高考生物一輪復(fù)習課時練39基因工程含解析新人教版

一輪復(fù)習精品資料(高中)PAGE1-基因工程1.(2020山東臨沂一中月考)金屬硫蛋白(MT)是一類廣泛存在的金屬結(jié)合蛋白。某研究小組計劃通過多聚酶鏈式反應(yīng)(PCR)擴增獲得目的基因,構(gòu)建轉(zhuǎn)基因工程菌,用于重金屬廢水的凈化處理。PCR擴增過程示意圖圖像如下所示,請回答下列問題。(1)設(shè)計一對與MT基因兩端序列互補配對的引物(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?shù)南拗菩院怂醿?nèi)切酶位點。設(shè)計引物時需要避免引物之間形成,造成引物自連。

(2)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)。

(3)PCR擴增時,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。

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

2.(2020山東青島二模)質(zhì)粒P含有氨芐青霉素抗性基因(Ampr)和四環(huán)素抗性基因(Tetr),外源DNA的插入會導(dǎo)致插入部位基因的失活。重組人干擾素a-1b是我國第一個國內(nèi)批準生產(chǎn)的基因工程藥物。下圖所示為利用質(zhì)粒P和人干擾素基因構(gòu)建基因表達載體P1的示意圖?；卮鹣铝袉栴}。限制酶EcoRⅤSau3AⅠBamHⅠ識別序列及切割位點(1)據(jù)圖分析,為便于過程①所獲得的目的基因片段能夠順利與質(zhì)粒P連接,需要在目的基因片段加上序列。成功導(dǎo)入P1的受體菌落具有的抗藥性特點為。

(2)過程③用到的酶為。為了保證目的基因能夠正常表達,在構(gòu)建P1時需要將目的基因插入之間。

(3)科學(xué)家最早就是利用基因工程方法在大腸桿菌和酵母菌細胞內(nèi)獲得了干擾素,利用大腸桿菌作為受體菌的優(yōu)點是。

(4)若要檢測是否表達出干擾素,可用(物質(zhì))對工程菌中提取的蛋白質(zhì)進行檢測。

3.識圖作答。(1)PCR技術(shù)的中文名稱為,加熱使DNA雙鏈打開,這一步是打開氫鍵,在細胞中是在酶的作用下進行的。

(2)當溫度降低時,引物與模板末端結(jié)合,在酶的作用下,引物沿模板延伸,最終合成2個DNA分子,此過程中的原料是,遵循的原則是。

(3)PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制,若將一個用15N標記的DNA分子放入試管中,以14N標記的脫氧核苷酸為原料,連續(xù)復(fù)制4次之后,則15N標記的DNA分子占全部DNA分子的比例為。在基因工程中,把選出的目的基因(共2000個脫氧核苷酸對,其中腺嘌呤脫氧核苷酸是860個)放入DNA擴增儀中擴增4代,那么,在擴增儀中應(yīng)放入胞嘧啶脫氧核苷酸的個數(shù)是,其中在第四代利用的胞嘧啶脫氧核苷酸的個數(shù)是。

4.(2020貴州銅仁三模)糖尿病發(fā)病率在我國近30年來增長極為迅速,發(fā)病的年齡大大提前,這與人們不健康的生活方式有關(guān),同時也與患者體內(nèi)胰島素的缺乏有關(guān)。生產(chǎn)速效胰島素以及利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)實現(xiàn)胰島素的批量生產(chǎn)就成為目前治療糖尿病的新思路,回答下列有關(guān)問題。(1)速效胰島素的獲得是科學(xué)家將胰島素B鏈的第28與第29個氨基酸調(diào)換順序后實現(xiàn)的。該過程中,需要對(填“胰島素”“胰島素基因”或“胰島”)進行定向改造。

(2)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)實現(xiàn)胰島素的批量生產(chǎn),其關(guān)鍵操作環(huán)節(jié)是。

(3)對于胰島素基因的獲取,一是通過從細胞中提取合成的胰島mRNA,經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄過程合成;二是通過分析胰島素的

序列,進行人工合成。利用上述兩種方法獲得的基因結(jié)構(gòu)(填“相同”或“不同”)。

(4)為了將改造后的分子順利導(dǎo)入大腸桿菌體內(nèi),一般需要用CaCl2處理大腸桿菌細胞,使之成為細胞。若將重組的DNA導(dǎo)入植物細胞可采用的方法有(寫出兩種)。

