2020届高考生物一轮课件：专题二十四　基因工程 .pdf

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1、专题二十四 基因工程 考情概览考情概览试题类编试题类编考情概览考情概览 20102019年高考全国卷考情一览表 【考情分析】 本专题的考查主要集中在基因工程所用到的工具、 基因工程的操作过程。命题将会集中在基因工程,常结合图形考查 识图能力,所涉及的问题集中在基本概念、操作流程、限制酶的作 用特点、重组质粒的构建、目的基因的检测方法等。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 考点72基因工程 1.(2018北京,5,6分,难度)用Xho和Sal两种限制性核酸内切 酶分别处理同一DNA片段,酶切位点及酶切产物分离结果如图。以 下叙述不正确的是( D ) A.图1中两种酶识别的核苷酸序

2、列不同 B.图2中酶切产物可用于构建重组DNA C.泳道中是用Sal处理得到的酶切产物 D.图中被酶切的DNA片段是单链DNA 获取信息 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 解析本题考查基因工程操作中限制酶的作用及特点。根据酶的专 一性特点,两种限制酶识别的核苷酸序列不同,A项正确。酶切产物 可以用于构建重组DNA,B项正确。Sal有3个酶切位点,故泳道 中是Sal处理的结果,C项正确。限制酶识别DNA双链上特定碱基 序列,D项错误。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 2.(2017北京,5,6分,难度)为了增加菊花花色类型,研究者从其他 植物中克隆出花色基因C(

3、图1),拟将其与质粒(图2)重组,再借助农 杆菌导入菊花中。 下列操作与实验目的不符的是( C ) A.用限制性核酸内切酶EcoR和连接酶构建重组质粒 B.用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织,将C基因导入细胞 C.在培养基中添加卡那霉素,筛选被转化的菊花细胞 D.用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 解析根据目的基因(C基因)两端及质粒中的酶切位点的种类判断, 可用限制性核酸内切酶EcoR和连接酶构建重组质粒,A项正确; 根据题干信息,将C基因和质粒重组,再借助含有重组质粒的农杆菌, 将C基因导入菊花细胞,B项正确;质粒中的标记基因是

4、潮霉素抗性 基因,故筛选被转化的菊花细胞应在培养基中添加潮霉素,C项错误; 用DNA分子杂交技术可以检测C基因是否整合到菊花染色体的 DNA上,D项正确。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 目的基因的检测与鉴定方法 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 3.(2014天津,4,6分,难度)为达到相应目的,必须通过分子检测的 是( B ) A.携带链霉素抗性基因受体菌的筛选 B.产生抗人白细胞介素-8抗体的杂交瘤细胞的筛选 C.转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定 D.21三体综合征的诊断 解析解答此题可结合基因工程的第四步:目的基因的检测和鉴定。 鉴定水平分为分子水平、细

5、胞水平以及个体水平。受体菌的筛选 属于个体水平,不需要分子检测,故A项错误。杂交瘤细胞的筛选需 用抗原抗体杂交的方法,属于分子水平,故B项正确。对抗虫棉植 株抗虫效果的鉴定属于个体水平,故C项错误。21三体综合征检测 需进行细胞培养,并分析其染色体组成,属于细胞水平,故D项错误。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 4.(2014重庆,4,6分,难度)下图是利用基因工程培育抗虫植物 的示意图。以下相关叙述,正确的是( D ) A.的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与 B.侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到的染色体上 C.的染色体上若含抗虫基因,则就表现出抗虫性状 D.只要

6、表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 解析构建基因表达载体时,需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶参 与,A项错误;携带外源DNA片段的质粒进入受体细胞后,整合到染 色体DNA上,随染色体DNA进行同步复制,B项错误;抗虫基因在转 基因植株中正常表达才能使其表现出抗虫性状,C项错误;植株抗虫 性状的出现是由于获得了外源基因,属于基因重组导致的可遗传变 异,D项正确。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 5.(2013全国大纲,5,6分,难度)下列实践活动包含基因工程技术的 是( C ) A.水稻F1花药经培养和染色体加倍,获得基

