10年高考生物真題專題分類22基因工程練習(xí)含答案

專題22基因工程考點(diǎn)1重組DNA技術(shù)的基本工具1.(2023新課標(biāo),6,6分)某同學(xué)擬用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA連接酶為工具,將目的基因(兩端含相應(yīng)限制酶的識別序列和切割位點(diǎn))和質(zhì)粒進(jìn)行切割、連接,以構(gòu)建重組表達(dá)載體。限制酶的切割位點(diǎn)如圖所示。下列重組表達(dá)載體構(gòu)建方案合理且效率最高的是 ()A.質(zhì)粒和目的基因都用酶3切割,用E.coliDNA連接酶連接B.質(zhì)粒用酶3切割、目的基因用酶1切割,用T4DNA連接酶連接C.質(zhì)粒和目的基因都用酶1和酶2切割,用T4DNA連接酶連接D.質(zhì)粒和目的基因都用酶2和酶4切割,用E.coliDNA連接酶連接答案C酶4切割位點(diǎn)位于抗生素抗性基因(標(biāo)記基因)內(nèi)部,酶切后會破壞標(biāo)記基因,D不符合題意;酶3切割后產(chǎn)生平末端,E.coliDNA連接酶僅能連接黏性末端,故E.coliDNA連接酶無法連接酶3切割產(chǎn)生的平末端,A不符合題意;若用酶3切割質(zhì)粒、酶1切割目的基因,兩者產(chǎn)生的末端無法連接在一起,B不符合題意;酶1和酶2切割后產(chǎn)生不同的黏性末端,T4DNA連接酶既可連接黏性末端,也可連接平末端,若用酶1和酶2同時切割質(zhì)粒和目的基因,并用T4DNA連接酶連接,則既可避免質(zhì)粒和目的基因的自身環(huán)化,又能保證目的基因正確插入質(zhì)粒,C符合題意。2.(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,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(評價(jià)機(jī)構(gòu))評價(jià)安全后才可推廣上市,D錯誤。3.(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。下列操作錯誤的是()A.基因編輯處理的受精卵在體外培養(yǎng)時,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,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,可在短時間內(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。4.(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N1的活性時先將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)時需對相關(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N1的活性時,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錯誤。5.(2021湖北,7,2分)限制性內(nèi)切酶EcoRⅠ識別并切割雙鏈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)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的識別位點(diǎn)是由6個堿基對構(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)約為46堿基對,即約為4000堿基對。故選C。6.(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)外,還有2條非特異條帶(引物和模板不完全配對)。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.延長熱變性的時間C.延長延伸的時間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錯誤;延長熱變性時間與非特異性條帶無直接關(guān)系,B錯誤;延長延伸時間易出現(xiàn)非特異性結(jié)合,C錯誤;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。7.(2021山東,4,2分)我國考古學(xué)家利用現(xiàn)代人的DNA序列設(shè)計(jì)并合成了一種類似磁鐵的“引子”,成功將極其微量的古人類DNA從提取自土壤沉積物的多種生物的DNA中識別并分離出來,用于研究人類起源及進(jìn)化。下列說法正確的是()A.“引子”的徹底水解產(chǎn)物有兩種B.設(shè)計(jì)“引子”的DNA序列信息只能來自核DNAC.設(shè)計(jì)“引子”前不需要知道古人類的DNA序列D.土壤沉積物中的古人類雙鏈DNA可直接與“引子”結(jié)合從而被識別答案C根據(jù)題意,“引子”是利用現(xiàn)代人的DNA序列設(shè)計(jì)并合成的,其本質(zhì)是DNA或RNA,DNA的徹底水解產(chǎn)物有磷酸基團(tuán)、脫氧核糖、四種堿基,RNA的徹底水解產(chǎn)物有磷酸基因、核糖、四種堿基,A錯誤;人的細(xì)胞核、線粒體中均有DNA,故設(shè)計(jì)“引子”的DNA序列信息可以來自核DNA和線粒體DNA,B錯誤;設(shè)計(jì)“引子”前不需要知道古人類的DNA序列,“引子”是利用現(xiàn)代人的DNA序列設(shè)計(jì)的,C正確;雙鏈DNA解旋成單鏈后才能與“引子”序列發(fā)生堿基互補(bǔ)配對,從而被識別,D錯誤。8.(2020山東,15,2分)新型冠狀病毒的檢測方法目前主要有核酸檢測法和抗體檢測法。下列說法錯誤的是()A.抗體檢測法利用了抗原與抗體特異性結(jié)合的原理B.感染早期,會出現(xiàn)能檢測出核酸而檢測不出抗體的情況C.患者康復(fù)后,會出現(xiàn)能檢測出抗體而檢測不出核酸的情況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法檢測答案D抗體檢測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,會出現(xiàn)能檢測出核酸而檢測不出抗體的情況,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,會出現(xiàn)能檢測出抗體而檢測不出核酸的情況,C正確;感染該病毒但無癥狀者,其體內(nèi)會發(fā)生體液免疫產(chǎn)生抗體,適用抗體檢測法檢測,D錯誤。9.(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)粒時用到的限制酶,該酶會破壞重組質(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錯誤;抗除草劑基因轉(zhuǎn)入某抗鹽植物獲得的2個穩(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錯誤;在DNA檢測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,可以推測出質(zhì)粒上至少有3個位置被該酶切開,D正確。10.(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,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錯誤。11.(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。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C基因是否整合到菊花染色體上。12.(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。13.(2013大綱全國,5,6分)下列實(shí)踐活動包含基因工程技術(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。14.(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。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。15.(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?；卮鹣铝袉栴}:(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)載體含有啟動子,啟動子是指。

