2019年高考生物總復習 第37講 基因工程課時訓練 新人教版必修3.doc

2019年高考生物總復習 第37講 基因工程課時訓練 新人教版必修3測控導航表知識點題號及難易度1.基因工程的工具、步驟及應用1,4,6,7,8(中),9(中),10(中),11(中)2.蛋白質(zhì)工程的原理及設計流程2,3,53.綜合考查12一、選擇題:本大題共6小題,每小題5分,共30分。1.下列關于基因工程的敘述中,正確的是(A)A.DNA連接酶和RNA聚合酶催化生成的化學鍵相同B.DNA連接酶對“縫合”序列不進行特異性識別,無專一性催化特點C.受體細菌若能表達質(zhì)粒載體上抗性基因,即表明重組質(zhì)粒成功導入D.培育轉基因油菜,需對受體細胞進行氯化鈣處理解析:DNA連接酶和RNA聚合酶催化生成的化學鍵都是磷酸二酯鍵;酶具有專一性的特點,對于有黏性末端的DNA片段,DNA連接酶只識別連接含有相同黏性末端的DNA片段;有些受體細菌體內(nèi)本身就含有與質(zhì)粒上相同的抗性基因,故抗性基因的表達不能作為成功導入的標志;用氯化鈣處理大腸桿菌,可增加大腸桿菌細胞壁的通透性,利于重組質(zhì)粒的導入,對于植物細胞而言,氯化鈣不起作用。2.(xx廣東理綜)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的基礎上研發(fā)抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物,首先要做的是(C)A.合成編碼目的肽的DNA片段B.構建含目的肽DNA片段的表達載體C.依據(jù)P1氨基酸序列設計多條模擬肽D.篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作為目的肽解析:蛋白質(zhì)工程是設計自然界中不存在的蛋白質(zhì),其具體的流程為:預期的蛋白質(zhì)功能預期的蛋白質(zhì)結構推測應有的氨基酸序列找到相對應的脫氧核苷酸序列。所以要先設計P1的多肽鏈,改造DNA序列,之后將新DNA導入受體細胞中表達。3.如圖表示蛋白質(zhì)工程的操作過程,下列說法不正確的是(B)A.蛋白質(zhì)工程中對蛋白質(zhì)分子結構的了解是非常關鍵的工作B.蛋白質(zhì)工程是完全擺脫基因工程技術的一項全新的生物工程技術C.a、b過程分別是轉錄、翻譯D.蛋白質(zhì)工程中可能構建出一種全新的基因解析:蛋白質(zhì)工程中了解蛋白質(zhì)分子結構如蛋白質(zhì)的空間結構、氨基酸的排列順序等,對于合成或改造基因至關重要;蛋白質(zhì)工程的進行離不開基因工程,對蛋白質(zhì)的改造是通過對基因的改造來完成的;圖中a、b過程分別是轉錄、翻譯過程;蛋白質(zhì)工程中可能根據(jù)蛋白質(zhì)的結構構建出一種全新的基因。4.(xx湖州二模)Mse、Pst、EcoR三種限制酶的識別序列及切割位點分別是:GAATTAATTC,CTGCAG,GAATTC,下圖1、圖2中箭頭表示相關限制酶的酶切點。若要用上圖質(zhì)粒和外源DNA構建重組質(zhì)粒,需要對質(zhì)粒進行改造,構建新的限制酶切位點。在構建新的限制酶切位點的過程中需要使用的酶是(B)A.限制酶Pst、DNA連接酶、DNA聚合酶B.限制酶EcoR、DNA連接酶、DNA聚合酶C.限制酶EcoR、限制酶Pst、DNA聚合酶D.限制酶Pst、限制酶EcoR、DNA連接酶解析:本題考查基因工程的操作步驟及常用的工具酶的基本知識。