2024屆高考生物二輪專(zhuān)題復(fù)習(xí)與測(cè)試專(zhuān)題九生物技術(shù)與工程第17講基因工程考點(diǎn)一基因工程

第17講基因工程答案：DNA連接酶基因表達(dá)載體的構(gòu)建設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)脫氧核苷酸序列基因自然界沒(méi)有酒精藍(lán)色1.(選擇性必修3P76“從社會(huì)中來(lái)”)科學(xué)家利用蘇云金桿菌的“殺蟲(chóng)基因”轉(zhuǎn)到棉花里，讓棉花產(chǎn)生Bt抗蟲(chóng)蛋白抵抗蟲(chóng)害。檢測(cè)Bt基因是否插入到棉花的DNA上。請(qǐng)簡(jiǎn)要寫(xiě)出該方法的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________提示：將轉(zhuǎn)基因的棉花的基因組DNA提取出來(lái)，將含Bt基因的DNA片段進(jìn)行PCR技術(shù)擴(kuò)增，并將擴(kuò)增出的基因片段進(jìn)行電泳鑒定。若僅出現(xiàn)一條帶，表明目的基因已插入到受體細(xì)胞的DNA中。2．(選擇性必修3P80“文字信息”)構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，為避免DNA片段和載體自身環(huán)化及基因表達(dá)載體等的任意拼接，應(yīng)采取何種措施？________________________________________________________________________提示：采用不同的限制酶切割，產(chǎn)生不同的黏性末端。3.(選擇性必修3P90“資料卡”)干擾素是一種具有干擾病毒復(fù)制作用的糖蛋白，臨床上被廣泛用于治療病毒感染性疾病。利用大腸桿菌可構(gòu)建干擾素工程菌，該工程菌不能生產(chǎn)有活性的干擾素，請(qǐng)解釋其原因。________________________________________________________________________________________________________________________________________________提示：大腸桿菌為原核生物，無(wú)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，不具備加工干擾素的能力。4．(選擇性必修3P102“相關(guān)信息”)轉(zhuǎn)基因植物所攜帶的目的基因可能傳遞給非轉(zhuǎn)基因植物，造成基因污染。如果將目的基因?qū)肴~綠體DNA中，就可以有效避免基因污染，原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________提示：葉綠體基因不會(huì)通過(guò)花粉傳給下一代。5.(選擇性必修3P54“文字信息”)治療性克隆獲得的組織器官在移植時(shí)一般不會(huì)出現(xiàn)排異反應(yīng)，其根本原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________提示：治療性克隆獲得的組織和器官的絕大多數(shù)遺傳物質(zhì)和患者相同。1.有時(shí)為了滿足應(yīng)用需要，會(huì)在運(yùn)載體中人工構(gòu)建誘導(dǎo)型啟動(dòng)子，其目的是什么？答案：當(dāng)誘導(dǎo)物存在時(shí)，可以激活或抑制目的基因的表達(dá)。2．做粗提取DNA的實(shí)驗(yàn)時(shí)，常選用雞血細(xì)胞、豬肝細(xì)胞以及新鮮的洋蔥、菜花作為實(shí)驗(yàn)材料，而不選用豬血細(xì)胞，原因是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________答案：雞血、豬肝以及洋蔥、菜花的細(xì)胞中含有細(xì)胞核，而且以上材料容易獲得，而哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞中沒(méi)有細(xì)胞核和細(xì)胞器?？键c(diǎn)一基因工程(2022·廣東卷)“綠水逶迤去，青山相向開(kāi)”大力發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)已成為全社會(huì)的共識(shí)?；谀承┧缶奶厥獯x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(lái)自高污染排放企業(yè))為原料，通過(guò)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)。回答下列問(wèn)題：(1)研究者針對(duì)每個(gè)需要擴(kuò)增的酶基因(如圖)設(shè)計(jì)一對(duì)________________，利用PCR技術(shù)，在優(yōu)化反應(yīng)條件后擴(kuò)增得到目標(biāo)酶基因。