1、考点1 基因工程的工具与操作程序,五年高考,A组 自主命题江苏卷题组,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,2.(2019江苏单科,33,8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)Eco
2、R 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
3、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)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 (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
4、因连 接,形成重组质粒P3。(3)重组质粒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。,素养解
5、读 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。,知能拓展 PCR过程中,目的基因扩增n次,共产生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。,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(1 656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
6、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)如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 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
7、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 (8分)(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。
8、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,该mRNA上5 端为AUG(起始密码子),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 酸的密码子最多有13种。(5)据表格数据可知:-淀粉酶在pH
9、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。,素养解读 本题通过基因工程及酶活性测定的相关知识考查了科学思维中的归纳与概括能 力,同时考查了考生的科学探究能力。,4.(2017江苏单科,33,8分)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。PCR扩增过程示意图如下,请回答下列问题: (1)从高表达MT的生物组织中提取mRNA,通过 获得 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
10、物2),为方便构建重组质粒,在引物,中需要增加适当的 位点。设计引物时需要避免引物之间形成 ,而造成引物自连。 (3)图中步骤1代表 ,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 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)。,答案 (8分)(1)逆转录 cDNA (2)限制性核酸内切酶 碱基互补配对 (3)变性 (4)引物与模板 G/C含量
11、高 (5),解析 本题主要考查目的基因的获取及PCR技术的有关知识。(1)依据题中表述现象分析, mRNA合成目的基因的过程应为逆转录过程,由mRNA直接逆转录形成的为cDNA。(2)构建重 组质粒时需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶,因此推测在引物中需要增加适当的限制性核 酸内切酶识别的位点。设计引物时需要注意避免引物1和引物2之间形成碱基互补配对。(3) 图中步骤1代表变性。(4)退火温度过高会破坏引物与模板链之间的碱基互补配对。由于含G/ C碱基对多的DNA稳定性强,因此在PCR过程中设置的温度应视G/C的含量而定。(5)温度过高 不利于引物与模板结合;引物设计不合理也会影响PCR扩增反
12、应。,知识归纳 关于引物的几个问题:引物是一小段DNA或RNA,它能与DNA母链的一段碱基 序列互补配对,其长度通常为2030个核苷酸。由于PCR利用了DNA的热变性原理,因此温 度的高低直接影响DNA变性、复性和延伸的过程,特别是复性的过程也即题中的退火过程,它 关乎引物是否能与模板链结合,只有结合后才有可能进行“延伸”。结合DNA结构特点,A 与T之间有2个氢键、C与G之间有3个氢键的知识分析,引物中含碱基不同耐温程度不同,其中 含C/G较多的引物,PCR扩增时温度可适当提高。,5.(2016江苏单科,33,9分)下表是几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中标注了相关限 制酶的酶切位
13、点,其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题:,图1 图2,(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒,应选用 两种限制酶切割,酶切后的载体和 目的基因片段,通过 酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒,需将其转入处于 态的大肠杆菌。 (2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌,应在筛选平板培养基中添加 ,平板上长出 的菌落,常用PCR鉴定,所用的引物组成为图2中 。 (3)若BamH酶切的DNA末端与Bcl酶切的DNA末端连接,连接部位的6个碱基对序列为 ,对于该部位,这两种酶 (填“都能”“都不能”或“只有一种能”)切开。 (4)若用Sau3A切图1质粒最多可能获得 种大小不同的DNA片段
14、。,答案 (9分)(1)Bcl和Hind 连接 感受 (2)四环素 引物甲和引物丙 (3)TGATCC ACTAGG 都不能 (4)7,解析 本题主要考查基因工程的相关知识。(1)分析4种限制酶识别的序列可知:BamH和Bcl 识别序列中含有Sau3A的识别序列,这三种酶切割DNA后可以产生相同的黏性末端。为 保证质粒上含有标记基因,切割质粒时不能选用BamH和Sau3A,应选用Bcl和Hind两 种限制酶切割;酶切后的载体和目的基因片段,需用DNA连接酶连接形成重组质粒,为了扩增 重组质粒,需将其转入处于感受态的大肠杆菌中。(2)重组质粒中四环素抗性基因结构完整,氨 苄青霉素抗性基因结构被破