7、因型纯合新品种 B.抗虫小麦与矮秆小麦杂交,通过基因重组获得抗虫矮秆小麦 C.将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞,经组织培养获得抗病植株 D.用射线照射大豆使其基因结构发生改变,获得种子性状发生变异的 大豆 解析基因工程是指按照人们的愿望,进行严格的设计,并通过体外 DNA重组和转基因等技术,赋予生物新的遗传特性,从而创造出符合 人们需求的新的生物类型和生物产品。水稻F1花药离体培养和染色 体加倍,获得基因纯合的新品种属于单倍体育种技术,抗虫小麦与矮 秆小麦杂交得到抗虫矮秆小麦属于杂交育种;用射线照射大豆使其基 因结构改变,获得变异的大豆属于诱变育种,A、B、D三项都不涉及 基因工程技术。

8、考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 6.(2013安徽,6,6分,难度)下图为通过DNA分子杂交鉴定含有 某特定DNA的细菌克隆示意图。下列叙述正确的是( D ) A.根据培养皿中菌落数可以准确计算样品中含有的活菌实际数目 B.外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制 C.重组质粒与探针能进行分子杂交是因为DNA分子脱氧核糖和磷酸 交替连接 D.放射自显影结果可以显示原培养皿中含有特定DNA的细菌菌落 位置 获取信息 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 解析本题涉及的主要知识点是基因工程和微生物培养与计数。由 于长成的一个单菌落可能来自样品中的2个

9、或更多个细胞,因此计 数的结果一般比实际活菌数低,A项错误。外源DNA分子要想表达, 必须位于重组质粒的启动子和终止子之间,而DNA分子的复制只要 重组质粒有DNA复制原点就可以了,B项错误。重组质粒与探针能 进行分子杂交是因为它们之间能进行碱基互补配对,C项错误。根 据图示可知放射自显影结果可以显示含有能与探针杂交的特定 DNA 的细菌菌落位置,D项正确。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 7.(2012浙江,6,6分,难度)天然的玫瑰没有蓝色花,这是由于缺少 控制蓝色色素合成的基因B,而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知 的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰。下列操作正确的是(

10、 A ) A.提取矮牵牛蓝色花的mRNA,经逆转录获得互补的DNA,再扩增 基因B B.利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基 因B C.利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞 D.将基因B直接导入大肠杆菌,然后感染并转入玫瑰细胞 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 解析可以利用mRNA经逆转录合成目的基因后再进一步扩增,A项 正确。因为开蓝色花的矮牵牛基因B的序列是已知的,所以该目的 基因宜采用化学方法合成或用聚合酶链式反应(PCR)扩增,而不是 从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取,B项错误。目的基因必须与 运载体结合后才能导入受体细胞,且需要DNA连接

11、酶缝合,C、D项 错误。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 8.(2011四川,5,6分,难度)北极比目鱼中有抗冻基因,其编码的抗 冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列,该序列重复次数越多,抗冻能力越 强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图,有关叙述正确的是 ( B ) A.过程获取的目的基因,可用于基因工程和比目鱼基因组测序 B.将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因,不能得到抗冻性 增强的抗冻蛋白 C.过程构成的重组质粒缺乏标记基因,需要转入农杆菌才能进行筛选 D.应用DNA探针技术,可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存 在及其完全表达 考情概览考情概览试题类编

12、试题类编试题类编试题类编 解析过程为逆转录过程获得目的基因,缺少相应内含子,所以用 这种方法获得的基因不能用于比目鱼基因组测序。将多个抗冻基 因编码区依次相连成能表达的新基因,得到的蛋白质其抗冻性并不 增强。重组质粒上有标记基因,并不是转入农杆菌才能筛选,而是 用农杆菌转化法,有利于重组质粒导入受体细胞。应用DNA探针技 术,可以检测目的基因是否在受体细胞中存在,并不能检测其是否 表达。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 9.(2010全国2,5,6分,难度)下列叙述符合基因工程概念的是( B ) A.B淋巴细胞与肿瘤细胞融合,杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的 抗体基因 B.将人

13、的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌,获得能产生人干 扰素的菌株 C.用紫外线照射青霉菌,使其DNA发生改变,通过筛选获得青霉素 高产菌株 D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌 DNA上 解析B细胞与肿瘤细胞融合,属于细胞工程;用紫外线照射青霉菌, 使其DNA发生改变,进而筛选出青霉素高产菌株,属于人工诱变;自 然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA 上,并没有进行人为的加工,不属于基因工程。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 10.(2019全国1,38,15分,难度)基因工程中可以通过PCR技术扩 增目的基因。回答下列问题。 (

