高考生物一轮复习课时分层集训39《基因工程》 (含详解)

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这是一份高考生物一轮复习课时分层集训39《基因工程》 (含详解)，共6页。试卷主要包含了青蒿素为名贵药材，由青蒿生产等内容，欢迎下载使用。

课时分层集训(三十九)　基因工程

(建议用时：45分钟)

(对应学生用书第339页)

A组　基础达标

1．(2015·全国卷Ⅰ)HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。回答下列问题：

(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时，可先提取HIV中的________，以其作为模板，在________的作用下合成________，获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，随后导入受体细胞。

(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是________，该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV，检测的原理是______________________________。

(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分________细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。

(4)人的免疫系统有________癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。

[解析]　(1)HIV的遗传物质是RNA，所以要想获得相应的目的基因，应以HIV的RNA为模板，在逆转录酶的作用下合成cDNA(或DNA)。

(2)目的蛋白注入机体后相当于抗原。在抗原的刺激下，机体进行体液免疫，由浆细胞产生相应抗体(分泌蛋白)，由于该抗体能与目的蛋白(抗原)发生特异性结合，所以可通过抗体检测出有无目的蛋白，从而确定体内有无HIV。

(3)HIV主要攻击人体的T(或T淋巴)细胞，从而降低机体免疫系统的防卫功能。

(4)癌细胞在机体中属于抗原，人体的免疫系统能够监控和清除癌细胞。

[答案]　(1)RNA　逆转录酶　cDNA(或DNA)

(2)抗体　抗原抗体特异性结合　(3)T(或T淋巴)　(4)监控和清除

2．(2014·全国卷Ⅱ)植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。【导学号：67110095】

回答下列问题：

(1)理论上，基因组文库含有生物的________基因；而cDNA文库中含有生物的________基因。

(2)若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，再从中________出所需的耐旱基因。

(3)将耐旱基因导入农杆菌，并通过农杆菌转化法将其导入植物________的体细胞中，经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的________，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的________是否得到提高。

(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3∶1时，则可推测该耐旱基因整合到了________________(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。

[解析]　(1)基因组文库含有生物的全部基因，而cDNA文库中含有生物的部分基因。(2)植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关，若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，包含该生物的所有基因，然后再从中筛选出所需的耐旱基因。(3)若从植物甲中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，通常采用的方法是农杆菌转化法。将耐旱基因导入植物乙的体细胞后，经过植物组织培养得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测该耐旱基因是否合成了相应的蛋白质，即检测此再生植株中该基因的表达产物，如果检测结果呈阳性，说明已经合成了相应的蛋白质，这时再进行个体生物学检测，即在田间试验中检测植株的耐旱性是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱和不耐旱植株的数量比为3∶1，符合基因的分离定律，说明得到的二倍体转基因耐旱植株为杂合子，因此可推测该耐旱基因只整合到了同源染色体的一条上。

[答案]　(1)全部　部分　(2)筛选　(3)乙　表达产物　耐旱性　(4)同源染色体的一条上

B组　能力提升

3．植物的抗旱机制很大程度上依赖植物激素脱落酸。2016年2月，中、美两国科学家宣布发现了PYL9蛋白(脱落酸的一种受体蛋白)，利用转基因技术实现了启动子pRD29A控制PYL9过量表达，让水稻自身产生大量PYL9蛋白，显著提高了其抗旱性。请回答：

(1)已知PYL9蛋白的氨基酸序列，培育转基因抗旱水稻可用________法来获得PYL9基因。

(2)一个PYL9基因进行扩增最简便的方法是使用________技术，如果这个过程中消耗了引物62个，则进行了________轮的DNA复制。

(3)科学家通过农杆菌转化法成功培育了该转基因水稻。构建的基因表达载体上除了图示标注外，还必须含有________，所填充的这些序列________(填“需要”或“不需要”)全部转入到农杆菌Ti质粒的TDNA区域。

(4)导入目的基因的重组细胞可通过____________技术培育成完整植株。

(5)检测水稻细胞是否含有PYL9基因的分子工具是________。从个体水平上检测转基因水稻是否有抗性及抗性程度的方法是______________________。

