高考生物一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練39基因工程含解析新人教版

一輪復(fù)習(xí)精品資料(高中)PAGE1-基因工程1.(2020山東臨沂一中月考)金屬硫蛋白(MT)是一類廣泛存在的金屬結(jié)合蛋白。某研究小組計(jì)劃通過多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴(kuò)增獲得目的基因,構(gòu)建轉(zhuǎn)基因工程菌,用于重金屬廢水的凈化處理。PCR擴(kuò)增過程示意圖圖像如下所示,請回答下列問題。(1)設(shè)計(jì)一對與MT基因兩端序列互補(bǔ)配對的引物(引物1和引物2),為方便構(gòu)建重組質(zhì)粒,在引物中需要增加適當(dāng)?shù)南拗菩院怂醿?nèi)切酶位點(diǎn)。設(shè)計(jì)引物時(shí)需要避免引物之間形成,造成引物自連。

(2)圖中步驟1代表,步驟2代表退火,步驟3代表延伸,這三個(gè)步驟組成一輪循環(huán)。

(3)PCR擴(kuò)增時(shí),退火溫度的設(shè)定是成敗的關(guān)鍵。退火溫度過高會(huì)破壞的堿基配對。退火溫度的設(shè)定與引物長度、堿基組成有關(guān),長度相同但的引物需要設(shè)定更高的退火溫度。

(4)如果PCR反應(yīng)得不到任何擴(kuò)增產(chǎn)物,則可以采取的改進(jìn)措施有(填序號(hào))。①升高退火溫度②降低退火溫度③重新設(shè)計(jì)引物

2.(2020山東青島二模)質(zhì)粒P含有氨芐青霉素抗性基因(Ampr)和四環(huán)素抗性基因(Tetr),外源DNA的插入會(huì)導(dǎo)致插入部位基因的失活。重組人干擾素a-1b是我國第一個(gè)國內(nèi)批準(zhǔn)生產(chǎn)的基因工程藥物。下圖所示為利用質(zhì)粒P和人干擾素基因構(gòu)建基因表達(dá)載體P1的示意圖?；卮鹣铝袉栴}。限制酶EcoRⅤSau3AⅠBamHⅠ識(shí)別序列及切割位點(diǎn)(1)據(jù)圖分析,為便于過程①所獲得的目的基因片段能夠順利與質(zhì)粒P連接,需要在目的基因片段加上序列。成功導(dǎo)入P1的受體菌落具有的抗藥性特點(diǎn)為。

(2)過程③用到的酶為。為了保證目的基因能夠正常表達(dá),在構(gòu)建P1時(shí)需要將目的基因插入之間。

(3)科學(xué)家最早就是利用基因工程方法在大腸桿菌和酵母菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素,利用大腸桿菌作為受體菌的優(yōu)點(diǎn)是。

(4)若要檢測是否表達(dá)出干擾素,可用(物質(zhì))對工程菌中提取的蛋白質(zhì)進(jìn)行檢測。

3.識(shí)圖作答。(1)PCR技術(shù)的中文名稱為,加熱使DNA雙鏈打開,這一步是打開氫鍵,在細(xì)胞中是在酶的作用下進(jìn)行的。

(2)當(dāng)溫度降低時(shí),引物與模板末端結(jié)合,在酶的作用下,引物沿模板延伸,最終合成2個(gè)DNA分子,此過程中的原料是,遵循的原則是。

(3)PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制,若將一個(gè)用15N標(biāo)記的DNA分子放入試管中,以14N標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料,連續(xù)復(fù)制4次之后,則15N標(biāo)記的DNA分子占全部DNA分子的比例為。在基因工程中,把選出的目的基因(共2000個(gè)脫氧核苷酸對,其中腺嘌呤脫氧核苷酸是860個(gè))放入DNA擴(kuò)增儀中擴(kuò)增4代,那么,在擴(kuò)增儀中應(yīng)放入胞嘧啶脫氧核苷酸的個(gè)數(shù)是,其中在第四代利用的胞嘧啶脫氧核苷酸的個(gè)數(shù)是。

