高考二輪復(fù)習(xí)生物試題（新高考新教材）大題分析與表達練6-基因工程類大題突破

6基因工程類大題突破1.(2023·湖南長沙模擬)為使甘藍具有抗除草劑能力,科研人員將除草劑草甘膦抗性基因轉(zhuǎn)入甘藍植株,獲得抗草甘膦轉(zhuǎn)基因甘藍。(1)草甘膦抗性基因一條鏈的兩端序列如下,采用PCR技術(shù)獲取和擴增草甘膦抗性基因,應(yīng)選用的引物組合為()A.5'CTTGGATGAT3'和5'TCTGTTGAAT3'B.5'CTTGGATGAT3'和5'TAAGTTGTCT3'C.5'ATTCAACAGA3'和5'ATCATCCAAG3'D.5'ATTCAACAGA3'和5'GAACCTACTA3'(2)基因工程中最核心的步驟是(填數(shù)字編號),其目的是

。(3)步驟②用處理農(nóng)桿菌后獲得感受態(tài)細胞,以便將重組質(zhì)粒導(dǎo)入。步驟③將農(nóng)桿菌與甘藍愈傷組織共培養(yǎng)后,在步驟④的培養(yǎng)基中添加以便篩選出含目的基因的甘藍植株。

(4)若目的基因用BamHⅠ和BglⅡ剪切,質(zhì)粒用BamHⅠ剪切,酶切后的目的基因存在正向與反向兩種連接方式,可用酶對兩種重組質(zhì)粒進行剪切,通過凝膠電泳分析產(chǎn)物大小進行區(qū)分,如下圖所示,圖中(填“樣品1”或“樣品2”)為所需基因表達載體。

限制酶識別序列和切割位點BamHⅠBglⅡEcoRⅠ2.(2023·湖北模擬)玉米是我國乃至全球總產(chǎn)量最高的糧食作物,玉米植株一般為雌雄同株異花,同時也存在只有雄花序的雄株和只有雌花序的雌株。玉米的性別由獨立遺傳的兩對等位基因(E/e和T/t)控制;其中E和T同時存在時,表現(xiàn)為雌雄同株異花;僅有T而沒有E時,表現(xiàn)為雄株;t隱性純合時,表現(xiàn)為雌株。(1)選取雌雄同株純合子和雌株進行雜交,獲得F1后自交得到F2。若F2中不出現(xiàn)雄株,則親本的基因型分別為;若F2中出現(xiàn)3/16雄株,則親本的基因型分別為。

(2)若一雄株與一雌株雜交,子代中雌株占1/2,則親本可能的基因型有(寫出兩種基因型組合)。

(3)培育抗除草劑玉米可有效降低玉米種植中的勞動總量。草甘膦是目前世界上使用最廣泛的除草劑,EPSPS基因是常用的抗草甘膦基因。①EPSPS基因某條鏈的末端序列如下圖:圖1采用PCR技術(shù)獲取和擴增EPSPS基因時,所需要的兩種引物序列分別為(標出5'和3'端)。

②下表為相關(guān)限制酶及其識別序列,圖2為經(jīng)切割得到的目的基因及末端(除黏性末端序列外,其他堿基序列省略),圖3為所使用的質(zhì)粒,其中Tetr、Ampr為標記基因。限制酶BamHⅠBclⅠSmaⅠSau3AⅠ識別位點及切割位點圖2圖3據(jù)圖3可知,將EPSPS基因?qū)胗衩准毎姆椒?對質(zhì)粒進行酶切應(yīng)選用的兩種限制酶為。

③用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化玉米幼胚后,向培養(yǎng)基中加入草甘膦篩選出成功導(dǎo)入目的基因的幼胚。提取培養(yǎng)后的植株DNA,進行目的基因的檢測和鑒定,從玉米細胞提取DNA過程中,加入預(yù)冷的酒精的目的是。

