基因工程的原理及技术1.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流基因工程的原理及技术1.精品文档.基因工程的原理及技术1 生物分子间特异性结合的性质广泛用于生命科学研究。以下实例为体外处理“蛋白质-DNA复合体”获得DNA片段信息的过程图。据图回答:(1)过程酶作用的部位是 键,此过程只发生在非结合区DNA,过程酶作用的部位是 键。(2)、两过程利用了酶的 特性。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)(3)若将得到的DNA片段用于构建重组质粒,需要过程的测序结果与 酶的识别序列进行对比,以确定选用何种酶。(4)如果复合体中的蛋白质为RNA酶聚合,则其识别、结合DNA序列区为
2、基因的 (5)以下研究利用了生物分子间的特异性结合的有 (多选)A.分离得到核糖体,用蛋白酶酶解后提取rRNA “汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)B.用无水乙醇处理菠菜叶片,提取叶绿体基粒膜上的光合色素来源:中国教育出版网C通过分子杂交手段,用荧光物质标记的目的基因进行染色体定位“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)D将抑制成熟基因导入番茄,其mRNA与催化成熟酶基因的mRNA互补结合,终止后者翻译,延迟果实成熟。【答案】(1)磷酸二酯,肽“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)(2)专一性(3)
3、限制性核酸内切酶 (4)启动子(或转录起始区)(5)A、C、D【解析】(1)DNA酶作用的部位是DNA的磷酸二酯键,蛋白酶作用的部位是肽键。(2)过程利用了各种酶催化一种或一类化学反应的特性,即专一性。(3)DNA要构建重组质粒,需要用限制性核酸内切酶切割,再与质粒重组。(4)RNA聚合酶识别和结合在基因的启动子上,驱动基因转录。(5)蛋白酶能特异性的酶解蛋白质,分子杂交手段也是利用各物质分子结合的特异性,抑制成熟基因转录出的mRNA与催化成熟酶基因的mRNA碱基互补结合,也具有特异性,光和色素易溶于有机溶剂,与酒精并不是特异性的溶解,所以选ACD。来源:z,zs,tep.co“汉水丑生的生物
4、同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)m【试题点评】本题考查了基因工程的想过知识,主要考查学生对知识的理解和应用能力,难度较小。2 黄曲霉毒素B1 (AFB1)存在于被黄曲霉菌污染的饲料中,它可以通过食物链进入动物体内并蓄积,引起瘤变。某些微生物能表达AFB1解毒酶将该酶添加在饲料中可以降解AFB1,清除其毒性。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)回答下列问题:( 1 ) AFB1属于 类致癌因子。( 2 ) AFB1能结合在DNA 的G 上,使该位点受损伤变为G ,在DNA复制中,G 会与A配对。现有受损伤部位的序列为,经两次复制后,该序列突
5、变为 。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)(3)下图为采用基因工程技术生产AFB1解毒酶的流程图据图回答问题: 在甲、乙条件下培养含AFB1解毒酶基因的菌株,经测定,甲菌液细胞密度小、细胞含解毒酶:乙菌液细胞密度大、细胞不含解毒酶过程l 应选择 菌液的细胞提取总RNA ,理由是 过程中,与引物结合的模版是 检测酵母菌工程菌是否合成了AFB1解毒酶,应采用 方法。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)( 4 )选取不含AFB1的饲料和某种实验动物为材料,探究该AFB1解毒酶在饲料中的解毒效果。实验设计及测定结果见下表:来源:中国
6、教育出版网据表回答问题: 本实验的两个自变量,分别为 。 本实验中,反映AFB1解毒酶的解毒效果的对照组是 。 经测定,某污染饲料中AFB1含量为100g/kg ,则每千克饲料应添加 克AFB1解毒酶解毒效果最好同时节的了成本。(5)采用蛋白质工程进一步改造该酶的基本途径是:从提高每的活性出发,设计预期的蛋白质结构,推测应有的氨基酸序列,找到相对应的 序列。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)【答案】( 1 )化学( 2 ) (3)甲 甲菌液细胞的AFB1解毒酶基因已转录生成了mRNA,而在乙菌液细胞中该基因未转录AFB1解毒酶基因的 cDNA. 抗原-抗体杂
7、交 (4) AFB1的有无和AFB1解毒酶的含量。 B组(或B组+A组) 5 (5)脱氧核苷酸序列。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)【解析】黄曲霉毒素B1 (AFB1)存在于被黄曲霉菌污染的饲料中,它可以通过食物链进入动物体内并蓄积,引起瘤变。某些微生物能表达AFB1解毒酶将该酶添加在饲料中可以降解AFB1,清除其毒性。来源:中&国教&育出&版网( 1 ) 黄曲霉毒素B1(AFB1)是化学物质,AFB1属于化学类致癌因子。( 2 ) AFB1能结合在DNA 的G 上使该位点受损伤变为G ,在DNA复制中,G 会与A配对。现有受损伤部位的序列为,经两次复制后
