導(dǎo)與練版高考生物考點分類匯編專題 基因工程doc近年真題模擬

1、選修3第10單元現(xiàn)代生物科技專題專題21基因工程考點六十三 基因工程的原理及技術(shù)高考試題 1.(2013年安徽理綜,T6,6分,)如圖為通過DNA分子雜交鑒定含有某特定DNA的細菌克隆示意圖。下列敘述正確的是()A.根據(jù)培養(yǎng)皿中菌落數(shù)可以準確計算樣品中含有的活菌實際數(shù)目B.外源DNA必須位于重組質(zhì)粒的啟動子和終止子之間才能進行復(fù)制C.重組質(zhì)粒與探針能進行分子雜交是因為DNA分子脫氧核糖和磷酸交替連接D.放射自顯影結(jié)果可以顯示原培養(yǎng)皿中含有特定DNA的細菌菌落位置點睛:本題考查了微生物的分離和培養(yǎng)及某種微生物數(shù)量的測定。意在考查考生對微生物分離、培養(yǎng)、數(shù)量測定等操作過程的理解能力。解析:據(jù)圖可知

2、,該操作為稀釋涂布平板法,只能估算樣品中的活細菌數(shù),不能準確計算,A錯誤;轉(zhuǎn)錄從啟動子開始,到終止子結(jié)束,故外源DNA必須位于重組質(zhì)粒的啟動子和終止子之間才能進行表達,B錯誤;重組質(zhì)粒與探針之間的雜交原理是堿基互補配對,C錯誤;放射自顯影結(jié)果顯示的雜交鏈位置與原培養(yǎng)皿中含有特定DNA的細菌菌落位置相同,D正確。答案:D2.(2012年浙江理綜,T6,6分,)天然的玫瑰沒有藍色花,這是由于缺少控制藍色色素合成的基因B,而開藍色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B?，F(xiàn)用基因工程技術(shù)培育藍玫瑰,下列操作正確的是()A.提取矮牽牛藍色花的mRNA,經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補的DNA,再擴增基因BB.利用限制性核酸內(nèi)

3、切酶從開藍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)入玫瑰細胞點睛:本題主要考查基因工程技術(shù)中目的基因的獲取和轉(zhuǎn)化的方法,是對識記能力和理解能力的考查。解析:提取矮牽牛藍色花的mRNA,逆轉(zhuǎn)錄得到DNA,然后擴增,可獲得大量的基因B,A正確。從基因文庫中獲取目的基因,只要根據(jù)目的基因的相關(guān)信息和基因文庫中的信息進行篩選對比即可,不需要用限制酶進行切割,B錯誤。目的基因與質(zhì)粒的連接需要用DNA連接酶,而不是DNA聚合酶,C錯誤。目的基因需要和運載體連接后形成重組質(zhì)粒再導(dǎo)入,而且應(yīng)該用農(nóng)桿菌進行感染,而不是大腸桿菌

4、,D錯誤。答案:A3.(2011年浙江理綜,T6,6分,)將ada(腺苷酸脫氨酶基因)通過質(zhì)粒pET28b導(dǎo)入大腸桿菌并成功表達腺苷酸脫氨酶。下列敘述錯誤的是()A.每個大腸桿菌細胞至少含一個重組質(zhì)粒B.每個重組質(zhì)粒至少含一個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點C.每個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點至少插入一個adaD.每個插入的ada至少表達一個腺苷酸脫氨酶分子點睛:本題主要考查基因表達載體的構(gòu)建及目的基因的表達,是對理解能力的考查。解析:題干所述轉(zhuǎn)基因操作已經(jīng)成功,故每個大腸桿菌細胞中都導(dǎo)入了重組質(zhì)粒且目的基因成功表達,A、D正確。重組質(zhì)粒是由同種限制酶切割開的質(zhì)粒和目的基因連接而成,因此重組質(zhì)粒上仍含限制

5、酶識別位點,B正確。每個限制性核酸內(nèi)切酶識別位點只能插入一個ada,C錯誤。答案:C4.(2013年新課標全國理綜,T40(1),15分,)閱讀如下資料:資料甲:科學(xué)家將牛生長激素基因?qū)胄∈笫芫阎?得到了體型巨大的“超級小鼠”;科學(xué)家采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法培育出轉(zhuǎn)基因煙草?；卮鹣铝袉栴}:資料甲屬于基因工程的范疇。將基因表達載體導(dǎo)入小鼠的受精卵中常用法。構(gòu)建基因表達載體常用的工具酶是和。在培育有些轉(zhuǎn)基因植物時,常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,農(nóng)桿菌的作用是。 點睛:本題主要考查基因工程的知識點,意在考查考生對知識的識記理解能力和從資料中獲取信息的能力。解析:顯微注射技術(shù)是轉(zhuǎn)基因動物中采用最多,也是最為

