高考生物一轮复习考点规范练34《基因工程》（含详解）

考点规范练34　基因工程

　考点规范练+高频考向练第76页　 

1.(山西临汾一中月考,40)小鼠的某种抗体由轻链和重链组成,科学家将编码轻链和重链的基因分别导入两个不同的烟草植物体内,然后让两株植物进行杂交就能获得可同时编码轻链和重链两种多肽的植株,即合成小鼠抗体的转基因植物。回答下列问题。

(1)若要获取小鼠的编码轻链和重链的基因,可以先提取小鼠浆细胞中编码两条链的mRNA,然后通过　　　　　　　过程获取小鼠的cDNA,并利用　　　　　技术对目的基因进行扩增。 

(2)在构建基因表达载体时,需要用到的工具酶有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,基因表达载体中的目的基因两端的序列分别是　　　　　　和　　　　　　　。 

(3)用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞的过程中,常常将目的基因插入农杆菌Ti质粒的　　　　　　　　上。检测目的基因是否导入受体细胞可用DNA分子杂交技术,一般用标记的　　　　　　　　作探针。 

(4)若想大规模培育能合成小鼠抗体的转基因植物,可采用　　　　　　　　　　　　技术。 

答案(1)逆转录　PCR

(2)限制酶和DNA连接酶　启动子　终止子

(3)T-DNA　目的基因

(4)植物组织培养

解析(1)由mRNA获得cDNA的过程是逆转录,在体外进行扩增DNA用PCR技术。

(2)构建基因表达载体需要用限制酶和DNA连接酶,基因表达载体中至少应有启动子、终止子、目的基因和标记基因,而启动子位于目的基因的前面,终止子位于目的基因的后面。

(3)农杆菌转化法是利用农杆菌Ti质粒上的T-DNA具有转移DNA的特性,所以应将目的基因插入Ti质粒上的T-DNA上。检测基因是否导入受体细胞可以用DNA分子杂交技术,此时的探针是用标记的目的基因。

(4)要想大规模培养转基因植物,可以用植物组织培养技术。

2.(黑龙江哈尔滨六中三次模拟,40)哈尔滨啤酒已经有100多年的历史,进入新世纪,技术人员将能使啤酒产生丰富泡沫的LTP1基因植入啤酒酵母中,使其产生LTP1蛋白,酿出泡沫丰富的啤酒,下图为转基因啤酒酵母的生产过程,据此回答相关问题。

(1)形成C需要的工具酶是　　　　　　　　　　　　　　　　　　,这两种酶作用的化学键均为　　　　　　　　　　。 

(2)结构B是来自大肠杆菌细胞内的质粒,它的化学本质是　　　　　　　　　　　,在结构B上标记基因的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)利用DNA分子杂交技术可检测C中是否插入了目的基因,该过程中需用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作探针;转基因啤酒酵母培育成功的标志是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)LTP1基因通常可以从基因文库中获取,含有一种生物所有基因的文库称为　　　　　　　　　,获得LTP1基因后可以利用　　　　技术进行扩增。 

(5)人们对转基因生物的安全性的争论:主要有　　　　安全、　　　　安全和　　　　安全三个方面的激烈争论。 

答案(1)限制酶和DNA连接酶　磷酸二酯键

(2)小型环状DNA　鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来

(3)放射性同位素标记的目的基因或荧光分子标记的目的基因　细胞中合成了LTP1蛋白

(4)基因组文库　PCR

(5)生物　食物　环境(三者无顺序)

解析(1)C是重组质粒,在构建表达载体时需要用限制酶对目的基因和运载体进行切割,然后用DNA连接酶将其连接,故形成C需要的工具酶是限制酶和DNA连接酶,它们作用的化学键都是磷酸二酯键。

(2)质粒的化学本质是小型的环状DNA分子。标记基因是鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来。

(3)检测是否插入目的基因,可以用放射性同位素标记的目的基因或荧光分子标记的目的基因。

(4)含一种生物所有基因的文库称为基因文库,部分的是cDNA 文库。获得LTP1基因后可以利用PCR技术进行扩增。

(5)人们对转基因生物的安全性主要集中在生物安全、食物安全和环境安全三个方面。

3.(宁夏石嘴山三中一模,40)科学家从某细菌中提取抗盐基因,转入烟草并培育成转基因抗盐烟草。下图是转基因抗盐烟草的培育过程,含目的基因的DNA和质粒上的箭头表示相关限制酶的酶切位点。请分析回答下列问题。

