新高考版《生物》資料：專題二十七基因工程和生物技術(shù)的安全性與倫理問題

新高考版《生物》資料：專題二十七基因工程和生物技術(shù)的安全性與倫理問題新高考版《生物》資料：專題二十七基因工程和生物技術(shù)的安全性與倫理問題PAGE/PAGE1新高考版《生物》資料：專題二十七基因工程和生物技術(shù)的安全性與倫理問題專題二十七基因工程和生物技術(shù)的安全性與倫理問題考點(diǎn)一基因工程(重組DNA技術(shù))1.(2022遼寧,12,2分)抗蟲和耐除草劑玉米雙抗12-5是我國自主研發(fā)的轉(zhuǎn)基因品種.為給監(jiān)管轉(zhuǎn)基因生物安全提供依據(jù),采用PCR方法進(jìn)行目的基因監(jiān)測(cè),反應(yīng)程序如圖所示.下列敘述正確的是()A.預(yù)變性過程可促進(jìn)模板DNA邊解旋邊復(fù)制B.后延伸過程可使目的基因的擴(kuò)增更加充分C.延伸過程無需引物參與即可完成半保留復(fù)制D.轉(zhuǎn)基因品種經(jīng)檢測(cè)含有目的基因后即可上市答案B94℃預(yù)變性可使模板DNA解旋為單鏈,72℃延伸過程中才會(huì)使4種脫氧核苷酸在TaqDNA聚合酶的催化作用下合成子鏈,A錯(cuò)誤;72℃,1min的后延伸過程可使目的基因的擴(kuò)增更充分,B正確;由于TaqDNA聚合酶只能催化單個(gè)的脫氧核苷酸添加到已有的核酸片段(如引物)的3'端,不能從頭合成DNA,故延伸過程中需要引物參與,C錯(cuò)誤;為防基因污染,確保安全,我國制定了相關(guān)法規(guī)和政策進(jìn)行依法監(jiān)管,轉(zhuǎn)基因品種需經(jīng)國家農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全委員會(huì)(評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu))評(píng)價(jià)安全后才可推廣上市,D錯(cuò)誤.2.(2021浙江6月選考,20,2分)采用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)可將增強(qiáng)型綠色熒光蛋白(EGFP)基因定點(diǎn)插入受精卵的Y染色體上,獲得轉(zhuǎn)基因雄性小鼠.該轉(zhuǎn)基因小鼠與野生型雌性小鼠交配,通過觀察熒光可確定早期胚胎的性別.下列操作錯(cuò)誤的是()A.基因編輯處理的受精卵在體外培養(yǎng)時(shí),不同發(fā)育階段的胚胎需用不同成分的培養(yǎng)液B.基因編輯處理的受精卵經(jīng)體外培養(yǎng)至2細(xì)胞期,須將其植入同期發(fā)情小鼠的子宮,才可獲得表達(dá)EGFP的小鼠C.分離能表達(dá)EGFP的胚胎干細(xì)胞,通過核移植等技術(shù)可獲得大量的轉(zhuǎn)基因小鼠D.通過觀察早期胚胎的熒光,能表達(dá)EGFP的即為雄性小鼠胚胎答案B受精卵在體外培養(yǎng)時(shí),由于不同發(fā)育階段的胚胎細(xì)胞所需的環(huán)境有所不同,因此需要更換不同成分的培養(yǎng)液,A正確;進(jìn)行胚胎移植的早期胚胎通常為發(fā)育到8細(xì)胞以上的胚胎,如早期囊胚,B錯(cuò)誤;利用胚胎干細(xì)胞通過核移植等技術(shù)來獲得轉(zhuǎn)基因小鼠時(shí),可在短時(shí)間內(nèi)獲得大量的轉(zhuǎn)基因小鼠胚胎,再通過胚胎移植技術(shù)大量培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因小鼠,C正確;根據(jù)題干信息可知,EGFP基因被定點(diǎn)插入Y染色體上,而Y染色體只有雄性才具有,因而觀察早期胚胎的熒光,能表達(dá)EGFP的即為雄性小鼠胚胎,D正確.3.(2021遼寧,14,2分)腈水合酶(N0)廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)和醫(yī)藥原料生產(chǎn)等領(lǐng)域,但不耐高溫,利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)在N0的α和β亞基之間加入一段連接肽,可獲得熱穩(wěn)定的融合型腈水合酶(N1).下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.N1與N0氨基酸序列的差異是影響其熱穩(wěn)定性的原因之一B.加入連接肽需要通過改造基因?qū)崿F(xiàn)C.獲得N1的過程需要進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯D.檢測(cè)N1的活性時(shí)先將N1與底物充分混合,再置于高溫環(huán)境答案D根據(jù)題意可知,與N0相比,N1多了一段連接肽,二者氨基酸序列的差異是影響其熱穩(wěn)定性的原因之一,A正確;利用蛋白質(zhì)工程改造蛋白質(zhì)時(shí)需對(duì)相關(guān)基因進(jìn)行修飾或合成,在N0的結(jié)構(gòu)中加入連接肽需要通過改造相關(guān)基因來實(shí)現(xiàn),B正確;獲得N1的過程需要進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯,C正確;檢測(cè)N1的活性時(shí),需要先將N1與底物置于高溫環(huán)境下,再將N1與底物充分混合,D錯(cuò)誤.4.(2021湖北,7,2分)限制性內(nèi)切酶EcoRⅠ識(shí)別并切割雙鏈DNA,用EcoRⅠ完全酶切果蠅基因組DNA,理論上得到DNA片段的平均長度(堿基對(duì))約為()A.6B.250C.4000D.24000答案C根據(jù)題干信息可知,限制性內(nèi)切酶EcoRⅠ的識(shí)別位點(diǎn)是由6個(gè)堿基對(duì)構(gòu)成的,若用EcoRⅠ完全酶切果蠅基因組DNA,則理論上得到DNA的的平均長度(堿基對(duì))約為46堿基對(duì),即約為4000堿基對(duì).故選C.5.(2021湖北,16,2分)某實(shí)驗(yàn)利用PCR技術(shù)獲取目的基因,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示除目的基因條帶(引物與模板完全配對(duì))外,還有2條非特異條帶(引物和模板不完全配對(duì)).為了減少反應(yīng)中非特異條帶的產(chǎn)生,以下措施中有效的是()A.增加模板DNA的量B.延長熱變性的時(shí)間C.延長延伸的時(shí)間D.提高復(fù)性的溫度答案DPCR反應(yīng)中出現(xiàn)非特異性條帶的主要原因是引物與模板DNA出現(xiàn)了非特異性結(jié)合,模板DNA不純或過多易出現(xiàn)非特異性結(jié)合,A錯(cuò)誤;延長熱變性時(shí)間與非特異性條帶無直接關(guān)系,B錯(cuò)誤;延長延伸時(shí)間易出現(xiàn)非特異性結(jié)合,C錯(cuò)誤;復(fù)性溫度偏低易出現(xiàn)非特異性結(jié)合,故提高復(fù)性溫度可減少反應(yīng)中非特異條帶的產(chǎn)生,D正確.6.(2021山東,13,2分)粗提取DNA時(shí),向雞血細(xì)胞液中加入一定量的蒸餾水并攪拌,過濾后所得濾液進(jìn)行下列處理后再進(jìn)行過濾,在得到的濾液中加入特定試劑后容易提取出DNA相對(duì)含量較高的白色絲狀物的處理方式是()A.加入適量的木瓜蛋白酶B.37~40℃的水浴箱中保溫10~15分鐘C.加入與濾液體積相等的、體積分?jǐn)?shù)為95%的冷卻的酒精D.加入NaCl調(diào)節(jié)濃度至2mol/L→過濾→調(diào)節(jié)濾液中NaCl濃度至0.14mol/L答案A加入適量的木瓜蛋白酶能分解濾液中的主要雜質(zhì)——蛋白質(zhì),有助于提高白色絲狀物的DNA相對(duì)含量,A符合題意;37~40℃達(dá)不到破壞蛋白質(zhì)所需的溫度,所選溫度應(yīng)該是60~75℃,此溫度能夠破壞濾液中主要雜質(zhì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu),進(jìn)而去除這些雜質(zhì),有助于提高白色絲狀物的DNA相對(duì)含量,B不符合題意;與濾液體積相等的、體積分?jǐn)?shù)為95%的冷卻的酒精是題干中的“特定試劑”,C不符合題意;加入NaCl調(diào)節(jié)濃度至2mol/L→過濾→調(diào)節(jié)濾液中NaCl濃度至0.14mol/L,經(jīng)過以上處理后DNA析出,過濾后DNA主要存在于紗布上的過濾物中,在濾液中含量極少,經(jīng)過D項(xiàng)處理后應(yīng)過濾去除溶液中的雜質(zhì),再用物質(zhì)的量濃度為2mol/L的NaCl溶液溶解DNA,有助于提高白色絲狀物的DNA相對(duì)含量,D不符合題意.7.(2020山東,15,2分)新型冠狀病毒的檢測(cè)方法目前主要有核酸檢測(cè)法和抗體檢測(cè)法.下列說法錯(cuò)誤的是()A.抗體檢測(cè)法利用了抗原與抗體特異性結(jié)合的原理B.感染早期,會(huì)出現(xiàn)能檢測(cè)出核酸而檢測(cè)不出抗體的情況C.患者康復(fù)后,會(huì)出現(xiàn)能檢測(cè)出抗體而檢測(cè)不出核酸的情況D.感染該病毒但無癥狀者,因其體內(nèi)不能產(chǎn)生抗體不適用抗體檢測(cè)法檢測(cè)答案D抗體檢測(cè)法利用了抗原與抗體特異性結(jié)合的原理,A正確;感染早期,新冠病毒的核酸已進(jìn)入機(jī)體,但機(jī)體可能尚未進(jìn)行體液免疫產(chǎn)生抗體,會(huì)出現(xiàn)能檢測(cè)出核酸而檢測(cè)不出抗體的情況,B正確;患者康復(fù)后,體內(nèi)留有記憶細(xì)胞和抗體,而新冠病毒已被機(jī)體清除,會(huì)出現(xiàn)能檢測(cè)出抗體而檢測(cè)不出核酸的情況,C正確;感染該病毒但無癥狀者,其體內(nèi)會(huì)發(fā)生體液免疫產(chǎn)生抗體,適用抗體檢測(cè)法檢測(cè),D錯(cuò)誤.8.(2020浙江7月選考,24,2分)下列關(guān)于基因工程的敘述,正確的是()A.若受體大腸桿菌含有構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)用到的限制性核酸內(nèi)切酶,則一定有利于該重組質(zhì)粒進(jìn)入受體并保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定B.抗除草劑基因轉(zhuǎn)入某抗鹽植物獲得2個(gè)穩(wěn)定遺傳轉(zhuǎn)基因品系,抗性鑒定為抗除草劑抗鹽和抗除草劑不抗鹽.表明一定是抗鹽性的改變與抗除草劑基因的轉(zhuǎn)入無關(guān)C.抗除草劑基因轉(zhuǎn)入某植物獲得轉(zhuǎn)基因植株,其DNA檢測(cè)均含目的基因,抗性鑒定為抗除草劑和不抗除草劑.表明一定是前者表達(dá)了抗性蛋白而后者只表達(dá)抗性基因RNAD.已知不同分子量DNA可分開成不同條帶,相同分子量的為一條帶.用某種限制性核酸內(nèi)切酶完全酶切環(huán)狀質(zhì)粒后,出現(xiàn)3條帶.