2019-2020年高考生物大一輪復(fù)習(xí) 1.1.2-1.1.3基因工程的應(yīng)用 蛋白質(zhì)工程考題演練 中圖版選修3.doc

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2019-2020年高考生物大一輪復(fù)習(xí) 1.1.2-1.1.3基因工程的應(yīng)用 蛋白質(zhì)工程考題演練 中圖版選修3 1.(xx威海模擬)科學(xué)家將人的生長(zhǎng)激素基因與某種細(xì)菌(不含抗生素抗性基因)的DNA分子進(jìn)行重組，并成功地在該細(xì)菌中得以表達(dá)(如下圖)。請(qǐng)據(jù)圖分析回答： (1)過(guò)程①所示獲取目的基因的方法是_________________________________。 (2)細(xì)菌是理想的受體細(xì)胞，這是因?yàn)樗黖______________________________。 (3)質(zhì)粒A與目的基因結(jié)合時(shí)，首先需要用____________________酶將質(zhì)粒切開(kāi)“缺口”，然后用____________________酶將質(zhì)粒與目的基因“縫合”起來(lái)。 (4)若將細(xì)菌B先接種在含有__________________________的培養(yǎng)基上能生長(zhǎng)，說(shuō)明該細(xì)菌中已經(jīng)導(dǎo)入外源質(zhì)粒，但不能說(shuō)明外源質(zhì)粒是否成功插入目的基因；若將細(xì)菌B再重新接種在含有____________________________的培養(yǎng)基上不能生長(zhǎng)，則說(shuō)明細(xì)菌B中已經(jīng)導(dǎo)入了插入目的基因的重組載體。 (5)檢測(cè)工程菌中的生長(zhǎng)激素基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA和是否翻譯出生長(zhǎng)激素，可采用的技術(shù)分別是__________________、________________________。 【解析】(1)圖中過(guò)程①是以RNA為模板，通過(guò)反轉(zhuǎn)錄法獲取目的基因。(2)細(xì)菌具有繁殖快、單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少等優(yōu)點(diǎn)，因此是基因工程中的理想的受體細(xì)胞。(3)構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，需先用限制性內(nèi)切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(lái)。(4)質(zhì)粒A和重組載體中都有完整的抗氨芐青霉素基因，因此細(xì)菌有氨芐青霉素抗性說(shuō)明該細(xì)菌中已經(jīng)導(dǎo)入外源質(zhì)粒，但不能說(shuō)明外源質(zhì)粒是否成功插入目的基因；重組載體中四環(huán)素抗性基因內(nèi)插入了目的基因，不能表達(dá)，因此細(xì)菌對(duì)四環(huán)素?zé)o抗性則說(shuō)明細(xì)菌B中已經(jīng)導(dǎo)入了插入目的基因的重組載體。(5)檢測(cè)mRNA和生長(zhǎng)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 (2)繁殖快、單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少 (3)限制性內(nèi)切　DNA連接 (4)氨芐青霉素　四環(huán)素 (5)分子雜交　抗原—抗體雜交 【易錯(cuò)提醒】(1)在基因工程的四個(gè)操作步驟中，只有第三步將重組載體導(dǎo)入受體細(xì)胞不需要堿基互補(bǔ)配對(duì)，其余三個(gè)步驟都涉及堿基互補(bǔ)配對(duì)。 (2)原核生物繁殖快、多為單細(xì)胞、遺傳物質(zhì)相對(duì)較少，有利于目的基因的復(fù)制與表達(dá)，因此常用大腸桿菌等原核生物作為受體細(xì)胞。 2.浙江大學(xué)農(nóng)學(xué)院某教授的課題組最新研究發(fā)現(xiàn)，一種植物激素——油菜素內(nèi)酯能促進(jìn)農(nóng)藥在植物體內(nèi)的降解和代謝。