2022版高考生物选考江苏专用一轮总复习集训：专题25基因工程与蛋白质工程 —基础集训

这是一份2022版高考生物选考江苏专用一轮总复习集训：专题25基因工程与蛋白质工程 —基础集训，共19页。
【考情探究】
【真题探秘】
命题立意
①核心考点:主要考查了基因工程中常用的工具酶、目的基因、基因表达载体和目的基因的检测与表达等内容。
②核心素养
生命观念:结构与功能观。
科学思维:运用归纳与概括、推理与判断等思维方法对基因工程涉及的相关知识进行归纳。
③命题特点
基础性:考查基因工程中的工具酶、基本操作流程、检测与表达等。
综合性:试题从不同角度对基因工程不同内容进行了剖析和归纳,并作了适度的延伸。
解题指导
审题关键
注意关键词的提取,如“受体大肠杆菌”“抗除草剂基因转入某抗盐植物获得2个稳定遗传转基因品系”“抗除草剂基因转入某植物获得转基因植株”“切环状质粒后,出现3条带”等。
拓展延伸
本专题易与细胞工程、胚胎工程及DNA的结构、复制、基因表达等内容联系在一起进行综合考查。
【基础集训】
考点一 基因工程的原理与技术
1.利用PCR技术扩增目的基因,其原理与细胞内DNA复制类似(如图所示)。图中引物为单链DNA片段,它是子链合成延伸的基础。下列叙述正确的有(多选)( )
A.用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列
B.设计引物时需要避免引物之间发生碱基互补配对而造成引物自连
C.退火温度过高可能导致PCR得不到任何扩增产物
D.第四轮循环产物中同时含有引物A和引物B的DNA分子所占的比例为15/16
答案 ABC
2.利用外源基因在受体细胞中表达可生产人类所需要的产品。下列叙述中能说明外源基因在受体细胞中成功表达的是( )
A.棉花体细胞中检测到苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白
B.大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA
C.山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列
D.酵母菌细胞中检测到重组载体上的标记基因
答案 A
考点二 基因工程的应用与发展
3.中华鲟是地球上最古老的脊椎动物,被称为“活化石”。研究者试图通过蛋白质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质,使其更加适应现在的水域环境,以下说法错误的是( )
A.该工程可以定向改变蛋白质分子的结构
B.改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的
C.改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种
D.改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质
答案 D
4.研究表明渐冻症是因为突变基因使神经元合成了毒蛋白,从而阻碍了轴突内营养物质的流动;将诱导多功能干细胞(iPS细胞)移植给渐冻症实验鼠,能延长其寿命。下列相关叙述错误的是( )
A.可通过DNA分子杂交技术对渐冻症进行诊断
B.可通过替换控制合成毒蛋白基因来进行基因治疗
C.iPS细胞分化过程涉及有关基因的选择性表达
D.iPS细胞与胚胎干细胞全能性高,都属于多能干细胞
答案 D
5.基因工程为培育抗病毒植物开辟了新途径,如图为研究人员培育转花叶病毒外壳蛋白基因(CMV-CP基因,长度为740个碱基对)番茄的主要过程示意图(Kanr为卡那霉素抗性基因)。请回答:
(1)将CMV-CP基因导入番茄细胞后,培育的番茄植株具有抗CMV感染能力,这种现象属于植物的特异性免疫,该免疫过程中抗原是 。
(2)过程①接种的农杆菌细胞中,Kanr及CMV-CP基因应整合在Ti质粒的T-DNA内部,这是由于 。使用液体培养基培养农杆菌的目的是 。
