高考生物一轮复习专练基因工程含解析新人教版.docx

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1、考点规范练34基因工程1.(2022广西柳州三模)甘蓝型油菜中,抑制PEP基因的表达可提高油菜籽的含油量。通过基因工程将PEP基因反向连接在启动子后,构建转反义PEP基因油菜是提高油菜籽含油量的常用技术途径。请回答下列问题。(1)为将PEP基因反向连接在启动子后,构建反义PEP基因表达载体,需要将限制酶切割位点设计在引物上,PEP基因的上游引物和下游引物中应分别引入的酶切位点。(2)用激光照射油菜愈伤组织时,可在细胞膜上打出一个穿孔,反义PEP基因表达载体由此小孔进入油菜细胞,几秒钟后小孔封闭,该过程体现了细胞膜具有的特点。基因表达载体进入细胞后,Ti质粒上的区段可转移到油菜细胞的基因组中。(

2、3)筛选时,需在油菜愈伤组织培养基中加入进行初步选择。在激光照射下,存活的细胞一般会发出。为检测反义PEP基因是否整合到油菜细胞的染色体DNA上,研究者通常检测细胞中是否存在ntp基因,而不是检测PEP基因。不直接检测细胞中是否存在PEP基因的原因是。(4)已知PEP基因的转录模板为A链,则反义PEP基因的转录模板为。转反义PEP基因油菜中PEP基因的表达受阻,原因是。2.科研人员从耐盐植物中获得了耐盐基因,利用转基因技术将耐盐基因转入水稻细胞中培育出了耐盐水稻新品系。下图表示构建耐盐基因表达载体的过程。请回答下列问题。(1)据图分析可知,在构建的耐盐基因表达载体中,图中未标注出的必需元件有耐

3、盐基因启动子、,其中启动子的功能是。(2)据图分析可知,在构建耐盐基因表达载体时,需要用对质粒进行切割,从而保证。(3)常用农杆菌转化法将耐盐基因导入水稻受体细胞,根据农杆菌的感染特点,将耐盐基因插入Ti质粒的上,经过转化作用进入水稻细胞,并将其插入上,从而使其遗传特性得以稳定维持和表达。(4)检测转基因水稻是否培育成功可使用的最简便的方法是。3.发根农杆菌Ri质粒是一种天然存在的植物遗传转化系统。Ri质粒有3个功能区:T-DNA区是Ri质粒上唯一整合到植物基因组的DNA片段;Vir毒性蛋白区是发根农杆菌实现高效侵染所必需的区域;Ori区即复制起始区与功能代谢区。常用的质粒载体pCAMBIA1

4、301可以分别在大肠杆菌以及发根农杆菌中进行克隆,不需要依赖同源序列在发根农杆菌进行整合即可自行复制。部分过程如下图所示,请回答下列问题。(1)当发根农杆菌感染植物时,菌体本身不会进入细胞内,只是片段进入植物细胞中,在植物细胞中进行随机整合,最终整合至,并利用植物体内的酶系统进行转录和翻译。(2)选择幼嫩的外植体作为受体细胞转化效率远高于成熟的外植体,可能原因是。(3)限制酶能识别图中LB/RB的酶切位点,其能使断开。(4)应用过程中,只需要将目的片段插到质粒载体pCAMBIA1301中,将构建好的质粒转入中,并通过pCAMBIA1301上自身携带的对重组DNA进行鉴定和选择。4.(2022广

5、西桂林、崇左、贺州联考)人类是乙型肝炎病毒的唯一宿主,肝硬化、肝癌多从乙肝发展而来。接种乙肝疫苗是预防乙肝病毒感染的最有效方法。下图为“乙肝基因工程疫苗”的生产和使用过程。质粒中lacZ基因可使细菌利用加入培养基的物质X-gal,从而使菌落显现出蓝色;若无该基因,菌落则呈白色。据图回答下列问题。(1)过程需要用到限制酶和酶。根据质粒和目的基因所在DNA上酶切位点的分布情况分析,如果过程用一种限制酶,则应选,如果用两种限制酶,则应选。(2)在该项目中青霉素抗性基因作为基因。目的基因的具体功能是。(3)在培养大肠杆菌的通用培养基中还应额外加入青霉素和X-gal,培养一段时间挑选出(填“蓝色”或“白

6、色”)的菌落进一步培养获得大量目的菌。(4)血源性“乙型肝炎疫苗”是取用乙肝病毒感染者的血液,高速离心提纯血液中的乙肝病毒,之后再灭活,制成乙肝疫苗,具有一定的感染风险。用基因工程疫苗接种比血源性疫苗更安全,试从疫苗的结构特点解释其原因。5.(2022河北卷)采矿污染和不当使用化肥导致重金属镉(Cd)在土壤中过量积累。利用植物修复技术将土壤中的Cd富集到植物体内,进行后续处理(例如,收集植物组织器官异地妥善储存),可降低土壤中Cd的含量。为提高植物对Cd污染土壤的修复能力,研究者将酵母液泡Cd转运蛋白(YCF1)基因导入受试植物,并检测了相关指标。回答下列问题。(1)为获取YCF1基因,将酵母

