（浙江選考）2020版高考生物一輪復習 第34講 基因工程夯基提能作業(yè)本（含解析）.docx

基因工程A組基礎過關1.如圖表示利用植物細胞工程對棉花進行改良的過程,表示實驗過程,請據(jù)圖回答,下列說法正確的是 ()A.外源基因能夠導入并大量復制的物質基礎是自然界共用一套密碼子B.過程能定向改變原生質體的遺傳特性C.過程只能通過液體懸浮培養(yǎng)技術才能實現(xiàn)D.基因工程技術與花藥離體培養(yǎng)技術相結合可快速獲得純合棉花植株答案B外源基因能夠導入并大量復制的物質基礎是外源基因與棉花葉肉細胞DNA的基本組成單位都是脫氧核苷酸,A錯誤;基因工程能定向改造生物的性狀,B正確;培養(yǎng)愈傷組織時用固體培養(yǎng)基,C錯誤;通過花藥離體培養(yǎng)得到單倍體幼苗后再用秋水仙素處理才能獲得純合植株,D錯誤。2.下列關于載體的敘述中,錯誤的是()A.載體與目的基因結合后,實質上就是一個重組DNA分子B.對某種限制性核酸內切酶而言,載體最好只有一個切點,但還要有其他多種酶的切點C.目前常用的載體有質粒、噬菌體的衍生物和動植物病毒D.載體具有某些標記基因,便于對其進行切割答案D載體必須具備的條件:對受體細胞無害,不影響受體細胞正常的生命活動;具有自我復制能力,或能整合到受體細胞的染色體DNA上,隨染色體DNA的復制而同步復制;具有一個至多個限制性核酸內切酶切點,以便目的基因可以插到載體中;帶有特殊的標記基因,如抗生素抗性基因,以便于對外源基因是否導入進行檢測;載體DNA分子大小適合,以便于提取和進行體外操作。3.科研人員擬將已知的花色基因(目的基因)轉入矮牽牛的核基因組中,培育新花色的矮牽牛。請回答:(1)為了獲得大量的目的基因,將其與含有抗生素抗性基因的質粒DNA形成重組DNA,再與經(jīng)(A.氯化鈣B.氯化鈉C.蔗糖D.葡萄糖)處理的大腸桿菌液混合,使重組DNA進入大腸桿菌。用的玻璃刮刀將稀釋后的大腸桿菌液接種到含有抗生素的固體培養(yǎng)基上,經(jīng)培養(yǎng)形成,再進行鑒定和擴大培養(yǎng)。(2)從擴大培養(yǎng)的大腸桿菌中提取含有目的基因的DNA,用分別切割含目的基因的DNA和農(nóng)桿菌的Ti質粒,然后用DNA連接酶連接,形成重組DNA并導入農(nóng)桿菌。(3)取田間矮牽牛的幼嫩葉片,經(jīng)自來水沖洗,先用70%浸泡,再用5%次氯酸鈉浸泡,最后用清洗,作為轉基因的受體材料。(4)將消毒后的矮牽牛葉片剪成小片,在含有目的基因的農(nóng)桿菌溶液中浸泡后,取出并轉移至加有適當配比生長調節(jié)劑的MS培養(yǎng)基(含蔗糖、瓊脂和抗生素,下同)上,使葉小片先脫分化形成,再將其轉移至另一培養(yǎng)基誘導形成芽,芽切割后轉移至(A.LB培養(yǎng)基B.MS培養(yǎng)基+適宜濃度NAAC.MS培養(yǎng)基+適宜濃度BAD.NAA/BA小于1的MS培養(yǎng)基)上生根,形成完整植株。(5)取出試管苗,在適宜的光照、溫度和80%以上的等條件下進行煉苗。提取葉片組織的DNA,采用PCR技術目的基因,鑒定目的基因是否成功導入。(6)為判斷本研究是否達到預期目的,可比較轉基因植株和非轉基因植株的性狀。答案(1)A滅菌涂布菌落(2)限制性核酸內切酶(3)酒精無菌水(4)愈傷組織B(5)濕度擴增(6)花色解析(1)將重組質粒導入大腸桿菌細胞,需先用氯化鈣處理大腸桿菌,增加其細胞壁的通透性,便于重組質粒進入。常用的微生物分離的方法有劃線分離法和涂布分離法,其中涂布分離法需要用經(jīng)過滅菌的玻璃刮刀將菌液涂布接種到相應的培養(yǎng)基上,經(jīng)過培養(yǎng)會在培養(yǎng)基上形成菌落。(2)切割含目的基因的DNA和農(nóng)桿菌的Ti質粒,需要用到限制性核酸內切酶。(3)矮牽牛的幼嫩葉片經(jīng)自來水沖洗后,先用70%的酒精浸泡,再用5%的次氯酸鈉浸泡,最后用無菌水清洗,作為轉基因的受體材料。(4)導入目的基因的離體組織在有適當配比生長調節(jié)劑的MS培養(yǎng)基中脫分化形成愈傷組織,然后再分化形成植株,其中誘導生根時需要有適宜濃度的NAA。