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聚合酶識別、結(jié)合并啟動轉(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)具有一個至多個限制酶切割位點(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)啟動子是指RNA聚合酶識別、結(jié)合并啟動轉(zhuǎn)錄的DNA片段。16.[2022福建,21(一)]美西螈具有很強(qiáng)的再生能力。研究表明,美西螈的巨噬細(xì)胞在斷肢再生的早期起重要作用。為研究巨噬細(xì)胞的作用機(jī)制,科研人員制備了抗巨噬細(xì)胞表面標(biāo)志蛋白CD14的單克隆抗體,具體方法如下?；卮鹣铝袉栴}:(一)基因工程抗原的制備(1)根據(jù)美西螈CD14基因的核苷酸序列,合成引物,利用PCR擴(kuò)增CD14片段。已知DNA聚合酶催化引物的3'-OH與加入的脫氧核苷酸的5'-P形成磷酸二酯鍵,則新合成鏈的延伸方向是(填“5'→3'”或“3'→5'”)。

(2)載體和CD14片段的酶切位點(diǎn)及相應(yīng)的酶切序列如圖1所示。用XhoⅠ和SalⅠ分別酶切CD14和載體后連接,CD14接入載體時會形成正向連接和反向連接的兩種重組DNA?？蛇M(jìn)一步用這兩種限制酶對CD14的連接方向進(jìn)行鑒定,理由是。

(3)培養(yǎng)能表達(dá)CD14蛋白的大腸桿菌,分離純化目的蛋白。

答案(一)(1)5'→3'(2)正向連接的重組DNA有這兩種酶切位點(diǎn)(限制酶的識別序列);而反向連接的重組DNA會形成新的序列,沒有這兩種酶的酶切位點(diǎn)(沒有限制酶的識別序列)解析(一)(1)PCR擴(kuò)增過程中,引物鏈的延伸方向?yàn)?'→3'。(2)兩種酶雖然能切出相同的黏性末端,但正向連接的重組DNA,限制酶的識別序列沒有變,仍能用原來的兩種酶進(jìn)行酶切;反向連接的重組DNA,不存在XhoⅠ和SalⅠ兩種限制酶的識別序列,無法再進(jìn)行酶切。17.(2021全國甲,38,15分)PCR技術(shù)可用于臨床的病原菌檢測。為檢測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?；卮鹣铝袉栴}:(1)若要得到正確的檢測結(jié)果,正確的操作順序應(yīng)該是(用數(shù)字序號表示)。

(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)配對與兩條單鏈DNA結(jié)合。(3)為了做出正確的診斷,應(yīng)檢測病原菌的遺傳物質(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。通過改變該結(jié)合位點(diǎn)的序列,解除對γ基因表達(dá)的抑制,可對某種地中海貧血癥進(jìn)行基因治療?？蒲腥藛T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,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別序列。據(jù)圖可知,在F1~F7末端添加的序列所對應(yīng)的限制酶是,在R末端添加的序列所對應(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,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應(yīng)的限制酶是SalⅠ;由于調(diào)控序列及啟動子中含有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)控啟動子,熒光蛋白基因不表達(dá)),因此結(jié)合位點(diǎn)位于F4所對應(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?；卮鹣铝袉栴}。(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?；蛭膸彀ê?。