(2)研究者構(gòu)建了一種表達(dá)載體pMTL80k，用于在梭菌中建立多基因組合表達(dá)庫(kù)，經(jīng)篩選后提高丙酮的合成量。該載體包括了啟動(dòng)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(guò)程中發(fā)現(xiàn)重組梭菌大量表達(dá)上述酶蛋白時(shí)，出現(xiàn)了生長(zhǎng)遲緩的現(xiàn)象，推測(cè)其原因可能是________________________________，此外丙酮的積累會(huì)傷害細(xì)胞，需要進(jìn)一步優(yōu)化菌株和工藝才能擴(kuò)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(shí)現(xiàn)了________________，體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)。從“碳中和”的角度看，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于________________________________________________________________________________________________________________________________________________，具有廣泛的應(yīng)用前景和良好的社會(huì)效益。解析：(1)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目標(biāo)酶基因，首先需要根據(jù)目標(biāo)酶基因兩端的堿基序列設(shè)計(jì)一對(duì)引物，引物與模板鏈結(jié)合后，耐高溫的DNA酶才能從引物的3′端延伸子鏈。(2)基因表達(dá)載體中，抗生素抗性基因作為標(biāo)記基因，可用于篩選含有基因表達(dá)載體的受體細(xì)胞，終止子可終止轉(zhuǎn)錄，使轉(zhuǎn)錄在需要的地方停下來(lái)。(3)重組梭菌大量表達(dá)上述酶蛋白時(shí)，在這些酶蛋白的作用下，二氧化碳等氣體大量用于合成丙酮，而不是用于重組梭菌的生長(zhǎng)，所以會(huì)導(dǎo)致生長(zhǎng)遲緩。(4)根據(jù)題意可知，這種生產(chǎn)高附加值化工產(chǎn)品的新技術(shù)，以高污染企業(yè)排放的二氧化碳等一碳溫室氣體為原料，實(shí)現(xiàn)了廢物的資源化，體現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)。從“碳中和”的角度看，該技術(shù)生產(chǎn)丙酮的過(guò)程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，有利于減緩溫室效應(yīng)，并實(shí)現(xiàn)較高的經(jīng)濟(jì)效益，所以具有廣泛的應(yīng)用前景和良好的社會(huì)效益。答案：(1)引物(2)作為標(biāo)記基因，篩選含有基因表達(dá)載體的受體細(xì)胞終止轉(zhuǎn)錄，使轉(zhuǎn)錄在需要的地方停下來(lái)(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(zhǎng)(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1．圖解基因工程的三種工具2．圖解基因工程的操作步驟3．圖解PCR相關(guān)知識(shí)4．PCR擴(kuò)增圖解5．圖解蛋白質(zhì)工程特別提醒基因工程操作的四個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)(1)目的基因的插入位點(diǎn)不是隨意的，基因表達(dá)需要啟動(dòng)子與終止子的調(diào)控，所以目的基因應(yīng)插入啟動(dòng)子與終止子之間的部位。(2)基因工程操作過(guò)程中只有第三步(將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞)沒(méi)有堿基互補(bǔ)配對(duì)現(xiàn)象。(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法原理：農(nóng)桿菌易感染植物細(xì)胞，并將其Ti質(zhì)粒上的TDNA轉(zhuǎn)移并整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上。(4)啟動(dòng)子≠起始密碼子，終止子≠終止密碼子；啟動(dòng)子和終止子位于DNA片段上，分別控制轉(zhuǎn)錄過(guò)程的啟動(dòng)和終止；起始密碼子和終止密碼子位于mRNA上，分別控制翻譯過(guò)程的啟動(dòng)和終止。題點(diǎn)一：圍繞基因工程的操作工具，考查理解能力1．(2023·浙江統(tǒng)考一模)用DNA重組技術(shù)可以賦予生物新的遺傳特性，再利用細(xì)胞工程與胚胎工程創(chuàng)造出更符合人類(lèi)需要的生物產(chǎn)品。