全國通用版2019高考生物二輪復習優(yōu)編增分練：非選擇題特訓13基因工程的應用.doc

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特訓13　基因工程的應用 1．(2018廣東四校聯(lián)考)如圖所示的質(zhì)粒中，Tetr為四環(huán)素抗性基因，LacZ′基因的表達產(chǎn)物能使白色的大腸桿菌菌落變成藍色?，F(xiàn)用EcoRⅠ切割目的基因及質(zhì)粒載體并進行連接，將得到的重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，以對目的基因進行保存和擴增。請回答下列問題： (1)將目的基因和質(zhì)粒載體連接需使用的工具酶是________________。為將載體導入大腸桿菌，常用Ca2＋處理使之處于________________。 (2)LacZ′基因在基因工程中起__________基因的作用。為篩選導入重組質(zhì)粒的大腸桿菌，應在培養(yǎng)基中加入________，篩選________(填“藍色”或“白色”)菌落。 (3)若需要將這個質(zhì)粒改造成基因工程表達載體，還需要插入________和________部分。將改造后的表達載體和目的基因經(jīng)EcoRⅠ酶切連接，并成功導入受體細胞后，發(fā)現(xiàn)仍有部分細胞不能表達出目的蛋白，最可能的原因是____________________________________。 為了避免上述情況發(fā)生，最好用________________切割目的基因和表達載體。 (4)我國對農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物實施標識制度，比如由轉(zhuǎn)基因大豆加工制成的大豆油，標注為“本產(chǎn)品加工原料中含有轉(zhuǎn)基因大豆，但本產(chǎn)品已不再含有轉(zhuǎn)基因成分”，其相關(guān)的生物學依據(jù)是________________________________________________________________________。 答案　(1)DNA連接酶　感受態(tài)　(2)標記　四環(huán)素　白色　(3)啟動子　終止子　目的基因與質(zhì)粒載體反向連接　兩種限制酶　(4)大豆油屬于脂肪，不含目的基因編碼的蛋白質(zhì) 解析　(1)將目的基因和質(zhì)粒載體連接需要使用的工具酶是DNA連接酶；為將載體導入大腸桿菌，常用Ca2＋處理使之處于感受態(tài)。(2)LacZ′基因在基因工程中起標記基因的作用；為篩選導入重組質(zhì)粒的大腸桿菌，應在培養(yǎng)基中加入四環(huán)素；由于構(gòu)建重組表達載體過程中LacZ′基因已經(jīng)被破壞，因此應該篩選白色菌落。(3)基因表達載體的組成包括目的基因、啟動子、標記基因、終止子、復制原點等；將改造后的表達載體和目的基因經(jīng)EcoR Ⅰ酶切連接，并成功導入受體細胞后，發(fā)現(xiàn)仍有部分細胞不能表達出目的蛋白，最可能的原因是目的基因與質(zhì)粒載體反向連接，為了避免上述情況發(fā)生，最好用兩種限制酶切割目的基因和表達載體。(4)我國對農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物實施標識制度，比如由轉(zhuǎn)基因大豆加工制成的大豆油，標注為“本產(chǎn)品加工原料中含有轉(zhuǎn)基因大豆，但本產(chǎn)品已不再含有轉(zhuǎn)基因成分”，其相關(guān)的生物學依據(jù)是大豆油屬于脂肪，不含目的基因編碼的蛋白質(zhì)。 2．(2018東北五校聯(lián)考)透明質(zhì)酸酶臨床常用作藥物滲透劑，目前市場上出售的透明質(zhì)酸酶主要從動物組織中提取，成本高且提純困難，科研人員嘗試將透明質(zhì)酸酶基因轉(zhuǎn)入大腸桿菌，使其高效表達。部分過程如圖所示，請回答下列問題： (1)步驟①代表的是基因工程操作程序中的________________________，由圖可知，此步驟中，選擇用限制酶______________去切割DNA分子中的____________鍵。 (2)基因工程一般選擇大腸桿菌作為受體，這是因為大腸桿菌具有________________________________________________________________________的特點。 (3)透明質(zhì)酸酶基因進入大腸桿菌，并且____________________的過程，稱為轉(zhuǎn)化。轉(zhuǎn)化時，首先需要用________處理大腸桿菌，使其處于感受態(tài)。 (4)透明質(zhì)酸酶基因?qū)胧荏w細胞后，需通過_______________技術(shù)檢測其是否成功轉(zhuǎn)錄。 答案　(1)基因表達載體的構(gòu)建　NcoⅠ和XhoⅠ　磷酸二酯　(2)繁殖快、單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少　(3)維持穩(wěn)定和表達　Ca2＋　(4)RNA－DNA分子雜交 解析　(1)步驟①代表將目的基因即透明質(zhì)酸酶基因和作為載體的質(zhì)粒連接，完成基因表達載體的構(gòu)建；據(jù)圖可知，要用限制酶Nco Ⅰ和Xho Ⅰ去切割DNA，斷開磷酸二酯鍵，便于目的基因和質(zhì)粒連接。(2)基因工程中一般選擇大腸桿菌作為載體的原因是大腸桿菌屬于單細胞生物，繁殖速度快，容易培養(yǎng)，遺傳物質(zhì)相對較少，容易對遺傳物質(zhì)進行改造。(3)透明質(zhì)酸酶基因?qū)氪竽c桿菌，并且能維持穩(wěn)定，在大腸桿菌細胞內(nèi)能表達，控制合成透明質(zhì)酸酶，這個過程稱作轉(zhuǎn)化；轉(zhuǎn)化時，需要用Ca2＋(氯化鈣)處理大腸桿菌，使其處于感受態(tài)，即能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的狀態(tài)。(4)透明質(zhì)酸酶基因?qū)氪竽c桿菌后，需要通過RNA－DNA分子雜交技術(shù)來檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出了mRNA。 3．(2018廣州畢業(yè)班測試)現(xiàn)有重組質(zhì)粒甲(共含2 686 個堿基對，不含T－DNA)和乙，為避免基因反接，研究人員用限制酶Ⅰ和Ⅱ切割重組質(zhì)粒甲、乙，再利用所得片段構(gòu)建了重組質(zhì)粒丙(如圖所示)，然后采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將丙導入胡蘿卜愈傷組織細胞。培養(yǎng)后得到轉(zhuǎn)VP1基因胡蘿卜植株。請回答下列問題： (1)構(gòu)建重組質(zhì)粒丙的目的是_________________________________________ ________________________________________________________________________， 利用重組質(zhì)粒甲、乙構(gòu)建丙的過程中，用到的工具酶是________________________。 (2)實驗過程中，將愈傷組織浸入農(nóng)桿菌(含重組質(zhì)粒丙)培養(yǎng)液中一段時間，其目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)將重組質(zhì)粒甲、乙和丙進行分組，每組中含其中一種重組質(zhì)粒，同時用限制酶Ⅰ和Ⅱ切割，結(jié)果如下表所示： 組別 切割后所得DNA片段的情況 第1組 只得到含有2 146和540個堿基對的2種DNA片段 第2組 只得到含有540和12 400個堿基對的2種DNA片段 第3組 只得到含有12 400和1 000個堿基對的2種DNA片段 切割前，重組質(zhì)粒甲含有________個游離的磷酸基團，限制酶Ⅰ在重組質(zhì)粒甲中有________個切割位點，表中第________組是切割重組質(zhì)粒丙的結(jié)果。 (4)在植物組織培養(yǎng)過程中需要無菌操作，因此對外植體(離體的組織塊)要進行________處理。