2025屆高考生物二輪復(fù)習(xí)【第1部分】大概念整合6必考大題突破系列05生物技術(shù)與工程類(lèi)解題技巧與答題規(guī)則教案(新教材)

(2022·山東卷)某種類(lèi)型的白血病由蛋白P引發(fā)，蛋白UBC可使P被蛋白酶識(shí)別并降解，藥物A可通過(guò)影響這一過(guò)程對(duì)該病起到治療作用。為探索藥物A治療該病的機(jī)理，需構(gòu)建重組載體以獲得融合蛋白FLAG-P和FLAG-P△。P△是缺失特定氨基酸序列的P，F(xiàn)LAG是一種短肽，連接在P或P△的氨基端，使融合蛋白能與含有FLAG抗體的介質(zhì)結(jié)合，但不影響P或P△的功能。(1)為構(gòu)建重組載體，需先設(shè)計(jì)引物，通過(guò)PCR特異性擴(kuò)增P基因。用于擴(kuò)增P基因的引物需滿足的條件是__________________________________。為使PCR產(chǎn)物能被限制酶切割，需在引物上添加相應(yīng)的限制酶識(shí)別序列，該限制酶識(shí)別序列應(yīng)添加在引物的______(填“3′端”或“5′端”)。(2)PCR擴(kuò)增得到的P基因經(jīng)酶切連接插入載體后，與編碼FLAG的序列形成一個(gè)融合基因，如圖甲所示，其中“ATGTGCA”為P基因編碼鏈起始序列。將該重組載體導(dǎo)入細(xì)胞后，融合基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA序列正確，翻譯出的融合蛋白中FLAG的氨基酸序列正確，但P基因?qū)?yīng)的氨基酸序列與P不同。據(jù)圖甲分析，出現(xiàn)該問(wèn)題的原因是_________________________________________。修改擴(kuò)增P基因時(shí)使用的帶有EcoRⅠ識(shí)別序列的引物來(lái)解決該問(wèn)題，具體修改方案是________________________________________。圖甲(3)融合蛋白表達(dá)成功后，將FLAG-P、FLAG-P△、藥物A和UBC按照?qǐng)D乙中的組合方式分成5組。各組樣品混勻后分別流經(jīng)含F(xiàn)LAG抗體的介質(zhì)，分離出與介質(zhì)結(jié)合的物質(zhì)并用UBC抗體檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如圖丙所示。已知FLAG-P和FLAG-P△不能降解UBC，由①②③組結(jié)果的差異推測(cè)，藥物A的作用是______________________________________________________________；由②④組或③⑤組的差異推測(cè)，P△中缺失的特定序列的作用是_____________________________________________________________。圖丙(4)根據(jù)以上結(jié)果推測(cè)，藥物A治療該病的機(jī)理是________________________________________________________________________________。(1)兩種引物分別與兩條模板鏈3′端的堿基序列互補(bǔ)配對(duì)5′端(2)在轉(zhuǎn)錄出的mRNA中，限制酶識(shí)別序列對(duì)應(yīng)的最后兩個(gè)堿基與P基因?qū)?yīng)的第一個(gè)堿基構(gòu)成一個(gè)密碼子，導(dǎo)致讀碼框改變，翻譯出的氨基酸序列改變?cè)贓coRⅠ識(shí)別序列前后增加堿基，使其堿基數(shù)目加上FLAG的堿基數(shù)目為3的倍數(shù)(3)促進(jìn)UBC與FLAG-P的結(jié)合P△中缺失的特定序列是與UBC結(jié)合的關(guān)鍵序列(4)藥物A促進(jìn)UBC與FLAG-P的結(jié)合，從而促進(jìn)蛋白P被蛋白酶識(shí)別并降解，達(dá)到治療的目的(1)能與P基因/目的基因母鏈的一段堿基序列互補(bǔ)配對(duì)，短單鏈核酸(2分)5′端(2分)以下采分點(diǎn)缺一不可(0分/2分)：①P基因/目的基因，必須點(diǎn)出來(lái)；②堿基互補(bǔ)配對(duì)/互補(bǔ)配對(duì)，必須點(diǎn)出來(lái)；③5′端不能落下，否則不得分；(2)P基因編碼鏈的第一個(gè)堿基與EcoRⅠ識(shí)別序列的最后兩個(gè)堿基編碼一個(gè)氨基酸，導(dǎo)致mRNA被錯(cuò)位讀取(2分)在引物中的EcoRⅠ識(shí)別序列3′端添加3n＋1個(gè)堿基(2分)第1個(gè)小空描述清楚，答出意思即可，常見(jiàn)答案有三類(lèi)：①P基因的堿基序列原來(lái)是……現(xiàn)在變成了……/起始序列是……現(xiàn)在是……；②EcoRⅠ的堿基數(shù)目不是3的倍數(shù)；③P基因在轉(zhuǎn)錄時(shí)堿基錯(cuò)位/移碼/讀取錯(cuò)誤均可，但氨基酸錯(cuò)位/基因錯(cuò)位不得分。