6、有效的一種將目的基因?qū)雱游锛毎姆椒?構(gòu)建基因表達載體需要限制性內(nèi)切酶對目的基因所在的DNA和載體進行切割,還需要DNA連接酶將目的基因與載體結(jié)合;農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的TDNA可轉(zhuǎn)移至受體細胞,并且整合到受體細胞染色體的DNA上,故可用農(nóng)桿菌感染植物,將目的基因?qū)胫参锛毎?。答?顯微注射限制性內(nèi)切酶DNA連接酶農(nóng)桿菌可感染植物,將目的基因轉(zhuǎn)移到受體細胞中5.(2013年四川理綜,T10,12分,)普通酵母菌直接利用淀粉的能力很弱,有人將地衣芽孢桿菌的淀粉酶基因轉(zhuǎn)入酵母菌中,經(jīng)篩選得到了可高效利用淀粉的工程酵母菌菌種(過程如圖甲所示)。(1)圖甲中,過程需要的酶有。為達到篩選目的,平板內(nèi)的

7、固體培養(yǎng)基應(yīng)以作為唯一碳源。、過程需重復(fù)幾次,目的是 。 (2)某同學(xué)嘗試過程的操作,其中一個平板經(jīng)培養(yǎng)后的菌落分布如圖乙所示。該同學(xué)的接種方法是;推測該同學(xué)接種時可能的操作失誤是。 (3)以淀粉為原料,用工程酵母菌和普通酵母菌在相同的適宜條件下密閉發(fā)酵,接種菌的發(fā)酵罐需要先排氣,其原因是。 (4)用凝膠色譜法分離淀粉酶時,在色譜柱中移動速度較慢的蛋白質(zhì),相對分子質(zhì)量較。 點睛:本題考查基因工程的相關(guān)操作及分離純化菌種的基本技能、微生物的培養(yǎng)、蛋白質(zhì)的分離等相關(guān)知識,意在考查考生對實驗原理及具體操作的理解。解析:(1)在構(gòu)建重組質(zhì)粒時,需要用限

8、制性核酸內(nèi)切酶切割和DNA連接酶進行連接,過程重復(fù)的目的是因為要提高轉(zhuǎn)基因酵母菌的純度,需要多次篩選。(2)由菌落的分布情況可以看出,該同學(xué)采用的是稀釋涂布平板法,由于涂布不均勻造成圖乙現(xiàn)象。(3)工程酵母菌和普通酵母菌的區(qū)別在于:工程酵母菌利用淀粉的能力強,發(fā)酵產(chǎn)生酒精和CO2的速度較快,故需要先排氣。(4)當相對分子質(zhì)量較小時,擴散進入凝膠顆粒內(nèi)部而被滯留,洗脫所需時間較長。答案:(1)限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶淀粉進一步篩選純化獲得分解淀粉能力強的酵母菌(2)稀釋涂布平板法涂布不均勻(3)工程酵母工程酵母菌分解淀粉產(chǎn)生葡萄糖的能力強,導(dǎo)致酒精發(fā)酵產(chǎn)生CO2的速率更快(4)小6.(20

9、12年新課標全國理綜,T40,15分,)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識,回答下列問題:(1)限制性內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段,其末端類型有和。 (2)質(zhì)粒運載體用EcoR切割后產(chǎn)生的片段如下:AATTCGGCTTAA為使運載體與目的基因相連,含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外,還可用另一種限制性內(nèi)切酶切割,該酶必須具有的特點是。 (3)按其來源不同,基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類,即DNA連接酶和DNA連接酶。 (4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是,產(chǎn)物是。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,常采用技術(shù)。 (5)基因工程中除質(zhì)粒外,和也可作為運載體。 

10、(6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌,一般情況下,不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細胞,原因是 。 點睛:本題考查基因工程的工具及其作用,是對識記能力和理解分析能力的考查。解析:(1)當限制酶在它識別序列的中心軸線兩側(cè)將DNA的兩條鏈分別切開時,產(chǎn)生的是黏性末端,而當限制酶在它識別序列的中心軸線處切開時,產(chǎn)生的則是平末端。(2)為使運載體與目的基因相連,不同的限制酶應(yīng)切割出相同的黏性末端,它們必須要能識別相同的核苷酸序列,并且使每條鏈中相同的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開。(3)根據(jù)酶的來源不同,DNA連接酶分為兩類:一類是從大腸桿菌中分離得到的,稱為E·coli D

11、NA連接酶;另一類是從T4噬菌體中分離出來的,稱為T4DNA連接酶。(4)反轉(zhuǎn)錄是以RNA為模板來合成DNA的過程?？梢栽隗w外短時間內(nèi)大量擴增DNA的技術(shù)叫PCR(多聚酶鏈式反應(yīng))。(5)基因工程中除質(zhì)粒外,還有噬菌體的衍生物、動植物病毒等。(6)大腸桿菌細胞外有細胞壁和細胞膜,能阻止其他物質(zhì)的進入,可通過Ca2+處理細胞,使細胞處于能吸收周圍環(huán)境中DNA分子的生理狀態(tài),這種細胞稱為感受態(tài)細胞。答案:(1)黏性末端平末端(2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoR切割產(chǎn)生的黏性末端相同(3)大腸桿菌(E·coli)T4(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(5)噬菌體動植物

12、病毒(6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱7.(2012年江蘇單科,T32,9分,)圖1表示含有目的基因D的DNA片段長度(bp即堿基對)和部分堿基序列,圖2表示一種質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)和部分堿基序列?，F(xiàn)有Msp、BamH、Mbo、Sma 4種限制性核酸內(nèi)切酶,它們識別的堿基序列和酶切位點分別為CCGG、GGATCC、GATC、CCCGGG。請回答下列問題:(1)圖1的一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個堿基之間依次由連接。 (2)若用限制酶Sma完全切割圖1中DNA片段,產(chǎn)生的末端是末端,其產(chǎn)物長度為。 (3)若圖1中虛線方框內(nèi)的堿基對被TA堿基對替換,那么基因D就突變?yōu)榛?/p>