(3)为确定用于筛选的Kan适宜浓度,研究人员进行实验,结果如表。最终确定过程③④加入的Kan浓度为35mg·L-1,该浓度既可 ,又不至于因Kan浓度过高影响导入重组DNA细胞的生长发育。
(4)过程③、④所需的培养基为 (填“固体”或“液体”)培养基。过程⑤再生植株抗性鉴定时,引物序列设计的主要依据是 ,引物序列长度及G+C比例直接影响着PCR过程中 (填“变性”或“退火”或“延伸”)的温度。
(5)过程⑤电泳结果如图,其中1号为标准参照,2号为重组Ti质粒的PCR产物,3~6号为抗性植株DNA的PCR产物,可以确定3~6号再生植株中 号植株基因组中整合了CMV-CP基因。
答案 (1)CMV-CP(花叶病毒外壳蛋白) (2)Ti质粒中仅T-DNA片段可以进入植物细胞并整合到植物细胞染色体DNA中 使农杆菌大量繁殖,重组Ti质粒扩增 (3)杀死没有导入重组DNA的普通番茄细胞 (4)固体 基因两端的部分核苷酸序列 退火 (5)3
考点三 DNA的粗提取与鉴定
6.下列有关“DNA粗提取与鉴定”实验的叙述,正确的是( )
A.向菜花组织中加入蒸馏水并搅拌可释放核DNA
B.鉴定DNA时,应将丝状物直接加到二苯胺试剂中进行沸水浴
C.向DNA滤液中加入冷酒精缓慢搅拌,可见玻棒上有白色絮状物
D.实验结束后应保存好剩余的二苯胺试剂,以备下次实验时使用
答案 C
7.在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中,下列叙述正确的是( )
A.用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14ml/L,滤去析出物
B.调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶,都可以去除部分杂质
C.将丝状物溶解在2ml/LNaCl溶液中,加入二苯胺试剂即呈蓝色
D.由于DNA对高温耐受性较差,因此需向DNA滤液中加入冷酒精
答案 B
8.某中学研究性学习小组选用等质量的不同材料进行DNA的粗提取与鉴定,结果如表(表中“+”越多,蓝色越深)。下列相关叙述正确的是(多选)( )
A.研磨过程中需要加入洗涤剂以瓦解细胞壁
B.鉴定时向DNA溶液中加入二苯胺试剂摇匀后即观察
C.白花菜组蓝色浅可能与细胞壁厚、研磨不充分有关
D.火龙果组总DNA较少,可能与其含水量较高有关
答案 CD
[教师专用题组]
【基础集训】
考点一 基因工程的原理与技术
1.在基因工程中利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA。限制性核酸内切酶的酶切位点分别是BglⅡ、EcRⅠ和Sau3AⅠ。下列分析错误的是( )
A.构建重组DNA时,可用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体
B.构建重组DNA时,可用EcRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体
C.图乙中的P1噬菌体载体只用EcRⅠ切割后,含有2个游离的磷酸基团
D.用EcRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体,再用DNA连接酶连接,只能产生一种重组DNA
答案 D 由题图可知,BglⅡ、Sau3AⅠ及EcRⅠ三种酶在目的基因和P1噬菌体上都有切口,故可用BglⅡ和Sau3AⅠ或EcRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体,A、B正确;从图乙知P1噬菌体载体为环状DNA,只用EcRⅠ切割后产生的是线性双链DNA分子,有2个游离的磷酸基团,C正确;用EcRⅠ切割目的基因所在片段和P1噬菌体载体,再用DNA连接酶连接,能产生两种重组DNA,D错误。
2.(2019福建泉州高二期末,10)如图表示形成cDNA并进行PCR扩增的过程。据图分析,下列叙述正确的是( )
A.①过程所需的原料是核糖核苷酸
B.②过程所需的酶必须耐高温
C.③过程需要解旋酶破坏氢键
D.④过程的引物对之间不能互补配对
