1、圆学子梦想 铸金字品牌- 1 -温馨提示：此套题为 Word 版，请按住 Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭 Word 文档返回原板块。课时提升作业 四十基因工程(40分钟 100 分)1.(11分)(2017重庆模拟)近 30年来，我国患糖尿病的人数的增长极为迅速，这不仅与人们不健康的生活方式有关，也与患者体内胰岛素的缺乏有关。生产速效胰岛素以及利用转基因技术实现胰岛素的批量生产就成为了目前糖尿病治疗的新思路，请回答下列相关问题：(1)速效胰岛素是科学家将胰岛素 B链的第 28个和第 29个氨基酸调换顺序后获得的。该过程中，需要对_(填“胰岛素” “胰岛素基因”或
2、“胰岛”)进行定向改造。(2)利用基因工程技术实现胰岛素的批量生产的过程中，关键操作环节是_。(3)对于胰岛素基因的获取，一是通过提取_细胞中的胰岛素mRNA，经过_过程合成，之后通过_技术大量扩增；二是通过分析胰岛素的_序列，进行人工合成。(4)为了将改造后的分子顺利导入大肠杆菌体内，一般需要用_处理大肠杆菌，使之成为_细胞。【解析】(1) 速效胰 岛素是科学家将胰岛素 B 链的第 28 个和第 29 个氨基酸调换顺圆学子梦想 铸金字品牌- 2 -序后获得的。该过程中，需要对胰岛素基因进行定向改造。(2)利用基因工程技术实现胰岛素的批量生产的过程中，关键操作环节是基因表达载体的构建。(3)对
3、于胰 岛 素基因的获取，一是通过提取胰岛 B 细胞中的胰岛素 mRNA，经过反转录过程合成，之后通过 PCR 技术大量扩增；二是通过分析胰岛素的氨基酸序列，进行人工合成。(4)为了将改造后的分子顺利导入大肠杆菌体内，一般需要用 CaCl2处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞。答案：(1) 胰 岛素基因(2)基因表达载体的构建(3)胰岛 B 反转录 PCR 氨基酸(4)CaCl2 感受态【知识总结】细胞内 DNA 复制与 PCR 技术的比较细胞内 DNA 复制 PCR 技术解旋 在解旋酶作用下边解旋边复制 9095高温解旋，双链完全分开酶 DNA 解旋酶、 DNA 聚合酶 Taq 酶(耐高温 DNA
4、 聚合酶)引物 RNA DNA 或 RNA温度 体内温和条件 高温低温高温相同点需提供 DNA 模板四种脱氧核苷酸为原料2.(10分)根据基因工程的有关知识，回答下列问题： 世纪金榜导学号 77982861圆学子梦想 铸金字品牌- 3 -(1)限制性核酸内切酶切割 DNA分子后产生的片段，其末端类型有_和_。(2)质粒载体用 EcoR切割后产生的片段如下：为使载体与目的基因相连，含有目的基因的 DNA除可用 EcoR切割外，还可用另一种限制性核酸内切酶切割，该酶必须具有的特点是_。(3)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。(4)基因工程中除质粒外，_和_
5、也可作为载体。(5)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_。【解析】(1) 当限制性核酸内切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，而当限制性内切酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端。(2)为使 载体与目的基因相连，不同的限制性核酸内切酶应该切出相同的黏性末端。(3)反转录 是指以 RNA 为模板在逆转录酶的作用下合成 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) 。(4)基因工程中可以作为载体的除质粒外，还有 噬菌体的衍生物、动植物病毒等。(5)大肠
6、杆菌 细胞有细胞壁和细胞膜，能阻止质粒(外源 DNA)等物质的进入，只圆学子梦想 铸金字品牌- 4 -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)才能作为受体细胞。答案：(1) 黏性末端 平末端(2)切割 产生的 DNA 片段末端与 EcoR切割产生的相同(3)mRNA(或 RNA) cDNA(或 DNA) PCR(4) 噬菌体的衍生物 动植物病毒(5)未处 理的大 肠杆菌吸收质粒( 外源 DNA)的能力极弱【延伸探究】(1)若把平末端连接起来，应该选用什么酶？提示：T 4DNA 连接酶。(2)切割载体和目的基因的酶是不是必须选择同一种
