1、1基因专题的练习1、(2009江苏卷,34)苏云金杆菌(Bt)能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。下图是转 Bt 毒素蛋白基因植物的培育过程示意图(ampr 为抗氨苄青霉素基因),据图回答下列问题。(1)将图中的 DNA 用 Hind、BamH完全酶切后,反应管中有 种 DNA 片段。(2)图中表示 Hind与 BamH酶切、DNA 连接酶连接的过程,此过程可获得 种重组质粒;如果换用 Bst与 BamH酶切,目的基因与质粒连接后可获得 种重组质粒。(3)目的基因插入质粒后,不能影响质粒的 。(4)图中的 Ti 质粒调控合成的 vir 蛋白,可以协助带有目的基因的 T-DNA 导入植物细胞,并防止植
2、物细胞中 对 T-DNA 的降解(5)已知转基因植物中毒素蛋白只结合某些昆虫肠上皮细胞表面的特异受体,使细胞膜穿孔,肠细胞裂解,昆虫死亡。而该毒素蛋白对人类的风险相对较小,原因是人类肠上皮细胞 。(6)生产上常将上述转基因作物与非转基因作物混合播种, 其目的是降低害虫种群中的 基 因频率的增长速率。2.(2009福建理综,32)转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有Pst、 Sma、 EcoR、Apa等四种限制酶切割位点。请回答:(1)构建含抗病基因的表达载体 A 时,应选用限制酶 ,对 进行切割。(2)培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长, 欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香
3、蕉细胞,应使基因表达载体 A 中含有 ,作为标记基因。 (3)香蕉组织细胞具有 ,因此,可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中、依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的 。3、(2008江苏卷,32)将动物致病菌的抗原基因导入马铃薯制成植物疫苗 ,饲喂转基因马铃薯可使动物获得免疫力。以下是与植物疫苗制备过程相关的 图和表。2表 1 引物对序列表引物对AP1 AACTGAAATGTAGCTATCP2 TTAAGTCCATTACTCTAG引物对BS1 GTCCGACTAGTGGCTGTGS2 AGCTGGCGTTTAGCCTCG限制酶 Alu I Eco R I Pst I
4、Sma I切割位点AGCTTCGAGAATTCCTTAAGCTGCAGGACGTCCCCGGGGGGCCC请根据以上图表回答下列问题:(1)在采用常规 PCR 方法扩增目的基因的过程中 ,使用的 DNA 聚合酶不同于一般生物体内的DNA 聚合酶, 其最主要的特点是 。(2)PCR 过程中退火(复性)温度必须根据引物的碱基数量和种类来设定。表 1 为根据模板设计的两对引物序列,图 2 为引物对与模板结合示意图。请判断哪一对引物可采用较高的退火温度？ (3)图 1 步骤所用的 DNA 连接酶对所连接的 DNA 两端的碱基序列是否有专一性要求？ 。(4)为将外源基因转入马铃薯，图 1 步骤转基因所用
5、的细菌 B 通常为 。(5)对符合设计要求的重组质粒 T 进行酶切。假设所用的酶均可将识别位点完全切开，请根据图 1 中标示的酶切位点和表 2 所列的识别序列，对以下酶切结果作出判断。采用 EcoR I 和 Pst I 酶切 ,得到 种 DNA 片断。采用 EcoR I 和 Sma I 酶切,得到 种 DNA 片断。4、(2009广东卷,39)(1)饲料加工过程温度较高,要求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用蛋白质工程技术对其进行改造时,首先必须了解植酸酶的 ,然后改变植酸酶的 ,从而得到新的植酸酶。(2)培育转植酸酶基因的大豆,可提高其作为饲料 原料时磷的利用率。将植酸酶基因导入大豆细胞 常用
