tceic.com
简单学习网 让学习变简单
相关文档
相关标签
当前位置:首页 >> 学科竞赛 >>

【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第36讲 基因工程 新人教版


第 36 讲
[考纲要求]

基因工程

1.基因工程的诞生(Ⅰ)。2.基因工程的原理及技术(Ⅱ)。3.基因工程的应用

(Ⅱ)。4.蛋白质工程(Ⅰ)。 考点一 基因工程的概念和基本工具[重要程度:★★★☆☆]

一、基因工程的概念 1.供体:提供目的基因。 2.操作环境:体外。 3.操作水

平:分子水平。 4.原理:基因重组。 5.受体:表达目的基因。 6.本质:性状在受体体内的表达。 7.优点:克服远缘杂交不亲和的障碍,定向改造生物的遗传性状。 二、DNA 重组技术的基本工具 1.限制性核酸内切酶(简称:限制酶) (1)来源:主要是从原核生物中分离纯化出来的。 (2)作用:识别特定的核苷酸序列并切开相应两个核苷酸之间的磷酸二酯键。 (3)结果:产生黏性末端或平末端。 2.DNA 连接酶 (1)种类:按来源可分为 E·coli DNA 连接酶和 T4DNA 连接酶。 (2)作用:将双链 DNA 片段“缝合”起来,恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的磷酸二 酯键。 3.载体 (1)种类:质粒、λ 噬菌体的衍生物、动植物病毒等。 能自我复制 ? ? (2)质粒的特点?有一个至多个限制酶切割位点 ? ?有特殊的标记基因

1.下图为限制酶和 DNA 连接酶的关系,据图回答:

1

(1)限制酶和 DNA 连接酶的作用部位相同吗?相同。 (2)DNA 连接酶起作用时是否需要模板?不需要。 2.探究载体所具条件的意义 条 件 意 义

稳定并能自我复制 有一个至多个限制酶切割位点 具有特殊的标记基因

目的基因稳定存在且数量可扩大 可携带多个或多种外源基因 便于重组 DNA 的鉴定和选择

易错警示 巧辨基因工程操作基本工具的 8 个易错点 (1)限制酶是一类酶,而不是一种酶。 (2)限制酶的成分为蛋白质,其作用的发挥需要适宜的理化条件,高温、强酸或强碱均易使 之变性失活。 (3)在切割目的基 因和载体时要求用同一种限制酶,目的是产生相同的黏性末端。 (4)将一个基因从 DNA 分子上切割下来,需要切两处,同时产生 4 个黏性末端。 (5)不同 DNA 分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同, 同一个 DNA 分子用不同的限 制酶切割,产生的黏性末端一般不相同。 (6)限制酶切割位点应位于标记基因之外,不能破坏标记基因,以便进行检测。 (7)基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。 基因工程中的载体是 DNA 分子, 能 将目的基因导入受体细胞内;膜载体是蛋白质,与细胞膜的通透性有关。 (8)基因工程中有 3 种工具,但工具酶只有 2 种。

1.已知一双链 DNA 分子,用限制酶Ⅰ切割得到长度为 120 kb(kb:千碱基对)片段;用限制 酶Ⅱ切割得到 40 kb 和 80 kb 两个片段;同时用限制酶Ⅰ和限制酶Ⅱ切割时,得到 10 kb、 80 kb 和 30 kb 3 个片段。据此分析该双链 DNA 分子结构及酶切位点情况为 ( )

答案 D 解析 根据题意,该 DNA 用限制酶Ⅰ切割后长度不变,故为环状 DNA,根据两酶的作用 特点,可知酶切图谱为 D。 2. 如图所示为部分双链 DNA 片段,下列有关基因工程中工具酶功能的叙述,错误的是(双 选) ( )
2

A.切断 a 处的酶为限制酶 B.连接 a 处的酶为 DNA 聚合酶 C.切断 b 处的酶为 DNA 解旋酶 D.连接 b 处的酶为 RNA 聚合酶 答案 BD 解析 限制酶能识别特定的核苷酸序列,并且能在特定的切点上切割 DNA 分子,通常形 成黏性末端,即能切割 DNA 链外侧的磷酸二酯键(图中的 a 处),内侧碱基对之间的氢键 (b 处)可通过 DNA 解旋酶水解。DNA 连接酶将切断的磷酸二酯键进行连接,即图中的 a 处。RNA 聚合酶的作用是催化 DNA 的转录。