④下表為鑒定含EPSPS基因植株的4種方法。預(yù)測同一后代群體中,4種方法檢出的含EPSPS基因植株的比例從小到大依次是。

方法檢測對象檢測目標檢出的含G基因植株的比例PCR擴增基因組DNAEPSPS基因X1分子雜交總mRNAEPSPS基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物X2抗原—抗體雜交總蛋白質(zhì)EPSPS基因編碼的蛋白質(zhì)X3噴灑除草劑幼苗抗草甘膦幼苗X43.(2023·福建龍巖三模)重組PCR技術(shù)是一項新的PCR技術(shù),通過重組PCR技術(shù)能將兩個不同的DNA連接成為一個新DNA分子。某科研小組從豬源大腸桿菌中擴增得到LTB和ST1兩個基因片段,利用重組PCR技術(shù)構(gòu)建了LTB—ST1融合基因,制備過程如圖1所示?；卮鹣铝袉栴}。圖1(1)利用PCR技術(shù)擴增目的基因的過程中,向反應(yīng)體系中加入的物質(zhì)除了引物和模板鏈外,還需要加入。利用PCR技術(shù)擴增目的基因,依據(jù)的生物學(xué)原理是。

(2)從P2、P3兩種引物的角度分析,LTB和ST1基因能夠融合的關(guān)鍵是PCR1和PCR2不能在同一個反應(yīng)體系中進行,原因是

。

(3)②過程(填“需要”或“不需要”)加入引物,原因是

。

(4)科研小組為了檢測是否成功構(gòu)建出融合基因,將反應(yīng)后體系中的各種DNA分子進行電泳,結(jié)果如圖2所示。則融合基因最可能是。

圖24.(2023·山東濟南模擬)研究人員從麻瘋樹油中篩選出能產(chǎn)生脂肪酶(LA)的細菌,經(jīng)誘變后獲得兩突變體菌株。突變體1菌株產(chǎn)生的酶LA1可耐高溫,突變體2菌株產(chǎn)生的酶LA2具有高催化效率,且LA1基因和LA2基因具有93%的同源性。研究人員期望采用PCR技術(shù)通過基因重組的方法優(yōu)化基因序列,獲得更適于高效生產(chǎn)的酶?；卮鹣铝袉栴}。(1)采用PCR技術(shù)擴增LA1時,除模板、原料、酶、緩沖液等條件外,還需加入引物,引物的作用是。

(2)LA1基因的序列如圖1所示,若只使用1種引物,其他條件無誤,PCR后只合成出了與模板b鏈相同的單鏈。該實驗使用的引物序列5'3'(寫出引物對應(yīng)的15個堿基),若擴增圖中序列時引物選擇正確,PCR操作過程沒有問題,但對產(chǎn)物進行電泳時,發(fā)現(xiàn)除了目標序列外還有很多非特異性條帶,請分析出現(xiàn)此情況的原因。(2點即可)。

圖1LA1基因(3)傳統(tǒng)的基因重組可采用限制酶切再用DNA連接酶連接的方式獲得重組的基因,但存在工作量大、效率低等缺點,交錯延伸PCR技術(shù)可以解決以上問題。此技術(shù)采用LA1、LA2均作模板,具體流程如圖2(僅顯示其中一條鏈延伸情況)。經(jīng)過過程①80輪交錯循環(huán)后,可獲得PCR混合產(chǎn)物,請比較PCR過程中的第三個步驟中,交錯延伸PCR與普通PCR技術(shù)的區(qū)別是。最終獲得的混合PCR產(chǎn)物中,DNA分子的種類數(shù)為(填字母)。

a.4種 b.16種c.64種 d.無法計算獲得的重組LA基因中,同時具有LA1和LA2基因序列的原因是

。圖2(4)將所獲得的PCR混合產(chǎn)物插入PM質(zhì)粒,圖中A為啟動子、B為氯霉素抗性基因cat,C為終止子,D為asd突變基因[asd基因是編碼細菌二氨基庚二酸(DAP)合成途徑的關(guān)鍵酶,DAP是細菌細胞壁的主要成分,asd基因缺失時,將導(dǎo)致菌株生長對DAP依賴],E為復(fù)制原點,箭頭處指不同限制酶的識別位點。為使目的基因定向插入PM質(zhì)粒,交錯延伸的PCR過程引物的5'端需引入酶的識別序列。為便于目的基因的檢測和鑒定,作為受體菌應(yīng)采用asd基因的受體菌,能從含有PM質(zhì)粒、重組PM質(zhì)粒的受體菌中將含有重組PM質(zhì)粒的受體菌篩選的選擇思路為