13、d。從雜合子中分離出圖1及其對應(yīng)的DNA片段,用限制酶Sma完全切割,產(chǎn)物中共有種不同長度的DNA片段。 (4)若將圖2中質(zhì)粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進行連接,形成重組質(zhì)粒,那么應(yīng)選用的限制酶是。在導(dǎo)入重組質(zhì)粒后,為了篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌,一般需要用添加的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。經(jīng)檢測,部分含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌菌株中目的基因D不能正確表達,其最可能的原因是 。 點睛:本題主要考查基因工程的基本操作過程、限制酶的作用及特點、目的基因的檢測和篩選等,是對理解能力和識圖、分析推理能力的考查。解析:(1)DNA單鏈中相鄰兩個堿基之間通過“脫氧核糖-磷酸-脫氧核糖”

14、連接。(2)Sma識別的序列為GGGCCC,切割后會產(chǎn)生平末端;圖1所示的DNA分子中含有兩個Sma的識別位點,第一個識別位點在左端534 bp序列向右三個堿基對的位置;第二個識別位點在右端658 bp序列向左三個堿基對的位置,從這兩個位點切割后產(chǎn)生的DNA片段長度分別為534+3,796-3-3,658+3,即得到的DNA片段長度分別為537 bp、790 bp和661 bp。(3)在雜合子體內(nèi)含有基因D和基因d,基因D的序列中含有兩個識別位點,經(jīng)過Sma完全切割會產(chǎn)生537 bp、790 bp和661 bp三種不同長度的片段;基因d的序列中含有一個識別位點,經(jīng)過切割后會產(chǎn)生1 327 bp

15、和661 bp兩種長度的片段;綜上,雜合子中分離到該基因的DNA片段經(jīng)過切割后會產(chǎn)生4種不同長度的DNA片段。(4)能夠獲取目的基因并切開質(zhì)粒的限制酶有識別序列為GGATCC的BamH和識別序列為GATC的Mbo,若使用Mbo會同時破壞質(zhì)粒中的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因,所以要用BamH來切割目的基因和質(zhì)粒,切割后保留了完整的抗生素B抗性基因,便于篩選出含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌。因為目的基因和運載體是用同種限制酶切割的,目的基因兩端的末端和質(zhì)粒切割后的兩個末端都能進行互補,可能出現(xiàn)目的基因反向連接在運載體上的情況,導(dǎo)致基因D不能正確表達。答案:(1)脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖(2)平537

16、 bp、790 bp、661 bp(3)4(4)BamH抗生素B同種限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因D與質(zhì)粒反向連接8.(2011年安徽理綜,T31,9分,)家蠶細胞具有高效表達外源基因的能力。將人干擾素基因?qū)爰倚Q細胞并大規(guī)模培養(yǎng),可提取干擾素用于制藥。(1)進行轉(zhuǎn)基因操作前,需用酶短時處理幼蠶組織,以便獲得單個細胞。 (2)為使干擾素基因在家蠶細胞中高效表達,需要把來自cDNA文庫的干擾素基因片段正確插入表達載體的和之間。 (3)采用PCR技術(shù)可驗證干擾素基因是否已經(jīng)導(dǎo)入家蠶細胞。該PCR反應(yīng)體系的主要成分應(yīng)包含:擴增緩沖液(含Mg2+)、水、4種脫氧核糖核苷酸、

17、模板DNA、和。 (4)利用生物反應(yīng)器培養(yǎng)家蠶細胞時,貼壁生長的細胞會產(chǎn)生接觸抑制。通常將多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反應(yīng)器中,這樣可以增加培養(yǎng)的細胞數(shù)量,也有利于空氣交換。 點睛:本題考查基因工程和細胞工程相關(guān)知識,是對識記能力和理解能力的考查。解析:(1)利用胰蛋白酶或膠原蛋白酶處理動物組織可獲得單個細胞。(2)來自cDNA文庫中的目的基因不含復(fù)制原點、標記基因、啟動子和終止子等,故需將該目的基因插入到啟動子和終止子之間。(3)PCR技術(shù)是在體外高溫條件下進行的,需利用熱穩(wěn)定的DNA聚合酶(如Taq DNA聚合酶)。由于DNA聚合酶只能將單個脫氧核苷酸連接在一個片段上,所

18、以在PCR反應(yīng)體系中還需加入引物。(4)據(jù)題意可知,反應(yīng)器中放入多孔中空薄壁小玻璃珠可擴大細胞貼壁生長的附著面積,有利于細胞增殖。答案:(1)胰蛋白(或膠原蛋白)(2)啟動子終止子(3)對干擾素基因特異的DNA引物Taq DNA聚合酶(4)擴大細胞貼壁生長的附著面積模擬試題1.(2013廣東四校聯(lián)考)下列有關(guān)基因工程的敘述,正確的是()A.目的基因?qū)胧荏w細胞后,一定能穩(wěn)定遺傳B.DNA連接酶的作用是將兩個黏性末端的堿基連接起來C.基因表達載體的構(gòu)建是基因工程的核心D.常用的運載體有大腸桿菌、噬菌體和動植物病毒等解析:目的基因?qū)胧荏w細胞后,必須整合在受體細胞的染色體DNA上才能穩(wěn)定遺傳,A錯