4.(2020貴州銅仁三模)糖尿病發(fā)病率在我國近30年來增長極為迅速,發(fā)病的年齡大大提前,這與人們不健康的生活方式有關(guān),同時(shí)也與患者體內(nèi)胰島素的缺乏有關(guān)。生產(chǎn)速效胰島素以及利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)實(shí)現(xiàn)胰島素的批量生產(chǎn)就成為目前治療糖尿病的新思路,回答下列有關(guān)問題。(1)速效胰島素的獲得是科學(xué)家將胰島素B鏈的第28與第29個(gè)氨基酸調(diào)換順序后實(shí)現(xiàn)的。該過程中,需要對(填“胰島素”“胰島素基因”或“胰島”)進(jìn)行定向改造。

(2)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)實(shí)現(xiàn)胰島素的批量生產(chǎn),其關(guān)鍵操作環(huán)節(jié)是。

(3)對于胰島素基因的獲取,一是通過從細(xì)胞中提取合成的胰島mRNA,經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄過程合成;二是通過分析胰島素的

序列,進(jìn)行人工合成。利用上述兩種方法獲得的基因結(jié)構(gòu)(填“相同”或“不同”)。

(4)為了將改造后的分子順利導(dǎo)入大腸桿菌體內(nèi),一般需要用CaCl2處理大腸桿菌細(xì)胞,使之成為細(xì)胞。若將重組的DNA導(dǎo)入植物細(xì)胞可采用的方法有(寫出兩種)。

5.Bar基因存在于青麻、黑麥草等生物體內(nèi),其編碼的酶可使除草劑草丁膦失去毒害作用。培育轉(zhuǎn)Bar基因大豆,對于控制豆田雜草有重要意義。為了把Bar基因?qū)氪蠖辜?xì)胞,需將Bar基因插入pUc18質(zhì)粒中構(gòu)建中間表達(dá)載體,然后與Ti質(zhì)粒重組為重組表達(dá)載體系統(tǒng)。如圖為pUc18質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)示意圖,回答下列問題。(1)不能利用黑麥草與大豆進(jìn)行有性雜交的方法讓大豆獲得Bar基因,原因是

。

(2)構(gòu)建中間表達(dá)載體時(shí),為了便于篩選出含有Bar基因的重組質(zhì)粒,需將Bar基因插入到pUc18質(zhì)粒的中形成重組質(zhì)粒并導(dǎo)入大腸桿菌,然后在添加的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌,菌落呈白色的即為含中間表達(dá)載體的大腸桿菌。

(3)中間表達(dá)載體需插入到Ti質(zhì)粒的中才能將Bar基因整合到植物細(xì)胞的染色體DNA上,原因是

。

(4)可通過法直接將重組表達(dá)載體導(dǎo)入大豆細(xì)胞的原生質(zhì)體。導(dǎo)入Bar基因的原生質(zhì)體需,經(jīng)脫分化形成,再進(jìn)一步分化才能獲得轉(zhuǎn)Bar基因大豆植株。

6.菌體展示技術(shù)是將外源蛋白基因插入噬菌體外殼蛋白結(jié)構(gòu)基因,使外源蛋白基因隨外殼蛋白結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)而表達(dá),同時(shí),外源蛋白隨菌體的重新組裝而展示到菌體表面的生物技術(shù),過程如下圖所示。請回答相關(guān)問題。(1)將外源蛋白基因進(jìn)行PCR擴(kuò)增時(shí),第一次加熱的作用是,加熱的作用類似于細(xì)胞內(nèi)(填物質(zhì)名稱)的功能。

(2)過程①表示,其實(shí)質(zhì)為。

(3)若用32P標(biāo)記重組菌體的DNA,用上述過程證明DNA是遺傳物質(zhì),該設(shè)計(jì)是否嚴(yán)謹(jǐn)?。原因是

。

(4)科學(xué)工作者將人體某種抗體基因插入菌體外殼蛋白結(jié)構(gòu)基因進(jìn)行上述展示,結(jié)果沒有得到抗體或得到的抗體不具有活性,原因可能是

。

7.反義基因是通過產(chǎn)生的mRNA分子,與相關(guān)基因產(chǎn)生的mRNA進(jìn)行互補(bǔ),來阻斷非正常蛋白質(zhì)合成。圖1為不同的限制酶及相應(yīng)的切割位點(diǎn)。圖2為科學(xué)實(shí)驗(yàn)中利用小分子量的A反義基因的實(shí)例。據(jù)圖回答下列問題。(1)基因工程中,A基因可以用(儀器)合成,利用該儀器還可以合成等。若想將圖2中的A基因反向連接到結(jié)構(gòu)甲中,應(yīng)該用限制酶切割A(yù)基因和結(jié)構(gòu)甲。DNA連接酶是將兩個(gè)DNA片段連接起來的酶,可以“縫合”平末端和黏性末端。