第2個(gè)小空描述清楚添加堿基的數(shù)目及位置即可得分，常見(jiàn)答案：①在EcoRⅠ識(shí)別序列的3′端/右端/下游/末端添加3n＋1個(gè)堿基；②在P基因的5′端/左端/上游/前端添加3n＋1個(gè)堿基；③在P基因和EcoRⅠ之間添加……。特別注意，若寫(xiě)成堿基對(duì)則不得分。(3)增強(qiáng)FLAG-P與UBC的結(jié)合(1分)參與P與UBC的結(jié)合(1分)以下采分點(diǎn)缺一不可(0分/1分)：①增強(qiáng)/加強(qiáng)/提高/強(qiáng)化/促進(jìn)，必須點(diǎn)明一個(gè)向上的動(dòng)詞；②FLAG-P/P與UBC，專(zhuān)有名詞寫(xiě)錯(cuò)不得分；③作用/結(jié)合，識(shí)別不得分；④與UBC的結(jié)合有關(guān)/是UBC的結(jié)合位點(diǎn)/是UBC的受體均可；(4)藥物A通過(guò)增強(qiáng)/加強(qiáng)/促進(jìn)/提高P與UBC的結(jié)合/作用來(lái)促進(jìn)P/復(fù)合物降解(2分)以下4個(gè)采分點(diǎn)缺一不可(0分/2分)：①增強(qiáng)/加強(qiáng)/促進(jìn)/提高，必須體現(xiàn)一個(gè)正向的方向才可，引導(dǎo)/讓/使，都不得分；②必須點(diǎn)出P與UBC，P蛋白/FLAG-P和UBC蛋白都可以，其余物質(zhì)都不得分；③必須點(diǎn)出結(jié)合、親和、影響或作用，其余描述，例如識(shí)別、合成、產(chǎn)生、表達(dá)、活性、數(shù)量，不得分；④必須點(diǎn)出P的去向是降解、分解、水解或者含量減少，否則不得分(2023·安徽阜陽(yáng)模擬)科研人員獲取了phb2蛋白的基因編碼序列(簡(jiǎn)稱(chēng)phb2基因)，利用基因工程的方法使大腸桿菌表達(dá)該蛋白，以便進(jìn)一步檢測(cè)phb2蛋白抑制腫瘤細(xì)胞增殖和擴(kuò)散的效果。如圖1是phb2基因編碼區(qū)序列以及兩端需添加的、能被相關(guān)酶識(shí)別的序列，圖2為研究所用表達(dá)載體示意圖，表格為有關(guān)的限制酶種類(lèi)及識(shí)別序列和切割位點(diǎn)?；卮鹣铝袉?wèn)題：圖1圖2(1)在利用PCR擴(kuò)增phb2基因時(shí)，為了使PCR產(chǎn)物能被限制酶切割，以便構(gòu)建基因表達(dá)載體，可以考慮在引物的________(填“3′-端”或“5′-端”)添加限制酶識(shí)別序列。據(jù)圖可推斷，擴(kuò)增α鏈時(shí)需添加的限制酶識(shí)別序列以及所用引物的堿基序列是5′-________-3′。已知AUG為phb2蛋白合成的起始密碼子，則構(gòu)建符合要求的表達(dá)載體所用的工具酶有PvitⅡ、__________________。(2)將符合要求的基因表達(dá)載體導(dǎo)入工程菌后，可用__________技術(shù)檢測(cè)phb2蛋白是否合成，通過(guò)提取、分離和純化，從發(fā)酵液中獲得該蛋白。為防止phb2蛋白在工程菌細(xì)胞中被降解，在發(fā)酵過(guò)程中應(yīng)選用________缺陷型工程菌作為受體細(xì)胞，且在發(fā)酵結(jié)束后的純化過(guò)程中應(yīng)添加蛋白酶抑制劑。(3)腫瘤細(xì)胞通常培養(yǎng)在________________(氣體及比例)的恒溫培養(yǎng)箱中，將適量phb2蛋白加入培養(yǎng)液后，若腫瘤細(xì)胞___________________，則表明該蛋白具有抑制腫瘤細(xì)胞增殖和擴(kuò)散作用，據(jù)此可進(jìn)一步地深入研究。解析：(1)進(jìn)行PCR擴(kuò)增目的基因時(shí)，需在引物的5′-端添加限制酶識(shí)別序列，根據(jù)圖1目的基因所在DNA片段的3′-端、5′-端的分布，擴(kuò)增α鏈時(shí)其右邊需要添加PvitⅡ識(shí)別序列5′-CAGCTG-3′，且引物需要與α鏈堿基序列5′-AAATGA-3′互補(bǔ)配對(duì)，故擴(kuò)增α鏈時(shí)所用引物的堿基序列是5′-CAGCTGTCATTT-3′；因AUG為蛋白的起始密碼子，根據(jù)基因表達(dá)的知識(shí)，可以判斷基因轉(zhuǎn)錄時(shí)以β鏈為模板，即RNA的移動(dòng)方向?yàn)閺淖蟮接?，圖2中的啟動(dòng)子方向已經(jīng)確定，因此，為保證基因能正常表達(dá)，根據(jù)圖1的限制酶識(shí)別序列、圖2中限制酶的位置，需要用限制酶PvitⅡ、XbaⅠ，由于PvitⅡ切出的是平末端，因此需要用T4DNA連接酶進(jìn)行連接。(2)將表達(dá)載體導(dǎo)入工程菌后，phb2蛋白是否合成可用抗原—抗體雜交技術(shù)檢測(cè)，從發(fā)酵液中獲得該蛋白的方法為提取、分離和純化；為防止phb2蛋白在工程菌細(xì)胞中被降解，在發(fā)酵過(guò)程中應(yīng)選用不能合成蛋白酶(蛋白酶缺陷型)工程菌作為受體細(xì)胞，且在發(fā)酵結(jié)束后的純化過(guò)程中應(yīng)添加蛋白酶的抑制劑。(3)腫瘤細(xì)胞通常培養(yǎng)在95%的空氣和5%的CO2的恒溫培養(yǎng)箱中，將適量phb2蛋白加入培養(yǎng)液后，