（全國通用）高考生物一輪復(fù)習(xí) 第十五單元 現(xiàn)代生物科技專題 第1講 基因工程練習(xí).docVIP

第十五單元現(xiàn)代生物科技專題第1講基因工程一、選擇題(每小題6分,共18分)1.(2015江蘇聯(lián)考)下列關(guān)于蛋白質(zhì)工程說法不正確的是(c)a.蛋白質(zhì)工程能將人抗體某些區(qū)段替代小鼠單克隆抗體的區(qū)段,降低小鼠單克隆抗體免疫原性b.蛋白質(zhì)工程可對酶的催化活性、底物專一性、抗氧化性、熱變性等加以改變c.理論上通過對關(guān)鍵氨基酸的置換與增刪是進(jìn)行蛋白質(zhì)工程的唯一方法d.蛋白質(zhì)工程的崛起主要是工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)理論研究的需要【解析】蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ),通過基因修飾或基因合成,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制造一種新的蛋白質(zhì),c項錯誤。2.(2016宿州質(zhì)檢)天然的玫瑰沒有藍(lán)色花,這是由于缺少控制藍(lán)色色素合成的基因,而開藍(lán)色花的矮牽牛中存在序列已知控制藍(lán)色色素合成的基因b。現(xiàn)用基因工程技術(shù)培育藍(lán)玫瑰,下列操作正確的是(a)a.提取矮牽牛藍(lán)色花的mrna,經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的dna,再擴(kuò)增基因bb.利用限制性核酸內(nèi)切酶從開藍(lán)色花矮牽牛的基因文庫中獲取基因bc.利用dna聚合酶將基因b與質(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細(xì)胞d.將基因b直接導(dǎo)入大腸桿菌,然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞【解析】本題考查基因工程應(yīng)用的有關(guān)內(nèi)容。獲取目的基因的方法有從基因文庫中獲取、利用pcr技術(shù)擴(kuò)增和人工合成,本題中可以采用逆轉(zhuǎn)錄獲取目的基因并采用pcr技術(shù)擴(kuò)增,a項正確;基因文庫的序列含有內(nèi)含子,雖然都是植物,但不一定有相同的轉(zhuǎn)錄后加工系統(tǒng),而且含有內(nèi)含子的序列往往較長,不利于完成后面的克隆表達(dá)實驗操作,b項錯誤;通常用t4 dna連接酶將基因b與質(zhì)粒連接,c項錯誤;應(yīng)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將基因b轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞,d項錯誤。3.(2015北京高考)在應(yīng)用農(nóng)桿菌侵染植物葉片獲得轉(zhuǎn)基因植株的常規(guī)實驗步驟中,不需要的是(c)a.用攜帶目的基因的農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞b.用選擇培養(yǎng)基篩選導(dǎo)入目的基因的細(xì)胞c.用聚乙二醇誘導(dǎo)轉(zhuǎn)基因細(xì)胞的原生質(zhì)體融合d.用適當(dāng)比例的生長素和細(xì)胞分裂素誘導(dǎo)愈傷組織生芽【解析】本題考查基因工程和植物細(xì)胞工程的有關(guān)知識。利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法獲得轉(zhuǎn)基因植株,需用攜帶目的基因的農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞;基因表達(dá)載體中含有標(biāo)記基因,導(dǎo)入目的基因的細(xì)胞中既含有標(biāo)記基因也含有目的基因,因此可用選擇培養(yǎng)基進(jìn)行篩選;培育轉(zhuǎn)基因植物一般不涉及植物體細(xì)胞雜交,c項符合題意;利用適當(dāng)比例的生長素和細(xì)胞分裂素可誘導(dǎo)愈傷組織再分化產(chǎn)生叢芽。二、非選擇題(共82分)4.(12分)(2015長春質(zhì)量監(jiān)測)2,4-d作為除草劑在農(nóng)田中大量使用,研究認(rèn)為它是某種淋巴癌的致病因子。