(5)獲得試管苗后,需要在適宜的光照、溫度和80%以上的濕度條件下煉苗。鑒定目的基因是否導入受體細胞時,可采用PCR技術對DNA進行擴增。(6)判斷是否達到預期目的,即確定已知花色基因是否導入牽牛花的核基因組中,可直接從個體水平將轉基因植株與非轉基因植株的花色性狀進行比較。4.(2018課標全國,38,15分)回答下列問題:(1)博耶(H. Boyer)和科恩(S. Cohen)將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質粒重組后導入大腸桿菌細胞中進行了表達。該研究除證明了質?？梢宰鳛檩d體外,還證明了(答出兩點即可)。(2)體外重組的質粒可通過Ca2+參與的方法導入大腸桿菌細胞;而體外重組的噬菌體DNA通常需與組裝成完整噬菌體后,才能通過侵染的方法將重組的噬菌體DNA導入宿主細胞。在細菌、心肌細胞、葉肉細胞中,可作為重組噬菌體宿主細胞的是。(3)真核生物基因(目的基因)在大腸桿菌細胞內表達時,表達出的蛋白質可能會被降解。為防止蛋白質被降解,在實驗中應選用的大腸桿菌作為受體細胞,在蛋白質純化的過程中應添加的抑制劑。答案(1)體外重組的質?？梢赃M入受體細胞;真核生物基因可在原核細胞中表達(2)轉化外殼蛋白(或答噬菌體蛋白)細菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶解析本題主要考查基因工程的相關知識。(1)體外重組的質?？梢赃M入受體細胞,且重組質粒在不同細胞中能正常表達,說明目的基因在不同細胞中的表達機制相同,生物界共用一套遺傳密碼。(2)基因工程中,受體細胞為大腸桿菌細胞時,常用Ca2+處理大腸桿菌,使之處于感受態(tài),即Ca2+參與的轉化法。噬菌體DNA與外殼蛋白組裝成完整噬菌體。因噬菌體的宿主是細菌,故只有細菌可作為重組噬菌體的宿主細胞。(3)為防止目的基因表達的蛋白質被破壞,可選用不能合成蛋白酶的大腸桿菌作為受體細胞,在蛋白質純化過程中加入蛋白酶的抑制劑可以保護蛋白質不被水解。5.(2018天津理綜,10,14分)甲型流感病毒為RNA病毒,易引起流感大規(guī)模流行。我國科學家在2017年發(fā)明了一種制備該病毒活疫苗的新方法,主要環(huán)節(jié)如下。(1)改造病毒的部分基因,使其失去在正常宿主細胞內的增殖能力。以病毒RNA為模板,逆轉錄成對應DNA后,利用技術擴增,并將其中某些基因(不包括表面抗原基因)內個別編碼氨基酸的序列替換成編碼終止密碼子的序列。與改造前的基因相比,改造后的基因表達時不能合成完整長度的,因此不能產(chǎn)生子代病毒。將該改造基因、表面抗原等其他基因分別構建重組質粒,并保存。(2)構建適合改造病毒增殖的轉基因宿主細胞。設計合成一種特殊tRNA的基因,其產(chǎn)物的反密碼子能與(1)中的終止密碼子配對結合,并可攜帶一個非天然氨基酸(Uaa)。將該基因與連接后導入宿主細胞。提取宿主細胞的進行分子雜交鑒定,篩選獲得成功表達上述tRNA的轉基因宿主細胞。(3)利用轉基因宿主細胞制備疫苗。將(1)中的重組質粒導入(2)中的轉基因宿主細胞,并在補加的培養(yǎng)基中進行培養(yǎng),則該宿主細胞能利用上述特殊tRNA,翻譯出改造病毒基因的完整蛋白,產(chǎn)生大量子代病毒,用于制備疫苗。特殊tRNA基因轉錄時,識別其啟動子的酶是(單選)。A.病毒的DNA聚合酶B.宿主的DNA聚合酶C.病毒的RNA聚合酶D.宿主的RNA聚合酶(4)上述子代病毒不能在正常宿主細胞中增殖,沒有致病性,因此不經(jīng)滅活或減毒即可制成疫苗。與不具侵染性的流感病毒滅活疫苗相比,該病毒活疫苗的優(yōu)勢之一是可引起免疫,增強免疫保護效果。答案(1)PCR多肽(或蛋白質)(2)載體總RNA(3)非天然氨基酸(Uaa)D(4)細胞解析本題主要考查基因工程的相關知識。(1)利用PCR技術體外擴增DNA。若將基因中個別編碼氨基酸的序列替換為編碼終止密碼子的序列,則改造后的基因轉錄合成的mRNA中,終止密碼子提前出現(xiàn),將不能控制合成完整長度的多肽(或蛋白質)。