5.Bar基因存在于青麻、黑麥草等生物體內(nèi),其編碼的酶可使除草劑草丁膦失去毒害作用。培育轉(zhuǎn)Bar基因大豆,對于控制豆田雜草有重要意義。為了把Bar基因?qū)氪蠖辜毎?需將Bar基因插入pUc18質(zhì)粒中構(gòu)建中間表達載體,然后與Ti質(zhì)粒重組為重組表達載體系統(tǒng)。如圖為pUc18質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)示意圖,回答下列問題。(1)不能利用黑麥草與大豆進行有性雜交的方法讓大豆獲得Bar基因,原因是

。

(2)構(gòu)建中間表達載體時,為了便于篩選出含有Bar基因的重組質(zhì)粒,需將Bar基因插入到pUc18質(zhì)粒的中形成重組質(zhì)粒并導(dǎo)入大腸桿菌,然后在添加的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌,菌落呈白色的即為含中間表達載體的大腸桿菌。

(3)中間表達載體需插入到Ti質(zhì)粒的中才能將Bar基因整合到植物細胞的染色體DNA上,原因是

。

(4)可通過法直接將重組表達載體導(dǎo)入大豆細胞的原生質(zhì)體。導(dǎo)入Bar基因的原生質(zhì)體需,經(jīng)脫分化形成,再進一步分化才能獲得轉(zhuǎn)Bar基因大豆植株。

6.菌體展示技術(shù)是將外源蛋白基因插入噬菌體外殼蛋白結(jié)構(gòu)基因,使外源蛋白基因隨外殼蛋白結(jié)構(gòu)基因的表達而表達,同時,外源蛋白隨菌體的重新組裝而展示到菌體表面的生物技術(shù),過程如下圖所示。請回答相關(guān)問題。(1)將外源蛋白基因進行PCR擴增時,第一次加熱的作用是,加熱的作用類似于細胞內(nèi)(填物質(zhì)名稱)的功能。

(2)過程①表示,其實質(zhì)為。

(3)若用32P標記重組菌體的DNA,用上述過程證明DNA是遺傳物質(zhì),該設(shè)計是否嚴謹?。原因是

。

(4)科學(xué)工作者將人體某種抗體基因插入菌體外殼蛋白結(jié)構(gòu)基因進行上述展示,結(jié)果沒有得到抗體或得到的抗體不具有活性,原因可能是

。

7.反義基因是通過產(chǎn)生的mRNA分子,與相關(guān)基因產(chǎn)生的mRNA進行互補,來阻斷非正常蛋白質(zhì)合成。圖1為不同的限制酶及相應(yīng)的切割位點。圖2為科學(xué)實驗中利用小分子量的A反義基因的實例。據(jù)圖回答下列問題。(1)基因工程中,A基因可以用(儀器)合成,利用該儀器還可以合成等。若想將圖2中的A基因反向連接到結(jié)構(gòu)甲中,應(yīng)該用限制酶切割A(yù)基因和結(jié)構(gòu)甲。DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來的酶,可以“縫合”平末端和黏性末端。

(2)用含A反義基因的農(nóng)桿菌感染植物細胞的原生質(zhì)體后,可用含有的培養(yǎng)基進行篩選。培養(yǎng)一段時間后,在高濃度的蔗糖溶液中,觀察細胞來鑒別細胞壁是否再生。

