1、五年高考,A组 统一命题课标卷题组,1.(2019课标全国,38,15分)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。 (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 和 。 (2)生物体细胞内的DNA复制开始时,解开DNA双链的酶是 。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 。上述两 个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的 。 (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 。,答案 (1)基因组文库 cDNA文库 (2)解旋酶 加热至9095 氢键 (3)Taq酶热稳
2、定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活,解析 (1)基因文库包括基因组文库和cDNA文库。(2)体内DNA复制时,需用解旋酶打开氢键 使双链DNA解旋,而PCR扩增目的基因时,是借助高温加热至9095 使DNA变性解旋。(3) PCR反应体系中进行互补链的合成时,温度需控制在7075 ,则应使用耐高温的DNA聚合酶, 即Taq酶,而不能使用大肠杆菌DNA聚合酶(高温下会失活)。 素养解读 本题借助基因工程的相关知识,考查考生对生物学问题进行解释的能力;通过PCR 与体内DNA复制的比较,体现了科学思维中分析与推断要素。 易错警示 PCR过程与细胞内的DNA复制过程的主要区别 (1)PCR
3、过程需要的引物是人工合成的能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的一小段(单 链)DNA或RNA; (2)PCR过程中DNA的解旋依靠温度变化而非解旋酶。,2.(2018课标全国,38,15分)回答下列问题: (1)博耶(H. Boyer)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 (答出两点即可)。 (2)体外重组的质粒可通过Ca2+参与的 方法导入大肠杆菌细胞;而体外重组的噬菌体 DNA通常需与 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,
4、可作为重组噬菌体宿主细胞的是 。 (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 止蛋白质被降解,在实验中应选用 的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯化的 过程中应添加 的抑制剂。,答案 (1)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 (2)转化 外壳蛋白(或答噬菌体蛋白) 细菌 (3)蛋白酶缺陷型 蛋白酶,解析 本题主要考查基因工程的相关知识。(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞,且重组质 粒在不同细胞中能正常表达,说明目的基因在不同细胞中的表达机制相同,生物界共用一套遗 传密码。(2)基因工程中,受体细胞为大肠杆菌细胞时,常用Ca
5、2+处理大肠杆菌,使之处于感受态, 即Ca2+参与的转化法。噬菌体DNA与外壳蛋白组装成完整噬菌体。因噬菌体的宿主是细菌, 故只有细菌可作为重组噬菌体的宿主细胞。(3)为防止目的基因表达的蛋白质被破坏,可选用 不能合成蛋白酶的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯化过程中加入蛋白酶的抑制剂可以保 护蛋白质不被水解。 素养解读 本题借助基因工程操作的基本知识,通过实例分析的形式考查科学探究。 知识归纳 目的基因导入受体细胞的常用方法 (1)受体细胞为植物细胞:基因枪法、花粉管通道法、农杆菌转化法。 (2)受体细胞为动物细胞:显微注射法。 (3)受体细胞为大肠杆菌:Ca2+参与的转化法。,3.(2017
6、课标全国,38,15分)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 。提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制 剂,其目的是 。 (2)以mRNA为材料可以获得cDNA,其原理是 。 (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 (答出两点即可)。 (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 。 (5)若获得的