(2)目的基因只有與載體連接后才能導入宿主細胞?？商崛∷拗骷毎目俁NA進行分子雜交鑒定,以篩選獲得成功表達題述tRNA的轉基因宿主細胞。(3)由(2)知,轉基因宿主細胞含有的特殊tRNA基因轉錄的tRNA,該tRNA的反密碼子可與終止密碼子配對,并可攜帶非天然氨基酸(Uaa),所以培養(yǎng)基中需補加非天然氨基酸(Uaa)。病毒中的基因進行轉錄時,識別其啟動子的酶是宿主的RNA聚合酶。(4)因該病毒疫苗具有侵染性,故可引起細胞免疫。B組能力提升1.(2018北京理綜,5,6分)用Xho 和Sal 兩種限制性核酸內切酶分別處理同一DNA片段,酶切位點及酶切產(chǎn)物分離結果如圖。以下敘述不正確的是()圖1酶切位點圖圖2電泳結果示意圖A.圖1中兩種酶識別的核苷酸序列不同B.圖2中酶切產(chǎn)物可用于構建重組DNAC.泳道中是用Sal處理得到的酶切產(chǎn)物D.圖中被酶切的DNA片段是單鏈DNA答案D圖1中,兩種限制性核酸內切酶的酶切位點不同,說明兩種限制性核酸內切酶識別的核苷酸序列不同,A正確。圖2中,兩種酶的酶切產(chǎn)物都為DNA片段,都可用于構建重組DNA,B正確。結合圖1的酶切位點圖,判斷兩種酶切DNA后得到的DNA片段數(shù);再結合泳道電泳結果知,泳道是用Sal處理得到的酶切產(chǎn)物,C正確。能被限制性核酸內切酶酶切的DNA片段仍為雙鏈DNA,D錯誤。2.(2017浙江4月選考,28,2分)若利用根瘤農(nóng)桿菌轉基因技術將抗蟲基因和抗除草劑基因轉入大豆,獲得若干轉基因植株(T0),從中選擇抗蟲抗除草劑的單株S1、S2和S3,分別進行自交獲得T1,T1性狀表現(xiàn)如圖所示。已知目的基因能1次或多次插入并整合到受體細胞染色體上,下列敘述正確的是()A.抗蟲對不抗蟲表現(xiàn)為完全顯性,抗除草劑對不抗除草劑表現(xiàn)為不完全顯性B.根瘤農(nóng)桿菌Ti質粒攜帶的抗蟲和抗除草劑基因分別插到了S2的2條非同源染色體上,并正常表達C.若給S1后代T1植株噴施適量的除草劑,讓存活植株自交,得到的自交一代群體中不抗蟲抗除草劑的基因型頻率為1/2D.若取S3后代T1純合抗蟲不抗除草劑與純合不抗蟲抗除草劑單株雜交,得到的子二代中抗蟲抗除草劑的純合子占1/9答案C據(jù)圖分析,抗除草劑對不抗除草劑表現(xiàn)為完全顯性,A錯誤;若抗蟲基因和抗除草劑基因分別插到了S2的2條非同源染色體上并成功表達,則S2自交后代會出現(xiàn)不抗蟲不抗除草劑的個體,而實際并未出現(xiàn)這樣的后代,B錯誤;若給S1后代T1植株噴施適量除草劑,存活的抗蟲抗除草劑植株不抗蟲抗除草劑植株=21,抗蟲抗除草劑植株自交后代不抗蟲抗除草劑植株的比例為2/31/4=1/6,不抗蟲抗除草劑植株自交后代全為不抗蟲抗除草劑植株,占1/3,因此,后代不抗蟲抗除草劑植株的基因型頻率=1/6+1/3=1/2,C正確;S3后代T1純合的抗蟲不抗除草劑與純合的不抗蟲抗除草劑單株雜交,子二代中抗蟲抗除草劑的純合子占1/16,D錯誤。3.2018浙江4月選考,32(二),7分回答與基因工程和植物克隆有關的問題:(1)將含某抗蟲基因的載體和含卡那霉素抗性基因的載體pBI 121均用限制性核酸內切酶EcoR酶切,在切口處形成。選取含抗蟲基因的DNA片段與切割后的pBI 121用DNA連接酶連接,在兩個片段相鄰處形成,獲得重組質粒。(2)已知用CaCl2處理細菌,會改變其某些生理狀態(tài)。取CaCl2處理過的農(nóng)桿菌與重組質粒在離心管內進行混合等操作,使重組質粒進入農(nóng)桿菌,完成實驗。在離心管中加入液體培養(yǎng)基,置于搖床慢速培養(yǎng)一段時間,其目的是,從而表達卡那霉素抗性基因,并大量增殖。(3)取田間不同品種水稻的幼胚,先進行,然后接種到培養(yǎng)基中培養(yǎng),幼胚發(fā)生形成愈傷組織,并進行繼代培養(yǎng)。用含重組質粒的農(nóng)桿菌侵染愈傷組織,再培養(yǎng)愈傷組織,以便獲得抗蟲的轉基因水稻。