专题26 基因工程与生物技术的安全性和伦理问题【5年高考】考点一 基因工程的工具与操作1.(2019北京理综,4,6分)甲、乙是严重危害某二倍体观赏植物的病害。研究者先分别获得抗甲、乙的转基因植株,再将二者杂交后得到F1,结合单倍体育种技术,培育出同时抗甲、乙的植物新品种。以下对相关操作及结果的叙述,错误的是( )A.将含有目的基因和标记基因的载体导入受体细胞B.通过接种病原体对转基因的植株进行抗病性鉴定C.调整培养基中植物激素比例获得F1花粉再生植株D.经花粉离体培养获得的若干再生植株均为二倍体答案 D 2.(2018北京理综,5,6分)用XhoⅠ和SalⅠ两种限制性核酸内切酶(限制性内切核酸酶)分别处理同一DNA片段,酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是( )图1 酶切位点图图2 电泳结果示意图A.图1中两种酶识别的核苷酸序列不同B.图2中酶切产物可用于构建重组DNAC.泳道①中是用SalⅠ处理得到的酶切产物D.图中被酶切的DNA片段是单链DNA答案 D 3.(2017北京理综,5,6分)为了增加菊花花色类型,研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图1),拟将其与质粒(图2)重组,再借助农杆菌导入菊花中。下列操作与实验目的不符的是( )A.用限制性核酸内切酶(限制性内切核酸酶)EcoRⅠ和连接酶构建重组质粒B.用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织,将C基因导入细胞C.在培养基中添加卡那霉素,筛选被转化的菊花细胞D.用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上答案 C ,4.(2020江苏单科,33,8分)如果已知一小段DNA的序列,可采用PCR的方法,简捷地分析出已知序列两侧的序列,具体流程如图(以EcoRⅠ酶切为例):请据图回答问题:(1)步骤Ⅰ用的EcoRⅠ是一种 酶,它通过识别特定的 切割特定位点。 (2)步骤Ⅱ用的DNA连接酶催化相邻核苷酸之间的3'-羟基与5'-磷酸间形成 ;PCR循环中,升温到95℃是为了获得 ;TaqDNA聚合酶的作用是催化 。 (3)若下表所列为已知的DNA序列和设计的一些PCR引物,步骤Ⅲ选用的PCR引物必须是 (从引物①②③④中选择,填编号)。 DNA序列(虚线处省略了部分核苷酸序列)已知序列PCR引物①5'-AACTATGCGCTCATGA-3'②5'-GCAATGCGTAGCCTCT-3'③5'-AGAGGCTACGCATTGC-3'④5'-TCATGAGCGCATAGTT-3'(4)对PCR产物测序,经分析得到了片段F的完整序列。下列DNA单链序列中(虚线处省略了部分核苷酸序列),结果正确的是 。 A.5'-AACTATGCG…………AGCCCTT-3'B.5'-AATTCCATG…………CTGAATT-3'C.5'-GCAATGCGT…………TCGGGAA-3'D.5'-TTGATACGC…………CGAGTAC-3'答案 (1)限制性核酸内切(或限制)[限制性内切核酸(或限制)] 核苷酸序列 (2)磷酸二酯键 DNA单链 以DNA为模板的DNA链的延伸 (3)②④ (4)B5.(2019天津理综,9,12分)B基因存在于水稻基因组中,其仅在体细胞(2n)和精子中正常表达,但在卵细胞中不转录。为研究B基因表达对卵细胞的影响,设计了如图实验。据图回答:,(1)B基因在水稻卵细胞中不转录,推测其可能的原因是卵细胞中 (单选)。 A.含B基因的染色体缺失B.DNA聚合酶失活C.B基因发生基因突变D.B基因的启动子无法启动转录(2)从水稻体细胞或 中提取总RNA,构建 文库,进而获得B基因编码蛋白的序列。将该序列与Luc基因(表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光)连接成融合基因(表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能),然后构建重组表达载体。 (3)在过程①、②转化筛选时,过程 中T-DNA整合到受体细胞染色体DNA上,过程 在培养基中应加入卡那霉素。 (4)获得转基因植株过程中,以下鉴定筛选方式正确的是 (多选)。 A.将随机断裂的B基因片段制备成探针进行DNA分子杂交B.以Luc基因为模板设计探针进行DNA分子杂交C.以B基因编码蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的mRNA杂交D.检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光(5)从转基因植株未成熟种子中分离出胚,观察到细胞内仅含一个染色体组,判定该胚是由未受精的卵细胞发育形成的,而一般情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育,由此表明 。 答案 (1)D (2)精子 cDNA (3)② ① (4)BCD (5)B基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚6.(2019江苏单科,33,8分)图1是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图,载体质粒P0具有四环素抗性基因(tetr)和氨苄青霉素抗性基因(ampr)。请回答下列问题:图1(1)EcoRⅤ酶切位点为…GAT↓ATC……CTA↑TAG…,EcoRⅤ酶切出来的线性载体P1为 末端。 (2)用TaqDNA聚合酶进行PCR扩增获得的目的基因片段,其两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸。载体P1用酶处理,在两端各添加了一个碱基为 的脱氧核苷酸,形成P2;P2和目的基因片段在 酶作用下,形成重组质粒P3。 (3)为筛选出含有重组质粒P3的菌落,采用含有不同抗生素的平板进行筛选,得到A、B、C三类菌落,其生长情况如下表(“+”代表生长,“-”代表不生长)。根据表中结果判断,应选择的菌落是 (填表中字母)类,另外两类菌落质粒导入情况分别是 、 。 菌落类型平板类型ABC无抗生素+++氨苄青霉素++-四环素+--氨苄青霉素+四环素+--(4)为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒,拟设计引物进行PCR鉴定。图2所示为甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒中的相应位置,PCR鉴定时应选择的一对引物是 。某学生尝试用图中另外一对引物从某一菌落的质粒中扩增出了400bp片段,原因是 。 ,图2答案 (1)平 (2)胸腺嘧啶(T) DNA连接 (3)B A类菌落含有P0 C类菌落未转入质粒 (4)乙丙 目的基因反向连接7.(2018课标全国Ⅰ,38,15分)回答下列问题:(1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外,还证明了 (答出两点即可)。 (2)体外重组的质粒可通过Ca2+参与的 方法导入大肠杆菌细胞;而体外重组的噬菌体DNA通常需与 组装成完整噬菌体后,才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞。在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中,可作为重组噬菌体宿主细胞的是 。 (3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时,表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解,在实验中应选用 的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯化的过程中应添加 的抑制剂。 答案 (1)体外重组的质粒可以进入受体细胞;真核生物基因可在原核细胞中表达 (2)转化 外壳蛋白(或答噬菌体蛋白) 细菌 (3)蛋白酶缺陷型 蛋白酶8.(2018课标全国Ⅱ,38,15分)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光,这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5'末端,获得了L1-GFP融合基因(简称为甲),并将其插入质粒P0,构建了真核表达载体P1,其部分结构和酶切位点的示意图如图,图中E1~E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。启动子L1基因GFP基因终止子 ↑E1 ↑E2 ↑E3 ↑E4回答下列问题:(1)据图推断,该团队在将甲插入质粒P0时,使用了两种限制酶,这两种酶是 。使用这两种酶进行酶切是为了保证 ,也是为了保证 。 (2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后,若在该细胞中观察到了绿色荧光,则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了 和 过程。 (3)为了获得含有甲的牛,该团队需要做的工作包括:将能够产生绿色荧光细胞的 移入牛的 中、体外培养、胚胎移植等。 (4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中,某同学用PCR方法进行鉴定,在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的 (填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。 答案 (1)E1和E4 甲的完整 甲与载体正确连接 (2)转录 翻译 (3)细胞核 去核卵母细胞 (4)核DNA9.