2020版高考生物二轮复习课时作业19基因工程和细胞工程含解析.doc

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1、课时作业19基因工程和细胞工程91.禽流感病毒的遗传物质容易发生变异，在高致病性禽流感爆发的地区，家禽养殖业蒙受巨大的经济损失，同时也威胁到人类的健康。如何减轻禽流感的传播和流行。(1)在鸡的多个品种中都存在Mx蛋白，但只有少数品种的Mx蛋白，具有抗病毒的活性。比较两种Mx蛋白，发现其差异是第631号氨基酸的种类不同，这很可能是由于Mx蛋白发生了碱基对的_而造成的。若对Mx蛋白缺陷的鸡进行基因治疗，该技术用来传递基因的载体多是病毒类载体，因为它们能_，但这类病毒必须经过基因改造才能使用，改造后的病毒具有的特点是_。(2)研究人员利用_作探针，从某个品种的鸡体内成功提取出正常Mx蛋白的mRNA，

2、通过_法获取cDNA，再利用某种病毒将cDNA携带进入Mx蛋白缺陷的另一个品种的鸡受精卵中，并将这些受精卵培育成成体。检测发现，在上述获得的鸡体内cDNA成功表达了。从分子水平上说这项检测，通常采用_方法，但合成的Mx蛋白是否具有正常活性，还需要从个体水平上进行_实验。(3)让转基因鸡的雌雄个体之间随机交配，所产生的子一代、子二代均按照孟德尔的分离定律遗传，这说明_。(4)要对Mx蛋白进行改造，就要通过蛋白质工程，天然蛋白质合成的过程是按照_进行的。解析：(1)在鸡的多个品种中都存在Mx蛋白，但只有少数品种的Mx蛋白具有抗病毒的活性。比较两种Mx蛋白，发现其差异是第631号氨基酸的种类不同，这

3、很可能是由于Mx蛋白发生了碱基对的替换而造成的。若对Mx蛋白缺陷的鸡进行基因治疗，该技术用来传递基因的载体多是病毒类载体，因为它们能将目的基因整合进宿主的DNA分子，但这类病毒必须经过基因改造才能使用，改造后的病毒具有的特点是无毒性。(2)研究人员利用Mx基因作探针，从某个品种的鸡体内成功提取出正常Mx蛋白的mRNA，通过逆转录法获取cDNA，再利用某种病毒将cDNA携带进入Mx蛋白缺陷的另一个品种的鸡受精卵中，并将这些受精卵培育成成体。检测发现，在上述获得的鸡体内cDNA成功表达了。从分子水平上说这项检测，通常采用抗原抗体杂交方法，但合成的Mx蛋白是否具有正常活性，还需要从个体水平上进行禽流

4、感病毒感染实验。(3)让转基因鸡的雌雄个体之间随机交配，所产生的子一代、子二代均按照孟德尔的分离定律遗传，这说明Mx基因已经整合到转基因鸡的一条染色体上。(4)要对Mx蛋白进行改造，就要通过蛋白质工程，天然蛋白质合成的过程是按照中心法则进行的。答案：(1)替换将目的基因整合进宿主的DNA分子无毒性(或无感染性)(2)Mx基因逆转录抗原抗体杂交禽流感病毒感染(3) Mx基因已经整合到转基因鸡的一条染色体上(4)中心法则2抗菌肽具有热稳定性以及广谱抗细菌等特点，其广泛的生物学活性显示了在医学上良好的应用前景。科研工作者将若干编码抗菌肽(ABP)序列按照首尾相连的方式插在质粒PLG339的布康唑抗性

5、基因内部，形成长度为4 800bp(1bp为一个碱基对)的重组质粒PLG339nABP，相关过程如图所示。已知重组质粒中，每个编码ABP序列中都含有限制酶Acc的一个切点，基因trpA的表达产物可使细胞利用无机氮源合成色氨酸(色氨酸是微生物生长必须的氨基酸)。请据图回答下列问题：(1)质粒PLG339的基本单位是_。(2)若PLG339nABP经限制酶Acc处理后，产生66bp和4 140bp两种长度的DNA片段，单个抗菌肽(ABP)最多由_个氨基酸构成(不考虑终止密码)。(3)现有大肠杆菌和酵母菌两种菌群，可作为导入PLG339nABP的受体细胞是_，理由是_。(4)若选定的受体细胞为trp

6、A基因缺陷型，则需采用两步法筛选含重组质粒的细胞。第一步筛选的固体培养基在营养成分上的要求是：_，不含色氨酸；第二步采用“影印法”，将第一步所得菌落转移到新的培养基上进行培养，该培养基中应添加_。通过对照，最终选出能在第一步培养基上生长，而不能在第二步培养基上生长的菌落即为符合要求的成功导入重组质粒的细胞。(5)在测试转基因表达产物ABP对金黄色葡萄球菌的杀菌效果时获得了如图所示的结果，据此可获得的结论是：ABP抑菌效果与ABP的_和金黄色葡萄球菌的_有关。解析：(1)质粒的化学本质是原核生物细胞质中小型环状的DNA分子，故质粒PLG339的基本单位是脱氧核苷酸。(2)若PLG339nABP经