表明該質(zhì)粒上一定至少有3個(gè)被該酶切開的位置答案D若受體大腸桿菌含有構(gòu)建重組質(zhì)粒時(shí)用到的限制酶,該酶會(huì)破壞重組質(zhì)粒的結(jié)構(gòu),不利于重組質(zhì)粒在受體中保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,A錯(cuò)誤;抗除草劑基因轉(zhuǎn)入某抗鹽植物獲得的2個(gè)穩(wěn)定遺傳品系中有抗除草劑不抗鹽的品系,抗鹽性的改變可能與抗除草劑基因的轉(zhuǎn)入有關(guān),B錯(cuò)誤;在DNA檢測(cè)均含目的基因的條件下,抗性鑒定為抗除草劑說明目的基因完成了表達(dá),抗性鑒定為不抗除草劑說明目的基因可能完成了轉(zhuǎn)錄而沒有翻譯成蛋白質(zhì),還有可能是目的基因沒有轉(zhuǎn)錄,C錯(cuò)誤;因?yàn)橘|(zhì)粒為環(huán)形,用某限制酶完全酶切后出現(xiàn)3條帶,說明酶切后的產(chǎn)物中有3種不同分子量的DNA,可以推測(cè)出質(zhì)粒上至少有3個(gè)位置被該酶切開,D正確.9.(2018北京理綜,5,6分)用XhoⅠ和SalⅠ兩種限制性核酸內(nèi)切酶分別處理同一DNA片段,酶切位點(diǎn)及酶切產(chǎn)物分離結(jié)果如圖.以下敘述不正確的是()圖1酶切位點(diǎn)圖圖2電泳結(jié)果示意圖A.圖1中兩種酶識(shí)別的核苷酸序列不同B.圖2中酶切產(chǎn)物可用于構(gòu)建重組DNAC.泳道①中是用SalⅠ處理得到的酶切產(chǎn)物D.圖中被酶切的DNA片段是單鏈DNA答案D本題通過對(duì)酶切位點(diǎn)圖和電泳結(jié)果示意圖的分析,考查基因工程工具酶的相關(guān)知識(shí),以及觀察圖示、分析推理的能力,試題通過兩種圖示的分析體現(xiàn)了對(duì)科學(xué)思維素養(yǎng)中的演繹與推理要素的考查.圖1中,兩種限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)不同,說明兩種限制性核酸內(nèi)切酶識(shí)別的核苷酸序列不同,A正確.圖2中,兩種酶的酶切產(chǎn)物都為DNA片段,都可用于構(gòu)建重組DNA,B正確.結(jié)合圖1的酶切位點(diǎn)圖,判斷兩種酶切DNA后得到的DNA片段數(shù);再結(jié)合泳道①②電泳結(jié)果知,泳道①是用SalⅠ處理得到的酶切產(chǎn)物,C正確.能被限制性核酸內(nèi)切酶酶切的DNA片段仍為雙鏈DNA,D錯(cuò)誤.10.(2017北京理綜,5,6分)為了增加菊花花色類型,研究者從其他植物中克隆出花色基因C(圖1),擬將其與質(zhì)粒(圖2)重組,再借助農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花中.下列操作與實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟环氖?)A.用限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ和連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒B.用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織,將C基因?qū)爰?xì)胞C.在培養(yǎng)基中添加卡那霉素,篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細(xì)胞D.用分子雜交方法檢測(cè)C基因是否整合到菊花染色體上答案C本題主要考查基因工程的相關(guān)知識(shí).由于C基因兩端及質(zhì)粒上均存在限制酶EcoRⅠ的酶切位點(diǎn),因此,可采用限制酶EcoRⅠ和DNA連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒;用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織(即農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法),可以將C基因?qū)爰?xì)胞;由于質(zhì)粒上存在潮霉素抗性基因(標(biāo)記基因),因此,可以在培養(yǎng)基中添加潮霉素,篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細(xì)胞,C符合題意;可用分子雜交方法檢測(cè)C基因是否整合到菊花染色體上.11.(2014重慶理綜,4,6分)如圖是利用基因工程培育抗蟲植物的示意圖.以下相關(guān)敘述,正確的是()A.②的構(gòu)建需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA聚合酶參與B.③侵染植物細(xì)胞后,重組Ti質(zhì)粒整合到④的染色體上C.④的染色體上若含抗蟲基因,則⑤就表現(xiàn)出抗蟲性狀D.⑤只要表現(xiàn)出抗蟲性狀就表明植株發(fā)生了可遺傳變異答案D②的構(gòu)建需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶參與,A錯(cuò)誤;③侵染植物細(xì)胞后,通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用,使目的基因進(jìn)入植物細(xì)胞并整合到④的染色體上,B錯(cuò)誤;④的染色體上含有目的基因(抗蟲基因)但不一定表達(dá),C錯(cuò)誤;基因工程依據(jù)的原理是基因重組,基因重組屬于可遺傳變異,D正確.12.(2013大綱全國,5,6分)下列實(shí)踐活動(dòng)包含基因工程技術(shù)的是()A.水稻F1花藥經(jīng)培養(yǎng)和染色體加倍,獲得基因型純合新品種B.抗蟲小麥與矮稈小麥雜交,通過基因重組獲得抗蟲矮稈小麥C.將含抗病基因的重組DNA導(dǎo)入玉米細(xì)胞,經(jīng)組織培養(yǎng)獲得抗病植株D.用射線照射大豆使其基因結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,獲得種子性狀發(fā)生變異的大豆答案C本題主要考查不同育種方式所用到的技術(shù).A項(xiàng)為單倍體育種,用到植物組織培養(yǎng)技術(shù);B項(xiàng)為傳統(tǒng)的雜交育種;C項(xiàng)抗病植株的培育用到基因工程技術(shù)和植物組織培養(yǎng)技術(shù);D項(xiàng)為誘變育種.13.(2013安徽理綜,6,6分)下圖為通過DNA分子雜交鑒定含有某特定DNA的細(xì)菌克隆示意圖.下列敘述正確的是()A.根據(jù)培養(yǎng)皿中菌落數(shù)可以準(zhǔn)確計(jì)算樣品中含有的活菌實(shí)際數(shù)目B.外源DNA必須位于重組質(zhì)粒的啟動(dòng)子和終止子之間才能進(jìn)行復(fù)制C.重組質(zhì)粒與探針能進(jìn)行分子雜交是因?yàn)镈NA分子脫氧核糖和磷酸交替連接D.放射自顯影結(jié)果可以顯示原培養(yǎng)皿中含有特定DNA的細(xì)菌菌落位置答案D本題主要考查微生物的計(jì)數(shù)和DNA分子雜交等相關(guān)知識(shí).根據(jù)培養(yǎng)皿中菌落數(shù)只能估算樣品中含有的活菌數(shù)目;外源DNA必須位于重組質(zhì)粒的啟動(dòng)子和終止子之間才能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)錄;重組質(zhì)粒與探針因堿基互補(bǔ)配對(duì)能進(jìn)行分子雜交;用放射性標(biāo)記的DNA探針與特定DNA分子雜交后,洗去未結(jié)合的探針,放射自顯影結(jié)果可以顯示原培養(yǎng)皿中含特定DNA的細(xì)菌菌落位置.14.(2012浙江理綜,6,6分)天然的玫瑰沒有藍(lán)色花,這是由于缺少控制藍(lán)色色素合成的基因B,而開藍(lán)色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B.現(xiàn)用基因工程技術(shù)培育藍(lán)玫瑰,下列操作正確的是()A.提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA,經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA,再擴(kuò)增基因BB.利用限制性核酸內(nèi)切酶從開藍(lán)色花矮牽牛的基因文庫中獲取基因BC.利用DNA聚合酶將基因B與質(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細(xì)胞D.將基因B直接導(dǎo)入大腸桿菌,然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞答案A此題考查基因工程及其應(yīng)用的相關(guān)知識(shí).要獲取目的基因B,可先提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA,經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA,再經(jīng)PCR技術(shù)擴(kuò)增基因B,A正確;基因文庫構(gòu)建是將目的基因與載體連接起來,形成重組載體,再導(dǎo)入受體菌中儲(chǔ)存和擴(kuò)增,提取目的基因時(shí)不需使用限制酶,B錯(cuò)誤;連接目的基因與質(zhì)粒的酶是DNA連接酶,C錯(cuò)誤;將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞,常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,不使用大腸桿菌,D錯(cuò)誤.15.(2011四川理綜,5,6分)北極比目魚中有抗凍基因,其編碼的抗凍蛋白具有11個(gè)氨基酸的重復(fù)序列,該序列重復(fù)次數(shù)越多,抗凍能力越強(qiáng).下圖是獲取轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株的過程示意圖,有關(guān)敘述正確的是()A.過程①獲取的目的基因,可用于基因工程和比目魚基因組測(cè)序B.將多個(gè)抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達(dá)的新基因,不能得到抗凍性增強(qiáng)的抗凍蛋白C.過程②構(gòu)成的重組質(zhì)粒缺乏標(biāo)記基因,需要轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌才能進(jìn)行篩選D.應(yīng)用DNA探針技術(shù),可以檢測(cè)轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達(dá)答案B將多個(gè)抗凍基因編碼區(qū)相連成能表達(dá)的新基因,合成的蛋白質(zhì)為新的蛋白質(zhì),不能得到抗凍性增強(qiáng)的抗凍蛋白,故選項(xiàng)B正確;過程①是利用反轉(zhuǎn)錄法合成目的基因,由于沒有非編碼區(qū)和編碼區(qū)中的內(nèi)含子,不能用于比目魚基因組測(cè)序;用作運(yùn)載體的質(zhì)粒,必須具有標(biāo)記基因才能便于檢測(cè)和篩選;應(yīng)用DNA探針技術(shù),可檢測(cè)轉(zhuǎn)基因抗凍番茄中目的基因的存在和轉(zhuǎn)錄,但不能檢測(cè)是否成功表達(dá),故選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤.16.(2021全國乙,38,15分)用DNA重組技術(shù)可以賦予生物以新的遺傳特性,創(chuàng)造出更符合人類需要的生物產(chǎn)品.在此過程中需要使用多種工具酶,其中4種限制性核酸內(nèi)切酶的切割位點(diǎn)如圖所示.回答下列問題:(1)常用的DNA連接酶有E.coliDNA連接酶和T4DNA連接酶.上圖中酶切割后的DNA片段可以用E.coliDNA連接酶連接.上圖中酶切割后的DNA片段可以用T4DNA連接酶連接.