(2)生物體細(xì)胞內(nèi)的DNA復(fù)制開始時,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,使反應(yīng)體系中的模板DNA解鏈為單鏈的條件是。上述兩個解鏈過程的共同點(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,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,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,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,表達(dá)出的蛋白質(zhì)可能會被降解。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,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。(1)體外重組的質(zhì)?？梢赃M(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,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,一些植物在多次繼代培養(yǎng)后也會喪失細(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)?；卮鹣铝袉栴}:(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)若要檢測基因A是否翻譯出蛋白A,可用的檢測物質(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可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個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)物的檢測方法等知識,意在考查考生提取知識、分析和歸納知識的能力。(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,轉(zhuǎn)錄出的RNA需要將內(nèi)含子對應(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可以從一種生物個體轉(zhuǎn)移到另一種生物個體,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,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,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,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,考查學(xué)生獲取知識,分析與歸納知識等能力。(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?；卮鹣铝袉栴}:(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該工程菌的培養(yǎng)物時,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,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,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—抗體檢測法檢測胰島素原時,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?；卮鹣铝袉栴}:(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)檢測此再生植株中該基因的,如果檢測結(jié)果呈陽性,再在田間實(shí)驗(yàn)中檢測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,則可推測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基因工程應(yīng)用的相關(guān)知識的識記和理解。(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)檢測該基因的表達(dá)產(chǎn)物,對于個體水平的檢測,應(yīng)在干旱的田間進(jìn)行實(shí)驗(yàn),檢測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?？键c(diǎn)2DNA的粗提取與鑒定、PCR擴(kuò)增與電泳鑒定1.(2023廣東,11,2分)“DNA粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn)的基本過程是:裂解→分離→沉淀→鑒定。下列敘述錯誤的是()A.裂解:使細(xì)胞破裂釋放出DNA等物質(zhì)B.分離:可去除混合物中的多糖、蛋白質(zhì)等C.沉淀:可反復(fù)多次以提高DNA的純度D.鑒定:加入二苯胺試劑后即呈現(xiàn)藍(lán)色答案DDNA的粗提取與鑒定實(shí)驗(yàn)中,通過研磨破碎細(xì)胞,使細(xì)胞裂解釋放DNA等物質(zhì),A正確;粗提取的DNA中可能會含有蛋白質(zhì)、多糖、RNA等雜質(zhì),通過分離可以去除混合物中的雜質(zhì),B正確;根據(jù)DNA和蛋白質(zhì)等在95%的冷酒精中的溶解度不同,可反復(fù)多次沉淀來提高DNA的純度,C正確;DNA鑒定時,DNA溶液加入二苯胺試劑后,需要沸水浴加熱才會變藍(lán),D錯誤。2.(2023福建,4,2分)關(guān)于“DNA片段的擴(kuò)增及電泳鑒定”(實(shí)驗(yàn)Ⅰ)和“DNA的粗提取與鑒定”(實(shí)驗(yàn)Ⅱ)的實(shí)驗(yàn)操作,下列相關(guān)敘述正確的是()A.實(shí)驗(yàn)Ⅰ中,PCR實(shí)驗(yàn)所需的移液器、槍頭、蒸餾水等必須進(jìn)行高壓滅菌處理B.實(shí)驗(yàn)Ⅰ中,將擴(kuò)增得到的PCR產(chǎn)物進(jìn)行凝膠電泳,加樣前應(yīng)先接通電源C.實(shí)驗(yàn)Ⅱ中,取洋蔥研磨液的上清液,加入等體積冷酒精后析出粗提取的DNAD.實(shí)驗(yàn)Ⅱ中,將白色絲狀物直接加入二苯胺試劑中并進(jìn)行沸水浴,用于鑒定DNA答案C為避免外源DNA等因素的污染,PCR實(shí)驗(yàn)時使用的微量離心管、槍頭和蒸餾水等在使用前必須進(jìn)行高壓滅菌處理,但移液器不需要,A錯誤;在將擴(kuò)增得到的PCR產(chǎn)物進(jìn)行凝膠電泳時,應(yīng)先加樣,然后接通電源,B錯誤;由于DNA不溶于酒精,但某些蛋白質(zhì)溶于酒精,因此取洋蔥研磨液的上清液,加入等體積冷酒精后,析出的白色絲狀物即粗提取的DNA,C正確;鑒定DNA時,需要把白色絲狀物溶解在2mol·L-1的NaCl溶液中,再加入二苯胺試劑進(jìn)行沸水浴,D錯誤。3.(2023遼寧,19,3分)(不定項(xiàng))基質(zhì)金屬蛋白酶MMP2和MMP9是癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵酶。MMP2和MMP9可以降解明膠,明膠可被某染液染成藍(lán)色,因此可以利用含有明膠的凝膠電泳檢測這兩種酶在不同條件下的活性。據(jù)圖分析,下列敘述正確的是()A.SDS可以提高M(jìn)MP2和MMP9活性B.10℃保溫降低了MMP2和MMP9活性C.緩沖液用于維持MMP2和MMP9活性D.MMP2和MMP9降解明膠不具有專一性答案B由題意知,MMP2和MMP9能降解明膠,明膠可被某染液染成藍(lán)色,所以白色條帶越細(xì),酶的分解能力越弱,與37℃保溫+緩沖液組相比,SDS+37℃保溫+緩沖液組MMP2和MMP9對應(yīng)的白色條帶變細(xì),說明MMP2和MMP9活性降低,A錯誤;據(jù)圖可知,10℃保溫下,白色條帶最細(xì),說明MMP2和MMP9活性降低,B正確;緩沖液是為了維持電泳系統(tǒng)pH相對穩(wěn)定,C錯誤;MMP2和MMP9降解明膠專一性的檢測缺乏其他酶或底物的對照,不能證明有無專一性,D錯誤。4.(2022山東,13,2分)關(guān)于“DNA的粗提取與鑒定”實(shí)驗(yàn),下列說法錯誤的是()A.過濾液沉淀過程在4℃冰箱中進(jìn)行是為了防止DNA降解B.離心研磨液是為了加速DNA的沉淀C.在一定溫度下,DNA遇二苯胺試劑呈現(xiàn)藍(lán)色D.粗提取的DNA中可能含有蛋白質(zhì)答案B由于在低溫條件下DNA酶的活性較低,因此過濾液沉淀過程在4℃冰箱中進(jìn)行是為了防止DNA降解,A正確;DNA存在于上清液中,離心研磨液是為了使蛋白質(zhì)等沉淀,B錯誤;沸水浴條件下,DNA遇二苯胺試劑呈現(xiàn)藍(lán)色,C正確;并非所有蛋白質(zhì)都可溶于冷酒精,故粗提取的DNA中可能含有蛋白質(zhì),D正確。5.(2021山東,13,2分)粗提取DNA時,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相對含量,D不符合題意。6.(2022北京,13,2分)下列高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中,對實(shí)驗(yàn)結(jié)果不要求精確定量的是()A.探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響B(tài).DNA的粗提取與鑒定C.探索生長素類調(diào)節(jié)劑促進(jìn)插條生根的最適濃度D.模擬生物體維持pH的穩(wěn)定答案B教材實(shí)驗(yàn)中,探究光照強(qiáng)度對光合作用強(qiáng)度的影響需利用盛圓形小葉片的燒杯與光源的距離來調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度,觀察并記錄同一時間段內(nèi)各實(shí)驗(yàn)裝置中圓形小葉片浮起的數(shù)量,A不符合題意;利用95%的冷酒精將DNA與蛋白質(zhì)分離,可粗提取DNA,用二苯胺試劑定性鑒定DNA,B符合題意;探索生長素類調(diào)節(jié)劑促進(jìn)插條生根的最適濃度需要精確定量生長素類調(diào)節(jié)劑的濃度,C不符合題意;模擬生物體維持pH的穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)中,需準(zhǔn)確測定加入酸或堿后不同實(shí)驗(yàn)材料pH的變化,D不符合題意。7.(2023江蘇,22,12分)為了將某納米抗體和綠色熒光蛋白基因融合表達(dá),運(yùn)用重組酶技術(shù)構(gòu)建質(zhì)粒,如圖1所示。請回答下列問題:圖1(1)分別進(jìn)行PCR擴(kuò)增片段F1與片段F2時,配制的兩個反應(yīng)體系中不同的有,擴(kuò)增程序中最主要的不同是。