(2)用含A反義基因的農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞的原生質(zhì)體后,可用含有的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選。培養(yǎng)一段時(shí)間后,在高濃度的蔗糖溶液中,觀察細(xì)胞來鑒別細(xì)胞壁是否再生。

(3)導(dǎo)入的A反義基因能轉(zhuǎn)錄A反義RNA,且能與正常RNA互補(bǔ),抑制A基因表達(dá)過程中的。

課時(shí)規(guī)范練39基因工程1.〖答案〗:(1)堿基互補(bǔ)配對(2)變性(3)引物與模板GC含量高(4)②③〖解析〗:(1)構(gòu)建重組質(zhì)粒,首先要用限制酶切割含目的基因的DNA片段和質(zhì)粒,所以位于目的基因兩端的引物中需要增加適當(dāng)?shù)南拗菩院怂醿?nèi)切酶位點(diǎn),設(shè)計(jì)的引物之間不能有堿基互補(bǔ)配對,否則引物自連,不能與模板相連。(2)圖中步驟1、2、3分別代表變性、退火、延伸,這三個(gè)步驟組成一輪循環(huán)。(3)退火表示引物與模板相連,若退火溫度過高會(huì)破壞引物與模板的堿基配對;由于G—C之間有三個(gè)氫鍵,A—T之間有兩個(gè)氫鍵,所以G—C含量越高的引物,退火溫度越高。(4)PCR反應(yīng)得不到任何擴(kuò)增產(chǎn)物,可能是退火溫度過高,導(dǎo)致引物與模板不能相連或引物間相互配對,引物自連,不能與模板相連,因此,可通過②降低退火溫度或③重新設(shè)計(jì)引物進(jìn)行改進(jìn)。2.〖答案〗:(1)GATC具有四環(huán)素抗藥性,沒有氨芐青霉素抗藥性(2)BamHⅠ和DNA連接酶啟動(dòng)子和終止子(3)繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少(4)干擾素抗體〖解析〗:(1)由圖可知,目的基因兩側(cè)都是黏性末端,根據(jù)表中三種限制酶的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)(EcoRⅤ酶切形成的是平末端,Sau3AⅠ和BamHⅠ酶切形成的末端都是黏性末端,且堿基序列均為(GATC)可知,還需在引物的一端加上GATC序列,以便于P1的構(gòu)建和篩選。若用Sau3AⅠ切割會(huì)同時(shí)破壞氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因,若用限制酶EcoRⅤ切割,產(chǎn)生的是平末端,且會(huì)破壞復(fù)制原點(diǎn),因此不能用EcoRⅤ和Sau3AⅠ切割,應(yīng)該用BamHⅠ切割,其會(huì)破壞氨芐青霉素抗性基因,不會(huì)破壞四環(huán)素抗性基因,因此成功導(dǎo)入P1的受體菌落具有四環(huán)素抗藥性,沒有氨芐青霉素抗藥性。(2)據(jù)以上分析可知,過程③表示構(gòu)建基因表達(dá)載體的過程,需要用到限制酶和DNA連接酶,其中限制酶為BamHⅠ。為了保證目的基因能夠正常表達(dá),在構(gòu)建P1時(shí)需要將目的基因插入啟動(dòng)子和終止子之間。(3)大腸桿菌具有繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少等特點(diǎn),常利用大腸桿菌作為受體菌。(4)若要檢測是否表達(dá)出干擾素,可用干擾素抗體對工程菌中提取的蛋白質(zhì)進(jìn)行檢測。3.〖答案〗:(1)多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)解旋(2)Taq4種脫氧核苷酸堿基互補(bǔ)配對原則(3)1/8171009120〖解析〗:(1)PCR是多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的縮寫。加熱使DNA雙鏈打開,這一步是打開氫鍵,在細(xì)胞中是在解旋酶的作用下進(jìn)行的。(2)當(dāng)溫度降低時(shí),引物與模板末端結(jié)合,在Taq酶的作用下,引物沿模板延伸,最終合成2個(gè)DNA分子,此過程中的原料是4種脫氧核苷酸,遵循的原則是堿基互補(bǔ)配對原則。(3)PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制,若將一個(gè)用15N標(biāo)記的DNA分子放入試管中,以14N標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料,連續(xù)復(fù)制4次之后,總DNA數(shù)達(dá)到24=16個(gè),其中含15N的DNA是2個(gè),所以15N標(biāo)記的DNA分子占全部DNA分子的比例為2/16=1/8。根據(jù)題意可知:A=T=860,總堿基數(shù)是4000,所以G=C=1140,那么擴(kuò)增4代,需要提供的胞嘧啶脫氧核苷酸的個(gè)數(shù)是1140×(24-1)=17100個(gè)。其中在第四代共產(chǎn)生8個(gè)DNA,所以在該過程中利用的胞嘧啶脫氧核苷酸的個(gè)數(shù)是1140×8=9120個(gè)。4.〖答案〗:(1)胰島素基因(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建(3)胰島B氨基酸不同(4)感受態(tài)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、花粉管通道法〖解析〗:(1)速效胰島素是通過蛋白質(zhì)工程獲得的,是自然界不存在的蛋白質(zhì),所以需要對胰島素基因進(jìn)行定向改造。(2)基因工程的核心步驟是構(gòu)建基因表達(dá)載體。(3)獲取目的基因,即胰島素基因,一是通過從能表達(dá)胰島素基因的胰島B細(xì)胞中提取合成的胰島素mRNA,經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄過程合成;二是通過分析胰島素的氨基酸序列,根據(jù)密碼子表推出mRNA中堿基序列,進(jìn)而推出基因中的堿基序列,進(jìn)行人工合成。