(2)DNA連接酶催化目的基因片段與質(zhì)粒載體片段之間形成的化學(xué)鍵是.

(3)DNA重組技術(shù)中所用的質(zhì)粒載體具有一些特征.如質(zhì)粒DNA分子上有復(fù)制原點(diǎn),可以保證質(zhì)粒在受體細(xì)胞中能;質(zhì)粒DNA分子上有,便于外源DNA插入;質(zhì)粒DNA分子上有標(biāo)記基因(如某種抗生素抗性基因),利用抗生素可篩選出含質(zhì)粒載體的宿主細(xì)胞,方法是.

(4)表達(dá)載體含有啟動(dòng)子,啟動(dòng)子是指.

答案(1)EcoRⅠ、PstⅠEcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ(2)磷酸二酯鍵(3)自我復(fù)制限制酶切割位點(diǎn)將待篩選的宿主細(xì)胞接種到含該抗生素的培養(yǎng)基中,能夠生長的是含有質(zhì)粒載體的宿主細(xì)胞(4)RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的DNA片段解析(1)E.coliDNA連接酶只能將雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端連接起來.T4DNA連接酶既可以“縫合”雙鏈DNA片段互補(bǔ)的黏性末端,又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端.(2)DNA連接酶是通過催化兩個(gè)核苷酸之間形成磷酸二酯鍵,將雙鏈DNA片段“縫合”起來的.(3)作為載體,質(zhì)粒DNA分子上必須有復(fù)制原點(diǎn),才能使質(zhì)粒在受體細(xì)胞中能進(jìn)行自我復(fù)制;且質(zhì)粒DNA分子上應(yīng)具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn),便于外源DNA插入;質(zhì)粒DNA分子上有標(biāo)記基因,可以用添加特定抗生素的選擇培養(yǎng)基培養(yǎng)經(jīng)轉(zhuǎn)化處理的宿主細(xì)胞,以達(dá)到篩選目的.(4)啟動(dòng)子是指RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄的DNA片段.17.(2021全國甲,38,15分)PCR技術(shù)可用于臨床的病原菌檢測(cè).為檢測(cè)病人是否感染了某種病原菌,醫(yī)生進(jìn)行了相關(guān)操作:①分析PCR擴(kuò)增結(jié)果;②從病人組織樣本中提取DNA;③利用PCR擴(kuò)增DNA片段;④采集病人組織樣本.回答下列問題:(1)若要得到正確的檢測(cè)結(jié)果,正確的操作順序應(yīng)該是(用數(shù)字序號(hào)表示).

(2)操作③中使用的酶是.PCR反應(yīng)中的每次循環(huán)可分為變性、復(fù)性、三步,其中復(fù)性的結(jié)果是

.

(3)為了做出正確的診斷,PCR反應(yīng)所用的引物應(yīng)該能與特異性結(jié)合.

(4)PCR(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))技術(shù)是指.該技術(shù)目前被廣泛地應(yīng)用于疾病診斷等方面.

答案(1)④②③①(2)DNA聚合酶延伸引物通過堿基互補(bǔ)配對(duì)與單鏈DNA結(jié)合(3)病原菌DNA(4)在生物體外大量快速擴(kuò)增特定DNA片段的技術(shù)解析(1)根據(jù)題干中給出的信息分析,若要檢測(cè)病人是否感染了某種病原菌,需要從病人體內(nèi)獲取組織樣本,提取樣本中的DNA,進(jìn)行PCR擴(kuò)增,再分析PCR擴(kuò)增的結(jié)果.由此可知若要得到正確的檢測(cè)結(jié)果,正確的操作順序應(yīng)該是④②③①.(2)操作③利用PCR擴(kuò)增DNA片段時(shí)需要使用的酶是(耐高溫的)DNA聚合酶,即TaqDNA聚合酶.PCR反應(yīng)中的每次循環(huán)可分為變性、復(fù)性、延伸三步,其中復(fù)性是指溫度下降到55~60℃,兩種引物通過堿基互補(bǔ)配對(duì)與兩條單鏈DNA結(jié)合.(3)為了做出正確的診斷,應(yīng)檢測(cè)病原菌的遺傳物質(zhì),所以PCR反應(yīng)所用的引物應(yīng)該能與病原菌DNA特異性結(jié)合.(4)PCR(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))技術(shù)是指在生物體外大量快速擴(kuò)增特定DNA片段的技術(shù),它能以極少量的DNA為模板,在幾小時(shí)內(nèi)復(fù)制出上百萬份的DNA拷貝.18.(2021山東,25,12分)人類γ基因啟動(dòng)子上游的調(diào)控序列中含有BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn),該位點(diǎn)結(jié)合BCL11A蛋白后,γ基因的表達(dá)被抑制.通過改變?cè)摻Y(jié)合位點(diǎn)的序列,解除對(duì)γ基因表達(dá)的抑制,可對(duì)某種地中海貧血癥進(jìn)行基因治療.科研人員擴(kuò)增了γ基因上游不同長度的片段,將這些片段分別插入表達(dá)載體中進(jìn)行轉(zhuǎn)化和熒光檢測(cè),以確定BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)的具體位置.相關(guān)信息如圖所示.(1)為將擴(kuò)增后的產(chǎn)物定向插入載體指導(dǎo)熒光蛋白基因表達(dá),需在引物末端添加限制酶識(shí)別序列.據(jù)圖可知,在F1~F7末端添加的序列所對(duì)應(yīng)的限制酶是,在R末端添加的序列所對(duì)應(yīng)的限制酶是.本實(shí)驗(yàn)中,從產(chǎn)物擴(kuò)增到載體構(gòu)建完成的整個(gè)過程共需要種酶.

(2)將構(gòu)建的載體導(dǎo)入除去BCL11A基因的受體細(xì)胞,成功轉(zhuǎn)化后,含F(xiàn)1~F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物的載體表達(dá)熒光蛋白,受體細(xì)胞有熒光,含F(xiàn)7與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞無熒光.含F(xiàn)7與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞無熒光的原因是.

(3)向培養(yǎng)液中添加適量的雌激素,含F(xiàn)1~F4與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞不再有熒光,而含F(xiàn)5~F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞仍有熒光.若γ基因上游調(diào)控序列上與引物序列所對(duì)應(yīng)的位置不含有BCL11A蛋白的結(jié)合位點(diǎn)序列,據(jù)此結(jié)果可推測(cè),BCL11A蛋白結(jié)合位點(diǎn)位于,理由是

.

答案(1)SalⅠEcoRⅠ6(2)F7與R擴(kuò)增產(chǎn)物不含完整的啟動(dòng)子,熒光蛋白基因不表達(dá)(3)引物F4與F5在調(diào)控序列上所對(duì)應(yīng)序列之間的區(qū)段上根據(jù)有無熒光情況判斷,F1~F4與R擴(kuò)增產(chǎn)物上均有結(jié)合位點(diǎn),因此結(jié)合位點(diǎn)位于F4所對(duì)應(yīng)調(diào)控序列的下游(右側(cè));F5~F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物上均無結(jié)合位點(diǎn),可知結(jié)合位點(diǎn)位于F5所對(duì)應(yīng)調(diào)控序列的上游(左側(cè)),所以結(jié)合位點(diǎn)位于引物F4與F5在調(diào)控序列上所對(duì)應(yīng)序列之間的區(qū)段上解析(1)觀察圖示可知,熒光蛋白基因的左側(cè)為終止子,為了將擴(kuò)增后的產(chǎn)物定向插入載體指導(dǎo)熒光蛋白基因表達(dá),擴(kuò)增后的產(chǎn)物的插入點(diǎn)應(yīng)在熒光蛋白基因的右側(cè),而熒光蛋白基因的右側(cè)有三個(gè)限制酶切割位點(diǎn),分別是MunⅠ、EcoRⅠ和XhoⅠ的切割位點(diǎn),但因?yàn)橛肊coRⅠ會(huì)破壞熒光蛋白基因,所以只能用MunⅠ和XhoⅠ切割載體,切割后載體的部分序列如圖所示:擴(kuò)增后的產(chǎn)物的兩端添加限制酶后得到的DNA片段能夠替換上圖載體中位于MunⅠ和XhoⅠ限制酶切割位點(diǎn)之間的片段,并能與左側(cè)的熒光蛋白基因片段及右側(cè)的片段連接起來.由題圖中終止子及基因的位置可知,F1~F7末端添加序列后應(yīng)與XhoⅠ切割的末端相連,R末端添加序列后應(yīng)與MunⅠ切割的末端相連.由于調(diào)控序列及啟動(dòng)子中有XhoⅠ限制酶切割位點(diǎn),所以需尋找切割后的末端能與XhoⅠ限制酶切割后的末端連接且調(diào)控序列及啟動(dòng)子中無其切割位點(diǎn)的限制酶,SalⅠ符合這一要求,所以在F1~F7末端添加的序列所對(duì)應(yīng)的限制酶是SalⅠ;由于調(diào)控序列及啟動(dòng)子中含有MunⅠ的切割位點(diǎn),所以需尋找切割后的末端能與MunⅠ限制酶切割后的末端連接且調(diào)控序列及啟動(dòng)子中無其切割位點(diǎn)的限制酶,EcoRⅠ符合這一要求,所以在R末端添加的序列所對(duì)應(yīng)的限制酶是EcoRⅠ.擴(kuò)增后的產(chǎn)物的兩端添加的限制酶識(shí)別序列如圖所示:本實(shí)驗(yàn)中,用EcoRⅠ和SalⅠ切割擴(kuò)增產(chǎn)物,用MunⅠ和XhoⅠ切割載體,故從產(chǎn)物擴(kuò)增到載體構(gòu)建完成的整個(gè)過程需要Taq酶、SalⅠ、EcoRⅠ、XhoⅠ、MunⅠ、DNA連接酶共6種酶.(2)將構(gòu)建的載體導(dǎo)入除去BCL11A基因的受體細(xì)胞,成功轉(zhuǎn)化后,含F(xiàn)1~F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物的載體表達(dá)熒光蛋白,受體細(xì)胞有熒光,說明F1~F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物含完整的啟動(dòng)子,熒光蛋白基因表達(dá);含F(xiàn)7與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞無熒光,說明F7與R擴(kuò)增產(chǎn)物不含完整的啟動(dòng)子,熒光蛋白基因不表達(dá).(3)向培養(yǎng)液中添加適量的雌激素,雌激素能誘導(dǎo)P發(fā)揮作用,使BCL11A基因表達(dá).構(gòu)建的載體含有BCL11A基因,導(dǎo)入構(gòu)建載體的受體細(xì)胞能合成BCL11A蛋白.含F(xiàn)1~F4與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞不再有熒光,說明F1~F4與R擴(kuò)增產(chǎn)物上均有BCL11A蛋白的結(jié)合位點(diǎn)(調(diào)控啟動(dòng)子,熒光蛋白基因不表達(dá)),因此結(jié)合位點(diǎn)位于F4所對(duì)應(yīng)調(diào)控序列的下游(右側(cè));而含F(xiàn)5~F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物的受體細(xì)胞仍有熒光,說明F5~F6與R擴(kuò)增產(chǎn)物上均無BCL11A蛋白的結(jié)合位點(diǎn)(熒光蛋白基因能表達(dá)),由此可知結(jié)合位點(diǎn)位于F5所對(duì)應(yīng)調(diào)控序列的上游(左側(cè)),所以結(jié)合位點(diǎn)位于引物F4與F5在調(diào)控序列上所對(duì)應(yīng)序列之間的區(qū)段上.19.(2019課標(biāo)全國Ⅰ,38,15分)基因工程中可以通過PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因.回答下列問題.(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成,也可以從基因文庫中獲得.基因文庫包括和.

