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天天资源网 / 高中生物 / 一轮复习 / 2022高考生物一轮复习课时练39基因工程含解析新人教版

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高考 - 1 - / 10 基因工程 1.(2020 某某某某一中月考)金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白。某研究小组计 划通过多聚酶链式反应(PCR)扩增获得目的基因,构建转基因工程菌,用于重金属废水的净化处 理。PCR 扩增过程示意图图像如下所示,请回答下列问题。 (1)设计一对与 MT 基因两端序列互补配对的引物(引物 1 和引物 2),为方便构建重组质粒,在引 物中需要增加适当的限制性核酸内切酶位点。设计引物时需要避免引物之间形成,造成引物自 连。 (2)图中步骤 1 代表,步骤 2 代表退火,步骤 3 代表延伸,这三个步骤组成一轮循环。 (3)PCR 扩增时,退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏的碱基配对。退火温度的 设定与引物长度、碱基组成有关,长度相同但的引物需要设定更高的退火温度。 (4)如果 PCR 反应得不到任何扩增产物,则可以采取的改进措施有(填序号)。①升高退火温度 ②降低退火温度 ③重新设计引物 2.(2020 某某某某二模)质粒 P 含有氨苄青霉素抗性基因(Ampr)和四环素抗性基因(Tetr),外源 DNA 的插入会导致插入部位基因的失活。重组人干扰素 a-1b 是我国第一个国内批准生产的 基因工程药物。下图所示为利用质粒 P 和人干扰素基因构建基因表达载体 P1 的示意图。回答 下列问题。 高考 - 2 - / 10 限制 酶 EcoR Ⅴ Sau3 AⅠ BamH Ⅰ 识别 序列 及 切割 位点 (1)据图分析,为便于过程①所获得的目的基因片段能够顺利与质粒 P 连接,需要在目的基因片 段加上序列。成功导入 P1 的受体菌落具有的抗药性特点为。 (2)过程③用到的酶为。为了保证目的基因能够正常表达,在构建 P1 时需要将目的基因插入之 间。 (3)科学家最早就是利用基因工程方法在大肠杆菌和酵母菌细胞内获得了干扰素,利用大肠杆菌 作为受体菌的优点是。 (4)若要检测是否表达出干扰素,可用(物质)对工程菌中提取的蛋白质进行检测。 3.识图作答。 高考 - 3 - / 10 (1)PCR 技术的中文名称为,加热使 DNA 双链打开,这一步是打开氢键,在细胞中是在酶的作用 下进行的。 (2)当温度降低时,引物与模板末端结合,在酶的作用下,引物沿模板延伸,最终合成 2 个 DNA 分 子,此过程中的原料是,遵循的原则是。 (3)PCR 技术使 DNA 分子大量复制,若将一个用 15N 标记的 DNA 分子放入试管中,以 14N 标记 的脱氧核苷酸为原料,连续复制 4 次之后,则 15N 标记的 DNA 分子占全部 DNA 分子的比例为。 在基因工程中,把选出的目的基因(共 2 000 个脱氧核苷酸对,其中腺嘌呤脱氧核苷酸是 860 个) 放入 DNA 扩增仪中扩增 4 代,那么,在扩增仪中应放入胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是,其中在第四 代利用的胞嘧啶脱氧核苷酸的个数是。 4.(2020 某某某某三模)糖尿病发病率在我国近 30 年来增长极为迅速,发病的年龄大大提前,这 与人们不健康的生活方式有关,同时也与患者体内胰岛素的缺乏有关。生产速效胰岛素以及利 用转基因技术实现胰岛素的批量生产就成为目前治疗糖尿病的新思路,回答下列有关问题。 (1)速效胰岛素的获得是科学家将胰岛素 B 链的第 28 与第 29 个氨基酸调换顺序后实现的。该 过程中,需要对(填“胰岛素”“胰岛素基因”或“胰岛”)进行定向改造。 (2)利用转基因技术实现胰岛素的批量生产,其关键操作环节是。 (3)对于胰岛素基因的获取,一是通过从细胞中提取合成的胰岛 mRNA,经过逆转录过程合成;二 是通过分析胰岛素的 高考 - 4 - / 10 序列,进行人工合成。利用上述两种方法获得的基因结构(填“相同”或“不同”)。 (4)为了将改造后的分子顺利导入大肠杆菌体内,一般需要用CaCl2处理大肠杆菌细胞,使之成为 细胞。若将重组的 DNA 导入植物细胞可采用的方法有(写出两种)。 5.Bar 基因存在于青麻、黑麦草等生物体内,其编码的酶可使除草剂草丁膦失去毒害作用。培育 转 Bar 基因大豆,对于控制豆田杂草有重要意义。为了把 Bar 基因导入大豆细胞,需将 Bar 基因 插入 pUc18 质粒中构建中间表达载体,然后与 Ti 质粒重组为重组表达载体系统。如图为 pUc18 质粒的结构示意图,回答下列问题。 (1)不能利用黑麦草与大豆进行有性杂交的方法让大豆获得 Bar 基因,原因是 。 (2)构建中间表达载体时,为了便于筛选出含有 Bar 基因的重组质粒,需将 Bar 基因插入到 pUc18 质粒的中形成重组质粒并导入大肠杆菌,然后在添加的培养基上培养大肠杆菌,菌落呈 白色的即为含中间表达载体的大肠杆菌。 (3)中间表达载体需插入到 Ti 质粒的中才能将 Bar 基因整合到植物细胞的染色体 DNA 上,原因 是 。 高考 - 5 - / 10 (4)可通过法直接将重组表达载体导入大豆细胞的原生质体。导入 Bar 基因的原生质体需,经脱 分化形成,再进一步分化才能获得转 Bar 基因大豆植株。 6.菌体展示技术是将外源蛋白基因插入噬菌体外壳蛋白结构基因,使外源蛋白基因随外壳蛋白 结构基因的表达而表达,同时,外源蛋白随菌体的重新组装而展示到菌体表面的生物技术,过程 如下图所示。请回答相关问题。 (1)将外源蛋白基因进行 PCR 扩增时,第一次加热的作用是,加热的作用类似于细胞内(填物质名 称)的功能。 (2)过程①表示,其实质为。 (3)若用 32P 标记重组菌体的 DNA,用上述过程证明 DNA 是遗传物质,该设计是否严谨?。原因 是 。 (4)科学工作者将人体某种抗体基因插入菌体外壳蛋白结构基因进行上述展示,结果没有得到抗 体或得到的抗体不具有活性,原因可能是 。 高考 - 6 - / 10 7.反义基因是通过产生的 mRNA 分子,与相关基因产生的 mRNA 进行互补,来阻断非正常蛋白 质合成。图 1 为不同的限制酶及相应的切割位点。图 2 为科学实验中利用小分子量的 A 反义 基因的实例。据图回答下列问题。 (1)基因工程中,A 基因可以用(仪器)合成,利用该仪器还可以合成等。若想将图 2 中的 A 基因反 向连接到结构甲中,应该用限制酶切割 A 基因和结构甲。DNA 连接酶是将两个 DNA 片段连接 起来的酶,可以“缝合”平末端和黏性末端。 (2)用含 A 反义基因的农杆菌感染植物细胞的原生质体后,可用含有的培养基进行筛选。培养一 段时间后,在高浓度的蔗糖溶液中,观察细胞来鉴别细胞壁是否再生。 (3)导入的 A 反义基因能转录 A 反义 RNA,且能与正常 RNA 互补,抑制 A 基因表达过程中的。 课时规 X 练 39 基因工程 1.答案:(1)碱基互补配对 (2)变性 (3)引物与模板 GC 含量高 (4)②③ 解析:(1)构建重组质粒,首先要用限制酶切割含目的基因的 DNA 片段和质粒,所以位于目的基 因两端的引物中需要增加适当的限制性核酸内切酶位点,设计的引物之间不能有碱基互补配对, 高考 - 7 - / 10 否则引物自连,不能与模板相连。