答案 D ①过程是以RNA为模板形成单链DNA的反转录过程,所需的原料是脱氧核苷酸,A错误;过程②是指细胞内以单链DNA为模板合成双链DNA的过程,此过程所需要的DNA聚合酶不需要耐高温,B错误;③过程为变性,温度上升到90~95℃时,双链DNA解旋为单链,不需要解旋酶破坏氢键,C错误;④过程为复性,温度降到45~55℃时,两种引物通过碱基互补配对分别与两条DNA单链结合,但引物对之间一般不能互补配对,D正确。
3.(2019江西南昌期末,12)为增加油菜种子的含油量,研究人员从陆地棉中获取酶D基因,从拟南芥基因文库中获取转运肽基因:
(1)要获得酶D基因和转运肽基因A、D端相连的融合基因,需要用 酶和 酶处理。
(2)将上述融合基因插入如图所示 的T-DNA中,构建基因表达载体并导入农杆菌中,构建基因表达载体的目的是 。
(3)携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后,在细胞中进行 ,或 ,随染色体DNA进行同步复制。
(4)要检测转基因油菜中是否插入了融合基因,可以用 作探针,使探针与 杂交,如果显示出 ,就说明融合基因已插入成功。
答案 (1)ClaⅠ DNA连接 (2)Ti质粒 使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用 (3)自我复制 整合到染色体DNA上 (4)放射性同位素标记的含融合基因的DNA片段 基因组DNA 杂交带
解析 (1)由题图可知,酶D基因A端和转运肽基因D端都含有限制酶ClaⅠ的切割位点,故要获得A、D端相连的能融合基因可以用ClaⅠ限制酶切割后再用DNA连接酶处理。(2)农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞的染色体DNA上。根据农杆菌的这一特点,如果将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上,通过农杆菌的转化作用,就可以把目的基因整合到植物细胞中的染色体DNA上。因此将上述融合基因插入如图所示Ti质粒的T-DNA中,构建基因表达载体并导入农杆菌中。构建基因表达载体是基因工程的核心步骤,其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用。(3)质粒是独立于拟核与染色体DNA之外,并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后,能在细胞中进行自我复制,或整合到染色体DNA上,随染色体DNA进行同步复制。(4)要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因,检测方法是采用DNA分子杂交技术,即将转基因生物的基因组DNA提取出来,在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素标记,以此作为探针,使探针与基因组DNA杂交,如果显示出杂交带,就表明目的基因已插入成功。
4.(2020四川攀枝花月考,12)根据基因工程的有关知识,回答下列问题:
(1)限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有 和 。
(2)质粒运载体用EcRⅠ切割后产生的片段如图:AATTC……G
G……CTTAA为使运载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用EcRⅠ切割外,还可用另一种限制性内切酶切割,该酶必须具有的特点是 。
(3)根据来源的不同,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)基因工程中除质粒外, 和 也可作为运载体。
(5)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)平末端 黏性末端 (2)切割产生的DNA片段末端与EcRⅠ切割产生的相同 (3)T4 E·cli (4)动植物病毒 λ噬菌体的衍生物