14、1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成,也可以从基因文库中 获得。基因文库包括 基因组文库 和 cDNA文库 。 (2)生物体细胞内的DNA复制开始时,解开DNA双链的酶是 解旋酶 。在体外利用PCR技术扩增目的基因时,使反应体系中 的模板DNA解链为单链的条件是 加热至9095 。 上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的 氢键 。 (3)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的 主要原因是 Taq酶热稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活 。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 解析本题考查基因文库的种类、通过PCR技术扩增目的基因与生

15、 物体细胞内的DNA复制的比较等。 (1)基因文库包括基因组文库和cDNA文库。 (2)生物体细胞内的DNA复制开始时,由解旋酶解开DNA双链。在 体外利用PCR技术扩增目的基因时,使反应体系中的模板DNA解链 为单链的条件是加热至9095 。这两个解链过程都破坏了DNA 双链分子中的氢键。 (3)温度会影响酶的活性。PCR过程是在高温条件下进行的。Taq 酶耐高温,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会变性失活。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 11.(2019天津,9,12分,难度)B基因存在于水稻基因组中,其仅在 体细胞(2n)和精子中正常表达,但在卵细胞中不转录。为研究B基

16、 因表达对卵细胞的影响,设计了如下实验。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 据图回答下列问题。 (1)B基因在水稻卵细胞中不转录,推测其可能的原因是卵细胞中 D (单选)。 A.含B基因的染色体缺失 B.DNA聚合酶失活 C.B基因发生基因突变 D.B基因的启动子无法启动转录 (2)从水稻体细胞或 精子 中提取总RNA,构建 cDNA 文库,进 而获得B基因编码蛋白的序列。将该序列与Luc基因(表达的荧光 素酶能催化荧光素产生荧光)连接成融合基因(表达的蛋白质能保 留两种蛋白质各自的功能),然后构建重组表达载体。 (3)在过程转化筛选时,过程 中T-DNA整合到受体细胞 染色体

17、DNA上,过程 在培养基中应加入卡那霉素。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 (4)获得转基因植株过程中,以下鉴定筛选方式正确的是 BCD (多选)。 A.将随机断裂的B基因片段制备成探针进行DNA分子杂交 B.以Luc基因为模板设计探针进行DNA分子杂交 C.以B基因编码蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的 mRNA杂交 D.检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光 (5)从转基因植株未成熟种子中分离出胚,观察到细胞内仅含一个染 色体组,判定该胚是由未受精的卵细胞发育形成的,而一般情况下 水稻卵细胞在未受精时不进行发育,由此表明 B基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚 。

18、考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 解析(1)通过题干信息可知,B基因可以在体细胞和精子中正常表 达,说明含B基因的染色体未缺失,也没有发生基因突变,A、C项错 误;基因表达过程中的转录需要RNA聚合酶,不是DNA聚合酶,B项 错误;B基因在卵细胞中不能转录,可能是B基因的启动子在卵细胞 中不能启动转录,D项正确。 (2)通过题干信息可知,水稻的体细胞和精子中B基因可表达,故可 从水稻的体细胞和精子中提取RNA。通过逆转录产生DNA,从而 构建cDNA文库,进而获得B基因编码蛋白的序列。 (3)图示中过程表示筛选含有目的基因的重组质粒的农杆菌,图 示中质粒有抗卡那霉素标记基因和抗

19、潮霉素标记基因,如果选择培 养基中加入的是卡那霉素,起作用的是抗卡那霉素标记基因。过程 表示将筛选出含有重组质粒的农杆菌,将其T-DNA整合到水稻细 胞染色体DNA上。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 (4)真核细胞的基因结构是由编码区和非编码区两部分组成的,编 码区是由外显子和内含子,内含子将外显子分隔开间隔的。编码区 的外显子是能够编码蛋白质的序列,内含子是一般不能够编码蛋白 的序列。随机断裂的B基因片段可能是非编码区和编码区的内含 子,都不能构编码蛋白质的序列,A项错误;转基因植株,鉴定筛选方 式有:DNA分子杂交技术,即以Luc基因为模板设计探针进行DNA 分子杂交,