与 DNA 有关的酶的比较 作用底物 限制酶 DNA 连接酶 DNA 聚合酶 DNA 解旋酶 DNA(水解)酶 DNA 分子 DNA 片段 脱氧核苷酸 DNA 分子 DNA 分子 作用部位 磷酸二酯键 磷酸二酯键 磷酸二酯键 碱基对间 的氢键 磷酸二酯键 形成产物 黏性末端或平末端 重组 DNA 分子 子代 DNA 形成脱氧核苷酸单链 游离的脱氧核苷酸

考点二 基因工程的操作与应用[重要程度:★★★★☆]

1. 操作步骤: 获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检 测与鉴定。 2.应用:培育转基因植物和 转基因动物,生产基因工程药物,进行基因治疗。

1.观察基因工程的操作过程,分析每一步骤的操作程序

3

①从基因文库中获取 ? ? (1)获取目的基因 —?②利用PCR技术扩增 ? ?③通过化学方法人工合成

①目的基因 ? ?②启动子 (2)基因表达载体的构建—组成? ③终止子 ? ?④标记基因

(3)将目的基因导入受体细胞

①植物:农杆菌转化法、基因 ? ? 枪法、花粉管通道法 —方法? ②动物:显微注射技术 ? ?③微生物:感受态细胞法

4

(4)目的基因的检测与鉴定

? 基因的有无 ?②利用分子杂交技术检测目的基因的 ? 转录 ?③利用抗原—抗体杂交技术检测目的基 ? 因的翻译 ④利用个体生物学水平的鉴定检测重 ? ? 组性状的表达
①利用DNA分子杂交技术检测目的 动物 显微注射技术 受精卵 将含有目的基因的表达 载体提纯→取卵(受精 卵)→显微注射→受精卵 发育→获得具有新性状 的动物
2+

2.探究目的基因导入不同受体细胞的过程 生物种类 常用方法 受体细胞 植物 农杆菌转化法 体细胞或受精卵 将目的基因插入到 Ti 质 粒的 T?DNA 上→农杆菌 转化过程 →导入植物细胞→整合 到受体细胞染色体的 DNA 上→表达 3.目的基因的检测和鉴定 微生物 感受态细胞法 原核细胞 Ca 处理细胞→感受态 细胞→重组表达载体 DNA 分子与感受态细胞混合 →感受态细胞吸收 DNA 分子

4.探究基因治疗与基因诊断的不同点 原理 基因 治疗 基因 诊断 基因表达 操作过程 利用正常基因导入有基因缺陷的细胞中,以表达出 正常性状来治疗 制作特定 DNA 探针与病人样品 DNA 混合,分析杂交 带情况 进展 临床实验

碱基互补配对

临床应用

易错警示 规避与基因工程操作有关的 7 个失分点 (1)目的基因的插入位点不是随意的:基因表达需要启动子与终止子的调控,所以目的基 因应插入到启动子与终止子之间的部位。

5

(2)基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受体细胞)没有碱基互补配对现象。 (3)原核生物作为受体细胞的优点:繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。 (4)转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。 (5)一般情况下,用同一种限制酶切割质粒和含有目的基因的片段,但有时可用两种限制 酶分别切割质粒和目的基因,这样可避免质粒和质粒之间、目的基因和目的基因之间的 连接。 (6)不熟悉标记基因的种类和作用:标记基因的作用——筛选、检测目的基因是否导入受 体细胞,常见的有抗生素抗性基因、发光基因(表达产物为带颜色的物质)等。 (7)还应注意的问题有:①基因表达载体中,启动子(DNA 片段)≠起始密码子(RNA);终止 子(DNA 片段)≠终止密码子(RNA)。②基因表达载体的构建是最核心、最关键的一步,在 体外进行。

1. 天然的玫瑰没有蓝色花,这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因 B,而开蓝色花的矮牵 牛中存在序列已知的基因 B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰,下列操作正确的是( A.提取矮牵牛蓝色花的 mRNA,经反转录获得互补的 DNA,再扩增基因 B B.利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因 B C.利用 DNA 聚合酶将基因 B 与质粒连接后导入玫瑰细胞 D.将基因 B 直接导入大肠杆菌,然后感染并转入玫瑰细胞 答案 A 解析 如果所需要的目的基因的序列是完全未知的,往往就需要构建基因文库,然后从 基因文库中获取目的基因,而在基因序列已知的情况下,获取目的基因通常用反转录法 或利用化学方法直接人工合成,因此,A 项正确、B 项错误;将目的基因与质粒连接的酶 是 DNA 连接酶,而非 DNA 聚合酶,C 项错误;目的基因必须与载体结合后导入受体细胞 才能够自我复制和表达,且导入植物细胞常用的载体是农杆菌,而不是大肠杆菌,D 项 错误。 2. 许多大肠杆菌的质粒上含有 lacZ 基因, 其编码的产物 β -半乳糖苷酶在 X-gal 和 IPTG 存在的条件下,可以产生蓝色沉淀,使菌落呈现蓝色,否则菌落呈现白色。基因工程中 常利用该原理从导入质粒的受体细胞中筛选出真正导入重组质粒的细胞, 过程如图所示。 请据图回答下列问题: )