對質(zhì)粒改造是讓它增加第一種酶切點,第二種酶切點又不能破壞,只能用EcoR切割質(zhì)粒后增加一部分含有Mse切點的片段,這樣保證了在基因工程中目的基因和抗性基因結構的完整性,這樣先要用限制酶EcoR切割,然后用聚合酶合成Mse酶的系列,最后DNA連接酶形成環(huán)狀質(zhì)粒,這樣在構建重組質(zhì)粒時用Mse和EcoR酶切割質(zhì)粒和獲得目的基因即可。5.(xx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。某科研機構為了研發(fā)一種活性高、半衰期長的新型降鈣素,從預期新型降鈣素的功能出發(fā),推測相應的脫氧核苷酸序列,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,過程如圖:獲得的雙鏈DNA經(jīng)EcoR (識別序列和切割位點GAATTC)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。下列有關分析不正確的是(B)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DNA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。6.番茄葉片受害蟲損傷后,葉肉細胞迅速合成蛋白酶抑制劑,抑制害蟲的消化作用。人們嘗試將番茄的蛋白酶抑制劑基因?qū)胗衩?以對付猖獗的玉米螟。下圖為培育轉基因抗蟲玉米的流程圖,下列描述正確的是(C)A.可利用限制性核酸內(nèi)切酶從番茄的基因庫中獲取蛋白酶抑制劑基因B.用氯化鈣處理玉米受體細胞,有利于含目的基因的重組質(zhì)粒導入C.重組Ti質(zhì)粒應有RNA聚合酶識別和結合的部位,以啟動蛋白酶抑制劑基因的轉錄D.若將目的基因?qū)胗衩谆ǚ奂毎?通過花藥離體培養(yǎng)可獲得穩(wěn)定遺傳的轉基因玉米解析:本題考查基因工程內(nèi)容。目的基因是用限制性核酸內(nèi)切酶將DNA酶切后得到的,需篩選;氯化鈣是用于處理細菌細胞的,如果受體細胞是植物細胞,則需用纖維素酶處理,以增加目的基因?qū)氲某晒β?基因成功表達的前提是能轉錄和翻譯,轉錄時需RNA聚合酶識別轉錄的起點才能啟動;花藥離體培養(yǎng)得到的是玉米的單倍體,需再用秋水仙素處理單倍體,使染色體加倍才能得到穩(wěn)定遺傳的轉基因玉米。二、非選擇題:本大題共6小題,共60分。7.(15分)植物生物反應器是指通過基因工程途徑,以常見的農(nóng)作物作為“化學工廠”,通過大規(guī)模種植,生產(chǎn)具有重要功能的蛋白質(zhì),如人或動物的疫苗、抗體、工農(nóng)業(yè)用酶等各種高價值的生物制品的方法。列舉幾例如下表,請據(jù)此回答問題:反應器名稱藥物名稱作用蕪菁生物反應器干擾素抗病毒煙草生物反應器生長激素促進生長煙草生物反應器核糖體抑制蛋白抑制HIV增殖番茄生物反應器狂犬病病毒糖蛋白(G蛋白)疫苗馬鈴薯生物反應器人血清白蛋白(HSA)維持滲透壓、pH緩沖、營養(yǎng)等(1)從基因工程的角度分析,將目的基因?qū)胫参锸荏w細胞的最常用的方法是,運載體是,目的基因能在植物體內(nèi)穩(wěn)定遺傳的關鍵是。在檢測受體細胞中是否已經(jīng)導入目的基因時,分子水平上的檢測方法名稱是。(2)從細胞工程的角度分析,建立“化學工廠”的理論基礎是。從生態(tài)學角度考慮操作過程需要。(3)分析說明煙草生物反應器生產(chǎn)的藥物作用機理是。(4)從細胞膜的結構和功能上分析,生長激素不能使煙草細胞生長的原因是 ;吃G蛋白基因已有效表達的番茄果實(填“能”或“不能”)預防狂犬病。