1、1基因工程1.如图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述,正确的是( )A.的构建需要限制性核酸内切酶和 DNA聚合酶参与B.侵染植物细胞后,重组 Ti质粒整合到的染色体上C.的染色体上若含抗虫基因,则就表现出抗虫性状D.只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异答案 D 的构建需要限制性核酸内切酶和 DNA连接酶参与,A 错误;侵染植物细胞后,通过农杆菌的转化作用,使目的基因进入植物细胞并整合到的染色体上,B 错误;的染色体上含有目的基因(抗虫基因)但不一定表达,C 错误;基因工程依据的原理是基因重组,基因重组属于可遗传变异,D 正确。2.(2016课标全国,40,15 分)图(
2、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)。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2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
3、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 (2)甲和丙 甲中目的基因插入在启动子的上游,丙中目的基因插入在终止子的下游,二者的目的基因均不能被转录(其他合理答案可酌情给分) (3)EcoliDNA 连接酶 T 4DNA连接酶 T 4DNA连接酶(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后形成的粘性末端相同,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,
4、目的基因均不能被转录。(3)常见的 DNA连接酶有 EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶,其中 T4DNA连接酶既能连接粘性末端又能连接平末端。3.(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
5、 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3C.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 (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,具有膜系统,能对初始 rHSA多肽进行高效加工 (5)HSA解
6、析 本题主要考查基因工程的相关知识。(1)总 cDNA是以 mRNA为模板逆转录合成的,所以需要提取人的总 RNA或 mRNA;PCR扩增的原理是 DNA复制,DNA 复制时,两条子链的延伸方向相反,所以引物的位置及方向如答案所示。(2)要使 rHSA基因在水稻胚乳细胞内特异性表达,需要选择水稻胚乳细胞的启动子。(3)酚类物质可吸引农杆菌移向水稻受体细胞,使农杆菌 Ti质粒上的 T-DNA转移到受体细胞并整合到受体细胞染色体的 DNA上,有利于目的基因成功转化。(4)大肠杆菌为原核生物,无内质网和高尔基体,不能对多肽进行高效加工,而水稻是真核生物,具有内质网和高尔基体,可对多肽链进行高效加工。
7、(5)要证明 rHSA具有医用价值,须确认 rHSA与 HSA的生物学功能一致。4.嗜热土壤芽胞杆菌产生的 -葡萄糖苷酶(BglB)是一种耐热纤维素酶,为使其在工业生产中更好地应用,开展了以下试验:.利用大肠杆菌表达 BglB酶(1)PCR扩增 bglB基因时,选用 基因组 DNA作模板。 (2)上图为质粒限制酶酶切图谱。bglB 基因不含图中限制酶识别序列。为使 PCR扩增的4bglB基因重组进该质粒,扩增的 bglB基因两端需分别引入 和 不同限制酶的识别序列。 (3)大肠杆菌不能降解纤维素,但转入上述构建好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力,这是因为 。 .温度对 BglB酶活性的影响
8、(4)据图 1、2 可知,80 保温 30分钟后,BglB 酶会 ;为高效利用 BglB酶降解纤维素,反应温度最好控制在 (单选)。 A.50 B.60 C.70 D.80 注:酶的热稳定性是酶在一定温度下,保温一段时间后通过其活性的保持程度来反映的.利用分子育种技术提高 BglB酶的热稳定性在 PCR扩增 bglB基因的过程中,加入诱变剂可提高 bglB基因的突变率。经过筛选,可获得能表达出热稳定性高的 BglB酶的基因。(5)与用诱变剂直接处理嗜热土壤芽胞杆菌相比,上述育种技术获取热稳定性高的 BglB酶基因的效率更高,其原因是在 PCR过程中 (多选)。 A.仅针对 bglB基因进行诱变
9、B.bglB基因产生了定向突变C.bglB基因可快速累积突变D.bglB基因突变不会导致酶的氨基酸数目改变答案 (1)嗜热土壤芽胞杆菌 (2)Nde BamH (3)转基因的大肠杆菌分泌出有活性的BglB酶 (4)失活 B (5)A、C5解析 (1)BglB 由嗜热土壤芽胞杆菌产生,故 PCR扩增 bglB基因时,应选用嗜热土壤芽胞杆菌基因组 DNA作模板。(2)目的基因在与质粒连接时,需连接在启动子和终止子之间,且所用限制酶不能破坏启动子、终止子和标记基因,所以切割质粒应选用 Nde和 BamH两种酶,则扩增的 bglB基因两端需分别引入 Nde和 BamH两种酶的识别序列。(3)转基因大肠