7、限制酶Acc处理后，产生66bp和4140bp两种长度的DNA片段，根据题干知，编码抗菌肽(ABP)序列的基因按照首尾相连的方式插在质粒PLG339的布康唑抗性基因内部，故切割后66bp的应为目的基因片段，目的基因是编码蛋白质的序列，转录形成66个碱基的mRNA，mRNA上三个相邻的碱基编码一个氨基酸，故单个抗菌肽(ABP)最多由66322个氨基酸。 (3)根据题干：抗菌肽具有热稳定性以及广谱抗细菌等特点，抗菌肽能够杀灭细菌(不能杀灭酵母菌)，故应选用酵母菌作为导入PLG339nABP的受体细胞。 (4)由于基因trpA的表达产物可使细胞利用无机氮源合成色氨酸，故进行筛选时根据可以先在含无机氮

8、源，不含色氨酸的固体培养基上培养，受体细胞为trpA基因缺陷型，能生长的受体细胞即导入了质粒，但不一定是重组质粒，还需要进行第二步筛选；由于目的基因编码抗菌肽(ABP)序列插入到布康唑抗性基因内部，故导入重组质粒的受体细胞不抗布康唑，将第一步所得菌落转移到新的培养基上进行培养，该培养基中添加布康唑，导入重组质粒的应在第一步培养基上能生长，而不能在第二步培养基上生长的菌落。(5)据图可知，转基因表达产物ABP对金黄色葡萄球菌的杀菌效果与之前的透明圈相比，比值越小抑菌效果越好，比值不同可能与图中浸的ABP浓度不同有关，培养不同天数抑菌效果不同，故还与不同培养时期有关。答案：(1)脱氧核苷酸(2)2

9、2(3)酵母菌抗菌肽能够杀灭细菌(不能杀灭酵母菌)(4)含无机氮源布康唑(5)浓度不同培养时期3科研人员将聚磷激酶(PPK)基因导入微生物或植物体后，微生物或植物能过量吸收环境中的磷酸盐，形成大量聚磷，从而去除废水中的磷。回答下列问题：(1)利用PCR技术对PPK基因进行扩增，前提是要有一段以PPK基因核苷酸序列为模板合成的_，在延伸过程中需要使用_酶。(2)建构基因表达载体需要有标记基因，它的作用是_。请列举两种标记基因_。(3)若受体细胞为水生植物细胞，农杆菌Ti质粒中能帮助目的基因整合到宿主细胞染色体上的序列称为_；若受体细胞为大肠杆菌，首先需要用Ca2处理，使细胞处于一种_的生理状态。

10、(4)要从根本上解决废水中磷的污染，还是需要将污水进行回收利用，实现废物资源化，这体现了生态工程的_原理。解析：(1)利用PCR技术对PPK基因进行扩增，前提是要有一段以PPK基因核苷酸序列为模板合成的引物，在延伸过程中需要使用的酶是耐高温的DNA聚合酶。(2)标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，如抗生素抗性基因，四环素抗性基因，氨苄青霉素抗性基因等都可以作为这种基因。(3)农杆菌中的Ti质粒上的TDNA(可转移的DNA)可帮助目的基因整合到宿主细胞染色体上，大肠杆菌细胞常用的转化方法是用Ca2处理，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生

11、理状态，这种细胞称为感受态细胞。(4)要从根本上解决废水中磷的污染，还是需要将污水进行回收利用，实现废物资源化，这体现了生态工程的物质循环再生原理。答案：(1)引物热稳定DNA聚合酶(Taq酶)(2)将含有目的基因的细胞筛选出来抗生素抗性基因，四环素抗性基因，氨苄青霉素抗性基因等(3)TDNA(可转移的DNA)能吸收周围环境中DNA分子(4)物质循环再生4埃博拉出血热是由埃博拉病毒引起的一种烈性传染病，死亡率在50%至90%之间。致死原因主要为中风、心肌梗塞、低血容量休克或多发性器官衰竭。下图是制备埃博拉病毒(EBOV)VP40蛋白的过程。请据图回答：(1)埃博拉病毒是单链RNA病毒，可利用_

