考点81 基因工程(二)-备战2022年高考生物考点一遍过.doc
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1、1基因工程的操作过程与应用(1)基因工程的操作步骤(2)基因工程的应用:培育转基因植物和转基因动物,生产基因工程药物,进行基因治疗。(3)目的基因导入不同受体细胞的过程生物种类植物动物微生物常用方法农杆菌转化法显微注射技术感受态细胞法受体细胞体细胞或受精卵受精卵原核细胞转化过程将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上农杆菌导入植物细胞整合到受体细胞染色体的DNA上表达将含有目的基因的表达载体提纯取卵(受精卵)显微注射受精卵发育获得具有新性状的动物Ca2处理细胞感受态细胞重组表达载体DNA分子与感受态细胞混合感受态细胞吸收DNA分子(4)基因治疗与基因诊断的不同点原理操作过程进展基因治疗
2、基因表达利用正常基因导入有基因缺陷的细胞中,以表达出正常性状来治疗(疾病)临床实验基因诊断碱基互补配对制作特定DNA探针与病人样品DNA混合,分析杂交带情况临床应用2蛋白质工程(1)流程图写出流程图中字母代表的含义:A转录,B翻译,C分子设计,D多肽链,E预期功能。(2)结果:改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质。(3)应用:主要集中应用于对现有蛋白质进行改造,改良生物性状。学科&网考向一 目的基因的获取及基因表达载体的构建1利用基因工程技术可使大肠杆菌生产人的胰岛素,下列相关叙述正确的是A人和大肠杆菌在合成胰岛素时,转录和翻译的场所都是相同的B所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序
3、列C通过检测,大肠杆菌中没有胰岛素产生则可判断重组质粒未导入受体菌D选用大肠杆菌作为受体细胞主要原因是繁殖快、易培养、产量高【参考答案】D【试题解析】人是真核生物,大肠杆菌是原核生物,真核细胞转录在细胞核内,原核细胞在拟核中,A错误;不同的限制酶识别不同的核苷酸序列,B错误;通过检测,大肠杆菌中没有胰岛素产生则可判断重组质粒未导入受体菌或虽已导入受体,但没有表达,C错误;D.利用基因工程技术可使大肠杆菌生产人的胰岛素时,选用大肠杆菌作为受体细胞主要原因是繁殖快、易培养、产量高,D正确。归纳整合几种目的基因获取方法的比较方法从基因文库中获取人工合成从基因组文库中获取从部分基因文库,如cDNA文库
4、中获取化学合成法反转录法过程2下图是某转基因抗虫水稻培育流程图,下列有关分析错误的是A过程依据细胞的全能性原理B毒蛋白基因的获得需要RNA聚合酶C过程所依据的理论基础之一是DNA分子结构的相似性D该基因工程成功的标志是毒蛋白基因在宿主细胞中稳定维持和表达其遗传特性【答案】B【解析】过程是植物组织培养,依据细胞的全能性原理,A正确;毒蛋白基因的获得需要限制酶,RNA聚合酶是催化RNA合成的酶,不需要,B错误;过程所依据的理论基础之一是DNA分子结构的相似性,C正确;该基因工程的目的就是让毒蛋白基因在宿主细胞中稳定存在并高效的表达所需的遗传特性,D正确。考向二 基因工程的操作及应用实例分析3下图是
5、培育抗冻番茄的过程示意图。下列相关叙述正确的是A过程和过程所用的酶相同B转基因抗冻番茄植株的获得是定向变异的结果C重组质粒转入农杆菌的主要目的是筛选目的基因D可用DNA探针检测抗冻基因是否在番茄植株中表达【参考答案】B【试题解析】过程获得抗冻基因(目的基因)的过程需要逆转录酶和DNA聚合酶参与,过程构建重组质粒的过程中需要用到限制性核酸内切酶和DNA连接酶,A错误;转基因抗冻番茄植株的获得是借助基因工程导致定向变异的结果,B正确;重组质粒转入农杆菌的主要目的是将抗冻基因(目的基因)导入受体细胞,C错误;可用DNA探针检测抗冻基因是否插入番茄细胞的染色体的DNA上以及是否转录出mRNA,D错误。
6、技法提炼1基因表达载体中启动子、终止子的来源(1)如果目的基因是从自然界中已有的物种中分离出来的,在构建基因表达载体时,不需要在质粒上目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子,因为目的基因中已含有启动子、终止子。(2)如果目的基因是通过人工方法合成的,或通过cDNA文库获得的,则目的基因是不含启动子和终止子的。若只将基因的编码序列导入受体生物中,目的基因没有启动子、终止子,是无法转录的,因此,在构建基因表达载体时,需要在与质粒结合之前,在目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子。2基因工程中的几种检测方法4研究发现,从锥形蜗牛体内提取出的锥形蜗牛毒蛋白(Con-Ins GI)能加速受体细胞信号