為降低2,4-d的危害,科研人員通過基因工程技術(shù)構(gòu)建了能高效降解2,4-d的基因工程菌。請回答下列相關(guān)問題:(1)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上常會使用高濃度2,4-d進(jìn)行麥田除草,在殺死雜草的同時卻不會對小麥生長造成損害,原因是不同植物對2,4-d敏感程度不同。(2)從被2,4-d污染的土壤中得到能降解2,4-d的細(xì)菌,從該菌提取rna,構(gòu)建cdna(部分基因)文庫,進(jìn)一步獲得目的基因。(3)pcr技術(shù)擴(kuò)增目的基因的過程是:目的基因dna受熱變性后解鏈為單鏈,引物與單鏈相應(yīng)互補(bǔ)序列結(jié)合,然后在熱穩(wěn)定dna聚合(或taq)酶作用下進(jìn)行延伸,如此重復(fù)循環(huán)多次,使目的基因的量呈指數(shù)形式擴(kuò)增。(4)一個基因表達(dá)載體的組成中要有標(biāo)記基因,標(biāo)記基因的作用是為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因。欲知基因工程成功與否,需要進(jìn)行分子水平的檢測,有時還需進(jìn)行個體生物學(xué)(個體)水平的鑒定?！窘馕觥?1)2,4-d是生長素類似物,利用不同植物對其敏感程度不同,可用其除麥田雜草。(2)從工程菌中提取rna構(gòu)建的基因文庫是部分基因文庫(cdna文庫)。(3)pcr技術(shù)中需用到熱穩(wěn)定性dna聚合酶(taq酶),多次循環(huán)呈指數(shù)(2n)增長。(4)標(biāo)記基因的作用是為了鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因。欲知基因工程成功與否,需要進(jìn)行分子水平檢測,有時還需進(jìn)行個體生物學(xué)水平鑒定。5.(10分)(2015龍巖質(zhì)檢)大豆花葉病毒(rna病毒)是世界性大豆病害,是造成大豆減產(chǎn)的重要原因。某科研小組制備了大豆花葉病毒的空衣殼蛋白(cp蛋白),生產(chǎn)過程大致如下。請回答問題:(1)圖中的是指rna。(2)過程中應(yīng)用的酶是熱穩(wěn)定dna聚合酶(或taq酶)。此過程中,先要在大豆花葉病毒的基因文庫查找cp蛋白基因(控制cp蛋白合成的rna片段)的核苷酸序列,以便合成特異性引物。(3)在上述生產(chǎn)流程中,(填序號)是基因工程生產(chǎn)cp衣殼蛋白的核心步驟。為檢測樣液中是否含有有效成分,在中可使用cp蛋白的抗體進(jìn)行檢測?！窘馕觥勘绢}考查了基因工程的相關(guān)知識。(1)題圖中表示采用逆轉(zhuǎn)錄法合成cdna,而逆轉(zhuǎn)錄的模板是rna,因此是rna。(2)pcr是在較高溫度環(huán)境中進(jìn)行操作的,因此過程中應(yīng)用的酶是熱穩(wěn)定dna聚合酶(taq酶);利用pcr技術(shù)獲取目的基因的前提條件是要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便合成一對引物,因此pcr操作過程中,首先要在大豆花葉病毒的基因文庫中查找cp蛋白基因(控制cp蛋白合成的rna片段)核苷酶序列。(3)基因表達(dá)載體的構(gòu)建()是基因工程的核心步驟;檢測目的基因是否成功表達(dá)可采用抗體抗原雜交技術(shù),因此為檢測樣液中是否含有有效成分,在中可使用cp蛋白的抗體進(jìn)行檢測。6.(15分)(2016棗莊模擬)請回答有關(guān)下圖的問題:(1)圖甲中所示的生物工程為蛋白質(zhì)工程。該工程是指以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ),通過基因修飾或基因合成,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制造出一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類的生產(chǎn)和生活的需求。(2)圖甲中序號所示過程叫做逆轉(zhuǎn)錄,該過程遵循的堿基互補(bǔ)配對原則,不同于翻譯過程的是at(填模板堿基)。(3)若預(yù)期蛋白質(zhì)欲通過乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn),則構(gòu)建基因表達(dá)載體時,圖乙中序號1代表的是乳腺蛋白基因的啟動子;且在圖甲中過程之前,要對精子進(jìn)行篩選,保留含性染色體x的精子。