(2)有關(guān)基因序列如圖2。引物F2-F、F1-R應(yīng)在下列選項(xiàng)中選用。

圖2A.ATGGTG------CAACCA C.GACGAG------CTGCAGB.TGGTTG------CACCAT D.CTGCAG------CTCGTC(3)將PCR產(chǎn)物片段與線性質(zhì)粒載體混合后,在重組酶作用下可形成環(huán)化質(zhì)粒,直接用于轉(zhuǎn)化細(xì)菌。這一過程與傳統(tǒng)重組質(zhì)粒構(gòu)建過程相比,無需使用的酶主要有。

(4)轉(zhuǎn)化后的大腸桿菌需采用含有抗生素的培養(yǎng)基篩選,下列敘述錯誤的有。

A.稀釋涂布平板需控制每個平板30~300個菌落B.抗性平板上未長出菌落的原因一般是培養(yǎng)基溫度太高C.抗性平板上常常會出現(xiàn)大量雜菌形成的菌落D.抗性平板上長出的單菌落無需進(jìn)一步劃線純化圖3(5)為了驗(yàn)證平板上菌落中的質(zhì)粒是否符合設(shè)計(jì),用不同菌落的質(zhì)粒為模板,用引物F1-F和F2-R進(jìn)行了PCR擴(kuò)增,質(zhì)粒P1~P4的擴(kuò)增產(chǎn)物電泳結(jié)果如圖3。根據(jù)圖中結(jié)果判斷,可以舍棄的質(zhì)粒有。