19、誤。不同的DNA連接酶作用不同,如T4DNA連接酶既能連接黏性末端也能連接平末端,B錯誤。大腸桿菌常作為基因工程的受體細胞,而非載體,D錯誤。答案:C2.(2012金華十校聯(lián)考)下列不屬于有效篩選出含目的基因受體細胞的方法是()A.檢測受體細胞是否有質(zhì)粒B.檢測受體細胞是否有目的基因C.檢測受體細胞是否有目的基因表達產(chǎn)物D.檢測受體細胞是否有目的基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA解析:質(zhì)粒上不一定含目的基因,因此受體細胞中檢測到質(zhì)粒并不意味著一定含目的基因,A錯誤。可直接檢測目的基因或檢測其轉(zhuǎn)錄、翻譯的產(chǎn)物,B、C、D正確。答案:A3.(2013杭州一檢)基因工程利用某目的基因(圖甲)和Pl噬菌體載體(圖乙

20、)構(gòu)建重組DNA。限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點分別是Bgl、EcoR和Sau3A。下列分析錯誤的是()A.構(gòu)建重組DNA時,可用Bgl和Sau3A切割目的基因和Pl噬菌體載體B.構(gòu)建重組DNA時,可用EcoR和Sau3A切割目的基因和Pl噬菌體載體C.圖乙中的Pl噬菌體載體只用EcoR切割后,含有2個游離的磷酸基團D.用EcoR切割目的基因和Pl噬菌體載體,再用DNA連接酶連接,只能產(chǎn)生一種重組DNA解析:據(jù)圖可知,目的基因兩側(cè)和載體上都有三種限制酶的切割位點,但Bgl和Sau3A必須同時使用;EcoR可單獨使用,也可與Bgl或Sau3A同時使用。若圖乙中的Pl噬菌體載體只用EcoR切割,可形成

21、1個切口,含有2個游離的磷酸基團,C正確;此時,可能形成目的基因-目的基因、目的基因-載體、載體-載體至少3種重組DNA,D錯誤。答案:D4.(2013威海模擬)科學(xué)家將人的生長激素基因與某種細菌(不含抗生素抗性基因)的DNA分子進行重組,并成功地在該細菌中得以表達(如下圖)。請據(jù)圖分析回答:(1)過程所示獲取目的基因的方法是。 (2)細菌是理想的受體細胞,這是因為它 。 (3)質(zhì)粒A與目的基因結(jié)合時,首先需要用酶將質(zhì)粒切開“缺口”,然后用酶將質(zhì)粒與目的基因“縫合”起來。 (4)若將細菌B先接種在含有的培養(yǎng)基上能生長,說明該細菌中已經(jīng)導(dǎo)入外源質(zhì)粒,但不能

22、說明外源質(zhì)粒是否成功插入目的基因;若將細菌B再重新接種在含有的培養(yǎng)基上不能生長,則說明細菌B中已經(jīng)導(dǎo)入了插入目的基因的重組質(zhì)粒。 (5)檢測工程菌中的生長激素基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA和是否翻譯出生長激素,可采用的技術(shù)分別是、。 解析:(1)圖中過程是以RNA為模板,通過反轉(zhuǎn)錄法獲取目的基因。(2)細菌具有繁殖快、單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少等優(yōu)點,因此是基因工程中的理想的受體細胞。(3)構(gòu)建基因表達載體時,需先用限制酶分別切割目的基因和載體,再用DNA連接酶將兩者連接起來。(4)質(zhì)粒A和重組質(zhì)粒中都有完整的抗氨芐青霉素基因,因此細菌有氨芐青霉素抗性說明該細菌中已經(jīng)導(dǎo)入外源質(zhì)粒,但

23、不能說明外源質(zhì)粒是否成功插入目的基因;重組質(zhì)粒中抗四環(huán)素基因內(nèi)插入了目的基因,不能表達,因此細菌對四環(huán)素無抗性則說明細菌B中已經(jīng)導(dǎo)入了插入目的基因的重組質(zhì)粒。(5)檢測mRNA和生長激素(蛋白質(zhì))的技術(shù)分別是分子雜交和抗原-抗體雜交。答案:(1)反轉(zhuǎn)錄法(逆轉(zhuǎn)錄法)(2)繁殖快、單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少(3)限制性內(nèi)切酶DNA連接(4)氨芐青霉素四環(huán)素(5)分子雜交抗原抗體雜交5.(2011山西四校聯(lián)考)在菲律賓首都馬尼拉郊外的一片稻田里,一種被稱為“金色大米”的轉(zhuǎn)基因水稻已經(jīng)悄然收獲。這種轉(zhuǎn)基因大米可以幫助人們補充每天必需的維生素A。由于含有可以生成維生素A的胡蘿卜素,它呈現(xiàn)金黃色澤,故稱“