解析:(1)植物轉基因常用的方法是農(nóng)桿菌轉化法,農(nóng)桿菌中含有Ti質(zhì)粒,其上的TDNA能將目的基因整合到植物染色體DNA上。目的基因在受體細胞中穩(wěn)定遺傳的關鍵是目的基因是否整合到受體細胞的染色體DNA上,可以利用DNA分子雜交技術來檢測。(2)“化學工廠”指利用轉基因植株生產(chǎn)人類所需功能蛋白,轉基因植物細胞形成轉基因植株過程是通過植物組織培養(yǎng)來實現(xiàn)的,其原理是植物細胞的全能性。整個過程應無菌操作。(3)煙草生物反應器生產(chǎn)的是核糖體抑制蛋白,能抑制HIV感染者的T細胞中核糖體功能,導致HIV蛋白質(zhì)合成受阻,從而抑制HIV的增殖。(4)植物細胞膜上沒有生長激素的受體,所以生長激素不能促進植物細胞生長。G蛋白是大分子的蛋白質(zhì),食用G蛋白后被分解成氨基酸,不能達到預防狂犬病的目的。答案:(1)農(nóng)桿菌轉化法Ti質(zhì)粒整合到受體細胞染色體的DNA上DNA分子雜交技術(2)細胞的全能性無菌操作(或預防微生物感染或預防雜菌污染)(3)該藥物能抑制HIV感染者T細胞(或被HIV感染的人體細胞)的核糖體合成HIV蛋白質(zhì)(4)煙草細胞(膜)上無生長激素的受體不能8.(xx福州八中模擬)(15分)自1981年Evans和Kaufman首次成功分離小鼠胚胎干細胞(ES細胞),醫(yī)學界對其的研究雖頗有爭議但也如火如荼,下圖表示利用胚胎干細胞(ES細胞)所做的一系列研究,請據(jù)圖分析回答:(1)是制備單克隆抗體的技術基礎。(2)過程將帶有遺傳標記的ES細胞注入早期胚胎的囊胚腔,通過組織化學染色,用于研究動物器官形成的時間、發(fā)育過程以及影響的因素,這項研究利用了胚胎干細胞具有的特點。在哺乳動物早期發(fā)育過程中,囊胚的后一個階段是。(3)過程中目的基因?qū)肱咛ジ杉毎?先要獲得目的基因,真核生物中常用的提取目的基因的方法是 。(4)過程得到的小鼠畸胎瘤里面全是軟骨、神經(jīng)管、橫紋肌和骨骼等人類組織和器官。實驗時,必須用X射線照射去除胸腺的小鼠,獲得免疫缺陷小鼠,其目的是 。解析:(1)動物細胞培養(yǎng)是動物細胞工程的基礎。(2)過程利用的是胚胎干細胞具有發(fā)育的全能性的特點;囊胚進一步發(fā)育形成原腸胚。(3)真核生物中常用的提取目的基因的方法是人工提取。(4)胸腺是T細胞發(fā)育和成熟的場所,去除胸腺,小鼠不能形成T細胞,造成其細胞免疫缺乏,使移植的組織細胞不會被排斥。答案:(1)動物細胞培養(yǎng)(2)發(fā)育的全能性 原腸胚(3)人工提取(4)去除胸腺,使其不能形成T細胞,不發(fā)生細胞免疫,使移植的組織細胞不會被排斥9.(xx安徽皖南八校聯(lián)考)(15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)粒的結構和部分堿基序列?，F(xiàn)有Msp、BamH、Mbo、Sma4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)限制酶的酶切點是連接兩個核苷酸之間的。(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T-A堿基對替換,那么基因D就突變?yōu)榛騞。從雜合子中分離出圖1及其對應的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,那么應選用的限制酶是。在導入重組質(zhì)粒后,為了篩選出含重組質(zhì)粒的大腸桿菌,請你設計一個篩選方案: 。