(6)對于PCR產(chǎn)物電泳結(jié)果符合預(yù)期的質(zhì)粒,通常需進(jìn)一步通過基因測序確認(rèn),原因是。

答案(1)模板、PCR引物反應(yīng)時間(2)CD(3)限制酶、DNA連接酶(4)ABC(5)P3、P4(6)電泳只能測定DNA長度,不能確定堿基序列是否產(chǎn)生突變解析(1)分別進(jìn)行PCR擴(kuò)增片段F1與片段F2時,配制的兩個反應(yīng)體系中不同的有:模板分別是片段F1、片段F2;引物分別是F1-R和F1-F、F2-R和F2-F,最主要的不同是反應(yīng)時間(反應(yīng)時間與模板長短有關(guān))。(2)由題中信息,畫出F1與F2片段相接的序列如圖所示:F2-F和F1-R應(yīng)與F1片段的下游和F2片段的上游序列(F1與F2片段相接處)相同或互補(bǔ),C、D所給序列符合要求;而A項(xiàng)序列左右兩端分別與F1片段上游序列和F2片段下游序列相同,B項(xiàng)序列左右兩端分別與F2片段下游序列和F1片段上游序列互補(bǔ),故A、B不符合要求。(3)重組酶可以依據(jù)PCR擴(kuò)增序列和線性載體兩端的同源序列進(jìn)行同源重組,不需要使用限制酶和DNA連接酶構(gòu)建基因表達(dá)載體。(4)該過程的目的不是計(jì)數(shù),所以無需控制每個平板30~300個菌落,A錯誤;抗性平板上未長出菌落,一般因?yàn)闆]有導(dǎo)入含抗性基因的質(zhì)粒,B錯誤;含有抗生素的培養(yǎng)基可篩選出成功轉(zhuǎn)化的大腸桿菌,不會出現(xiàn)大量雜菌形成的菌落,C錯誤;單菌落一般是由單個微生物繁殖形成的純培養(yǎng)物,在抗性平板上長出的單菌落一般無需進(jìn)一步劃線純化,D正確。(5)EGFP長度為720bp,AnB1長度為390bp,二者的總長度為720bp+390bp=1100bp,用引物F1-F和F2-R進(jìn)行PCR擴(kuò)增,其長度接近于P1、P2的擴(kuò)增產(chǎn)物,根據(jù)圖中結(jié)果判斷,可以舍棄的質(zhì)粒有P3、P4。(6)電泳技術(shù)僅能用于分析待檢測DNA分子的長度,無法確定待檢測DNA分子的堿基序列是否發(fā)生突變,因此對于PCR產(chǎn)物電泳結(jié)果符合預(yù)期的質(zhì)粒,通常需進(jìn)一步通過基因測序確認(rèn)。8.(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,對基因X進(jìn)行了PCR擴(kuò)增與產(chǎn)物測序。從細(xì)胞樣品中分離DNA時,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,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)粒測序,圖Ⅲ中正確的是(選填序列編號)

檢測融合蛋白定位④對照質(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)對照組整個細(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)定閾值時的PCR循環(huán)數(shù))。從理論上估算,在PCR擴(kuò)增20個循環(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的識別序列,即5'…AAGCTT…GATATC…3',即Q4,下游含有EcoRⅤ+BamHⅠ的識別序列,即5'…GATATC…GGATCC…3',即質(zhì)粒測序正確的是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,而對照組整個細(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,用以檢測目的基因是否完成表達(dá),同時也可以檢測目的蛋白在細(xì)胞中的分布及含量。9.(2017江蘇單科,33,8分)金屬硫蛋白(MT)是一類廣泛存在的金屬結(jié)合蛋白,某研究小組計(jì)劃通過多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴(kuò)增獲得目的基因,構(gòu)建轉(zhuǎn)基因工程菌,用于重金屬廢水的凈化處理。PCR擴(kuò)增過程示意圖如下,請回答下列問題:(1)從高表達(dá)MT蛋白的生物組織中提取mRNA,通過獲得用于PCR擴(kuò)增。

(2)設(shè)計(jì)一對與MT基因兩端序列互補(bǔ)配對的引物(引物1和引物2),為方便構(gòu)建重組質(zhì)粒,在引物中需要增加適當(dāng)?shù)奈稽c(diǎn)。設(shè)計(jì)引物時需要避免引物之間形成,而造成引物自連。

(3)圖中步驟1代表,步驟2代表退火,步驟3代表延伸,這三個步驟組成一輪循環(huán)。

(4)PCR擴(kuò)增時,退火溫度的設(shè)定是成敗的關(guān)鍵。退火溫度過高會破壞的堿基配對。退火溫度的設(shè)定與引物長度、堿基組成有關(guān),長度相同但的引物需要設(shè)定更高的退火溫度。

(5)如果PCR反應(yīng)得不到任何擴(kuò)增產(chǎn)物,則可以采取的改進(jìn)措施有(填序號:①升高退火溫度②降低退火溫度③重新設(shè)計(jì)引物)。