影響愈傷組織能否成功再生出植株的因素有:培養(yǎng)條件如光溫、培養(yǎng)基配方如植物激素配比、以及。(答出2點即可)。答案(1)粘性末端磷酸二酯鍵(2)轉化使CaCl2處理過的農(nóng)桿菌恢復細胞的正常狀態(tài)(3)消毒脫分化水稻的基因型、愈傷組織繼代的次數(shù)解析(1)用同種限制性核酸內切酶切割基因載體,可獲得相同的粘性末端,通過DNA連接酶連接,在兩個片段相鄰處形成磷酸二酯鍵,從而獲得重組質粒。(2)經(jīng)CaCl2處理過的農(nóng)桿菌,成為感受態(tài)細胞,與重組質?；旌?使后者進入細胞,從而完成轉化實驗。將其置于搖床慢速培養(yǎng)一段時間,使經(jīng)CaCl2處理過的農(nóng)桿菌恢復細胞的正常狀態(tài),從而能表達卡那霉素抗性基因,并大量增殖。(3)田間獲取的水稻幼胚,需要先消毒處理,后接種培養(yǎng),經(jīng)脫分化形成愈傷組織,并進行繼代培養(yǎng)。影響愈傷組織能否再生出植株的因素,除了培養(yǎng)條件,還有水稻本身的基因型這一內因,也跟繼代培養(yǎng)次數(shù)有關。4.埃博拉病毒(EBO)呈纖維狀,病毒衣殼外有包膜,包膜上有5種蛋白棘突(VP系列蛋白和GP蛋白),其中GP蛋白最為關鍵,能被宿主細胞強烈識別?？蒲腥藛T利用該病毒進行了一系列的研究。請回答下列問題:(1)用GP蛋白作為疫苗比較安全,其原因是。(2)生產(chǎn)疫苗過程中首先要獲得編碼GP蛋白抗原的基因,方法是先提取出病毒的RNA,再將RNA,要大量獲得該基因,可釆用PCR技術進行擴增,該項技術中需要用到酶,該酶需從的末端開始催化子鏈的延伸。(3)在基因導入牛受體細胞前,基因的首段必須含有使其僅能在牛的乳腺細胞中特異性表達的,才能驅動轉錄過程。轉基因牛是否培育成功,可以通過技術從分子水平進行檢測。(4)科研人員也可以利用經(jīng)EBO免疫后小鼠的與鼠的骨髓瘤細胞進行融合,形成雜交瘤細胞,培養(yǎng)后可以獲得純凈的單一品種抗體,其特點是,可以用此抗體與藥物制成“生物導彈”,抗擊EBO。答案(1)GP蛋白自身沒有感染能力(2)逆轉錄合成DNA耐高溫的DNA聚合(Taq)引物(3)(乳腺蛋白基因的)啟動子抗原抗體雜交(4)B淋巴細胞特異性強、靈敏度高、并可大量制備解析(1)用GP蛋白作為疫苗比較安全,其原因是GP蛋白自身沒有感染能力,但是保留有抗原性。(2)RNA在逆轉錄酶的催化下,可逆轉錄出相應的DNA。用PCR技術擴增目的基因時需要耐高溫的DNA聚合(Taq酶)的催化,該酶需從引物的末端開始催化子鏈的延伸。(3)基因的首段必須含有使其僅能在牛的乳腺細胞中特異性表達的啟動子,才能驅動轉錄過程。轉基因牛是否培育成功,可以通過抗原抗體雜交技術從分子水平進行檢測。(4)科研人員利用經(jīng)EBO免疫后的小鼠的B淋巴細胞與鼠的骨髓瘤細胞進行融合,篩選后進一步培養(yǎng)得到雜交瘤細胞,雜交瘤細胞既能產(chǎn)生單一抗體,又能在體外快速增殖。單克隆抗體具備的特點是特異性強、靈敏度高、并可大量制備。5.科學家將擬南芥的抗寒基因(CBFl),轉入香蕉以獲得抗寒的香蕉品種。如圖是某質粒載體上的Sac、Xba、EcoR、Hind四種限制酶的切割位點示意圖。據(jù)圖回答問題:(1)在該實驗中為構建基因表達載體,用Sac、Xba切下CBFl基因后,對質粒載體進行切割的限制酶是,理由是。(2)連接CBFl基因到該質粒載體后,作為基因表達載體的組成還必須有。將重組質粒導入香蕉細胞最常用的方法是。(3)為了鑒別受體細胞中是否含有CBFl基因,可用含的培養(yǎng)基進行篩選。(4)科學家將生長健壯、苗齡一致的轉基因香蕉(實驗組)與非轉基因香蕉(對照組)進行處理,鑒定兩組之間的抗寒性差異,如果,則說明獲得了抗寒的香蕉優(yōu)質品種。答案(1)Sac、Xba用相同限制酶切割來源不同的DNA后,可產(chǎn)生相同的末端(2)啟動子和終止子農(nóng)桿菌轉化法(3)氨芐青霉素(4)低溫實驗組的抗寒能力明顯高于對照組解析(1)在基因工程中,用相同限制酶切割來源不同的DNA后,可產(chǎn)生相同的末端,所以和含目的基因的DNA一樣,質粒也應使用Sac、Xba進行切割。