人教通用版2020版高考生物新探究大一轮复习第35讲基因工程及其安全性检测含解析.pdf

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1、基因工程及其安全性基因工程及其安全性 1(2019安徽六安一中期末)科学家将拟南芥的抗寒基因(CBFl)，转入香蕉以获得抗 寒的香蕉品种。如图是某质粒载体上的Sac 、Xba 、EcoR 、Hind 四种限制酶的切 割位点示意图。 据图回答下列问题： (1)在该实验中为构建基因表达载体，用Sac 、Xba 切下CBFl基因后，对质粒载体 进行切割的限制酶是_，理由是_。 (2)连 接CBFl基 因 到 该 质 粒 载 体 后 ， 作 为 基 因 表 达 载 体 的 组 成 还 必 须 有 _。将重组质粒导入香蕉细胞最常用的方法是_。 (3)为了鉴别受体细胞中是否含有CBFl基因，可用含_的培养

2、基进行筛选。 (4)科学家将生长健壮、苗龄一致的转基因香蕉(实验组)与非转基因香蕉(对照组)进行 _处理，鉴定两组之间的抗寒性差异，如果_，则说明获得了抗寒的 香蕉优质品种。 解析：(1)在基因工程中，用相同限制酶切割来源不同的 DNA 后，可产生相同的末端， 所以和含目的基因的 DNA 一样，质粒也应使用Sac、Xba 进行切割。(2)基因表达载体的 组成包括启动子、终止子、标记基因、目的基因等。香蕉细胞是植物细胞，将目的基因导入 植物细胞常用农杆菌转化法。(3)据图分析，质粒上的标记基因是氨苄青霉素抗性基因，所 以为了鉴别受体细胞中是否含有CBFl基因， 可用含氨苄青霉素的培养基进行筛选。

3、 (4)根据 题干信息已知目的基因是抗寒基因，所以科学家将生长健壮、苗龄一致的转基因香蕉(实验 组)与非转基因香蕉(对照组)进行低温处理，鉴定两组之间的抗寒性差异，如果实验组的抗 寒能力明显高于对照组，则说明获得了抗寒的香蕉优质品种。 答案：(1)Sac 、Xba 用相同限制酶切割来源不同的 DNA 后，可产生相同的末端 (2)启动子和终止子 农杆菌转化法 (3)氨苄青霉素 (4)低温 实验组的抗寒能力明显高 于对照组 2(2019辽宁五校协作体高三联考)白细胞介素是一类淋巴因子。研究人员将人白细 胞介素的基因导入到酵母菌细胞中， 使其分泌出有活性的白细胞介素。 请据图回答下列问题 ： (1)

4、为增加白细胞介素基因的数量，可使用_技术，但前提是必须知道基因的部 分序列，目的是_。 (2)在重组载体导入酵母菌细胞之前，需用_处理酵母菌，白细胞介素基因进入 酵母菌细胞内，并且在其细胞内维持稳定和表达的过程，称为_。在表达过程中，启 动子需与_识别和结合，从而驱动转录过程。 (3)在体液免疫过程中，白细胞介素是由_细胞分泌的，为了能成功表达出白细 胞介素，不使用细菌，而使用酵母菌细胞作为受体细胞，可能原因是_ _。 (4)在分泌型表达载体和白细胞介素基因所在 DNA 分子上均有多个限制酶的酶切位点， 图示过程获得有效表达的重组载体使用了EcoR和EcoR 52 两种限制酶， 与使用单一的限

5、制 酶相比，其优点是_ _。 解析：(1)基因工程中，扩增目的基因利用的是 PCR 技术，但前提是要有一段已知目的 基因的核苷酸序列，以便设计引物。(2)在重组载体导入酵母菌细胞之前，需用 Ca2处理酵 母菌，使酵母菌细胞处于感受态，白细胞介素基因进入酵母菌细胞内，并且在其细胞内维持 稳定和表达的过程称为转化。在表达过程中，启动子需与 RNA 聚合酶识别和结合，从而驱动 转录过程。(3)在体液免疫过程中，白细胞介素是由 T 淋巴细胞分泌的；由于细菌属于原核 生物， 细胞中无内质网和高尔基体等加工白细胞介素的细胞器， 因此为了能成功表达出白细 胞介素，不使用细菌，而使用酵母菌细胞作为受体细胞。(

6、4)在分泌型表达载体和白细胞介 素基因所在的 DNA 分子上均有多个限制酶的酶切位点， 图示过程获得有效表达的重组载体使 用了EcoR和EcoR 52 两种限制酶，与使用单一的限制酶相比，其优点是能防止目的基因、 表达载体发生自身环化或者目的基因反向接入分泌型表达载体中。 答案：(1)PCR 设计引物 (2)Ca2 转化 RNA 聚合酶 (3)T 淋巴 细菌细胞中无内 质网和高尔基体等加工白细胞介素的细胞器 (4)能防止目的基因、表达载体发生自身环化 或者目的基因反向接入分泌型表达载体中 3(2019广东惠州中学高三调研)凡是具有抗原性、接种于机体可产生特异性免疫、 可抵抗传染病的发生和流行的