15、坏,在筛选平板培养基中添加四环素可以筛选出转入了重组质粒 的大肠杆菌。PCR扩增目的基因时,需用引物甲和引物丙两种引物。(3)BamH酶切产生的黏 性末端为 ,Bcl酶切产生的黏性末端为 ,经DNA连接酶连接后,连接部位的6个碱 基对序列为 ,此序列不能被BamH和Bcl识别,因此不能被两种酶切开。 (4)图1质粒中含有Sau3A酶的3个识别序列,如图:(A、B、C分别表示相邻切点间的DNA片 段),用Sau3A酶切,若在一个切点处切割可得到:B+C+A、C+A+B、A+B+C三种DNA片段(但其 大小相同),若在两个切点处切割可得到:A、B+C、A+C、B、A+B、C六种DNA片段(其大小
16、均不同);若在三个切点处均切割,可得到A、B、C三种大小不同的DNA片段,综上所述,用Sau3 A酶切质粒最多可能获得7种大小不同的DNA片段。,疑难突破 准确识别出BamH酶和Bcl酶识别序列中含有Sau3A酶的识别序列,是准确解 答本题的关键。注意第(4)小题,Sau3A酶可能打开1个切点、2个切点和3个切点三种情况。,6.(2015江苏单科,32,9分)胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。图1是该方法 所用的基因表达载体,图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋 白A、B分别表示-半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白)。请回答下列问题: 图1,图2,(1)
17、图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是 。 (2)图1中启动子是 酶识别和结合的部位,有了它才能启动目的基因的表达;氨苄青霉 素抗性基因的作用是 。 (3)构建基因表达载体时必需的工具酶有 。 (4)-半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达,可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内 部,其意义在于 。 (5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键,用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的 A链或B链,且-半乳糖苷酶被切成多个肽段,这是因为 。 (6)根据图2中胰岛素的结构,请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。你的推测结果 是 , 理由是 。,答案 (9分)(1)终止子 (2)RNA聚合
18、作为标记基因,将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来 (3)限制酶和DNA连接酶 (4)防止胰岛素的A、B链被菌体内蛋白酶降解 (5)-半乳糖苷 酶中含多个甲硫氨酸,而胰岛素A、B链中不含甲硫氨酸 (6)至少2个 两条肽链的一端各有 一个游离的氨基,氨基酸R基团中可能还含有游离的氨基,解析 (1)完整的基因表达载体应包含目的基因、启动子、终止子、标记基因等,图1中没有 标注出终止子。(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,可驱动转录出mRNA;氨苄青霉素 抗性基因属于标记基因,可利用含氨苄青霉素的培养基筛选出含有重组质粒的大肠杆菌。(3) 构建基因表达载体需用限制酶分别切割目的基因和质粒,再用D
19、NA连接酶将两者连接形成重 组质粒。(4)利用-半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达的意义是将胰岛素肽链上的蛋白 酶切割位点隐藏在-半乳糖苷酶内部,从而防止胰岛素A链或B链被大肠杆菌体内的蛋白酶降 解。(5)根据溴化氰的作用特点可知,溴化氰可将-半乳糖苷酶切成多个肽段,但不会切割胰岛 素A、B链,这与肽链中含有的甲硫氨酸数量有关。(6)由于每条肽链的一端都含有一个游离的 氨基,所以蛋白质分子中游离氨基的数量=肽链数+R基上游离氨基数,故可推测胰岛素(由A、 B链组成)至少含有2个游离的氨基。,易错警示 基因表达载体几个组成部分中,启动子和终止子是常考查的内容,也是易与mR- NA上起始密码子和
20、终止密码子相混淆的知识。避免将“游离氨基”与“氨基残基”混 淆。,考点2 基因工程的应用与蛋白质工程 (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
21、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)。 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 (8分)(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 (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
22、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。,素养解读 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。,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。,考点1 基因工程的工具与操
23、作程序,B组 统一命题、省（区、市）卷题组,1.(2018北京理综,5,6分)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 ( ) 图1 酶切位点图 图2 电泳结果示意图 A.图1中两种酶识别的核苷酸序列不同 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,答案 D 图1中,两种限制性核酸内切酶的酶切位点不同,说明两种限制性核酸内切酶识别的 核苷酸序列不同,A正确。图2中,两种酶的酶切产物都为DNA片段,都可用于构建重组DNA,B 正确。结合图1的酶切位点
24、图,判断两种酶切DNA后得到的DNA片段数;再结合泳道电泳 结果知,泳道是用Sal处理得到的酶切产物,C正确。能被限制性核酸内切酶酶切的DNA片 段仍为双链DNA,D错误。,2.(2017北京理综,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
25、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
26、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酶热稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活,解析 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。 (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