(2017课标全国Ⅱ,38,15分)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分,几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内,可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题:(1)在进行基因工程操作时,若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料,原因是 。提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是 。 (2)以mRNA为材料可以获得cDNA,其原理是 。 (3)若要使目的基因在受体细胞中表达,需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞,原因是 (答出两点即可)。 ,(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时,DNA连接酶催化形成的化学键是 。 (5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高,根据中心法则分析,其可能的原因是 。 答案 (1)嫩叶组织细胞易破碎 防止RNA降解 (2)在逆转录酶的作用下,以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA (3)目的基因无复制原点;目的基因无表达所需启动子 (4)磷酸二酯键 (5)目的基因的转录或翻译异常考点二 基因工程的应用与蛋白质工程10.(2020山东,25,11分)水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉,直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻,实现了对直链淀粉合成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑,从而获得了3个突变品系。(1)将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时,所需的酶是 ,重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为 。 (2)根据启动子的作用推测,Wx基因启动子序列的改变影响了 ,从而改变了Wx基因的转录水平。与野生型水稻相比,3个突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列 (填:“发生”或“不发生”)改变,原因是 。 (3)为检测启动子变化对Wx基因表达的影响,科研人员需要检测Wx基因转录产生的mRNA(WxmRNA)的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA,经 过程获得总cDNA。通过PCR技术可在总cDNA中专一性地扩增出Wx基因的cDNA,原因是 。 (4)各品系WxmRNA量的检测结果如图所示,据图推测糯性最强的品系为 ,原因是 。 答案 (1)限制性核酸内切酶(限制性内切核酸酶)和DNA连接酶 转化 (2)RNA聚合酶与启动子的识别和结合 不发生 编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含启动子 (3)逆转录(或:反转录) 引物是根据Wx基因的一段已知序列设计合成的(或:引物能与Wx基因的cDNA特异性结合) (4)品系3 品系3的WxmRNA最少,控制合成的直链淀粉合成酶最少,直链淀粉合成量最少,糯性最强11.(2020课标全国Ⅲ,38,15分)W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路,制备一种膀胱生物反应器来获得W,基本过程如图所示。回答下列问题:(1)步骤①中需要使用的工具酶有 。步骤②和③所代表的操作分别是 和 。步骤④称为 。 (2)与乳腺生物反应器相比,用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的 (答出2点即可)的限制。 (3)一般来说,在同一动物个体中,乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息 (填“相同”或“不同”),原因是 。 ,(4)从上述流程可知,制备生物反应器涉及胚胎工程,胚胎工程中所用到的主要技术有 (答出2点即可)。 答案 (1)限制性核酸内切酶(限制性内切核酸酶)、DNA连接酶 显微注射 体外培养 胚胎移植 (2)性别、年龄 (3)相同 两种上皮细胞都是体细胞,且来源于同一个受精卵 (4)体外受精、胚胎移植12.(2018江苏单科,32,8分)为生产具有特定性能的α-淀粉酶,研究人员从某种海洋细菌中克隆了α-淀粉酶基因(1656个碱基对),利用基因工程大量制备α-淀粉酶,实验流程见图。请回答下列问题:(1)利用PCR技术扩增α-淀粉酶基因前,需先获得细菌的 。 (2)为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接,需在引物的 端加上限制性酶切位点,且常在两条引物上设计加入不同的限制性酶切位点,主要目的是 。 (3)进行扩增时,反应的温度和时间需根据具体情况进行设定,下列选项中 的设定与引物有关, 的设定与扩增片段的长度有关。(填序号) ①变性温度 ②退火温度 ③延伸温度 ④变性时间⑤退火时间 ⑥延伸时间(4)如图表示筛选获得的工程菌中编码α-淀粉酶的mRNA的部分碱基序列:5'-AUGCCAUCAACAAAUACUAACACUU……-3'图中虚线框内mRNA片段包含 个密码子,如虚线框后的序列未知,预测虚线框后的第一个密码子最多有 种。 (5)获得工程菌表达的α-淀粉酶后,为探究影响酶活性的因素,以浓度为1%的可溶性淀粉为底物测定酶活性,结果如表:缓冲液50mmol/LNa2HPO4-KH2PO450mmol/LTris-HCl50mmol/LGly-NaOHpH6.06.57.07.57.58.08.59.09.09.510.010.5酶相对活性%25.440.249.863.270.195.599.585.368.163.741.520.8根据上述实验结果,初步判断该α-淀粉酶活性最高的条件为 。 答案 (1)基因组DNA (2)5' 使DNA片段能定向插入表达载体,减少自连 (3)② ⑥ (4)8 13 (5)pH为8.5,缓冲液为50mmol/LTirs-HCl13.(2018天津理综,10,14分)甲型流感病毒为RNA病毒,易引起流感大规模流行。我国科学家在2017年发明了一种制备该病毒活疫苗的新方法,主要环节如下。(1)改造病毒的部分基因,使其失去在正常宿主细胞内的增殖能力。以病毒RNA为模板,逆转录成对应DNA后,利用 技术扩增,并将其中某些基因(不包括表面抗原基因)内个别编码氨基酸的序列替换成编码终止密码子的序列。与改造前的基因相比,改造后的基因表达时不能合成完整长度的 ,因此不能产生子代病毒。将该改造基因、表面抗原等其他基因分别构建重组质粒,并保存。 ,(2)构建适合改造病毒增殖的转基因宿主细胞。设计合成一种特殊tRNA的基因,其产物的反密码子能与(1)中的终止密码子配对结合,并可携带一个非天然氨基酸(Uaa)。将该基因与 连接后导入宿主细胞。提取宿主细胞的 进行分子杂交鉴定,筛选获得成功表达上述tRNA的转基因宿主细胞。 (3)利用转基因宿主细胞制备疫苗。将(1)中的重组质粒导入(2)中的转基因宿主细胞,并在补加 的培养基中进行培养,则该宿主细胞能利用上述特殊tRNA,翻译出改造病毒基因的完整蛋白,产生大量子代病毒,用于制备疫苗。 特殊tRNA基因转录时,识别其启动子的酶是 (单选)。 A.病毒的DNA聚合酶B.宿主的DNA聚合酶C.病毒的RNA聚合酶D.宿主的RNA聚合酶(4)上述子代病毒不能在正常宿主细胞中增殖,没有致病性,因此不经灭活或减毒即可制成疫苗。与不具侵染性的流感病毒灭活疫苗相比,该病毒活疫苗的优势之一是可引起 免疫,增强免疫保护效果。 答案 (1)PCR 多肽(或蛋白质) (2)载体 总RNA (3)非天然氨基酸(Uaa) D (4)细胞考点三 生物技术的安全性和伦理问题14.(2015天津理综,6,6分)2015年2月3日,英国议会下院通过一项历史性法案,允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如图技术路线。据图分析,下列叙述错误的是( )A.该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代B.捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿C.三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核D.三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术答案 C [教师专用题组]【5年高考】考点一 基因工程的工具与操作1.(2020浙江7月选考,24,2分)下列关于基因工程的叙述,正确的是( )A.若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制性核酸内切酶,则一定有利于该重组质粒进入受体并保持结构稳定B.抗除草剂基因转入某抗盐植物获得2个稳定遗传转基因品系,抗性鉴定为抗除草剂抗盐和抗除草剂不抗盐。表明一定是抗盐性的改变与抗除草剂基因的转入无关C.抗除草剂基因转入某植物获得转基因植株,其DNA检测均含目的基因,抗性鉴定为抗除草剂和不抗除草剂。表明一定是前者表达了抗性蛋白而后者只表达抗性基因RNAD.已知不同分子量DNA可分开成不同条带,相同分子量的为一条带。用某种限制性核酸内切酶完全酶切环状质粒后,出现3条带。