研究人員發(fā)現(xiàn)，用油菜素內(nèi)酯處理后，許多參與農(nóng)藥降解的基因(如P450)的表達(dá)和酶活性都得到提高，在這些基因的“指導(dǎo)”下合成的蛋白酶能把農(nóng)藥逐漸轉(zhuǎn)化為水溶性物質(zhì)或低毒無(wú)毒物質(zhì)，有的則被直接排出體外。某課題組進(jìn)一步進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)操作，請(qǐng)回答： (1)獲得油菜素內(nèi)酯基因的方法有____________、__________(舉兩種即可)。第①步用PCR技術(shù)擴(kuò)增基因時(shí)用到的耐高溫的酶通常是指______________。步驟②用到的酶有________________________________。 (2)圖中導(dǎo)入重組質(zhì)粒的方法是__________。在導(dǎo)入之前應(yīng)用____________處理。 (3)導(dǎo)入重組質(zhì)粒以后，往往還需要進(jìn)行檢測(cè)和篩選，可用__________________制成探針，檢測(cè)是否導(dǎo)入了重組基因；在培養(yǎng)基中加入________可將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來(lái)。 (4)請(qǐng)你為該課題命名：_____________________________________________。 (5)請(qǐng)你說(shuō)說(shuō)該研究發(fā)現(xiàn)的生態(tài)學(xué)意義：_______________________________。 【解析】(1)油菜素內(nèi)酯基因是目的基因，獲得目的基因的方法有：從cDNA文庫(kù)中獲取、從基因文庫(kù)中獲取、人工合成目的基因或利用PCR技術(shù)擴(kuò)增等。PCR技術(shù)中耐高溫的酶是DNA聚合酶(Taq酶)。步驟②是對(duì)質(zhì)粒進(jìn)行剪切和拼接，要用到限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶。(2)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)菌中，采用Ca2+轉(zhuǎn)化法，導(dǎo)入前應(yīng)用CaCl2溶液處理，成為感受態(tài)細(xì)胞，增加受體細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性。(3)對(duì)目的基因表達(dá)和篩選中應(yīng)用紅霉素抗性基因制成探針，檢測(cè)是否導(dǎo)入重組基因；篩選出含有目的基因的細(xì)胞可在培養(yǎng)基中加入紅霉素。(4)課題命名可以是：探究油菜素內(nèi)酯能否促進(jìn)土壤中農(nóng)藥的分解。(5)該項(xiàng)研究的意義：加速農(nóng)藥的分解，降低植物體內(nèi)的農(nóng)藥含量，有利于環(huán)境保護(hù)和人體健康。 答案：(1)從cDNA文庫(kù)中獲取　從基因文庫(kù)中獲取　人工合成目的基因或利用PCR技術(shù)擴(kuò)增(任答兩種即可)　DNA聚合酶　限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶 (2)Ca2+轉(zhuǎn)化法　氯化鈣溶液 (3)紅霉素抗性基因　紅霉素 (4)探究油菜素內(nèi)酯能否促進(jìn)土壤中農(nóng)藥的分解 (5)加速農(nóng)藥的分解，降低植物體內(nèi)的農(nóng)藥含量，有利于環(huán)境保護(hù)和人體健康 【加固訓(xùn)練】下面是將乙肝病毒控制合成病毒表面主蛋白的基因HBsAg導(dǎo)入巴斯德畢赤酵母菌生產(chǎn)乙肝疫苗的過(guò)程及有關(guān)資料，請(qǐng)分析回答下列問(wèn)題： 資料1：巴斯德畢赤酵母菌是一種甲基營(yíng)養(yǎng)型酵母菌，能將甲醇作為其唯一碳源，此時(shí)AOX1基因受到誘導(dǎo)而表達(dá)[5′AOX1和3′AOX1(TT)分別是基因AOX1的啟動(dòng)子和終止子]。 資料2：巴斯德畢赤酵母菌體內(nèi)無(wú)天然質(zhì)粒，所以科學(xué)家改造出了圖1所示的pPIC9K質(zhì)粒用作載體，其與目的基因形成的重組載體經(jīng)酶切后可以與酵母菌染色體發(fā)生同源重組，將目的基因整合于染色體中以實(shí)現(xiàn)表達(dá)。 