因?yàn)槊艽a子具有簡并性,即不同密碼子可能對應(yīng)同一種氨基酸,所以利用上述兩種方法獲得的基因結(jié)構(gòu)是不同的。(4)受體細(xì)胞是大腸桿菌時(shí),為了使目的基因能順利導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi),一般需要用CaCl2處理,目的是增大大腸桿菌的通透性,使其成為感受態(tài)細(xì)胞。將重組的DNA導(dǎo)入植物細(xì)胞常采用的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、花粉管通道法等。5.〖答案〗:(1)黑麥草與大豆之間存在生殖隔離(2)lacZ氨芐青霉素和X-gal(3)T-DNAT-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞并整合到受體細(xì)胞的染色體DNA上(4)顯微注射再生出細(xì)胞壁愈傷組織〖解析〗:(1)由于黑麥草與大豆之間存在生殖隔離,因此不能利用黑麥草與大豆進(jìn)行有性雜交的方法讓大豆獲得Bar基因。(2)根據(jù)圖中信息可知,lacZ基因編碼β-半乳糖苷酶,β-半乳糖苷酶可以將培養(yǎng)基中的X-gal水解,使菌落呈藍(lán)色,否則菌落呈白色。因此,構(gòu)建中間表達(dá)載體時(shí),為了便于篩選出含有Bar基因的重組質(zhì)粒,需將Bar基因插入到pUc18質(zhì)粒的lacZ中形成重組質(zhì)粒并導(dǎo)入大腸桿菌,然后在添加氨芐青霉素和X-gal的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌,菌落呈白色的即為含中間表達(dá)載體的大腸桿菌。(3)Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞,并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上。根據(jù)這一特點(diǎn),如果將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T-DNA上,通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用,就可以把目的基因整合到植物細(xì)胞中染色體的DNA上。(4)可通過顯微注射法直接將重組表達(dá)載體導(dǎo)入大豆細(xì)胞的原生質(zhì)體。導(dǎo)入Bar基因的原生質(zhì)體需再生出細(xì)胞壁,經(jīng)脫分化形成愈傷組織,再進(jìn)一步分化才能獲得轉(zhuǎn)Bar基因大豆植株。6.〖答案〗:(1)使DNA解螺旋解旋酶(2)噬菌體侵染大腸桿菌的過程將DNA注入大腸桿菌細(xì)胞(3)不嚴(yán)謹(jǐn)沒有設(shè)置35S標(biāo)記噬菌體外殼組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對照(4)該抗體基因不能在大腸桿菌細(xì)胞中表達(dá)或抗體基因表達(dá)后不能在大腸桿菌細(xì)胞中進(jìn)行加工〖解析〗:(1)PCR擴(kuò)增時(shí)先用高溫處理使DNA解螺旋,與解旋酶的作用相同。(2)根據(jù)圖示,①是噬菌體侵染大腸桿菌的過程,其實(shí)質(zhì)是把DNA注入大腸桿菌,蛋白質(zhì)外殼留在外面。(3)要證明DNA是遺傳物質(zhì),需要設(shè)置兩組實(shí)驗(yàn),分別用32P和35S標(biāo)記的噬菌體侵染大腸桿菌,只用其中一組不嚴(yán)謹(jǐn)。(4)將抗體基因插入噬菌體外殼蛋白結(jié)構(gòu)基因中進(jìn)行上述展示,由于該抗體基因不能在大腸桿菌中表達(dá)或抗體基因表達(dá)后不能在大腸桿菌中加工,導(dǎo)致得到的抗體沒有活性。7.〖答案〗:(1)DNA合成儀引物(或探針)EcoRⅠ、BamHⅠT4DNA連接酶(2)抗生素是否發(fā)生質(zhì)壁分離(3)翻譯〖解析〗:(1)基因工程中,可以用DNA合成儀合成所需基因和引物等。A的兩端和甲中都有EcoRⅠ、BamHⅠ識(shí)別位點(diǎn),所以想將圖2中的A基因反向連接到結(jié)構(gòu)甲中,應(yīng)該用EcoRⅠ、BamHⅠ限制酶切割A(yù)基因和結(jié)構(gòu)甲。T4DNA連接酶可以“縫合”平末端和黏性末端。(2)因?yàn)橘|(zhì)粒上有抗生素抗性基因,用含A反義基因的農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞的原生質(zhì)體后,可用含有抗生素的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選。培養(yǎng)一段時(shí)間后,在高濃度的蔗糖溶液中,觀察細(xì)胞是否發(fā)生質(zhì)壁分離來鑒別細(xì)胞壁是否再生。(3)導(dǎo)入的A反義基因能轉(zhuǎn)錄A反義RNA,且能與正常RNA互補(bǔ),抑制A基因表達(dá)過程中的翻譯過程?；蚬こ?.(2020山東臨沂一中月考)金屬硫蛋白(MT)是一類廣泛存在的金屬結(jié)合蛋白。某研究小組計(jì)劃通過多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)擴(kuò)增獲得目的基因,構(gòu)建轉(zhuǎn)基因工程菌,用于重金屬廢水的凈化處理。PCR擴(kuò)增過程示意圖圖像如下所示,請回答下列問題。(1)設(shè)計(jì)一對與MT基因兩端序列互補(bǔ)配對的引物(引物1和引物2),為方便構(gòu)建重組質(zhì)粒,在引物中需要增加適當(dāng)?shù)南拗菩院怂醿?nèi)切酶位點(diǎn)。設(shè)計(jì)引物時(shí)需要避免引物之間形成,造成引物自連。