(2)基因表達載體的組成包括啟動子、終止子、標記基因、目的基因等。香蕉細胞是植物細胞,將目的基因導入植物細胞常用農(nóng)桿菌轉化法。(3)據(jù)圖分析,質粒上的標記基因是氨芐青霉素抗性基因,所以為了鑒別受體細胞中是否含有CBFl基因,可用含氨芐青霉素的培養(yǎng)基進行篩選。(4)根據(jù)題干信息已知目的基因是抗寒基因,所以科學家將生長健壯、苗齡一致的轉基因香蕉(實驗組)與非轉基因香蕉(對照組)進行低溫處理,鑒定兩組之間的抗寒性差異,如果實驗組的抗寒能力明顯高于對照組,則說明獲得了抗寒的香蕉優(yōu)質品種。6.(2016課標全國,40,15分)某一質粒載體如圖所示,外源DNA插入到Ampr或Tetr中會導致相應的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因,Tetr表示四環(huán)素抗性基因)。有人將此質粒載體用BamH酶切后,與用BamH酶切獲得的目的基因混合,加入DNA連接酶進行連接反應,用得到的混合物直接轉化大腸桿菌。結果大腸桿菌有的未被轉化,有的被轉化。被轉化的大腸桿菌有三種,分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質粒載體、含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌?；卮鹣铝袉栴}:(1)質粒載體作為基因工程的工具,應具備的基本條件有 (答出兩點即可),而作為基因表達載體,除滿足上述基本條件外,還需具有啟動子和終止子。(2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進行篩選,在上述四種大腸桿菌細胞中,未被轉化的和僅含環(huán)狀目的基因的細胞是不能區(qū)分的,其原因是;并且和的細胞也是不能區(qū)分的,其原因是。在上述篩選的基礎上,若要篩選含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌單菌落,還需使用含有的固體培養(yǎng)基。(3)基因工程中,某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體,其DNA復制所需的原料來自于。答案(1)能自我復制、具有標記基因(2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因,在該培養(yǎng)基上均不生長含有質粒載體含有插入了目的基因的重組質粒(或答含有重組質粒)二者均含有氨芐青霉素抗性基因,在該培養(yǎng)基上均能生長四環(huán)素(3)受體細胞解析(1)質粒作為載體應具備的基本條件有:能自我復制、具有標記基因、含有一至多個限制酶切割位點等。(2)由題意可知,未被轉化的和僅含環(huán)狀目的基因的細胞中均不含有氨芐青霉素抗性基因,所以在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上均不能生長。質粒載體上含有氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因,插入了目的基因的重組質粒中僅含有氨芐青霉素抗性基因,所以含有質粒載體和含有插入了目的基因的重組質粒的細胞均能在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上生長,但前者可以在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長而后者不能,所以可用含有四環(huán)素的培養(yǎng)基,篩選出含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌單菌落。(3)噬菌體屬于病毒,病毒增殖過程中所需的原料、酶等均來自于受體細胞。