答案(8分)(1)逆轉(zhuǎn)錄cDNA(2)限制性核酸內(nèi)切酶堿基互補(bǔ)配對(3)變性(4)引物與模板GC含量高(5)②③解析本題主要考查目的基因的獲取及PCR技術(shù)的有關(guān)知識。(1)依據(jù)題中表述現(xiàn)象分析,mRNA合成目的基因的過程應(yīng)為逆轉(zhuǎn)錄過程,由mRNA直接逆轉(zhuǎn)錄形成的DNA為cDNA。(2)構(gòu)建重組質(zhì)粒時需要限制酶和DNA連接酶,因此推測在引物中需要增加適當(dāng)?shù)南拗泼缸R別的位點(diǎn)。設(shè)計(jì)引物時需要注意避免引物1和引物2之間形成堿基互補(bǔ)配對。(3)圖中步驟1代表變性。(4)退火溫度過高會破壞引物與模板鏈之間的堿基互補(bǔ)配對。由于含G/C堿基對多的DNA穩(wěn)定性強(qiáng),因此在PCR過程中設(shè)置的溫度應(yīng)視G/C的含量而定。(5)溫度過高不利于引物與模板結(jié)合;引物設(shè)計(jì)不合理也會影響PCR擴(kuò)增反應(yīng)。知識歸納關(guān)于引物的幾個問題:①引物是一小段DNA或RNA,它能與DNA母鏈的一段堿基序列互補(bǔ)配對,其長度通常為20~30個核苷酸。②由于PCR利用了DNA的熱變性原理,因此溫度的高低直接影響DNA變性、復(fù)性和延伸的過程,特別是復(fù)性的過程也即題中的退火過程,它關(guān)乎引物是否能與模板鏈結(jié)合,只有結(jié)合后才有可能進(jìn)行“延伸”。③結(jié)合DNA結(jié)構(gòu)特點(diǎn),A與T之間有2個氫鍵、C與G之間有3個氫鍵的知識分析,引物中含堿基不同耐溫程度不同,其中含C/G較多的引物,PCR擴(kuò)增時溫度可適當(dāng)提高?？键c(diǎn)3基因工程的基本操作程序1.(2023湖北,4,2分)用氨芐青霉素抗性基因(AmpR)、四環(huán)素抗性基因(TetR)作為標(biāo)記基因構(gòu)建的質(zhì)粒如圖所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的質(zhì)粒,構(gòu)建基因表達(dá)載體(重組質(zhì)粒),并轉(zhuǎn)化到受體菌中。下列敘述錯誤的是 ()A.若用HindⅢ酶切,目的基因轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物可能不同B.若用PvuⅠ酶切,在含Tet(四環(huán)素)培養(yǎng)基中的菌落,不一定含有目的基因C.若用SphⅠ酶切,可通過DNA凝膠電泳技術(shù)鑒定重組質(zhì)粒構(gòu)建成功與否D.若用SphⅠ酶切,攜帶目的基因的受體菌在含Amp(氨芐青霉素)和Tet的培養(yǎng)基中能形成菌落答案D用HindⅢ酶切后,目的基因可能會出現(xiàn)正向插入和反向插入兩種情況,而轉(zhuǎn)錄的方向是不變的,故目的基因轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物可能不同,A正確;用PvuⅠ酶切后,TetR未被破壞,無論該質(zhì)粒是否含有目的基因,都能在含Tet的培養(yǎng)基中存活,B正確;插入目的基因的重組質(zhì)粒比空質(zhì)粒大,故重組質(zhì)粒與空質(zhì)粒電泳后條帶的位置不同,故可以用電泳技術(shù)鑒定重組質(zhì)粒構(gòu)建成功與否,C正確;用SphⅠ酶切后,插入目的基因的質(zhì)粒上的TetR被破壞,受體菌不能在含Tet的培養(yǎng)基上存活,D錯誤。2.(2023浙江6月選考,19,2分)某研究小組利用轉(zhuǎn)基因技術(shù),將綠色熒光蛋白基因(GFP)整合到野生型小鼠Gata3基因一端,如圖甲所示。實(shí)驗(yàn)得到能正常表達(dá)兩種蛋白質(zhì)的雜合子雌雄小鼠各1只,交配以期獲得Gata3-GFP基因純合子小鼠。為了鑒定交配獲得的4只新生小鼠的基因型,設(shè)計(jì)了引物1和引物2用于PCR擴(kuò)增,PCR產(chǎn)物電泳結(jié)果如圖乙所示。甲乙下列敘述正確的是()A.Gata3基因的啟動子無法控制GFP基因的表達(dá)B.翻譯時先合成Gata3蛋白,再合成GFP蛋白C.2號條帶的小鼠是野生型,4號條帶的小鼠是Gata3-GFP基因純合子D.若用引物1和引物3進(jìn)行PCR,能更好地區(qū)分雜合子和純合子答案B從圖甲可知GFP和Gata3基因使用同一個啟動子,故Gata3基因的啟動子同時控制GFP和Gata3基因的表達(dá),A錯誤;由于啟動子區(qū)在左側(cè),基因的編碼區(qū)在右側(cè),因此轉(zhuǎn)錄的方向是從左到右,mRNA的5'端為Gata3基因,3'端為GFP基因,因此翻譯時先合成Gata3蛋白,B正確;大片段為Gata3-GFP基因,小片段為Gata3基因,因此2號為Gata3-GFP基因純合子,4號為野生型,C錯誤;若用引物1和引物3進(jìn)行PCR,則Gata3基因無法擴(kuò)增,不利于區(qū)分純合子和雜合子,D錯誤。3.(2023山東,25,10分)科研人員構(gòu)建了可表達(dá)J-V5融合蛋白的重組質(zhì)粒并進(jìn)行了檢測,該質(zhì)粒的部分結(jié)構(gòu)如圖甲所示。其中V5編碼序列表達(dá)標(biāo)簽短肽V5。(1)與圖甲中啟動子結(jié)合的酶是。除圖甲中標(biāo)出的結(jié)構(gòu)外,作為載體,質(zhì)粒還需具備的結(jié)構(gòu)有(答出2個結(jié)構(gòu)即可)。