6

(1)基因工程中,构建基因表达载体的目的是_________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)限制酶 EcoRⅠ的识别序列和切割位点是—G AATTC—,SmaⅠ的识别序列和切割位点 是—CCC GGG—。图中目的基因被切割下来和质粒连接之前,需在目的基因的右侧连接 相 应 的 末 端 , 连 接 的 末端 序 列 是 ______________ , 连 接 过 程 中 需 要 的 基本 工 具 是 ________________。 (3)转化过程中,大肠杆菌应先用________处理,使其处于能吸收周围 DNA 的状态。 (4)菌落颜色为白色的是__________,原因是__________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)菌落③中的目的基因是否表达,可采用的检测办法是______________________。 答案 (1) 使目的基因在受体细胞中稳定存在,能遗传给后代,并表达和发挥作用 DNA 连接酶 (3)Ca
2+ ↓ ↓

(2)—TTAA

(4)菌落③

lacZ 标记基因区插入外源基因后被破

坏,不能表达出 β -半乳糖苷酶,故菌落为白色 (5)抗原—抗体杂交 解析 (1)基因工程中,构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在, 能遗传给后代,并表达和发挥作用。(2)根据限制酶 EcoRⅠ和 SamⅠ的识别序列、切割位 点和图解判断,图中目的基因被切割下来和质粒连接之前,需在目的基因的右侧连接相 应的末端,连接的末端序列是—TTAA,连接过程中需要的基本工具是 DNA 连接酶。(3) 转化过程中, 大肠杆菌应先用 Ca 处理, 使其处于能吸收周围 DNA 的状态。 (4)由于 lacZ 标记基因区插入外源基因后被破坏, 不能表达出 β -半乳糖苷酶, 故菌落③为白色菌落。 (5)可采用抗原—抗体杂交的办法检测菌落③中的目的基因是否表达。 考点三 蛋白质工程
2+

1.概念理解 (1)基础:蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。 (2)操作:基因修饰或基因合成。 (3)结果:改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质。 (4)目的:满足人类的生产和生活的需求。
7

2.操作过程 从预期的蛋白质功能出发→设计预期 的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对 应 的 脱 氧 核 苷 酸 序 列 ( 基 因 )→ 基 因 表 达 → 产 生 需 要 的 蛋 白 质 。

探究蛋白质工程与基因工程的区别和联系 项目 蛋白质工程 预期蛋白质的功能→设计预期的 过 程 区 别 实 质 结 果 蛋白质结构→推测应有的氨基酸 序列→推测相对应的脱氧核苷酸 序列→合成 DNA→表达出蛋白质 定向改造或生产人类所需要的蛋 白质 生产自然界中没有的蛋白质 基因工程 获取目的基因→构建基因表达载体 →将目的基因导入受体细胞→目的 基因的检测与鉴定 定向改造生物的遗传特性,以获得 人类所需的生物类型或生物产品 生产自然界中已有的蛋白质

蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程,因为对 联系 现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质,都必须通过基因修饰或基因合成 来实现

干扰素是动物体内合成的一种蛋白质, 可以用于治疗病毒感染和癌症, 但体外保存相当困 难,如果将其分子中的一个半胱氨酸变成丝氨酸,就可以在-70 ℃条件下保存半年,给 广大患者带来了福音。 (1)蛋白质的合成是受基因控制的,因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因 是生产的关键, 依据蛋白质工程原理, 设计实验流程, 让动物生产“可以保存的干扰素”:

(2)基因工程和蛋白质工程相比较,基因工程在原则上只能生产____________的蛋白质, 不一定符合______________的需要。 而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物 功能的关系为基础,通过__________或__________,对现有蛋白质进行________,或制造 一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活需要。
8

(3)蛋白质工程实施的难度很大,原因是蛋白质具有十分复杂的________结构。 (4)对天然蛋白质进行改造,应该直接对蛋白质分子进行操作,还是通过对基因的操作来 实现? __________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 原因是: ________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)预期的蛋白质功能 苷酸序列 ( 基因 ) 预期的蛋白质结构 应有的氨基酸序列 相对应的脱氧核 人类生产和生活 基因修饰 基因合成 改造