24、金色大米”?！敖鹕竺住钡呐嘤鞒倘鐖D所示,請回答下列問題。(已知酶的識別序列和切點是GGATCC,酶的識別序列和切點是GATC)。(1)培育“金色大米”的基因工程操作四步曲中,其核心是,通過該操作形成了圖中的(填字母),它的構(gòu)成至少包括等。 (2)在研究過程中獲取了目的基因后采用技術(shù)進行擴增。在構(gòu)建c的過程中目的基因用(填“限制酶”或“限制酶”)進行了切割。檢驗重組載體導(dǎo)入能否成功,需要利用作為標記基因。 (3)過程d通常采用法,過程e運用了技術(shù),在該技術(shù)應(yīng)用的過程中,關(guān)鍵步驟是利用含有一定營養(yǎng)和激素的培養(yǎng)基誘導(dǎo)植物細胞進行和。 (4)若希望該轉(zhuǎn)基因水稻生產(chǎn)的“

25、金色大米”含維生素A含量更高、效果更好,則需要通過工程手段對合成維生素A的相關(guān)目的基因進行設(shè)計。該工程是一項難度很大的工程,目前成功的例子不多,主要原因是 。 解析:(1)基因工程的核心步驟是基因表達載體的構(gòu)建,構(gòu)建成的基因表達載體可用圖中c表示,其結(jié)構(gòu)中至少包括目的基因、啟動子、終止子、標記基因。(2)擴增目的基因應(yīng)采用PCR技術(shù)。據(jù)圖可知,限制酶的識別序列中包含了限制酶的識別序列,若使用限制酶進行切割,則基因和基因都會被破壞,因此應(yīng)使用限制酶進行切割。此時基因結(jié)構(gòu)完整,可作為標記基因。(3)將目的基因?qū)胫参锛毎?過程d)通常采用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法,將受體細胞培育為完整植株需

26、用植物組織培養(yǎng)技術(shù),該技術(shù)的核心是脫分化和再分化。(4)對自然界原有基因的修飾、改造需通過蛋白質(zhì)工程。由于蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,目前對很多蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)還不了解,目前蛋白質(zhì)工程成功的例子不多。答案:(1)基因表達載體的構(gòu)建c目的基因、啟動子、終止子、標記基因(2)PCR限制酶基因(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化植物組織培養(yǎng)脫分化再分化(4)蛋白質(zhì)因為蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜,目前對很多蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)還不了解考點六十四 基因工程的應(yīng)用高考試題 1.(2013年廣東理綜,T3,4分,)從某海洋動物中獲得一基因,其表達產(chǎn)物為一種抗菌性和溶血性均較強的多肽P1。目前在P1的基礎(chǔ)上研發(fā)抗菌性強但溶血性弱的多肽藥

27、物,首先要做的是()A.合成編碼目的肽的DNA片段B.構(gòu)建含目的肽DNA片段的表達載體C.依據(jù)P1氨基酸序列設(shè)計多條模擬肽D.篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作為目的肽點睛:本題考查了蛋白質(zhì)工程的原理和流程,意在考查考生提取題干中信息,運用所學(xué)知識解決問題的能力。解析:蛋白質(zhì)工程是設(shè)計自然界中不存在的蛋白質(zhì),其具體的流程為:預(yù)期的蛋白質(zhì)功能預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)推測應(yīng)有的氨基酸序列找到相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列。所以要先設(shè)計P1的多肽鏈,改造DNA序列,之后將新DNA導(dǎo)入受體細胞中表達。答案:C2.(2011年四川理綜,T5,6分,)北極比目魚中有抗凍基因,其編碼的抗凍蛋白具有11個氨基酸的重復(fù)序列,該序列重

28、復(fù)次數(shù)越多,抗凍能力越強,下圖是獲取轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株的過程示意圖,有關(guān)敘述正確的是()A.過程獲取的目的基因,可用于基因工程和比目魚基因組測序B.將多個抗凍基因編碼區(qū)依次相連成能表達的新基因,不能得到抗凍性增強的抗凍蛋白C.過程構(gòu)成的重組質(zhì)粒缺乏標記基因,需要轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌才能進行篩選D.應(yīng)用DNA探針技術(shù),可以檢測轉(zhuǎn)基因抗凍番茄植株中目的基因的存在及其完全表達點睛:本題考查基因工程的操作步驟和應(yīng)用,是對理解能力和應(yīng)用能力的考查。解析:過程獲得的目的基因已不含非編碼區(qū)和內(nèi)含子,因此不能用于比目魚基因組測序,A錯誤。多個抗凍基因編碼區(qū)依次相連形成的新基因表達的是多個抗凍蛋白的重復(fù)序列,而不是抗凍蛋

29、白中11個氨基酸的重復(fù)序列,因此不能得到抗凍性增強的抗凍蛋白,B正確。導(dǎo)入農(nóng)桿菌是為了擴增和更易導(dǎo)入番茄細胞,C錯誤。DNA探針技術(shù)不能檢測基因是否完全表達,目的基因的完全表達應(yīng)該檢測表達產(chǎn)物蛋白質(zhì),D錯誤。答案:B3.(2009年安徽理綜,T4,6分,)2008年諾貝爾化學(xué)獎授予了“發(fā)現(xiàn)和發(fā)展了水母綠色熒光蛋白”的三位科學(xué)家。將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因連接起來組成一個融合基因,再將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細胞內(nèi),表達出的蛋白質(zhì)就會帶有綠色熒光。綠色熒光蛋白在該研究中的主要作用是()A.追蹤目的基因在細胞內(nèi)的復(fù)制過程B.追蹤目的基因插入到染色體上的位置C.追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)

