________________________________________________________________________。

IKKβ基因突變導(dǎo)致IKKβ含量減少，IKK激酶活力降低，不利于免疫細(xì)胞的分化解析

(1)在圖1獲取突變基因過程中，分析題圖可知，在PCR1中，需要兩種引物，將來在切取IKKβ基因時，需要在基因的左側(cè)用限制酶HindⅢ來切割，在基因的右側(cè)用限制酶SacⅠ來切割，因此在該基因的左端應(yīng)有限制酶HindⅢ識別的序列，在基因的右端應(yīng)有限制酶SacⅠ識別的序列，因此在PCR1中結(jié)合到基因右端的引物序列從5′端到3′端的開始部位應(yīng)含有限制酶SacⅠ識別的序列，所以要用到引物C，從題圖中看，另一個引物從5′端到3′端的序列中開始部位應(yīng)含有突變堿基C，所以要用到引物A。從圖中看，在PCR2中，有一個引物結(jié)合到了基因的左端，在它從5′端到3′端的序列的開始部位應(yīng)含有限制酶HindⅢ