( 2) 自然界已存在

(3)空间(或高级) (4)应该从对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造 首先, 任何一种 天然蛋白质都是由基因编码的, 改造了基因也就是改造了蛋白质, 并且改造过的蛋白质可 以通过改造过的基因遗传给下一代。如果对蛋白质直接改造,即使改造成功,被改造过的 蛋白质分子还是无法遗传;其次,对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作, 难度要小得多 解析 (1)蛋白质工程的基本流程为: 根据预期的蛋白质功能, 设计出预期的蛋白质结构, 推测应有的氨基酸序列,合成相对应的脱氧核苷酸序列。(2)蛋白质工程的实质是通过对 基因改造或基因合成,制造自然界不存在的、符合人们生产和生活需要的蛋白质。(3)蛋 白质的空间结构十分复杂,很难根据预期功能来预测出空间结构。(4)基因控制蛋白质的 合成,对基因的改造相当于间接改造了蛋白质。 高考模拟 提能训练 高考题组 1.(2013·江苏卷,22)小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应, 为了克服这个缺陷, 可选择性扩增抗体的可变区基因(目的基因)后再重组表达。 下列相关 叙述正确的是(多选) ( )

A.设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列 B.用 PCR 方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列 C.PCR 体系中一定要添加从受体细胞中提取的 DNA 聚合酶 D.一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞 答案 BD 解析 扩增后的目的基因需要与表达载体连接, 这将涉及相关限制酶识别的序列, 故设计 引物时应考虑相关的碱基序列,A 错误;PCR 过程中,通过引物与模板链配对连接后,按

9

照碱基互补配对原则进行延伸,故不必知道目的基因的全部序列,B 正确;PCR 体系中添 加的是耐高温的 DNA 聚合酶,C 错误;受体细胞的选择应适合目的基因的表达,如制备分 泌蛋白的最佳受体是真核细胞,D 正确。 2.(2013·广东卷,3)从某海洋动物中获得一基因,其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较 强的多肽 P1。目前在 P1 的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物,首先要做的是 ( )

A.合成编码目的肽的 DNA 片段 B.构建含目的肽 DNA 片段的表达载体 C.依据 P1 氨基酸序列设计多条模拟肽 D.筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽 答案 C 解析 由题可知,多肽 P1 为抗菌性强和溶血性也强的多肽,但是要设计出抗菌性强但溶 血性弱的多肽, 即在 P1 的基础之上设计出自然界原本不存在的蛋白质, 应用蛋白质工程, 首先应依据 P1 氨基酸序列设计多条模拟肽,即答案为 C。 3.(2011·海南卷,31)回答下列有关基因工程的问题: (1)构建基因工程表达载体时,用不同类型的限制酶切割 DNA 后,可能产生黏性末端,也 可能产生________末端。 若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接, 则应选 择能使二者产生____________(相同、不同)黏性末端的限制酶。 (2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时,构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等,其 中启动子的作用是________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 在用表达载体转化大肠杆菌时, 常用________________处理大肠杆菌, 以利于表达载体进 入;为了检测胰岛素基因是否转录出了 mRNA,可用标记的胰岛素基因片段作探针与 mRNA 杂交,该杂交技术称为______________________。为了检测胰岛素基因转录的 mRNA 是否 翻译成________,常用抗原—抗体杂交技术。 (3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞, 先要将目的基因插入农杆菌 Ti 质粒的________中, 然后用该农杆菌感染植物细胞, 通过 DNA 重组将目的基因插入植物细 胞的______________上。 答案 (1)平 相同 (2)驱动胰岛素基因转录出 mRNA CaCl2 溶液(或 Ca ) 分子杂交
2+

技术 蛋白质 (3)T?DNA 染色体 DNA 解析 (1)DNA 分子经限制酶切割产生的 DNA 片段末端通常有两种形式:黏性末端和平末 端。当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将 DNA 切开时,产生的是黏性末端。而当限制 酶在它识别序列的中心轴线处切开时, 产生的是平末端。 要使目的基因和质粒直接进行连 接,应使用同种限制酶切割目的基因和质粒,使二者产生相同黏性末端。(2)一个基因表