7、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 。,答案 (1)嫩叶组织细胞易破碎 防止RNA降解 (2)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;目的基因无表达所需启动 子 (4)磷酸二酯键 (5)目的基因的转录或翻译异常,解析 本题主要考查基因工程的相关知识,考查学生获取知识,分析与归纳知识等能力。(1)从 植物体中提取mRNA需要破碎组织细胞,嫩叶比老叶的组织细胞易破碎,mRNA提取效率高。 由于植物组织中存在的RNA酶能将RNA分解,所以实验过程中要添加RNA酶抑
8、制剂以降低 RNA酶的活性,保护提取的RNA不被分解。(2)cDNA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合成的。(3)由于目的基因无复制原点,也无基因表达所需的启动子 和终止子,所以需与质粒构建重组质粒后再导入受体细胞。(4)DNA连接酶可以催化两个DNA 片段的黏性末端或平末端连接形成磷酸二酯键。(5)几丁质酶基因已经整合到植物的基因组 中,但是转基因植株抗真菌病的能力没有提高,说明转基因植株体内不存在抗菌活性蛋白,即几 丁质酶基因的转录或翻译过程出现异常,从而导致几丁质酶基因没有正常表达合成抗菌活性 蛋白。 素养解读 本题以抗病转基因植物的培育为信息,通过问题探
9、讨的形式考查科学探究。,4.(2016课标全国,40,15分,0.587)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: (1)质粒载体作为基因工程的工具,应具备的基本条件有 (答出两点,即可),而作为基因表
10、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 ; 并且 和 的细胞也是不能区分的,其原因是 。在上述筛选的基础上,若要筛选含有插入了目的 基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落,还需使用含有 的固体培养基。 (3)基因工程中,某些噬菌体经改造后可以作为载体,其DNA复制所需的原料来自 。,答案 (1)能自我复制、具有标记基因 (2)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 含有质粒载体 含有插入了 目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒) 二者均含有氨苄
11、青霉素抗性基因,在该培养基上 均能生长 四环素 (3)受体细胞,解析 (1)质粒作为载体应具备的基本条件有:能自我复制、具有标记基因、含有一至多个限 制酶切割位点等。(2)由题意可知,未被转化的和仅含环状目的基因的细胞中均不含有氨苄青 霉素抗性基因,所以在含有氨苄青霉素的培养基上均不能生长。质粒载体上含有氨苄青霉素 抗性基因和四环素抗性基因,插入了目的基因的重组质粒中仅含有氨苄青霉素抗性基因,所以 含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞均能在含有氨苄青霉素的培养基上 生长,但前者可以在含有四环素的培养基上生长而后者不能,所以可用含有四环素的培养基,筛 选出含有插入了目的基因的重组质粒
12、的大肠杆菌单菌落。(3)噬菌体属于病毒,通常病毒增殖 过程中所需的原料、酶等均来自受体细胞。 素养解读 本题借助基因表达载体的构建过程,通过基础判断考查科学探究。 评分细则 (1)能自我复制(具有复制原点,具有复制起始位点),具有标记基因(具有抗性基因), 具有限制性核酸内切酶酶切位点(限制酶酶切位点),以上每个得分点2分,任选2个即可得4分, 答出一点给2分。 (2)二者均不含氨苄青霉素抗性基因Ampr,在该培养基上均不生长(2分),不含抗性基因为关键 词。含有质粒载体(2分),含插入了目的基因的重组质粒(含重组质粒)(2分),此两问不分先后顺 序。二者均含氨苄青霉素抗性基因Ampr,在该培
13、养基上均能生长(2分),含有抗性基因是关键词。 (3)受体细胞/宿主细胞(2分)。,5.(2016课标全国,40,15分,0.442)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH 和Sau3A三种限制性内切酶的识别序列与切割位点,图(b)为某种表达载体的示意图(载体上 的EcoR、Sau3A的切点是唯一的)。 图(a) 图(b),根据基因工程的有关知识,回答下列问题: (1)经BamH酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被 酶切后的产物连接,理 由是 。 (2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子,如图(c)所 示。这三种重组子中,不能在宿主