用于培養(yǎng)外植體的培養(yǎng)基不適用于培養(yǎng)胚狀體，原因是_______________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)將VP1基因插入到T－DNA中，從而使VP1基因進入植物細胞后，能整合到染色體的DNA上　限制酶Ⅰ、Ⅱ和DNA連接酶　(2)利用農(nóng)桿菌感染植物，將VP1基因轉(zhuǎn)移到受體細胞中　(3)0　1　2　(4)消毒　培養(yǎng)基中添加的植物激素(植物生長調(diào)節(jié)劑)的種類和含量比例有所不同 解析　(1)由圖可知，重組質(zhì)粒甲中含有目的基因，不含T－DNA，而重組質(zhì)粒乙中含有T－DNA，不含目的基因，所以構(gòu)建重組質(zhì)粒丙的目的是將VP1基因插入到T－DNA中，從而使VP1基因進入植物細胞后，能整合到染色體的DNA上；在構(gòu)建重組質(zhì)粒時，用到的工具酶是限制酶Ⅰ、Ⅱ和DNA連接酶。(2)將愈傷組織浸入含重組質(zhì)粒丙的農(nóng)桿菌培養(yǎng)液中，其目的是利用農(nóng)桿菌感染植物，將VP1基因轉(zhuǎn)移到受體細胞中。(3)因為質(zhì)粒是小型環(huán)狀的DNA分子，環(huán)狀DNA分子沒有游離的磷酸基團；由表中數(shù)據(jù)可知，第1組經(jīng)切割后產(chǎn)生含有2 146和540個堿基對的2種DNA片段，兩個片段之和為2 686個堿基對，所以第1組為重組質(zhì)粒甲，重組質(zhì)粒甲中有2個限制酶切割位點，其中限制酶Ⅰ在重組質(zhì)粒甲中只有一個切割位點；第2組中含有重組質(zhì)粒甲中的540個堿基對片段，所以第2組為切割重組質(zhì)粒丙的結(jié)果。第3組為切割重組質(zhì)粒乙的結(jié)果，重組質(zhì)粒丙中含有重組質(zhì)粒甲中的540個堿基對片段和重組質(zhì)粒乙中的12 400個堿基對片段。(4)為了防止雜菌感染，植物組織培養(yǎng)過程中需要對外植體進行消毒處理，處理方法一般用酒精、無菌水和次氯酸鈉清洗；培養(yǎng)外植體是使其發(fā)生脫分化形成愈傷組織，培養(yǎng)胚狀體是使其發(fā)芽和生根，所以培養(yǎng)基中添加的植物激素(植物生長調(diào)節(jié)劑)的種類和含量比例有所不同。 4．(2018湖北八校聯(lián)考)北極比目魚中有抗凍基因，如圖是獲取轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株的過程示意圖。請回答下列問題： (1)利用過程①的方法構(gòu)建的基因文庫是________(填“基因組文庫”或“部分基因文庫”)。 (2)過程②中常需要使用限制酶和DNA連接酶，既能連接黏性末端又能連接平末端的DNA連接酶是________________。 (3)為使過程①獲取的目的基因在番茄細胞中能夠表達，在構(gòu)建表達載體時，需在目的基因的兩端加入________________。 (4)將重組質(zhì)粒導入農(nóng)桿菌，并通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，可以將目的基因?qū)敕洋w細胞中染色體的DNA上，其原理是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)要確認抗凍基因是否在轉(zhuǎn)基因番茄植株中正確表達，應檢測轉(zhuǎn)基因番茄植株中該基因的____________是否呈陽性。 答案　(1)部分基因文庫　(2)T4DNA連接酶　(3)啟動子、終止子　(4)目的基因隨農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T－DNA 轉(zhuǎn)移至受體細胞，并且整合到受體細胞染色體DNA上　(5)表達產(chǎn)物 解析　(1)用某種生物發(fā)育的某個時期的mRNA逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的多種互補DNA片段屬于部分基因文庫。(2)既能連接黏性末端又能連接平末端的DNA連接酶是T4DNA連接酶。(3)在構(gòu)建表達載體時，需在目的基因的兩端加入啟動子和終止子。