解析:(1)限制酶能識別DNA分子中特定的核苷酸序列,且在特定的位點進行切割,切割的是兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵。(2)Sma酶識別的堿基序列及酶切位點為CCCGGG,切點在中間,可知產(chǎn)生的末端是平末端。圖1所示的DNA分子Sma酶有兩個酶切位點。(3)如圖1所示,Sma酶的第一個識別序列中一個堿基對被替換后就無法識別了,所以用Sma酶切割目的基因只能切成兩段。所以突變后的基因d只能切成1327bp和661bp,而未突變的仍切成537bp、790bp、661bp。(4)由圖可知目的基因只能由BamH 酶切割,用Sma 酶切割目的基因會破壞目的基因。由于BamH 破壞了質(zhì)粒的抗生素A抗性基因,所以只要在培養(yǎng)基中分別添加抗生素A、抗生素B,便能利用選擇培養(yǎng)基篩選出能在抗生素B的培養(yǎng)基中生長而不能在抗生素A的培養(yǎng)基中生長的大腸桿菌。答案:(1)磷酸二酯鍵(2)平537bp790bp661bp(3)4(4)BamH在培養(yǎng)基中分別添加抗生素A、抗生素B,篩選出能在抗生素B中生長而不能在抗生素A中生長的大腸桿菌。10.(15分)如圖是從酵母菌中獲取某植物需要的控制某種酶合成的基因的流程,結合所學知識及相關信息回答下列問題:(1)圖中cDNA文庫(填“大于”、“等于”或“小于”)基因組文庫。(2)過程提取的DNA需要的切割,B過程是。(3)為在短時間內(nèi)大量獲得目的基因,可用擴增的方法,其原理是。(4)目的基因獲取之后,需要進行,其組成必須有以及標記基因等,此步驟是基因工程的核心。(5)將該目的基因?qū)肽畴p子葉植物細胞,常采用的方法是,其能否在此植物體內(nèi)穩(wěn)定遺傳的關鍵是 ,可以用技術進行檢測。(6)如果要想使該酶活性更強或具有更強的耐受性,需要對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造,這要通過蛋白質(zhì)工程。首先要設計預期的,再推測應有的氨基酸序列,找到相對應的。(7)除植物基因工程碩果累累之外,在動物基因工程、基因工程藥物和基因治療等方面也取得了顯著成果,請列舉出至少兩方面的應用: 。解析:(1)cDNA文庫為部分基因,它小于代表該物種全部基因的基因組文庫。(2)是提取目的基因,目的基因可用限制酶切割,B過程以mRNA為模板合成DNA,即逆轉錄過程。(3)獲取目的基因的方法包括直接分離法、人工合成法及用PCR技術直接擴增目的基因等。PCR技術擴增目的基因的原理是DNA復制。(4)目的基因和運載體結合形成重組質(zhì)粒被稱為基因表達載體的構建,基因表達載體包括啟動子、目的基因、標記基因、終止子、復制原點。(5)目的基因?qū)腚p子葉植物常用的方法為農(nóng)桿菌感染法,目的基因?qū)牒罂捎肈NA分子雜交法進行檢測。(6)設計全新蛋白質(zhì),對蛋白質(zhì)進行改造需要用蛋白質(zhì)工程。首先要對蛋白質(zhì)結構進行設計,然后推斷蛋白質(zhì)應有的氨基酸序列,然后推斷對應的目的基因的堿基序列,最終合成目的基因。(7)基因工程在醫(yī)學方面具有重要作用,如基因診斷、基因治療、生產(chǎn)基因工程藥物。答案:(1)小于(2)限制酶逆轉錄(3)PCR技術DNA復制(4)基因表達載體的構建啟動子、終止子、目的基因(復制原點可不答)(5)農(nóng)桿菌轉化法目的基因是否整合到植物細胞的染色體上DNA分子雜交(6)蛋白質(zhì)結構脫氧核苷酸序列(基因)(7)乳腺生物反應器;體外基因治療復合型免疫缺陷綜合癥(其他合理答案也可)【教師備用】1.