(2)生物體細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制開始時(shí),解開DNA雙鏈的酶是.在體外利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因時(shí),使反應(yīng)體系中的模板DNA解鏈為單鏈的條件是.上述兩個(gè)解鏈過程的共同點(diǎn)是破壞了DNA雙鏈分子中的.

(3)目前在PCR反應(yīng)中使用Taq酶而不使用大腸桿菌DNA聚合酶的主要原因是.

答案(1)基因組文庫cDNA文庫(2)解旋酶加熱至90~95℃氫鍵(3)Taq酶熱穩(wěn)定性高,而大腸桿菌DNA聚合酶在高溫下會(huì)失活解析本題借助目的基因的獲取考查基因工程中的PCR技術(shù)以及考生對(duì)生物學(xué)問題進(jìn)行科學(xué)解釋的能力;試題通過PCR技術(shù)與體內(nèi)DNA復(fù)制的比較,體現(xiàn)了對(duì)科學(xué)思維中歸納與概括要素的考查.(1)基因文庫包括基因組文庫和cDNA文庫.(2)體內(nèi)DNA復(fù)制時(shí),需用解旋酶打開氫鍵使雙鏈DNA解旋,而PCR擴(kuò)增目的基因時(shí),是借助高溫加熱至90~95℃使DNA變性解旋.(3)PCR反應(yīng)體系中進(jìn)行互補(bǔ)鏈的合成時(shí),溫度需控制在70~75℃,則應(yīng)使用耐高溫的DNA聚合酶,即Taq酶,而不能使用大腸桿菌DNA聚合酶(高溫下會(huì)失活).20.(2018課標(biāo)全國Ⅰ,38,15分)回答下列問題:(1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞中進(jìn)行了表達(dá).該研究除證明了質(zhì)?？梢宰鳛檩d體外,還證明了

(答出兩點(diǎn)即可).

(2)體外重組的質(zhì)?？赏ㄟ^Ca2+參與的方法導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞;而體外重組的噬菌體DNA通常需與組裝成完整噬菌體后,才能通過侵染的方法將重組的噬菌體DNA導(dǎo)入宿主細(xì)胞.在細(xì)菌、心肌細(xì)胞、葉肉細(xì)胞中,可作為重組噬菌體宿主細(xì)胞的是.

(3)真核生物基因(目的基因)在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)時(shí),表達(dá)出的蛋白質(zhì)可能會(huì)被降解.為防止蛋白質(zhì)被降解,在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用的大腸桿菌作為受體細(xì)胞,在蛋白質(zhì)純化的過程中應(yīng)添加的抑制劑.

答案(1)體外重組的質(zhì)?？梢赃M(jìn)入受體細(xì)胞;真核生物基因可在原核細(xì)胞中表達(dá)(2)轉(zhuǎn)化外殼蛋白(或答噬菌體蛋白)細(xì)菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶解析本題主要考查基因工程的相關(guān)知識(shí),試題通過三問并列的命題方式考查基因工程的原理與操作程序,考查考生的識(shí)記、理解能力,涉及科學(xué)思維素養(yǎng)中歸納與概括、演繹與推理等思維過程.本題主要考查基因工程的相關(guān)知識(shí).(1)體外重組的質(zhì)粒可以進(jìn)入受體細(xì)胞,且重組質(zhì)粒在不同細(xì)胞中能正常表達(dá),說明目的基因在不同細(xì)胞中的表達(dá)機(jī)制相同,生物界共用一套遺傳密碼.(2)基因工程中,受體細(xì)胞為大腸桿菌細(xì)胞時(shí),常用Ca2+處理大腸桿菌,使之處于感受態(tài),即Ca2+參與的轉(zhuǎn)化法.噬菌體DNA與外殼蛋白組裝成完整噬菌體.因噬菌體的宿主是細(xì)菌,故只有細(xì)菌可作為重組噬菌體的宿主細(xì)胞.(3)為防止目的基因表達(dá)的蛋白質(zhì)被破壞,可選用不能合成蛋白酶的大腸桿菌作為受體細(xì)胞,在蛋白質(zhì)純化過程中加入蛋白酶的抑制劑可以保護(hù)蛋白質(zhì)不被水解.21.[2018浙江4月選考,32(二),7分]回答與基因工程和植物克隆有關(guān)的問題:(1)將含某抗蟲基因的載體和含卡那霉素抗性基因的載體pBI121均用限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ酶切,在切口處形成.選取含抗蟲基因的DNA片段與切割后的pBI121用DNA連接酶連接,在兩個(gè)片段相鄰處形成,獲得重組質(zhì)粒.

(2)已知用CaCl2處理細(xì)菌,會(huì)改變其某些生理狀態(tài).取CaCl2處理過的農(nóng)桿菌與重組質(zhì)粒在離心管內(nèi)進(jìn)行混合等操作,使重組質(zhì)粒進(jìn)入農(nóng)桿菌,完成實(shí)驗(yàn).在離心管中加入液體培養(yǎng)基,置于搖床慢速培養(yǎng)一段時(shí)間,其目的是,從而表達(dá)卡那霉素抗性基因,并大量增殖.

(3)取田間不同品種水稻的幼胚,先進(jìn)行,然后接種到培養(yǎng)基中培養(yǎng),幼胚發(fā)生形成愈傷組織,并進(jìn)行繼代培養(yǎng).用含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌侵染愈傷組織,再培養(yǎng)愈傷組織,以便獲得抗蟲的轉(zhuǎn)基因水稻.影響愈傷組織能否成功再生出植株的因素有:培養(yǎng)條件如光溫、培養(yǎng)基配方如植物激素配比以及.(答出2點(diǎn)即可).

答案(1)粘性末端磷酸二酯鍵(2)轉(zhuǎn)化使CaCl2處理過的農(nóng)桿菌恢復(fù)細(xì)胞的正常狀態(tài)(3)消毒脫分化水稻的基因型、愈傷組織繼代的次數(shù)解析(1)用限制性核酸內(nèi)切酶EcoRⅠ酶切含某抗蟲基因的載體和含卡那霉素抗性基因的載體PBⅠ121,可在切口處形成粘(黏)性末端,通過DNA連接酶連接,在兩個(gè)片段相鄰處形成磷酸二酯鍵,從而獲得重組質(zhì)粒.(2)經(jīng)CaCl2處理過的農(nóng)桿菌,成為感受態(tài)細(xì)胞,與重組質(zhì)?；旌?使重組質(zhì)粒進(jìn)入細(xì)胞,從而完成轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn).將其置于搖床慢速培養(yǎng)一段時(shí)間,目的是使經(jīng)CaCl2處理過的農(nóng)桿菌恢復(fù)細(xì)胞的正常狀態(tài),從而表達(dá)卡那霉素抗性基因,并大量增殖.(3)田間獲取的水稻幼胚,需要先進(jìn)行消毒處理,后接種培養(yǎng),經(jīng)脫分化形成愈傷組織,并進(jìn)行繼代培養(yǎng).影響愈傷組織能否再生出植株的因素,除了培養(yǎng)條件,還有水稻本身的基因型這一內(nèi)因,也跟繼代培養(yǎng)次數(shù)有關(guān).易錯(cuò)警示影響愈傷組織再生出植株的因素,題干中給出了外界培養(yǎng)條件,所以應(yīng)從內(nèi)因考慮.同時(shí),一些植物在多次繼代培養(yǎng)后也會(huì)喪失細(xì)胞全能性的表達(dá)能力,所以也跟繼代培養(yǎng)次數(shù)有關(guān).22.(2017課標(biāo)全國Ⅰ,38,15分)真核生物基因中通常有內(nèi)含子,而原核生物基因中沒有,原核生物沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制.已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表達(dá)出某種特定蛋白(簡稱蛋白A).回答下列問題:(1)某同學(xué)從人的基因組文庫中獲得了基因A,以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到蛋白A,其原因是.

(2)若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體,在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中,不選用作為載體,其原因是.

(3)若要高效地獲得蛋白A,可選用大腸桿菌作為受體.因?yàn)榕c家蠶相比,大腸桿菌具有(答出兩點(diǎn)即可)等優(yōu)點(diǎn).

(4)若要檢測(cè)基因A是否翻譯出蛋白A,可用的檢測(cè)物質(zhì)是(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗體”).

(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn),也可以說是基因工程的先導(dǎo),如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示,那么,這一啟示是.

答案(1)基因A有內(nèi)含子,在大腸桿菌中,其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列不能被切除,無法表達(dá)出蛋白A(2)噬菌體噬菌體的宿主是細(xì)菌,而不是家蠶(3)繁殖快、容易培養(yǎng)(4)蛋白A的抗體(5)DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體解析本題主要涉及基因文庫與cDNA文庫的差異、基因工程的步驟、基因工程產(chǎn)物的檢測(cè)方法等知識(shí),意在考查考生提取知識(shí)、分析和歸納知識(shí)的能力.(1)真核生物和原核生物的基因結(jié)構(gòu)不同,真核生物的基因中存在內(nèi)含子等不能編碼蛋白質(zhì)的序列,原核生物的基因中不存在內(nèi)含子.真核生物在基因表達(dá)時(shí),轉(zhuǎn)錄出的RNA需要將內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列切除后才可進(jìn)行翻譯.從人的基因組文庫中獲得的基因A中含有內(nèi)含子,而作為原核生物的大腸桿菌不能切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列,故基因A在大腸桿菌中無法表達(dá)出蛋白A.(2)病毒對(duì)宿主細(xì)胞的侵染具有特異性,噬菌體是專門侵染細(xì)菌的病毒,不能侵染家蠶細(xì)胞,故可選用可感染家蠶的昆蟲病毒作為載體.(3)與真核生物相比,大腸桿菌等原核生物具有繁殖快、容易培養(yǎng)、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少等優(yōu)點(diǎn),因此在基因工程中常用原核生物作為受體細(xì)胞.(4)檢測(cè)基因A是否翻譯出蛋白A,一般用抗原—抗體雜交的方法,即用蛋白A的抗體與從細(xì)胞中提取的蛋白質(zhì)進(jìn)行雜交,觀察是否出現(xiàn)雜交帶.(5)肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的實(shí)質(zhì)是S型菌的DNA進(jìn)入R型菌體內(nèi),并可在R型菌體內(nèi)完成表達(dá),這證明了DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體,為基因工程奠定了理論基礎(chǔ).23.(2017課標(biāo)全國Ⅱ,38,15分)幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成分,幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解.通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi),可增強(qiáng)其抗真菌病的能力.回答下列問題:(1)在進(jìn)行基因工程操作時(shí),若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA,常選用嫩葉而不選用老葉作為實(shí)驗(yàn)材料,原因是.提取RNA時(shí),提取液中需添加RNA酶抑制劑,其目的是.