(2)圖中步驟1代表,步驟2代表退火,步驟3代表延伸,這三個(gè)步驟組成一輪循環(huán)。

(3)PCR擴(kuò)增時(shí),退火溫度的設(shè)定是成敗的關(guān)鍵。退火溫度過高會(huì)破壞的堿基配對。退火溫度的設(shè)定與引物長度、堿基組成有關(guān),長度相同但的引物需要設(shè)定更高的退火溫度。

(4)如果PCR反應(yīng)得不到任何擴(kuò)增產(chǎn)物,則可以采取的改進(jìn)措施有(填序號(hào))。①升高退火溫度②降低退火溫度③重新設(shè)計(jì)引物

2.(2020山東青島二模)質(zhì)粒P含有氨芐青霉素抗性基因(Ampr)和四環(huán)素抗性基因(Tetr),外源DNA的插入會(huì)導(dǎo)致插入部位基因的失活。重組人干擾素a-1b是我國第一個(gè)國內(nèi)批準(zhǔn)生產(chǎn)的基因工程藥物。下圖所示為利用質(zhì)粒P和人干擾素基因構(gòu)建基因表達(dá)載體P1的示意圖?；卮鹣铝袉栴}。限制酶EcoRⅤSau3AⅠBamHⅠ識(shí)別序列及切割位點(diǎn)(1)據(jù)圖分析,為便于過程①所獲得的目的基因片段能夠順利與質(zhì)粒P連接,需要在目的基因片段加上序列。成功導(dǎo)入P1的受體菌落具有的抗藥性特點(diǎn)為。