7、转换,比人类胰岛素更加快速的发挥作用,因此制造这类“速效胰岛素”以及利用转基因技术实现批量生产为型号糖尿病治疗的新思路。(1)利用基因工程制造速效胰岛素过程中,构建的基因表达载体一般包括目的基因、启动子、_、标记基因和复制原点,标记基因的作用是_。(2)为了获得目的基因,可以通过提取分析毒蛋白中的_序列推知毒蛋白基因的核苷酸序列,再用DNA合成仪直接合成。基因工程中需要DNA连接酶,根据酶的来源不同分为两类,其中“缝合”双链DNA片段平末端的是_。(3)将人工合成的目的基因导入大肠杆菌体内,一般先用_处理大肠杆菌使之成为_细胞,再将重组表达载体DNA分子溶于_中与该类细胞混合,在一定温度下促进
8、细胞吸收DNA分子完成转化过程。(4)经过目的基因的检测和表达,获得Con-Ins GI毒蛋白活性未能达到期待的“速效胰岛素”的生物活性,导致这种差异的原因可能是_。【答案】(1)终止子 鉴别和筛选含有目的基因的细胞 (2) 氨基酸 T4DNA连接酶 (3) Ca2+ 感受态 缓冲液 (4) 大肠杆菌中基因表达获得的蛋白质未加工 【解析】(1)基因表达载体的构建是基因工程的核心内容,一个基因表达载体的组成,除了目的基因外,还有启动子、终止子、标记基因和复制原点,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,所以说标记基因的作用是鉴别和筛选含有目的基因的细
9、胞。(2)蛋白质的氨基酸序列就是蛋白质的组成分子,即氨基酸的排列顺序,为了获得目的基因,可以通过提取分析病蛋白中的氨基酸序列推知毒蛋白基因的核苷酸序列,再用DNA合成仪直接合成。基因工程中需要DNA连接酶,根据酶的来源不同分为E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶两类,E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端,而T4DNA连接酶既可以连接黏性末端,也可以连接平末端。(3)用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。将人工合成的目的基因导入大肠杆菌体内,一般先用Ca2+处理大肠杆菌使之成为感受态细胞,再将重组表达载体DNA分
10、子溶于缓冲液中与该类细胞混合,在一定温度下促进细胞吸收DNA分子完成转化过程。(4)大肠杆菌细胞内没有复杂的细胞器,不能对蛋白质进行加工,不能形成具有功能的蛋白质,获得Con-Ins GI毒蛋白活性未能达到期待的“速效胰岛素”的生物活性,所以是大肠杆菌中基因表达获得的蛋白质未加工。考向三 蛋白质工程概念和过程的辨析5下图表示蛋白质工程的操作过程,相关说法不正确的是A蛋白质工程中对蛋白质分子结构的了解是非常关键的工作B蛋白质工程是完全摆脱基因工程技术的一项全新的生物工程技术Ca、b过程分别是转录、翻译D蛋白质工程中可能构建出一种全新的基因【参考答案】B【试题解析】蛋白质工程中了解蛋白质分子结构如
11、蛋白质的空间结构、氨基酸的排列顺序等,对于合成或改遗基因至关重要;蛋白质工程的进行离不开基因工程,对委白质的改造是通过对基园的改造来完成的;困中a、b过程分别是转录、翻译过程;蛋白质工程中可根据已经明确的蛋白质的结构构建出一种全新的基因。解题技巧蛋白质工程与基因工程的比较(1)区别项目蛋白质工程基因工程过程预期蛋白质功能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获取目的基因基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需的蛋白质定向改造生物的遗传特性,以获得人类所需的生物类型和生物产品结果可生产自然界没有的蛋白质只能生产自然界已有的
12、蛋白质(2)联系蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第二代基因工程。基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造。学科网6现代生物技术并不是各自独立的,而是相互联系、相互渗透的。下图表示利用乳腺生物反应器生产某种动物蛋白的流程示意图,请分析回答下列问题:(1)该生产流程中应用到的现代生物技术有_、_(写出其中两种)。(2)图中A、B分别表示_、_。(3)为提高培育成功率,进行过程之前,对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行_检测,对受体动物的处理是用_进行同期发情处理。(4)蛋白质工程中,要对蛋白质结构进行设计改造,必须通过基因修饰或基因合成来完成,而不直接改造蛋白
13、质,原因是_。【答案】(1)蛋白质工程 基因工程 胚胎移植技术(任写两种)(2)推测应有的氨基酸序列 基因表达载体(3)DNA(核酸)分子杂交 促性腺激素(4)改造后的基因能够遗传(且改造基因易于操作)【解析】(1)由图分析知该生产流程中应用到的现代生物技术有蛋白质工程、基因工程、胚胎移植技术等。(2)图中A、B分别表示推测应有的氨基酸序列、基因表达载体。(3)为提高培育成功率,进行过程之前,对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行DNA分子杂交,对受体动物的处理是用促性腺激素进行同期发情处理。(4)由于改造后的基因能够遗传(且改造基因易于操作),因此蛋白质工程中,要对蛋白质结构进行设