(3)導(dǎo)入的A反義基因能轉(zhuǎn)錄A反義RNA,且能與正常RNA互補,抑制A基因表達過程中的。

課時規(guī)范練39基因工程1.〖答案〗:(1)堿基互補配對(2)變性(3)引物與模板GC含量高(4)②③〖解析〗:(1)構(gòu)建重組質(zhì)粒,首先要用限制酶切割含目的基因的DNA片段和質(zhì)粒,所以位于目的基因兩端的引物中需要增加適當?shù)南拗菩院怂醿?nèi)切酶位點,設(shè)計的引物之間不能有堿基互補配對,否則引物自連,不能與模板相連。(2)圖中步驟1、2、3分別代表變性、退火、延伸,這三個步驟組成一輪循環(huán)。(3)退火表示引物與模板相連,若退火溫度過高會破壞引物與模板的堿基配對;由于G—C之間有三個氫鍵,A—T之間有兩個氫鍵,所以G—C含量越高的引物,退火溫度越高。(4)PCR反應(yīng)得不到任何擴增產(chǎn)物,可能是退火溫度過高,導(dǎo)致引物與模板不能相連或引物間相互配對,引物自連,不能與模板相連,因此,可通過②降低退火溫度或③重新設(shè)計引物進行改進。2.〖答案〗:(1)GATC具有四環(huán)素抗藥性,沒有氨芐青霉素抗藥性(2)BamHⅠ和DNA連接酶啟動子和終止子(3)繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少(4)干擾素抗體〖解析〗:(1)由圖可知,目的基因兩側(cè)都是黏性末端,根據(jù)表中三種限制酶的識別序列和切割位點(EcoRⅤ酶切形成的是平末端,Sau3AⅠ和BamHⅠ酶切形成的末端都是黏性末端,且堿基序列均為(GATC)可知,還需在引物的一端加上GATC序列,以便于P1的構(gòu)建和篩選。若用Sau3AⅠ切割會同時破壞氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因,若用限制酶EcoRⅤ切割,產(chǎn)生的是平末端,且會破壞復(fù)制原點,因此不能用EcoRⅤ和Sau3AⅠ切割,應(yīng)該用BamHⅠ切割,其會破壞氨芐青霉素抗性基因,不會破壞四環(huán)素抗性基因,因此成功導(dǎo)入P1的受體菌落具有四環(huán)素抗藥性,沒有氨芐青霉素抗藥性。(2)據(jù)以上分析可知,過程③表示構(gòu)建基因表達載體的過程,需要用到限制酶和DNA連接酶,其中限制酶為BamHⅠ。為了保證目的基因能夠正常表達,在構(gòu)建P1時需要將目的基因插入啟動子和終止子之間。(3)大腸桿菌具有繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少等特點,常利用大腸桿菌作為受體菌。(4)若要檢測是否表達出干擾素,可用干擾素抗體對工程菌中提取的蛋白質(zhì)進行檢測。3.〖答案〗:(1)多聚酶鏈式反應(yīng)解旋(2)Taq4種脫氧核苷酸堿基互補配對原則(3)1/8171009120〖解析〗:(1)PCR是多聚酶鏈式反應(yīng)的縮寫。加熱使DNA雙鏈打開,這一步是打開氫鍵,在細胞中是在解旋酶的作用下進行的。(2)當溫度降低時,引物與模板末端結(jié)合,在Taq酶的作用下,引物沿模板延伸,最終合成2個DNA分子,此過程中的原料是4種脫氧核苷酸,遵循的原則是堿基互補配對原則。(3)PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制,若將一個用15N標記的DNA分子放入試管中,以14N標記的脫氧核苷酸為原料,連續(xù)復(fù)制4次之后,總DNA數(shù)達到24=16個,其中含15N的DNA是2個,所以15N標記的DNA分子占全部DNA分子的比例為2/16=1/8。根據(jù)題意可知:A=T=860,總堿基數(shù)是4000,所以G=C=1140,那么擴增4代,需要提供的胞嘧啶脫氧核苷酸的個數(shù)是1140×(24-1)=17100個。其中在第四代共產(chǎn)生8個DNA,所以在該過程中利用的胞嘧啶脫氧核苷酸的個數(shù)是1140×8=9120個。4.〖答案〗:(1)胰島素基因(2)基因表達載體的構(gòu)建(3)胰島B氨基酸不同(4)感受態(tài)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、花粉管通道法〖解析〗:(1)速效胰島素是通過蛋白質(zhì)工程獲得的,是自然界不存在的蛋白質(zhì),所以需要對胰島素基因進行定向改造。(2)基因工程的核心步驟是構(gòu)建基因表達載體。(3)獲取目的基因,即胰島素基因,一是通過從能表達胰島素基因的胰島B細胞中提取合成的胰島素mRNA,經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄過程合成;二是通過分析胰島素的氨基酸序列,根據(jù)密碼子表推出mRNA中堿基序列,進而推出基因中的堿基序列,進行人工合成。