如圖是培育表達人乳鐵蛋白的乳腺生物反應器的技術路線。圖中tetR表示四環(huán)素抗性基因,ampR表示氨芐青霉素抗性基因,BamH、Hind、Sma直線所示為三種限制酶的酶切位點。據(jù)圖回答:(1)圖中將人乳鐵蛋白基因插入載體,需用 限制酶同時酶切載體和人乳鐵蛋白基因。篩選含有重組載體的大腸桿菌首先需要在含的培養(yǎng)基上進行。(2)能使人乳鐵蛋白基因在乳腺細胞中特異性表達的調(diào)控序列是(填字母代號)。A.啟動子B.tetRC.復制原點D.ampR(3)過程可采用的操作方法是(填字母代號)。A.農(nóng)桿菌轉化B.大腸桿菌轉化C.顯微注射D.細胞融合(4)過程采用的生物技術是。(5)對早期胚胎進行切割,經(jīng)過程可獲得多個新個體。這利用了細胞的性。(6)為檢測人乳鐵蛋白是否成功表達,可采用(填字母代號)技術。A.核酸分子雜交 B.基因序列分析C.抗原抗體雜交D.PCR解析:(1)Sam酶切位點在人乳鐵蛋白基因內(nèi),如用其酶切,則會破壞目的基因,故排除。為防止目的基因和載體自身連接,在利用限制酶進行切割時,兩端需要剪切成不同的黏性末端,因此需要用BamH和Hind兩種限制酶同時酶切載體和人乳鐵蛋白基因。因人乳鐵蛋白基因插入位置位于載體上的四環(huán)素抗性基因內(nèi),導致基因不能表達,使受體細胞無四環(huán)素抗性;而載體上的氨芐青霉素抗性基因未被破壞,使受體細胞具有氨芐青霉素抗性,故篩選含有重組載體的大腸桿菌需要在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上進行。(2)啟動子位于基因的首端,可驅(qū)動基因轉錄出信使RNA,使基因得以表達,故屬于調(diào)控序列。(3)過程將目的基因?qū)氲絼游锏氖芫阎?一般采用顯微注射法。(4)過程表示將早期胚胎移入代孕牛體內(nèi)繼續(xù)發(fā)育,故為胚胎移植技術。(5)早期胚胎分割成幾份后,每份經(jīng)移植和培養(yǎng)后都能形成一個新的個體,利用了細胞的全能性。(6)人乳鐵蛋白基因成功表達的標志是產(chǎn)生了人乳鐵蛋白,因此可利用抗原抗體雜交技術檢測其是否成功表達。答案:(1)Hind和BamH氨芐青霉素(2)A(3)C(4)胚胎移植技術(5)全能(6)C2.(xx福州高中質(zhì)檢)利用基因工程技術,可以使目的基因上特定的堿基發(fā)生替換,從而產(chǎn)生定向變異以獲得性能更優(yōu)異的蛋白質(zhì),其基本過程如圖所示,請回答問題:(1)參照PCR技術,可用方法使質(zhì)粒DNA雙鏈解開,甲過程中加入的一定長度的核苷酸鏈,其中一個位置堿基C替代了堿基A,其他的序列與目的基因的一條鏈互補,該核苷酸鏈在質(zhì)粒DNA復制中作為。(2)乙過程是表示在DNA聚合酶作用下DNA鏈延伸,要形成閉合環(huán)狀DNA分子,還需要酶的參與。(3)丙和丁過程表示質(zhì)粒分別導入目的細胞,進行增殖并,多代繁殖后,能指導突變蛋白質(zhì)產(chǎn)生的質(zhì)粒占總數(shù)的。解析:(3)丙和丁過程表示質(zhì)粒分別導入目的細胞,進行增殖及轉錄、翻譯;由圖示可知,乙過程中形成的閉合環(huán)狀DNA分子中有一條鏈是原來正常的核苷酸鏈,另一條鏈是發(fā)生特定的堿基替換的核苷酸鏈,由于DNA復制是半保留復制,因此經(jīng)多代繁殖后,能指導突變蛋白質(zhì)產(chǎn)生的質(zhì)粒占總數(shù)的1/2。答案:(1)加熱引物(2)DNA連接(3)表達1/2