(2)以mRNA為材料可以獲得cDNA,其原理是

.

(3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá),需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,原因是(答出兩點(diǎn)即可).

(4)當(dāng)幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時(shí),DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是.

(5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高,根據(jù)中心法則分析,其可能的原因是.

答案(1)嫩葉組織細(xì)胞易破碎防止RNA降解(2)在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下,以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則可以合成cDNA(3)目的基因無復(fù)制原點(diǎn);目的基因無表達(dá)所需啟動(dòng)子(4)磷酸二酯鍵(5)目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常解析本題主要考查基因工程的相關(guān)知識(shí),考查學(xué)生獲取知識(shí),分析與歸納知識(shí)等能力.(1)從植物體中提取mRNA需要破碎組織細(xì)胞,嫩葉比老葉的組織細(xì)胞易破碎,mRNA提取效率高.由于植物組織中存在的RNA酶能將RNA分解,所以實(shí)驗(yàn)過程中要添加RNA酶抑制劑以降低RNA酶的活性,保護(hù)提取的RNA不被分解.(2)cDNA是在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下,以mRNA為模板,按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則合成的.(3)由于目的基因無復(fù)制原點(diǎn),也無基因表達(dá)所需的啟動(dòng)子和終止子,所以需與質(zhì)粒構(gòu)建重組質(zhì)粒后再導(dǎo)入受體細(xì)胞.(4)DNA連接酶可以催化兩個(gè)DNA片段的黏性末端或平末端連接形成磷酸二酯鍵.(5)幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中,但是轉(zhuǎn)基因植株抗真菌病的能力沒有提高,說明轉(zhuǎn)基因植株體內(nèi)不存在抗菌活性蛋白,即幾丁質(zhì)酶基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯過程出現(xiàn)異常,從而導(dǎo)致幾丁質(zhì)酶基因沒有正常表達(dá)合成抗菌活性蛋白.24.(2015海南單科,31,15分)在體內(nèi),人胰島素基因表達(dá)可合成出一條稱為前胰島素原的肽鏈,此肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中經(jīng)酶甲切割掉氨基端一段短肽后成為胰島素原,進(jìn)入高爾基體的胰島素原經(jīng)酶乙切割去除中間片段C后,產(chǎn)生A、B兩條肽鏈,再經(jīng)酶丙作用生成由51個(gè)氨基酸殘基組成的胰島素.目前,利用基因工程技術(shù)可大量生產(chǎn)胰島素.回答下列問題:(1)人體內(nèi)合成前胰島素原的細(xì)胞是,合成胰高血糖素的細(xì)胞是.

(2)可根據(jù)胰島素原的氨基酸序列,設(shè)計(jì)并合成編碼胰島素原的序列,用該序列與質(zhì)粒表達(dá)載體構(gòu)建胰島素原基因重組表達(dá)載體,再經(jīng)過細(xì)菌轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定,即可建立能穩(wěn)定合成的基因工程菌.

(3)用胰島素原抗體檢測(cè)該工程菌的培養(yǎng)物時(shí),培養(yǎng)液無抗原抗體反應(yīng),菌體有抗原抗體反應(yīng),則用該工程菌進(jìn)行工業(yè)發(fā)酵時(shí),應(yīng)從中分離、純化胰島素原.胰島素原經(jīng)酶處理便可轉(zhuǎn)變?yōu)橐葝u素.

答案(1)胰島B細(xì)胞胰島A細(xì)胞(每空3分,共6分)(2)DNA胰島素原(每空3分,共6分)(3)菌體(3分)解析(1)人體合成前胰島素原的細(xì)胞是胰島B細(xì)胞,合成胰高血糖素的細(xì)胞是胰島A細(xì)胞.(2)蛋白質(zhì)工程生產(chǎn)胰島素時(shí),需根據(jù)胰島素原的氨基酸序列,設(shè)計(jì)并合成編碼胰島素原的脫氧核苷酸序列(目的基因),然后再構(gòu)建胰島素原基因重組表達(dá)載體,導(dǎo)入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi),再經(jīng)過細(xì)菌轉(zhuǎn)化、篩選及鑒定,即可建立能穩(wěn)定合成胰島素原的工程菌.(3)運(yùn)用抗原—抗體檢測(cè)法檢測(cè)胰島素原時(shí),培養(yǎng)液無抗原抗體反應(yīng),菌體有抗原抗體反應(yīng),故應(yīng)從菌體中分離、純化胰島素原.25.(2014課標(biāo)全國Ⅱ,40,15分)植物甲具有極強(qiáng)的耐旱性,其耐旱性與某個(gè)基因有關(guān),若從該植物中獲得該耐旱基因,并將其轉(zhuǎn)移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性.回答下列問題:(1)理論上,基因組文庫含有生物的基因;而cDNA文庫含有生物的基因.

(2)若要從植物甲中獲得耐旱基因,可首先建立該植物的基因組文庫,再從中出所需的耐旱基因.

(3)將耐旱基因?qū)朕r(nóng)桿菌,并通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將其導(dǎo)入植物的體細(xì)胞中,經(jīng)過一系列的過程得到再生植株.要確認(rèn)該耐旱基因是否在再生植株中正確表達(dá),應(yīng)檢測(cè)此再生植株中該基因的,如果檢測(cè)結(jié)果呈陽性,再在田間實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)植株的是否得到提高.

(4)假如用得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交,子代中耐旱與不耐旱植株的數(shù)量比為3∶1時(shí),則可推測(cè)該耐旱基因整合到了(填“同源染色體的一條上”或“同源染色體的兩條上”).

答案(1)全部部分(2)篩選(3)乙表達(dá)產(chǎn)物耐旱性(4)同源染色體的一條上解析本題考查對(duì)基因工程應(yīng)用的相關(guān)知識(shí)的識(shí)記和理解.(1)基因組文庫包含某種生物的全部基因,cDNA文庫又稱為部分基因文庫,含有生物的部分基因.(2)植物甲基因組文庫中有該種植物的全部基因,從中可篩選出耐旱基因.(3)植物乙的耐旱性低,所以植物乙體細(xì)胞作為受體細(xì)胞;要確定耐旱基因是否正確表達(dá),應(yīng)檢測(cè)該基因的表達(dá)產(chǎn)物,對(duì)于個(gè)體水平的檢測(cè),應(yīng)在干旱的田間進(jìn)行實(shí)驗(yàn),檢測(cè)植物乙耐旱性是否得到了提高.(4)將耐旱基因看作A,不耐旱基因看作a,Aa×Aa→耐旱與不耐旱數(shù)量比為3∶1,則耐旱基因整合到了同源染色體的一條上.26.(2012課標(biāo),40,15分)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識(shí),回答下列問題:(1)限制性內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段,其末端類型有和.

(2)質(zhì)粒運(yùn)載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下:AATTC……GG……CTTAA為使運(yùn)載體與目的基因相連,含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外,還可用另一種限制性內(nèi)切酶切割,該酶必須具有的特點(diǎn)是.

(3)按其來源不同,基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類,即DNA連接酶和DNA連接酶.

(4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是,產(chǎn)物是.若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,常采用技術(shù).

(5)基因工程中除質(zhì)粒外,和也可作為運(yùn)載體.

(6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌,一般情況下,不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細(xì)胞,原因是.

答案(1)黏性末端平末端(2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoRⅠ切割產(chǎn)生的相同(其他合理答案也可)(3)大腸桿菌T4(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(5)噬菌體動(dòng)植物病毒(其他合理答案也可)(6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱(其他合理答案也可)解析此題考查基因工程應(yīng)用的相關(guān)知識(shí).(1)DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有黏性末端和平末端兩種類型.(2)為使運(yùn)載體與目的基因相連,應(yīng)使二者被切割后產(chǎn)生的末端相同,故用另一種限制酶切割產(chǎn)生的末端必須與EcoRⅠ切割產(chǎn)生的末端相同.(3)根據(jù)酶的來源不同,DNA連接酶分為E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶.(4)以RNA為模板,合成DNA的過程稱為逆轉(zhuǎn)錄,若要體外獲得大量DNA分子,可以使用PCR技術(shù).(5)在基因工程中,通常利用質(zhì)粒作為運(yùn)載體,另外噬菌體和動(dòng)植物病毒也可作為運(yùn)載體.(6)大腸桿菌作為受體細(xì)胞時(shí),常用Ca2+處理,使之成為能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的感受態(tài)細(xì)胞.27.(2012海南單科,31,15分)已知甲種農(nóng)作物因受到乙種昆蟲危害而減產(chǎn),乙種昆蟲食用某種原核生物分泌的丙種蛋白質(zhì)后死亡.因此,可將丙種蛋白質(zhì)基因轉(zhuǎn)入到甲種農(nóng)作物體內(nèi),使甲種農(nóng)作物獲得抗乙種昆蟲危害的能力.回答下列問題:(1)為了獲得丙種蛋白質(zhì)的基因,在已知丙種蛋白質(zhì)氨基酸序列的基礎(chǔ)上,推測(cè)出丙種蛋白質(zhì)的序列,據(jù)此可利用方法合成目的基因.獲得丙種蛋白質(zhì)的基因還可用和方法.

(2)在利用上述丙種蛋白質(zhì)基因和質(zhì)粒載體構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程中,常需要使用酶和酶.

(3)將含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與甲種農(nóng)作物的愈傷組織共培養(yǎng),篩選出含有丙種蛋白質(zhì)的愈傷組織,由該愈傷組織培養(yǎng)成的再生植株可抵抗的危害.

(4)若用含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌直接感染甲種農(nóng)作物植株葉片傷口,則該植株的種子(填“含有”或“不含”)丙種蛋白質(zhì)基因.