7、酶，原因是什么？提示：不是。只要两种酶切割产生的末端相同即可。3.(11分)(2017拉萨模拟)下图是利用生物工程技术获得转基因牛和转基因莴苣的过程图解，请回答下列问题： 世纪金榜导学号77982862(1)图中获取大量目的基因的方法是_，完成过程需要使用的酶有_。(2)图中过程常采用的方法是_。检测目的基因是否导入受精卵，在圆学子梦想 铸金字品牌- 5 -分子水平上采用的方法是_。(3)利用 Ti质粒作为载体是由于该质粒上具有_，它能将目的基因整合到受体细胞的_上。(4)图中过程需要借助_技术才能获得转基因牛。如果莴苣的受体细胞是体细胞，需要通过_技术才能获得转基因莴苣。【解析】(1) 从
8、图中可以看出，获取大量目的基因的方法是 PCR 技术。过程是构建目的基因表达载体，该过程需要使用限制酶和 DNA 连接酶。(2)基因工程中，常采用显微注射法将目的基因导入动物细胞。目的基因是否导入受体细胞，可以通过 DNA 分子杂交技术进行检测。(3)利用 Ti 质粒作为载体是由于 Ti 质粒上有一段 T-DNA，T-DNA 能将目的基因整合到受体细胞的染色体 DNA 上。(4)通过转 基因 获得的胚胎需要借助胚胎移植技术才能获得后代。植物的体细胞可以通过植物组织培养技术培育成植株。答案：(1)PCR 技术 限制酶和 DNA 连接酶 (2)显微注射法 DNA 分子杂交法(3)T-DNA 染色体
9、 DNA(4)胚胎移植 植物组织 培养4.(11分)利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术。该技术产生的药用蛋白具有表达效率高、成本低、安全性高、易于分离纯化的优点，可产生干扰素、乙肝表面抗原及抗凝血酶等医药产品，造福人类。请根据这一科技成果的研究过程回答问题：(1)研究人员用 DNA测序仪显示了基因组的某 DNA片段一条链的碱基排列顺序图片。其中图 1的碱基排列顺序已经解读，其顺序是：GGTTATGCGT，请解读图圆学子梦想 铸金字品牌- 6 -2显示的碱基排列顺序是_。(2)科学家从相关基因组中获取了目的基因，并采用_技术对目的基因进行扩增，然后将目的基因与质粒等载体组合形成了重
10、组载体。(3)在基因工程操作过程中，基因工程的核心是_，一个基因表达载体的组成必须有标记基因，其作用是_。(4)如何确定“崂山奶山羊乳腺反应器”研制成功？请写出两种方法。_。【解题指南】解答本题的关键是：(1)明确 扩增目的基因的方法。(2)明确重 组载 体上标记基因的作用。(3)明确 检测 和鉴定目的基因是否成功导入的方法。【解析】(1) 根据 图 1 与相对应的碱基序列可知，由左到右第一列应为碱基 A，第二列为碱基 C，第三列是碱基 G，第四列是碱基 T，由此推知图 2 的碱基序列为GATGCGTTCG。(2)目的基因的扩增用 PCR 技术。(3)在将目的基因与载体结合时需要用到限制性核酸
11、内切酶和 DNA 连接酶，标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否导入了目的基因。(4)确定 “崂 山奶山羊乳腺反应器”研制成功，可以从分子水平和个体水平两个方圆学子梦想 铸金字品牌- 7 -面进行检测。答案：(1)GATGCGTTCG(2)PCR(聚合酶链式反应)(3)基因表达载体的构建 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(4)抗原 抗体 杂交；从羊的乳汁中提取干扰素【延伸探究】(1)利用动物乳腺生产药物时，转基因动物的所有体细胞中是否均含有目的基因？提示：是，转基因动物的所有细胞均含有目的基因。(2)利用转基因动物生产药物，怎样才能可以不受性别的限制，让雌雄动物
12、都可以生产药物？提示：利用动物的膀胱上皮细胞生产药物。5.(11分)(2017西安模拟)如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题：(1)a代表的物质和质粒的化学本质都是_，二者还具有其他共同点，如_，_(写出两条即可)。(2)若质粒 DNA分子的切割末端为ATGCGC，则与之连接的目的基因切割末圆学子梦想 铸金字品牌- 8 -端应为_；可使用_把质粒和目的基因连接在一起。(3)氨苄青霉素抗性基因在质粒 DNA上称为_，其作用是_。(4)下列常在基因工程中用作载体的是( )A.苏云金芽孢杆菌抗虫基因B.土壤农杆菌环状 RNA分子C.大肠杆菌的质粒D.动物细胞的染色体【解题指南】解答
