1、A组 山东省卷、课标卷题组,五年高考,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
2、稳定性高,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)PC
3、R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C
5、a2+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 本题通过有关质粒和受体细胞的知识考查科学思维中的归纳与概括能力。 知识归纳 目的基因导入受体细胞的方法 (1)若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)若受体细胞为动物细胞:显微注射法。 (3)若受体细胞为大肠杆菌:感受态细胞法(Ca2+参与的转化法
6、)。,3.(2017课标全国,38,15分)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 。 (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 作为载体, 其原因是 。 (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 (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
7、质是 (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 。,答案 (1)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)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌,而不是家蚕 (3)繁殖快、容易培养 (4)蛋白A的抗体 (5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体,解析 (1)真核生物和原核生物的基因结构不同,真核生物的基因中存在内含子等不能编码蛋 白质的序列,原核生物的基因中不存在
8、内含子。真核生物在基因表达时,转录出的RNA需要将 内含子对应的RNA序列切除后才可进行翻译。从人的基因组文库中获得的基因 A 中含有内 含子,而作为原核生物的大肠杆菌不能切除内含子对应的RNA序列,故基因 A 在大肠杆菌中 无法表达出蛋白A。 (2)病毒对宿主细胞的侵染具有特异性,噬菌体是专门侵染细菌的病毒,不 能侵染家蚕细胞,故可选用可感染家蚕的昆虫病毒作为载体。 (3)与真核生物相比,大肠杆菌 等原核生物具有繁殖快、容易培养、遗传物质相对较少等优点,因此在基因工程中常用原核 生物作为受体细胞。(4)检测基因A 是否翻译出蛋白A,一般用抗原抗体杂交的方法,即用蛋 白 A 的抗体与从细胞中提
9、取的蛋白质进行杂交,观察是否出现杂交带。(5)肺炎双球菌转化实 验的实质是 S型菌的 DNA 进入 R 型菌体内,并可在 R 型菌体内完成表达,这证明了 DNA 可 以从一种生物个体转移到另一种生物个体,为基因工程奠定了理论基础。 素养解读 本题通过载体的选择和目的基因的检测等考查科学思维中的归纳与概括能力。 知识拓展 真核生物基因中通常有内含子,原核生物的基因中不含有内含子,原核生物不能切 除内含子转录的RNA序列,故基因工程中不能将真核生物的基因直接导入原核生物,而常使用反转录的方法先获得真核生物的cDNA(不含内含子),再进行下一步操作。,4.(2016课标全国,40,15分)某一质粒载
10、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
11、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
12、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的大肠杆菌单菌落。(3)噬菌体属于病毒,病毒增殖过程 中所需的原料、酶等均来自受体细胞。
13、,素养解读 本题通过对目的基因导入受体细胞后的分析考查科学思维中的演绎与推理能力。 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,在该培养基上均能生长(2分),含有抗性基因为关键 词。四环素/Tet(1分),中英文均
14、可得分。 (3)受体细胞/宿主细胞(2分)。,5.(2014山东理综,36,12分)人组织纤溶酶原激活物(htPA)是一种重要的药用蛋白,可在转htPA 基因母羊的羊乳中获得。流程如下: (1)htPA基因与载体用 切割后,通过DNA连接酶连接,以构建重组 表达载体。检测目的基因是否已插入受体细胞DNA,可采用 技术。 (2)为获取更多的卵(母)细胞,要对供体母羊注射促性腺激素,使其 。采集的精 子需要经过 ,才具备受精能力。 (3)将重组表达载体导入受精卵常用的方法是 。为了获得母羊,移植前需对已 成功转入目的基因的胚胎进行 。利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因 个体,这体现了早期胚
15、胎细胞的 。 (4)若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到 ,说明目的基因成功表达。,答案 (1)同种限制性核酸内切酶(或同种限制酶) DNA分子杂交(或核酸探针) (2)超数排卵 获能(处理) (3)显微注射法 性别鉴定 全能性 (4)htPA(或人组织纤溶酶原激活物),解析 (1)目的基因和载体先用同种限制酶切割后,再用DNA连接酶连接,以构建基因表达载 体;判断受体细胞的DNA是否插入目的基因可采用DNA分子杂交技术。(2)利用促性腺激素处 理供体母羊可使其产生更多的卵母细胞;精子必须获能后才具备受精能力。(3)将重组表达载 体导入动物受精卵常用的方法是显微注射法。为了获得母羊,移植前需对
16、已成功转入目的基 因的胚胎进行性别鉴定。(4)若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到人组织纤溶酶原激活物,说 明目的基因成功表达。,B组 课标卷、其他自主命题省(区、市)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,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
17、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.(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 ( ) A.图1中两种酶识别的核苷酸序列不同 B
18、.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。,3.(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
19、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
20、,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。,4.(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)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
21、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)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
22、)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
23、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
24、物。该过程共需要2n-1个引物和2n-1个引物。,(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,在鉴定时应 分别以该牛不同组织细胞中的 (填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。,答案 (1)E1和E4 甲的完整 甲与载体正确连接 (2)转录 翻译 (3)细胞核 去核卵母细 胞 (4)核DNA,解析 (1)构建基因表达载体时,使用的限制酶不能破坏融合基因。选用产生不同黏性末端的 两种限制酶,可以防止自身环化,并且保证融合基因和质粒正确连接。(2)在牛的皮肤细胞中观 察到绿色荧光,说明L1基因已经表达,即在该皮肤细胞中完成了转录和翻译过程。(3)
25、培育转基 因的克隆牛需将含目的基因的细胞的细胞核移入牛的去核卵母细胞中。(4)为检测克隆牛的 不同组织细胞中是否含有融合基因,需提取不同组织细胞的核DNA作为PCR模板,用PCR方法 进行鉴定。,6.(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 。 (