因為密碼子具有簡并性,即不同密碼子可能對應(yīng)同一種氨基酸,所以利用上述兩種方法獲得的基因結(jié)構(gòu)是不同的。(4)受體細胞是大腸桿菌時,為了使目的基因能順利導(dǎo)入大腸桿菌細胞內(nèi),一般需要用CaCl2處理,目的是增大大腸桿菌的通透性,使其成為感受態(tài)細胞。將重組的DNA導(dǎo)入植物細胞常采用的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、花粉管通道法等。5.〖答案〗:(1)黑麥草與大豆之間存在生殖隔離(2)lacZ氨芐青霉素和X-gal(3)T-DNAT-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細胞并整合到受體細胞的染色體DNA上(4)顯微注射再生出細胞壁愈傷組織〖解析〗:(1)由于黑麥草與大豆之間存在生殖隔離,因此不能利用黑麥草與大豆進行有性雜交的方法讓大豆獲得Bar基因。(2)根據(jù)圖中信息可知,lacZ基因編碼β-半乳糖苷酶,β-半乳糖苷酶可以將培養(yǎng)基中的X-gal水解,使菌落呈藍色,否則菌落呈白色。因此,構(gòu)建中間表達載體時,為了便于篩選出含有Bar基因的重組質(zhì)粒,需將Bar基因插入到pUc18質(zhì)粒的lacZ中形成重組質(zhì)粒并導(dǎo)入大腸桿菌,然后在添加氨芐青霉素和X-gal的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌,菌落呈白色的即為含中間表達載體的大腸桿菌。(3)Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細胞,并且整合到受體細胞染色體的DNA上。根據(jù)這一特點,如果將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T-DNA上,通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用,就可以把目的基因整合到植物細胞中染色體的DNA上。(4)可通過顯微注射法直接將重組表達載體導(dǎo)入大豆細胞的原生質(zhì)體。導(dǎo)入Bar基因的原生質(zhì)體需再生出細胞壁,經(jīng)脫分化形成愈傷組織,再進一步分化才能獲得轉(zhuǎn)Bar基因大豆植株。6.〖答案〗:(1)使DNA解螺旋解旋酶(2)噬菌體侵染大腸桿菌的過程將DNA注入大腸桿菌細胞(3)不嚴謹沒有設(shè)置35S標記噬菌體外殼組實驗進行對照(4)該抗體基因不能在大腸桿菌細胞中表達或抗體基因表達后不能在大腸桿菌細胞中進行加工〖解析〗:(1)PCR擴增時先用高溫處理使DNA解螺旋,與解旋酶的作用相同。(2)根據(jù)圖示,①是噬菌體侵染大腸桿菌的過程,其實質(zhì)是把DNA注入大腸桿菌,蛋白質(zhì)外殼留在外面。(3)要證明DNA是遺傳物質(zhì),需要設(shè)置兩組實驗,分別用32P和35S標記的噬菌體侵染大腸桿菌,只用其中一組不嚴謹。(4)將抗體基因插入噬菌體外殼蛋白結(jié)構(gòu)基因中進行上述展示,由于該抗體基因不能在大腸桿菌中表達或抗體基因表達后不能在大腸桿菌中加工,導(dǎo)致得到的抗體沒有活性。7.〖答案〗:(1)DNA合成儀引物(或探針)EcoRⅠ、BamHⅠT4DNA連接酶(2)抗生素是否發(fā)生質(zhì)壁分離(3)翻譯〖解析〗:(1)基因工程中,可以用DNA合成儀合成所需基因和引物等。A的兩端和甲中都有EcoRⅠ、BamHⅠ識別位點,所以想將圖2中的A基因反向連接到結(jié)構(gòu)甲中,應(yīng)該用EcoRⅠ、BamHⅠ限制酶切割A(yù)基因和結(jié)構(gòu)甲。T4DNA連接酶可以“縫合”平末端和黏性末端。(2)因為質(zhì)粒上有抗生素抗性基因,用含A反義基因的農(nóng)桿菌感染植物細胞的原生質(zhì)體后,可用含有抗生素的培養(yǎng)基進行篩選。培養(yǎng)一段時間后,在高濃度的蔗糖溶液中,觀察細胞是否發(fā)生質(zhì)壁分離來鑒別細胞壁是否再生。(3)導(dǎo)入的A反義基因能轉(zhuǎn)錄A反義RNA,且能與正常RNA互補,抑制A基因表達過程中的翻譯過程。基因工程1.(2020山東臨沂一中月考)金屬硫蛋白(MT)是一類廣泛存在的金屬結(jié)合蛋白。某研究小組計劃通過多聚酶鏈式反應(yīng)(PCR)擴增獲得目的基因,構(gòu)建轉(zhuǎn)基因工程菌,用于重金屬廢水的凈化處理。PCR擴增過程示意圖圖像如下所示,請回答下列問題。(1)設(shè)計一對與MT基因兩端序列互補配對的引物(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?shù)南拗菩院怂醿?nèi)切酶位點。設(shè)計引物時需要避免引物之間形成,造成引物自連。