20、用标记目的基因作探针与mRNA杂交,即以B基因编码 蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的mRNA杂交,检测 目的基因是否翻译成蛋白质,由题干信息可知B基因与Luc基因连接 形成B-Luc融合基因,即可通过Luc基因表达,检测加入荧光素的卵 细胞中是否发出荧光,故B、C、D三项正确。 (5)当从转基因植株未成熟种子中分离出胚,观察到细胞内仅含有 一个染色体组,推断该胚是由未受精的卵细胞发育形成的,而一般 情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育,由此表明B基因表达能 使卵细胞不经受精作用直接发育成胚。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 12.2019浙江,32(二),7分,难度回

21、答与利用生物技术培育 抗病品种有关的问题。 (1)通过抗病性强的植株获取抗病目的基因有多种方法。现已获得 纯度高的抗病蛋白(可作为抗原),可通过 单克隆抗体 技术获得 特异性探针,并将 基因文库 中所有基因进行表达,然后利用该 探针,找出能与探针特异性结合的表达产物,进而获得与之对应的 目的基因。 (2)将上述抗病基因通过转基因的方法导入植物的分生组织可获得 抗病性强的植株。若在试管苗期间用分子水平方法判断抗病基因 是否表达,应检测 B (A.质粒载体 B.转录产物 C.抗性基因 D.病原微生物)。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 (3)植物细胞在培养过程中往往会发生 变异

22、,可利用这一特性筛 选抗致病真菌能力强的细胞。筛选时在培养基中加入 高浓度致 病真菌 ,并将存活的细胞进一步培养至再生植株。若利用 花粉 离体 培养建立的细胞系用于筛选,则可快速获得稳定遗传的抗病 植株。 (4)用抗病品种与高产品种进行杂交育种过程中,有时会遇到因胚发 育中止而得不到可育种子的情况。若要使该胚继续发育获得植株, 可采用的方法是 胚的离体培养 。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 解析本题考查基因工程及细胞工程相关内容。 (1)已获得纯度高的抗病蛋白,欲得到相应抗体作为探针,通常利 用单克隆抗体技术。使基因文库中所有基因进行表达,利用探针进 行检测,可以获得相应目

23、的基因。 (2)目的基因的表达包括转录和翻译两个阶段,在幼苗时期只需检 测基因是否转录出相应mRNA即可。 (3)细胞在培养过程中,由于受到各种因素的干扰,往往会发生变 异。要培育抗致病真菌的植物,需要用高浓度致病真菌检测培养。 要快速获得稳定遗传的植株应利用单倍体育种的方法,因为经染色 体加倍处理后的植株都是纯合体,通常利用花药离体培养的方法获 得单倍体幼苗,再经秋水仙素处理,染色体加倍,获得纯合体。 (4)若要使胚继续发育获得植株,则要用胚的离体培养。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 13.(2018全国1,38,15分,难度)回答下列问题。 (1)博耶(H.Boyer)

24、和科恩(S.Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质 粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒 可以作为载体外,还证明了 体外重组的质粒可以进入受体细胞; 真核生物基因可在原核细胞中表达 (答出两点即可)。 (2)体外重组的质粒可通过Ca2+参与的 转化 方法导入大肠杆菌 细胞;而体外重组的噬菌体DNA通常需与 外壳蛋白(或答噬菌体 蛋白) 组装成完整噬菌体后,才能通过侵染的方法将重组的噬菌 体DNA导入宿主细胞。在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中,可作为重 组噬菌体宿主细胞的是 细菌 。 (3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时,表达出的蛋 白质可能会被降解。为防止蛋白

25、质被降解,在实验中应选用 蛋白 酶缺陷型 的大肠杆菌作为受体细胞。在蛋白质纯化的过程中应 添加 蛋白酶 的抑制剂。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 解析本题主要考查基因工程的操作步骤及应用。(1)该实例可以说 明很多问题,比如体外重组的质粒可以进入受体细胞,真核细胞的 基因也可以在原核细胞中表达,真核生物和原核生物共用同一套密 码子,质粒的化学本质是DNA等。(2)目的基因导入细菌可以用Ca2+ 处理细菌,从而将目的基因导入受体细胞。噬菌体由DNA和蛋白质 外壳组成,噬菌体属于细菌病毒,即其宿主细胞为细菌,所以需要将 重组噬菌体导入细菌中。为了防止目的基因所表达的蛋白质被细

