高考二輪復習生物課件（新高考新教材）大題分析與表達練6基因工程類大題突破

6基因工程類大題突破12341.(2023·湖南長沙模擬)為使甘藍具有抗除草劑能力,科研人員將除草劑草甘膦抗性基因轉入甘藍植株,獲得抗草甘膦轉基因甘藍。1234(1)草甘膦抗性基因一條鏈的兩端序列如下,采用PCR技術獲取和擴增草甘膦抗性基因,應選用的引物組合為(

)A.5'-CTTGGATGAT-3'和5'-TCTGTTGAAT-3'B.5'-CTTGGATGAT-3'和5'-TAAGTTGTCT-3'C.5'-ATTCAACAGA-3'和5'-ATCATCCAAG-3'D.5'-ATTCAACAGA-3'和5'-GAACCTACTA-3'A1234(2)基因工程中最核心的步驟是

(填數(shù)字編號),其目的是______________________________________________________________________________________________________。

(3)步驟②用

處理農桿菌后獲得感受態(tài)細胞,以便將重組質粒導入。步驟③將農桿菌與甘藍愈傷組織共培養(yǎng)后,在步驟④的培養(yǎng)基中添加

以便篩選出含目的基因的甘藍植株。

①使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在,并可以遺傳給下一代,同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用Ca2+潮霉素1234(4)若目的基因用BamHⅠ和BglⅡ剪切,質粒用BamHⅠ剪切,酶切后的目的基因存在正向與反向兩種連接方式,可用

酶對兩種重組質粒進行剪切,通過凝膠電泳分析產物大小進行區(qū)分,如下圖所示,圖中

(填“樣品1”或“樣品2”)為所需基因表達載體。

BamHⅠ和EcoRⅠ樣品21234解析

(1)圖1所示堿基序列磷酸端為5'端,羥基端為3'端,在進行PCR操作時,引物應分別與基因兩條鏈的3'端根據(jù)堿基互補配對原則結合,根據(jù)圖中兩端序列,通常選擇5'-CTTGGATGAT-3'(上面鏈的引物)和5'-TCTGTTGAAT-3'(下面鏈的引物)作為引物對。(2)步驟①為基因表達載體的構建,是基因工程中最核心的步驟;目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在,并可遺傳給下一代,同時使目的基因能夠表達和發(fā)揮作用。(3)步驟②用Ca2+處理農桿菌獲得感受態(tài)細胞;T-DNA也稱為轉移DNA,是Ti質粒上的一段DNA,可整合到受體細胞的染色體DNA上,潮霉素抗性基因在T-DNA片段中。在步驟④的培養(yǎng)基中可添加潮霉素以便篩選出含目的基因的甘藍植株。1234(4)據(jù)圖表可知,BamHⅠ切割得到的黏性末端為5'-GATC,BglⅡ切割得到的黏性末端也為5'-GATC,其黏性末端相同,故剪切后的目的基因能與質粒連接在一起;重組質粒形成后,在重組質粒上不再有BglⅡ的識別位點,質粒上有EcoRⅠ和BamHⅠ的識別位點,目的基因的編碼順序是從BamHⅠ到BglⅡ,用EcoRⅠ和BamHⅠ會將正向連接的目的基因片段剪切去除;正向連接的重組質粒會被切去20+25=45(kb)長度的片段,反向連接的重組質粒會被切去20

kb長度的片段,電泳凝膠中,DNA相對分子質量越大,在凝膠中受到的阻力越大,遷移距離越短,正向連接的重組質粒被切割后兩個片段的大小介于反向連接的重組質粒被切割后兩個片段的大小之間,說明樣品2是所需的基因表達載體。12342.(2023·湖北模擬)玉米是我國乃至全球總產量最高的糧食作物,玉米植株一般為雌雄同株異花,同時也存在只有雄花序的雄株和只有雌花序的雌株。玉米的性別由獨立遺傳的兩對等位基因(E/e和T/t)控制;其中E和T同時存在時,表現(xiàn)為雌雄同株異花;僅有T而沒有E時,表現(xiàn)為雄株;t隱性純合時,表現(xiàn)為雌株。(1)選取雌雄同株純合子和雌株進行雜交,獲得F1后自交得到F2。若F2中不出現(xiàn)雄株,則親本的基因型分別為