(2)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)。

(3)PCR擴增時,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。

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

2.(2020山東青島二模)質(zhì)粒P含有氨芐青霉素抗性基因(Ampr)和四環(huán)素抗性基因(Tetr),外源DNA的插入會導(dǎo)致插入部位基因的失活。重組人干擾素a-1b是我國第一個國內(nèi)批準生產(chǎn)的基因工程藥物。下圖所示為利用質(zhì)粒P和人干擾素基因構(gòu)建基因表達載體P1的示意圖。回答下列問題。限制酶EcoRⅤSau3AⅠBamHⅠ識別序列及切割位點(1)據(jù)圖分析,為便于過程①所獲得的目的基因片段能夠順利與質(zhì)粒P連接,需要在目的基因片段加上序列。成功導(dǎo)入P1的受體菌落具有的抗藥性特點為。

(2)過程③用到的酶為。為了保證目的基因能夠正常表達,在構(gòu)建P1時需要將目的基因插入之間。

(3)科學(xué)家最早就是利用基因工程方法在大腸桿菌和酵母菌細胞內(nèi)獲得了干擾素,利用大腸桿菌作為受體菌的優(yōu)點是。

(4)若要檢測是否表達出干擾素,可用(物質(zhì))對工程菌中提取的蛋白質(zhì)進行檢測。

3.識圖作答。(1)PCR技術(shù)的中文名稱為,加熱使DNA雙鏈打開,這一步是打開氫鍵,在細胞中是在酶的作用下進行的。

(2)當溫度降低時,引物與模板末端結(jié)合,在酶的作用下,引物沿模板延伸,最終合成2個DNA分子,此過程中的原料是,遵循的原則是。

(3)PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制,若將一個用15N標記的DNA分子放入試管中,以14N標記的脫氧核苷酸為原料,連續(xù)復(fù)制4次之后,則15N標記的DNA分子占全部DNA分子的比例為。在基因工程中,把選出的目的基因(共2000個脫氧核苷酸對,其中腺嘌呤脫氧核苷酸是860個)放入DNA擴增儀中擴增4代,那么,在擴增儀中應(yīng)放入胞嘧啶脫氧核苷酸的個數(shù)是,其中在第四代利用的胞嘧啶脫氧核苷酸的個數(shù)是。

4.(2020貴州銅仁三模)糖尿病發(fā)病率在我國近30年來增長極為迅速,發(fā)病的年齡大大提前,這與人們不健康的生活方式有關(guān),同時也與患者體內(nèi)胰島素的缺乏有關(guān)。生產(chǎn)速效胰島素以及利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)實現(xiàn)胰島素的批量生產(chǎn)就成為目前治療糖尿病的新思路,回答下列有關(guān)問題。(1)速效胰島素的獲得是科學(xué)家將胰島素B鏈的第28與第29個氨基酸調(diào)換順序后實現(xiàn)的。該過程中,需要對(填“胰島素”“胰島素基因”或“胰島”)進行定向改造。

(2)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)實現(xiàn)胰島素的批量生產(chǎn),其關(guān)鍵操作環(huán)節(jié)是。

(3)對于胰島素基因的獲取,一是通過從細胞中提取合成的胰島mRNA,經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄過程合成;二是通過分析胰島素的

序列,進行人工合成。利用上述兩種方法獲得的基因結(jié)構(gòu)(填“相同”或“不同”)。

(4)為了將改造后的分子順利導(dǎo)入大腸桿菌體內(nèi),一般需要用CaCl2處理大腸桿菌細胞,使之成為細胞。若將重組的DNA導(dǎo)入植物細胞可采用的方法有(寫出兩種)。