(2)過程③用到的酶為。為了保證目的基因能夠正常表達(dá),在構(gòu)建P1時(shí)需要將目的基因插入之間。

(3)科學(xué)家最早就是利用基因工程方法在大腸桿菌和酵母菌細(xì)胞內(nèi)獲得了干擾素,利用大腸桿菌作為受體菌的優(yōu)點(diǎn)是。

(4)若要檢測是否表達(dá)出干擾素,可用(物質(zhì))對工程菌中提取的蛋白質(zhì)進(jìn)行檢測。

3.識(shí)圖作答。(1)PCR技術(shù)的中文名稱為,加熱使DNA雙鏈打開,這一步是打開氫鍵,在細(xì)胞中是在酶的作用下進(jìn)行的。

(2)當(dāng)溫度降低時(shí),引物與模板末端結(jié)合,在酶的作用下,引物沿模板延伸,最終合成2個(gè)DNA分子,此過程中的原料是,遵循的原則是。

(3)PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制,若將一個(gè)用15N標(biāo)記的DNA分子放入試管中,以14N標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料,連續(xù)復(fù)制4次之后,則15N標(biāo)記的DNA分子占全部DNA分子的比例為。在基因工程中,把選出的目的基因(共2000個(gè)脫氧核苷酸對,其中腺嘌呤脫氧核苷酸是860個(gè))放入DNA擴(kuò)增儀中擴(kuò)增4代,那么,在擴(kuò)增儀中應(yīng)放入胞嘧啶脫氧核苷酸的個(gè)數(shù)是,其中在第四代利用的胞嘧啶脫氧核苷酸的個(gè)數(shù)是。

4.(2020貴州銅仁三模)糖尿病發(fā)病率在我國近30年來增長極為迅速,發(fā)病的年齡大大提前,這與人們不健康的生活方式有關(guān),同時(shí)也與患者體內(nèi)胰島素的缺乏有關(guān)。生產(chǎn)速效胰島素以及利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)實(shí)現(xiàn)胰島素的批量生產(chǎn)就成為目前治療糖尿病的新思路,回答下列有關(guān)問題。(1)速效胰島素的獲得是科學(xué)家將胰島素B鏈的第28與第29個(gè)氨基酸調(diào)換順序后實(shí)現(xiàn)的。該過程中,需要對(填“胰島素”“胰島素基因”或“胰島”)進(jìn)行定向改造。

(2)利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)實(shí)現(xiàn)胰島素的批量生產(chǎn),其關(guān)鍵操作環(huán)節(jié)是。

(3)對于胰島素基因的獲取,一是通過從細(xì)胞中提取合成的胰島mRNA,經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄過程合成;二是通過分析胰島素的

序列,進(jìn)行人工合成。利用上述兩種方法獲得的基因結(jié)構(gòu)(填“相同”或“不同”)。

(4)為了將改造后的分子順利導(dǎo)入大腸桿菌體內(nèi),一般需要用CaCl2處理大腸桿菌細(xì)胞,使之成為細(xì)胞。若將重組的DNA導(dǎo)入植物細(xì)胞可采用的方法有(寫出兩種)。

5.Bar基因存在于青麻、黑麥草等生物體內(nèi),其編碼的酶可使除草劑草丁膦失去毒害作用。培育轉(zhuǎn)Bar基因大豆,對于控制豆田雜草有重要意義。為了把Bar基因?qū)氪蠖辜?xì)胞,需將Bar基因插入pUc18質(zhì)粒中構(gòu)建中間表達(dá)載體,然后與Ti質(zhì)粒重組為重組表達(dá)載體系統(tǒng)。如圖為pUc18質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)示意圖,回答下列問題。(1)不能利用黑麥草與大豆進(jìn)行有性雜交的方法讓大豆獲得Bar基因,原因是

。

(2)構(gòu)建中間表達(dá)載體時(shí),為了便于篩選出含有Bar基因的重組質(zhì)粒,需將Bar基因插入到pUc18質(zhì)粒的中形成重組質(zhì)粒并導(dǎo)入大腸桿菌,然后在添加的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌,菌落呈白色的即為含中間表達(dá)載體的大腸桿菌。