(4)將重組質(zhì)粒導入農(nóng)桿菌，通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用，可以將目的基因?qū)敕洋w細胞中染色體的DNA上，其原理是農(nóng)桿菌中的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。(5)檢測目的基因是否表達，可從轉(zhuǎn)基因生物中提取基因的表達產(chǎn)物即蛋白質(zhì)(抗凍蛋白)，用相應的抗體進行抗原—抗體雜交，若呈陽性，表明目的基因已成功表達。 5．(2018石家莊畢業(yè)班質(zhì)檢)資料一：PCR(聚合酶鏈式反應)三個基本反應步驟是模板DNA在體外加熱至95 ℃時解旋成單鏈，溫度降至55 ℃左右，引物與模板單鏈按堿基互補配對的原則結(jié)合，再調(diào)至72 ℃左右時，DNA聚合酶沿5′→3′(磷酸到五碳糖)的方向延伸引物合成互補鏈。三個步驟完成一次稱為一個循環(huán)。 資料二：圖1顯示了目的基因及其上限制酶切點，A、B、C、D是四種單鏈DNA片段；圖2是質(zhì)粒(顯示限制酶切點和標記基因)，一般來說，為了使切割后的目的基因與運載體結(jié)合，往往使用兩種限制酶，同時還要破壞載體上的一個標記基因。根據(jù)資料回答下列問題： (1)若利用PCR技術(shù)增加目的基因的數(shù)量，所用的酶是____________。由圖1可知，A、B、C、D四種單鏈DNA片段中應選取________作為引物，該DNA分子在PCR儀中經(jīng)過4次循環(huán)后會產(chǎn)生DNA片段________個。 (2)為了提高目的基因和質(zhì)粒的重組成功率，同時有利于受體細胞的篩選，應該選擇的限制酶是______________。如果用限制酶Pst Ⅰ、EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ對質(zhì)粒進行切割，假設同時只有任意兩個位點被切割且每次機會相等，則形成的含有完整抗四環(huán)素基因的DNA片段有______種。 (3)將目的基因?qū)胫参锛毎捎米疃嗟姆椒ㄊ莀_______________。 (4)對基因組文庫的描述，不正確的是________。 A．含有某種生物的全部基因 B．基因中含有啟動子和內(nèi)含子 C．文庫的基因是通過受體菌承載的 D．文庫中的全部基因可以在物種間交流 答案　(1)Taq酶(或熱穩(wěn)定DNA聚合酶)　B和C　16 (2)Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ　1　(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　(4)D 解析　(1)利用PCR技術(shù)擴增目的基因時，所使用的酶是Taq酶。DNA復制需要引物，當引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結(jié)合后，DNA聚合酶就能從引物的3′端開始延伸DNA鏈，因此DNA合成總是從子鏈的5′端向3′端延伸，因此選用B、C單鏈DNA片段作為引物。該DNA分子在PCR儀中經(jīng)過4次循環(huán)后會產(chǎn)生DNA片段共24＝16(個)。(2)為了提高目的基因和質(zhì)粒的重組成功率，同時有利于受體細胞的篩選，一般選用雙酶切法，且選用的限制酶不能破壞目的基因，若選用限制酶EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ，則載體上的兩個標記基因都會被破壞，因此應該選用的限制酶是Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ。如果用限制酶Pst Ⅰ、EcoR Ⅰ和Hind Ⅲ對質(zhì)粒進行切割，假設同時只有任意兩個位點被切割且每次機會相等，則只有Pst Ⅰ和EcoR Ⅰ切割后會形成含有完整抗四環(huán)素基因的DNA片段。(3)常采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胫参锛毎?4)基因組文庫就是把某種生物基因組的全部遺傳信息通過克隆載體貯存在一個受體菌克隆子群體中；基因組文庫含有某種生物的全部基因，基因中含有啟動子和內(nèi)含子，只有部分基因可以在物種間交流。