12、法得到含(EBOV)VP40基因的DNA。过程利用PCR技术扩增该DNA片段的前提是，要有一段_以便合成引物，该技术用到的酶是_。(2)过程需要用到的工具酶是_，一个完整的基因表达载体必须要有标记基因，标记基因的作用是_。(3)科学家制备(EBOV)VP40蛋白的目的是利用此蛋白进一步获取_用于治疗埃博拉出血热。(4)过程中，选用大肠杆菌作为受体细胞的优点有_(答出3点即可)。解析：(1)据分析可知，埃博拉病毒是单链RNA病毒，可利用逆转录法得到含(EBOV)VP40基因的DNA。过程利用PCR技术扩增该DNA片段的前提是，要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成引物，该技术用到的酶是Taq酶

13、(耐高温的DNA聚合酶)。(2)据分析可知，过程需要用到的工具酶是限制酶(限制性核酸内切酶)、DNA连接酶，一个完整的基因表达载体必须要有标记基因，标记基因的作用是：鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。(3)埃博拉病毒(EBOV)VP40蛋白相当于抗原，科学家制备(EBOV)VP40蛋白的目的是利用此蛋白进一步获取单克隆抗体(抗体)用于治疗埃博拉出血热。(4)据分析可知，过程中，选用大肠杆菌作为受体细胞的优点有繁殖快、单细胞、遗传物质少、易培养。答案：(1)反转录(逆转录)已知目的基因的核苷酸序列Taq酶(耐高温的DNA聚合酶)(2)限制酶(限制性核酸内切酶)、D

14、NA连接酶鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来(3)单克隆抗体(抗体)(4)繁殖快、单细胞、遗传物质少、易培养5非洲猪瘟是由非洲猪瘟病毒感染家猪和各种野猪引起的一种急性、出血性、烈性传染病。科学家研究发现，非洲猪瘟的病毒是一种双链DNA病毒，病毒表面的A蛋白为主要抗原。研制预防非洲猪瘟病毒疫苗简要的操作流程如下：(1)科学家研制疫苗的理论依据是_。(2)要获得大量的A基因，通常采用PCR技术进行扩增，前提是要有一段已知的A基因核苷酸序列，原因是_。在操作步骤中需要加热至9095的目的是_。(3)步骤所构建的基因表达载体中必需有标记基因，其作用是_。为检测受体细胞是否

15、合成A蛋白，可以采用_的方法。(4)若要高效地获得A蛋白，通常选用大肠杆菌作为受体细胞。因为大肠杆菌具有_(答出两点即可)等优点。在导入基因表达载体时常用_处理大肠杆菌。解析：(1)由题图可知，研制预防非洲猪瘟病毒疫苗过程为：将编码A蛋白的基因与载体构建成A基因表达载体，并将A基因表达载体导入受体细胞内，让其在受体细胞中表达，产生A蛋白。该过程依据的理论依据是不同生物的基因的基本单位和双螺旋结构相同，一切生物共用一套遗传密码。(2)PCR技术需要引物、模板、Taq酶和四种游离的脱氧核苷酸。采用PCR技术进行扩增获得大量的A基因的前提是A基因核苷酸序列是已知，原因是PCR技术需要引物，根据已知核

16、苷酸序列才能设计并合成引物。在操作步骤中需要加热至9095的目的是使作为模板的双链DNA解旋成单链DNA。(3)为了鉴别和筛选含有目的基因的细胞，步骤所构建的基因表达载体中必须有标记基因。为检测受体细胞是否合成A蛋白，可以用相应的抗体进行抗原抗体杂交，若有杂交带出现，表明受体细胞成功合成A蛋白。(4)在工程菌的培育过程中选择大肠杆菌作为受体细胞是因为大肠杆菌具有易培养、繁殖速度快、生产成本低等优点。在导入基因表达载体时常用Ca2处理大肠杆菌，使大肠杆菌细胞处于感受态。然后将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。答案：(1)

17、不同生物的基因的基本单位和双螺旋结构相同，一切生物共用一套遗传密码 (2)PCR需要合成特定的引物，根据已知核苷酸序列来设计并合成引物使DNA双链变性成为单链(3)鉴别和筛选含有目的基因的细胞抗原抗体杂交(4)繁殖速度快；易培养；生产成本低等CaCl2溶液6世界首例免疫艾滋病的基因编辑婴儿的出现，受到人们的强烈谴责。科学家在进行基因编辑的过程中需要用到限制酶，下表是几种限制酶的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点。请回答下列有关基因工程的问题：(1)用图1中质粒和图2的目的基因构建重组质粒，应选用_两种限制酶切割，酶切后的质粒和目的基因片段，通过_酶作用后获得重组质粒。