14、细胞中表达目的基因产物的有 ,不能表达的原因是 。 图(c),(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶,常见的有 和 , 其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是 。,答案 (1)Sau3A 两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端 (2)甲和丙 甲中目的基因插在启动子的上游,丙中目的基因插在终止子的下游,二者的目的基 因均不能被转录(其他合理答案可酌情给分) (3)EcoliDNA连接酶 T4DNA连接酶 T4DNA连接酶(其他合理答案可酌情给分),解析 (1)分析图(a)可知,限制酶Sau3A与BamH切割DNA后形成的末端相同,故经这两种 酶切割得到的产物可以用DNA连接酶进行连接
15、。(2)构建基因表达载体时,为保证目的基因能 在宿主细胞中成功表达,目的基因应插在启动子和终止子之间,据此可判断甲、丙均不符合要 求,目的基因均不能表达。(3)常见的DNA连接酶有EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶,其中T4 DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。 素养解读 本题借助基因表达载体的构建过程应注意的问题,通过基础判断的形式考查科学 思维。 评分细则 (1)第一空答其他两种酶不给分。第二空答“两种酶切割后形成的黏性末端可互 补”给全分。 (2)第二空原因答“目的基因应插至启动子与终止子之间”也给分。 (3)第一空、第二空顺序可颠倒,第三空答案唯一。,6.(2015课标全
16、国,40,15分,0.4173)已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白, 由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙 氨酸,改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列问题: (1)从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的 进行改造。 (2)以P基因序列为基础,获得P1基因的途径有修饰 基因或合成 基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括 的复制以及遗传信息在不同分子之间的流动,即 。 (3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过
17、 和 ,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,再 经表达、纯化获得蛋白质,之后还需要对蛋白质的生物 进行鉴定。,答案 (1)氨基酸序列(或结构)(其他合理答案也给分) (2)P P1 DNA和RNA(或遗传物质) DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、 逆转录、翻译) (3)设计蛋白质的结构 推测氨基酸序列 功能,解析 (1)蛋白质的功能与结构相关,若要改变蛋白质的功能,需要对其结构进行改造。(2)确 定目的基因的碱基序列后,可通过对现有基因进行改造或者重新合成来获得目的基因。中心 法则的内容包括遗传信息的复制、转录、逆转录和翻译。(3)蛋白质工程的基本途径是从预 期蛋白质
18、功能出发,通过设计蛋白质的结构和推测氨基酸序列,进而确定相对应的脱氧核苷酸 序列。获得蛋白质之后要对蛋白质的生物功能进行鉴定。 素养解读 本题以利用蛋白质工程技术改造转运蛋白为信息,通过基础判断考查科学思维。 解题关键 理清蛋白质工程的基本途径、中心法则的全部内容图解是解答本题的关键。,B组 自主命题省(区、市)卷题组,考点1 基因工程的工具与操作程序,1.(2019江苏单科,16,2分)下列生物技术操作对遗传物质的改造,不会遗传给子代的是 ( ) A.将胰岛素基因表达质粒转入大肠杆菌,筛选获得基因工程菌 B.将花青素代谢基因导入植物体细胞,经组培获得花色变异植株 C.将肠乳糖酶基因导入奶牛受
19、精卵,培育出产低乳糖牛乳的奶牛 D.将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者,进行基因治疗,答案 D 本题以基因工程为信息载体,考查考生运用所学知识,对某些生物学问题进行解 释、推理得出正确结论的能力;试题通过基因工程技术遗传性分析,体现了对科学思维素养中 的分析与判断要素的考查。 胰岛素基因表达质粒导入大肠杆菌,获得的工程菌可将胰岛素基因遗传给子代,A不符合题意; B、C培育的转基因植物和转基因动物的每个细胞均含有目有基因,后代可表现转基因性 状,B、C不符合题意;将转入目的基因的淋巴细胞回输患者体内后,患者的生殖细胞不含目的 基因,故子代不表现转基因性状,D符合题意。,2.(2017北京理
