(通用版)高考生物30個(gè)熱點(diǎn)微練29基因工程的操作程序

熱點(diǎn)微練29基因工程的操作程序(時(shí)間：15分鐘)1.(2021·山東濰坊期末)CRISPR—Cas9是細(xì)菌和古細(xì)菌在長期演化過程中形成的一種適應(yīng)性免疫防御機(jī)制，可用來對(duì)抗入侵的病毒及外源DNA，受此機(jī)制啟發(fā)，科學(xué)家們研發(fā)了CRISPR—Cas9基因編輯技術(shù)，這是一種對(duì)靶向基因進(jìn)行特定修飾的技術(shù)，其原理是由一個(gè)向?qū)NA分子引導(dǎo)核酸內(nèi)切酶Cas9到一個(gè)特定的基因位點(diǎn)進(jìn)行切割。通過設(shè)計(jì)向?qū)NA中20個(gè)堿基的識(shí)別序列，可人為選擇DNA上的任一目標(biāo)位點(diǎn)進(jìn)行切割(見下圖)。(1)CRISPR—Cas9基因編輯復(fù)合體中Cas9蛋白是由相應(yīng)基因指導(dǎo)，在細(xì)胞的________中合成的，其工作原理是特異性地切割目標(biāo)DNA的________(填化學(xué)鍵)；向?qū)NA中的堿基識(shí)別序列識(shí)別目標(biāo)DNA時(shí)遵循________原則，該復(fù)合體中，決定其在DNA上切割位點(diǎn)的是____________________________。(2)中國科學(xué)家從肺癌患者血液中提取某種細(xì)胞，利用CRISPR—Cas9基因編輯技術(shù)加入一個(gè)幫助這種細(xì)胞定向清除腫瘤細(xì)胞的新基因序列，然后再把這些細(xì)胞注入患者的血液，以達(dá)到殺死癌細(xì)胞的目的。這些細(xì)胞應(yīng)該是人體的________，這種治療方法屬于________(填“體內(nèi)”或“體外”)基因治療。(3)分析上述信息可知，CRISPR—Cas9基因編輯技術(shù)與早期基因工程相比最明顯的優(yōu)勢(shì)是。答案(1)核糖體磷酸二酯鍵堿基互補(bǔ)配對(duì)向?qū)NA中的識(shí)別序列(2)T淋巴細(xì)胞體外(3)CRISPR—Cas9基因編輯技術(shù)可人為地選擇DNA上的目標(biāo)位點(diǎn)進(jìn)行切割，目的性更強(qiáng)解析(1)CRISPR—Cas9基因編輯復(fù)合體中Cas9蛋白是在細(xì)胞的核糖體中合成的，其可切割目標(biāo)DNA的磷酸二酯鍵；向?qū)NA中的識(shí)別序列識(shí)別目標(biāo)DNA時(shí)遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則，該復(fù)合體中，決定其在DNA上切割位點(diǎn)的是向?qū)NA中的識(shí)別序列。(2)在這種細(xì)胞中加入定向清除腫瘤細(xì)胞的新基因序列后，再把這些細(xì)胞注入患者的血液，可以達(dá)到殺死癌細(xì)胞的目的，可判斷這些細(xì)胞應(yīng)該是人體的T淋巴細(xì)胞，這種治療方法屬于體外基因治療。(3)分析可知，與早期基因工程相比，CRISPR—Cas9基因編輯技術(shù)可以對(duì)靶向基因的特定位點(diǎn)進(jìn)行編輯，故其最明顯的優(yōu)勢(shì)是可人為地選擇DNA上的目標(biāo)位點(diǎn)進(jìn)行切割，目的性更強(qiáng)。2.(2021·河北張家口質(zhì)量監(jiān)測(cè))如圖為某種質(zhì)粒表達(dá)載體簡圖，小箭頭所指分別為限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ、BamHⅠ、SamⅠ的切割位點(diǎn)，P為啟動(dòng)子，T為終止子，ori為復(fù)制原點(diǎn)，已知目的基因的兩端分別有包括EcoRⅠ、BamHⅠ、SamⅠ在內(nèi)的多種酶的切割位點(diǎn)。外源DNA插入到ampR或tctR中會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的基因失活(ampR表示氨芐青霉素抗性基因，tctR表示四環(huán)素抗性基因)。回答下列問題：(1)基因工程中獲取目的基因常用的方法有___________________(答出兩點(diǎn)即可)。(2)在基因工程中使用的載體除質(zhì)粒外，還有________、________等。構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)，為避免出現(xiàn)自身環(huán)化，通常選用________(填圖中酶名稱)對(duì)該質(zhì)粒和目的基因進(jìn)行切割，質(zhì)粒被切割后斷開了________個(gè)磷酸二酯鍵。被切割后的質(zhì)粒和目的基因經(jīng)DNA連接酶連接后首先導(dǎo)入大腸桿菌中，為了篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌，一般需要用含________的培養(yǎng)基進(jìn)行培養(yǎng)。答案(1)從自然界已有物種中分離、人工的方法合成(或從基因文庫中獲取目的基因、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因、直接人工合成)(2)λ噬菌體的衍生物動(dòng)植物病毒EcoRⅠ、BamHⅠ4氨芐青霉素解析(1)基因工程中獲取目的基因常用的方法有從自然界已有物種中分離、人工的方法合成。(2)質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒都可作為基因工程中的載體。