;若F2中出現(xiàn)3/16雄株,則親本的基因型分別為

。

(2)若一雄株與一雌株雜交,子代中雌株占1/2,則親本可能的基因型有

(寫出兩種基因型組合)。

EETT、EEttEETT、eetteeTt×Eett或eeTt×eett或eeTt×EEtt1234(3)培育抗除草劑玉米可有效降低玉米種植中的勞動總量。草甘膦是目前世界上使用最廣泛的除草劑,EPSPS基因是常用的抗草甘膦基因。①EPSPS基因某條鏈的末端序列如下圖:圖1采用PCR技術獲取和擴增EPSPS基因時,所需要的兩種引物序列分別為

(標出5'和3'端)。5'-CTTGGATGAT-3'和5'-TCTGTTGAAT-3'1234②下表為相關限制酶及其識別序列,圖2為經切割得到的目的基因及末端(除黏性末端序列外,其他堿基序列省略),圖3為所使用的質粒,其中Tetr、Ampr為標記基因。圖2圖3

1234據(jù)圖3可知,將EPSPS基因導入玉米細胞的方法為

;對質粒進行酶切應選用的兩種限制酶為

。

農桿菌轉化法BclⅠ和SmaⅠ1234③用重組質粒轉化玉米幼胚后,向培養(yǎng)基中加入草甘膦篩選出成功導入目的基因的幼胚。提取培養(yǎng)后的植株DNA,進行目的基因的檢測和鑒定,從玉米細胞提取DNA過程中,加入預冷的酒精的目的是

。

析出DNA(使DNA形成沉淀)1234④下表為鑒定含EPSPS基因植株的4種方法。預測同一后代群體中,4種方法檢出的含EPSPS基因植株的比例從小到大依次是

。方法檢測對象檢測目標檢出的含G基因植株的比例PCR擴增基因組DNA

EPSPS基因X1分子雜交總mRNAEPSPS基因轉錄產物X2抗原—抗體雜交總蛋白質EPSPS基因編碼的蛋白質X3噴灑除草劑幼苗抗草甘膦幼苗X4X4、X3、X2、X11234解析

(1)根據(jù)題目信息,純合的雌雄同株基因型是EETT,純合雌株基因型是EEtt或eett,若F2中沒有雄株的出現(xiàn),說明F2中不會出現(xiàn)eeT_,那么親本中不會有e基因,所以親本的基因型為EETT和EEtt,F1基因型為EETt。僅有T而沒有E時,表現(xiàn)為雄株,若F2中出現(xiàn)3/16雄株,即F2中eeT_占3/16,可以推F1為EeTt,則親本的基因型分別為EETT×eett。(2)若一株雄株(eeT_)與一株雌株(E_tt或eett)雜交,后代雌株(E_tt或eett)占1/2,則親本雄株基因型一定為eeTt,故親本的基因型組合為eeTt×Eett或eeTt×eett或eeTt×EEtt。1234(3)①利用PCR擴增目的基因時,需要與模板的3'端(—OH端)結合,并遵循堿基互補配對原則,據(jù)圖可知,采用PCR技術獲取和擴增EPSPS基因,需要使用的引物序列為5'-CTTGGATGAT-3'和5'-TCTGTTGAAT-3';②由圖3可知,重組質粒中含有T-DNA,據(jù)此可知將EPSPS基因導入植物細胞的方法為農桿菌轉化法;基因表達載體構建時,需要將目的基因和載體切割出相同的末端,圖示BamHⅠ會破壞目的基因,故若對質粒進行切割時,選用的兩種酶為BclⅠ和SmaⅠ;③DNA不溶于酒精溶液,但是細胞中的某些蛋白質則溶于酒精,向濾液中加入冷卻的體積分數(shù)為95%的酒精,靜置2~3

min,溶液中會出現(xiàn)白色絲狀物,就是粗提取的DNA,加入預冷的酒精的目的是析出DNA(使DNA形成沉淀);1234④G基因導入受體細胞后(利用PCR擴增技術檢測G基因),不一定轉錄形成mRNA(利用分子雜交技術檢測G基因轉錄產物),轉錄形成的mRNA不一定翻譯形成相應的蛋白質(用抗原—抗體雜交技術檢測G基因編碼的蛋白質),翻譯形成相應的蛋白質不一定表現(xiàn)出抗除草劑性狀(通過噴灑除草劑鑒別抗除草劑的幼苗),所以4種方法檢出的含G基因植株的比例,從小到大依次是X4、X3、X2、X1。12343.(2023·福建龍巖三模)重組PCR技術是一項新的PCR技術,通過重組PCR技術能將兩個不同的DNA連接成為一個新DNA分子。某科研小組從豬源大腸桿菌中擴增得到LTB和ST1兩個基因片段,利用重組PCR技術構建了LTB—ST1融合基因,制備過程如圖1所示?；卮鹣铝袉栴}。圖11234(1)利用PCR技術擴增目的基因的過程中,向反應體系中加入的物質除了引物和模板鏈外,還需要加入________________________________________