20、综,5,6分)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(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 ( ) 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,答案 C 本题主要考查基因工程的相关知识。由于C基因两端及质粒上均存在限制酶EcoR 的酶切位点,因此,可采用限制酶EcoR和DNA连接酶构建重组质粒;用含C基因的农杆菌 侵染菊花愈伤组织(即农杆菌转化法),可以将C基
21、因导入细胞;由于质粒上存在潮霉素抗性基 因(标记基因),因此,可以在培养基中添加潮霉素,筛选被转化的菊花细胞,C符合题意;可用分子 杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上。,3.(2019江苏单科,33,8分)(8分)图1是某基因工程中构建重组质粒的过程示意图,载体质粒P0具 有四环素抗性基因(tetr)和氨苄青霉素抗性基因(ampr)。请回答下列问题: 图1 (1)EcoR 酶切位点为 ,EcoR 酶切出来的线性载体P1为 末端。 (2)用Taq DNA聚合酶进行PCR扩增获得的目的基因片段,其两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核 苷酸。载体P1用酶处理,在两端各添加了一个碱基为 的脱氧核苷酸,形
22、成P2;P2和 目的基因片段在 酶作用下,形成重组质粒P3。 (3)为筛选出含有重组质粒P3的菌落,采用含有不同抗生素的平板进行筛选,得到A、B、C三类 菌落,其生长情况如下表(“+”代表生长,“-”代表不生长)。根据表中结果判断,应选择的菌 落是 (填表中字母)类,另外两类菌落质粒导入情况分别是 、 。,(4)为鉴定筛选出的菌落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒,拟设计引物进行PCR鉴 定。图2所示为甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒中的相应位置,PCR鉴定时应选择的一对 引物是 。某学生尝试用图中另外一对引物从某一菌落的质粒中扩增出了400 bp片 段,原因是 。,图2,答案 (8分)(1
23、)平 (2)胸腺嘧啶(T) DNA连接 (3)B A类菌落含有P0 C类菌落未转入质 粒 (4)乙丙 目的基因反向连接,解析 本题借助基因工程相关知识,考查考生从表格、图形等提取信息并运用这些信息解决 相关问题的能力;通过构建重组质粒的过程图示和菌落生长情况分析等体现了科学思维素养 中的演绎与推理要素。 (1)EcoR从识别序列的中心轴线处切割,所以产生的末端为平末端。(2)由于载体和目的基因 要连接成DNA分子,所以目的基因片段的两端各自带有一个腺嘌呤脱氧核苷酸时,载体P1的两 端应各添加一个胸腺嘧啶脱氧核苷酸。在DNA连接酶的作用下,可将P2和目的基因连接,形成 重组质粒P3。(3)重组质
24、粒P3上有完整的氨苄青霉素基因,所以含有重组质粒P3的菌落在无抗 生素和添加氨苄青霉素的培养基上能生长,而在添加四环素的培养基上不能生长,所以应选择 的是B类菌落。A类菌落在添加氨苄青霉素、四环素、氨苄青霉素+四环素的培养基上均能 生长,说明A类菌落导入了P0。C类菌落在添加氨苄青霉素、四环素、氨苄青霉素+四环素的 培养基上均不能生长,说明C类菌落未导入质粒。(4)选择的一对引物组合、目的基因与重组 质粒的连接方向及扩增片段长度的可能情况如表:,由表可知,PCR鉴定时应选择的一对引物是乙丙。若扩增出了400 bp片段,则原因是目的基因 反向连接。 知能拓展 PCR过程中,目的基因扩增n次,共产
25、生2n个DNA,其中1个DNA上含引物,1个DNA 上含引物,2n-2个DNA既含引物,也含引物。该过程共需要2n-1个引物和2n-1个引物 。,4.(2018天津理综,10,14分)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2 017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 技术扩增,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 ,因此不能产生子代病
26、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 连接后导入宿主细胞。提取宿主细胞的 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。 (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 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
27、酶是 (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 免 疫,增强免疫保护效果。,答案 (1)PCR 多肽(或蛋白质) (2)载体 总RNA (3)非天然氨基酸(Uaa) D (4)细胞,解析 本题主要考查基因工程的相关知识。(1)利用PCR技术体外扩增DNA。若将基因中个 别编码氨基酸的序列替换为编码终止密码子的序列,则改造后的基因转录合成的mRNA中,终 止密码子提前出现,将