6、的方法是 。请简述获得 转基因植株的完整过程：。(3)为了提高猪对饲料中磷的利用率,科学家将带 有植酸酶基因的重组质粒通过 转 入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期可通 过 方法,从而一次得到多个转基因猪个体。(4)若这些转基因动、植物进入生态环境中,对生态环境有何影响？5、 （10 福建卷）32生物现代生物科技专题(10 分)红细胞生成素(EPO)是体内促进红细胞生成的一种糖蛋白，可用于治疗肾衰性贫血等疾病由于天然 EP0 来源极为有限，目前临床使用的红细胞生成素主要来自于基因工程技术生产的重组人红细胞生成素(rhEPO）期间要生产流程如右图（1）图中所指的是 技术。（2）图中所指的物质是
7、 ，所指的物质是 。（3）培养重组 CHO 细胞时，为便于清除代谢产物，防止细胞严物积累对细胞自身造成危害，应定期更换 。（4）检测 rhEPO 外活性需用抗 rhEPO 单克隆抗体。分泌单克隆抗体的 细胞，可由rhEPO 免疫过的小鼠 B 淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合而成6、 （10 天津卷）7.（26 分）.（14 分）下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中 tetR 表示四环素抗性基因，amp R 表示氨苄青霉素抗性金银，BamHI、HindIII、SmaI 直线所示为三种限制酶的酶切位点。据图回答：（1）图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用 限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋
8、白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含 的培养基上进行。（2）能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是 （填字母代号） 。A.启动子 B. tetR C.复制原点 D. ampR（3）过程可采用的操作方法是 （填字母代号） 。3A.农杆菌转化 B. 大肠杆菌转化 C.显微注射 D. 细胞融合（4）过程可采用的生物技术是 。（5）对早期胚胎进行切割，经过程可获得多个新个体。这利用了细胞的 性。（6）为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采用 （填字母代号）技术。A.核酸分子杂交 B. 基因序列分析 C.抗原抗体杂交 D. PCR7、 （10 江苏卷）27 （8 分）下表中列出了几种
9、限制酶识别序列及其切割位点，圈 l、圈 2 中箭头表示相关限制酶的酶切位点。请回答下列问题：（1）一个图 1 所示的质粒分子经 Sma 切割前后，分别含有 个游离的磷酸基团。（2）若对图中质粒进行改造，插入的 Sma酶切位点越多，质粒的热稳定性越 。（3）用图中的质粒和外源 DNA 构建重组质粒，不能使用 Srna 切割，原因是 。（4）与只使用 EcoR I 相比较，使用 BamH 和 Hind 两种限制酶同时处理质外源 DNA 的优点在于可以防止 。（5）为了获取重组质粒，将切割后的质粒与目的基因片段混合，并加入 酶。（6）重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了 。（7）为了从 cDNA 文
10、库中分离获取蔗糖转运蛋白基因，将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体，然后在 的培养基中培养，以完成目的基因表达的初步检测。答案：1(7 分)(1)4 (2)2 1 (3)复制 (4)DNA 水解酶2、 （1）Pst 、EcoR 含抗病基因的 DNA 、质粒（2）抗卡那霉素基因 （3）全能性 脱分化、再分化【解析】本题考查基因工程的有关知识。从图可看出，只有 Pst、EcoR两种酶能保持抗病基因结构的完整性，所以构建含抗病基因的表达载体 A 时，应选用限制酶 Pst、EcoR两种酶，对抗病基因的 DNA 和质粒进行切割。卡那霉素能抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养基筛选已导入抗病