(5)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱
解析 (1)限制性核酸内切酶(简称限制酶)切割DNA分子后,产生的片段末端类型有黏性末端和平末端。(2)目的基因与运载体具有相同的黏性末端才能连接,若用包括EcRⅠ在内的两种限制酶切割目的基因,则另一种限制酶必须具有的特点是切割产生的DNA片段末端与EcRⅠ切割产生的相同。(3)按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即E·cliDNA连接酶(来源于大肠杆菌)和T4DNA连接酶(来源于T4噬菌体)。(4)基因工程中常用的运载体是质粒,此外还有λ噬菌体的衍生物和动植物病毒。(5)由于未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱,因此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,而通常用Ca2+处理大肠杆菌细胞,使其成为感受态细胞,此时细胞壁和细胞膜的通透性增大,容易吸收重组质粒。
考点二 基因工程的应用发展
5.(2020福建泉州模拟,26)中华鲟是地球上最古老的脊椎动物,被称为“活化石”。研究者试图通过蛋白质工程改造中华鲟体内的某些蛋白质,使其更加适应现在的水域环境,以下说法错误的是( )
A.该工程可以定向改变蛋白质分子的结构
B.改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的
C.改造后的中华鲟和现有中华鲟仍是同一物种
D.改造后的中华鲟的后代不具有改造的蛋白质
答案 D 蛋白质工程可以定向改造蛋白质分子的结构,A正确;改造蛋白质是通过改造基因结构而实现的,B正确;改造后的中华鲟具有新的性状,但其和现有中华鲟仍是同一物种,C正确;蛋白质工程改造的是基因,基因可以遗传给子代,因此改造后的中华鲟的后代也具有改造的蛋白质,D错误。
6.利用基因工程技术培育马铃薯新品种,目前已经取得丰硕成果。请根据教材所学知识回答下列问题:
(1)马铃薯易患多种疾病,导致其产量不高。通过导入抗病基因并使其表达可以提高马铃薯产量,基因工程中使用最多的抗病基因是 和病毒的复制酶基因。
(2)马铃薯是双子叶植物,常用 (方法)将目的基因导入马铃薯受体细胞中。构建好的基因表达载体基本结构包括目的基因、标记基因、 、 、 等部分。
(3)科学家还培育出抗除草剂的转基因马铃薯,其设计方法为:修饰除草剂作用的靶蛋白,使其对除草剂 (填“敏感”或“不敏感”),或使靶蛋白过量表达,植物吸收除草剂后仍能 。
(4)将目的基因导入受体细胞后,还需对转基因植物进行 。
答案 (1)病毒外壳蛋白基因 (2)农杆菌转化法 启动子 终止子 复制原点 (3)不敏感 正常代谢 (4)目的基因的检测与鉴定
解析 (1)在基因工程中,使用最多的抗病基因是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因。(2)常用农杆菌转化法将目的基因导入马铃薯等双子叶植物的受体细胞中。构建好的基因表达载体的基本结构包括目的基因、标记基因、终止子、启动子和复制原点等部分。(3)培育抗除草剂的转基因马铃薯,需通过修饰,使除草剂作用的靶蛋白对除草剂不敏感,或使靶蛋白过量表达,使植物吸收除草剂后仍能正常代谢。(4)将目的基因导入受体细胞后,还需对转基因植物进行目的基因的检测与鉴定。
7.人体内的t-PA蛋白能高效降解血栓,是心梗和脑血栓的急救药。然而,为心梗患者注射大剂量的t-PA会诱发颅内出血,其原因在于t-PA作用的特异性不高。研究证实,将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,能显著降低出血副作用。
(1)依据所需t-PA蛋白的结构和功能,对天然的t-PA基因进行序列改造,可制造出性能优异的t-PA突变蛋白,该技术称为 。