10

达载体的组成,除含有目的基因外,还必须有启动子、终止子和标记基因。启动子是一段 有特殊结构的 DNA 片段,位于基因首端,是 RNA 聚合酶识别和结合部位,可以驱动目的基 因转录出 mRNA。在用表达载体转化大肠杆菌时,为便于表达载体进入,常用 CaCl2 溶液处 理大肠杆菌。要检测目的基因是否转录出对应的 mRNA,可采用分子杂交技术,即用目的 基因片段作探针,与 mRNA 杂交,如果显示出杂交带,则表明目的基因转录出了 mRNA。(3) 运用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时,要先将目的基因插入农杆菌 Ti 质粒的 T?DNA 中,然后用该农杆菌感染植物细胞,通过 DNA 重组将目的基因插入到植物细胞的染 色体 DNA 上。 模拟题组 4.将 ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒 pET28b 导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下 列叙述错误的是 A.每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒 B.每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点 C.每个限制性核酸内切酶识别 位点至少插入一个 ada D.每个插入的 ad a 至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子 答案 C 解析 大肠杆菌成功表达出腺苷酸脱氨酶,说明这些大肠杆菌都至少含有一个重组质粒, A 项正确;作为载体的条件为至少含有一个或多个酶切位点,所以作为载体的质粒至少含 有一个限制性核酸内切酶识别位点,B 项正确;作为基因表达载体应包括目的基因、启动 子、终止子、标记基因四部分,但并不是每个酶切位点都至少插入一个 ada, C 项错误; 由于这些目的基因成功表达,所以每个 ada 至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子,D 项正确。 5.现代生物技术并不是各自独立的,而是相互联系、相互渗透的。下图表示利用乳腺生物反 应器生产某种动物蛋白的流程示意图,请分析回答下列问题: ( )

(1) 该生产流程中应用到的现代生物技术有 ____________ 、 _____________(写出其中两 种)。 (2)图中 A、B 分别表示______________________________、________________________。 (3)为提高培育成功率,进行②过程之前,对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因

11

探针进行____________检测,对受体动物的处理是用______________进行同期发情处理。 (4)蛋白质工程中, 要对蛋白质结构进行设计改造, 必须通过基因修饰或基因合成来完成, 而不直接改造蛋白质,原因是____________________________。 答案 列 (1)蛋白质工程 基因表达载体 基因工程 胚胎移植技术(任写两种) 促性腺激素 (2)推测应有的氨基酸序

(3)DNA(核酸)分子杂交

(4)改造后的基因能够遗传

(且改造基因易于操作) 解析 (1)由图分析知该生产流程中应用到的现代生物技术有蛋白质工程、基因工程、胚 胎移植技术等。(2)图中 A、B 分别表示推测应有的氨基酸序列、基因表达载体。(3)为提 高培育成功率, 进行②过程之前, 对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行 DNA 分子杂交,对受体动物的处理是用促性腺激素进行同期发情处理。(4)由于改造后的 基因能够遗传(且改造基因易于操作), 因此蛋白质工程中, 要对蛋白质结构进行设计改造, 必须通过基因修饰或基因合成来完成,而不直接改造蛋白质。

1.若要利用某目的基因(见图甲)和 P1 噬菌体载体(见图乙)构建重组 DNA(见图丙),限制性核 酸内切酶的酶切位点分别是 BglⅡ(A GATCT)、EcoRⅠ(G AATTC)和 Sau3AⅠ( GATC)。下 列分析合理的是 ( )
↓ ↓ ↓

A.用 EcoRⅠ切割目的基因和 P1 噬菌体载体 B.用 BglⅡ和 EcoRⅠ切割目的基因和 P1 噬菌体载体 C.用 BglⅡ和 Sau3AⅠ切割目的基因和 P1 噬菌体载体 D.用 EcoRⅠ和 Sau3AⅠ切割目的基因和 P1 噬菌体载体 答案 D 解析 解答本题的关键是要看清切割后目的基因插入的方向, 只有用 EcoRⅠ和 Sau3AⅠ切 割目的基因和 P1 噬菌体载体,构建的重组 DNA 中 RNA 聚合酶在插入的目的基因上的移动 方向才一定与图丙相同。 2.如图表示利用农杆菌转化法获得某种转基因植物的部分操作步骤。以下说法错误的是 ( )

12

A.利用含有四环素的培养基可将含Ⅱ的细菌筛选出来 B.Ⅲ是农杆菌,通过步骤③将目的基因导入植株细胞 C.⑥可与多个核糖体结合,并可以同时翻译出多种蛋白质 D.①过程的完成需要限制酶和 DNA 连接酶的参与 答案 C 解析 ⑥是一个 mRNA 分子,可与多个核糖体结合形成多聚核糖体,由于翻译的模板是同 一个 mRNA 分子,故翻译出的是同一种蛋白质。 3. 利用基因工程技术可使大肠杆菌生产人的胰岛素原。下列相关叙述中,正确的是(双选) ( A.人和大肠杆菌在合成胰岛素原时,转录和翻译的场所是不相同的 B.DNA 连接酶能催化磷酸与脱氧核糖之间形成化学键 C.通过检测发现大肠杆菌中没有胰岛素原产生,则可判断重组质粒未导入受体菌 D.人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原有较高的生物活性 答案 AB 解析 人细胞内转录的主要场所是细胞核,翻译的场所是核糖体,大肠杆菌的转录和翻 译都发生在细胞质中。磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键可由 DNA 连接酶催化形成。大 肠杆菌中没有胰岛素原产生的原因可能是基因表达受阻或含目的基因的重组质粒未导入 受体细胞。胰岛素原需经过内质网和高尔基体的加工后才能形成胰岛素,胰岛素具有较 高的生物活性。 4. 如图是从酵母菌中获取某植物需要的某种酶的基因的流程,结合所学知识及相关信息回 答下列问题: )