26、菌内的蛋白酶所降解,所以要选择蛋白酶缺陷型大肠杆菌,即不能 产生蛋白酶的大肠杆菌作为受体细胞。同时,在纯化蛋白质的过程 中可以加入蛋白酶抑制剂,以降低蛋白酶的活性。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 14.(2018全国2,38,15分,难度)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或 蓝光激发下会发出绿色荧光,这一特性可用于检测细胞中目的基因 的表达,某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基 因的5末端,获得了L1-GFP融合基因(简称为甲),并将其插入质粒P0, 构建了真核表达载体P1,其部分结构和酶切位点的示意图如下,图 中E1E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。

27、科学思维 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 回答下列问题。 (1)据图推断,该团队在将甲插入质粒P0时,使用了两种限制酶,这两 种酶是 E1和E4 ,使用这两种酶进行酶切是为了保证甲的完整, 也是为了保证 甲与载体正确连接 。 (2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后,若在该细胞中观察到了绿 色荧光,则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了 转录 和 翻译 过程。 (3)为了获得含有甲的牛,该团队需要做的工作包括:将能够产生绿 色荧光细胞的 细胞核 移入牛的 去核卵母细胞 中,体外培养、 胚胎移植等。 (4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中,某同学用PCR 方法进行鉴定,在

28、鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的 核DNA (填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 解析本题考查基因工程、细胞工程和胚胎工程的相关内容。(1)由 题意可知,E1E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同,将甲(L1- GFP)插入质粒时,使用E1和E4两种限制酶进行酶切,既保证了甲的 完整,又防止了甲的自身环化,保证了甲与载体的正确连接。(2)将 P1转入体外培养的牛皮肤细胞后,若在该细胞中观察到了绿色荧光, 则说明该细胞中合成了荧光蛋白,即L1基因在牛皮肤细胞中完成了 遗传信息的转录和翻译。(3)为了获得含有甲的牛,可通过体

29、细胞核 移植技术、体外培养和胚胎移植来实现。(4)克隆牛的不同组织细 胞中的基因选择性表达,转录出的mRNA不同,总RNA也不同,但不 同组织细胞中的核DNA相同,因此检测甲是否存在于克隆牛的不同 组织细胞中,用PCR方法进行鉴定时,应以核DNA作为模板。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 15.(2018天津,10,14分,难度)甲型流感病毒为RNA病毒,易引起流 感大规模流行。我国科学家在2017年发明了一种制备该病毒活疫苗 的新方法,主要环节如下。 (1)改造病毒的部分基因,使其失去在正常宿主细胞内的增殖能力。以 病毒RNA为模板,逆转录成对应DNA后,利用 PCR 技术

30、扩增,并将 其中某些基因(不包括表面抗原基因)内个别编码氨基酸的序列替换 成编码终止密码子的序列。与改造前的基因相比,改造后的基因表达 时不能合成完整长度的 多肽(或蛋白质) ,因此不能产生子代病毒。 将该改造基因、表面抗原等其他基因分别构建重组质粒,并保存。 (2)构建适合改造病毒增殖的转基因宿主细胞。设计合成一种特殊 tRNA的基因,其产物的反密码子能与(1)中的终止密码子配对结合,并 可携带一个非天然氨基酸(Uaa)。将该基因与 载体 连接后导入宿 主细胞。提取宿主细胞的 总RNA 进行分子杂交鉴定,筛选获得成 功表达上述tRNA的转基因宿主细胞。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类

31、编试题类编 (3)利用转基因宿主细胞制备疫苗。将(1)中的重组质粒导入(2)中 的转基因宿主细胞,并在补加 非天然氨基酸(Uaa) 的培养基中 进行培养,则该宿主细胞能利用上述特殊tRNA,翻译出改造病毒基 因的完整蛋白,产生大量子代病毒,用于制备疫苗。 特殊tRNA基因转录时,识别其启动子的酶是 D (单选)。 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细胞中增殖,没有致病性,因此不 经灭活或减毒即可制成疫苗。与不具侵染性的流感病毒灭活疫苗 相比,该病毒活疫苗的优势之一是可引起 细胞 免疫,增强免疫 保护效