資料3：限制性內(nèi)切酶酶切位點(diǎn) (1)如果要將HBsAg基因和pPIC9K質(zhì)粒重組，應(yīng)該在HBsAg基因兩側(cè)的A和B位置接上__________、__________限制性內(nèi)切酶識(shí)別序列，這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是避免質(zhì)粒和目的基因自身環(huán)化。 (2)酶切獲取HBsAg基因后，需用__________將其連接到pPIC9K質(zhì)粒上，形成重組載體，并將其導(dǎo)入大腸桿菌以獲取______________。 (3)步驟3中應(yīng)選用限制性內(nèi)切酶__________來(lái)切割重組載體獲得重組DNA，然后將其導(dǎo)入巴斯德畢赤酵母細(xì)胞。 (4)為了確認(rèn)巴斯德畢赤酵母細(xì)胞轉(zhuǎn)化是否成功，在培養(yǎng)基中應(yīng)該加入卡拉霉素以便篩選，轉(zhuǎn)化后的細(xì)胞中是否含有HBsAg基因，可以用____________________方法進(jìn)行檢測(cè)。 (5)轉(zhuǎn)化的酵母細(xì)胞在培養(yǎng)基上培養(yǎng)一段時(shí)間后，需要向其中加入________以維持其生活，同時(shí)誘導(dǎo)HBsAg基因表達(dá)。 (6)與大腸桿菌等細(xì)菌相比，用巴斯德畢赤酵母細(xì)胞作為基因工程的受體細(xì)胞，其優(yōu)點(diǎn)是在蛋白質(zhì)合成后，細(xì)胞可以對(duì)其進(jìn)行________并分泌到細(xì)胞外，便于提取。 【解析】(1)重組載體上的目的基因若要表達(dá)，需目的基因的首尾含有啟動(dòng)子和終止子。而SnaBⅠ、AvrⅡ識(shí)別的序列在啟動(dòng)子與終止子之間，所以只有在目的基因兩側(cè)A和B位置分別接上這兩種酶的識(shí)別序列，并用SnaBⅠ、AvrⅡ這兩種限制性內(nèi)切酶對(duì)質(zhì)粒和目的基因同時(shí)切割，才會(huì)既各自出現(xiàn)相同的黏性末端，便于重組與表達(dá)，又可防止環(huán)化。 (2)用DNA連接酶將切割后的HBsAg基因和pPIC9K質(zhì)粒連接成重組載體，導(dǎo)入大腸桿菌體內(nèi)，目的是利用大腸桿菌短時(shí)間內(nèi)可獲取大量的重組載體。 (3)重組載體的兩側(cè)分別是啟動(dòng)子和終止子，除BglⅡ外，其他限制性內(nèi)切酶會(huì)破壞含有啟動(dòng)子、終止子的目的基因。 (4)用DNA分子雜交技術(shù)檢測(cè)是否導(dǎo)入目的基因。 (5)資料1顯示，甲醇為該酵母菌的唯一碳源，同時(shí)誘導(dǎo)HBsAg基因表達(dá)。 (6)酵母菌為真核生物，細(xì)胞內(nèi)具有對(duì)分泌蛋白加工的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等細(xì)胞器，細(xì)菌等原核生物不具有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等細(xì)胞器。 答案：(1)SnaBⅠ　AvrⅡ (2)DNA連接酶　大量重組質(zhì)粒　(3)BglⅡ (4)DNA分子雜交　(5)甲醇　(6)加工(修飾) 3.(xx青島模擬)我國(guó)科學(xué)家成功克隆了控制水稻理想株型的關(guān)鍵多效基因IPA1。研究發(fā)現(xiàn)，基因IPA1發(fā)生突變后，會(huì)使水稻穗粒數(shù)和千粒重(以克表示的一千粒種子的重量)增加，同時(shí)莖稈變得粗壯，增加了抗倒伏能力。實(shí)驗(yàn)顯示，將突變后的IPA1基因?qū)氤Ｒ?guī)水稻品種，可以使其產(chǎn)量增加10%以上。如圖表示該水稻新品種的簡(jiǎn)易培育流程，據(jù)圖回答問(wèn)題。 (1)上圖所示流程中步驟①是實(shí)驗(yàn)所用技術(shù)的核心步驟。此步驟使________________和________________構(gòu)成重組載體。 (2)將重組載體導(dǎo)入土壤農(nóng)桿菌之前，常用________________處理該細(xì)菌，以增加該細(xì)菌________________的通透性。 (3)每個(gè)含突變基因IPA1的重組載體中至少含____________個(gè)限制性內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)。 (4)④過(guò)程應(yīng)用的主要生物技術(shù)是____________________，原理是____________________________。 (5)從變異類(lèi)型上分析，常規(guī)水稻出現(xiàn)IPA1基因控制的新性狀應(yīng)該屬于可遺傳變異中的________________。 【解析】(1)基因工程操作的核心步驟是把目的基因和載體連接成重組載體，這里的目的基因是突變的IPA1基因，載體則用Ti質(zhì)粒。 (2)用Ca2+處理細(xì)菌，增大細(xì)菌細(xì)胞壁的通透性，可以提高導(dǎo)入重組載體的成功率。 (3)形成的重組載體中至少含有1個(gè)限制性內(nèi)切酶的識(shí)別位點(diǎn)，且每個(gè)限制性內(nèi)切酶識(shí)別位點(diǎn)只能插入1個(gè)目的基因。 (4)(5)利用細(xì)胞的全能性，已經(jīng)導(dǎo)入目的基因的受體細(xì)胞通過(guò)植物組織培養(yǎng)可以形成完整的新品種植株，這種新品種植株中的新性狀的出現(xiàn)屬于基因重組。 答案：(1)突變的IPA1基因　Ti質(zhì)粒 (2)Ca2+　細(xì)胞壁　(3)1 (4)植物組織培養(yǎng)　植物細(xì)胞的全能性 (5)基因重組 【延伸探究】若將該題目(5)中的“常規(guī)水稻”字眼去掉，變異類(lèi)型應(yīng)屬于哪種類(lèi)型？為什么？ 提示：基因突變。若去掉“常規(guī)水稻”字眼，則考查IPA1基因控制的性狀，所以屬于基因突變。 4.抗旱植物體內(nèi)的抗旱基因?yàn)镽，旱敏基因?yàn)閞。研究表明，多數(shù)抗旱農(nóng)作物能通過(guò)細(xì)胞代謝產(chǎn)生一種代謝產(chǎn)物，調(diào)節(jié)根部細(xì)胞內(nèi)的滲透壓，此代謝產(chǎn)物在葉肉細(xì)胞內(nèi)很難找到。 (1)抗旱農(nóng)作物的葉肉細(xì)胞內(nèi)難以找到與抗旱有關(guān)的代謝產(chǎn)物的原因是________________________。 (2)現(xiàn)已制備足夠多的R探針和r探針，通過(guò)探針來(lái)檢測(cè)某植物相關(guān)的基因型。請(qǐng)據(jù)圖分析回答： ①圖中擴(kuò)增基因常用的方法是__________。若已提取到某抗旱植物Rr的葉肉細(xì)胞總DNA，______(“能”或“不能”)以DNA為模板直接擴(kuò)增抗旱基因，擴(kuò)增過(guò)程中尋找抗旱基因的位置依靠__________________。 ②圖中處理基因獲取單鏈DNA常用的方法有__________________________。 ③濾膜上DNA分子雜交發(fā)生在_________________之間。 ④若被檢植物只發(fā)生A現(xiàn)象，則被檢植物的基因型為_(kāi)_______________。 【解析】(1)該代謝產(chǎn)物不存在的原因是基因未表達(dá)，起調(diào)節(jié)作用的抗旱基因存在于根細(xì)胞內(nèi)，葉片細(xì)胞內(nèi)含有目的基因但未表達(dá)，這是細(xì)胞分化的結(jié)果。 (2)體外快速擴(kuò)增DNA的方法是PCR技術(shù)；擴(kuò)增時(shí)首先引物要與互補(bǔ)序列結(jié)合，然后在DNA聚合酶的作用下延伸，所以可以通過(guò)引物來(lái)尋找相關(guān)基因；解旋的方法有加熱和用解旋酶處理；發(fā)生雜交的是探針與R基因或r基因，A圖表示只形成了R與探針的雜交斑，其基因型為RR。 答案：(1)基因選擇性表達(dá) (2)①PCR技術(shù)　能　引物 ②解旋酶處理或加熱 ③探針與R基因或r基因?、躌R 5.干擾素是動(dòng)物體內(nèi)合成的一種蛋白質(zhì)，可以用于治療病毒感染和癌癥，但體外保存相當(dāng)困難，如果將其分子上的一個(gè)半胱氨酸變成絲氨酸，就可在-70℃條件下保存半年，給廣大患者帶來(lái)福音。 (1)蛋白質(zhì)的合成是受基因控制的，因此獲得能夠控制合成“可以保存的干擾素”的基因是生產(chǎn)的關(guān)鍵，依據(jù)蛋白質(zhì)工程原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程，讓動(dòng)物生產(chǎn)“可以保存的干擾素”： (2)基因工程和蛋白質(zhì)工程相比較，基因工程在原則上只能生產(chǎn)______________的蛋白質(zhì)，不一定符合______________需要。而蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(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(guò)______________或______________，對(duì)現(xiàn)有蛋白質(zhì)進(jìn)行______________或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類(lèi)的生產(chǎn)和生活需要。 (3)蛋白質(zhì)工程實(shí)施的難度很大，原因是蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的______________結(jié)構(gòu)。 (4)對(duì)天然蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，應(yīng)該直接對(duì)蛋白質(zhì)分子進(jìn)行操作，還是通過(guò)對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)？______________________________________________________ ___________________________________________________________________。 原因是：____________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 【解析】(1)蛋白質(zhì)工程的基本流程為根據(jù)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能推測(cè)出蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及控制該蛋白質(zhì)的基因的脫氧核苷酸序列。 (2)蛋白質(zhì)工程的實(shí)質(zhì)是通過(guò)對(duì)基因改造或修飾制造自然界不存在的符合人們生產(chǎn)和生活需要的蛋白質(zhì)。 (3)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，很難根據(jù)預(yù)期功能來(lái)預(yù)測(cè)出空間結(jié)構(gòu)。 (4)基因控制蛋白質(zhì)的合成，對(duì)基因的改造相當(dāng)于間接改造了蛋白質(zhì)。 答案：(1)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能　預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)　 應(yīng)有的氨基酸序列　相對(duì)應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因) (2)自然界已存在　人類(lèi)生產(chǎn)和生活　基因修飾　 基因合成　改造 (3)空間(或高級(jí)) (4)應(yīng)該通過(guò)對(duì)基因的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)天然蛋白質(zhì)的改造 第一，任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因也就是對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行了改造，而且改造過(guò)的蛋白質(zhì)可以通過(guò)改造過(guò)的基因遺傳下去。如果對(duì)蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過(guò)的蛋白質(zhì)分子也無(wú)法遺傳；其次，對(duì)基因進(jìn)行改造比對(duì)蛋白質(zhì)直接進(jìn)行改造要容易操作，難度要小得多