在此過(guò)程中需要使用多種工具和物質(zhì)。下列敘述正確的是()A．進(jìn)行基因工程時(shí)所用到的工具酶有：限制性內(nèi)切核酸酶、DNA連接酶和運(yùn)載體。B．制取單克隆抗體時(shí)，要得到分泌特定抗體的雜交瘤細(xì)胞需使用選擇培養(yǎng)基進(jìn)行篩選。C．卵裂結(jié)束后，囊胚細(xì)胞進(jìn)入下一階段分化，經(jīng)過(guò)了一系列復(fù)雜變化。D．若要使植物獲得抗蟲(chóng)性狀，可從蘇云金桿菌體內(nèi)提取出凝集素基因轉(zhuǎn)入植物體中。解析：進(jìn)行基因工程時(shí)所用到的工具酶有：限制性內(nèi)切核酸酶、DNA連接酶，運(yùn)載體不是工具酶，A項(xiàng)錯(cuò)誤；單克隆抗體制備過(guò)程中進(jìn)行了兩次篩選，一次篩選是使用選擇培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細(xì)胞；另一次篩選是進(jìn)行抗體陽(yáng)性檢測(cè)以篩選出能產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞，B項(xiàng)錯(cuò)誤；高等哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育經(jīng)歷的時(shí)期是受精卵→卵裂期→桑葚胚期→囊胚期→原腸胚期→幼體，囊胚期通過(guò)一系列的分裂分化進(jìn)入原腸胚，原腸胚期進(jìn)行了各種組織器官的分化，C項(xiàng)正確；若要使植物獲得抗蟲(chóng)性狀，可從蘇云金桿菌體內(nèi)提取出凝集素基因構(gòu)建基因表達(dá)載體，將基因表達(dá)載體轉(zhuǎn)入植物體中，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：C題點(diǎn)二：通過(guò)基因工程的操作過(guò)程，考查綜合應(yīng)用能力2．(2023·廣東模考)噬菌體輔助連續(xù)進(jìn)化技術(shù)(PACE)將生物分子的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)化與噬菌體M13的生命周期結(jié)合在一起(該噬菌體的生命周期僅為10分鐘)，使實(shí)驗(yàn)室中生物分子的進(jìn)化速度提高了100倍。該技術(shù)有望讓制藥業(yè)使用實(shí)驗(yàn)室培育出來(lái)的蛋白質(zhì)、核酸等成分按需制藥。噬菌體M13的增殖依賴(lài)于pⅢ蛋白。PACE技術(shù)，首先用某目的基因替換原來(lái)的pⅢ蛋白基因，構(gòu)建含有目的基因的pⅢ蛋白缺陷型噬菌體(SP)，然后用SP侵染培養(yǎng)池中的宿主E.coli(其質(zhì)粒中含有與目的基因活性相關(guān)聯(lián)的pⅢ蛋白基因)。SP必須進(jìn)化出有效突變才能啟動(dòng)質(zhì)粒上pⅢ蛋白基因的表達(dá)，噬菌體才能獲得增殖能力并持續(xù)侵染其他宿主，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)化(過(guò)程如圖所示)。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：(1)獲取目的基因后，常用______________技術(shù)對(duì)其進(jìn)行快速擴(kuò)增。構(gòu)建pⅢ蛋白缺陷型噬菌體(SP)的遺傳改造過(guò)程需要用到的工具酶有______________，SP侵染宿主E.coli的過(guò)程相當(dāng)于基因工程基本操作程序中的________________________。(2)宿主E.coli的輔助質(zhì)粒(AP)包含有與目的基因活性相關(guān)聯(lián)的pⅢ蛋白基因，是為了對(duì)噬菌體(SP)進(jìn)行____________________。除此之外，AP還應(yīng)包含有________________才能驅(qū)動(dòng)目的基因轉(zhuǎn)錄出mRNA。(3)研究人員向PACE的培養(yǎng)池不斷引流入新鮮的宿主細(xì)胞，并設(shè)置培養(yǎng)液流出速度稍快于宿主細(xì)胞的增殖速度，其目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)PCR的原理是DNA的半保留復(fù)制，故目的基因快速擴(kuò)增方法為PCR(或聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))技術(shù)?；虮磉_(dá)載體的構(gòu)建過(guò)程中需要用到的工具酶有限制性內(nèi)切核酸酶、DNA連接酶，SP侵染宿主E.coli的過(guò)程相當(dāng)于基因工程基本操作程序中的將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞。(2)AP包含有與目的基因活性相關(guān)聯(lián)的pⅢ蛋白基因，是為了對(duì)噬菌體(SP)進(jìn)行篩選(篩選有效突變的噬菌體)，啟動(dòng)子是