(2)已知人t-PA基因第84位半胱氨酸的编码链序列为TGT,而丝氨酸的密码子为UCU,因此突变基因编码该氨基酸的编码链序列应设计为 。
(3)若获得的t-PA突变基因如图所示,那么质粒pCLY11需用 两种限制酶切开,才能与t-PA突变基因高效连接。
(4)将连接成功的基因表达载体导入大肠杆菌中,在含有 的培养基上挑选颜色呈 的菌落,初步筛选导入成功的细胞。
(5)检测t-PA突变基因是否导入大肠杆菌,可利用t-PA突变基因制备探针,进行 ,检测是否有杂交链;也可依据t-PA突变基因两端的序列设计引物对大肠杆菌的DNA进行PCR扩增,若出现了 说明t-PA突变基因已经导入了受体细胞。
(6)在上述步骤成功的基础上,若没有能从大肠杆菌中提取到相应的t-PA突变蛋白,其可能的原因是 。
答案 (1)蛋白质工程 (2)TCT (3)XmaⅠ和BglⅡ (4)新霉素 白色 (5)DNA分子杂交 扩增产物(子代DNA) (6)目的基因的转录或翻译异常
解析 (1)通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求,该技术称为蛋白质工程。(2)因为制造性能优异的t-PA突变蛋白,是将t-PA第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,已知人t-PA基因第84位半胱氨酸的编码序列(即模板链的互补链序列)为TGT,而丝氨酸的密码子为UCU,模板链序列为AGA,因此突变基因编码该氨基酸的编码序列应设计为TCT。(3)由于目的基因的两端的碱基序列分别是CCGG、CTAG,因此应用XmaⅠ和BglⅡ两种限制酶切割,以便把目的基因连接到质粒pCLY11上。(4)由图可知,将连接好的基因表达载体导入大肠杆菌中,由于限制酶切割质粒破坏了mlacZ基因,因此含t-PA突变基因重组质粒的细胞应具有的表现型是新霉素抗性且呈白色,可以在含新霉素的培养基上挑选白色的菌落,初步筛选导入成功的细胞。(5)检测目的基因是否导入受体细胞可以用t-PA突变基因制备探针,进行DNA分子杂交;也可以依据t-PA突变基因两端的序列设计引物对大肠杆菌的DNA进行PCR扩增,如果出现扩增产物即子代DNA分子,说明已经导入受体细胞。(6)如果已经检测到基因,但没有相关的蛋白质,蛋白质的合成需要经过转录和翻译,所以可能原因是目的基因没有转录和翻译。
考点三 DNA的粗提取与鉴定
8.(2018江苏南京、盐城一模,12)下列有关“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述,错误的是( )
A.鸡血细胞是较理想的实验材料
B.NaCl溶液浓度越高,DNA的溶解度越大
C.在用酒精析出DNA时,最好使用95%的冷酒精
D.DNA溶液中加入二苯胺试剂,沸水浴加热,检测结果呈蓝色
答案 B 鸡血细胞含有细胞核,细胞核内含有DNA,且鸡血容易获得,因此提取DNA时常选用鸡血作为实验材料,A正确;当NaCl溶液的浓度低于0.14ml/L时,随着NaCl溶液浓度的升高,DNA的溶解度逐渐降低,当NaCl溶液的浓度高于0.14ml/L时,随着NaCl溶液浓度的升高,DNA的溶解度逐渐升高,B错误;DNA不溶于酒精溶液,在体积分数为95%的冷酒精溶液中凝集效果最佳,C正确;在DNA的粗提取与鉴定实验中,DNA溶液中加入二苯胺试剂后需沸水浴加热,结果呈蓝色,D正确。
9.(经典题)下列关于DNA粗提取与鉴定的实验叙述,正确的是( )
A.酵母、菜花和猪血均适合作为提取DNA的材料
B.由于DNA对高温耐受性差,故提取时需加入95%的冷酒精
C.可用木瓜蛋白酶纯化过滤后研磨液中的DNA
D.向溶有DNA的2ml/L的NaCl溶液中缓缓加蒸馏水,当出现析出物时停止加水
答案 C 猪成熟红细胞(哺乳动物成熟的红细胞)没有细胞核和细胞器,不含DNA,故猪血不宜作为提取DNA的材料,A错误;DNA对高温的耐受性比蛋白质强,DNA不溶于冷酒精,而其他杂质可溶于冷酒精,则用体积分数为95%的冷酒精能提纯DNA,B错误;利用蛋白酶分解杂质蛋白,从而使提取的DNA与蛋白质分开,起到纯化的作用,C正确;当NaCl溶液的物质的量浓度为0.14ml/L时,DNA的溶解度最低,DNA析出量最大,因此向溶解有DNA的2ml/L的NaCl溶液中缓缓加蒸馏水,直至析出物不再增加为止,D错误。