(1)在该过程中,研究人员首先获取了抗盐基因(目的基因),并采用　　　　　　　　　　技术对目的基因进行扩增,该技术需要的条件是　　　　、酶、原料、模板,该技术必须用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　酶;然后构建基因表达载体,基因表达载体中除了具有目的基因、启动子和终止子之外,还需具有　　　　　　　　。 

(2)用图中的质粒和目的基因构建重组质粒,不能使用SmaⅠ酶切割,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。图中①②过程为防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化,应选用　　　　　　　　　　　　　酶对外源DNA、质粒进行切割。 

(3)为确定转基因抗盐烟草是否培育成功,既要用放射性同位素标记的　　　　　　　　　　　作探针进行分子杂交检测,又要在个体水平上鉴定,后者具体过程是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。              〚导学号93420256〛 

答案(1)PCR(聚合酶链式反应)　引物　耐热的DNA聚合酶或热稳定性的DNA聚合　标记基因

(2)SmaⅠ会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因　BamHⅠ和HindⅢ

(3)抗盐基因(或目的基因)　将培育的烟草幼苗栽培于含有一定盐的土壤中,观察该烟草植株的生长状态

解析(1)依题意可知,抗盐基因属于目的基因,可采用PCR(聚合酶链式反应)技术扩增目的基因,该技术需要的条件是引物、酶、原料、模板,利用PCR技术扩增目的基因时,每次循环都是在90~95 ℃时进行变性、在55~60 ℃时进行复制、在70~75 ℃时延伸,所以该技术需要用热稳定DNA聚合酶(或Taq酶)。基因表达载体由目的基因、启动子、终止子、标记基因等组成。

(2)题图显示,质粒上的M抗生素抗性基因和目的基因中都含有SmaⅠ酶的识别和酶切位点,若使用SmaⅠ酶切割,会破坏质粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因,因此不能使用SmaⅠ 酶切割。抗盐基因(或目的基因)的两侧都有EcoRⅠ酶的识别和酶切位点,因此用EcoRⅠ酶切割目的基因会出现自身环化;BamHⅠ和HindⅢ识别和酶切位点分别位于目的基因的两侧,而且质粒中也有相应的酶切位点,因此用BamH Ⅰ 和HindⅢ同时进行酶切,才能完整地切下该抗原基因,同时保证目的基因与质粒的连接方式的唯一性,防止质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化。

(3)检测目的基因是否导入受体细胞,在分子水平上进行检测时,要用放射性同位素标记的抗盐基因(或目的基因)作探针进行分子杂交检测;在个体水平上进行鉴定时,可将培养的烟草幼苗栽培于含有一定盐的土壤中,观察该植株的生长状态。

4.(湖北5月模拟,40)我国拥有自主知识产权的抗虫棉,是将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因导入棉花的叶肉细胞中培育而成。回答下列问题。

(1)在该基因工程中,Bt毒蛋白基因属于　　　　　　　　,离体棉花叶肉细胞属于　　　　　　　　　。Bt毒蛋白基因可从基因组文库中获取,也可从cDNA文库中获取,含有基因中启动子的文库是　　　　　　文库。 

(2)获取的Bt毒蛋白基因需要与载体结合构建基因表达载体。在基因工程中使用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、　　　　　　　　　　　等,其中质粒的化学成分是　　　　　。 

(3)科学家最初做抗虫棉试验时,虽已经检测出棉花植株中含有抗虫基因,但让棉虫食用棉花叶片时,棉铃虫并没有被杀死,这说明Bt毒蛋白基因　　　　　　　　　　　　。为此,科学家对棉植株中的Bt毒蛋白基因进行了修饰,结果食用了棉叶的棉铃虫中毒死亡了,从变异类型分析,这种对Bt毒蛋白基因的修饰属于　　　　　　　　　。 

(4)转基因植物存在一定的安全性问题,为避免Bt毒蛋白基因通过花粉传播进入其他植物,一般将Bt毒蛋白基因转入棉花细胞的　　　　　　(填“细胞核”或“叶绿体”)。 

答案(1)目的基因　受体细胞　基因组

(2)动植物病毒　DNA

(3)没有成功表达　基因突变

(4)叶绿体

解析(1)在该基因工程中,Bt毒蛋白基因属于目的基因,离体棉花叶肉细胞属于受体细胞。Bt毒蛋白基因可从基因组文库中获取,也可从cDNA文库中获取,含有基因中启动子的文库是基因组文库。