表明该质粒上一定至少有3个被该酶切开的位置答案 D 若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制酶,该酶会破坏重组质粒的结构,不利于重组质粒在受体中保持结构稳定,A错误;抗除草剂基因转入某抗盐植物获得的2个稳定遗传品系中有抗除草剂不抗盐的品系,抗盐性的改变可能与抗除草剂基因的转入有关,B错误;在DNA检测均含目的基因的条件下,抗性鉴定为抗除草剂说明目的基因完成了表达,,抗性鉴定为不抗除草剂说明目的基因可能完成了转录而没有翻译成蛋白质,还有可能是目的基因没有转录,C错误;因为质粒为环形,用某限制酶完全酶切后出现3条带,说明酶切后的产物中有3种不同分子量的DNA,可以推测出质粒上至少有3个位置被该酶切开,D正确。2.(2014重庆理综,4,6分)如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述,正确的是( ) A.②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与B.③侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到④的染色体上C.④的染色体上若含抗虫基因,则⑤就表现出抗虫性状D.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异答案 D ②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶参与,A错误;③侵染植物细胞后,通过农杆菌的转化作用,使目的基因进入植物细胞并整合到④的染色体上,B错误;④的染色体上含有目的基因(抗虫基因)但不一定表达,C错误;基因工程依据的原理是基因重组,基因重组属于可遗传变异,D正确。3.(2013大纲全国,5,6分)下列实践活动包含基因工程技术的是( )A.水稻F1花药经培养和染色体加倍,获得基因型纯合新品种B.抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组获得抗虫矮秆小麦C.将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞,经组织培养获得抗病植株D.用射线照射大豆使其基因结构发生改变,获得种子性状发生变异的大豆答案 C 本题主要考查不同育种方式所用到的技术。A项为单倍体育种,用到植物组织培养技术;B项为传统的杂交育种;C项抗病植株的培育用到基因工程技术和植物组织培养技术;D项为诱变育种。4.(2013安徽理综,6,6分)下图为通过DNA分子杂交鉴定含有某特定DNA的细菌克隆示意图。下列叙述正确的是( )A.根据培养皿中菌落数可以准确计算样品中含有的活菌实际数目B.外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制C.重组质粒与探针能进行分子杂交是因为DNA分子脱氧核糖和磷酸交替连接D.放射自显影结果可以显示原培养皿中含有特定DNA的细菌菌落位置答案 D 本题主要考查微生物的计数和DNA分子杂交等相关知识。根据培养皿中菌落数只能估算样品中含有的活菌数目;外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能够进行转录;重组质粒与探针因碱基互补配对能进行分子杂交;用放射性标记的DNA探针与特定DNA分子杂交后,洗去未结合的探针,放射自显影结果可以显示原培养皿中含特定DNA的细菌菌落位置。5.(2012浙江理综,6,6分)天然的玫瑰没有蓝色花,这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B,而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰,下列操作正确的是( )A.提取矮牵牛蓝色花的mRNA,经逆转录获得互补的DNA,再扩增基因B,B.利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因BC.利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞D.将基因B直接导入大肠杆菌,然后感染并转入玫瑰细胞答案 A 此题考查基因工程及其应用的相关知识。要获取目的基因B,可先提取矮牵牛蓝色花的mRNA,经逆转录获得互补的DNA,再经PCR技术扩增基因B,A正确;基因文库构建是将目的基因与载体连接起来,形成重组载体,再导入受体菌中储存和扩增,提取目的基因时不需使用限制酶,B错误;连接目的基因与质粒的酶是DNA连接酶,C错误;将目的基因导入植物细胞,常用农杆菌转化法,不使用大肠杆菌,D错误。6.(2011四川理综,5,6分)北极比目鱼中有抗冻基因,其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列,该序列重复次数越多,抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图,有关叙述正确的是( )A.过程①获取的目的基因,可用于基因工程和比目鱼基因组测序B.将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因,不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白C.过程②构成的重组质粒缺乏标记基因,需要转入农杆菌才能进行筛选D.应用DNA探针技术,可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达答案 B 将多个抗冻基因编码区相连成能表达的新基因,合成的蛋白质为新的蛋白质,不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白,故选项B正确;过程①是利用反转录法合成目的基因,由于没有非编码区和编码区中的内含子,不能用于比目鱼基因组测序;用作运载体的质粒,必须具有标记基因才能便于检测和筛选;应用DNA探针技术,可检测转基因抗冻番茄中目的基因的存在和转录,但不能检测是否成功表达,故选项A、C、D错误。7.(2019课标全国Ⅰ,38,15分)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成,也可以从基因文库中获得。基因文库包括 和 。 (2)生物体细胞内的DNA复制开始时,解开DNA双链的酶是 。在体外利用PCR技术扩增目的基因时,使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是 。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的 。 (3)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是 。 答案 (1)基因组文库 cDNA文库 (2)解旋酶 加热至90~95℃ 氢键 (3)Taq酶热稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活解析 本题借助目的基因的获取考查基因工程中的PCR技术以及考生对生物学问题进行科学解释的能力;试题通过PCR技术与体内DNA复制的比较,体现了对科学思维中归纳与概括要素的考查。(1)基因文库包括基因组文库和cDNA文库。(2)体内DNA复制时,需用解旋酶打开氢键使双链DNA解旋,而PCR扩增目的基因时,是借助高温加热至90~95℃使DNA变性解旋。(3)PCR反应体系中进行互补链的合成时,温度需控制在70~75℃,则应使用耐高温的DNA聚合酶,即Taq酶,而不能使用大肠杆菌DNA聚合酶(高温下会失活)。8.[2018浙江4月选考,32(二),7分]回答与基因工程和植物克隆有关的问题:(1)将含某抗虫基因的载体和含卡那霉素抗性基因的载体pBI121均用限制性核酸内切酶EcoRⅠ酶切,在切口处形成 。选取含抗虫基因的DNA片段与切割后的pBI121用DNA连接酶连接,在两个片段相邻处形成 ,获得重组质粒。 (2)已知用CaCl2处理细菌,会改变其某些生理状态。取CaCl2处理过的农杆菌与重组质粒在离心管内进行混合等操作,使重组质粒进入农杆菌,完成 实验。在离心管中加入液体培养基,置于摇床慢速培养一段时间,其目的是 ,从而表达卡那霉素抗性基因,并大量增殖。 ,(3)取田间不同品种水稻的幼胚,先进行 ,然后接种到培养基中培养,幼胚发生 形成愈伤组织,并进行继代培养。用含重组质粒的农杆菌侵染愈伤组织,再培养愈伤组织,以便获得抗虫的转基因水稻。影响愈伤组织能否成功再生出植株的因素有:培养条件如光温、培养基配方如植物激素配比以及 。(答出2点即可)。 答案 (1)粘性末端 磷酸二酯键(2)转化 使CaCl2处理过的农杆菌恢复细胞的正常状态(3)消毒 脱分化 水稻的基因型、愈伤组织继代的次数解析 (1)用限制性核酸内切酶EcoRⅠ酶切含某抗虫基因的载体和含卡那霉素抗性基因的载体PBⅠ121,可在切口处形成粘(黏)性末端,通过DNA连接酶连接,在两个片段相邻处形成磷酸二酯键,从而获得重组质粒。(2)经CaCl2处理过的农杆菌,成为感受态细胞,与重组质粒混合,使重组质粒进入细胞,从而完成转化实验。将其置于摇床慢速培养一段时间,目的是使经CaCl2处理过的农杆菌恢复细胞的正常状态,从而表达卡那霉素抗性基因,并大量增殖。(3)田间获取的水稻幼胚,需要先进行消毒处理,后接种培养,经脱分化形成愈伤组织,并进行继代培养。影响愈伤组织能否再生出植株的因素,除了培养条件,还有水稻本身的基因型这一内因,也跟继代培养次数有关。易错警示 影响愈伤组织再生出植株的因素,题干中给出了外界培养条件,所以应从内因考虑。同时,一些植物在多次继代培养后也会丧失细胞全能性的表达能力,所以也跟继代培养次数有关。9.(2017课标全国Ⅰ,38,15分)真核生物基因中通常有内含子,而原核生物基因中没有,原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题:(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A,其原因是 。 (2)若用家蚕作为表达基因A的受体,在噬菌体和昆虫病毒两种载体中,不选用 作为载体,其原因是 。 (3)若要高效地获得蛋白A,可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比,大肠杆菌具有 (答出两点即可)等优点。 (4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A,可用的检测物质是 (填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。 (5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献,也可以说是基因工程的先导,如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示,那么,这一启示是 。 答案 (1)基因A有内含子,在大肠杆菌中,其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除,无法表达出蛋白A (2)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌,而不是家蚕 (3)繁殖快、容易培养 (4)蛋白A的抗体 (5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体解析 本题主要涉及基因文库与cDNA文库的差异、基因工程的步骤、基因工程产物的检测方法等知识,意在考查考生提取知识、分析和归纳知识的能力。(1)真核生物和原核生物的基因结构不同,真核生物的基因中存在内含子等不能编码蛋白质的序列,原核生物的基因中不存在内含子。真核生物在基因表达时,转录出的RNA需要将内含子对应的RNA序列切除后才可进行翻译。从人的基因组文库中获得的基因A中含有内含子,而作为原核生物的大肠杆菌不能切除内含子对应的RNA序列,故基因A在大肠杆菌中无法表达出蛋白A。(2)病毒对宿主细胞的侵染具有特异性,噬菌体是专门侵染细菌的病毒,不能侵染家蚕细胞,故可选用可感染家蚕的昆虫病毒作为载体。(3)与真核生物相比,大肠杆菌等原核生物具有繁殖快、容易培养、遗传物质相对较少等优点,因此在基因工程中常用原核生物作为受体细胞。(4)检测基因A是否翻译出蛋白A,一般用抗原—抗体杂交的方法,即用蛋白A的抗体与从细胞中提取的蛋白质进行杂交,观察是否出现杂交带。(5)肺炎双球菌转化实验的实质是S型菌的DNA进入R型菌体内,并可在R型菌体内完成表达,这证明了DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体,为基因工程奠定了理论基础。,10.(2015海南单科,31,15分)在体内,人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链,此肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原,进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除中间片段C后,产生A、B两条肽链,再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的胰岛素。目前,利用基因工程技术可大量生产胰岛素。回答下列问题:(1)人体内合成前胰岛素原的细胞是 ,合成胰高血糖素的细胞是 。 (2)可根据胰岛素原的氨基酸序列,设计并合成编码胰岛素原的 序列,用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体,再经过细菌转化、筛选及鉴定,即可建立能稳定合成 的基因工程菌。 (3)用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时,培养液无抗原抗体反应,菌体有抗原抗体反应,则用该工程菌进行工业发酵时,应从 中分离、纯化胰岛素原。胰岛素原经酶处理便可转变为胰岛素。 答案 (1)胰岛B细胞 胰岛A细胞(每空3分,共6分)(2)DNA 胰岛素原(每空3分,共6分)(3)菌体(3分)解析 (1)人体合成前胰岛素原的细胞是胰岛B细胞,合成胰高血糖素的细胞是胰岛A细胞。(2)蛋白质工程生产胰岛素时,需根据胰岛素原的氨基酸序列,设计并合成编码胰岛素原的脱氧核苷酸序列(目的基因),然后再构建胰岛素原基因重组表达载体,导入细菌细胞内,再经过细菌转化、筛选及鉴定,即可建立能稳定合成胰岛素原的工程菌。(3)运用抗原—抗体检测法检测胰岛素原时,培养液无抗原抗体反应,菌体有抗原抗体反应,故应从菌体中分离、纯化胰岛素原。11.(2014课标全国Ⅱ,40,15分)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关,若从该植物中获得该耐旱基因,并将其转移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题:(1)理论上,基因组文库含有生物的 基因;而cDNA文库含有生物的 基因。 (2)若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文库,再从中 出所需的耐旱基因。 (3)将耐旱基因导入农杆菌,并通过农杆菌转化法将其导入植物 的体细胞中,经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的 ,如果检测结果呈阳性,再在田间实验中检测植株的 是否得到提高。 (4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3∶1时,则可推测该耐旱基因整合到了 (填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。 答案 (1)全部 部分 (2)筛选 (3)乙 表达产物 耐旱性 (4)同源染色体的一条上解析 本题考查对基因工程应用的相关知识的识记和理解。(1)基因组文库包含某种生物的全部基因,cDNA文库又称为部分基因文库,含有生物的部分基因。(2)植物甲基因组文库中有该种植物的全部基因,从中可筛选出耐旱基因。(3)植物乙的耐旱性低,所以植物乙体细胞作为受体细胞;要确定耐旱基因是否正确表达,应检测该基因的表达产物,对于个体水平的检测,应在干旱的田间进行实验,检测植物乙耐旱性是否得到了提高。(4)将耐旱基因看作A,不耐旱基因看作a,Aa×Aa→耐旱与不耐旱数量比为3∶1,则耐旱基因整合到了同源染色体的一条上。12.(2012海南单科,31,15分)已知甲种农作物因受到乙种昆虫危害而减产,乙种昆虫食用某种原核生物分泌的丙种蛋白质后死亡。因此,可将丙种蛋白质基因转入到甲种农作物体内,使甲种农作物获得抗乙种昆虫危害的能力。回答下列问题:(1)为了获得丙种蛋白质的基因,在已知丙种蛋白质氨基酸序列的基础上,推测出丙种蛋白质的 序列,据此可利用 方法合成目的基因。获得丙种蛋白质的基因还可用 和 方法。 (2)在利用上述丙种蛋白质基因和质粒载体构建重组质粒的过程中,常需要使用 酶和 酶。 ,(3)将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的愈伤组织共培养,筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织,由该愈伤组织培养成的再生植株可抵抗 的危害。 (4)若用含有重组质粒的农杆菌直接感染甲种农作物植株叶片伤口,则该植株的种子 (填“含有”或“不含”)丙种蛋白质基因。 答案 (1)基因 化学 基因文库 PCR(每空2分,共8分,其他合理答案也给分)(2)限制 DNA连接(每空1分,共2分)(3)乙种昆虫(2分)(4)不含(3分)解析 本题考查抗虫作物培育过程的相关知识。(1)获取目的基因的方法主要有基因文库获取法、PCR技术扩增法和人工化学合成法三种。已知丙种蛋白质氨基酸序列,可通过推测丙种蛋白质的基因序列,然后利用化学方法人工合成丙种蛋白质基因。(2)在构建重组质粒的过程中,需要使用限制性核酸内切酶和DNA连接酶,前者能识别特定的核苷酸序列,使每条链特定部位的核苷酸之间的磷酸二酯键断开,使其形成黏性末端,被喻为“分子手术刀”;后者能将两个带有相同黏性末端的DNA片段连接起来,被称为“分子针线”。(3)将含有重组质粒的农杆菌与甲种农作物的组织共培养,可筛选出含有丙种蛋白质的愈伤组织,而后培养出含有丙种蛋白质的抗乙种昆虫的植株。(4)若只用重组质粒感染甲种农作物叶片伤口,可在叶片组织中筛选出含丙种蛋白质的细胞,由于该重组质粒感染的是体细胞,故该植株的种子中不含有丙种蛋白质。13.(2011海南单科,31,15分)回答有关基因工程的问题:(1)构建基因工程表达载体时,用不同类型的限制酶切割DNA后,可能产生黏性末端,也可能产生 末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接,则应选择能使二者产生 (相同、不同)黏性末端的限制酶。 (2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时,构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等,其中启动子的作用是 。在用表达载体转化大肠杆菌时,常用 处理大肠杆菌,以利于表达载体进入;为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA,可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交,该杂交技术称为 。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成 ,常用抗原—抗体杂交技术。 (3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞,先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的 中,然后用该农杆菌感染植物细胞,通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的 上。 