答案(1)基因化學(xué)基因文庫PCR(每空2分,共8分,其他合理答案也給分)(2)限制DNA連接(每空1分,共2分)(3)乙種昆蟲(2分)(4)不含(3分)解析本題考查抗蟲作物培育過程的相關(guān)知識(shí).(1)獲取目的基因的方法主要有基因文庫獲取法、PCR技術(shù)擴(kuò)增法和人工化學(xué)合成法三種.已知丙種蛋白質(zhì)氨基酸序列,可通過推測(cè)丙種蛋白質(zhì)的基因序列,然后利用化學(xué)方法人工合成丙種蛋白質(zhì)基因.(2)在構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程中,需要使用限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶,前者能識(shí)別特定的核苷酸序列,使每條鏈特定部位的核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開,使其形成黏性末端,被喻為“分子手術(shù)刀”;后者能將兩個(gè)帶有相同黏性末端的DNA片段連接起來,被稱為“分子針線”.(3)將含有重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與甲種農(nóng)作物的組織共培養(yǎng),可篩選出含有丙種蛋白質(zhì)的愈傷組織,而后培養(yǎng)出含有丙種蛋白質(zhì)的抗乙種昆蟲的植株.(4)若只用重組質(zhì)粒感染甲種農(nóng)作物葉片傷口,可在葉片組織中篩選出含丙種蛋白質(zhì)的細(xì)胞,由于該重組質(zhì)粒感染的是體細(xì)胞,故該植株的種子中不含有丙種蛋白質(zhì).28.(2011海南單科,31,15分)回答有關(guān)基因工程的問題:(1)構(gòu)建基因工程表達(dá)載體時(shí),用不同類型的限制酶切割DNA后,可能產(chǎn)生黏性末端,也可能產(chǎn)生末端.若要在限制酶切割目的基因和質(zhì)粒后使其直接進(jìn)行連接,則應(yīng)選擇能使二者產(chǎn)生(相同、不同)黏性末端的限制酶.

(2)利用大腸桿菌生產(chǎn)人胰島素時(shí),構(gòu)建的表達(dá)載體含有人胰島素基因及其啟動(dòng)子等,其中啟動(dòng)子的作用是.在用表達(dá)載體轉(zhuǎn)化大腸桿菌時(shí),常用處理大腸桿菌,以利于表達(dá)載體進(jìn)入;為了檢測(cè)胰島素基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA,可用標(biāo)記的胰島素基因片段作探針與mRNA雜交,該雜交技術(shù)稱為.為了檢測(cè)胰島素基因轉(zhuǎn)錄的mRNA是否翻譯成,常用抗原—抗體雜交技術(shù).

(3)如果要將某目的基因通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法導(dǎo)入植物細(xì)胞,先要將目的基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的中,然后用該農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞,通過DNA重組將目的基因插入植物細(xì)胞的上.

答案(1)平相同(2)驅(qū)動(dòng)胰島素基因轉(zhuǎn)錄出mRNA(3分,其他合理答案也給分)CaCl2溶液(或Ca2+)分子雜交技術(shù)蛋白質(zhì)(2分,其他答案也給分)(3)T-DNA染色體DNA(2分,其他答案也給分)解析(1)DNA分子經(jīng)限制酶切割產(chǎn)生的DNA片段末端通常有兩種形式:黏性末端和平末端.當(dāng)限制酶在它識(shí)別序列的中心軸兩側(cè)將DNA切開時(shí),產(chǎn)生的是黏性末端,而當(dāng)限制酶在它識(shí)別序列的中心軸線切開時(shí),產(chǎn)生的是平末端.要使目的基因和質(zhì)粒直接進(jìn)行連接,應(yīng)使用同種限制酶切割目的基因和質(zhì)粒,使二者產(chǎn)生相同黏性末端.(2)一個(gè)基因表達(dá)載體的組成,除含有目的基因外,還必須有啟動(dòng)子、終止子和標(biāo)記基因.啟動(dòng)子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段,位于基因首端,是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合部位,可以驅(qū)動(dòng)目的基因轉(zhuǎn)錄出mRNA.在用表達(dá)載體轉(zhuǎn)化大腸桿菌時(shí),為便于表達(dá)載體進(jìn)入,常用CaCl2處理大腸桿菌.要檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出對(duì)應(yīng)的mRNA,可采用分子雜交技術(shù),即用目的基因片段作探針,與mRNA雜交,如果顯示出雜交帶,則表明目的基因轉(zhuǎn)錄出了mRNA.(3)運(yùn)用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞時(shí),要先將目的基因插入農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒的T-DNA中,然后將該農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞,通過DNA重組將目的基因插入到植物細(xì)胞的染色體DNA上.考點(diǎn)二基因工程的應(yīng)用與蛋白質(zhì)工程1.(2022浙江1月選考,21,2分)羊瘙癢病是感染性蛋白粒子PrPSc引起的.某些羊體內(nèi)存在蛋白質(zhì)PrPc,但不發(fā)病.當(dāng)羊感染了PrPSc后,PrPSc將PrPc不斷地轉(zhuǎn)變?yōu)镻rPSc,導(dǎo)致PrPSc積累,從而發(fā)病.把患瘙癢病的羊組織勻漿接種到小鼠后,小鼠也會(huì)發(fā)病.下列分析合理的是()A.動(dòng)物體內(nèi)的PrPSc可全部被蛋白酶水解B.患病羊體內(nèi)存在指導(dǎo)PrPSc合成的基因C.產(chǎn)物PrPSc對(duì)PrPc轉(zhuǎn)變?yōu)镻rPSc具有反饋抑制作用D.給PrPc基因敲除小鼠接種PrPSc,小鼠不會(huì)發(fā)病答案D感染性蛋白粒子PrPSc會(huì)將羊體內(nèi)的PrPc不斷轉(zhuǎn)變?yōu)镻rPSc,PrPSc在體內(nèi)積累從而導(dǎo)致發(fā)病,可見動(dòng)物體內(nèi)的PrPSc并不會(huì)全部被蛋白酶水解,A錯(cuò)誤;患病羊體內(nèi)存在指導(dǎo)蛋白質(zhì)PrPc合成的基因,而PrPSc并不是自身合成的,而是外界感染的,B錯(cuò)誤;PrPSc在體內(nèi)積累從而導(dǎo)致發(fā)病,說明產(chǎn)物PrPSc對(duì)PrPc轉(zhuǎn)變?yōu)镻rPSc不具有反饋抑制作用,C錯(cuò)誤;把患瘙癢病的羊組織勻漿接種到小鼠后,小鼠也會(huì)發(fā)病,原因是患瘙癢病的羊組織勻漿含有感染性蛋白粒子PrPSc,小鼠體內(nèi)含有PrPc,PrPc基因敲除小鼠不含PrPc,接種PrPSc后也不會(huì)發(fā)生使PrPc轉(zhuǎn)變?yōu)镻rPSc并積累PrPSc而致病的現(xiàn)象,D正確.2.(2021遼寧,14,2分)腈水合酶(N0)廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)和醫(yī)藥原料生產(chǎn)等領(lǐng)域,但不耐高溫,利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)在N0的α和β亞基之間加入一段連接肽,可獲得熱穩(wěn)定的融合型腈水合酶(N1).下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是()A.N1與N0氨基酸序列的差異是影響其熱穩(wěn)定性的原因之一B.加入連接肽需要通過改造基因?qū)崿F(xiàn)C.獲得N1的過程需要進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯D.檢測(cè)N1的活性時(shí)先將N1與底物充分混合,再置于高溫環(huán)境答案D根據(jù)題意可知,與N0相比,N1多了一段連接肽,二者氨基酸序列的差異是影響其熱穩(wěn)定性的原因之一,A正確;利用蛋白質(zhì)工程改造蛋白質(zhì)時(shí)需對(duì)相關(guān)基因進(jìn)行修飾或合成,在N0的結(jié)構(gòu)中加入連接肽需要通過改造相關(guān)基因來實(shí)現(xiàn),B正確;獲得N1的過程需要進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯,C正確;檢測(cè)N1的活性時(shí),需要先將N1與底物置于高溫環(huán)境下,再將N1與底物充分混合,D錯(cuò)誤.3.(2013廣東理綜,3,4分)從某海洋動(dòng)物中獲得一基因,其表達(dá)產(chǎn)物為一種抗菌性和溶血性均較強(qiáng)的多肽P1.目前在P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強(qiáng)但溶血性弱的多肽藥物,首先要做的是()A.合成編碼目的肽的DNA片段B.構(gòu)建含目的肽DNA片段的表達(dá)載體C.依據(jù)P1氨基酸序列設(shè)計(jì)多條模擬肽D.篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作為目的肽答案C由題中信息“在P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強(qiáng)但溶血性弱的多肽藥物”可推知本題考查蛋白質(zhì)工程的相關(guān)知識(shí).根據(jù)蛋白質(zhì)工程的基本途徑:從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因),可推知答案為C.4.(2011江蘇單科,14,2分)關(guān)于現(xiàn)代生物技術(shù)應(yīng)用的敘述,錯(cuò)誤的是()A.蛋白質(zhì)工程可合成自然界中不存在的蛋白質(zhì)B.體細(xì)胞雜交技術(shù)可用于克隆動(dòng)物和制備單克隆抗體C.植物組織培養(yǎng)技術(shù)可用于植物莖尖脫毒D.動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)可用于轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的培育答案B克隆動(dòng)物是核移植工程的應(yīng)用;莖尖分生能力強(qiáng),沒有病毒侵染,以莖尖為外植體,通過植物組織培養(yǎng)可獲得無病毒植株;導(dǎo)入目的基因的受體細(xì)胞,需通過動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)獲得早期胚胎,才能進(jìn)一步培育成轉(zhuǎn)基因動(dòng)物.5.(2022廣東,22,12分)“綠水逶迤去,青山相向開”,大力發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)已成為全社會(huì)的共識(shí).基于某些梭菌的特殊代謝能力,有研究者以某些工業(yè)廢氣(含CO2等一碳溫室氣體,多來自高污染排放企業(yè))為原料,通過厭氧發(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,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.

答案(1)引物(2)便于篩選含有目的基因的受體細(xì)胞使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停下來(3)酶蛋白的大量合成消耗了大量物質(zhì)和能量(4)廢棄物的資源化減少了碳排放解析(1)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的前提是已知目的基因兩端的核苷酸序列,根據(jù)這一序列設(shè)計(jì)并合成一對(duì)引物.(2)抗生素抗性基因作為標(biāo)記基因,作用是鑒定受體細(xì)胞中是否含有目的基因,從而將含有目的基因的受體細(xì)胞篩選出來.終止子相當(dāng)于一盞紅色信號(hào)燈,位于基因的下游,可使轉(zhuǎn)錄在所需要的地方停下來.(3)酶蛋白的大量合成消耗大量的物質(zhì)和能量,導(dǎo)致重組梭菌用于自身生長、繁殖的物質(zhì)和能量減少,菌體生長遲緩.(4)該技術(shù)使一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)出的污染物,能夠成為本系統(tǒng)或另一個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)原料,從而實(shí)現(xiàn)了廢棄物的資源化.從“碳中和”的角度看,該技術(shù)減少了碳排放.6.(2022湖南,22,15分)水蛭是我國的傳統(tǒng)中藥材,主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白中重要成分之一,具有良好的抗凝血作用.擬通過蛋白質(zhì)工程改造水蛭素結(jié)構(gòu),提高其抗凝血活性.回答下列問題:(1)蛋白質(zhì)工程流程如圖所示,物質(zhì)a是,物質(zhì)b是.在生產(chǎn)過程中,物質(zhì)b可能不同,合成的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象卻相同,原因是

.