【解析】(1)蛋白質(zhì)工程是指以蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ),通過基因修飾或基因合成,對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行改造或制造一種新的蛋白質(zhì),以滿足人類的生產(chǎn)和生活需要。題圖甲中所表示的生物工程為蛋白質(zhì)工程。(2)題圖甲中表示逆轉(zhuǎn)錄過程,該過程遵循的堿基互補(bǔ)原則為ua、at、cg、gc,而翻譯過程中遵循的堿基互補(bǔ)原則為ua、au、cg、gc,逆轉(zhuǎn)錄過程的堿基互補(bǔ)配對不同于翻譯過程的是at。(3)制備乳腺生物反應(yīng)器過程中,在構(gòu)建基因表達(dá)載體時,需在目的基因前加上乳腺蛋白基因的啟動子,題圖乙中序號1代表的是啟動子;因為只有雌性個體才能分泌乳汁,所以在題圖甲中過程之前,要對精子進(jìn)行篩選,保留含性染色體x的精子。7.(15分)為探究shh基因與角化囊腫發(fā)生的相關(guān)性,科研人員利用shh基因的非模板鏈轉(zhuǎn)錄合成rna作為探針,進(jìn)行分子雜交實驗,以檢測shh基因在角化囊腫中的表達(dá)情況。其基本流程如圖所示(amp表示氨芐青霉素抗性基因;lacz基因被shh基因插入后不表達(dá))。請回答:(1)基因工程成功實施的理論基礎(chǔ)有不同的dna分子具有相同的雙螺旋結(jié)構(gòu);自然界中所有生物共用一套遺傳密碼子。(2)重組載體中shh基因轉(zhuǎn)錄合成rna探針時,需要(填“需要”或“不需要”)啟動子。(3)步驟中,用ca2+處理大腸桿菌,使之成為感受態(tài)細(xì)胞,然后導(dǎo)入重組載體。實驗中,用添加氨芐青霉素的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌,未導(dǎo)入質(zhì)粒的細(xì)菌將會死亡,原因是這些細(xì)菌不含有amp(或氨芐青霉素抗性或抗性)基因。(4)能表達(dá)lacz基因的大腸桿菌在含有iptg和x-gal的培養(yǎng)基上會形成藍(lán)色菌落,易于識別。根據(jù)上述原理可以初步判斷白色(填“藍(lán)色”或“白色”)菌落中的大腸桿菌為重組菌。(5)將制備的探針加入角化囊腫切片中,探針將與shh基因轉(zhuǎn)錄的mrna形成雜交帶,進(jìn)而判斷shh基因的轉(zhuǎn)錄情況,此過程用到的相關(guān)檢測方法(技術(shù))是分子雜交技術(shù)。【解析】(1)基因工程的理論基礎(chǔ):不同的dna分子具有相同的雙螺旋結(jié)構(gòu),所以不同生物的dna才可以連接起來;自然界中所有生物共用一套遺傳密碼子,所以一種生物的基因能在另一種生物體內(nèi)表達(dá)。(2)轉(zhuǎn)錄的進(jìn)行需啟動子的驅(qū)動。(3)大腸桿菌細(xì)胞用ca2+處理后成為能吸收周圍環(huán)境中dna分子的感受態(tài)細(xì)胞;要在添加氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生存,一定要含有抗氨芐青霉素基因,沒有抗氨芐青霉素基因?qū)劳觥?4)能表達(dá)lacz基因的大腸桿菌在含有iptg和x-gal的培養(yǎng)基上會形成藍(lán)色菌落,而重組菌中l(wèi)acz基因被shh基因插入后不表達(dá),在含有iptg和x-gal的培養(yǎng)基上會形成白色菌落。(5)判斷shh基因是否轉(zhuǎn)錄出mrna,可采用分子雜交技術(shù)。8.(15分)如圖為含鐵量較高的轉(zhuǎn)基因水稻培育過程示意圖。請分析回答:注:ms培養(yǎng)基為植物組織培養(yǎng)所用培養(yǎng)基。(1)鐵結(jié)合蛋白基因來自菜豆,若利用菜豆細(xì)胞內(nèi)形成的mrna通過逆轉(zhuǎn)錄過程形成cdna,將這些cdna用限制酶處理后儲存在受體菌群體內(nèi),這些受體菌群被稱為菜豆的cdna文庫(或部分基因文庫)。除了通過上述方法可以獲取鐵結(jié)合蛋白基因外,還可以通過化學(xué)合成的方法獲取鐵結(jié)合蛋白基因,其前提條件是該基因的脫氧核苷酸序列已知。(2)構(gòu)建重組ti質(zhì)粒時,通常要用同種限制性核酸內(nèi)切酶分別切割含目的基因的dna片段和質(zhì)粒,該酶作用的部位為磷酸二酯鍵(填化學(xué)鍵名)。