(2)在基因工程中使用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等,其中质粒的化学本质是小型环状DNA。

(3)科学家最初做抗虫棉试验时,虽已经检测出棉花植株中含有抗虫基因,但让棉铃虫食用棉花叶片时,棉铃虫并没有被杀死,这说明Bt毒蛋白基因没有成功表达。因为目的基因能否表达受到基因结构中非编码区上游的调控序列的控制,因此,要想解除非编码区上游对基因表达的抑制,必须对非编码区上游的调控序列进行修饰,所以从变异的角度分析,基因修饰使基因得到表达属于基因突变。

5.(四川卷,9)将苏云金杆菌Bt蛋白的基因导入棉花细胞中,可获得抗棉铃虫的转基因棉,其过程如下图所示(注:农杆菌中Ti质粒上只有T-DNA片段能转移到植物细胞中)。

(1)过程①需用同种　　　　　　　　　　　　　　　　酶对含Bt基因的DNA和Ti质粒进行酶切。为将过程②获得的含重组质粒的农杆菌筛选出来,应使用　　　　　培养基。 

(2)过程③中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养,旨在让　　　　　　　　　进入棉花细胞;除尽农杆菌后,还须转接到含卡那霉素的培养基上继续培养,目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)若过程④仅获得大量的根,则应在培养基中增加　　　　　　　　　　　　以获得芽;部分接种在无激素培养基上的芽也能长根,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)检验转基因棉的抗虫性状,常用方法是　　　　　　　　　　　。种植转基因抗虫棉能减少　　　　　的使用,以减轻环境污染。 

答案(1)限制性核酸内切　选择

(2)T-DNA　筛选获得T-DNA片段的植物细胞

(3)细胞分裂素浓度　芽顶端合成的生长素向基部运输,促进根的分化

(4)投放棉铃虫　农药

解析本题主要考查基因工程的相关知识。

(1)目的基因与质粒构建基因表达载体时需要用同种限制性核酸内切酶对二者进行切割。要筛选出含重组质粒的农杆菌应使用选择培养基。

(2)为将目的基因导入受体细胞,应先将重组质粒导入农杆菌,再用农杆菌感染棉花细胞,从而将T-DNA整合至棉花细胞染色体的DNA上;除尽农杆菌后,因重组质粒中含有卡那霉素抗性基因,在含有卡那霉素的培养基上继续培养可筛选获得T-DNA 片段的植物细胞。

(3)愈伤组织培养过程中,生长素能促进根的分化,细胞分裂素能促进芽的分化,在培养过程中芽顶端合成的生长素也可促进根的分化。

(4)在个体水平检测抗虫棉的抗虫性状,可投放棉铃虫,观察棉铃虫的生存情况即可。种植转基因抗虫棉能减少农药的使用,从而减轻环境污染。

6.(安徽六安一中一模,40)多聚半乳糖醛酸酶(PG)能降解果胶使细胞壁破损,成熟的番茄果实中,PG合成显著增加,能使果实变红变软,但不利于保鲜。利用基因工程减少PG基因的表达,可延长果实保质期。科学家将PG基因反向接到Ti质粒上,导入番茄细胞中,得到转基因番茄,具体操作流程如图。据图回答下列问题。

(1)提取目的基因①若已获取PG的mRNA,可通过　　　　　获取PG基因。②在该基因上游加结构A可确保基因的反向转录,结构A上应具有　　　　　　　　　　　结合位点。③重组质粒转移到大肠杆菌中的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)用含目的基因的农杆菌感染番茄原生质体后,可用含有　　　　　　　　的培养基进行筛选,培养24~48 h 后取样,在质量分数为25%的蔗糖溶液中,观察细胞　　　　　　　　　　　　　　　现象来鉴别细胞壁是否再生。 

(3)由于导入的目的基因能转录出反义RNA,且能与　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　互补结合,因此可抑制PG基因的正常表达。若转基因番茄的保质期比非转基因番茄　　　,则可确定转基因番茄培育成功。 

(4)获得的转基因番茄产生的种子不一定保留目的基因,科研人员常采用　　　　　　　　　　　　　　　　方法使子代保持转基因番茄的优良性状。              〚导学号93420257〛 