(2)蛋白質(zhì)工程是基因工程的延伸,基因工程中獲取目的基因的常用方法有、和利用PCR技術(shù)擴(kuò)增.PCR技術(shù)遵循的基本原理是.

(3)將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后,分析水解產(chǎn)物中的肽含量及其抗凝血活性,結(jié)果如圖所示.推測(cè)兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的(填“種類”或“含量”)有關(guān),導(dǎo)致其活性不同的原因是

.

(4)若要比較蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素的抗凝血活性差異,簡要寫出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路

.

答案(1)多肽鏈mRNAmRNA上決定氨基酸的密碼子具有簡并性(2)從基因文庫中獲取人工合成DNA半保留復(fù)制(3)種類酶處理后形成的肽中氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序不同(4)在相同條件下,將蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素分別進(jìn)行抗凝血實(shí)驗(yàn),比較三組血液凝固所需時(shí)間長短,所需時(shí)間越長說明其抗凝血活性越大解析(1)蛋白質(zhì)工程的基本途徑:從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計(jì)預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測(cè)應(yīng)有的氨基酸序列→找到并改變相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→獲得所需要的蛋白質(zhì).由于mRNA上決定氨基酸的密碼子具有簡并性,因此mRNA不同,翻譯形成的多肽鏈中氨基酸序列有可能是相同的,再盤曲、折疊形成相同結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì).(2)基因工程中獲取目的基因的常用方法有從基因文庫中獲取、人工合成和利用PCR技術(shù)擴(kuò)增.PCR技術(shù)遵循的原理是DNA半保留復(fù)制.(3)由圖可知,水蛭蛋白經(jīng)兩種蛋白酶處理后,酶解產(chǎn)物的肽含量差別不大,但是抗凝血活性有所差異,所以推測(cè)該差異主要與肽的種類有關(guān),兩種處理后酶解產(chǎn)物中氨基酸的種類、數(shù)目和排列順序不同,從而導(dǎo)致兩種處理后抗凝血活性有差異.(4)在相同條件下,將蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和天然水蛭素分別進(jìn)行抗凝血實(shí)驗(yàn),比較三組血液凝固所需時(shí)間長短,所需時(shí)間越長說明其抗凝血活性越大.7.[2022浙江1月選考,29(二),7分]我國在新冠疫情防控方面取得了顯著的成績,但全球疫情形勢(shì)仍然非常嚴(yán)峻,尤其是病毒出現(xiàn)了新變異株——德爾塔、奧密克戎,更是威脅著全人類的生命健康.(1)新冠病毒核酸定性檢測(cè)原理是:以新冠病毒的單鏈RNA為模板,利用酶合成DNA,經(jīng)PCR擴(kuò)增,然后在擴(kuò)增產(chǎn)物中加入特異的,如果檢測(cè)到特異的雜交分子則核酸檢測(cè)為陽性.

(2)接種疫苗是遏制新冠疫情蔓延的重要手段.腺病毒疫苗的制備技術(shù)要點(diǎn)是:將腺病毒的復(fù)制基因敲除;以新冠病毒的基因?yàn)槟０搴铣傻腄NA插入腺病毒基因組,構(gòu)建重組腺病毒.重組腺病毒在人體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)產(chǎn)生新冠病毒抗原,從而引發(fā)特異性免疫反應(yīng).在此過程中,腺病毒的作用是作為基因工程中目的基因的.將腺病毒復(fù)制基因敲除的目的是.(3)單克隆抗體有望用于治療新冠肺炎.單克隆抗體的制備原理是:取免疫陽性小鼠的細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞混合培養(yǎng),使其融合,最后篩選出能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞.與植物組織培養(yǎng)相比,雜交瘤細(xì)胞擴(kuò)大培養(yǎng)需要特殊的成分,如胰島素和.

答案(二)(1)逆轉(zhuǎn)錄核酸探針(2)抗原載體使腺病毒失去復(fù)制能力(3)脾(B淋巴)動(dòng)物血清解析(二)(1)以新冠病毒的單鏈RNA為模板,在逆轉(zhuǎn)錄酶催化下可合成相應(yīng)的DNA.經(jīng)PCR擴(kuò)增后的DNA,可利用特定的核酸探針進(jìn)行檢測(cè).(2)制備腺病毒載體疫苗時(shí)需將以新冠病毒的抗原基因?yàn)槟０搴铣傻腄NA插入腺病毒基因組,構(gòu)建重組腺病毒.重組腺病毒在人體細(xì)胞內(nèi)表達(dá)產(chǎn)生新冠病毒抗原,從而引發(fā)人體的特異性免疫反應(yīng).因此,腺病毒相當(dāng)于基因工程中目的基因的載體.將腺病毒復(fù)制基因敲除,可使腺病毒失去復(fù)制能力,防止其在人體內(nèi)增殖.(3)制備單克隆抗體時(shí),要取免疫陽性小鼠的脾細(xì)胞(B淋巴細(xì)胞)和骨髓瘤細(xì)胞融合,篩選獲得特定的雜交瘤細(xì)胞.相比植物組織培養(yǎng),動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)需要?jiǎng)游镅宓忍厥獬煞?8.(2022全國乙,38,15分)新冠疫情出現(xiàn)后,病毒核酸檢測(cè)和疫苗接種在疫情防控中發(fā)揮了重要作用.回答下列問題.(1)新冠病毒是一種RNA病毒,檢測(cè)新冠病毒RNA(核酸檢測(cè))可以采取RT-PCR法.這種方法的基本原理是先以病毒RNA為模板合成cDNA,這一過程需要的酶是,再通過PCR技術(shù)擴(kuò)增相應(yīng)的DNA片段.根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判斷被檢測(cè)者是否感染新冠病毒.

(2)為了確保新冠病毒核酸檢測(cè)的準(zhǔn)確性,在設(shè)計(jì)PCR引物時(shí)必須依據(jù)新冠病毒RNA中的來進(jìn)行.PCR過程每次循環(huán)分為3步,其中溫度最低的一步是.

(3)某人同時(shí)進(jìn)行了新冠病毒核酸檢測(cè)和抗體檢測(cè)(檢測(cè)體內(nèi)是否有新冠病毒抗體),若核酸檢測(cè)結(jié)果為陰性而抗體檢測(cè)結(jié)果為陽性,說明(答出1種情況即可);若核酸檢測(cè)和抗體檢測(cè)結(jié)果均為陽性,說明.

(4)常見的病毒疫苗有滅活疫苗、蛋白疫苗和重組疫苗等.已知某種病毒的特異性蛋白S(具有抗原性)的編碼序列(目的基因).為了制備蛋白疫苗,可以通過基因工程技術(shù)獲得大量蛋白S.基因工程的基本操作流程是.

答案(1)逆轉(zhuǎn)錄酶(2)特異核苷酸序列復(fù)性(3)被檢測(cè)者曾經(jīng)感染過病毒,體內(nèi)出現(xiàn)抗體但目前沒有病毒被檢測(cè)者感染了病毒并產(chǎn)生了抗體(4)獲得目的基因→構(gòu)建表達(dá)載體→導(dǎo)入受體細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與鑒定解析(1)以病毒RNA為模板合成cDNA需要逆轉(zhuǎn)錄酶.(2)用PCR技術(shù)擴(kuò)增新冠病毒RNA片段時(shí),所需要的引物必須依據(jù)新冠病毒RNA中的特定核苷酸序列來進(jìn)行設(shè)計(jì).PCR過程每次循環(huán)分為變性(90℃以上)、復(fù)性(50℃左右)和延伸(72℃左右)三個(gè)階段,復(fù)性階段溫度最低.(3)同時(shí)進(jìn)行核酸檢測(cè)和抗體檢測(cè),若核酸檢測(cè)結(jié)果為陰性而抗體檢測(cè)結(jié)果為陽性,說明被檢測(cè)者曾經(jīng)感染過病毒,體內(nèi)出現(xiàn)抗體但目前沒有病毒;若核酸檢測(cè)和抗體檢測(cè)結(jié)果均為陽性,說明被檢測(cè)者感染了病毒并產(chǎn)生了抗體.(4)基因工程技術(shù)獲得大量蛋白S的基本操作流程:目的基因的獲取→基因表達(dá)載體的構(gòu)建→將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞→目的基因的檢測(cè)與鑒定.9.(2022江蘇,24,12分)纖毛是廣泛存在的細(xì)胞表面結(jié)構(gòu),功能異?？梢l(fā)多種疾病.因此,研究纖毛形成的作用機(jī)制具有重要意義.請(qǐng)回答下列問題.圖Ⅰ(1)纖毛結(jié)構(gòu)如圖Ⅰ所示,由細(xì)胞膜延伸形成的纖毛膜主要由組成.基體由中心體轉(zhuǎn)變而來,中心體在有絲分裂中的功能是.

(2)某病人腎小管上皮細(xì)胞纖毛異常,為了分析纖毛相關(guān)基因X是否發(fā)生了變異,對(duì)基因X進(jìn)行了PCR擴(kuò)增與產(chǎn)物測(cè)序.從細(xì)胞樣品中分離DNA時(shí),可通過交替調(diào)節(jié)鹽濃度將與核蛋白結(jié)合的DNA分離出來,溶液中添加NaCl至2.0mol/L的目的是.PCR擴(kuò)增時(shí),需在催化下,在引物的端進(jìn)行DNA鏈的延伸,獲得擴(kuò)增產(chǎn)物用于測(cè)序.