(1)图中 cDNA 文库________基因组文库(大于、等于、小于)。 (2)①过程提取的 DNA 需要____________的切割,B 过程是____________过程。 (3) 为 在 短 时 间 内 大 量 获 得 目 的 基 因 , 可 用 的 技 术 是 ____________ , 其 原 理 是 ________________________________________________________________________。 (4)目的基因获取之后,需要进行____________________,其组成必须有 ____________________________及标记基因等,此步骤是基因工程的核心。 (5)将该目的基因导入某双子叶植物细胞, 常采用的方法是______________________, 其 能否在此植物体内稳定遗传的关键是________________________________________,可 以用____________________________技术进行检测。 答案 (1)小于 (2)限制酶 反转录 (3)PCR 技术 DNA 双链复制 (4)基因表达载体 的构建 启动子、 终止子、 目的基因(复制原点可不答) (5)农杆菌转化法 目的基因是
13

否整合到植物细胞的染色体上 DNA 分子杂交 解析 (1)基因组文库是指将某生物的全部基因组 DNA 切割成一定长度的 DNA 片段克隆到 某种载体上形成的集合;cDNA 文库是由 mRNA 经逆转录形成的基因组成的,由于基因的 选择性表达,cDNA 文库小于基因组文库。(2)从供体细胞的 DNA 中获取目的基因,首先 应用限制酶将目的基因从其所在的 DNA 分子上切割下来; B 过程是以 mRNA 为模板合成 DNA 的过程,应为反转录过程。(3)PCR 技术是一种体外扩增 DNA 的方法,其原理为 DNA 双链 复制,能将得到的目的基因在细胞外大量扩增。(4)基因表达载体包括目的基因、标记基 因、启动子和终止子等,其构建是基因工程的核心。(5)将目的基因导入某双子叶植物细 胞常采用的方法是农杆菌转化法,目的基因只有整合到植物细胞的染色体上才能在植物 体内稳定遗传,可通过 DNA 分子杂交的方法对目的基因是否整合到染色体上进行检测。 5. 根据基因工程的有关知识,回答下列问题: (1) 限制性核酸内切酶切割 DNA 分子后产生的片段,其末端类型有 ______________ 和 ______________。 (2)质粒载体用 EcoRⅠ切割后产生的片段如下: AATTC??G G??CTTAA 为使载体与目的基因相连,含有目的基因的 DNA 除可用 EcoRⅠ切割外,还可用另一种限 制性核酸内切酶切割,该酶必须具有的特点是______________________________ ________________。 (3)按其来源不同,基因工程中所使用的 DNA 连接酶有两类,即______________DNA 连接 酶和__________________DNA 连接酶。 (4)反转录作用的模板是__________,产物是______。若要在体外获得大量反转录产物, 常采用__________技术。 (5)基因工程中除质粒外,____________和______________也可作为载体。 (6)若用重组质粒转化大肠杆菌, 一般情况下, 不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细 胞,原因是______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)黏性末端 平末端 (2)切割产生的 DNA 片段末端与 EcoRⅠ切割产生的相同 (5)λ 噬菌体的衍生物 动植

(3)E·coli T4 (4)mRNA(或 RNA) cDNA(或 DNA) PCR

物病毒 (6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源 DNA)的能力极弱 解析 限制性核酸内切酶切割 DNA 分子形成的末端通常有两种,即黏性末端和平末端。 为使载体和目的基因连接,二者必须具有相同的黏性末端,因而当使用除 EcoRⅠ之外的 其他酶进行切割时,应该产生相同的黏性末端。DNA 连接酶的来源有两个:一是大肠杆 菌,二是 T4 噬菌体。反转录是由 RNA 形成 DNA 的过程,获得大量反转录产物时常用 PCR