10.(2020届江苏苏州常熟中学模拟,21)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述,正确的是(多选)( )
A.洗涤红细胞时,使用生理盐水可防止红细胞破裂
B.向鸡血溶液中加蒸馏水搅拌,可见玻棒上有白色絮状物
C.DNA在2mL的NaCl溶液中溶解度较低
D.DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热后变蓝
答案 AD 本题以DNA粗提取和鉴定为知识载体,考查考生运用所学知识对实验中操作的方法、目的、原理等分析的能力,试题通过对实验操作和原理的分析,体现了科学探究素养中的分析与讨论等。生理盐水与细胞内的液体是等渗溶液,因此洗涤红细胞时,使用生理盐水可防止红细胞破裂,A正确;向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌,可使细胞破裂,释放DNA,但不会观察到玻璃棒上有白色絮状物,B错误;DNA在2ml/L的NaCl溶液中溶解度较高,在0.14ml/L的NaCl溶液中溶解度较低,C错误;DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热后变蓝,D正确。
名师点睛 对于此类试题,需要考生注意的细节较多,如实验的原理、实验选择的材料、实验采用的试剂及试剂的作用、实验每一步骤的操作目的、实验现象等,需要考生在平时的学习过程中注意积累。
11.(2019江苏苏、锡、常、镇三模,25)如图是“DNA的粗提取和鉴定”实验中几个重要操作的示意图,下列叙述正确的是(多选)( )
A.图①的原理是DNA不溶于酒精,某些蛋白质可溶于酒精
B.图①和图③都需用玻棒沿一个方向轻缓搅拌,以防止破坏DNA
C.若图③操作后接图②操作,则DNA留在滤液中
D.若图④操作后接图②操作,则DNA留在纱布上
答案 ACD 分析图①,体积分数为95%的酒精用于溶解蛋白质等杂质,DNA不溶于酒精,有利于对DNA的提纯,A正确;分析图③,向含有鸡血细胞的烧杯中加入蒸馏水,目的是让细胞吸水涨破,释放出DNA,这一过程需要快速搅拌,B错误;图②操作为过滤,若图③操作后接图②操作,则DNA留在滤液中,C正确;图④向浓NaCl溶液中加蒸馏水,说明是降低NaCl溶液的浓度,从而降低DNA在NaCl溶液中的溶解度而析出,因此过滤后DNA留在纱布上,D正确。
名师点睛 解答本题需要熟知DNA粗提取的原理和过程,理解每一步骤的目的,然后用所掌握的这些知识来分析题图中的各装置及操作意图,以此便能顺利解决问题。
综合篇
【综合集训】
提升 与基因工程中工具酶相关的问题分析
1.(2019江苏海安期末)科研人员通过基因工程实现了β-甘露聚糖酶基因在猪肠道野生酵母菌中的表达,使原来不能被猪利用的粗纤维在猪肠道内被分解成可直接被吸收的单糖。如图为构建工程菌的部分过程,其中介导序列能引导载体整合到酵母菌的染色体DNA上。请据图回答:
(1)①过程中需要的工具酶是 ,其最适温度的范围一般是 (a.55~60℃,b.70~75℃,c.90~95℃)。②③过程中的工具酶作用的化学键是 。
(2)①过程利用野生酵母菌染色体DNA进行PCR扩增介导序列时,科研人员设计了如下一对引物:5'-GAATTCGACCTCAAATCAGGTAGG-3'和3'-TTGCATTGACTTACACCTAGG-5',其中下划线部分序列的设计依据是 ,方框部分序列的设计目的是 。
(3)若BamHⅠ酶切的DNA末端与BglⅡ酶切的DNA末端可以被DNA连接酶连接,原因是 ,连接后的部位,这两种酶 (填“都能”“都不能”或“只有一种能”)切开,原因是 。
(4)若使用EcRⅠ和SalⅠ酶对重组表达载体进行完全酶切并鉴定,可得到 种DNA片段。