(2)图中步骤 1、2、3 分别代表变性、退火、延伸,这三个步骤 组成一轮循环。(3)退火表示引物与模板相连,若退火温度过高会破坏引物与模板的碱基配对; 由于 G—C 之间有三个氢键,A—T 之间有两个氢键,所以 G—C 含量越高的引物,退火温度越高。 (4)PCR 反应得不到任何扩增产物,可能是退火温度过高,导致引物与模板不能相连或引物间相 互配对,引物自连,不能与模板相连,因此,可通过②降低退火温度或③重新设计引物进行改进。 2.答案:(1)GATC 具有四环素抗药性,没有氨苄青霉素抗药性 (2)BamHⅠ和 DNA 连接酶 启动子和终止子 (3)繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少 (4)干扰素抗体 解析:(1)由图可知,目的基因两侧都是黏性末端,根据表中三种限制酶的识别序列和切割位点 (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,且碱基序列 均为(GATC)可知,还需在引物的一端加上 GATC 序列,以便于 P1 的构建和筛选。若用 Sau3AⅠ 切割会同时破坏氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因,若用限制酶 EcoRⅤ切割,产生的是平 末端,且会破坏复制原点,因此不能用 EcoRⅤ和 Sau3AⅠ切割,应该用 BamHⅠ切割,其会破坏 氨苄青霉素抗性基因,不会破坏四环素抗性基因,因此成功导入 P1 的受体菌落具有四环素抗药 性,没有氨苄青霉素抗药性。(2)据以上分析可知,过程③表示构建基因表达载体的过程,需要用到 限制酶和 DNA 连接酶,其中限制酶为 BamHⅠ。为了保证目的基因能够正常表达,在构建 P1 时需要将目的基因插入启动子和终止子之间。(3)大肠杆菌具有繁殖快、多为单细胞、遗传物 质相对较少等特点,常利用大肠杆菌作为受体菌。(4)若要检测是否表达出干扰素,可用干扰素抗 体对工程菌中提取的蛋白质进行检测。 3.答案:(1)多聚酶链式反应 解旋 (2)Taq 4 种脱氧核苷酸 碱基互补配对原则 (3)1/8 17 100 9 120 高考 - 8 - / 10 解析:(1)PCR 是多聚酶链式反应的缩写。加热使 DNA 双链打开,这一步是打开氢键,在细胞中是 在解旋酶的作用下进行的。(2)当温度降低时,引物与模板末端结合,在 Taq 酶的作用下,引物沿 模板延伸,最终合成 2 个 DNA 分子,此过程中的原料是 4 种脱氧核苷酸,遵循的原则是碱基互补 配对原则。(3)PCR 技术使 DNA 分子大量复制,若将一个用 15N 标记的 DNA 分子放入试管中, 以 14N 标记的脱氧核苷酸为原料,连续复制 4 次之后,总 DNA 数达到 24=16 个,其中含 15N 的 DNA 是 2 个,所以 15N 标记的 DNA 分子占全部 DNA 分子的比例为 2/16=1/8。根据题意可 知:A=T=860,总碱基数是4000,所以 G=C=1140,那么扩增4 代,需要提供的胞嘧啶脱氧核苷酸 的个数是 1140×(24-1)=17100 个。其中在第四代共产生 8 个 DNA,所以在该过程中利用的胞 嘧啶脱氧核苷酸的个数是 1140×8=9120 个。 4.答案:(1)胰岛素基因 (2)基因表达载体的构建 (3)胰岛 B 氨基酸 不同 (4)感受态 农 杆菌转化法、花粉管通道法 解析:(1)速效胰岛素是通过蛋白质工程获得的,是自然界不存在的蛋白质,所以需要对胰岛素基 因进行定向改造。(2)基因工程的核心步骤是构建基因表达载体。(3)获取目的基因,即胰岛素基 因,一是通过从能表达胰岛素基因的胰岛 B 细胞中提取合成的胰岛素 mRNA,经过逆转录过程 合成;二是通过分析胰岛素的氨基酸序列,根据密码子表推出 mRNA 中碱基序列,进而推出基因 中的碱基序列,进行人工合成。