。利用PCR技術擴增目的基因,依據(jù)的生物學原理是

。

(2)從P2、P3兩種引物的角度分析,LTB和ST1基因能夠融合的關鍵是PCR1和PCR2不能在同一個反應體系中進行,原因是

。(3)②過程

(填“需要”或“不需要”)加入引物,原因是_________________________________________________________________________________________________________________。

耐高溫的DNA聚合酶和四種脫氧核苷酸(或Taq酶和dNTP)DNA雙鏈復制引物之間的結合會干擾引物和模板鏈的結合,從而影響PCR過程不需要兩條母鏈的起始段位置的堿基序列即為引物,可以作為子鏈合成的引物,為DNA聚合酶提供3'端1234(4)科研小組為了檢測是否成功構建出融合基因,將反應后體系中的各種DNA分子進行電泳,結果如圖2所示。則融合基因最可能是

。圖23號DNA分子1234解析

(1)PCR體系中需要加入的物質有引物、模板鏈、耐高溫的DNA聚合酶(Taq酶)和dNTP等。PCR是一項體外擴增DNA的技術,利用PCR技術擴增目的基因,依據(jù)的生物學原理是DNA雙鏈復制。(2)由于P2和P3兩種引物存在互補配對序列,因此PCR1和PCR2不能在同一個體系中進行,理由是引物之間的結合會干擾引物和模板鏈的結合,從而影響PCR過程。(3)②過程不需要加入引物,兩條母鏈的起始段位置的堿基序列即為引物,可以作為子鏈合成的引物,為DNA聚合酶提供3'端。(4)PCR體系中存在融合和未融合的DNA分子,融合的DNA包括了2個DNA分子片段,其相對分子質量較大。根據(jù)電泳圖可知,3號DNA分子的相對分子質量最大,因此3號DNA分子最可能是融合基因。12344.(2023·山東濟南模擬)研究人員從麻瘋樹油中篩選出能產生脂肪酶(LA)的細菌,經誘變后獲得兩突變體菌株。突變體1菌株產生的酶LA1可耐高溫,突變體2菌株產生的酶LA2具有高催化效率,且LA1基因和LA2基因具有93%的同源性。研究人員期望采用PCR技術通過基因重組的方法優(yōu)化基因序列,獲得更適于高效生產的酶?；卮鹣铝袉栴}。(1)采用PCR技術擴增LA1時,除模板、原料、酶、緩沖液等條件外,還需加入引物,引物的作用是

。使DNA聚合酶從引物的3'端開始連接脫氧核苷酸

1234(2)LA1基因的序列如圖1所示,若只使用1種引物,其他條件無誤,PCR后只合成出了與模板b鏈相同的單鏈。該實驗使用的引物序列5'-

-3'(寫出引物對應的15個堿基),若擴增圖中序列時引物選擇正確,PCR操作過程沒有問題,但對產物進行電泳時,發(fā)現(xiàn)除了目標序列外還有很多非特異性條帶,請分析出現(xiàn)此情況的原因。

(2點即可)。

圖1

LA1基因

CTCCGATGGCGCATG復性溫度過低、引物特異性不高1234(3)傳統(tǒng)的基因重組可采用限制酶切再用DNA連接酶連接的方式獲得重組的基因,但存在工作量大、效率低等缺點,交錯延伸PCR技術可以解決以上問題。此技術采用LA1、LA2均作模板,具體流程如圖2(僅顯示其中一條鏈延伸情況)。經過過程①80輪交錯循環(huán)后,可獲得PCR混合產物,請比較PCR過程中的第三個步驟中,交錯延伸PCR與普通PCR技術的區(qū)別是___________________________________________________________________________________________。最終獲得的混合PCR產物中,DNA分子的種類數(shù)為

(填字母)。a.4種

b.16種c.64種

d.無法計算d1234獲得的重組LA基因中,同時具有LA1和LA2基因序列的原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

圖2第一輪以LA1(LA2)為模板合成的子鏈片段在第二輪復制時作為引物結合到LA2(LA1)的模板上繼續(xù)合成子鏈,經多輪交錯循環(huán)擴增,可以使產物同時含有兩種基因的序列1234(4)將所獲得的PCR混合產物插入PM質粒,圖中A為啟動子、B為氯霉素抗性基因cat,C為終止子,D為asd-突變基因[asd基因是編碼細菌二氨基庚二酸(DAP)合成途徑的關鍵酶,DAP是細菌細胞壁的主要成分,asd基因缺失時,將導致菌株生長