26、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-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 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 。,
27、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。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
28、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,所以决定氨基 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。,7.(2018天津理综,10,14分)甲型流感病毒为RNA病
29、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
30、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
31、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 (共14分) (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(
32、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度的多肽。 (2)由(2)中特殊tRNA能与终止密码子配对结合,并可携带一个非天然氨基酸(Uaa)可知,转基因 宿主细胞可利用非天然氨基酸Uaa,所以培养基中需加入非天然氨基酸Uaa。 (3
33、)灭活了的病毒已不具有侵染性,因此,只能引起体液免疫;而具侵染性的病毒可引起细胞免疫。,8.(2017课标全国,38,15分)编码蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五个片段组 成,编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成,如图1所示。 回答下列问题: (1)现要通过基因工程的方法获得蛋白乙,若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列 (TTCGCTTCTCAGGAAGGA),则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙, 原因是 。 (2)某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中,在PCR反应体系中加入了DNA聚合 酶、引物等,还加入了序列甲作为 ,加入了 作为
34、合成DNA的原料。,(3)现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白,要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴 细胞增殖的作用,某同学做了如下实验:将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分成四组,其中 三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙,另一组作为对照,培养并定期检测T淋巴细胞浓度,结果 如图2。 由图2可知:当细胞浓度达到a时,添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加,此时若要 使T淋巴细胞继续增殖,可采用的方法是 。细胞培养过程中,培养箱中 通常要维持一定的CO2浓度,CO2的作用是 。 仅根据图1、图2可知,上述甲、乙、丙三种蛋白中,若缺少 (填“A”“B”“C” “D”或“E”)片段所编码的肽段
35、,则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。,答案 (1)编码乙的DNA序列起始端无ATG,转录出的mRNA无起始密码子 (2)模板 dNTP (3)进行细胞传代培养 维持培养液的pH C,解析 本题主要考查基因工程技术和动物细胞培养技术的相关知识。(1)由题干中编码蛋白 乙的DNA序列可知,编码乙的DNA序列起始端无ATG,转录出的mRNA上没有起始密码子 AUG。(2)PCR需要的条件包括引物、耐高温的DNA聚合酶、DNA模板、四种游离的脱氧核 苷酸等。(3)动物细胞培养中,细胞具有贴壁生长以及接触抑制的特点,当细胞浓度达到a时, 若要使T淋巴细胞继续增殖,需要在培养基中加入胰蛋白酶(或胶原蛋白
36、酶)处理贴壁生长的细 胞并分瓶进行传代培养;动物细胞培养过程中,需要在培养箱中通入一定浓度的CO2,CO2的作 用是维持培养液的pH。由图2可知,加入蛋白丙刺激T淋巴细胞增殖的效果明显比加入蛋白 甲、乙时低;结合图1中蛋白丙与蛋白甲、乙的DNA序列可知,缺少C片段所编码的肽段,会明 显降低蛋白刺激T淋巴细胞增殖的效果。 知识拓展 认识dNTP dNTP是脱氧核糖核苷三磷酸的缩写,是dCTP、dATP、dGTP、dTTP的统称。“d”代表脱氧, “N”代表变量A、T、C、G中的一种。dNTP可作为生物DNA合成以及PCR过程的原料。,9.(2017天津理综,9,12分)玉米自交系(遗传稳定的育种
37、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、实验。 .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。,(
38、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)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
39、草剂纯合自交系A。,答案 (共12分)(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
40、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
41、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。,10.(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蛋白的生物组织中提取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
42、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 GC含量高 (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, mR
43、NA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DNA为cDNA。(2) 构建重组质粒时需要限制酶和DNA连接酶,因此推测在引物中需要增加适当的限制酶识别的 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
44、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。,11.(2016课标全国,40,15分)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)
45、。 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(每空2分,共4分) (2)甲和丙(2分) 甲中目的基因插入在启动子的上游,丙中目的
46、基因插入在终止子的下游,二 者的目的基因均不能被转录(3分,其他合理答案可酌情给分) (3)EcoliDNA连接酶 T4DNA连接酶 T4DNA连接酶(每空2分,共6分,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后形成的黏性末端相同,故经这 两种酶切割得到的产物可以用DNA连接酶进行连接。(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,目的基因应插入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T4DNA连接酶既能连接黏性末端
47、又能连接平末端。 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)第二空原因答作“目的基因应插入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。,12.(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
48、置及扩增方向。 (2)启动子通常具有物种及组织特异性,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 (12分)(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