32、果。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 解析本题考查基因工程、基因表达、免疫等知识。(1)利用逆转录 得到病毒DNA后,可利用PCR技术对该DNA进行扩增。据题意,改 造后的某些基因在表达时会提前终止,不能合成改造前完整长度的 多肽或蛋白质。(2)导入宿主细胞的是携带目的基因的载体,故需将 该特殊基因与载体连接。该特殊基因的表达产物是携带Uaa的 tRNA,故检测该基因是否表达时可提取宿主细胞的总RNA进行分 子杂交。(3)(1)中改造基因表达时,因终止密码子提前出现,无法合 成子代病毒的蛋白质而不能产生子代病毒。经过(2)改造的宿主细 胞,在基因表达遇到终止密码子时,因有特殊

33、的携带Uaa的tRNA与 之结合,故可继续完成翻译表达出完整蛋白。可产生子代病毒用于 制备疫苗。与正常培养基相比,(3)中所用培养基需补加Uaa以完成 翻译。特殊tRNA基因转录形成RNA,所需的酶是宿主细胞的RNA 聚合酶。(4)因正常宿主细胞不含特殊tRNA基因,也无Uaa,故子代 病毒侵入正常细胞后,无法合成病毒蛋白质,不能表现出致病性。 该病毒与不具侵染性的流感疫苗相比,因其还可侵入体细胞,故除 引起体液免疫外,还可引起细胞免疫。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 16.2018浙江,32(二),7分,难度回答与基因工程和植物克 隆有关的问题。 (1)将含某抗虫基因的载

34、体和含卡那霉素抗性基因的载体pBI121均 用限制性核酸内切酶EcoR 酶切,在切口处形成 粘性末端 。 选取含抗虫基因的DNA片段与切割后的pBI121用DNA连接酶连接, 在两个片段相邻处形成 磷酸二酯键 ,获得重组质粒。 (2)已知用CaCl2处理细菌,会改变其某些生理状态。取CaCl2处理过 的农杆菌与重组质粒在离心管内进行混合等操作,使重组质粒进入 农杆菌,完成 转化 实验。在离心管中加入液体培养基,置于摇 床慢速培养一段时间,其目的是 使CaCl2处理过的农杆菌恢复细 胞的正常状态 ,从而表达卡那霉素抗性基因,并大量增殖。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 (3)取

35、田间不同品种水稻的幼胚,先进行 消毒 ,然后接种到培养 基中培养,幼胚发生 脱分化 形成愈伤组织,并进行继代培养。 用含重组质粒的农杆菌侵染愈伤组织,再培养愈伤组织,以便获得 抗虫的转基因水稻。影响愈伤组织能否成功再生出植株的因素有: 培养条件如光温、培养基配方如植物激素配比以及 水稻的基因 型、愈伤组织继代的次数 (答出2点即可)。 解析(1)构建重组质粒时限制性核酸内切酶EcoRI剪切得到的是粘 性末端,DNA连接酶连接两个DNA片段之间形成的是磷酸二酯键。 (2)目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法,Ca2+处理方法增加细 菌细胞壁的通透性,让其处于感受态细胞,以利于重组质粒导入,而 细

36、胞要正常表达相关基因,应让其恢复为正常状态,故在摇床上培 养一段时间。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 17.(2018江苏,32,8分,难度)为生产具有特定性能的-淀粉酶, 研究人员从某种海洋细菌中克隆了-淀粉酶基因(1 656个碱基对), 利用基因工程大量制备-淀粉酶,实验流程见下图。请回答下列问 题。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 (1)利用PCR技术扩增-淀粉酶基因前,需先获得细菌的 基因组DNA 。 (2)为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接,需在引物的 5 端 加上限制性酶切位点,且常在两条引物上设计加入不同的限制性酶 切位点,主要目的是使D