答案 (1)热稳定DNA聚合酶(Taq酶或耐高温的DNA聚合酶) b.70~75℃ 磷酸二酯键 (2)介导序列两端的部分DNA序列 使扩增出的介导序列两端含有限制酶EcRⅠ和BamHⅠ的识别序列(便于构建重组质粒) (3)黏性末端序列互补(或黏性末端相同) 都不能 连接后该部位不再是BamHⅠ酶与BglⅡ酶的识别序列 (4)3
2.如表是几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点,其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题:
图1
图2
(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒,应选用 两种限制酶切割,酶切后的载体和目的基因片段,通过 酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒,需将其转入处于 态的大肠杆菌。
(2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌,应在筛选平板培养基中添加 ,平板上长出的菌落,常用PCR鉴定,所用的引物组成为图2中 。
(3)若BamHⅠ酶切的DNA末端与BclⅠ酶切的DNA末端连接,连接部位的6个碱基对序列为 ,对于该部位,这两种酶 (填“都能”“都不能”或“只有一种能”)切开。
(4)若用Sau3AⅠ切图1质粒最多可能获得 种大小不同的DNA片段。
答案 (1)BclⅠ和HindⅢ DNA连接 感受 (2)四环素 引物甲和引物丙 (3)TGATCCACTAGG或GGATCACCTAGT 都不能 (4)7
[教师专用题组]
【综合集训】
提升 与基因工程中工具酶相关的问题分析
1.(2019北京东城期末,28)研究人员用图1中质粒和图2中含目的基因的片段构建重组质粒(图中标注了相关限制酶切割位点),将重组质粒导入大肠杆菌后进行筛选及PCR鉴定。以下叙述不正确的是( )
图1
图2
A.构建重组质粒的过程应选用BclⅠ和HindⅢ两种限制酶
B.使用DNA连接酶将酶切后的质粒和目的基因片段进行重组
C.含有重组质粒的大肠杆菌可以在添加氨苄青霉素的培养基上生存
D.利用PCR鉴定含目的基因的大肠杆菌时应选用引物甲和引物丙
答案 C 据图2可知,获得目的基因可以用BclⅠ和HindⅢ两种限制酶,或者BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶,据图1可知BamHⅠ酶切会破坏两个抗生素抗性基因,故构建重组质粒的过程只能选用BclⅠ和HindⅢ两种限制酶,使用DNA连接酶将酶切后的质粒和目的基因片段进行重组,A、B选项正确;BclⅠ酶切会破坏氨苄青霉素抗性基因,故含有重组质粒的大肠杆菌不可以在添加氨苄青霉素的培养基上生存,C选项错误;据图2可知,利用PCR鉴定含目的基因的大肠杆菌时应选用引物甲和引物丙,D选项正确。
能力解读 以基因工程构建重组质粒为载体,考查辨认、比较、解读的理解能力和推理、归因的应用能力。
解题关键 正确解读图文信息是解题关键。
2.(2020浙江金华十校一模,28)青蒿素是有效的抗疟疾药物,但野生黄花蒿青蒿素产量低,为缓解青蒿素供应不足的状况,科学家将tms基因和tmr基因导入黄花蒿的愈伤组织从而获得了黄花蒿的冠瘿组织,实验过程用到的部分结构如图。
(1)在获得转基因的冠瘿组织过程中, 是核心步骤,在具体操作中常使用两种能产生不同粘性末端的限制性核酸内切酶对目的基因和Ti质粒分别进行切割,这样做的好处有 。
(2)科学家将目的基因导入黄花蒿愈伤组织细胞前,先将目的基因导入农杆菌,农杆菌的作用是 。将目的基因导入农杆菌时,一般情况下,需先将农杆菌进行一定的处理或改造,其目的是 。
(3)为了准确鉴别受体细胞中是否含有目的基因,并将含有目的基因的细胞筛选出来,所选的Ti质粒至少应包含 种抗生素抗性基因,以便筛选和鉴别。
(4)与愈伤组织相比,冠瘿组织的生长速度更快,原因可能是 。