7、细胞的全部DNA提取、切割后与载体连接,导入受体菌的群体中储存,这个群体称为。(2)将DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时,所需要的两种酶是。构建的基因表达载体中必须含有标记基因,其作用是。(3)进行前期研究时,将含有YCF1基因的重组载体导入受试双子叶植物印度芥菜,采用最多的方法是。研究者进一步获得了转YCF1基因的不育杨树株系,采用不育株系作为实验材料的目的是。(4)将长势一致的野生型杨树和转基因杨树移栽到Cd污染的土壤中,半年后测定植株干重(图1)及不同器官中Cd含量(图2)。据图1可知,与野生型杨树相比,转基因杨树对Cd具有更强的(填“耐性”或“富集能力”);据图2可知,对转基因杨树的

8、进行后续处理对于缓解土壤Cd污染最为方便有效。(5)已知YCF1特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上。据此分析,转基因杨树比野生型杨树能更好地适应高Cd环境的原因是。相较于草本植物,采用杨树这种乔木作为Cd污染土壤修复植物的优势在于(答出两点即可)。6.大豆花叶病毒(RNA病毒)是世界性大豆病害,是造成大豆减产的重要原因。某科研小组制备了大豆花叶病毒的空衣壳蛋白(CP蛋白),生产过程大致如下,请回答问题。(1)图中的是指。(2)过程中应用的酶是。此过程中先要在大豆花叶病毒的基因文库中查找的核苷酸序列,以便合成特异性引物。(3)在上述生产流程中,(填序号)是基因工程生产CP蛋白的核心步骤。为检测样

9、液中是否含有有效成分,在过程中可使用进行检测。答案：1.答案(1)Sac、BamH(2)流动性T-DNA(3)新霉素绿色荧光油菜细胞的基因组中本身有PEP基因(4)B链以反义PEP基因的B链为模板转录出的RNA与以PEP基因的A链为模板转录出的RNA通过碱基互补配对形成双链,抑制了PEP基因的表达解析(1)根据图中启动子和终止子的位置以及Ti质粒上的限制酶种类分析,若要构建反义PEP基因表达载体,需要将限制酶切割位点设计在引物上,PEP基因的上游引物和下游引物中应分别引入Sac、BamH的酶切位点。(2)用激光照射油菜愈伤组织时,可在细胞膜上打出一个穿孔,反义PEP基因表达载体由此小孔进入油菜

10、细胞,几秒钟后小孔封闭,该过程依赖细胞膜的流动性来实现。基因表达载体进入细胞后,Ti质粒上的T-DNA区段可转移到油菜细胞的基因组中,进而实现目的基因的转移。(3)筛选时,需在油菜愈伤组织培养基中加入新霉素进行初步选择,能保留下来的是导入了反义PEP基因的细胞。在激光照射下,存活的细胞一般会发出绿色荧光。为检测反义PEP基因是否整合到油菜细胞的染色体DNA上,研究者通常检测细胞中是否存在ntp基因,而不是PEP基因。不直接检测细胞中是否存在PEP基因的原因是油菜细胞的基因组中本身有PEP基因。(4)已知PEP基因的转录模板为A链,由于PEP基因进行了反接,故反义PEP基因的转录模板为B链,进而

11、使转反义PEP基因油菜中PEP基因的表达受阻,因为以反义PEP基因的B链为模板转录出的RNA与以PEP基因的A链为模板转录出的RNA通过碱基互补配对形成双链,抑制了PEP基因的表达,从而提高了油菜籽中的含油量。2.答案(1)终止子作为RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动目的基因的转录(2)Hind和Xba耐盐基因与质粒正确连接(3)T-DNA水稻细胞的染色体DNA(4)将其种植在盐碱地上解析(1)在构建的耐盐基因表达载体中,题图中未标注出的必需元件有耐盐基因启动子和终止子,其中启动子作为RNA聚合酶识别和结合的部位,能驱动目的基因的转录。(2)据图分析可知,在构建耐盐基因表达载体时,需要用Hi