(2)構(gòu)建重組質(zhì)粒后,為了確定J基因連接到質(zhì)粒中且插入方向正確,需進(jìn)行PCR檢測,若僅用一對引物,應(yīng)選擇圖甲中的引物。已知J基因轉(zhuǎn)錄的模板鏈位于b鏈,由此可知引物F1與圖甲中J基因的(填“a鏈”或“b鏈”)相應(yīng)部分的序列相同。

(3)重組質(zhì)粒在受體細(xì)胞內(nèi)正確表達(dá)后,用抗J蛋白抗體和抗V5抗體分別檢測相應(yīng)蛋白是否表達(dá)以及表達(dá)水平,結(jié)果如圖乙所示。其中,出現(xiàn)條帶1證明細(xì)胞內(nèi)表達(dá)了,條帶2所檢出的蛋白(填“是”或“不是”)由重組質(zhì)粒上的J基因表達(dá)的。

答案(1)RNA聚合酶標(biāo)記基因、復(fù)制原點(diǎn)(或限制性酶切位點(diǎn))(2)F2和R1(或“F1和R2”)a鏈(3)J-V5融合蛋白不是解析(1)啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位,有了它才能驅(qū)動基因的轉(zhuǎn)錄。質(zhì)粒作為載體,需要有復(fù)制原點(diǎn)、一個至多個限制酶切割位點(diǎn)和便于重組質(zhì)粒篩選的標(biāo)記基因等。(2)用PCR擴(kuò)增分析法確定重組質(zhì)粒中目的基因插入方向是否正確時,常設(shè)計(jì)一對引物,一個引物與目的基因序列互補(bǔ),另一個引物與質(zhì)粒序列互補(bǔ),兩引物延伸方向相反,以擴(kuò)增出兩引物間的序列,若插入方向正確,則可擴(kuò)增出相應(yīng)序列,反之,則不能擴(kuò)增出相應(yīng)序列,故選用的引物應(yīng)為F2、R1或F1、R2,若選用引物F1、R1,不論目的基因插入方向是否正確,都可擴(kuò)增出目的基因序列。因?yàn)镴基因的b鏈為轉(zhuǎn)錄的模板鏈,啟動子在左側(cè),所以轉(zhuǎn)錄方向?yàn)閺淖蟮接?由于轉(zhuǎn)錄沿模板鏈3'到5'端方向合成RNA,所以J基因b鏈左側(cè)為3'端,引物要與DNA的3'端互補(bǔ)配對,所以F1與b鏈互補(bǔ),a鏈也與b鏈互補(bǔ),由此推知引物F1與a鏈相應(yīng)部分序列相同。(3)抗J蛋白抗體和抗V5抗體均能檢測到條帶1,說明條帶1為J-V5融合蛋白,條帶2僅能由抗J蛋白抗體檢測到,說明該蛋白僅含J蛋白,不含V5標(biāo)簽,故條帶2檢出的蛋白不是由重組質(zhì)粒上的J基因表達(dá)的。4.(2023河北,22,15分)單細(xì)胞硅藻具有生產(chǎn)生物柴油的潛在價(jià)值。研究者將硅藻脂質(zhì)合成相關(guān)的蘋果酸酶(ME)基因構(gòu)建到超表達(dá)載體,轉(zhuǎn)入硅藻細(xì)胞,以期獲得高產(chǎn)生物柴油的硅藻品系?；卮鹣铝袉栴}:(1)根據(jù)DNA和蛋白質(zhì)在特定濃度乙醇溶液中的差異獲得硅藻粗提DNA,PCR擴(kuò)增得到目的基因。