(3)中間表達(dá)載體需插入到Ti質(zhì)粒的中才能將Bar基因整合到植物細(xì)胞的染色體DNA上,原因是

。

(4)可通過法直接將重組表達(dá)載體導(dǎo)入大豆細(xì)胞的原生質(zhì)體。導(dǎo)入Bar基因的原生質(zhì)體需,經(jīng)脫分化形成,再進(jìn)一步分化才能獲得轉(zhuǎn)Bar基因大豆植株。

6.菌體展示技術(shù)是將外源蛋白基因插入噬菌體外殼蛋白結(jié)構(gòu)基因,使外源蛋白基因隨外殼蛋白結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)而表達(dá),同時(shí),外源蛋白隨菌體的重新組裝而展示到菌體表面的生物技術(shù),過程如下圖所示。請回答相關(guān)問題。(1)將外源蛋白基因進(jìn)行PCR擴(kuò)增時(shí),第一次加熱的作用是,加熱的作用類似于細(xì)胞內(nèi)(填物質(zhì)名稱)的功能。

(2)過程①表示,其實(shí)質(zhì)為。

(3)若用32P標(biāo)記重組菌體的DNA,用上述過程證明DNA是遺傳物質(zhì),該設(shè)計(jì)是否嚴(yán)謹(jǐn)?。原因是

。

(4)科學(xué)工作者將人體某種抗體基因插入菌體外殼蛋白結(jié)構(gòu)基因進(jìn)行上述展示,結(jié)果沒有得到抗體或得到的抗體不具有活性,原因可能是

。

7.反義基因是通過產(chǎn)生的mRNA分子,與相關(guān)基因產(chǎn)生的mRNA進(jìn)行互補(bǔ),來阻斷非正常蛋白質(zhì)合成。圖1為不同的限制酶及相應(yīng)的切割位點(diǎn)。圖2為科學(xué)實(shí)驗(yàn)中利用小分子量的A反義基因的實(shí)例。據(jù)圖回答下列問題。(1)基因工程中,A基因可以用(儀器)合成,利用該儀器還可以合成等。若想將圖2中的A基因反向連接到結(jié)構(gòu)甲中,應(yīng)該用限制酶切割A(yù)基因和結(jié)構(gòu)甲。DNA連接酶是將兩個(gè)DNA片段連接起來的酶,可以“縫合”平末端和黏性末端。

(2)用含A反義基因的農(nóng)桿菌感染植物細(xì)胞的原生質(zhì)體后,可用含有的培養(yǎng)基進(jìn)行篩選。培養(yǎng)一段時(shí)間后,在高濃度的蔗糖溶液中,觀察細(xì)胞來鑒別細(xì)胞壁是否再生。