5.Bar基因存在于青麻、黑麥草等生物體內(nèi),其編碼的酶可使除草劑草丁膦失去毒害作用。培育轉(zhuǎn)Bar基因大豆,對于控制豆田雜草有重要意義。為了把Bar基因?qū)氪蠖辜毎?需將Bar基因插入pUc18質(zhì)粒中構(gòu)建中間表達載體,然后與Ti質(zhì)粒重組為重組表達載體系統(tǒng)。如圖為pUc18質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)示意圖,回答下列問題。(1)不能利用黑麥草與大豆進行有性雜交的方法讓大豆獲得Bar基因,原因是

。

(2)構(gòu)建中間表達載體時,為了便于篩選出含有Bar基因的重組質(zhì)粒,需將Bar基因插入到pUc18質(zhì)粒的中形成重組質(zhì)粒并導(dǎo)入大腸桿菌,然后在添加的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌,菌落呈白色的即為含中間表達載體的大腸桿菌。

(3)中間表達載體需插入到Ti質(zhì)粒的中才能將Bar基因整合到植物細胞的染色體DNA上,原因是

。

(4)可通過法直接將重組表達載體導(dǎo)入大豆細胞的原生質(zhì)體。導(dǎo)入Bar基因的原生質(zhì)體需,經(jīng)脫分化形成,再進一步分化才能獲得轉(zhuǎn)Bar基因大豆植株。

6.菌體展示技術(shù)是將外源蛋白基因插入噬菌體外殼蛋白結(jié)構(gòu)基因,使外源蛋白基因隨外殼蛋白結(jié)構(gòu)基因的表達而表達,同時,外源蛋白隨菌體的重新組裝而展示到菌體表面的生物技術(shù),過程如下圖所示。請回答相關(guān)問題。(1)將外源蛋白基因進行PCR擴增時,第一次加熱的作用是,加熱的作用類似于細胞內(nèi)(填物質(zhì)名稱)的功能。

(2)過程①表示,其實質(zhì)為。

(3)若用32P標記重組菌體的DNA,用上述過程證明DNA是遺傳物質(zhì),該設(shè)計是否嚴謹?。原因是

。

(4)科學(xué)工作者將人體某種抗體基因插入菌體外殼蛋白結(jié)構(gòu)基因進行上述展示,結(jié)果沒有得到抗體或得到的抗體不具有活性,原因可能是

。

7.反義基因是通過產(chǎn)生的mRNA分子,與相關(guān)基因產(chǎn)生的mRNA進行互補,來阻斷非正常蛋白質(zhì)合成。圖1為不同的限制酶及相應(yīng)的切割位點。圖2為科學(xué)實驗中利用小分子量的A反義基因的實例。據(jù)圖回答下列問題。(1)基因工程中,A基因可以用(儀器)合成,利用該儀器還可以合成等。若想將圖2中的A基因反向連接到結(jié)構(gòu)甲中,應(yīng)該用限制酶切割A(yù)基因和結(jié)構(gòu)甲。DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來的酶,可以“縫合”平末端和黏性末端。

(2)用含A反義基因的農(nóng)桿菌感染植物細胞的原生質(zhì)體后,可用含有的培養(yǎng)基進行篩選。培養(yǎng)一段時間后,在高濃度的蔗糖溶液中,觀察細胞來鑒別細胞壁是否再生。