30、的分布D.追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)點睛:本題考查蛋白質(zhì)工程的應(yīng)用,是對理解和應(yīng)用能力的考查。解析:將綠色熒光蛋白基因的片段與目的基因連接起來組成一個融合基因,將該融合基因轉(zhuǎn)入真核生物細胞內(nèi),表達出的蛋白質(zhì)帶有綠色熒光,從而可以追蹤目的基因編碼的蛋白質(zhì)在細胞內(nèi)的分布,故C正確。目的基因本身并不帶綠色熒光,無法直接追蹤、檢測。答案:C4.(2013年新課標全國理綜,T40(2),15分,)閱讀如下資料:資料乙:T4溶菌酶在溫度較高時易失去活性?？茖W(xué)家對編碼T4溶菌酶的基因進行了改造,使其表達的T4溶菌酶第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?在該半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了一個二硫鍵,提

31、高了T4溶菌酶的耐熱性。回答下列問題:資料乙屬于工程的范疇。該工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ),通過基因修飾或基因合成,對進行改造,或制造一種的技術(shù)。在該實例中,引起T4溶菌酶空間結(jié)構(gòu)改變的原因是組成該酶肽鏈的序列發(fā)生了改變。 點睛:本題主要考查蛋白質(zhì)工程的相關(guān)知識,意在考查考生對知識識記理解能力和從資料中獲取信息的能力。解析:從資料乙中可以得出的是對基因進行改造,結(jié)果得到耐熱性提高的蛋白質(zhì),因此屬于蛋白質(zhì)工程的范疇。蛋白質(zhì)工程是指以分子生物學(xué)相關(guān)理論為基礎(chǔ),通過基因修飾或基因合成,對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進行改造,或制造一種新蛋白質(zhì)的技術(shù)。對基因進行改造后,第3位的異亮氨酸變?yōu)榘腚装彼?該

32、半胱氨酸與第97位的半胱氨酸之間形成了二硫鍵,引起了空間結(jié)構(gòu)的改變,所以最終是由于氨基酸序列的改變導(dǎo)致了空間結(jié)構(gòu)的改變。答案:蛋白質(zhì)現(xiàn)有的蛋白質(zhì)新蛋白質(zhì)氨基酸5.(2013年北京理綜,T30,18分,)斑馬魚的酶D由17號染色體上的D基因編碼。具有純合突變基因(dd)的斑馬魚胚胎會發(fā)出紅色熒光。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將綠色熒光蛋白(G)基因整合到斑馬魚17號染色體上,帶有G基因的胚胎能夠發(fā)出綠色熒光。未整合G基因的染色體的對應(yīng)位點表示為g。用個體M和N進行如下雜交實驗。(1)在上述轉(zhuǎn)基因?qū)嶒炛?將G基因與質(zhì)粒重組,需要的兩類酶是和。將重組質(zhì)粒顯微注射到斑馬魚中,整合到染色體上的G基因后,使胚胎發(fā)出綠色

33、熒光。 (2)根據(jù)上述雜交實驗推測:親代M的基因型是(選填選項前的符號)。 a.DDggb.Ddgg子代中只發(fā)出綠色熒光的胚胎基因型包括(選填選項前的符號)。 a.DDGGb.DDGgc.DdGGd.DdGg(3)雜交后,出現(xiàn)紅·綠熒光(既有紅色又有綠色熒光)胚胎的原因是親代(填“M”或“N”)的初級精(卵)母細胞在減數(shù)分裂過程中,同源染色體的發(fā)生了交換,導(dǎo)致染色體上的基因重組。通過記錄子代中紅·綠熒光胚胎數(shù)量與胚胎總數(shù),可計算得到該親本產(chǎn)生的重組配子占其全部配子的比例,算式為。 點睛:本題考查的知識點包括:基因工程的流程和應(yīng)用,雜交

34、實驗的應(yīng)用,連鎖互換定律的實質(zhì)。意在綜合考查考生對遺傳變異規(guī)律的理解能力、提取信息和分析推理能力、綜合運用能力。解析:(1)基因表達載體的構(gòu)建需要兩種工具酶:限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱限制酶)和DNA連接酶。動物細胞工程的受體細胞是受精卵。斑馬魚胚胎發(fā)出綠色熒光是由于G基因(目的基因)表達產(chǎn)生了綠色熒光蛋白。(2)由題意,對雜交子代性狀進行分析,子代出現(xiàn)紅色熒光胚胎基因型為ddgg、綠色熒光胚胎基因型為DG,根據(jù)親本的表現(xiàn)型,推出親代M(胚胎期無熒光)的基因型為Ddgg,親代N的基因型為DdGg,子代只發(fā)出綠色熒光的胚胎基因型為DDGg或DdGg。(3)結(jié)合圖示,M個體無論是否發(fā)生交叉互換,產(chǎn)生的