8、,该序列突变为。(3) 在甲、乙条件下培养含AFB1解毒酶基因的菌株经测定甲菌液细胞密度小、细胞含解毒酶:乙菌液细胞密度大、细胞不含解毒酶过程l 应选择甲菌液的细胞提取总RNA ,理由是因为甲菌液细胞含解毒酶,意味着完成了基因的表达,所以应选择甲菌液的细胞提取总RNA 过程中,根据图示,可以看出与引物结合的模版是cDNA. “汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记) 检测酵母菌工程菌是否合成了AFB1解毒酶,检测对象为蛋白质,应采用抗原-抗体杂交方法。(4) 本实验的两个自变量,分别为AFB1的有无和AFB1解毒酶的含量。 本实验中反映AFB1解毒酶的解毒效果的对照
9、组是B组。 经测定,某污染饲料中AFB1含量为100g/kg ,则每千克饲料应添加5克AFB1解毒酶AFB1的残留量最少,解毒效果最好继续添加AFB1解毒酶解解毒效果不变,因此节约了成本。(5)采用蛋白质工程进一步改造该酶的基本途径是:从提高酶的活性出发,设计预期的蛋白质结构,推测应有的氨基酸序列,找到相对应的脱氧核苷酸序列。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)【试题点评】本题以“黄曲霉毒素B1”为材料背景,考查了致癌因子,DNA复制,基因工程,蛋白质工程和实验设计,是一道很好的综合题,考查学生的知识的理解和运用能力,以及对实验分析能力和分析探究能力。难度适中
10、。3.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( )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BB.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BC.利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)D.将基因B直接导入大肠杆菌,然后感染并转入玫瑰细胞【解析】提取矮牵牛蓝色花的mRNA,逆转录得到DNA,然后扩增,可获得大量的基因B,A正确;从基因文库中获取目的基因,只要根据目的基因的
11、相关信息和基因文库中的信息进行筛选对比即可,不需要用限制酶进行切割,B错误;目的基因与质粒的连接需要用DNA连接酶,而不是DNA聚合酶,C错误;目的基因需要和运载体连接后形成重组质粒再导入,而且应该用农杆菌进行感染,而不是大肠杆菌,D错误。【答案】A来源:中_国教_育出_版网【试题点评】本题主要考查基因工程,在这部分,工具酶的选择和操作过程是常考内容,难度适中。4 根据基因工程的有关知识,回答下列问题:(1)限制性内切酶切割分子后产生的片段,其末端类型有和。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)(2)质粒运载体用EcoR切割后产生的片段如下:为使运载体与目的基因
12、相连,含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外,还可用另一种限制性内切酶切割,该酶必须具有的特点是。(3)按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即DNA连接酶和DNA连接酶。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)(4)反转录作用的模板是,产物是。若要在体外获得大量反转录产物,常采用技术。(5)基因工程中除质粒外,和也可作为运载体。来源:(6)若用重组质粒转化大肠杆菌,一般情况下,不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞,原因是。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)【答案】(1)黏性末端 平末端(2) 切割产生的DNA
13、片段末端与EcoR切割产生的相同(3) Ecoli T4(4) mRNA(或RNA) cDNA (或DNA) PCR(5) 噬菌体 动植物病毒(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)【解析】(1)当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时,产生的是黏性末端,而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时,产生的则是平末端。(2) 为使运载体与目的基因相连,不同的限制酶应切割出相同的黏性末端,它们必须要能识别相同的核苷酸序列,并且使每条链中相同的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。(3) DNA连接酶,根
14、据酶的来源不同,可以将这些酶分为两类:一类是从大肠杆菌中分离得到的,称为Ecoli DNA连接酶;另一类是从T4噬菌体中分离出来的,称为T4DNA连接酶。来源:中.教.网z.z.s.tep(4) 反转录是以RNA为模版来合成DNA的过程。可以在体外短时间内大量扩增DNA的技术叫PCR(多聚酶链式反应)“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)(5) 基因工程中除质粒外,还有噬菌体的衍生物、动植物病毒等。(6) 大肠杆菌细胞外有细胞壁和细胞膜,能阻止其他物质的进入,只能通过Ca2+处理细胞,使细胞处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞。【试题
15、评价】通过基因工程的操作过程及基因工程的工具及工具酶的作用,考查学生识记能力与理解分析能力。难度较小。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)5如图18所示,若用两种识别切割序列完全不同的限制酶E和F从基因组DNA上切下目的基因,并将之取代质粒pZHZ1(3.7kb,1kb=1000对碱基)上相应的EF区域 (0.2kb),那么所形成的重组质粒pZHZ2_。A既能被E也能被F切开 B能被E但不能被F切开C既不能被E也不能被F切开 D能被F但不能被E切开【答案】55.A【解析】.用限制酶从基因组DNA上切下目的基因,并取代质粒pZHZ1(3.7kb,1kb=1000