[解析]　(1)已知PYL9蛋白的氨基酸序列，可以推测基因的脱氧核苷酸序列，因此培育转基因抗旱水稻可用人工合成方法来获得目的基因。

(2)一个PYL9基因进行扩增最简便的方法是使用PCR技术。第一轮：1个DNA含2条脱氧核苷酸链复制得2个DNA 4条脱氧核苷酸链消耗2个引物；第二轮：2个DNA含4条脱氧核苷酸链复制得4个DNA 8条脱氧核苷酸链消耗(22－2)×2＋2＝6个引物；第三轮：22个DNA含8条脱氧核苷酸链复制得23个DNA 16条脱氧核苷酸链消耗(23－2)×2＋2＝14个引物；第四轮：23个DNA含16条脱氧核苷酸链复制得24个DNA，含32条脱氧核苷酸链消耗(24－2)×2＋2＝30个引物；第五轮：24个DNA含32条脱氧核苷酸链复制得25个DNA，含64条脱氧核苷酸链消耗(25－2)×2＋2＝62个引物。

(3)基因表达载体的组成包括目的基因(PYL9基因)、标记基因、复制原点、启动子和终止子等。科学家通过农杆菌转化法成功培育了该转基因水稻。需要将目的基因转入到农杆菌Ti质粒的TDNA区域，之后才可以转移到水稻细胞的染色体上。

(4)导入目的基因的重组细胞培育成完整植株，所用的技术是植物组织培养技术，这一过程体现了植物细胞的全能性。

(5)检测目的基因是否导入受体细胞常用DNA分子杂交技术，该方法常用的分子工具是基因探针；从个体水平上检测转基因水稻是否有抗性及抗性程度的方法是将转基因水稻植株分别种植在干旱程度(或含水量)不同的田地里(观察其生长状况以检测其是否有抗性及抗性程度)。

[答案]　(1)人工合成　(2)PCR　5　(3)启动子pRD29A、PYL9基因、终止子　需要　(4)植物组织培养　(5)DNA分子探针/基因探针　将转基因水稻植株分别种植在干旱程度(或含水量)不同的田地里(观察其生长状况以检测其是否有抗性及抗性程度)

4．(广东省惠州市模拟)青蒿素为名贵药材，由青蒿生产。科研人员尝试从以下方面获得青蒿素：

(1)利用________技术，由青蒿外植体通过________(生理过程)形成愈伤组织。经检测愈伤组织不含青蒿素，而丛芽含少量，造成这种差异的根本原因是____________________。

(2)图1表示青蒿和酵母菌细胞内的物质代谢过程，DXP、FPP、青蒿二烯均为青蒿素前体产物，各种酶由相应基因指导合成。图2表示基因工程实验结果。

图1

①据图1，如果要通过基因工程技术让酵母菌生产青蒿二烯，则目的基因是________基因，基因表达载体除目的基因外，还需要有________基因便于后期筛选。

②将DXR基因导入青蒿，让DXR基因在青蒿中过量表达，通过增加FPP量最终提高青蒿素产量。除了提高青蒿素前体产物的方法外，要获得高产青蒿植株，据图1分析，思路还有：________________________________________

_________________________________________________________________。

图2中，导入空白运载体的实验数据能用来说明________________________

________________________________________________________________。

[解析]　(1)利用植物组织培养技术，由青蒿外植体通过脱分化形成愈伤组织；经检测愈伤组织不含青蒿素，而丛芽含少量，这是基因选择性表达的结果。(2)①要通过基因工程技术让酵母菌生产青蒿二烯，目的基因是ADS酶基因；基因表达载体中标记基因的作用是检测目的基因是否导入了受体细胞，便于筛选。②据图1分析，可以通过抑制GAS酶、SQS酶活性，减少香叶烯、角鲨烯的生成量，让FPP转化成更多的青蒿二烯，达到提高青蒿素产量目的。图2中，导入空白运载体的实验数据，说明转入的不含DXR基因的运载体并没有影响青蒿素产量或青蒿导入DXR基因后产量提高，与目的基因表达有关。