14、计改造,必须通过基因修饰或基因合成来完成,而不直接改造蛋白质。1下列关于目的基因导入受体细胞的描述,不正确的是A农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞最常用的方法B显微注射技术是转基因动物中采用最多的方法C大肠杆菌最常用的转化方法是用Ca2+使细胞的生理状态发生改变D基因枪法导入植物体细胞的方法比较经济有效2基因工程为花卉育种提供了新的技术保障。如图为花卉育种的过程(字母代表相应的物质或结构,数字代表过程或方法)。下列说法正确的是A过程需要的酶有限制酶和DNA聚合酶B过程常用的方法是农杆菌转化法C、过程为分化和再分化,该过程体现了植物细胞的全能性D转基因生物DNA上是否插入目的基因,可用抗原抗体
15、杂交技术检测3下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述,不正确的是A利用两种不同限制酶处理,能避免抗虫基因的DNA片段自身环化B可用氯化钙处理农杆菌,有助于促进重组Ti质粒转化到农杆菌细胞中C用农杆菌侵染植物细胞,重组Ti质粒整合到植物细胞的染色体上D用植物组织培养技术培养,具有抗虫性状的植株产生了可遗传变异4利用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂,用于降解某种农药的残留,基本流程如图。下列叙述正确的是A过程的反应体系中需要加入逆转录酶和核糖核苷酸B过程需使用限制酶和DNA聚合酶,是基因工程的核心步骤C过程需要使用NaCl溶液制备感受态的大肠杆菌细胞D过程可利用PCR技术鉴定
16、CarE基因是否成功导入受体细胞5B基因存在于水稻基因组中,仅在体细胞和精子中正常表达,在卵细胞中不转录。为研究B基因表达对卵细胞的影响,设计了如下实验来获取能够在卵细胞中表达B基因的转基因植株。注:启动子指可在水稻卵细胞中启动转录的启动子;Luc基因表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光下列关于该实验的叙述,不正确的是AB基因在水稻卵细胞中不转录,可能是B基因的启动子在卵细胞中无法启动转录B可从水稻体细胞和精子中提取RNA构建的cDNA文库中获得B基因中编码蛋白的序列C过程在培养基中应加入卡那霉素以检测T-DNA是否整合到水稻细胞染色体DNA上D在鉴定和筛选转基因植株时,可以检测加入荧光素的该植
17、株卵细胞中是否发出荧光6如图是生产转基因抗虫棉技术的流程图。已知卡那霉素抗性基因(kanR)常作为标记基因,只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。下列叙述正确的是为检测抗虫基因是否成功表达,将“离体棉花叶片组织”放在含卡那霉素的培养基上培养为了防止黏性末端任意连接,可将抗虫基因和质粒均用两种限制酶进行处理卡那霉素抗性基因(kanR)中可能存在限制酶的酶切位点生产抗虫棉的整个过程中只需要基因工程操作即可A BC D7下列不属于基因工程应用实例的是A培育出抗烟草花叶病毒的番茄植株B在大肠杆菌内获取人的干扰素C利用克隆技术保护珍稀动物D利用“工程菌”生产乙肝疫苗8北极比目鱼有抗冻基
18、因,其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列,该序列重复次数越多,抗冻能力越强。如图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图,有关叙述正确的是A将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因,不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白B过程获取的目的基因,可用于基因工程和比目鱼基因组测序C过程需要的工具酶是RNA聚合酶D采用DNA探针可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达9美国和澳大利亚的研究人员发现,从锥形蜗牛体内提取出的毒液有望帮助人类开发出超级速效的胰岛素。他们研究表明锥形蜗牛毒蛋白(Con-InsGl)能加速受体细胞信号转换,比人类胰岛素更加快速的发挥作用。因此制造这类“速效胰岛素”以及
19、利用转基因技术实现批量生产成为型糖尿病治疗的新思路。请回答下列问题:(1)利用基因工程制造Con-InsGl这种速效胰岛素过程中,构建的基因表达载体一般包括目的基因、启动子、标记基因、_和复制原点,标记基因的作用是_。(2)为了获得目的基因可以通过提取分析Con-InsGl毒蛋白中的_序列推知毒蛋白基因的核苷酸序列,再用DNA合成仪直接大量合成。基因工程中需要DNA连接酶,根据酶的来源不同分为_两类。(3)将人工合成的目的基因导入大肠杆菌体内,一般先用药物处理大肠杆菌使之成为_细胞,再将重组DNA溶于_中与该类细胞融合,在一定温度下促进细胞吸收重组DNA分子完成转化过程。(4)经过目的基因的检
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