(5)埃弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献,也可以说是基因工程的先导,如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示,那么这一启示是 。
答案 (1)构建重组Ti质粒 可以避免目的基因和Ti质粒出现自身连接成环和反向连接(或可使目的基因定向插入Ti质粒) (2)可感染植物,将目的基因转移到受体细胞中 处理或改造后的农杆菌吸收重组Ti质粒(外源DNA)的能力提高 (3)2 (4)tms和tmr基因编码产物控制合成了生长素和细胞分裂素,促进了冠瘿组织的生长 (5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体
解析 (1)在获得转基因的冠瘿组织过程中,构建重组DNA分子(即重组Ti质粒)是核心步骤。使用两种能产生不同粘性末端的限制酶酶切的好处是防止目的基因和Ti质粒出现自身环化,或者反向连接。(2)农杆菌含有Ti质粒(其中有T-DNA片段),可感染植物将目的基因转移到受体细胞中。将目的基因导入农杆菌时,对农杆菌进行一定的处理或改造是为了提高农杆菌对Ti质粒的吸收能力。(3)为了准确鉴别受体细胞中是否含有目的基因,所选的Ti质粒至少应包含2种抗生素抗性基因,目的基因插入后会破坏其中一个抗性基因。(4)冠瘿组织生长快的原因是其含有tms和tmr基因,其编码产物可控制合成生长素和细胞分裂素,从而促进生长。(5)埃弗里等人的肺炎双球菌转化实验对基因工程的启示是DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体。课标解读
考情分析
备考指导
考点
考向
1
基因工程的原理与技术
基因工程的原理与技术
考查内容:(1)高考对本专题的知识考查涉及基因工程的工具、操作程序、应用以及蛋白质工程等知识,其中对基因工程操作程序的考查频率较高。(2)对基因工程内容的考查多集中在基因表达载体的构建、目的基因的检测与鉴定等方面。(3)本专题还涉及DNA的粗提取与鉴定的实验,也应该引起重视。
命题规律:(1)高考对本专题的考查主要集中在基因工程基本工具的作用和特点、基因工程操作步骤以及基因工程在生产和实践中的应用等方面。(2)试题多以最新科技信息材料为情境,结合具体实例分析,突出对基本工具限制酶、PCR技术、基因表达载体的构建、目的基因的检测和鉴定等内容的考查,且多以非选择题形式呈现。(3)高考对“DNA的粗提取与鉴定”的考查主要表现在对实验原理、操作方法与目的等方面,且多以选择题形式呈现。
命题趋势:(1)对基因工程的考查每年均有出现,基因工程仍将是未来高考对现代生物科技专题考查的重点。(2)对基因工程、细胞工程、胚胎工程等的综合运用进行考查可能是高考的新考向
在复习备考的过程中,要注意归纳梳理基因工程的基础知识,熟记基因工程的基本工具、基本操作程序、鉴定方法、蛋白质工程等基础知识,加强对基因表达载体图形的理解与应用;并通过必要的题型训练,巩固基础知识、掌握解题的方法和技巧,并进行归纳总结,以达到触类旁通之效。本专题中的“蛋白质工程”将结合在基因工程中组题考查,可能是高考的新考向,也应该加以重视;同时还应注意加强与细胞工程、胚胎工程的横向联系,重视“DNA的粗提取与鉴定”的实验考查
2
基因工程的应用与发展
基因工程的应用
蛋白质工程
3
DNA的粗提取与鉴定
DNA的粗提取与鉴定
Kan浓度/mg·L-1
接种外
植体数
形成愈伤
组织数
外植体状况
0
55
49
正常形成愈伤组织
25
66
2
只膨大、不易形成愈伤组织
35
66
0
变褐色死亡
50
64
0
变褐色死亡
材料
体细胞染色体数
颜色
洋葱
2n=16
+++
火龙果
2n=22
++
白花菜
2n=34
+
香蕉
3n=33
+++++
限制酶
识别序列和切割位点
EcRⅠ
↓
GAATTC
BamHⅠ
↓
GGATCC
BglⅡ
↓
AGATCT
SalⅠ
↓
GTCGAC
限制酶
BamHⅠ
BclⅠ
Sau3AⅠ
HindⅢ
识别序列及
切割位点
GG↓ATCC
CCTAGG↑
TG↓ATCA
ACTAGT↑
↓GATC
CTAG ↑
AA↓GCTT
TTCGAA↑