答案 (1)平 相同 (2)驱动胰岛素基因转录出mRNA(3分,其他合理答案也给分) CaCl2溶液(或Ca2+) 分子杂交技术 蛋白质(2分,其他答案也给分) (3)T-DNA 染色体DNA(2分,其他答案也给分)解析 (1)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式:黏性末端和平末端。当限制酶在它识别序列的中心轴两侧将DNA切开时,产生的是黏性末端,而当限制酶在它识别序列的中心轴线切开时,产生的是平末端。要使目的基因和质粒直接进行连接,应使用同种限制酶切割目的基因和质粒,使二者产生相同黏性末端。(2)一个基因表达载体的组成,除含有目的基因外,还必须有启动子、终止子和标记基因。启动子是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因首端,是RNA聚合酶识别和结合部位,可以驱动目的基因转录出mRNA。在用表达载体转化大肠杆菌时,为便于表达载体进入,常用CaCl2处理大肠杆菌。要检测目的基因是否转录出对应的mRNA,可采用分子杂交技术,即用目的基因片段作探针,与mRNA杂交,如果显示出杂交带,则表明目的基因转录出了mRNA。(3)运用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时,要先将目的基因插入农杆菌Ti质粒的T-DNA中,然后将该农杆菌感染植物细胞,通过DNA重组将目的基因插入到植物细胞的染色体DNA上。考点二 基因工程的应用与蛋白质工程14.(2020天津,16,10分)Ⅰ型糖尿病是因免疫系统将自身胰岛素作为抗原识别而引起的自身免疫病。小肠黏膜长期少量吸收胰岛素抗原,能诱导免疫系统识别该抗原后应答减弱,从而缓解症状。科研人员利用Ⅰ型糖尿病模型小鼠进行动物实验,使乳酸菌在小鼠肠道内持续产生人胰岛素抗原,为此构建重组表达载体,技术路线如下。,据图回答:(1)为使人胰岛素在乳酸菌中高效表达,需改造其编码序列。如图是改造前后人胰岛素B链编码序列的起始30个核苷酸序列。据图分析,转录形成的mRNA中,该段序列所对应的片段内存在碱基替换的密码子数有 个。 (2)在人胰岛素A、B肽链编码序列间引入一段短肽编码序列,确保等比例表达A、B肽链。下列有关分析正确的是 (多选)。 A.引入短肽编码序列不能含终止子序列B.引入短肽编码序列不能含终止密码子编码序列C.引入短肽不能改变A链氨基酸序列D.引入短肽不能改变原人胰岛素抗原性(3)在重组表达载体中,SacⅠ和XbaⅠ限制酶仅有图示的酶切位点。用这两种酶充分酶切重组表达载体,可形成 种DNA片段。 (4)检测转化的乳酸菌发现,信号肽-重组人胰岛素分布在细胞壁上。由此推测,信号肽的合成和运输所经历的细胞结构依次是 。 (5)用转化的乳酸菌饲喂Ⅰ型糖尿病模型小鼠一段时间后,小鼠体内出现人胰岛素抗原,能够特异性识别它的免疫细胞有 (多选)。 A.B细胞 B.T细胞 C.吞噬细胞 D.浆细胞答案 (共10分)(1)6 (2)ABCD (3)3 (4)核糖体、细胞质基质、细胞膜、细胞壁 (5)AB解析 (1)改造前单链TTTGTGAACCAACACCTGTGCGGCTCACAC改造后单链TTTGTCAACCAACATTTATGTGGATCACAT对应密码子改变对应密码子改变对应密码子改变对应密码子改变对应密码子改变对应密码子改变据表及题图分析可知,转录形成的mRNA中,该段序列所对应的片段内共6个密码子发生了碱基替换。(2)对人胰岛素A、B肽链编码序列间引入一段短肽编码序列后不应破坏其正常功能,若引入的短肽编码序列含有终止子序列,则会导致DNA转录提前结束,形成的mRNA过短,翻译成的多肽链将不完整而失效,A正确;如果引入的短肽编码序列含有终止密码子编码序列,则该mRNA的翻译过程将提前结束,氨基酸数目减少从而导致蛋白质失效,B正确;由题干分析可知,加入短肽编码序列的目的是使A、B肽链等比例表达,不能改变A、B肽链的氨基酸序列,更不能改变原人胰岛素的抗原性,C、D正确。(3)由重组表达载体图像分析可知,该环形DNA上有两个SacⅠ酶切位点和一个XbaⅠ酶切位点,则用这两种酶充分酶切重组表达载体后将产生三个短链(注意线形的DNA双链被限制酶充分酶切三个相应位点之后将形成4个DNA片段,而一个环形质粒被限制酶充分酶切三个相应的位点之后将形成3个DNA片段)。(4)由于乳酸菌为原核生物,没有细胞核且只有核糖体一种细胞器,再结合题意,所形成的蛋白质最终分布在细胞壁上,故综合分析可知,蛋白质在核糖体上合成,经细胞质基质后,先到达细胞膜再分布到细胞壁上。(5)根据免疫调节基础知识判断,能特异性识别抗原的细胞有B细胞、T细胞、效应T细胞、记忆细胞;吞噬细胞只有识别抗原的能力,但并不具有特异性识别抗原的能力;,浆细胞没有识别抗原的能力,其分泌的抗体虽然有特异性识别抗原的能力,但是抗体是蛋白质,其不属于细胞结构。综合分析A、B选项正确。15.(2017江苏单科,33,8分)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扩增过程示意图如下,请回答下列问题:(1)从高表达MT蛋白的生物组织中提取mRNA,通过 获得 用于PCR扩增。 (2)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 位点。设计引物时需要避免引物之间形成 ,而造成引物自连。 (3)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。 (4)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。 (5)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)。 答案 (8分)(1)逆转录 cDNA (2)限制性核酸内切酶 碱基互补配对 (3)变性 (4)引物与模板 GC含量高 (5)②③解析 本题主要考查目的基因的获取及PCR技术的有关知识。(1)依据题中表述现象分析,mRNA合成目的基因的过程应为逆转录过程,由mRNA直接逆转录形成的DNA为cDNA。(2)构建重组质粒时需要限制酶和DNA连接酶,因此推测在引物中需要增加适当的限制酶识别的位点。设计引物时需要注意避免引物1和引物2之间形成碱基互补配对。(3)图中步骤1代表变性。(4)退火温度过高会破坏引物与模板链之间的碱基互补配对。由于含G/C碱基对多的DNA稳定性强,因此在PCR过程中设置的温度应视G/C的含量而定。(5)温度过高不利于引物与模板结合;引物设计不合理也会影响PCR扩增反应。知识归纳关于引物的几个问题:①引物是一小段DNA或RNA,它能与DNA母链的一段碱基序列互补配对,其长度通常为20~30个核苷酸。②由于PCR利用了DNA的热变性原理,因此温度的高低直接影响DNA变性、复性和延伸的过程,特别是复性的过程也即题中的退火过程,它关乎引物是否能与模板链结合,只有结合后才有可能进行“延伸”。③结合DNA结构特点,A与T之间有2个氢键、C与G之间有3个氢键的知识分析,引物中含碱基不同耐温程度不同,其中含C/G较多的引物,PCR扩增时温度可适当提高。16.(2016课标全国Ⅰ,40,15分)某一质粒载体如图所示,外源DNA插入Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因,Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamHⅠ酶切后,与用BamHⅠ酶切获得的目的基因混合,加入DNA连接酶进行连接反应,用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化,有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种,分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题:,(1)质粒载体作为基因工程的工具,应具备的基本条件有 (答出两点即可),而作为基因表达载体,除满足上述基本条件外,还需具有启动子和终止子。 (2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选,在上述四种大肠杆菌细胞中,未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的,其原因是 ;并且 和 的细胞也是不能区分的,其原因是 。在上述筛选的基础上,若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落,还需使用含有 的固体培养基。 (3)基因工程中,某些噬菌体经改造后可以作为载体,其DNA复制所需的原料来自 。 答案 (1)能自我复制、具有标记基因(2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均不生长 含有质粒载体 含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒) 二者均含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均能生长 四环素(3)受体细胞解析 本题借助图示模型考查基因工程的技术,考查考生是否具有针对特定生物学问题,运用模型分析、演绎与推理等科学思维方法展开探讨的能力。(1)质粒作为载体应具备的基本条件有:能自我复制、具有标记基因、含有一至多个限制酶切割位点等。(2)由题意可知,未被转化的和仅含环状目的基因的细胞中均不含有氨苄青霉素抗性基因,所以在含有氨苄青霉素的培养基上均不能生长。质粒载体上含有氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因,插入了目的基因的重组质粒中仅含有氨苄青霉素抗性基因,所以含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞均能在含有氨苄青霉素的培养基上生长,但前者可以在含有四环素的培养基上生长而后者不能,所以可用含有四环素的培养基,筛选出含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。