14

扩增技术。基因工程常用的载体是质粒,除此以外,λ 噬菌体的衍生物和动植物病毒也 可作为载体。如果用大肠杆菌作为受体细胞,必须用钙离子处理,使其处于感受态(此状 态吸收外源 DNA 的能力增强)。 6. 肺细胞中的 let-7 基因表达减弱,癌基因 RAS 表达增强,会引发肺癌。研究人员利用基 因工程技术将 let-7 基因导入肺癌细胞实现表达, 发现肺癌细胞的增殖受到抑制。 该基 因工程技术基本流程如图 1。

请回答: (1)进行过程①时, 需用________________酶切开载体以插入 let-7 基因。 载体应有 RNA 聚合酶识别和结合的部位,以驱动 let-7 基因转录,该部位称为__________。 (2)进行过程②时,需用__________酶处理贴附在培养皿壁上的细胞,以利于传代培养。 (3)研究发现,let-7 基因能影响癌基因 RAS 的表达,其影响机理如图 2。据图分析,可 从细胞中提取__________进行分子杂交, 以直接检测 let-7 基因是否转录。 肺癌细胞增 殖受到抑制,可能是由于细胞中__________(RAS mRNA/RAS 蛋白)含量减少引起的。 答案 (1)限制性核酸内切(或限制) 启动子 (2)胰蛋白 (3)RNA RAS 蛋白 解析 (1)过程①表示基因工程操作步骤中基因表达载体的构建, 在该过程中需要用限制 性核酸内切酶对载体进行切割, 以便于目的基因的插入; 启动子是一段特殊的 DNA 序列, 是 RNA 聚合酶识别和结合的位点,RNA 聚合酶结合到该位点,可驱动转录过程。 (2)过程②表示动物细胞培养,培养过程中出现接触抑制现象后,可以用胰蛋白酶处理, 使之分散成单个细胞,随后分装到新的培养瓶中进行传代培养。 (3)判断目的基因是否在受体细胞中转录, 可用分子杂交技术来检测, 从细胞中提取 mRNA 和用放射性同位素或者荧光标记的目的基因单链 DNA 片段进行杂交。根据题中信息“肺
15

细胞中的 let-7 基因表达减弱,癌基因 RAS 表达增强,会引发肺癌”知,导入 let-7 基因后,肺癌细胞的增殖受到抑制;据图 2 可知,let-7 基因影响 RAS 基因表达的机理 是:let-7 基因转录产物 miRNA 与 RAS 基因转录产物 RAS mRNA 结合,使 RAS 基因翻译 受到抑制,引起细胞中的 RAS 蛋白含量减少,进而导致癌细胞增殖受到抑制。 7. 图 1 表示含有目的基因 D 的 DNA 片段长度(bp 即碱基对)和部分碱基序列。图 2 表示一种 质粒的结构和部分碱基序列。现有 Msp Ⅰ、BamH Ⅰ、Mbo Ⅰ、Sma Ⅰ4 种限制性核酸内 切酶,它们识别的碱基序列和酶切位点分别为 C CGG、G GATCC、 GATC、CCC GGG。请回 答下列问题:
↓ ↓ ↓ ↓

(1)图 1 的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由____________________连接。 (2)若用限制酶 Sma Ⅰ完全切割图 1 中 DNA 片段,产生的末端是______末端,其产物长 度为____________________________________________________________________。 (3)若图 1 中虚线方框内的碱基对被 T-A 碱基对替换,那么基因 D 就突变为基因 d。从 杂合子中分离出图 1 及其对应的 DNA 片段,用限制酶 Sma Ⅰ完全切割,产物中共有 __________种不同长度的 DNA 片段。 (4)若将图 2 中质粒和目的基因 D 通过同种限制酶处理后进行连接, 形成重组质粒, 那么 应选用的限制酶是______。在导入重组质粒后,为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌,一 般需要用添加__________的培养基进行培养。经检测,部分含有重组质粒的大肠杆菌菌 株中目的基因 D 不能正确表达,其最可能的原因是____________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖 (2)平 Ⅰ 537 bp、790 bp、661 bp (3)4 (4)BamH

抗生素 B 同种限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因 D 与质粒反向连接 (1)一条脱氧核苷酸链中相邻的两个碱基之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧

解析

核糖—”相连的,要注意与两条脱氧核苷酸链的相邻碱基之间通过氢键相连进行区分。 (2)从 SmaⅠ的识别序列和切点可见, 其切割后产生的是平末端, 图 1 中 DNA 片段有 Sma Ⅰ 的两个识别序列,故切割后产生的产物长度为 537(534+3)bp、790(796-3-3)bp 和