。

答案：1.答案(1)A(2)①使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在,并可以遺傳給下一代,同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用(3)Ca2+潮霉素(4)BamHⅠ和EcoRⅠ樣品2解析(1)圖1所示堿基序列磷酸端為5'端,羥基端為3'端,在進行PCR操作時,引物應(yīng)分別與基因兩條鏈的3'端根據(jù)堿基互補配對原則結(jié)合,根據(jù)圖中兩端序列,通常選擇5'CTTGGATGAT3'(上面鏈的引物)和5'TCTGTTGAAT3'(下面鏈的引物)作為引物對。(2)步驟①為基因表達載體的構(gòu)建,是基因工程中最核心的步驟;目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在,并可遺傳給下一代,同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。(3)步驟②用Ca2+處理農(nóng)桿菌獲得感受態(tài)細胞;TDNA也稱為轉(zhuǎn)移DNA,是Ti質(zhì)粒上的一段DNA,可整合到受體細胞的染色體DNA上,潮霉素抗性基因在TDNA片段中。在步驟④的培養(yǎng)基中可添加潮霉素以便篩選出含目的基因的甘藍植株。(4)據(jù)圖表可知,BamHⅠ切割得到的黏性末端為5'GATC,BglⅡ切割得到的黏性末端也為5'GATC,其黏性末端相同,故剪切后的目的基因能與質(zhì)粒連接在一起;重組質(zhì)粒形成后,在重組質(zhì)粒上不再有BglⅡ的識別位點,質(zhì)粒上有EcoRⅠ和BamHⅠ的識別位點,目的基因的編碼順序是從BamHⅠ到BglⅡ,用EcoRⅠ和BamHⅠ會將正向連接的目的基因片段剪切去除;正向連接的重組質(zhì)粒會被切去20+25=45(kb)長度的片段,反向連接的重組質(zhì)粒會被切去20kb長度的片段,電泳凝膠中,DNA相對分子質(zhì)量越大,在凝膠中受到的阻力越大,遷移距離越短,正向連接的重組質(zhì)粒被切割后兩個片段的大小介于反向連接的重組質(zhì)粒被切割后兩個片段的大小之間,說明樣品2是所需的基因表達載體。2.答案(1)EETT、EEttEETT、eett(2)eeTt×Eett或eeTt×eett或eeTt×EEtt(寫出兩種即可)(3)①5'CTTGGATGAT3'和5'TCTGTTGAAT3'②農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法BclⅠ和SmaⅠ③析出DNA(使DNA形成沉淀)④X4、X3、X2、X1解析(1)根據(jù)題目信息,純合的雌雄同株基因型是EETT,純合雌株基因型是EEtt或eett,若F2中沒有雄株的出現(xiàn),說明F2中不會出現(xiàn)eeT_,那么親本中不會有e基因,所以親本的基因型為EETT和EEtt,F1基因型為EETt。僅有T而沒有E時,表現(xiàn)為雄株,若F2中出現(xiàn)3/16雄株,即F2中eeT_占3/16,可以推F1為EeTt,則親本的基因型分別為EETT×eett。(2)若一株雄株(eeT_)與一株雌株(E_tt或eett)雜交,后代雌株(E_tt或eett)占1/2,則親本雄株基因型一定為eeTt,故親本的基因型組合為eeTt×Eett或eeTt×eett或eeTt×EEtt。