35、配子都為Dg和dg,N個體在不發(fā)生交叉互換時產(chǎn)生的配子為DG和dg,正常情況下M、N交配不會產(chǎn)生紅·綠熒光子代胚胎。但若N個體在發(fā)生交叉互換(如圖所示)后,則子代會出現(xiàn)紅·綠熒光胚胎(ddGg)。 若親代N產(chǎn)生的配子中重組的配子(dG和Dg)占的比例為x,則dG占的比例為,又因為親代M產(chǎn)生兩種比例相等的配子Dg、dg,可知子代胚胎中紅·綠熒光胚胎(ddGg)的概率為,即=,可推出重組的配子占全部配子的比例x=答案:(1)限制性核酸內(nèi)切酶/限制酶DNA連接酶受精卵表達(2)bb、d(3)N非姐妹染色單體6.(2012年福建理綜,T32,10分,)肺細胞中的

36、let7基因表達減弱,癌基因RAS表達增強,會引發(fā)肺癌。研究人員利用基因工程技術(shù)將let7基因?qū)敕伟┘毎麑崿F(xiàn)表達,發(fā)現(xiàn)肺癌細胞的增殖受到抑制。該基因工程技術(shù)基本流程如圖1。請回答:(1)進行過程時,需用酶切開載體以插入let7基因。載體應(yīng)有RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位,以驅(qū)動let7基因轉(zhuǎn)錄,該部位稱為。 (2)進行過程時,需用酶處理貼附在培養(yǎng)皿壁上的細胞,以利于傳代培養(yǎng)。 (3)研究發(fā)現(xiàn),let7基因能影響癌基因RAS的表達,其影響機理如圖2。據(jù)圖分析,可從細胞中提取進行分子雜交,以直接檢測let7基因是否轉(zhuǎn)錄。肺癌細胞增殖受到抑制,可能是由于細胞中(RAS mRNA/

37、RAS蛋白)含量減少引起的。 點睛:本題主要考查有關(guān)基因工程和細胞工程中的知識,涉及的知識點主要有表達載體的構(gòu)建、目的基因的檢測、動物細胞培養(yǎng)等,是對識記能力的考查。解析:(1)過程表示基因表達載體的構(gòu)建,在該過程中需要用限制酶對載體進行切割以便于目的基因的插入。啟動子是一段特殊的DNA序列,是RNA聚合酶結(jié)合和識別的位點,RNA聚合酶結(jié)合到該位點,可驅(qū)動轉(zhuǎn)錄過程。(2)過程表示動物細胞培養(yǎng),培養(yǎng)過程中出現(xiàn)接觸抑制后可以用胰蛋白酶處理,使之分散成單個的細胞,之后分裝到其他培養(yǎng)瓶里面進行傳代培養(yǎng)。(3)判斷目的基因是否在受體細胞中轉(zhuǎn)錄,可用分子雜交技術(shù)來進行,從細胞中提取mRNA和用放

38、射性同位素或者熒光標記的目的基因單鏈DNA片段進行雜交。根據(jù)題中信息“肺細胞中的let7基因表達減弱,癌基因RAS表達增強,會引發(fā)肺癌”,導(dǎo)入let7基因后,肺癌細胞受到抑制,說明RAS基因表達減弱,導(dǎo)致細胞中的RAS蛋白含量減少進而導(dǎo)致癌細胞受抑制。答案:(1)限制性核酸內(nèi)切(或限制)啟動子(2)胰蛋白(3)RNARAS蛋白7.(2012年天津理綜,T7,13分,)生物分子間特異性結(jié)合的性質(zhì)廣泛用于生命科學(xué)研究。以下實例為體外處理“蛋白質(zhì)-DNA復(fù)合體”獲得DNA片段信息的過程圖。據(jù)圖回答:(1)過程酶作用的部位是鍵。此過程只發(fā)生在非結(jié)合區(qū)DNA,過程酶作用的部位是鍵。 (2)、兩

39、過程利用了酶的特性。 (3)若將得到的DNA片段用于構(gòu)建重組質(zhì)粒,需要將過程的測序結(jié)果與酶的識別序列進行比對,以確定選用何種酶。 (4)如果復(fù)合體中的蛋白質(zhì)為RNA聚合酶,則其識別、結(jié)合的DNA序列區(qū)為基因的。 (5)以下研究利用了生物分子間特異性結(jié)合性質(zhì)的有(多選)。 A.分離得到核糖體,用蛋白酶酶解后提取rRNAB.用無水乙醇處理菠菜葉片,提取葉綠體基粒膜上的光合色素C.通過分子雜交手段,用熒光物質(zhì)標記的目的基因進行染色體基因定位D.將抑制成熟基因?qū)敕?其mRNA與催化成熟酶基因的mRNA互補結(jié)合,終止后者翻譯,延遲果實成熟點睛:本題考查了基因工

40、程的相關(guān)知識,主要考查學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用能力,難度較小。解析:(1)DNA酶作用的部位是DNA中的磷酸二酯鍵,蛋白酶作用的部位是肽鍵。(2)過程利用了各種酶催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)的特性,即專一性。(3)構(gòu)建重組質(zhì)粒時要使用限制酶和DNA連接酶,其中限制酶需要根據(jù)要切割的序列進行選擇,因為限制酶的作用具有特異性。(4)RNA聚合酶識別和結(jié)合在基因的啟動子上,驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄。(5)蛋白酶能特異性地酶解蛋白質(zhì);分子雜交手段也是利用各物質(zhì)分子結(jié)合的特異性;抑制成熟基因轉(zhuǎn)錄出的mRNA與催化成熟酶基因的mRNA堿基互補結(jié)合,也具有特異性;光合色素易溶于有機溶劑,與酒精并不是特異性的溶解。答案:(1)磷