(3)噬菌体属于病毒,病毒增殖过程中所需的原料、酶等均来自受体细胞。评分细则 (1)能自我复制(具有复制原点,具有复制起始位点),具有标记基因(具有抗性基因),具有限制性核酸内切酶酶切位点(限制酶酶切位点),以上每个得分点2分,任选2个即可得4分,答出一点给2分。(2)二者均不含氨苄青霉素抗性基因Ampr,在该培养基上均不生长(2分),不含抗性基因为关键词。含有质粒载体(2分),含插入了目的基因的重组质粒(含重组质粒)(2分),此两问不分先后顺序。二者均含氨苄青霉素抗性基因Ampr,在该培养基上均能生长(2分),含有抗性基因为关键词。四环素/Tet(1分),中英文均可得分。(3)受体细胞/宿主细胞(2分)。17.(2016天津理综,7,12分)人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值,只能从人血浆中制备。如图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。(1)为获取HSA基因,首先需采集人的血液,提取 合成总cDNA,然后以cDNA为模板,使用PCR技术扩增HSA基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向,请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。 ,(2)启动子通常具有物种及组织特异性,构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体,需要选择的启动子是 (填写字母,单选)。 A.人血细胞启动子 B.水稻胚乳细胞启动子C.大肠杆菌启动子 D.农杆菌启动子(3)利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中,需添加酚类物质,其目的是 。 (4)人体合成的初始HSA多肽,需要经过膜系统加工形成正确空间结构才有活性。与途径Ⅱ相比,选择途径Ⅰ获取rHSA的优势是 。 (5)为证明rHSA具有医用价值,须确认rHSA与 的生物学功能一致。 答案 (1)总RNA(或mRNA)(2)B(3)吸引农杆菌移向水稻受体细胞,有利于目的基因成功转化(4)水稻是真核生物,具有膜系统,能对初始rHSA多肽进行高效加工(5)HSA解析 本题主要考查基因工程的相关知识。(1)总cDNA是以mRNA为模板逆转录合成的,所以需要提取人的总RNA或mRNA;PCR扩增的原理是DNA复制,DNA复制时,两条子链的延伸方向相反,所以引物的位置及方向如答案所示。(2)要使rHSA基因在水稻胚乳细胞内特异性表达,需要选择水稻胚乳细胞的启动子。(3)酚类物质可吸引农杆菌移向水稻受体细胞,使农杆菌Ti质粒上的T-DNA转移到受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上,有利于目的基因成功转化。(4)大肠杆菌为原核生物,无内质网和高尔基体,不能对多肽进行高效加工,而水稻是真核生物,具有内质网和高尔基体,可对多肽链进行高效加工。(5)要证明rHSA具有医用价值,须确认rHSA与HSA的生物学功能一致。易错警示 注意PCR技术的原理是DNA复制,DNA复制时,两条母链分别作为模板,新合成的两条子链延伸的方向相反,由此确定引物的位置及扩增方向。18.(2015课标全国Ⅰ,40,15分)HIV属于逆转录病毒,是艾滋病的病原体。回答下列问题:(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时,可先提取HIV中的 ,以其作为模板,在 的作用下合成 ,获取该目的蛋白的基因,构建重组表达载体,随后导入受体细胞。 (2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白,该蛋白作为抗原注入机体后,刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是 ,该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV,检测的原理是 。 (3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见,但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分 细胞,降低了患者免疫系统的防卫功能。 (4)人的免疫系统有 癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷,易发生恶性肿瘤。 答案 (1)RNA 逆转录酶 cDNA(或DNA)(每空2分,共6分) (2)抗体(2分) 抗原抗体特异性结合(3分) (3)T(或T淋巴)(2分) (4)监控和清除(2分)解析 本题以HIV为背景,主要考查了逆转录病毒的遗传信息流动、人体的免疫调节等。(1)HIV属于逆转录病毒,要获取目的蛋白的基因,可先从HIV中提取其RNA,再以其作为模板,在逆转录酶的作用下合成cDNA,此cDNA即含有该目的蛋白的基因。(2)目的蛋白作为抗原注入机体后,可启动机体的体液免疫,通过浆细胞产生抗体,而此抗体可与目的蛋白特异性结合。利用上述原理可检测受试者血清中是否含有HIV。(3)HIV致病的机理是HIV主要感染和破坏了患者的部分T细胞,降低了患者免疫系统的防卫功能。(4)人体的免疫系统有监控和清除癌细胞的功能。19.(2015天津理综,8,16分)(16分)纤维素分子不能进入酵母细胞。为了使酵母菌能够利用环境中的纤维素为原料生产酒精,构建了含3种不同基因片段的重组质粒。下面是酵母菌转化及纤维素酶在工程菌内合成与运输的示意图。,据图回答:(1)本研究构建重组质粒时可选用四种限制酶,其识别序列如下图。为防止酶切片段的自身连接,可选用的限制酶组合是 或 。 A.①②B.①③C.②④D.③④(2)设置菌株Ⅰ为对照,是为了验证 不携带纤维素酶基因。 (3)纤维素酶基因的表达包括 和 过程。与菌株Ⅱ相比,在菌株Ⅲ、Ⅳ中参与纤维素酶合成和分泌的细胞器还有 。 (4)在以纤维素为唯一碳源的培养基上分别培养菌株Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ,菌株 不能存活,原因是 。 (5)酵母菌生成酒精的细胞部位是 ,产生酒精时细胞的呼吸方式是 。在利用纤维素生产酒精时,菌株Ⅳ更具优势,因为导入的重组质粒含有 ,使分泌的纤维素酶固定于细胞壁,减少因培养液更新而造成的酶的流失,提高酶的利用率。 答案 (16分)(1)B(或C)C(或B)(2)质粒DNA和酵母菌基因组(3)转录 翻译 内质网、高尔基体(4)Ⅱ 缺少信号肽编码序列,合成的纤维素酶不能分泌到胞外,细胞无可利用的碳源(5)细胞质基质 无氧呼吸 A基因片段解析 本题借助新情境材料考查对照实验结果分析、基因工程、分泌蛋白表达、呼吸等相关知识,考查学生获取信息能力、实验能力、理解能力。(1)为防止酶切片段的自身连接,必须用不同限制酶切割,且酶切片段两端的黏性末端不相同(不存在碱基互补片段)。从图示看,符合要求的限制酶有以下组合:①③、①④、②③、②④,B、C正确。(2)分析对照实验首先要确定自变量,本题中自变量是导入含不同基因片段的重组质粒。菌株Ⅰ为空白对照,与其他三个组别比较,不难发现设置菌株Ⅰ的目的是验证质粒自身及酵母菌原基因组不携带纤维素酶基因。(3)基因表达包括转录和翻译两个过程。通过图示来看菌株Ⅱ中,纤维素酶只分布在细胞质基质中,而菌株Ⅲ和菌株Ⅳ的纤维素酶分布在内质网、高尔基体、囊泡、细胞外,所以菌株Ⅲ、Ⅳ中参与纤维素酶合成和分泌的细胞器还有内质网、高尔基体。(4)菌株Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ进行对比,不难发现信号肽的作用是引导多肽(纤维素酶)进入内质网加工,再经高尔基体分泌到胞外,这样纤维素酶可在胞外将纤维素水解为葡萄糖,供酵母菌吸收利用。而菌株Ⅱ纤维素酶在胞内无法水解纤维素,故在以纤维素为唯一碳源的培养基上,菌株Ⅱ不能存活。(5)酵母菌无氧呼吸生成酒精,场所为细胞质基质。菌株Ⅲ和Ⅳ均能水解纤维素产生酒精,两组进行对比,菌株Ⅲ的纤维素酶流失多,菌株Ⅳ因导入A基因片段使得纤维素酶固定于细胞壁,减少因培养液更新而造成的酶的流失,酶的利用率更高。20.(2012江苏单科,32,9分)图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列,图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性核酸内切酶,它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。,请回答下列问题:图1图2(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由 连接。 (2)若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段,产生的末端是 末端,其产物长度为 。 (3)若图1中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换,那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段,用限制酶SmaⅠ完全切割,产物中共有 种不同长度的DNA片段。 (4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接,形成重组质粒,那么应选用的限制酶是 。在导入重组质粒后,为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌,一般需要用添加 的培养基进行培养。