(3)為研究蛋白質(zhì)X在細(xì)胞中的定位,構(gòu)建綠色熒光蛋白GFP與X的融合蛋白,融合蛋白具有綠色熒光,可指示其在細(xì)胞內(nèi)位置.將X-GFP基因融合片段M導(dǎo)入如圖Ⅱ所示載體質(zhì)粒Y,構(gòu)建Y-M重組質(zhì)粒(在EcoRⅤ位點(diǎn)插入片段).請(qǐng)完成下表.圖Ⅱ圖Ⅲ分步實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)簡易操作、結(jié)果、分析PCR鑒定正向重組質(zhì)粒Y-M①選擇圖Ⅱ引物;②PCR目的產(chǎn)物約為bp

確保M及連接處序列正確③質(zhì)粒測(cè)序,圖Ⅲ中正確的是(選填序列編號(hào))

檢測(cè)融合蛋白定位④對(duì)照質(zhì)粒Y-GFP(僅表達(dá)GFP)與實(shí)驗(yàn)質(zhì)粒Y-M分別導(dǎo)入細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)對(duì)照組整個(gè)細(xì)胞均有綠色熒光而實(shí)驗(yàn)組熒光集中在纖毛基部,說明

(4)為研究另一纖毛病相關(guān)基因Z表達(dá)的變化,采用熒光定量PCR法檢測(cè)健康人與病人基因Z的轉(zhuǎn)錄水平.采集樣本、提取總RNA,經(jīng)形成cDNA作為模板,PCR擴(kuò)增結(jié)果顯示,在總cDNA模板量相等的條件下,健康人Ct值為15,而病人Ct值為20(Ct值是產(chǎn)物熒光強(qiáng)度達(dá)到設(shè)定閾值時(shí)的PCR循環(huán)數(shù)).從理論上估算,在PCR擴(kuò)增20個(gè)循環(huán)的產(chǎn)物中,健康人樣品的目的產(chǎn)物大約是病人的倍.

答案(1)脂質(zhì)和蛋白質(zhì)發(fā)出星射線,形成紡錘體(2)溶解DNATaqDNA聚合酶(或耐高溫的DNA聚合酶)3'(3)①a、b②1100③Q4④蛋白X定位于纖毛基部(4)逆轉(zhuǎn)錄32解析(1)纖毛膜由細(xì)胞膜延伸形成,細(xì)胞膜的組成成分主要是脂質(zhì)和蛋白質(zhì);在低等植物和動(dòng)物細(xì)胞有絲分裂的前期,中心體發(fā)出星射線,形成紡錘體.(2)DNA在2.0mol/L的NaCl溶液中溶解度很高,常用該濃度的NaCl溶液溶解DNA.PCR是體外大量擴(kuò)增DNA分子的技術(shù),PCR過程需要TaqDNA聚合酶(或耐高溫的DNA聚合酶,可催化DNA子鏈的延伸)、引物(在PCR過程中為TaqDNA聚合酶提供3'-OH,使該酶能夠從引物的3'端開始連接脫氧核苷酸)、四種游離的脫氧核苷酸(合成DNA子鏈的原料)、緩沖液(提供液體環(huán)境及離子條件)、DNA母鏈(DNA復(fù)制的模板).(3)片段M正向拼接和反向拼接結(jié)果如圖:用PCR鑒定是否為正向重組質(zhì)粒Y-M,可選用引物a和引物b,目的產(chǎn)物約為1100bp.若M與載體質(zhì)粒Y正確連接,則上游連接處含有HindⅢ+EcoRⅤ的識(shí)別序列,即5'…AAGCTT…GATATC…3',即Q4,下游含有EcoRⅤ+BamHⅠ的識(shí)別序列,即5'…GATATC…GGATCC…3',即質(zhì)粒測(cè)序正確的是Q4.本實(shí)驗(yàn)的目的是借助綠色熒光蛋白檢測(cè)蛋白質(zhì)X在細(xì)胞中的位置,則實(shí)驗(yàn)組導(dǎo)入的是質(zhì)粒Y-M(M為X-GFP基因融合片段),表達(dá)X-GFP,對(duì)照組導(dǎo)入僅表達(dá)GFP的質(zhì)粒Y-GFP,依據(jù)實(shí)驗(yàn)組綠色熒光集中在纖毛基部,而對(duì)照組整個(gè)細(xì)胞均有綠色熒光,可知蛋白X定位于纖毛基部.(4)提取細(xì)胞的總RNA,經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得cDNA,cDNA作為熒光定量PCR的模板.熒光定量PCR過程中,特定PCR循環(huán)次數(shù)下產(chǎn)物產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度與模板量呈正相關(guān),雖然限定了總cDNA模板量相等,但要注意由于健康人和病人基因Z的轉(zhuǎn)錄水平不同,相應(yīng)的mRNA含量不同,因此基因Z的cDNA含量并不相同,設(shè)健康人基因Z的cDNA模板量為x,病人的為y,由“健康人Ct值為15,而病人Ct值為20”知,x×215=y×220,PCR擴(kuò)增20個(gè)循環(huán)的產(chǎn)物中,健康人樣品的目的產(chǎn)物大約是病人的(x×220)÷(y×220)=(x×220)÷(x×215)=25=32倍.知識(shí)拓展在基因工程中常用綠色熒光蛋白基因作為標(biāo)記基因或報(bào)告基因,用以檢測(cè)目的基因是否完成表達(dá),同時(shí)也可以檢測(cè)目的蛋白在細(xì)胞中的分布及含量.10.(2022河北,24,15分)蛋白酶抑制劑基因轉(zhuǎn)化是作物抗蟲育種的新途徑.某研究團(tuán)隊(duì)將胰蛋白酶抑制劑(NaPI)和胰凝乳蛋白酶抑制劑(StPin1A)的基因單獨(dú)或共同轉(zhuǎn)化棉花,獲得了轉(zhuǎn)基因植株.回答下列問題:(1)蛋白酶抑制劑的抗蟲機(jī)制是

.

(2)是實(shí)施基因工程的核心.

(3)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法時(shí),必須將目的基因插入質(zhì)粒的上,此方法的不足之處是.

(4)為檢測(cè)目的基因在受體細(xì)胞基因組中的整合及其轉(zhuǎn)錄和翻譯,可采用的檢測(cè)技術(shù)有(寫出兩點(diǎn)即可).

(5)確認(rèn)抗蟲基因在受體細(xì)胞中穩(wěn)定表達(dá)后,還需進(jìn)一步做抗蟲的以鑒定其抗性程度.圖為三種不同遺傳操作產(chǎn)生的轉(zhuǎn)基因棉花抗蟲實(shí)驗(yàn)結(jié)果,據(jù)結(jié)果分析(填“NaPI”或“StPin1A”或“NaPI+StPin1A”)轉(zhuǎn)基因棉花的抗蟲效果最佳,其原因是

.(6)基因突變可產(chǎn)生新的等位基因,在自然選擇的作用下,昆蟲種群的基因頻率會(huì)發(fā)生,導(dǎo)致昆蟲朝著一定的方向不斷進(jìn)化.據(jù)此推測(cè),被蛋白酶抑制劑轉(zhuǎn)基因作物長期選擇后,某些昆蟲具有了抗蛋白酶抑制劑的能力,其分子機(jī)制可能是(寫出兩點(diǎn)即可).

答案(1)抑制害蟲胰蛋白酶活性,從而使害蟲不能正常消化食物達(dá)到抗蟲的目的(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建(3)T-DNA該方法一般不適用于單子葉植物(4)PCR技術(shù)、抗原—抗體雜交技術(shù)(5)接種試驗(yàn)NaPI+StPin1ANaPI+StPin1A的轉(zhuǎn)基因棉花的蟲體質(zhì)量最低且每株棉鈴數(shù)最多(6)定向改變昆蟲在胰蛋白酶抑制劑的選擇下,抗性基因頻率逐漸提高,從而提升了其抗胰蛋白酶抑制劑的能力;昆蟲的胰蛋白酶基因發(fā)生突變,原有的胰蛋白酶抑制劑不能發(fā)揮作用解析(1)蛋白酶抑制劑可與害蟲消化道內(nèi)的蛋白酶結(jié)合形成復(fù)合物,從而阻斷或降低蛋白酶的活性,使昆蟲不能正常消化食物中的蛋白質(zhì),從而達(dá)到抗蟲的目的.(2)基因工程的核心是基因表達(dá)載體的構(gòu)建.(3)農(nóng)桿菌細(xì)胞內(nèi)含有Ti質(zhì)粒,當(dāng)它侵染植物細(xì)胞后,可將Ti質(zhì)粒上的T-DNA轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞,并將其整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上.故利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法時(shí),需將目的基因插入Ti質(zhì)粒的T-DNA上.但農(nóng)桿菌一般只感染雙子葉植物和裸子植物,故其不足之處是該方法一般不適用于單子葉植物.(4)在分子水平上可通過PCR技術(shù)檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞染色體DNA上或檢測(cè)目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA;是否翻譯出相應(yīng)的蛋白質(zhì)則需要使用抗原—抗體雜交技術(shù).(5)抗蟲基因?qū)胫参锛?xì)胞后,要鑒定其是否賦予植物抗蟲特性,需要做抗蟲接種試驗(yàn).題圖中,NaPI+StPin1A轉(zhuǎn)基因棉花的蟲體質(zhì)量最低,每株棉鈴數(shù)最多,故其抗蟲效果最佳.(6)昆蟲種群本來就存在抗蟲性強(qiáng)或弱的變異,在抗蟲劑(蛋白酶抑制劑)的選擇作用下,昆蟲種群的基因頻率會(huì)發(fā)生定向改變,使昆蟲朝著一定的方向不斷進(jìn)化.蛋白酶抑制劑通過與害蟲消化道內(nèi)的蛋白酶結(jié)合使害蟲不能消化蛋白質(zhì)而死亡.昆蟲具有抗胰蛋白酶抑制劑的能力可能是因?yàn)槔ハx的胰蛋白酶發(fā)生突變,產(chǎn)生一種新胰蛋白酶,其不能與原有的胰蛋白酶抑制劑結(jié)合,使原有胰蛋白酶抑制劑不能發(fā)揮作用;也可能是昆蟲在胰蛋白酶抑制劑的選擇下,抗性基因頻率逐漸提高,從而提升了其抗胰蛋白酶抑制劑的能力.11.(2021廣東,22,12分)非細(xì)胞合成技術(shù)是一種運(yùn)用合成生物學(xué)方法,在細(xì)胞外構(gòu)建多酶催化體系,獲得目標(biāo)產(chǎn)物的新技術(shù),其核心是各種酶基因的挖掘、表達(dá)等.中國科學(xué)家設(shè)計(jì)了4步酶促反應(yīng)的非細(xì)胞合成路線(圖13),可直接用淀粉生產(chǎn)肌醇(重要的醫(yī)藥食品原料),以期解決高溫強(qiáng)酸水解方法造成的嚴(yán)重污染問題,并可以提高產(chǎn)率.圖13回答下列問題:(1)研究人員采用PCR技術(shù)從土壤微生物基因組中擴(kuò)增得到目標(biāo)酶基因.此外,獲得酶基因的方法還有.

(答出兩種即可)(2)高質(zhì)量的DNA模板是成功擴(kuò)增出目的基因的前提條件之一.在制備高質(zhì)量DNA模板時(shí)必須除去蛋白,方法有.

(答出兩種即可)(3)研究人員使用大腸桿菌BL21作為受體細(xì)胞、