(2)超表達(dá)載體的基本組件包括復(fù)制原點(diǎn)、目的基因、標(biāo)記基因、和等。本研究中目的基因?yàn)椤?/p>

(3)PCR擴(kuò)增時引物通過原則與模板特異性結(jié)合。根據(jù)表達(dá)載體序列設(shè)計(jì)了圖1所示的兩條引物,對非轉(zhuǎn)基因硅藻品系A(chǔ)和轉(zhuǎn)ME基因硅藻候選品系B進(jìn)行PCR檢測,擴(kuò)增產(chǎn)物電泳結(jié)果見圖2。其中,樣品1為本實(shí)驗(yàn)的組,樣品2有特異性擴(kuò)增產(chǎn)物,結(jié)果表明。

(4)利用單細(xì)胞硅藻生產(chǎn)生物柴油的影響因素包括胞內(nèi)脂質(zhì)含量和繁殖速率等。圖3為硅藻胞內(nèi)脂質(zhì)含量檢測結(jié)果。據(jù)圖分析,相對于品系A(chǔ),品系B的胞內(nèi)脂質(zhì)含量平均水平明顯。同時,還需測定以比較在相同發(fā)酵條件下品系A(chǔ)與B的繁殖速率。

(5)胞內(nèi)脂質(zhì)合成需要大量ATP。ME催化蘋果酸氧化脫羧反應(yīng)產(chǎn)生NADH。研究表明,品系B線粒體中ME含量顯著高于品系A(chǔ)。據(jù)此分析,ME基因超表達(dá)使線粒體中NADH水平升高,,最終促進(jìn)胞內(nèi)脂質(zhì)合成。

(6)相對于大豆和油菜等油料作物,利用海生硅藻進(jìn)行生物柴油生產(chǎn)的優(yōu)勢之處為。(答出兩點(diǎn)即可)

答案(1)溶解度(2)啟動子終止子(答案“啟動子”和“終止子”不分順序)蘋果酸酶基因(或“ME基因”)(3)堿基互補(bǔ)配對對照引物間的載體序列整合到硅藻細(xì)胞基因組中(或“ME基因序列整合到硅藻細(xì)胞基因組中”)(4)增加細(xì)胞數(shù)量(5)有氧呼吸生成的ATP增多(6)節(jié)約土地資源、不受季節(jié)和氣候限制(或“節(jié)約糧食資源”或“節(jié)約淡水”或“能夠通過發(fā)酵大量生產(chǎn)”)解析(1)DNA不溶于酒精,但某些蛋白質(zhì)溶于酒精,利用這一原理,可以初步分離DNA和蛋白質(zhì)。(2)基因表達(dá)載體除復(fù)制原點(diǎn)、目的基因、標(biāo)記基因外,還必須有啟動子、終止子等。啟動子和終止子均為一段有特殊序列結(jié)構(gòu)的DNA片段。它們分別位于目的基因的上下游。本研究中的目的基因是來源于硅藻的蘋果酸酶(ME)基因。(3)對照實(shí)驗(yàn)一般要設(shè)置對照組和實(shí)驗(yàn)組。本實(shí)驗(yàn)的對照組中以非轉(zhuǎn)基因的硅藻細(xì)胞基因組DNA作為PCR模板,而在實(shí)驗(yàn)組中以轉(zhuǎn)ME基因的硅藻細(xì)胞基因組DNA作為模板。如此比較兩個實(shí)驗(yàn)擴(kuò)增結(jié)果可以判定ME基因序列是否整合到硅藻細(xì)胞基因組中。(4)硅藻細(xì)胞內(nèi)的脂質(zhì)含量和繁殖速率是利用單細(xì)胞硅藻生產(chǎn)生物柴油的兩個重要影響因素。據(jù)圖3分析可知,相對于非轉(zhuǎn)基因硅藻細(xì)胞品系A(chǔ),轉(zhuǎn)基因硅藻細(xì)胞品系B的胞內(nèi)脂質(zhì)含量平均值顯著提高。在測定硅藻細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)含量的同時,還需測定在相同發(fā)酵條件下品系A(chǔ)與B的硅藻細(xì)胞數(shù)量,以比較其繁殖速率。(5)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的合成需要大量ATP。蘋果酸酶(ME)可催化蘋果酸生成NADH。研究表明,品系B線粒體中ME含量顯著高于品系A(chǔ)。據(jù)此分析可知,ME基因的超表達(dá)導(dǎo)致線粒體中的NADH水平升高,NADH進(jìn)一步通過有氧呼吸產(chǎn)生大量ATP,最終促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的合成。(6)相對于大豆和油菜等油料作物,利用海生硅藻進(jìn)行生物柴油生產(chǎn)的優(yōu)勢為:能夠通過發(fā)酵大量生產(chǎn)、不受季節(jié)和氣候限制、節(jié)約土地資源、節(jié)約淡水以及節(jié)約糧食資源等。5.(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,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,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,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)檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞染色體DNA上或檢測目的基因是否轉(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