11、基因的香蕉细胞，应使基因表达载体 A 中含有抗卡那霉素基因，以此作为标记基因。香蕉组织细胞具有全能性，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中、依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的脱分化和再分化3、 【精析】本题考查了基因工程和 PCR 技术。PCR 过程都在比生物体高许多的温度下进行的，所用的 DNA 聚合酶（即 Taq 酶）是从嗜热性细菌体内提取并分离的，具有耐高温性； DNA 分子结构中 G-C 碱基对（之间形成了三个氢键）比 A-T 碱基对（之间形成两个氢键）稳定，因此 G-C 碱基对含量高的序列耐高温； DNA 连接酶的作用是缝合限制酶切割的粘性末端，恢
12、复磷酸二酯键，对所连接的 DNA 碱基序列没有专一性要求。基因工程中如果受体细胞是植物，转化时常用农杆菌转化法。在得到重组质粒 T 时，目的基因和质粒都用到了 EcoRl，在重组质粒中又会形成新的 EcoRl 酶切位点，EcoRl 和 Smal 酶切割质粒时保留了 Pstl 的切割位点，所以用 EcoRl 和 Pstl 切割时可以得到两种 DNA 分子。而重组质粒中已经失去了 Smal 酶的识别序列，只能得到一种 DNA 分子片段。【答案】耐高温 引物对 B 否 农杆菌 2 14、答案：（1）空间结构 氨基酸序列（2）农杆菌介导的转化法 外源植酸酶基因农杆菌大豆细胞大豆植株再生鉴定（3）显微注
13、射法 胚胎分割移植（4）减少环境中磷的污染，但该基因可能扩散到环境中。【解析】本题考查了基因工程，蛋白质工程，胚胎工程，生态工程的基本技术，并且深入考察基础知识，对蛋白质改造时，首先要知道蛋白质的结构，有氨基酸序列构成的一级结构和折叠组装成的空间结构。转基因技术有四个基本步骤，经常采用农杆菌介导法，因为农杆菌容易侵染植物细胞，重组质粒被导入受体细胞时，经常用到显微注射法，而胚胎分割移植能快速繁育优良种畜，基因工程能够使个体表现出人们所需要的性状，减少环境中磷的污染，但可能会随个体的杂交。扩散到环境中去，造成基因污染。5、答案：（1）PCR （2）mRNA rhEPO （3）培养液 （4）杂交瘤
14、解析：本题主要以人红细胞生成素生产为材料来考查基因工程和细胞工程中动物细胞培养技术、制备单克隆抗体技术。获取目的基因的方法有四种（从基因文库中获取、用 PCR 扩增技术、用反转录法、用化学合成法）由图以核 DNA 为模板获得目的基因的方法可知为 PCR 技术。进行反转录的模板是 mRNA。由题意可知重组 CHO 细胞适用于生产重组人红细胞生成素(rhEPO） ，所以重组 CHO 细胞能过表达出重组人红细胞生成素(rhEPO）或者红细胞生成素。培养动物细胞是用液体培养基即培养液，细胞从培养液中吸收营养，并同时向培养液中排放代谢废物，当代谢废物积累时会危害细胞，因此要不断更新培养液。制备单克隆抗体
15、是让淋巴 B 细胞与骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞，然后由杂交瘤细胞来分泌抗体。6、Hind和 BamH；氨苄青霉素 A C 胚胎移植技术 全能 C4I（1）据图，仅将人乳铁蛋白基因切割出来，需要在人乳铁蛋白基因的左侧用 BanHI 切割，右侧用 HindIII 切割。当人乳铁蛋白基因和质粒连接成重组质粒后，TET R基因被人乳铁蛋白基因隔开，不是完整的，而 anpR基因是完整的，所以筛选含有重组载体的大肠肝菌首先需要字含氨苄青霉素的培养基上进行。（2）基因表达的调控序列在启动子上。（3）将重组质粒导入动物细胞，常采用显微镜的方法。（4）过程的左侧是早期胚胎，右侧是代孕牛，过程采用的生物技术是胚胎