16

661(658+3)bp 三种。 (3)图示方框内发生碱基对的替换后, 形成的 d 基因失去了 1 个 Sma Ⅰ的识别序列,故 D 基因、d 基因用 Sma Ⅰ完全切割后产物中除原有的 3 种长度的 DNA 片段外,还增加一种 537+790 bp 的 DNA 片段。(4)目的基因的两端都有 BamH Ⅰ的识别 序列,质粒的启动子后抗生素 A 抗性基因上也有 BamH Ⅰ的识别序列,故应选用的限制 酶是 BamH Ⅰ, 此时抗生素 B 抗性基因作为标记基因, 故筛选时培养基中要添加抗生素 B。 若重组质粒已导入了受体细胞却不能表达,很可能是因为用同种限制酶切割后,目的基 因和质粒有两种连接方式,导入受体细胞的重组质粒可能是目的基因和质粒反向连接形 成的。 8. 我们日常吃的大米中铁含量极低,科研人员通过基因工程等技术,培育出了铁含量比普 通大米高 60%的转基因水稻,改良了稻米的营养品质。如图为培育转基因水稻过程示意 图,请回答:

(1)在上述工程中, 铁结合蛋白基因称为__________, 获取该基因后常用__________技术 进行扩增。 (2)构建重组 Ti 质粒时, 通常要用同种限制酶分别切割________________和__________。 将重组 Ti 质粒转入农杆菌时,可以用________处理农杆菌,使重组 Ti 质粒易于导入。 (3)将含有重组 Ti 质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时, 通过培养基 2 的筛选培养, 可以获得 ____________________________________ ;培养基 3 与培养基 2 的区别是 ____________________________。 (4)检测培育转基因水稻的目的是否达到,需要检测转基因水稻__________________。 答案 (1)目的基因 PCR (2)含目的基因的 DNA 片段 质粒 CaCl2 (3)含有重组质粒的愈伤组织 生长素和细胞分裂素的浓度比例不同 (4)

种子中铁含量 解析 本题中培育转基因水稻的目的是获得铁含量比普 通大米高的大米,因此目的基因 为铁结合蛋白基因,要大量获得一般采用 PCR 技术进行扩增。构建重组质粒要用同种限 制酶切割含目的基因的 DNA 片段和质粒。将外植体培养成试管苗的过程要用到不同的培 养基,各培养基最明显的差别在于所添加激素的比例不同。

17


推荐相关:

【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第36讲 基因工程 新人教版

【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第36讲 基因工程 新人教版_学科竞赛_高中教育_教育专区。高考生物,知识点,一轮复习,习题,2015年高考第...


【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第29讲 植物的激素调节 新人教版

【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第29讲 植物的激素调节 新人教版_学科竞赛_高中教育_教育专区。高考生物,知识点,一轮复习,习题,2015年高考 ...


【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第14讲 基因的分离定律 新人教版

【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第14讲 基因的分离定律 新人教版_理化生_高中教育_教育专区。高考生物,知识点,一轮复习,习题,2015年高考...


【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第16讲 基因在染色体上和伴性遗传 新人教版

第16 讲 基因在染色体上和伴性遗传 [考纲要求] 伴性遗传(Ⅱ)。 考点一 ...19 答案 ②1/36 (1) 常染色体隐性遗传 伴 X 染色体隐性遗传 (2)①HhX X...


【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第10讲 光与光合作用 新人教版

【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第10讲 光与光合作用 新人教版_学科竞赛_高中教育_教育专区。高考生物,知识点,一轮复习,习题,2015年高考...


【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第33讲 生态系统的能量流动和物质循环 新人教版

【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第33讲 生态系统的能量流动和物质循环 新人教版_学科竞赛_高中教育_教育专区。高考生物,知识点,一轮复习,习题,2015年...


【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第38讲 胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题 新人教版

【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第38讲 胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题 新人教版_学科竞赛_高中教育_教育专区。高考生物,知识点,一轮复习,习...


【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第35讲 生态环境的保护 新人教版

【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第35讲 生态环境的保护 新人教版_学科竞赛_高中教育_教育专区。高考生物,知识点,一轮复习,习题,2015年高考...


【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第32讲 生态系统的结构 新人教版

【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第32讲 生态系统的结构 新人教版_理化生_高中教育_教育专区。第 32 讲 [考纲要求] 生态系统的结构(Ⅰ)。 生态系...


【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第40讲 微生物的利用 新人教版

【步步高】2015届高考生物一轮总复习精品讲义 第40讲 微生物的利用 新人教版_学科竞赛_高中教育_教育专区。高考生物,知识点,一轮复习,习题,2015年高考...

网站首页 | 网站地图
All rights reserved Powered by 简单学习网 www.tceic.com
copyright ©right 2010-2021。
文档资料库内容来自网络,如有侵犯请联系客服。zhit325@126.com