(3)導(dǎo)入的A反義基因能轉(zhuǎn)錄A反義RNA,且能與正常RNA互補(bǔ),抑制A基因表達(dá)過程中的。

課時(shí)規(guī)范練39基因工程1.〖答案〗:(1)堿基互補(bǔ)配對(2)變性(3)引物與模板GC含量高(4)②③〖解析〗:(1)構(gòu)建重組質(zhì)粒,首先要用限制酶切割含目的基因的DNA片段和質(zhì)粒,所以位于目的基因兩端的引物中需要增加適當(dāng)?shù)南拗菩院怂醿?nèi)切酶位點(diǎn),設(shè)計(jì)的引物之間不能有堿基互補(bǔ)配對,否則引物自連,不能與模板相連。(2)圖中步驟1、2、3分別代表變性、退火、延伸,這三個(gè)步驟組成一輪循環(huán)。(3)退火表示引物與模板相連,若退火溫度過高會(huì)破壞引物與模板的堿基配對;由于G—C之間有三個(gè)氫鍵,A—T之間有兩個(gè)氫鍵,所以G—C含量越高的引物,退火溫度越高。(4)PCR反應(yīng)得不到任何擴(kuò)增產(chǎn)物,可能是退火溫度過高,導(dǎo)致引物與模板不能相連或引物間相互配對,引物自連,不能與模板相連,因此,可通過②降低退火溫度或③重新設(shè)計(jì)引物進(jìn)行改進(jìn)。2.〖答案〗:(1)GATC具有四環(huán)素抗藥性,沒有氨芐青霉素抗藥性(2)BamHⅠ和DNA連接酶啟動(dòng)子和終止子(3)繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少(4)干擾素抗體〖解析〗:(1)由圖可知,目的基因兩側(cè)都是黏性末端,根據(jù)表中三種限制酶的識(shí)別序列和切割位點(diǎn)(EcoRⅤ酶切形成的是平末端,Sau3AⅠ和BamHⅠ酶切形成的末端都是黏性末端,且堿基序列均為(GATC)可知,還需在引物的一端加上GATC序列,以便于P1的構(gòu)建和篩選。若用Sau3AⅠ切割會(huì)同時(shí)破壞氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因,若用限制酶EcoRⅤ切割,產(chǎn)生的是平末端,且會(huì)破壞復(fù)制原點(diǎn),因此不能用EcoRⅤ和Sau3AⅠ切割,應(yīng)該用BamHⅠ切割,其會(huì)破壞氨芐青霉素抗性基因,不會(huì)破壞四環(huán)素抗性基因,因此成功導(dǎo)入P1的受體菌落具有四環(huán)素抗藥性,沒有氨芐青霉素抗藥性。(2)據(jù)以上分析可知,過程③表示構(gòu)建基因表達(dá)載體的過程,需要用到限制酶和DNA連接酶,其中限制酶為BamHⅠ。為了保證目的基因能夠正常表達(dá),在構(gòu)建P1時(shí)需要將目的基因插入啟動(dòng)子和終止子之間。(3)大腸桿菌具有繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對較少等特點(diǎn),常利用大腸桿菌作為受體菌。(4)若要檢測是否表達(dá)出干擾素,可用干擾素抗體對工程菌中提取的蛋白質(zhì)進(jìn)行檢測。3.〖答案〗:(1)多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)解旋(2)Taq4種脫氧核苷酸堿基互補(bǔ)配對原則(3)1/8171009120〖解析〗:(1)PCR是多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的縮寫。加熱使DNA雙鏈打開,這一步是打開氫鍵,在細(xì)胞中是在解旋酶的作用下進(jìn)行的。(2)當(dāng)溫度降低時(shí),引物與模板末端結(jié)合,在Taq酶的作用下,引物沿模板延伸,最終合成2個(gè)DNA分子,此過程中的原料是4種脫氧核苷酸,遵循的原則是堿基互補(bǔ)配對原則。(3)PCR技術(shù)使DNA分子大量復(fù)制,若將一個(gè)用15N標(biāo)記的DNA分子放入試管中,以14N標(biāo)記的脫氧核苷酸為原料,連續(xù)復(fù)制4次之后,總DNA數(shù)達(dá)到24=16個(gè),其中含15N的DNA是2個(gè),所以15N標(biāo)記的DNA分子占全部DNA分子的比例為2/16=1/8。根據(jù)題意可知:A=T=860,總堿基數(shù)是4000,所以G=C=1140,那么擴(kuò)增4代,需要提供的胞嘧啶脫氧核苷酸的個(gè)數(shù)是1140×(24-1)=17100個(gè)。其中在第四代共產(chǎn)生8個(gè)DNA,所以在該過程中利用的胞嘧啶脫氧核苷酸的個(gè)數(shù)是1140×8=9120個(gè)。4.〖答案〗:(1)胰島素基因(2)基因表達(dá)載體的構(gòu)建(3)胰島B氨基酸不同(4)感受態(tài)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、花粉管通道法〖解析〗:(1)速效胰島素是通過蛋白質(zhì)工程獲得的,是自然界不存在的蛋白質(zhì),所以需要對胰島素基因進(jìn)行定向改造。(2)基因工程的核心步驟是構(gòu)建基因表達(dá)載體。(3)獲取目的基因,即胰島素基因,一是通過從能表達(dá)胰島素基因的胰島B細(xì)胞中提取合成的胰島素mRNA,經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄過程合成;二是通過分析胰島素的氨基酸序列,根據(jù)密碼子表推出mRNA中堿基序列,進(jìn)而推出基因中的堿基序列,進(jìn)行人工合成。因?yàn)槊艽a子具有簡并性,即不同密碼子可能對應(yīng)同一種氨基酸,所以利用上述兩種方法獲得的基因結(jié)構(gòu)是不同的。(4)受體細(xì)胞是大腸桿菌時(shí),為了使目的基因能順利導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi),一般需要用CaCl2處理,目的是增大大腸桿菌的通透性,使其成為感受態(tài)細(xì)胞。將重組的DNA導(dǎo)入植物細(xì)胞常采用的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、花粉管通道法等。5.〖答案〗:(1)黑麥草與大豆之間存在生殖隔離(2)lacZ