7、物质均可称为疫苗。以下是三代乙肝疫苗的生产原理示意图， 请据图回答下列问题： (1)目前临床使用的乙肝疫苗是第二代疫苗。图中外衣壳蛋白基因 A 的大量扩增可通过 _技术， 需要用到的一种重要酶是_和_种引物。 构建含 基因 A 的重组质粒需要用到的工具酶是 _。 (2)据信息和所学知识分析 ： 第一代疫苗基本淘汰的原因是 ： _。 (3)结合图中第二代、第三代疫苗的化学本质，分析推测哪一代疫苗利于运输及其原因 ： _ _。 (4)外源 DNA 进入机体后，如果整合到人体基因组中可能会引起_和_发 生突变而导致机体癌变，这也是第三代疫苗可能存在的安全隐患，目前正在研究中。 解析 ： (1)目的基

8、因可通过 PCR 技术大量扩增，该过程需要热稳定 DNA 聚合酶。由于 DNA 的结构特点是两条链反向平行， 因此扩增过程需要 2 种引物。 构建基因表达载体需要用到的 工具酶是限制酶和 DNA 连接酶。(2)第一代疫苗用的是减毒或灭活的病毒，病毒有可能恢复 致病性或引起血源性疾病。(3)从图中分析，第三代疫苗要比第二代疫苗更有利于运输，因 为第三代疫苗本质是 DNA，第二代疫苗本质是蛋白质，DNA 的稳定性比蛋白质高。(4)细胞癌 变的原因是原癌基因和抑癌基因发生突变。 答案 ： (1)PCR 热稳定 DNA 聚合酶(或Taq DNA 聚合酶) 2 限制酶与 DNA 连接酶 (2)有引起血源

9、性疾病的嫌疑(或病毒有可能恢复致病性) (3)第三代疫苗更有利于运输， 因 为第三代疫苗的本质是 DNA， 第二代疫苗的本质是蛋白质， DNA 稳定性比蛋白质高 (4)原癌 基因 抑癌基因 4(2020高考预测)烟草是有重要经济价值的双子叶植物，易受 TMV(烟草花叶病毒) 感染导致大幅度减产。绞股蓝细胞中含有抗 TMV 基因，能抵抗 TMV 感染。研究人员利用转基 因技术培育出了抗 TMV 烟草，操作流程如图所示。 (1)表示遗传信息流动中的_过程，过程所需要的工具酶是_。 (2)目的基因大量扩增可以使用 PCR 技术，该技术包括变性、退火、延伸三个步骤，变 性这一步骤的目的是_ _。 (3

10、)过程最常用的方法是_， 过程用到的细胞工程技术是_。 (4)过程还需要进行基因工程操作步骤中的_，在个体水平上检验 获得的烟草能否抗 TMV 的方法是_。 解析 ： 据图分析， 表示逆转录， 表示目的基因的获取， 表示基因表达载体的构建， 表示将目的基因导入受体细胞， 表示利用植物组织培养技术获得再生植株， 表示目的基 因的检测与鉴定。 (1)根据以上分析已知，表示逆转录过程；表示基因表达载体的构建过程，需要限 制酶和 DNA 连接酶的参与。 (2)利用 PCR 技术大量扩增目的基因的过程中，变性的目的是使 DNA 解链为单链。 (3)表示将目的基因导入受体细胞，常用农杆菌转化法将目的基因导

11、入植物细胞； 表示利用植物组织培养技术获得再生植株的过程。 (4)过程还需要进行目的基因的检测与鉴定，个体水平上检验获得的烟草能否抗 TMV 的方法是用 TMV 感染烟草，观察烟草是否被感染。 答案：(1)逆转录 限制酶和 DNA 连接酶 (2)使 DNA 解链为单链(DNA 解旋) (3)农杆菌转化法 植物组织培养 (4)目的基因的检测与鉴定 用 TMV 感染烟草，观察烟草是否被感染(患病) 5(2019四川绵阳诊断)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 的净化处理。请回答下列问题： (

12、1)在进行基因工程操作时， 需要从高表达 MT 蛋白的生物组织中提取 mRNA， 提取 RNA 时， 提取液中需添加 RNA 酶抑制剂， 其目的是_， 以 mRNA 为材料可以获得 cDNA，其原理是_。 (2)PCR 之前，需要设计一对与 MT 基因两端序列互补配对的引物(引物 1 和引物 2)，两 种引物之间不能存在互补配对序列，原因是_。 (3)在 PCR 反应体系中，除具备缓冲液、模板 DNA 分子和引物外，还应有_填 序号：Taq酶 dNTP(dCTP、dATP、dGTP 和 dTTP) 四种碱基 ATP 氨基酸 (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_