28、不能控制合成完整长度的多肽(或蛋白质)。(2)目的基因只有与载体连 接后才能导入宿主细胞。可提取宿主细胞的总RNA进行分子杂交鉴定,以筛选获得成功表达 题述tRNA的转基因宿主细胞。(3)由(2)知,转基因宿主细胞含有的特殊tRNA基因转录的tR- NA,该tRNA的反密码子可与终止密码子配对,并可携带非天然氨基酸(Uaa),所以培养基中需 补加非天然氨基酸(Uaa)。病毒中的基因进行转录时,识别其启动子的酶是宿主的RNA聚合 酶。(4)因该病毒疫苗具有侵染性,故可引起细胞免疫。 疑难突破 1.由(1)中“个别编码氨基酸的序列替换成编码终止密码子的序列”可知,改造后 的基因表达时不能合成完整长
29、度的多肽。,5.(2017天津理综,9,12分)玉米自交系(遗传稳定的育种材料)B具有高产、抗病等优良性状, 但难以直接培育成转基因植株,为使其获得抗除草剂性状,需依次进行步骤、试验。 .获得抗除草剂转基因玉米自交系A,技术路线如下图。 (1)为防止酶切产物自身环化,构建表达载体需用2种限制酶,选择的原则是 (单选)。 Ti质粒内,每种限制酶只有一个切割位点 G基因编码蛋白质的序列中,每种限制酶只有一个切割位点 酶切后,G基因形成的两个黏性末端序列不相同 酶切后,Ti质粒形成的两个黏性末端序列相同 A. B. C. D.,(2)下表是4种玉米自交系幼胚组织培养不同阶段的结果。据表可知,细胞脱分
30、化时使用的激 素是 ,自交系 的幼胚最适合培养成愈伤组织作为转化受体。,(3)农杆菌转化愈伤组织时,T-DNA携带插入其内的片段转移到受体细胞。筛选转化的愈伤组 织,需使用含 的选择培养基。 (4)转化过程中,愈伤组织表面常残留农杆菌,导致未转化愈伤组织也可能在选择培养基上生 长。含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确表达,其产物能催化无色物质K呈现蓝 色。用K分别处理以下愈伤组织,出现蓝色的是 (多选)。 A.无农杆菌附着的未转化愈伤组织,B.无农杆菌附着的转化愈伤组织 C.农杆菌附着的未转化愈伤组织 D.农杆菌附着的转化愈伤组织 (5)组织培养获得的转基因植株(核DNA中仅插入一个G基因
31、)进行自交,在子代含G基因的植株 中,纯合子占 。继续筛选,最终选育出抗除草剂纯合自交系A。,答案 (1)A (2)2,4-D 乙 (3)除草剂 (4)BD (5),解析 (1)利用双酶切可有效防止出现限制酶切割后的产物(目的基因、载体)发生自身环化 及目的基因与载体的任意连接现象。这要求每种限制酶在Ti质粒内只有一个切割位点,含目 的基因的DNA片段被两种限制酶切割形成的黏性末端碱基序列不同。(2)细胞脱分化形成愈 伤组织。表格信息显示,使用了2,4-D促使细胞脱分化。作为转化受体的幼胚,不仅要易脱分 化,而且还要易再分化生芽、生根,故乙的幼胚最适合培养成愈伤组织作为转化受体。(3)构建 的
32、基因表达载体中有抗生素抗性基因和除草剂抗性基因(除草剂抗性基因位于T-DNA片段 上),因利用农杆菌转化法转基因时,只有T-DNA整合到植物细胞染色体DNA上,故需使用含除 草剂的培养基筛选转化的愈伤组织。(4)因“含有内含子的报告基因只能在真核生物中正确 表达”,只有细胞内含有报告基因(成功转化)的愈伤组织,用K处理后出现蓝色,故选BD。(5)转 基因植株相当于携带G基因的杂合子,转基因植株自交,后代有3/4植株携带G 基因,其中纯合子 占1/3。 易错警示 转基因植物培育过程中,筛选成功转化的植物受体细胞的标准 利用农杆菌转化法完成植物细胞转基因时,因只有Ti质粒的T-DNA整合到受体细胞
33、染色体 DNA上,故筛选转化的植物受体细胞只能借助T-DNA片段上的特殊基因作为筛选标准,而Ti质 粒上的非T-DNA片段未导入植物受体细胞,在对转化后的受体细胞筛选时不以此作为选择标准。,6.(2016天津理综,7,12分)人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值,只能从人血浆中制备。如 图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。 (1)为获取HSA基因,首先需采集人的血液,提取 合成总cDNA,然后以cDNA为模板,使 用PCR技术扩增HSA基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向,请用箭头 在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。 (2)启动子通常具有物种及组织