因为密码子具有简并性,即不同密码子可能对应同一种氨基酸, 所以利用上述两种方法获得的基因结构是不同的。(4)受体细胞是大肠杆菌时,为了使目的基因 能顺利导入大肠杆菌细胞内,一般需要用CaCl2处理,目的是增大大肠杆菌的通透性,使其成为感 受态细胞。将重组的 DNA 导入植物细胞常采用的方法有农杆菌转化法、花粉管通道法等。 高考 - 9 - / 10 5.答案:(1)黑麦草与大豆之间存在生殖隔离 (2)lacZ 氨苄青霉素和 X-gal (3)T-DNA T-DNA 可转移至受体细胞并整合到受体细胞的染色体 DNA 上 (4)显微注射 再生出细胞壁 愈伤组织 解析:(1)由于黑麦草与大豆之间存在生殖隔离,因此不能利用黑麦草与大豆进行有性杂交的方 法让大豆获得 Bar 基因。(2)根据图某某息可知,lacZ 基因编码β-半乳糖苷酶,β- 半乳糖苷酶可 以将培养基中的 X-gal 水解,使菌落呈蓝色,否则菌落呈白色。因此,构建中间表达载体时,为了 便于筛选出含有 Bar 基因的重组质粒,需将 Bar 基因插入到 pUc18 质粒的 lacZ 中形成重组质 粒并导入大肠杆菌,然后在添加氨苄青霉素和 X-gal 的培养基上培养大肠杆菌,菌落呈白色的即 为含中间表达载体的大肠杆菌。(3)Ti 质粒上的 T-DNA 可转移至受体细胞,并且整合到受体细 胞染色体的 DNA 上。根据这一特点,如果将目的基因插入到 Ti 质粒的 T-DNA 上,通过农杆菌 的转化作用,就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的 DNA 上。(4)可通过显微注射法直 接将重组表达载体导入大豆细胞的原生质体。导入 Bar 基因的原生质体需再生出细胞壁,经脱 分化形成愈伤组织,再进一步分化才能获得转 Bar 基因大豆植株。 6.答案:(1)使 DNA 解螺旋 解旋酶 (2)噬菌体侵染大肠杆菌的过程 将 DNA 注入大肠杆菌 细胞 (3)不严谨 没有设置 35S 标记噬菌体外壳组实验进行对照 (4)该抗体基因不能在大肠 杆菌细胞中表达或抗体基因表达后不能在大肠杆菌细胞中进行加工 解析:(1)PCR 扩增时先用高温处理使 DNA 解螺旋,与解旋酶的作用相同。(2)根据图示,①是噬 菌体侵染大肠杆菌的过程,其实质是把 DNA 注入大肠杆菌,蛋白质外壳留在外面。(3)要证明 DNA 是遗传物质,需要设置两组实验,分别用 32P 和 35S 标记的噬菌体侵染大肠杆菌,只用其中一 组不严谨。(4)将抗体基因插入噬菌体外壳蛋白结构基因中进行上述展示,由于该抗体基因不能 在大肠杆菌中表达或抗体基因表达后不能在大肠杆菌中加工,导致得到的抗体没有活性。 高考 - 10 - / 10 7.答案:(1)DNA 合成仪 引物(或探针) EcoRⅠ、BamHⅠ T4DNA 连接酶 (2)抗生素 是 否发生质壁分离 (3)翻译 解析:(1)基因工程中,可以用 DNA 合成仪合成所需基因和引物等。A 的两端和甲中都有 EcoR Ⅰ、BamHⅠ识别位点,所以想将图 2 中的 A 基因反向连接到结构甲中,应该用 EcoRⅠ、BamH Ⅰ限制酶切割 A 基因和结构甲。T4DNA 连接酶可以“缝合”平末端和黏性末端。(2)因为质粒 上有抗生素抗性基因,用含 A 反义基因的农杆菌感染植物细胞的原生质体后,可用含有抗生素的 培养基进行筛选。培养一段时间后,在高浓度的蔗糖溶液中,观察细胞是否发生质壁分离来鉴别 细胞壁是否再生。(3)导入的 A 反义基因能转录 A 反义 RNA,且能与正常 RNA 互补,抑制 A 基 因表达过程中的翻译过程。 查看更多

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