為避免出現(xiàn)自身環(huán)化，應(yīng)選擇的限制酶是EcoRⅠ、BamHⅠ，質(zhì)粒被切割后斷開4個(gè)磷酸二酯鍵，由于四環(huán)素基因被破壞，所以需要用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基對(duì)大腸桿菌進(jìn)行培養(yǎng)，便于篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌。3.(2021·福建福州適應(yīng)性練習(xí))乙烯具有促進(jìn)果實(shí)成熟的作用，ACC氧化酶和ACC合成酶是番茄細(xì)胞內(nèi)合成乙烯的兩個(gè)關(guān)鍵酶。利用反義DNA技術(shù)(原理如圖1)，可以抑制這兩個(gè)基因的表達(dá)，從而使番茄具有耐儲(chǔ)存、宜運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。圖2為融合ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因的反義基因表達(dá)載體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1反義基因技術(shù)圖2反義基因表達(dá)載體(1)圖2中的2A11為特異性啟動(dòng)子，則2A11應(yīng)在番茄的________(填器官名稱)中表達(dá)。(2)從番茄成熟果實(shí)中提取________作為模板，利用反轉(zhuǎn)錄法合成ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因，對(duì)它們進(jìn)行拼接構(gòu)成融合基因并擴(kuò)增。(3)合成出的ACC氧化酶基因兩端分別含限制酶BamHⅠ和XbaⅠ的酶切位點(diǎn)，ACC合成酶基因兩端含SacⅠ和XbaⅠ的酶切位點(diǎn)，用限制酶________對(duì)上述兩個(gè)基因進(jìn)行切割后，再將它們拼接成融合基因，相應(yīng)的Ti質(zhì)粒和融合基因均使用限制酶_____________________進(jìn)行切割，以確保融合基因能夠插入載體中。(4)為了實(shí)現(xiàn)圖1中反義基因的效果，應(yīng)將融合基因________(填“正向”或“反向”)插入啟動(dòng)子2A11的下游即可構(gòu)成反義融合基因。(5)在檢測(cè)番茄細(xì)胞中是否存在反義融合基因時(shí)，________(填“能”或“不能”)用放射性物質(zhì)標(biāo)記的ACC氧化(合成)酶基因片段作探針進(jìn)行檢測(cè)，理由是。答案(1)果實(shí)(2)RNA(3)XbaⅠBamHⅠ和SacⅠ(4)反向(5)不能番茄細(xì)胞內(nèi)本來就存在ACC氧化(合成)酶基因，能與ACC氧化(合成)酶基因探針發(fā)生分子雜交解析(1)番茄食用的是果實(shí)，因此，啟動(dòng)子2A11應(yīng)在番茄的果實(shí)中表達(dá)。(2)從番茄成熟果實(shí)中提取RNA作為模板，利用反轉(zhuǎn)錄法合成ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因。(3)使用限制酶XbaⅠ對(duì)合成出的ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因進(jìn)行切割后，兩種基因有相同的黏性末端，可將二者拼接形成融合基因。相應(yīng)的Ti質(zhì)粒和融合基因均使用限制酶BamHⅠ和SacⅠ進(jìn)行切割，然后再連接，可以確保融合基因能夠插入載體中。(4)為了實(shí)現(xiàn)圖1中反義基因的效果，應(yīng)將融合基因反向插入啟動(dòng)子2A11的下游。(5)番茄細(xì)胞內(nèi)本來就存在ACC氧化(合成)酶基因，能與ACC氧化(合成)酶基因探針發(fā)生分子雜交，因此，不能用放射性物質(zhì)標(biāo)記的ACC氧化(合成)酶基因作為探針進(jìn)行檢測(cè)。4.(2021·遼寧錦州聯(lián)合校期末)通過把編碼乙型肝炎病毒表面抗原的基因定向插入酵母菌細(xì)胞中，使之充分表達(dá)，再經(jīng)純化可制得乙型肝炎疫苗?；卮鹣铝袉栴}：(1)人體接種乙型肝炎疫苗后，該疫苗可作為________刺激機(jī)體發(fā)生特異性免疫反應(yīng)。乙型肝炎疫苗先后需要接種多次，其目的是。(2)如果已知乙型肝炎病毒表面抗原的氨基酸序列，則可以推測(cè)出相應(yīng)目的基因的核苷酸序列，但推測(cè)出的目的基因核苷酸序列并不是唯一的，其原因是。(3)將編碼乙型肝炎病毒表面抗原的基因?qū)虢湍妇?xì)胞之前需要構(gòu)建基因表達(dá)載體，這一過程中需要的工具酶主要有________________________。構(gòu)建的基因表達(dá)載體中，編碼乙型肝炎病毒表面抗原的基因應(yīng)該位于________________________之間。(4)將編碼乙型肝炎病毒表面抗原的基因?qū)虢湍妇?xì)胞時(shí)，使該基因在酵母菌細(xì)胞中得以穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是。答案(1)抗原使人體產(chǎn)生更多的抗體和記憶細(xì)胞(2)決定氨基酸的密碼子具有簡并性(或決定一種氨基酸的密碼子往往不是只有一種)(3)限制酶和DNA連接酶啟動(dòng)子和終止子(4)確保編碼乙型肝炎病毒表面抗原的基因插入到酵母菌細(xì)胞的染色體DNA上解析(1)乙型肝炎疫苗可作為抗原引起人體產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng)。乙型肝炎疫苗需先后接種多次的目的是使人體產(chǎn)生更多的抗體和記憶細(xì)胞，以發(fā)揮最大的免疫效果。(2)由于mRNA上的密碼子具有簡并性，根據(jù)蛋白質(zhì)的氨基酸序列推測(cè)出的mRNA的核苷酸序列不是唯一的，所以推測(cè)出的基因的核苷酸序列不是唯