答案(1)①逆转录　②RNA聚合酶　③使目的基因随质粒的复制而增加

(2)卡那霉素　是否发生质壁分离

(3)天然PG基因转录的mRNA　长

(4)无性繁殖(或植物组织培养)

解析(1)已获取PG的mRNA,可通过逆转录(反转录)的方法获得目的基因。因转录的产物是mRNA,在转录时需要RNA聚合酶。重组质粒转化到大肠杆菌中的目的是大量复制目的基因。

(2)由图可知,重组质粒中含卡那霉素抗性基因而四环素抗性基因被破坏,故可用含卡那霉素的培养基进行筛选。植物细胞在质量分数为25%的蔗糖溶液中会发生质壁分离现象,所以可以用来鉴别细胞壁是否再生。

(3)由以上分析可知,反义RNA与天然PG基因转录的mRNA 结合,从而抑制翻译过程。若转基因番茄的保质期比非转基因番茄长,则可确定转基因番茄成功。

(4)获得的转基因番茄产生的种子不一定保留目的基因,植物组织培养属于无性繁殖,故科研人员常采用植物组织培养方法使子代保持转基因的优良性状。

7.(安徽安庆二模,40)将外源生长激素基因导入绵羊体内,转基因绵羊的生长速度比一般绵羊提高30%,体型增大50%。回答下列问题。

(1)外源生长激素基因除可以从基因组文库中获取外,还可通过以下途径合成:一是利用从供体动物的　　　　　细胞中提取的mRNA,在　　　　　酶催化下合成;二是通过分析生长激素的　　　　　序列推测基因的结构,进而人工合成。这两种途径合成的生长激素基因　　　　(填“相同”或“不同”),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)外源生长激素基因导入绵羊体内并成功表达,其核心步骤是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)转基因绵羊胚胎的早期培养时添加血清的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。为让移植胚胎容易成活,应对受体绵羊进行　　　　　　　　处理。 

答案(1)垂体　逆转录　氨基酸　不同　一种氨基酸可能不只由一种密码子决定(密码子的简并性)

(2)基因表达载体的构建

(3)血清中含有细胞分裂、分化所必需的生长因子　同期发情

解析(1)生长激素是垂体合成分泌的,故只有在垂体细胞中才能提取到生长激素基因转录形成的mRNA,再在逆转录酶的催化作用下合成生长激素基因。也可以通过分析生长激素的氨基酸序列,推测出其mRNA中的碱基序列,进而推测出生长激素基因中的碱基序列,最后人工化学合成。因为决定氨基酸的密码子具有简并性,因而这两种方法合成的生长激素基因结构可能不同。

(2)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。

(3)因为血清中含有细胞分裂、分化所必需的生长因子,早期胚胎进行培养时添加血清或血浆可促进胚胎细胞的分裂和分化。为让供体胚胎容易成活,需用一定的激素对受体进行同期发情处理。

8.大豆花叶病毒(RNA病毒)是世界性大豆病害,是造成大豆减产的重要原因。某科研小组制备了大豆花叶病毒的空衣壳蛋白(CP蛋白),生产过程大致如下,请回答问题。

(1)图中的①是指　　　　　。 

(2)过程Ⅱ中应用的酶是　　　　　　　　　　　　。此过程中先要在大豆花叶病毒的基因文库中查找　　　　　　　　　　　　　　　　的核苷酸序列,以便合成特异性引物。 

(3)在上述生产流程中,　　　(填序号)是基因工程生产CP衣壳蛋白的核心步骤。为检测样液中是否含有有效成分,在Ⅶ可使用　　　　　　　　　　　　　进行检测。 

答案(1)RNA　

(2)Taq酶　CP蛋白基因(控制CP蛋白合成的RNA片段)

(3)Ⅲ　CP蛋白的抗体

解析(1)因为通过Ⅰ获得的是cDNA,所以①是RNA,过程Ⅰ是逆转录。(2)过程Ⅱ是PCR扩增,在该技术中需要用到耐高温的Taq酶。在该过程中,需要先知道目的基因即CP蛋白基因的核苷酸序列,才能合成特异性引物。(3)在基因工程中基因表达载体的构建是核心,即步骤Ⅲ是核心步骤。为了检测样液中是否含有有效成分,在Ⅶ过程中可以用抗原—抗体杂交,即使用CP蛋白的抗体进行检测。如果出现了杂交带,则说明含有有效成分。