37、NA片段能定向插入表达载体,减少自连。 (3)进行扩增时,反应的温度和时间需根据具体情况进行设定,下列 选项中 的设定与引物有关, 的设定与扩增片段的长度 有关。(填序号) 变性温度 退火温度 延伸温度 变性时间 退火时 间 延伸时间 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 (4)下图表示筛选获得的工程菌中编码-淀粉酶的mRNA的部分碱 基序列: 5-AUGCCAUCAACAAAUACUAACACUU-3 图中虚线框内mRNA片段包含 8 个密码子,如虚线框后的序列 未知,预测虚线框后的第一个密码子最多有 13 种。 (5)获得工程菌表达的-淀粉酶后,为探究影响酶活性的因素,以浓 度

38、为1%的可溶性淀粉为底物测定酶活性,结果如下: 根据上述实验结果,初步判断该-淀粉酶活性最高的条件为 pH为8.5,缓冲液为50 mmol/L Tris-HCl 。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 解析本题综合考查PCR、酶和基因工程相关知识,属于对科学思维、 科学探究和社会责任等层次的考查。(1)从海洋细菌中利用PCR技 术扩增-淀粉酶基因,首先要获得细菌的基因组DNA,再利用引物 来获取-淀粉酶基因。(2)由于PCR技术合成子链的方向是53, 引物是子链连接的DNA单链或RNA链,所以应在引物的5端加上限 制性酶切位点。为保证DNA片段能定向插入表达载体中,避免 DNA片

39、段和载体自身环化以及DNA片段和表达载体任意拼接,常 在两条引物上设计不同的限制性酶切位点。(3)引物与模板链结合 属于退火,所以退火温度的设定与引物有关,扩增片段属于延伸,扩 增片段的长度与延伸的时间有关。(4)密码子是指mRNA上三个相 连的碱基,虚线框内有24个碱基,共构成8个密码子,虚线框后第一个 密码子的第一个碱基是U,共可构成的密码子种类有44=16种,其 中有3种终止密码子:UAA、UAG、UGA,所以虚线框后的第一个 密码子共有13种。(5)根据表格数据可知,-淀粉酶活性最高时的条 件是pH为8.5,缓冲液为50 mmol/L Tris-LCl。 考情概览考情概览试题类编试题类

40、编试题类编试题类编 18.(2017全国1,38,15分,难度)真核生物基因中通常有内含子,而 原核生物基因中没有,原核生物没有真核生物所具有的切除内含子 对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表 达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题。 (1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A,以大肠杆菌作为受体 细胞却未得到蛋白A,其原因是 基因A有内含子,在大肠杆菌中,其 初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除,无法表达出 蛋白A 。 (2)若用家蚕作为表达基因A的受体,在噬菌体和昆虫病毒两种载体 中,不选用 噬菌体 作为载体,其原因是 噬菌体的宿主是细菌, 而不是

41、家蚕 。 综合运用 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 (3)若要高效地获得蛋白A,可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕 相比,大肠杆菌具有 繁殖快、容易培养 (答出两点即可)等优 点。 (4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A,可用的检测物质是 蛋白A的抗体 (填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。 (5)艾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 DNA可以从一 种生物个体转移到另一种生物个体 。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 解析(1)人的

42、基因A含有内含子,其转录出的RNA需切除内含子对应 的RNA序列后才能翻译出蛋白A,大肠杆菌是原核生物,其没有切除 内含子对应的RNA序列的机制,故将人的基因A导入大肠杆菌无法 表达出蛋白A。(2)噬菌体是一种专门寄生在细菌体内的病毒,无法 寄生在家蚕中。(3)大肠杆菌繁殖快、容易培养,常用作基因工程的 受体。(4)在分子水平检测目的基因是否表达应用抗原抗体杂交 法,即用蛋白A与蛋白A的抗体进行杂交。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 19.(2017全国2,38,15分,难度)几丁质是许多真菌细胞壁的重要 成分,几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因 转入植物体

43、内,可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题。 (1)在进行基因工程操作时,若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA, 常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料,原因是 嫩叶组织细胞易 破碎 。提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是 防止RNA降解 。 (2)以mRNA为材料可以获得cDNA,其原理是 在逆转录酶的作用 下,以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA 。 (3)若要使目的基因在受体细胞中表达,需要通过质粒载体而不能直 接将目的基因导入受体细胞,原因是 目的基因无复制原点;目的 基因无表达所需启动子 (答出两点即可)。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编