13、本题需注意两点：(1)质粒的化学本质是小型环状 DNA 分子。(2)质粒作 为载 体的条件以及载体的种类。【解析】(1)a 代表的物质是大型环状 DNA 分子， 质粒是一种裸露的、 结构简单、独立于细菌拟核之外的小型环状 DNA 分子，两者都能自我复制，并含遗传信息。(2)与质 粒 DNA 分子的切割末端能够连接的目的基因切割末端之间能够发生碱基互补配对，可使用 DNA 连接酶将它们连接在一起。(3)质粒 DNA 分子上的氨苄青霉素抗性基因可以作为标记基因，便于对重组DNA 进行鉴定和筛选。(4)作为载 体必 须具备的条件：在宿主细胞中能保存下来并能大量复制；有多个限制性核酸内切酶切割位点；有
14、一定的标记基因，便于筛选。常用的载体有质粒、 噬菌体的衍生物、 动植物病毒等。 苏云金芽孢杆菌抗虫基因一般作为目的基因；土壤农杆菌环状 RNA 分子不容易在宿主 细胞内保存；动物细胞染色圆学子梦想 铸金字品牌- 9 -体的主要成分是 DNA 和蛋白质，不能被限制性核酸内切酶切割，因此不能用作载体。答案：(1)DNA 能够自我复制 具有遗传特性(2)CGCGTA(3)标记 基因 供重组 DNA 的鉴定和筛选(4)C6.(12分)在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kan r)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。下图为获得抗虫棉的技术流程，请据图回答下列
15、问题： 世纪金榜导学号 77982863(1)从苏云金芽孢杆菌中分离抗虫基因需要的酶有_。(2)B过程及其结果体现了质粒作为载体必须具备的两个条件是_。(3)C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加入_。(4)如果利用 DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，D 过程应该用_作为探针。(5)科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传规律。DNA 连接酶圆学子梦想 铸金字品牌- 10 -将转基因植株与_杂交，其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为 11。若该转基因植株自交，则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为_。【解析】(1) 从 苏云金芽孢杆菌
16、中分离抗虫基因需要使用限制酶。(2)B 过程将为目的基因导入受体细胞的过程，目的基因是否导入受体细胞需检测标记基因，在培养过程中，质粒能进行复制并能稳定保存。(3)C 过程中加入卡那霉素对含卡那霉素抗性基因的细胞进行选择。(4)D 过程用含放射性同位素标记的抗虫基因作为探针检测植株中是否含有抗虫基因。(5)转基因植株相当于杂合子，与非转基因植株杂交，后代两种性状个体比例为 11；转基因植株自交，后代两种性状个体比例为 31。答案：(1) 限制 酶(2)具有 标记 基因、能在宿主细胞中复制并稳定保存 (3)卡那霉素(4)含放射性同位素标记的抗虫基因(5)非转基因植株 317.(14分)(2017
17、吴忠模拟)胰岛素 A、B 链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。图 1是该方法所用的基因表达载体，图 2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋白 A、B 分别表示 -半乳糖苷酶与胰岛素 A、B链融合的蛋白)。请回答下列问题： 世纪金榜导学号 77982864圆学子梦想 铸金字品牌- 11 -(1)图 1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是_。(2)图 1中启动子是_酶识别和结合的部位，有了它才能启动目的基因的表达；氨苄青霉素抗性基因的作用是_。(3)构建基因表达载体时必需的工具酶有_。(4)-半乳糖苷酶与胰岛素 A链或 B链融合表达，可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部