(3)導(dǎo)入的A反義基因能轉(zhuǎn)錄A反義RNA,且能與正常RNA互補,抑制A基因表達過程中的。

課時規(guī)范練39基因工程1.〖答案〗:(1)堿基互補配對(2)變性(3)引物與模板GC含量高(4)②③〖解析〗:(1)構(gòu)建重組質(zhì)粒,首先要用限制酶切割含目的基因的DNA片段和質(zhì)粒,所以位于目的基因兩端的引物中需要增加適當?shù)南拗菩院怂醿?nèi)切酶位點,設(shè)計的引物之間不能有堿基互補配對,否則引物自連,不能與模板相連。(2)圖中步驟1、2、3分別代表變性、退火、延伸,這三個步驟組成一輪循環(huán)。(3)退火表示引物與模板相連,若退火溫度過高會破壞引物與模板的堿基配對;由于G—C之間有三個氫鍵,A—T之間有兩個氫鍵,所以G—C含量越高的引物,退火溫度越高。(4)PCR反應(yīng)得不到任何擴增產(chǎn)物,可能是退火溫度過高,導(dǎo)致引物與模板不能相連或引物間相互配對,引物自連,不能與模板相連,因此,可通過②降低退火溫度或③重新設(shè)計引物進行改進。2.〖答案〗:(1)GATC具有四環(huán)素抗藥性,沒有氨芐青霉素抗藥性(2)BamHⅠ和DNA連接酶啟動子和終止子(3)繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少(4)干擾素抗體〖解析〗:(1)由圖可知,目的基因兩側(cè)都是黏性末端,根據(jù)表中三種限制酶的識別序列和切割位點(EcoRⅤ酶切形成的是平末端,Sau3AⅠ和BamHⅠ酶切形成的末端都是黏性末端,且堿基序列均為(GATC)可知,還需在引物的一端加上GATC序列,以便于P1的構(gòu)建和篩選。若用Sau3AⅠ切割會同時破壞氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因,若用限制酶EcoRⅤ切割,產(chǎn)生的是平末端,且會破壞復(fù)制原點,因此不能用EcoRⅤ和Sau3AⅠ切割,應(yīng)該用BamHⅠ切割,其會破壞氨芐青霉素抗性基因,不會破壞四環(huán)素抗性基因,因此成功導(dǎo)入P1的受體菌落具有四環(huán)素抗藥性,沒有氨芐青霉素抗藥性。(2)據(jù)以上分析可知,過程③表示構(gòu)建基因表達載體的過程,需要用到限制酶和DNA連接酶,其中限制酶為BamHⅠ。為了保證目的基因能夠正常表達,在構(gòu)建P1時需要將目的基因插入啟動子和終止子之間。(3)大腸桿菌具有繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少等特點,常利用大腸桿菌作為受體菌。(4)若要檢測是否表達出干擾素,可用干擾素抗體對工程菌中提取的蛋白質(zhì)進行檢測。3.〖答案〗:(1)多聚酶鏈式反應(yīng)解旋(2)Taq4種脫氧核苷酸堿基互補配對原則(3)1/8171009120〖解析〗:(1)PCR是多聚酶鏈式反應(yīng)的縮寫。加熱使DNA雙鏈打開,這一步是打開氫鍵,在細胞中是在解旋酶的作用下進行的。(2)當溫度降低時,引物與模板末端結(jié)合,在Taq酶的作用下,引物沿模板延伸,最終合成2個DNA分子,此過程中的原料是4種脫氧核苷酸,遵循的原則是堿基互補配對原則。(3)PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制,若將一個用15N標記的DNA分子放入試管中,以14N標記的脫氧核苷酸為原料,連續(xù)復(fù)制4次之后,總DNA數(shù)達到24=16個,其中含15N的DNA是2個,所以15N標記的DNA分子占全部DNA分子的比例為2/16=1/8。根據(jù)題意可知:A=T=860,總堿基數(shù)是4000,所以G=C=1140,那么擴增4代,需要提供的胞嘧啶脫氧核苷酸的個數(shù)是1140×(24-1)=17100個。其中在第四代共產(chǎn)生8個DNA,所以在該過程中利用的胞嘧啶脫氧核苷酸的個數(shù)是1140×8=9120個。4.〖答案〗:(1)胰島素基因(2)基因表達載體的構(gòu)建(3)胰島B氨基酸不同(4)感受態(tài)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、花粉管通道法〖解析〗:(1)速效胰島素是通過蛋白質(zhì)工程獲得的,是自然界不存在的蛋白質(zhì),所以需要對胰島素基因進行定向改造。(2)基因工程的核心步驟是構(gòu)建基因表達載體。(3)獲取目的基因,即胰島素基因,一是通過從能表達胰島素基因的胰島B細胞中提取合成的胰島素mRNA,經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄過程合成;二是通過分析胰島素的氨基酸序列,根據(jù)密碼子表推出mRNA中堿基序列,進而推出基因中的堿基序列,進行人工合成。因為密碼子具有簡并性,即不同密碼子可能對應(yīng)同一種氨基酸,所以利用上述兩種方法獲得的基因結(jié)構(gòu)是不同的。(4)受體細胞是大腸桿菌時,為了使目的基因能順利導(dǎo)入大腸桿菌細胞內(nèi),一般需要用CaCl2處理,目的是增大大腸桿菌的通透性,使其成為感受態(tài)細胞。將重組的DNA導(dǎo)入植物細胞常采用的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、花粉管通道法等。5.〖答案〗:(1)黑麥草與大豆之間存在生殖隔離(2)lacZ