44、 (4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时,DNA连接酶催化形成的化 学键是 磷酸二酯键 。 (5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组 中)抗真菌病的能力没有提高,根据中心法则分析,其可能的原因是 目的基因的转录或翻译异常 。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 解析(1)选取嫩叶为实验材料提取mRNA的原因是嫩叶细胞的细胞 壁易破碎。提取RNA时加入RNA酶抑制剂的目的是防止RNA降解。 (2)以mRNA为材料获得cDNA的过程为逆转录,其原理是在逆转录 酶的作用下,以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成 cDNA。(3)目的基因无复制原点,无表达所需的

45、启动子、终止子等, 其不能在受体细胞内表达,要使目的基因在受体细胞中表达,需要 通过含有这些结构的质粒载体将目的基因导入受体细胞。(4)当几 丁质酶基因和质粒载体连接时,DNA连接酶催化形成的化学键是磷 酸二酯键。(5)如果目的基因已经整合到植物的基因组中,但植物未 表现出相应性状,可能的原因是目的基因未转录,或是转录出的 mRNA未翻译出相应的几丁质酶。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 20.(2017江苏,33,8分,难度)金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在 的金属结合蛋白,某研究小组计划通过多聚酶链式反应(PCR)扩增 获得目的基因,构建转基因工程菌,用于重金属废水的净化

46、处理。 PCR扩增过程示意图如下,请回答下列问题。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 (1)从高表达MT蛋白的生物组织中提取mRNA,通过 逆转录 获得 cDNA 用于PCR扩增。 (2)设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1和引物2),为 方便构建重组质粒,在引物中需要增加适当的 限制性核酸内切酶 位点。设计引物时需要避免引物之间形成 碱基互补配对 ,而造成 引物自连。 (3)图中步骤1代表 变性 ,步骤2代表退火,步骤3代表延伸,这三个 步骤组成一轮循环。 (4)PCR扩增时,退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏 引物与模板 的碱基配对。退火温度的设定与

47、引物长度、碱基组成 有关,长度相同但 GC含量高 的引物需要设定更高的退火温度。 (5)如果PCR反应得不到任何扩增产物,则可以采取的改进措施有 (填序号:升高退火温度 降低退火温度 重新设计 引物)。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 解析本题主要考查基因工程中目的基因获取的相关知识。(1)根据 mRNA获取目的基因的方法是先通过逆转录获得cDNA,然后通过 PCR扩增。(2)构建重组质粒时,要用限制性核酸内切酶对质粒和含 目的基因的DNA进行酶切,所以为方便构建重组质粒,在引物中需 要增加适当的限制性核酸内切酶位点。设计引物时需要避免引物 的碱基互补配对,防止引物之间自连。

48、(3)PCR包括三个步骤:变性、 复性(退火)和延伸。图中步骤1代表变性。(4)退火是引物和模板结 合的过程,退火温度过高会破坏引物与模板的碱基配对。退火温度 一般比Tm值(把DNA双螺旋结构降解一半时的温度)低5 。DNA 中GC含量越高,Tm值越高。(5)如果PCR反应得不到任何扩增产 物,可能是退火温度太高,破坏了引物与模板的碱基配对,也可能是 引物设计错误,改进措施是降低退火温度和重新设计引物。 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 21.(2016全国1,40,15分,难度)某一质粒载体如图所示,外源 DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄

49、青 霉素抗性基因,Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用 BamH 酶切后,与用BamH酶切获得的目的基因混合,加入DNA 连接酶进行连接反应,用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大 肠杆菌有的未被转化,有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种,分 别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的 重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题: 综合运用 考情概览考情概览试题类编试题类编试题类编试题类编 (1)质粒载体作为基因工程的工具,应具备的基本条件有 能自我复 制、具有标记基因 (答出两点即可),而作为基因表达载体,除满足 上述基本条件外,还需具有启动子和终止子。 (2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选,在上述四种大肠杆菌 细胞中,未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的,其 原因是二者均不含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均不生长; 并且 含有质粒载体 和 含有插入了目的基因的重组质粒(或含 有重组质粒) 的细胞也是不能区分的,其原因是 二者均含有氨 苄青霉素抗性基因,在该培养基上