18、BamHI酶切的DNA末端能与BclI酶切的DNA末端相连接，原因是_，连接部位的6个碱基对序列为_。(2)若图2中目的基因D是人的胰岛素基因，科研工作者先从人体胰岛B细胞中获取胰岛素mRNA，然后再通过_过程可获得人胰岛素基因。启动子是_识别和结合的部位，有了它才能驱动基因的转录。该基因利用PCR技术进行扩增，DNA合成的方向总是从子链的_延伸。PCR的每次循环分为_三步。解析：(1)为了保证切割后的目的基因和质粒具有相同的黏性末端，常用相同的限制酶切割目的基因和质粒，由于BamHI酶在质粒上的两个标记基因内部均存在切割位点，故不能用BamHI酶切割，故目的基因左侧只能用Bcl酶切割，结合质

19、粒上存在的酶切位点可知，目的基因的右侧应选用Hind酶切割，故用图1中质粒和图2的目的基因构建重组质粒，应选用Bcl和Hind两种限制酶切割，酶切后的质粒和目的基因片段，通过DNA连接酶作用后获得重组质粒。根据表格中各种限制酶识别的序列和切割位点可知，BamHI酶切的DNA与BclI酶切的DNA具有相同的黏性末端，故BamHI酶切的DNA末端能与BclI酶切的DNA末端通过碱基互补配对相连接。连接部位的6个碱基对序列为。(2)从人体胰岛B细胞中获取胰岛素mRNA，需要通过逆转录过程获得人胰岛素基因。启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位，它能驱动基因转录出mRNA。根据DNA分子结构的特点，为明

20、确表示DNA的方向，通常将DNA的羟基末端称为3端，磷酸基团的末端称为5端，当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的3端开始延伸DNA链，因此DNA的合成方向总是从子链的5端向3端延伸。PCR的每次循环可以分为三步：变性、复性和延伸。答案：(1)Bcl 和HindDNA连接黏性末端相同(2)反转录RNA聚合酶5端向3端变性复性延伸7在HIV侵染免疫细胞的过程中，细胞表面的CCR5蛋白是病毒的一个识别位点，协助介导了HIV进入细胞的过程。自然情况下，CCR5基因可缺失32个碱基对，成为它的等位基因(称为CCR532基因)，如果一个人是CCR532基因的纯合子，那么他的免

21、疫细胞表面没有完整的CCR5蛋白可用，就不易被HIV感染。2018年底，贺建奎团队声称通过 CRISPR/Cas9技术对数个胚胎进行了基因编辑，被编辑的婴儿的所有细胞不能合成完整的CCR5蛋白，从而天生免疫艾滋病。请回答：(1)CCR5基因的表达需要_等不可缺少的调控组件，CCR532基因指导合成的肽链氨基酸数目减少，原因可能是mRNA_。(2)如图所示，CRISPR/Cas9是一种新型的基因组定点编辑系统，根据CCR5基因的序列设计sgRNA(向导RNA)，该sgRNA的序列与CCR5基因部分序列互补配对诱导Cas9n蛋白结合于基因的特异性位点并切割，使CCR5基因发生碱基对的_，导致基因突

22、变。该过程中，sgRNA和Cas9n对DNA的共同作用类似_酶的作用。(3)为验证胚胎的CCR5基因是否成功被编辑，需要在胚胎发育早期，将细胞的微量全基因组DNA用_技术进行扩增，然后采用_技术检测目的基因以及转录出的mRNA是否存在，还需要对_蛋白进行检测。(4)贺建奎团队的行为遭到了科学界的强烈谴责，因为_(写出两点)。解析：(1)启动子可以被RNA聚合酶识别，并开始转录，终止子是DNA分子中终止转录的核苷酸序列。若要CCR5基因能够表达，首先需要其能正确转录，故CCR5基因的表达需要启动子、终止子等不可缺少的调控组件。CCR532基因与CCR5基因相比缺失了32个碱基，所以CCR532基

23、因指导合成的肽链中氨基酸数目减少，可能是突变后的基因转录形成的mRNA变短。(2)由图可知，sgRNA的序列与CCR5基因部分序列互补配对可诱导Cas9n蛋白结合于基因的特异性位点并切割，使CCR5基因发生碱基对的缺失，导致基因突变。该过程中，sgRNA和Cas9n对DNA的共同作用类似限制酶的作用。(3)体外扩增目的基因常用PCR技术。检测目的基因是否导入受体细胞以及目的基因是否转录常用分子杂交技术。若要检测目的基因是否翻译，还需要用CCR5蛋白对其进行检测。(4)由于该实验无法证实被编辑个体是否能免疫HIV，以及可能被编辑个体受其他疾病感染的风险提高、或者被编辑个体的其他基因可能被破坏等问题存在，使贺建奎团队的行为遭到了科学界的强烈谴责。答案：(1)启动子、终止子变短(终止密码提前出现)(2)缺失限制(3)PCR分子杂交CCR5(4)无法证实被编辑个体是否能免疫HIV；可能被编辑个体受其他疾病感染的风险提高； 可能被编辑个体的其他基因被破坏- 10 -