经检测,部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达,其最可能的原因是 。 答案 (1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖 (2)平 537bp、790bp、661bp (3)4 (4)BamHⅠ 抗生素B 同种限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因D与质粒反向连接解析 本题主要考查基因工程中限制酶的作用原理和重组质粒构建的相关知识。(1)通过分析DNA分子结构的特点可知,在DNA的一条链中,相邻两个碱基依次由脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接。(2)限制酶SmaⅠ的识别序列和酶切位点为CCCGGG,酶切位点位于识别序列的中轴线上,所以酶切后形成的末端是平末端。在图1DNA片段中,有两个SmaⅠ的识别序列,完全切割后形成的产物长度分别为:534bp+3bp=537bp;796bp-3bp-3bp=790bp;658bp+3bp=661bp。(3)D基因突变为d基因后,其碱基序列中只含有一个SmaⅠ的识别序列,此时用SmaⅠ完全切割该DNA片段后产物的长度有两种,分别为:534bp+796bp-3bp=1327bp;658bp+3bp=661bp。所以,从杂合子(Dd)中分离出的D、d基因如图1对应的DNA片段被SmaⅠ完全切割,产物中有537bp、790bp、661bp、1327bp4种不同长度的DNA片段。(4)分析图1DNA片段上的限制酶酶切位点可知,为了防止目的基因被破坏,并将目的基因从DNA片段中切下来,可选择用BamHⅠ或MboⅠ对目的基因进行处理。质粒用MboⅠ处理后抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因都会被破坏,质粒用BamHⅠ处理后,会破坏抗生素A抗性基因,但抗生素B抗性基因正常,所以应选用的限制酶是BamHⅠ。筛选含重组质粒的大肠杆菌时,一般需用添加抗生素B的培养基进行培养。因为用同种限制酶处理后目的基因和质粒上形成的黏性末端完全相同,所以部分目的基因D可能会反向连接在质粒上,此类重组质粒上的目的基因D将不能正确表达。21.(2011山东理综,35,8分)人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示。,(1)卵母细胞除从活体输卵管中采集外,还可从已处死的雌鼠 中获取。 (2)图中的高血压相关基因作为 ,质粒作为 ,二者需用 切割后连接成重组载体,该过程与质粒上含有 有关。 (3)子代大鼠如果 和 ,即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达,然后可用其建立高血压转基因动物模型。 (4)在上述转基因大鼠的培育过程中,所用到的主要胚胎工程技术是 、早期胚胎培养和胚胎移植。 答案 (1)卵巢 (2)目的基因 载体 同种限制性核酸内切酶(或:同种限制酶) 限制酶切割位点 (3)检测到体内有相关蛋白 出现高血压 (4)体外受精解析 (1)胚胎工程中卵母细胞的采集常从活体输卵管中获取,也可以从已处死的雌性动物卵巢中获取。(2)图示为转基因技术在胚胎工程中的应用,图中的高血压相关基因为目的基因,质粒作为载体。构建重组质粒时,需用同种限制酶切割目的基因和质粒分子,由于二者有相同限制酶切割位点,二者可以连接形成基因表达载体。(3)目的基因的表达检测可以分别在分子水平和个体水平检测,即检测体内是否产生相关蛋白质和是否出现高血压症状。(4)题中转基因大鼠培育过程中,用到的生物技术有转基因技术、体外受精技术、早期胚胎培养和胚胎移植技术,其中后三者从属于胚胎工程技术。22.(2013广东理综,3,4分)从某海洋动物中获得一基因,其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物,首先要做的是( )A.合成编码目的肽的DNA片段B.构建含目的肽DNA片段的表达载体C.依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D.筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽答案 C 由题中信息“在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物”可推知本题考查蛋白质工程的相关知识。根据蛋白质工程的基本途径:从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因),可推知答案为C。23.(2011江苏单科,14,2分)关于现代生物技术应用的叙述,错误的是( )A.蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质B.体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体C.植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒D.动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育答案 B 克隆动物是核移植工程的应用;茎尖分生能力强,没有病毒侵染,以茎尖为外植体,通过植物组织培养可获得无病毒植株;导入目的基因的受体细胞,需通过动物细胞培养技术获得早期胚胎,才能进一步培育成转基因动物。24.(2013课标Ⅰ,40,15分)阅读如下资料:资料甲:科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中,得到了体型巨大的“超级小鼠”;科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。资料乙:T4溶菌酶在温度较高时易失去活性。科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造,使其表达的T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸,在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键,提高了T4溶菌酶的耐热性。资料丙:兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体,科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内,成功产出兔甲的后代,证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。,回答下列问题:(1)资料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用 法。构建基因表达载体常用的工具酶是 和 。在培育有些转基因植物时,常用农杆菌转化法,农杆菌的作用是 。 (2)资料乙中的技术属于 工程的范畴。该工程是指以分子生物学相关理论为基础,通过基因修饰或基因合成,对 进行改造,或制造一种 的技术。在该实例中,引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的 序列发生了改变。 (3)资料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到 种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内,使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中,兔甲称为 体,兔乙称为 体。 答案 (1)显微注射 限制性内切酶 DNA连接酶 农杆菌可感染植物,将目的基因转移到受体细胞中(2)蛋白质 现有的蛋白质 新蛋白质 氨基酸(3)同 供 受解析 (1)将目的基因导入动物细胞的常用方法是显微注射法;由于农杆菌可感染植物,并且其Ti质粒上的T-DNA可整合到受体细胞染色体DNA上,故培育转基因植物时常用农杆菌转化法。(2)资料乙中的技术对T4溶菌酶完成了改造,这种对现有蛋白质进行改造或制造一种新蛋白质的技术属于蛋白质工程。(3)资料丙中兔甲和兔乙的作用分别是提供早期胚胎和接受并孕育胚胎,两者在胚胎工程中分别被称为供体和受体。考点三 生物技术的安全性和伦理问题25.(2013江苏单科,15,2分)下列关于转基因生物安全性的叙述中,错误的是( )A.我国已经对转基因食品和转基因农产品强制实施了产品标识制度B.国际上大多数国家都在转基因食品标签上警示性注明可能的危害C.开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提D.目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性上答案 B 本题考查了转基因生物安全性的有关知识。目前对转基因生物安全性的争论主要集中在食用安全性和环境安全性两个方面;因对转基因生物的安全性还处于争论阶段,故不可能在转基因食品标签上警示性注明可能的危害;但我国已对转基因食品和农产品强制实施了产品标识制度,以维护消费者对转基因产品的知情权和选择权;开展风险评估、预警跟踪和风险管理是保障转基因生物安全的前提。26.(2012江苏单科,13,2分)下列关于转基因生物安全性的叙述,错误的是( )A.种植转基因作物应与传统农业种植区隔离B.转基因作物被动物食用后,目的基因会转入动物体细胞中C.种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性D.转基因植物的目的基因可能转入根际微生物答案 B 本题主要考查转基因生物安全性的相关问题,种植转基因作物时为了避免基因污染,应与传统农业种植区隔离,故A对;转基因作物被动物食用后,目的基因会被动物消化,不会转入动物体细胞中,故B错;转基因植物有可能将基因扩散至野生植物中,从而影响野生植物的遗传多样性,故C对;转基因植物的目的基因可被微生物利用,故D对。