34、特异性,构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体,需要选 择的启动子是 (填写字母,单选)。 A.人血细胞启动子 B.水稻胚乳细胞启动子 C.大肠杆菌启动子 D.农杆菌启动子,(3)利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中,需添加酚类物质,其目的是 。 (4)人体合成的初始HSA多肽,需要经过膜系统加工形成正确空间结构才有活性。与途径相 比,选择途径获取rHSA的优势是 。 (5)为证明rHSA具有医用价值,须确认rHSA与 的生物学功能一致。,答案 (1)总RNA(或mRNA) (2)B (3)吸引农杆菌移向水稻受体细胞,有利于目的基因成功转化 (4)水稻是真核生物,具有膜系统,能对初始rHSA
35、多肽进行高效加工 (5)HSA,解析 本题主要考查基因工程的相关知识。(1)总cDNA是以mRNA为模板逆转录合成的,所 以需要提取人的总RNA或mRNA;PCR扩增的原理是DNA复制,DNA复制时,两条子链的延伸 方向相反,所以引物的位置及方向如答案所示。(2)要使rHSA基因在水稻胚乳细胞内特异性表 达,需要选择水稻胚乳细胞的启动子。(3)酚类物质可吸引农杆菌移向水稻受体细胞,使农杆菌 Ti质粒上的T-DNA转移到受体细胞并整合到受体细胞染色体的DNA上,有利于目的基因成功 转化。(4)大肠杆菌为原核生物,无内质网和高尔基体,不能对多肽进行高效加工,而水稻是真 核生物,具有内质网和高尔基体
36、,可对多肽链进行高效加工。(5)要证明rHSA具有医用价值,须 确认rHSA与HSA的生物学功能一致。 易错警示 注意PCR技术的原理是DNA复制,DNA复制时,两条母链分别作为模板,新合成的 两条子链延伸的方向相反,由此确定引物的位置及扩增方向。,1.(2019天津理综,9,12分)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基因表达对卵细胞的影响,设计了如下实验。 据图回答: (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 (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
37、法启动转录,考点2 基因工程的应用与蛋白质工程,(2)从水稻体细胞或 中提取总RNA,构建 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DNA上,过程 在培养基中应加入卡那霉素。 (4)获得转基因植株过程中,以下鉴定筛选方式正确的是 (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
38、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 。,答案 (1)D (2)精子 cDNA (3) (4)BCD (5)B基因表达能使卵细胞不经受精直 接发育成胚,解析 本题借助基因工程相关知识,考查运用所学知识对某些生物学问题进行推理、解释,并 作出合理判断或得出正确结论的能力;试题通过B基因表达对卵细胞的影响体现了科学思维 素养中的演绎与推理要素。 (1)B基因的启动子无法启动转录,会导致B基因在水稻卵细胞中不转录
39、。(2)利用水稻体细胞 或精子中提取的总RNA,经逆转录法构建的基因文库为cDNA文库。(3)过程需将基因表达 载体导入农杆菌,所以可在培养基中加入卡那霉素以筛选成功导入了基因表达载体的农杆 菌。过程农杆菌感染水稻愈伤组织,农杆菌Ti质粒的T-DNA可整合到受体细胞染色体DNA 上。(4)水稻细胞中本来就有B基因,正常植株也会出现杂交带,故A错误;B、D选项是检测Luc 基因及其产物,B、D正确;C选项检测对象是卵细胞中mRNA,正常水稻植株卵细胞中无B基因 的mRNA,C正确。(5)一般情况下,水稻卵细胞在未受精时不能发育成胚,而转基因植株未受精 的卵细胞能发育成胚,说明B基因表达能使卵细胞
40、不经受精直接发育成胚。,2.(2019江苏单科,29,8分)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中,然后通过核移 植技术培育基因编辑猪,可用于生产基因工程疫苗。下图为基因编辑猪培育流程,请回答下列 问题: (1)对1号猪使用 处理,使其超数排卵,收集并选取处在 时期的卵母细胞用于核移植。,(2)采集2号猪的组织块,用 处理获得分散的成纤维细胞,放置于37 的CO2培 养箱中培养,其中CO2的作用是 。 (3)为获得更多基因编辑猪,可在胚胎移植前对胚胎进行 。产出的基因编辑猪的性染 色体来自 号猪。 (4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达,可采用的方法有 (填序 号)。