16、移植。（5）将细胞培养为个体，利用了细胞的全能性。（6）检测目的基因在手提细胞中是否表达，常采用抗原-抗体杂交技术。7、 【答案】 （1）0、2（2）高（3）Sma会破坏质粒的抗性基因、外源 DNA 中的目的基因（4）质粒和含目的基因的外源 DNA 片段自身环化（5）DNA 连接（6）鉴别和筛选含有目的基因的细胞（7）蔗糖为唯一含碳营养物质【解析】本题考查基因工程的限制性内切酶的作用特点质粒切割前是双链环状 DNA 分子，所有磷酸基团参与形成磷酸二酯键，故不含游离的磷酸基团。从图 1 可以看出，质粒上只含有一个 Sma的切点，因此被改酶切割后，质粒变为线性双链 DNA 分子，因每条链上含有一个
17、游离的磷酸基团，因此切割后含有两个游离的磷酸基团。（1（ 由题目可知，Sma 识别的 DNA 序列只有 G 和 C，而 G 和 C 之间可以形成三个氢键，A 和 T 之间可以形成二个氢键，所以 Sma酶切位点越多，热稳定性就越高（2（ 质粒抗生素抗性基因为标记基因，由图 2 可知，标记基因和外源 DNA 目的基因中均含有 Sma酶切位点，都可以被 Sma破坏，故不能使用该酶剪切含有目的基因的DNA（3（ 只使用 EcoR I，则质粒和目的基因两端的粘性末端相同，用连接酶连接时，会产生（4）质粒和目的基因自身连接物，而利用 BamH 和 Hind 剪切时，质粒和目的基因两端的粘性末端不同，用 D
18、NA 连接酶连接时，不会产生自身连接产物。（5）质粒和目的基因连接后获得重组质粒，该过程需要连接酶作用，故混合后加入 DNA连接酶。（6）质粒上的抗性基因为标记基因，用于鉴别和筛选含有重组质粒的受体细胞。（7）将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体后，含有重组质粒的个体才能吸收蔗糖，因此可利用蔗糖作为唯一碳源的培养基进行培养受体细胞，含有重组质粒的细胞才能存活，不含有重组质粒的因不能获得碳源而死亡，从而达到筛选目的。8、应用生物工程技术能获得人们需要的生物新品种或新产品。请据图回答下列问题：(1)在培育转人生长激素基因牛的过程中,过程需要的工具酶是 ,过程常用的方法是 。(2)转基因牛
19、可通过分泌的乳汁来生产人生长激素,则说明基因工程能够突破自然界的 。在基因表达载体中,人生长激素基因的前端必须有 。过程培养到一定阶段,可以采用 技术,培育出多头完全相同 的转基因牛犊。(3)prG 能激发细胞不断分裂,通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体,最可能是 细胞,代表的细胞具有 的特点。(4)在抗虫棉培育过程中,进行过程最常用的方法是 。9.2007 年 11 月 20 日,日本学者 Shinya Yamanaka 和美国学者 James Thomson 分别在细胞和科学杂志上发表重量级论文,他们用逆转录病毒为“分子运输车”,用“化学剪刀”和“化学浆糊”将四个不同作用的关键基因
20、转入体细胞内,令其与原有基因发生重组,然后让体细胞重新返回到“生命原点”,变成一个多功能的干细胞,具有胚胎干细胞的特性。得知此消息后,“多利羊之父”IanWilmut 随即宣布放弃用体细胞核移植技术研究胚胎干细胞,他认为此种新方法才是今后治疗疑难病症的关键。(1)传统的细胞核移植技术,如多利羊的培育过程中,用到的受体细胞是 。(2)让体细胞回到“生命原点”,帮助其恢复 ,类似于植物组织培养中的 过程。(3)在基因工程中,被用作“分子运输车”的除了 病毒外,还有 ,后者的形状呈 ,化学本质是 。文中提到的“化学剪刀”和“化学浆糊”分别是指 。(4)下列四条 DNA 分子,彼此间能够粘连起来拼接成