(3)①利用PCR擴增目的基因時,需要與模板的3'端(—OH端)結(jié)合,并遵循堿基互補配對原則,據(jù)圖可知,采用PCR技術(shù)獲取和擴增EPSPS基因,需要使用的引物序列為5'CTTGGATGAT3'和5'TCTGTTGAAT3';②由圖3可知,重組質(zhì)粒中含有TDNA,據(jù)此可知將EPSPS基因?qū)胫参锛毎姆椒檗r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法;基因表達載體構(gòu)建時,需要將目的基因和載體切割出相同的末端,圖示BamHⅠ會破壞目的基因,故若對質(zhì)粒進行切割時,選用的兩種酶為BclⅠ和SmaⅠ;③DNA不溶于酒精溶液,但是細胞中的某些蛋白質(zhì)則溶于酒精,向濾液中加入冷卻的體積分數(shù)為95%的酒精,靜置2~3min,溶液中會出現(xiàn)白色絲狀物,就是粗提取的DNA,加入預(yù)冷的酒精的目的是析出DNA(使DNA形成沉淀);④G基因?qū)胧荏w細胞后(利用PCR擴增技術(shù)檢測G基因),不一定轉(zhuǎn)錄形成mRNA(利用分子雜交技術(shù)檢測G基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物),轉(zhuǎn)錄形成的mRNA不一定翻譯形成相應(yīng)的蛋白質(zhì)(用抗原—抗體雜交技術(shù)檢測G基因編碼的蛋白質(zhì)),翻譯形成相應(yīng)的蛋白質(zhì)不一定表現(xiàn)出抗除草劑性狀(通過噴灑除草劑鑒別抗除草劑的幼苗),所以4種方法檢出的含G基因植株的比例,從小到大依次是X4、X3、X2、X1。3.答案(1)耐高溫的DNA聚合酶和四種脫氧核苷酸(或Taq酶和dNTP)DNA雙鏈復(fù)制(2)引物之間的結(jié)合會干擾引物和模板鏈的結(jié)合,從而影響PCR過程(3)不需要兩條母鏈的起始段位置的堿基序列即為引物,可以作為子鏈合成的引物,為DNA聚合酶提供3'端(4)3號DNA分子解析(1)PCR體系中需要加入的物質(zhì)有引物、模板鏈、耐高溫的DNA聚合酶(Taq酶)和dNTP等。PCR是一項體外擴增DNA的技術(shù),利用PCR技術(shù)擴增目的基因,依據(jù)的生物學(xué)原理是DNA雙鏈復(fù)制。(2)由于P2和P3兩種引物存在互補配對序列,因此PCR1和PCR2不能在同一個體系中進行,理由是引物之間的結(jié)合會干擾引物和模板鏈的結(jié)合,從而影響PCR過程。(3)②過程不需要加入引物,兩條母鏈的起始段位置的堿基序列即為引物,可以作為子鏈合成的引物,為DNA聚合酶提供3'端。(4)PCR體系中存在融合和未融合的DNA分子,融合的DNA包括了2個DNA分子片段,其相對分子質(zhì)量較大。根據(jù)電泳圖可知,3號DNA分子的相對分子質(zhì)量最大,因此3號DNA分子最可能是融合基因。4.答案(1)使DNA聚合酶從引物的3'端開始連接脫氧核苷酸(2)CTCCGATGGCGCATG復(fù)性溫度過低、引物特異性不高(3)每輪擴增僅延伸一小段,經(jīng)過多輪“產(chǎn)物—模板”交替結(jié)合、延伸,最終擴增出交錯重組基因片段混合產(chǎn)物d第一輪以LA1(LA2)為模板合成的子鏈片段在第二輪復(fù)制時作為引物結(jié)合到LA2(LA1)的模板上繼續(xù)合成子鏈,經(jīng)多輪交錯循環(huán)擴增,可以使產(chǎn)物同時含有兩種基因的序列(4)XhoⅠ正常表達將正常培養(yǎng)基上分離出的受體菌單菌落,平移印制到含氯霉素的培養(yǎng)基上,在含氯霉素的培養(yǎng)基上無法生長的菌落對應(yīng)的原菌落即為含有重組PM質(zhì)粒的受體菌解析(1)引物是一小段能與DNA母鏈的一段堿基序列互補配對的短單鏈核酸。引物的作用使DNA聚合酶從引物的3'端開始連接脫氧核苷酸。(2)PCR后只合成出了與模板b鏈相同的單鏈,則引物的序列與a鏈3'端互補,即5'CTCCGATGGCGCATG3'。擴增