16、对碱基)上相应的EF区域 (0.2kb),用DNA连接酶连接后形成重组质粒,则在重组质粒中仍然含有限制酶E和限制酶F的切割位点,形成的重组质粒pZHZ2既能被E也能被F切开,故本题选A。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)6已知在质粒pZHZl中,限制酶G切割位点距限制酶E切割位点08kb,限制酶H切割位点距限制酶F切割位点O5kb。若分别用限制酶G和H酶切两份重组质粒pZHZ2样 品,据表4所列酶切结果判断目的基因的大小为 kb;并将目的基因内部的限制酶G和H切割位点标注在图19中。来源:56.1.2 见右图【解析】56. 根据题中信息,原来质粒长度为3.7
17、kb切去EF之间的还有3.5kb,插入目的基因后构成重组质粒,重组质粒长度为1.6+3.1=1.2+3.5=4.7kb,可推导出目的基因长度为1.2kb。重组质粒中G的切割位点距E的切割位点0.8kb,单独用限制酶G切割后产生1.6kb和3.1kb的两种片段,说明在重组质粒中除了图中标示出来的G酶识别位点外,还有一个G酶识别位点;H的酶切位点距F0.5kb,用H单独酶切产生1.2kb和3.5kb两种片段,说明在重组质粒中含有另外一个H的酶切位点,根据题中信息提示“将目的基因内部的限制酶G和H的识别位点标注在图19中”,可确定在EF之间分别含有G和H的一个识别位点。可断定G的识别位点,在举例E点
18、右侧0.8kb处,H的识别位点在距F左侧0.7kb处。7(16分)子叶黄色(Y,野生型)和绿色(y,突变型)是孟德尔研究的豌豆相对性状之一。野生型豌豆成熟后,子叶由绿色变为黄色。(1) 在黑暗条件下,野生型和突变型豌豆的叶片总叶绿素含量的变化见图10。其中,反映突变型豌豆叶片总叶绿素含量变化的曲线是_。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)(2)Y基因和y基因的翻译产物分别是SGRY蛋白和SGRy蛋白,其部分氨基酸序列见图11。据图11推测,Y基因突变为y基因的原因是发生了碱基对的_和_。进一步研究发现,SGRY蛋白和SGRy蛋白都能进入叶绿体。可推测,位点_的
19、突变导致了该蛋白的功能异常,从而使该蛋白调控叶绿素降解的能力减弱,最终使突变型豌豆子叶和叶片维持“常绿”。(3)水稻Y基因发生突变,也出现了类似的“常绿”突变植株y2,其叶片衰老后仍为绿色。为验证水稻Y基因的功能,设计了以下实验,请完善。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)(一)培育转基因植株:植株甲:用含有空载体的农杆菌感染_的细胞,培育并获得纯合植株。植株乙:_,培育并获得含有目的基因的纯合植株。(二)预测转基因植株的表现型:植株甲:_维持“常绿”;植株乙:_。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)(三)推测结论:_。【答案
20、】 (1)A (2)替换 增加 (3)(一)突变植株y2 用含有Y基因的农杆菌感染纯合突变植株y2 (二)能 不能维持“常绿” (三)Y基因能使子叶由绿色变为黄色“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)【解析】(1)根据题干所给信息“野生型豌豆成熟后,子叶由绿色变为黄色”,可推测出野生型豌豆成熟后,子叶发育成的叶片中叶绿素含量降低。分析图10,B从第六天开始总叶绿素含量明显下降,因此B代表野生型豌豆,A为突变型豌豆。(2)根据图11可以看出,突变型的SGRy蛋白和野生型的SGRY有3处变异,处氨基酸由T变成S,处氨基酸由N变成K,可以确定是基因相应的碱基对发生了替
21、换,处多了一个氨基酸,所以可以确定是发生了碱基对的增添;从图11中可以看出SGRY蛋白的第12和38个氨基酸所在的区域的功能是引导该蛋白进入叶绿体,根据题意,SGRy和SGRY都能进入叶绿体,说明、处的变异没有改变其功能;所以突变型的SGRy蛋白功能的改变就是由处变异引起的。 (3)本实验通过具体情境考查对照实验设计能力。欲通过转基因实验验证Y基因“能使子叶由绿色变为黄色”的功能,首先应培育纯合的常绿突变植株y2,然后用含有Y基因的农杆菌感染纯合的常绿突变植株y2,培育出含有目的基因的纯合植株观察其叶片颜色变化。为了排除农杆菌感染对植株的影响,应用含有空载体的农杆菌感染常绿突变植株y2作为对照
22、。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记)【试题点评】本题考查生物体的变异、遗传定律的综合应用、遗传学的探究实验等内容和学生提取信息的能力,难度中等。8.(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 I、BamH I、Mbo I、Sma I4种限制性核酸内切酶,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 (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。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品(汉水丑生2012-7-13标记
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