18、，其意义在于_。(5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的 A链或 B链，且 -半乳糖苷酶被切成多个肽段，这是因为_。(6)根据图 2中胰岛素的结构，请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。你的推测结果是_，理由是_。【解题指南】解答本题的关键是：(1)基因表达载体的组成和构建过程。圆学子梦想 铸金字品牌- 12 -(2)图中利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程中溴化氰的处理原理。【解析】本题考查基因工程以及蛋白质的合成和加工等知识。(1)基因表达载体包含启动子、终止子、目的基因和标记基因。 (2)启动子是 RNA 聚合酶的识别和结合位点。氨
19、苄青霉素抗性基因可作为标记基因。(3)基因工程使用的工具酶包括限制酶和 DNA 连接酶。 (4)胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏起来，将无法被菌体内的蛋白酶所识别，防止被降解。(5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，而 -半乳糖苷酶中含有多个甲硫氨酸，并且胰岛素 A、B 链中不含甲硫氨酸，所以溴化氰只水解 -半乳糖苷酶不水解胰岛素 A、B 链，从而能获得完整的 A 链或 B 链。 (6)胰岛素分子含有两条链，至少有 2 个游离氨基分别位于 2 条肽链的一端，并且 R 基 团中可能也含有游离的氨基。答案：(1) 终 止子 (2)RNA 聚合 作为标记基因，将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来(
20、3)限制 酶和 DNA 连接酶(4)防止胰 岛 素的 A、B 链被菌体内蛋白酶降解(5)-半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸，而胰岛素 A、B 链中不含甲硫氨酸(6)至少 2 个 两条肽链 的一端各有一个游离的氨基，氨基酸 R 基团中可能还含有游离的氨基8.(20分)苏云金芽孢杆菌(Bt)能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。图 1是转 Bt毒素蛋白基因植物的重组 DNA形成过程示意图；图 2是毒素蛋白基因进入植物细胞后发生的两种生物大分子合成的过程，据图回答下列问题：世纪金榜导学号 77982865圆学子梦想 铸金字品牌- 13 -(1)将图 1的 DNA用 Hind、BamH完全酶切后，反应管中有_种 D
21、NA片段。过程需要用到_酶。(2)假设图 1中质粒原来 BamH识别位点的碱基序列变为了另一种限制酶Bcl识别位点的碱基序列，现用 Bcl和 Hind切割质粒，则该图 1中的DNA右侧还能选择 BamH进行切割，并能获得所需重组质粒吗？并请说明理由_。(3)若上述假设成立，并成功形成重组质粒，则重组质粒( )A.既能被 BamH切开也能被 Hind切开B.能被 BamH切开但不能被 Hind切开C.既不能被 BamH切开也不能被 Hind切开D.能被 Hind切开但不能被 BamH切开(4)图 2中 链是_。不同组织细胞的相同 DNA进行过程时启用的起始点_(填“都相同” “都不同”或“不完全
22、相同”)，其原因是圆学子梦想 铸金字品牌- 14 -_。(5)要想检测导入的 Bt毒素蛋白基因是否成功表达，在分子水平上可用_法进行检测，如果出现杂交带，则说明目的基因已经成功表达出蛋白质产品，转基因植物培育成功。【解析】(1) 图 1的 DNA 上共有 Hind、BamH的三个切割位点，所以完全酶切后，反应管中有 4 种 DNA 片段。过程需要用到 DNA 连接酶。(2)Bcl与 BamH酶切割后形成的黏性末端一样，故该图中的 DNA 右侧还能选择 BamH进行切割，并能获得所需重组质粒。(3)根据 酶切位点和 识别的碱基序列可知，重组质粒只能被 Hind切开但不能被BamH切开。(4)从图 2 可知， 链是以 DNA 的一条链作为模板进行转录形成的 mRNA 分子，不同组织细胞的相同 DNA 在转录时，如果是相同基因一般转录起点相同，如果是不同的基因则转录起点不同。(5)检测 目的基因是否在受体细胞内成功表达，在分子水平上的检测是向分泌物中加入抗体，通过抗原抗体特异性结合形成杂交带，如果能形成，说明表达了，如果不能形成，说明没有表达。答案：(1)4 DNA 连接 (2)能，切割后露出的黏性末端相同 (3)D (4)mRNA 不完全相同 不同组织细胞中基因会进行选择性表达(5)抗原 -抗体杂交圆学子梦想 铸金字品牌- 9 -关闭 Word 文档返回原板块