27、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)。,易错警示 PCR过程与细胞内的DNA复制过程的主要区别 (1)PCR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。,4.(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
28、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,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
29、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Ca2+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
30、酶的抑制剂可以保 护蛋白质不被水解。,考点2 基因工程的应用与蛋白质工程 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基因的启动子无法启动转录,(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
31、 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
32、发育,由此表明 。,答案 (共12分) (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。(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
33、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不经受精直接发育成胚。,2.(2015海南单科,31,15分)在体内,人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链,此 肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原,进入高尔基体的胰岛
34、素原经 酶乙切割去除中间片段C后,产生A、B两条肽链,再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的 胰岛素。目前,利用基因工程技术可大量生产胰岛素。回答下列问题: (1)人体内合成前胰岛素原的细胞是 ,合成胰高血糖素的细胞是 。 (2)可根据胰岛素原的氨基酸序列,设计并合成编码胰岛素原的 序列,用该序列与 质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体,再经过细菌转化、筛选及鉴定,即可建立能稳 定合成 的基因工程菌。 (3)用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时,培养液无抗原抗体反应,菌体有抗原抗体反应, 则用该工程菌进行工业发酵时,应从 中分离、纯化胰岛素原。胰岛素原经酶处理便 可转变为胰岛素。,答案
35、(1)胰岛B细胞 胰岛A细胞(每空3分,共6分) (2)DNA 胰岛素原(每空3分,共6分) (3)菌体(3分),解析 (1)人体合成前胰岛素原的细胞是胰岛B细胞,合成胰高血糖素的细胞是胰岛A细胞。 (2)蛋白质工程生产胰岛素时,需根据胰岛素原的氨基酸序列,设计并合成编码胰岛素原的脱氧 核苷酸序列(目的基因),然后再构建胰岛素原基因重组表达载体,导入细菌细胞内,再经过细菌 转化、筛选及鉴定,即可建立能稳定合成胰岛素原的工程菌。(3)运用抗原抗体检测法检测 胰岛素原时,培养液无抗原抗体反应,菌体有抗原抗体反应,故应从菌体中分离、纯化胰岛素 原。,C组 教师专用题组 考点1 基因工程的工具与操作程
36、序,1.(2014江苏单科,23,3分)下列关于基因工程技术的叙述,错误的是(多选) ( ) A.切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列 B.PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应 C.载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因 D.抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达,答案 ABC 限制酶的识别序列多为6个核苷酸,也有少数限制酶的识别序列由4、5或8个核 苷酸组成,A错误;PCR反应中,起初的9095 高温是使目的基因解旋,后冷却至50 左右是使 引物结合到互补DNA链上,最后再加热至72 左右是让DNA聚合酶催化DNA的子链延伸
37、,B 错误;载体质粒上的四环素抗性基因、青霉素抗性基因等抗生素抗性基因常作为标记基因,C 错误;目的基因即使成功地插入到受体细胞染色体上,如果不是在启动子和终止子之间,也不能 正常表达,D正确。,2.(2013江苏单科,22,3分)小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应, 为了克服这个缺陷,可选择性扩增抗体的可变区基因(目的基因)后再重组表达。下列相关叙 述正确的是(多选) ( ) A.设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列 B.用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列 C.PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶 D.一定要根据目的基因编码产物
38、的特性选择合适的受体细胞,答案 BD 本题主要考查PCR技术的有关知识。利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有 一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列设计引物,但不需知道目的基因的全部序 列,需要考虑载体的序列;因PCR反应在高温条件下进行,故反应体系中需加入耐高温的DNA 聚合酶;因某些目的基因编码的产物需经特殊的加工修饰过程,故一定要根据目的基因编码产 物的特性选择合适的受体细胞。,3.(2012江苏单科,32,9分)图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序 列,图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp 、BamH 、Mbo 、Sma 4种限 制性