12、nd、Xba对质粒进行切割,由于两个酶切位点产生的黏性末端不同,可以避免耐盐基因与质粒自身环化,从而保证二者的正确连接。(3)常用农杆菌转化法将耐盐基因导入水稻受体细胞,根据农杆菌的感染特点,将耐盐基因插入Ti质粒的T-DNA上,T-DNA可以携带目的基因转移至受体细胞的染色体DNA上,从而使其遗传特性得以稳定维持和表达。(4)可从分子水平和个体水平检测转基因水稻是否培育成功,其中最简便的方法是进行个体水平的检测,即将转基因水稻种植在盐碱地上。3.答案(1)Ri质粒中的T-DNA受体(植物)细胞的染色体DNA上(受体细胞的基因组上)(2)幼嫩植物细胞具有旺盛的分裂能力,并且植物细胞处于分裂状态

13、时更利于与外源DNA整合(3)(两个核苷酸之间的)磷酸二酯键(4)发根农杆菌(感受态细胞)潮霉素抗性基因(或标记基因)4.答案(1)DNA连接BamHBamH和EcoR(2)标记控制病毒外壳蛋白的合成(3)白色(4)该疫苗不含遗传物质,不会出现病毒感染和增殖解析(1)过程表示基因表达载体的构建,需要用限制性核酸内切酶和DNA连接酶。只选择限制酶BamH,既能切割目的基因,也能切割质粒,使目的基因和质粒两端产生相同的黏性末端,在DNA连接酶催化时会出现目的基因自身与自身连接、质粒自身与自身连接、目的基因与质粒连接等多种情况,需要筛选目的基因和质粒连接形成的基因表达载体。用两种限制酶切割,质粒和目

14、的基因两端不会形成相同的黏性末端,在DNA连接酶作用下不会发生自身环化现象,还可防止反向连接,只会出现目的基因与质粒连接形成的基因表达载体和没有进行重组的质粒。如果过程用一种限制酶则应选BamH,如果用两种限制酶应选BamH和EcoR。(2)青霉素抗性基因作为标记基因,用于筛选含有目的基因的受体细胞。根据图中目的基因最终产生乙肝病毒外壳用于接种,说明该目的基因的功能是控制病毒外壳蛋白的合成。(3)在培养大肠杆菌的通用培养基中还应额外加入青霉素和X-gal,根据题干信息“质粒中lacZ基因可使细菌利用加入培养基的物质X-gal,从而使菌落显现出蓝色;若无该基因,菌落则呈白色”可知,由于构建基因表

15、达载体时,将质粒的lacZ基因破坏,导入重组质粒的大肠杆菌不能利用培养基中的物质X-gal,故菌落为白色。培养一段时间挑选出白色的菌落,进一步培养即可获得大量目的菌。(4)血源性“乙型肝炎疫苗”是将乙肝病毒灭活制成的疫苗,灭活的乙肝病毒中含遗传物质,具有一定的感染风险。而用基因工程疫苗接种比血源性疫苗更安全,主要是因为基因工程疫苗中不含遗传物质,不会出现病毒感染和增殖。5.答案(1)基因组文库(2)限制酶和DNA连接酶筛选含有目的基因的受体细胞(3)农杆菌转化法防止基因污染(4)耐性茎、叶(5)液泡膜上的YCF1能将Cd运到液泡内杨树植物体较大,吸收Cd的量多;杨树的茎、叶、根易获取解析(1)

16、将酵母细胞的全部DNA提取、切割后与载体连接,导入受体菌的群体中储存,这是构建了酵母菌的基因组文库。(2)构建重组载体所需的两种酶是限制酶和DNA连接酶。标记基因的作用是将含有目的基因的受体细胞筛选出来。(3)将重组DNA分子导入双子叶植物细胞时采用最多的方法是农杆菌转化法。采用不育株系作为实验材料可有效防止基因污染。(4)从图1可以看出转基因杨树的干重高于野生型,说明其对Cd具有更强的耐性。从图2可知,转基因杨树的茎、叶中Cd含量较高,所以对其进行后续处理对于缓解土壤Cd污染最为方便有效。(5)YCF1特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上,说明它可以将Cd运到液泡中,使转基因杨树更好地适应高C

17、d环境。与草本植物相比,杨树植株高大,吸收Cd的量更多,其根、茎、叶等组织器官易获取,故其成为Cd污染土壤修复的优势物种。6.答案(1)RNA(2)Taq酶CP蛋白基因(控制CP蛋白合成的RNA片段)(3)CP蛋白的抗体解析(1)因为通过获得的是cDNA,所以是RNA,过程是逆转录。(2)过程是PCR扩增,在该技术中需要用到耐高温的DNA聚合酶。在该过程中,需要先知道目的基因(CP蛋白基因)的核苷酸序列,才能合成特异性引物。(3)在基因工程中基因表达载体的构建是核心,即步骤是核心步骤。为了检测样液中是否含有有效成分,在过程中可以用CP蛋白的抗体对样液进行抗原抗体杂交检测。如果出现了杂交带,则说明样液中含有有效成分。