13、的 碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关，长度相同但_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)。 (6)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_(答出两点即可)。 解析：(1)RNA 酶可催化 RNA 降解。在从高表达 MT 蛋白的生物组织中提取 mRNA 时，提 取液中添加的 RNA 酶抑制剂可以防止 RNA 降解。以 mRNA 为材料获得 cDNA 的原理是 ： 在逆转 录酶的作用下，以 mRNA 为模板按照

14、碱基互补配对的原则可以合成 cDNA。(2)设计的与 MT 基 因两端序列互补配对的两种引物，它们之间不能存在互补配对序列，其原因是 ： 避免引物自 连， 如果引物自连， 会导致引物不能同模板 DNA 结合， 不能发生进一步的链式反应。 (3)在 PCR 反应体系中， 除具备缓冲液、 模板 DNA 分子和引物外， 还应有Taq酶和dNTP(dCTP、 dATP、 dGTP 和 dTTP)。(4)退火意味着引物与模板链相连，退火温度过高会破坏引物与模板的碱基 配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关，因 G 与 C 之间含有 3 个氢键，A 与 T 之 间含有 2 个氢键，因此长度相同但 G

15、C 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， 可能是退火温度过高或引物之间相互配对(发生引物自连)， 导致 引物与模板不能相连， 所以可以采取的改进措施有 ： 降低退火温度和重新设计引物。 (6) 由于获得的目的基因无复制原点， 而且无表达所需的启动子， 所以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。 答案 ： (1)防止 RNA 降解 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 (2)避免引物自连，从而导致引物不能同模板 DNA 结合，不能发生进一步的链式反应 (3) (

16、4)引物与模板 GC 含量高 (5) (6)目的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子 6(2019山东、湖北部分重点中学高考冲刺模拟)如图所示为培育二倍体转基因抗虫 玉米的两种思路。EcoR、Sma、BamH为限制酶(箭头所指为酶切位点)。回答下列问题 ： (1)据图，获取目的基因时不能选择Sma的原因是它_。选 择EcoR和BamH的优点是可避免目的基因与质粒_连接。 (2)与思路 1 相比，思路 2 的最大优点是获得的转基因抗虫玉米_。 (3)培育转基因抗虫玉米的核心步骤是_，其目的是使目的 基因在受体细胞中_ _ _。 (4)将重组质粒导入受精卵，采用最多的方法是农杆菌转化法，这跟农

17、杆菌的 _有关。 (5)操作常用的方法是_。 解析：(1)题图显示：目的基因中存在Sma的识别位点。若使用Sma切割外源 DNA， 则会破坏外源 DNA 中的目的基因的结构，因此获取目的基因时不能选择Sma切割。EcoR 和BamH的识别位点不同，形成的黏性末端不同，因此选择EcoR和BamH切割质粒和外 源 DNA，其优点是可避免目的基因与质粒反向连接。 (2)思路 1 是将重组质粒导入玉米的受精卵中，由该受精卵发育成的植株不一定都是纯 合子， 思路 2 是将重组质粒导入由花粉经过脱分化形成的愈伤组织中， 该愈伤组织形成的单 倍体幼苗 2 再经过人工诱导，染色体加倍，最终得到的玉米株都是纯合

18、子。可见，与思路 1 相比，思路 2 的最大优点是获得的转基因抗虫玉米都是纯合子(或答不发生性状分离)。 (3)培育转基因抗虫玉米采用的是基因工程技术，该技术的核心步骤是基因表达载体的 构建。构建基因表达载体的目的是：使目的基因在受体细胞中稳定存在并可遗传给下一代， 同时使目的基因能够表达和发挥作用。 (4)农杆菌的 Ti 质粒上具有 TDNA，TDNA 可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染 色体上。在培育转基因植物时，采用最多的方法是农杆菌转化法，正是利用了农杆菌的 Ti 质粒上具有的 TDNA 的这一特点。 (5)操作是人工诱导染色体数目加倍，常用的方法是用秋水仙素处理幼苗。 答案：(1

19、)破坏目的基因的结构 反向 (2)都是纯合子(或答不发生性状分离) (3)基因表达载体的构建 稳定存在并可遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发 挥作用 (4)Ti 质粒上具有 TDNA (5)用秋水仙素处理幼苗 7(2019山东潍坊高三期末测试)青蒿素为名贵药材，由青蒿生产。科研人员尝试从 以下方法获得青蒿素： (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

20、结果。 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。 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)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；

21、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。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 的目的。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。 答案：(1)(植物)组织培养 脱分化 基因选择性表达 (2)ADS(酶) 标记 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的目的 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