【3年模拟】时间:40分钟 分值:50分一、单项选择题(每小题2分,共18分)1.(2021届山东青岛十七中月考,15)下列关于基因工程的叙述,错误的是( ),A.基因工程培育抗虫棉的基本原理是基因突变B.用产生不同末端的两种限制酶切割目的基因的两端及载体,可以提高连接的有效性C.可利用PCR获取和扩增目的基因D.外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行表达答案 A 2.(2021届山东枣庄月考,15)科研人员利用农杆菌转化法将抗病毒蛋白基因C导入番木瓜,培育出转基因抗病番木瓜,Ti质粒如图所示。下列叙述正确的是( )A.农杆菌的拟核DNA与番木瓜基因发生重组B.构建重组质粒需要限制酶和DNA聚合酶C.含重组Ti质粒的农杆菌具有四环素抗性D.转基因抗病番木瓜不具有卡那霉素抗性答案 D 3.(2021届山东济宁月考,15)图甲、乙中标注了相关限制酶的酶切位点。下列关于培育转基因大肠杆菌的叙述错误的是( )甲乙A.若通过PCR获取该目的基因,应该选用引物甲和引物丙B.图中质粒和目的基因构建表达载体,应选用BclⅠ和HindⅢ剪切C.若将基因表达载体导入受体细胞中,需选用Ca2+转化法D.在受体细胞中,氨苄青霉素抗性基因和目的基因可同时表达答案 D 4.(2020山东泰安二模,20)利用基因工程生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如图所示,有关叙述正确的是( )A.过程①需使用逆转录酶产生互补的DNA片段B.过程②利用PCR扩增CarE基因需使用解旋酶和耐高温的DNA聚合酶,C.过程③可用NaCl溶液处理大肠杆菌D.过程④可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已插入受体细胞的染色体DNA上答案 A 5.(2020山东枣庄二模,12)控制哺乳动物的性别对畜牧业生产具有十分重要的意义。SRY基因是Y染色体上决定雄性性别的基因,SRY—PCR胚胎性别鉴定技术是现阶段进行胚胎性别鉴定最准确和最有效的方法。下列说法错误的是( )A.可利用Y精子DNA含量比X精子低的差异筛选两种精子,从而对胚胎性别进行控制B.从Y染色体DNA分子上获取SRY基因,可用SRY基因的部分核苷酸序列作引物C.SRY—PCR胚胎性别鉴定技术中,可用SRY基因特异性探针进行检测D.利用PCR经过3次循环,理论上获得的SRY基因占扩增产物的一半答案 D 6.(2020山东蒙阴实验中学期末,15)蜘蛛丝(丝蛋白)被称为“生物钢”,有着超强的抗张强度,可制成防弹背心、降落伞绳等。蜘蛛丝还可被制成人造韧带和人造肌腱。科学家研究出集中生产蜘蛛丝的方法——培育转基因蜘蛛羊作为乳腺生物反应器。下列有关乳腺生物反应器的说法,错误的是( )A.将蜘蛛丝蛋白基因与乳腺蛋白基因的启动子等结合在一起构建成表达载体B.可通过显微注射技术将表达载体导入羊的受精卵中C.可用丝蛋白基因探针与该羊口腔上皮细胞mRNA杂交,检测目的基因是否发挥作用D.上述培育转基因蜘蛛羊的过程涉及基因工程、动物细胞培养、胚胎移植等技术答案 C 7.(2021届辽宁新高考调研测试,14)下列生物技术操作对遗传物质的改造,不会遗传给子代的是( )A.将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞,经植物组织培养获得抗病植株B.将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵,培育出产低乳糖牛乳的奶牛C.将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者,进行基因治疗D.将含人干扰素基因的重组质粒转入大肠杆菌,筛选获得基因工程菌答案 C 8.(2020山东威海一模,13)CCR5是HIV入侵人体T细胞的主要辅助受体之一。有科学家为了使婴儿一出生就具有抵抗艾滋病的能力,通过基因组编辑技术破坏了受精卵中的CCR5基因,该做法引起了民众普遍的担忧。下列各项不属于担忧依据的是( )A.CCR5基因可能还参与了其他生理过程的调控B.基因组编辑技术有可能因编辑对象错误(脱靶)造成不可预知的后果C.被编辑个体受其他疾病感染的风险可能会提高D.该技术虽然符合人类伦理道德,但可能存在潜在的安全风险答案 D 9.(2020山东枣庄二模,14)新冠肺炎在全世界的大流行,使我们对病毒的威力有深刻感受,所以生物武器更是人类要严格禁止的。下列关于生物武器的说法,错误的是( )A.生物武器包括致病菌类、病毒类、生化毒剂类等B.利用炭疽杆菌制成的生物武器,具有传染性强、死亡率高的特点C.中美两国发布联合声明,重申在一般情况下不发展、不生产、不储存生物武器D.彻底销毁生物武器是全世界爱好和平的人民的共同期望答案 C 二、不定项选择题(每小题3分,共9分)10.(2021届山东淄博月考一,20)缺乏维生素A容易导致夜盲症或营养不良,甚至能够威胁到生命。而β-胡萝卜素可以在人体内转化成维生素A,。科学家尝试通过转基因技术生产富含胡萝卜素的大米。八氢番茄红素合酶(其基因用psy表示)和胡萝卜素脱饱和酶(其基因用crtI表示)参与β-胡萝卜素的合成。根据以上信息分析错误的是( )A.重组质粒中的目的基因含有psy基因和crtI基因B.构建重组质粒需要限制酶、DNA连接酶和核酸酶C.可通过显微注射法将目的基因导入水稻受体细胞D.PCR既可扩增特定基因也可检测目的基因是否完成表达答案 BCD 11.(2020山东日照一模,19)基因编辑是指将外源DNA片段导入染色体DNA特定位点或删除基因内部片段,定点改造基因,获得预期的生物体基因序列发生遗传性改变的技术。如图是对某生物B基因进行基因编辑的过程,该过程中用sgRNA指引内切核酸酶Cas9结合到特定的靶位点。下列分析不合理的是( )A.图中B基因缺失一段核苷酸序列可能导致染色体结构变异B.图中sgRNA1的碱基序列和sgRNA2碱基序列相同或互补C.Cas9可识别特定的核苷酸序列使核苷酸间的磷酸二酯键断裂D.通过比较处理前后生物体的功能变化,可推测B基因的功能答案 AB 12.(2020山东青岛二中期末,21)CAR-T技术是近几年治疗肿瘤的一种新型细胞疗法,它通过收集患者细胞毒性T细胞并对其进行遗传修饰,使之携带能指导嵌合抗原受体(CAR)合成的新基因(具体修饰过程如图)。最后,将这些修饰过的CAR-T细胞输回患者体内,从而使CAR指导细胞毒性T细胞靶向高效杀死肿瘤细胞。据图分析,下列说法正确的是( )A.构建CAR-T细胞所使用的目的基因是TCR跨膜区基因片段和抗体基因片段B.①是指目的基因的获取,②是指基因表达载体的构建C.重组分子导入细胞毒性T细胞后,应当采用DNA分子杂交法来检验指导CAR合成的基因是否成功表达D.免疫监视功能低下或失调可导致肿瘤发生答案 ABD 三、非选择题(共23分)13.(2021届山东威海月考,25)(13分)ACC合成酶是乙烯合成过程中的关键酶,由ACC合成酶基因(简称A基因)控制合成。将A基因反向连接在启动子和终止子间可构成反义ACC合成酶基因(A1基因),转A1基因番茄的后熟过程变慢,利于番茄的储藏和运输。请回答:,(1)从番茄的果肉细胞中提取RNA,利用RT-PCR获取A基因,即利用RNA和PCR获取目的基因。利用RT-PCR获取A基因所需要的酶主要有 。在A基因扩增过程中需要特定的引物,该引物的作用是 。 (2)S1和S2为A基因和A1基因的特异性启动子,S2在番茄果肉细胞内起作用,S1在除果肉细胞外的其他细胞内起作用。在构建转A1基因表达载体时,启动子应选择 ,不选另一个的理由是 。A1基因的表达元件包括启动子、终止子以及反向连接在两者之间的A基因,若用农杆菌转化法将此元件整合到番茄细胞的染色体DNA上,则此元件应构建在Ti质粒的 中。 (3)在检测番茄细胞的染色体DNA上是否插入了A1基因时, (填“能”或“不能”)用放射性物质标记的A基因作探针进行检测,理由是 。检测表明,与非转基因番茄相比,转A1基因番茄的果肉细胞内乙烯含量下降,机理是 。 答案 (1)逆转录酶和TaqDNA聚合酶 定位A基因的位置,与模板链结合并为子链的延伸提供起点 (2)S2 S1不在果肉细胞内起作用;S1在番茄植株细胞内起作用后会导致番茄植株的乙烯合减少,影响番茄植株的正常生理活动 T-DNA (3)不能 番茄细胞内本身有A基因,无论是否插入了A1基因都能与探针杂交形成杂交带 转基因番茄细胞中存在A基因与A1基因,二者转录产生的mRNA能杂交形成双链,导致ACC合成酶的合成受阻,从而使乙烯的合成量降低14.(2020山东烟台一模,25)(10分)CRISPR/Cas9系统编辑技术是一种对靶向基因进行特定DNA修饰的技术,其原理是由一个向导RNA(sgRNA)分子引导Cas9蛋白到一个特定的基因位点进行切割。受此机制启发,科学家们通过设计sgRNA中碱基的识别序列,可人为选择DNA上的任一目标位点进行切割(如图)。(1)从CRISPR/Cas9系统作用示意图看,能够行使特异性识别DNA序列并切割特定位点功能的分子是 ,其类似于基因工程中 的作用。 (2)CCR5基因是人体的正常基因,其编码的细胞膜蛋白CCR5是HIV入侵T淋巴细胞的主要辅助受体之一。科研人员依据 的部分序列设计sgRNA序列,导入骨髓 细胞中,构建sgRNA-Cas9复合体,以实现对CCR5基因的定向切割,变异的CCR5蛋白无法装配到细胞膜上,即可有效阻止HIV侵染新分化生成的T淋巴细胞。试分析与上述过程最接近的现代生物科技是 。 (3)CRISRP/Cas9系统编辑技术有时存在编辑对象出错而造成脱靶的现象,实验发现sgRNA的序列越短脱靶率越高。试分析脱靶最可能的原因是 。 (4)通过上述介绍,CRISPR/Cas9系统编辑技术在 等方面有广阔的应用前景。(至少答出两点) 答案 (1)向导RNA(sgRNA)分子和Cas9蛋白 限制酶 (2)CCR5基因 造血干 蛋白质工程 (3)其他DNA序列也含有与向导RNA(sgRNA)互补配对的序列,造成向导RNA(sgRNA)错误结合而脱靶 (4)基因治疗、动植物育种(基因水平)、研究基因功能