41、酸二酯肽(2)專一性(3)限制性核酸內(nèi)切(4)啟動子(或轉(zhuǎn)錄起始區(qū))(5)A、C、D模擬試題1.(2013北京昌平區(qū)模擬)金茶花是中國特有的觀賞品種,但易得枯萎病。科學(xué)家在某種植物中找到了抗枯萎病的基因,通過下圖所示的方法培育出了抗枯萎病的金茶花新品種。相關(guān)敘述正確的是()A.圖中在基因工程中依次叫做基因表達載體、目的基因B.形成的操作中使用的酶有限制酶、DNA聚合酶和DNA連接酶C.由培育至過程中,依次經(jīng)歷了脫分化、再分化過程D.在幼苗中檢測到抗枯萎病基因標志著成功培育新品種解析:圖中是載體,才是基因表達載體,A錯誤。基因工程中只是用限制酶和DNA連接酶,DNA聚合酶在DNA復(fù)制過程中起作用

42、,B錯誤。將植物細胞培育為幼苗的過程中依次經(jīng)歷了脫分化、再分化過程,C正確。檢測到抗枯萎病基因并不意味著該基因一定能表達,在幼苗中表現(xiàn)出抗枯萎病性狀才標志著成功培育新品種,D錯誤。答案:C2.(2013河南周口模擬)降鈣素是一種多肽類激素,臨床上用于治療骨質(zhì)疏松癥等。人的降鈣素活性很低,半衰期較短。某科研機構(gòu)為了研發(fā)一種活性高、半衰期長的新型降鈣素,從預(yù)期新型降鈣素的功能出發(fā),推測相應(yīng)的脫氧核苷酸序列,并人工合成了兩條72個堿基的DNA單鏈,兩條鏈通過18個堿基對形成部分雙鏈DNA片段,再利用Klenow酶補平,獲得雙鏈DNA,過程如下圖:獲得的雙鏈DNA經(jīng)EcoR(識別序列和切割位點GAAT

43、TC)和BamH(識別序列和切割位點GGATCC)雙酶切后插入到大腸桿菌質(zhì)粒中。下列有關(guān)分析不正確的是()A.Klenow酶是一種DNA聚合酶B.合成的雙鏈DNA有72個堿基對C.EcoR和BamH雙酶切的目的是保證目的基因和運載體的定向連接D.篩選重組質(zhì)粒需要大腸桿菌質(zhì)粒中含有標記基因解析:據(jù)圖可知,Klenow酶能以DNA單鏈為模板,合成出其互補鏈,因此Klenow酶是一種DNA聚合酶,A正確。人工合成兩條DNA單鏈各有72個堿基,且兩條鏈通過18個堿基對形成部分雙鏈DNA片段,因此最終合成的雙鏈DNA有(72-18)×2=108個堿基對,B錯誤。EcoR和BamH雙酶切可防止D

44、NA片段的任意連接,保證目的基因和運載體的定向連接,C正確。篩選含重組質(zhì)粒的大腸桿菌需要根據(jù)標記基因的表達與否,D正確。答案:B3.(2012安徽江南十校聯(lián)考)如圖表示利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法獲得某種轉(zhuǎn)基因植物的部分操作步驟。以下說法錯誤的是()A.利用含有四環(huán)素的培養(yǎng)基可將含分子的細菌篩選出來B.是農(nóng)桿菌,通過步驟將目的基因?qū)胫仓闏.可與多個核糖體結(jié)合,并可以同時翻譯出多種蛋白質(zhì)D.過程的完成需要限制酶和DNA連接酶的參與解析:圖示基因工程操作中以四環(huán)素抗性基因為標記基因,因此利用含有四環(huán)素的培養(yǎng)基可將含分子(重組質(zhì)粒)的細菌篩選出來,A正確。是農(nóng)桿菌,步驟表示農(nóng)桿菌侵染植株,將目的基因?qū)胫仓?

45、B正確。是一條mRNA分子,可與多個核糖體結(jié)合,但由于翻譯的模板是同一條mRNA分子,遺傳信息相同,故多個核糖體翻譯出的是同種蛋白質(zhì),C錯誤。圖中過程表示基因表達載體的構(gòu)建,需要限制酶和DNA連接酶的參與,D正確。答案:C4.(2013河南洛陽二摸)下列甲、乙兩圖為獲得生物新品種的過程示意圖。請據(jù)圖回答。(1)檢測目的基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA的具體方法是使用與提取出的做分子雜交。 (2)在培育轉(zhuǎn)基因植物的研究中,卡那霉素抗性基因(kanr)常作為標記基因,只有含卡那霉素抗性基因的細胞才能在卡那霉素培養(yǎng)基上生長。乙圖為獲得抗蟲棉技術(shù)的流程。A過程需要的酶有。圖中將目的基因?qū)胫参锸荏w細胞采用的方法是。C過程的培養(yǎng)基除含有必要營養(yǎng)物質(zhì)、瓊脂和激素外,還必須加入。 (