10、杆菌含有的 bglB基因表达,合成了耐热的纤维素酶,所以其获得了降解纤维素的能力。(4)由图 2可知,80 保温 30分钟后,BglB 酶的相对活性为 0,所以此时该酶失活;由图 1可知:60 70 时 BglB酶的相对活性最高。70 时,该酶活性易降低,所以为高效利用 BglB酶降解纤维素应最好将温度控制在 60 。(5)在 PCR扩增 bglB基因时加入诱变剂仅对该基因进行诱变,可快速累积突变,但诱发基因突变时,突变仍是不定向的,且突变的结果可以改变酶中氨基酸的数目。故 A、C 正确,B、D 错误。5.下图是将某细菌的基因 A导入大肠杆菌内,制备“工程菌”的示意图。据图回答:(1)获得 A
11、有两条途径:一是以 A的 mRNA为模板,在 酶的催化下,合成互补的单链DNA,然后在 的作用下合成双链 DNA,从而获得所需基因;二是根据目标蛋白质的 序列,推测出相应的 mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测其 DNA的 序列,再通过化学方法合成所需基因。 (2)利用 PCR技术扩增 DNA时,需要在反应体系中添加的有机物质有 、 、4 种脱氧核糖核苷三磷酸和耐热性的 DNA聚合酶,扩增过程可以在 PCR扩增仪中完成。 (3)由 A和载体 B拼接形成的 C通常称为 。 (4)在基因工程中,常用 Ca2+处理 D,其目的是 。 答案 (1)逆转录 DNA 聚合酶 氨基酸 脱氧核苷酸 (
12、2)引物 模板 DNA (3)重组 DNA (4)提高受体细胞的转化率解析 (1)利用逆转录法合成目的基因的过程以 mRNA为模板,在逆转录酶的催化作用下合成单链 DNA,然后在 DNA聚合酶作用下,合成双链 DNA分子;根据蛋白质工程合成目的基因的过程根据目标蛋白质的氨基酸序列,推测相应的 mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序,通过化学方法合成。(2)PCR 过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。(3)目的基因和运载体结合,形成重组 DNA(基因表达载体)。(4)在利用大6肠杆菌做受体细胞时,需要先用 Ca2+处理,使之成为感受态细胞,有利于其吸收重
13、组 DNA分子。6.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
14、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
15、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。7.(2016江苏单科,33,9 分)下表是几种限制酶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,其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题:限制酶 BamH Bcl Sau3A Hind识别序列及切割位点 ATC C ATC AGATC GCT T7C CTA A CTA CTAG T TCG图 1图 2(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒,应选用 两种限制酶切割,酶切后的载体和目的基因片段,通过 酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒,需将其转入处于 态的大肠杆菌。 (2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌
16、,应在筛选平板培养基中添加 ,平板上长出的菌落,常用 PCR鉴定,所用的引物组成为图 2中 。 (3)若 BamH酶切的 DNA末端与 Bcl酶切的 DNA末端连接,连接部位的 6个碱基对序列为 ,对于该部位,这两种酶 (填“都能” “都不能”或“只有一种能”)切开。 (4)若用 Sau3A切图 1质粒最多可能获得 种大小不同的 DNA片段。 答案 (1)Bcl和 Hind 连接 感受 (2)四环素 引物甲和引物丙 (3)T GATC CA CTAG G 都不能 (4)7解析 本题主要考查基因工程的相关知识。(1)分析 4种限制酶识别的序列可知:BamH和Bcl识别序列中含有 Sau3A的识别
17、序列,这三种酶切割 DNA后可以产生相同的粘性末端。为保证质粒上含有标记基因,切割质粒时不能选用 BamH和 Sau3A,应选用 Bcl和Hind两种限制酶切割;酶切后的载体和目的基因片段,需用 DNA连接酶连接形成重组质粒,为了扩增重组质粒,需将其转入处于感受态的大肠杆菌中。(2)重组质粒中四环素抗性基因结构完整,氨苄青霉素抗性基因结构被破坏,在筛选平板培养基中添加四环素可以筛选出转8入了重组质粒的大肠杆菌。PCR 扩增目的基因时,需用引物甲和引物丙两种引物。(3)BamH酶切产生的粘性末端为 ,Bcl酶切产生的粘性末端为 ,经 DNA连接酶连接后,连接部位的 6个碱基对序列为 ,此序列不能被 BamH和 Bcl识别,因此不能被两种酶切开。(4)图 1质粒中含有 Sau3A酶的 3个识别序列,如图:(A、B、C 分别表示相邻切点间的 DNA片段)用 Sau3A酶切,若在一个切点处切割可得到:B+C+A、C+A+B、A+B+C 三种 DNA片段(但其大小相同),若在两个切点处切割可得到:A、B+C、A+C、B、A+B、C 六种 DNA片段(其大小均不同);若在三个切点处均切割,可得到 A、B、C 三种大小不同的 DNA片段,综上所述,用Sau3A酶切质粒最多可能获得 7种大小不同的 DNA片段。