21、新的 DNA 分子的一组是 ( )5A. B. C. D.(5)异种生物的基因能拼接在一起,是因为它们的分子都具有 结构。在细菌细胞内能够表达出人的蛋白,一方面是因为基因能控制 ,另一方面是因为所有的生物 。10.2008 年诺贝尔化学奖授予了三位在研究绿色荧光蛋白(GFP)方面做出突出贡献的科学家。绿色荧光 蛋白能在蓝光或紫外光的激发下发出荧光,这样借助 GFP 发出的荧光就可以跟踪蛋白质在细胞内部的移动情况,帮助推断蛋白质的功能。下图为我国首例绿色荧光蛋白(GFP)转基因克隆猪的培育过程示意图,据图回答(1)图中通过过程、形成重组质粒,需要限制 酶切取目的基因、切割质粒。限制酶的识别序列和
22、切点是GGATCC,限制酶的识别序列和切点是GATC。在质粒上有酶的一个切点, 在目的基因的两侧各有 1 个酶的切点。请画出质粒被限制酶切割后所形成的黏性末端。在 DNA 连接酶的作用下,上述两种不同限制酶切 割后形成的黏性末端能否连接起来? 。 理由是 。 (2)过程将重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞时,采用最多也最有效的方法是 。(3)如果将切取的 GFP 基因与抑制小猪抗原表达的基因一起构建到载体上,GFP 基因可以作为基因表达载体上的标记基因,其作用是 。获得的转基因克隆猪,可以解决的医学难题是可以 避免 。(4)目前科学家们通过蛋白质工程制造出了蓝色荧光蛋白、黄色荧光蛋白等,采用蛋白质工
23、程技术制造出蓝色荧光蛋白过程的正确顺序是 (用数字表示) 。推测蓝色荧光蛋白的氨基酸序列和基因的核苷酸序列 蓝色荧光蛋白的功能分析和结构计蓝色荧光蛋白基因的修饰(合成) 表达出蓝色荧光蛋白答案：8、解析 基因工程中用到的工具有限制酶、DNA 连接酶和载体。基因工程的步骤为第一步为提取目的基因;第二步为目的基因的整合 ,形成重组质粒或重组 DNA;第三步导入宿主细胞;第四步检测与表达。在将目的基因导入受体细胞时,在细胞工程中常用显微注射技术来实现。受体细胞是植物细胞时,常用农杆菌转化法。而在得到目的细胞之后可进一步培育成个体或者进行胚胎分割移植得到多个个体。在动物细胞工程中,细胞融合是获得单克隆
24、抗体的前提,得到的细胞既能无限增殖又能产生特异性抗体。基因工程能否成功的标志是基因能否成功表达,即能否进行转录和翻译。所以基因要表达必须要有启动子的启动。答案 8、(1)限制酶、DNA 连接酶 显微注射法(2)生殖隔离 启动子 胚胎分割移植( 胚胎分割和胚胎移植)(3)浆 既能无限增殖又能产生特异性抗体(4)农杆菌转化法9、 解析 体细胞核移植技术是把体细胞细胞核移入去核卵细胞(减数第二次分裂中期的次级卵母细 胞) 。 “生命原点”是指个体发育的起点,正常情况下,个体发育的起点是受精卵,其全能性最高,体 细胞返回到“生命原点”是恢复其全能性,类似于 脱分化过程。基因工程常用的载体有质粒、动植物
25、病毒、 噬菌体的衍生物等。质粒是环状的 DNA 分子。基因工程中的“剪刀”是限制性核酸内切 酶,“浆糊”是 DNA 连接酶。由于 DNA 分子规则的双螺旋结构,所以异种生物的基因能拼接起来;基因在不同的受体细胞内能表达是因为基因能控制蛋白质合成,在蛋白质合成过程中,所有生物共用一套密码子。图示的 4 个 DNA 片段中,只有和的碱基之间能通过碱基互补配对粘连起来。答案 (1)去核卵细胞 (2)全能性 脱分化(3)质粒 环状 DNA 限制性核酸内切酶( 限制酶)和 DNA 连接酶 (4)D (5)双螺旋 蛋白质的合成 共用一套密码子10、解析 限制性核酸内切酶识别特定的核苷酸序列,并在特定的切割位点切割,产生黏性末端。限制酶和切割后产生的黏性末端相同,即均产生 GATC 序列,因此可以用 DNA 连接酶连接起来。目的基因导入动物细胞最常用、最有效的方法是显微注射法。标记基因可以检测目的基因是否导入受体细胞。用转基因克隆猪进行器官移植等医学难题,可 以避免发生免疫排斥反应。答案 (1)(只写出切割后形成的的部分即可 )GGATC C G GATCCC CTAGG CCTAG G6可以连接 因为由两种不同限制酶切割后形成的黏性末端是相同的(或是可以互补的)(2)显微注射技术(3) 鉴定受体细胞中是否含有目的基因 发生免疫排斥反应(4)