39、核酸内切酶,它们识别的碱基序列和酶切位点分别为CCGG、GGATCC、GATC、 CCCGGG。 请回答下列问题: 图1,图2 (1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由 连接。 (2)若用限制酶Sma 完全切割图1中DNA片段,产生的末端是 末端,其产物长度为 。 (3)若图1中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换,那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分 离出图1及其对应的DNA片段,用限制酶Sma 完全切割,产物中共有 种不同长度的 DNA片段。 (4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接,形成重组质粒,那么应选用,的限制酶是 。在导入重组质粒后,为了筛选出含重
40、组质粒的大肠杆菌,一般需要用添 加 的培养基进行培养。经检测,部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不 能正确表达,其最可能的原因是 。,答案 (1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖 (2)平 537 bp、790 bp、661 bp (3)4 (4)BamH 抗生素B 同种限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因D与质粒反向连接,4.(2011江苏单科,33,8分)请回答基因工程方面的有关问题: (1)利用PCR技术扩增目的基因,其原理与细胞内DNA复制类似(如图所示)。图中引物为单链 DNA片段,它是子链合成延伸的基础。,从理论上推测,第四轮循环产物中含有引物A的DNA片段所占的比例为 。,在第
41、 轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。 (2)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不 合理(如图),请分别说明理由。,第1组: ; 第2组: 。 (3)PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶,下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能, 这是因为 。,(4)用限制酶EcoR V、Mbo 单独或联合切割同一种质粒,得到的DNA片段长度如下图(1 kb即 1 000个碱基对),请画出质粒上EcoR V、Mbo 的切割位点。,答案 (1)15/16 三 (2)引物和引物局部发生碱基互补配对而失效 引物自身折叠后会出现局部碱基互补配对而失效
42、 (3)DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸连续结合到双链DNA片段的引物链上 (4)见图,解析 (1)依据图解特点,第四轮循环产物中可以得到16个DNA分子,其中有15个含引物A的 单链、15个含引物B的单链,以及一个不含引物A和一个不含引物B的模板链。从图解原 DNA与引物A、B的比例关系分析,经三次复制后开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片 段。(2)比较第一组引物的碱基顺序,可以发现引物与引物有两对碱基能发生互补配对,形 成局部双链结构而失效;而第二组引物中,引物折叠后会发生碱基互补配对而导致失效。 (3)在PCR反应体系中,引物首先与模板DNA单链互补配对形成局部双链DNA片段,然后在
43、 DNA聚合酶的作用下将单个脱氧核苷酸依次连接到引物链上。(4)分析本小题中图解可知,用 EcoR V切割质粒只得到长度为14 kb的一个片段,说明该酶在质粒上只有1个切点;同理可以推 测Mbo 在质粒上有2个切点;由图中可以看出同时用两种限制酶切割时得到了3个片段,由此 可以推测限制酶EcoR V的切点在图中11.5 kb的DNA片段中。具体切割位点见答案。,5.(2010江苏单科,27,8分)下表中列出了几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中箭头表 示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题:,(1)一个图1所示的质粒分子经Sma 切割前后,分别含有 个游离的磷酸基团。 (2)若对图中质
44、粒进行改造,插入的Sma 酶切位点越多,质粒的热稳定性越 。,(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒,不能使用Sma切割,原因是 。 (4)与只使用EcoR 相比较,使用BamH 和Hind 两种限制酶同时处理质粒、外源DNA的 优点在于可以防止 。 (5)为了获取重组质粒,将切割后的质粒与目的基因片段混合,并加入 酶。 (6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了 。 (7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因,将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大 肠杆菌突变体,然后在 的培养基中培养,以完成目的基因表达的初步检测。,答案 (8分)(1)0、2 (2)高 (3)Sma 会破坏质粒的抗
45、性基因、外源DNA中的目的基因 (4)质粒和含目的基因的外源DNA片段自身环化 (5)DNA连接 (6)鉴别和筛选含有目的 基因的细胞 (7)蔗糖为唯一含碳营养物质,解析 本题综合考查基因工程的过程及应用。(1)质粒是双链环状DNA分子,在Sma 切割前 没有游离的磷酸基团,Sma 作用于两个核苷酸之间的磷酸二酯键,切割产生的DNA片段末端 是平末端,因而质粒经切割后含有2个游离的磷酸基团。(2)质粒的热稳定性主要由氢键的数 量决定,氢键数量越多,质粒的热稳定性越高,反之则低,DNA分子中A与T之间存在2个氢键,C 与G之间存在3个氢键,因此DNA分子中G-C碱基对越多,热稳定性就越高,Sma
46、 识别CCCGGG 序列,并在C和G之间将这段序列切开,也就是质粒中Sma酶切位点越多,G-C碱基对越多,热稳 定性越高。(3)据图1可知,Sma 切割的位点在抗生素抗性基因之中,抗生素抗性基因是标记 基因,应尽量避免破坏,据图2可知Sma 切割的位点在目的基因之中,破坏了目的基因,所以不 能使用Sma 切割。(4)用同种限制酶切割后的质粒和目的基因,在基因表达载体构建时,常形 成三种连接方式,其中目的基因与目的基因的连接、质粒与质粒的连接是无效的连接,用两种 限制酶可避免此类现象。(5)基因表达载体的构建过程中需加DNA连接酶,连接脱氧核糖和磷 酸。(6)抗生素抗性基因属于标记基因,供重组DNA的鉴定和选择。(7)目的基因是蔗糖转运蛋 白基因,将其导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体后,应进行目的基因的检测与鉴定,可根 据受体细胞是否含有蔗糖转运蛋白,即是否具备吸收蔗糖的能力判断基因工程是否成功,因而,可在含有蔗糖(唯一碳源)的培养基中培养。,6.(2017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