將重組ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌時,可以用ca2+處理農(nóng)桿菌,使重組ti質(zhì)粒易于導(dǎo)入。完整的重組ti質(zhì)粒除圖示結(jié)構(gòu)外,還應(yīng)包括啟動子、終止子等。(3)將含有重組ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與水稻愈傷組織共同培養(yǎng)時,通過培養(yǎng)基2的篩選培養(yǎng),可以獲得含有重組質(zhì)粒(有潮霉素抗性)的愈傷組織,該篩選過程是通過在培養(yǎng)基2中加入潮霉素實現(xiàn)的。培養(yǎng)基3與培養(yǎng)基2的區(qū)別是生長素和細(xì)胞分裂素的濃度比例。檢測培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是否達(dá)到,需要檢測轉(zhuǎn)基因水稻(成熟)種子中鐵含量?！窘馕觥?1)部分基因文庫只包含某種生物的部分基因,如cdna文庫,因此題述菜豆菌群被稱為部分基因文庫(cdna文庫)。除了通過題述方法可以獲取鐵結(jié)合蛋白基因外,還可以通過化學(xué)合成的方法獲取鐵結(jié)合蛋白基因,其前提條件是該基因的脫氧核苷酸序列已知。(2)限制酶的作用部位為磷酸二酯鍵。構(gòu)建重組質(zhì)粒的過程中,通常要用同一種限制酶分別切割質(zhì)粒和含目的基因的dna片段,使它們產(chǎn)生相同的黏性末端,然后再用dna連接酶連接成重組質(zhì)粒。將重組ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌時,可以用cacl2溶液處理農(nóng)桿菌,使農(nóng)桿菌處于感受態(tài),便于重組ti質(zhì)粒導(dǎo)入?；虮磉_(dá)載體包括啟動子、終止子、目的基因和標(biāo)記基因。(3)質(zhì)粒上的標(biāo)記基因為潮霉素抗性基因,因此通過培養(yǎng)基2的篩選培養(yǎng),可以獲得含有重組質(zhì)粒的愈傷組織。愈傷組織再分化形成植株過程中需要加入生長素和細(xì)胞分裂素,生長素比例高時可促進(jìn)根的分化,細(xì)胞分裂素比例高時可促進(jìn)芽的分化,因此培養(yǎng)基3與培養(yǎng)基2的區(qū)別是生長素和細(xì)胞分裂素的濃度比例不同。該基因工程的目的基因為鐵結(jié)合蛋白基因,因此檢測培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是否達(dá)到,需要檢測轉(zhuǎn)基因水稻種子中鐵含量。9.(15分)如圖是培育表達(dá)人乳鐵蛋白的乳腺生物反應(yīng)器的技術(shù)路線。請回答:圖注:ampr:氨芐青霉素抗性基因;tetr:四環(huán)素抗性基因;限制酶:bamh、hind、sma、ecor、msp。(1)天然質(zhì)粒往往需經(jīng)過改造才能作為基因工程中的運載體,經(jīng)改造后的質(zhì)粒同時具備的條件有(填序號)。標(biāo)記基因多個限制酶切割位點對受體細(xì)胞無害啟動子起始密碼子(2)若對圖1中質(zhì)粒進(jìn)行改造,插入的sma酶切位點越多,質(zhì)粒的熱穩(wěn)定性將會提高。(3)用圖2中的人乳鐵蛋白目的基因和圖1所示的質(zhì)粒構(gòu)建重組質(zhì)粒時,選用的限制酶是bamh/hind(填“ecor”、“bamh/hind”或“sma/hind”)。不能選擇其他限制酶的理由分別是若選ecor,則會破壞質(zhì)粒的復(fù)制原點;若選sma/hind,則構(gòu)建的重組質(zhì)粒沒有標(biāo)記基因或復(fù)制原點。(4)圖3中,常用的導(dǎo)入方法是顯微注射法,為了獲得雌性轉(zhuǎn)基因牛,移植前需對已成功轉(zhuǎn)入目的基因的胚胎進(jìn)行性別鑒定,過程選用的早期胚胎應(yīng)發(fā)育到桑椹胚或囊胚階段。【解析】(1)作為運載體必須具有四個條件:在宿主細(xì)胞中能保存下來并能大量復(fù)制;有多個限制酶切位點;有一定的標(biāo)記基因,便于進(jìn)行篩選;對受體細(xì)胞無害。而一個基因表達(dá)載體的組成,除了目的基因外,還必須有啟動子、終止子以及標(biāo)記基因等。因此經(jīng)改造后的質(zhì)粒同時具備的條件有。(2)sma的酶切位點是cccggg,而雙鏈中cg堿基對之間有3個氫鍵,a