41、DNA测序 染色体倍性分析 体细胞结构分析 抗原抗体杂交,答案 (1)促性腺激素 减数第二次分裂中期 (2)胰蛋白酶(胶原蛋白酶) 维持培养液的pH (3)分割 2 (4),解析 本题通过基因工程、动物细胞工程和胚胎移植技术培育转基因猪为信息载体,主要考 查考生知识的综合运用能力;通过对转基因克隆猪培育过程的分析,体现了对科学探究中方案 探讨的考查。 (1)1号猪提供卵母细胞,对其使用促性腺激素处理,可实现超数排卵。用于核移植的卵母细胞 通常应发育至减数第二次分裂中期。(2)动物细胞培养前需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将动物 组织分散成单个细胞,动物细胞培养时,培养箱中一定浓度的CO2用于维持培养液
42、的pH。(3)采 用胚胎分割技术,可获得更多的基因编辑猪。因2号猪为基因提供者,故基因编辑猪的性染色 体组成与2号猪相同。(4)可通过DNA测序技术检测病毒外壳基因是否导入4号猪;采用抗原 抗体杂交技术,利用与该病毒外壳蛋白特异性结合的抗体,检测病毒外壳基因是否在4号猪体 内正常表达。 方法技巧 目的基因是否表达成功的检测方法 分子层次:直接检测目的基因是否翻译成蛋白质,方法是抗原抗体杂交法。 个体层次:直接检测相关性状,如转基因抗虫植物直接接种相应害虫后,观察其是否抗虫。,3.(2018江苏单科,32,8分)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 65
43、6个碱基对),利用基因工程大量制备-淀粉酶,实验流程见图。请回答下列 问题: (1)利用PCR技术扩增-淀粉酶基因前,需先获得细菌的 。 (2)为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接,需在引物的 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 。 (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 (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-AUGCCAUCAACAAAUACUAACACU
44、U-3 图中虚线框内mRNA片段包含 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 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 。,答案 (1)基因组DNA (2)5 使DNA片段能定向插入表达载体,减少自连 (3) (4)8 13 (5)pH为8.5,缓冲液为50 mmol/L Tirs-HCl,解析 (1)由题干信息可知某种海洋细菌含有-淀粉酶基因,因此在扩增-淀粉酶基因前需先 从细菌中提取细菌的基因组DNA。(2)引物的作用是引导子链的延
45、伸,将脱氧核苷酸连接到引 物上时,是与引物的3端相连的,由此确定需在引物的5端加上限制性酶切位点。常在两条引 物上加入不同的限制酶切位点的主要目的是使DNA片段能定向插入表达载体,防止自身相 连。(3)进行PCR扩增时,退火的温度与引物长短和碱基种类有关。延伸时间长短的设定与扩 增片段的长度有关。(4)密码子是指mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基,因此可依据 三个碱基是一个密码子来分析图中虚线框中的碱基,可得出共有8个密码子。由于虚线框后的 第一个密码子的第一个碱基已经固定为U,因此还有2个碱基未知,共可能有的种数为44=16, 又因为UAG、UGA、UAA为终止密码子,因此决定氨基酸的
46、密码子最多有13种。(5)据表格 数据可知:-淀粉酶在pH为8.5、缓冲液为50 mmol/L Tris-HCl的条件下相对活性为99.5%,初步 判断此条件下酶活性最高。,4.(2015四川理综,9,11分)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)。 质粒中“Bt”代表“Bt基因”,“KmR”代表“卡那霉素抗性基因” (1)过程需用同种 酶对含Bt基因的DNA和Ti质粒进行酶切。为将过程 获得的含重组质粒的农杆菌筛选出来,应使用 培养基。 (2)过程中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养,
47、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 筛选获得含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 本题考查基因工程与植物细胞工程的相关知识。(1)同种限制酶切割质粒和含目的基 因的DNA,可获得相同的黏性末端,以构建基因表达载体。重组质粒含完整的卡那霉素抗性基 因,故应使用含卡那霉素的选择培养基筛选含重组质粒的农杆菌。(2)实验过程中将棉花细胞 与农杆菌混合后共同培养,其目的是利用含重组质粒的农杆菌将T-DNA导入棉花细胞中。除 去农杆菌后在含卡那霉素的培养基上培养,其目的是筛选出含有目的基因的棉花细胞。(3)培 养基中生长素用量与细胞分裂素用量比值高时,利于根的分化,抑制芽的形成,反之,有利于芽 的分化,抑制根的形成。因芽顶端可合成生长素,故接种在无激素的培养基上的芽也能长根。 (4)
