高考生物总复习 专题29 基因工程试题

专题29 基因工程考点基因工程3.(2012浙江理综,6,6分)天然的玫瑰没有蓝色花,这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B,而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。

现用基因工程技术培育蓝玫瑰,下列操作正确的是( )A.提取矮牵牛蓝色花的mRNA,经逆转录获得互补的DNA,再扩增基因BB.利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因BC.利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞D.将基因B直接导入大肠杆菌,然后感染并转入玫瑰细胞答案 A 此题考查基因工程及其应用的相关知识。

要获取目的基因B,可先提取矮牵牛蓝色花的mRNA,经逆转录获得互补的DNA,再经PCR技术扩增基因B,A正确;基因文库构建是将目的基因与载体连接起来,形成重组载体,再导入受体菌中储存和扩增,提取目的基因时不需使用限制酶,B错误;连接目的基因与质粒的酶是DNA连接酶,C错误;将目的基因导入植物细胞,常用农杆菌转化法,不使用大肠杆菌,D错误。

4.(2016课标全国Ⅲ,40,15分)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ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EcoRⅠ、Sau3AⅠ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BamHⅠ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端又能连接平末端的是。

4.答案(1)Sau3AⅠ两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端(每空2分,共4分)(2)甲和丙(2分) 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(3分,其他合理答案可酌情给分)(3)E·coliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶(每空2分,共6分,其他合理答案可酌情给分)解析(1)分析图(a)可知,限制酶Sau3AⅠ与BamHⅠ切割DNA后形成的黏性末端相同,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,目的基因均不能表达。

(3)常见的DNA连接酶有E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶,其中T4DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。

5.(2015课标Ⅱ,40,15分)已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。

如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。

回答下列问题:(1)从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的进行改造。

(2)以P基因序列为基础,获得P1基因的途径有修饰基因或合成基因。

所获得的基因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括的复制;以及遗传信息在不同分子之间的流动,即: 。

(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过和,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,再经表达、纯化获得蛋白质,之后还需要对蛋白质的生物进行鉴定。

答案(1)氨基酸序列(或结构)(其他合理答案也给分)(2)P P1DNA和RNA(或遗传物质) DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3)设计蛋白质的结构推测氨基酸序列功能解析(1)蛋白质的功能与结构相关,若要改变蛋白质的功能,需要对其结构进行改造。

(2)确定目的基因的碱基序列后,可通过对现有基因进行改造或者重新合成来获得目的基因。

中心法则的内容包括遗传信息的复制、转录、逆转录和翻译。

(3)蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过设计蛋白质的结构和推测氨基酸序列,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列。

获得蛋白质之后要对蛋白质的生物功能进行鉴定。

6.(2015天津理综,8,16分)纤维素分子不能进入酵母细胞。

为了使酵母菌能够利用环境中的纤维素为原料生产酒精,构建了含3种不同基因片段的重组质粒。

下面是酵母菌转化及纤维素酶在工程菌内合成与运输的示意图。

据图回答:(1)本研究构建重组质粒时可选用四种限制酶,其识别序列如下图。

为防止酶切片段的自身连接,可选用的限制酶组合是或。

A.①②B.①③C.②④D.③④(2)设置菌株Ⅰ为对照,是为了验证不携带纤维素酶基因。

(3)纤维素酶基因的表达包括和过程。

与菌株Ⅱ相比,在菌株Ⅲ、Ⅳ中参与纤维素酶合成和分泌的细胞器还有。

(4)在以纤维素为唯一碳源的培养基上分别培养菌株Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ,菌株不能存活,原因是。

(5)酵母菌生成酒精的细胞部位是,产生酒精时细胞的呼吸方式是。

在利用纤维素生产酒精时,菌株Ⅳ更具优势,因为导入的重组质粒含有,使分泌的纤维素酶固定于细胞壁,减少因培养液更新而造成的酶的流失,提高酶的利用率。

答案(1)B(或C) C(或B)(2)质粒DNA和酵母菌基因组(3)转录翻译内质网、高尔基体(4)Ⅱ缺少信号肽编码序列,合成的纤维素酶不能分泌到胞外,细胞无可利用的碳源(5)细胞质基质无氧呼吸A基因片段解析本题借助新情境材料考查对照实验结果分析、基因工程、分泌蛋白表达、呼吸等相关知识,考查学生获取信息能力、实验能力、理解能力。

(1)为防止酶切片段的自身连接,必须用不同限制酶切割,且酶切片段两端的黏性末端不相同(不存在碱基互补片段)。

从图示看,符合要求的限制酶有以下组合:①③、①④、②③、②④,B、C正确。

(2)分析对照实验首先要确定自变量,本题中自变量是导入含不同基因片段的重组质粒。

菌株Ⅰ为空白对照,与其他三个组别比较,不难发现设置菌株Ⅰ的目的是验证质粒自身及酵母菌原基因组不携带纤维素酶基因。

(3)基因表达包括转录和翻译两个过程。

通过图示来看,菌株Ⅱ中纤维素酶只分布在细胞质基质中,而菌株Ⅲ和菌株Ⅳ的纤维素酶分布在内质网、高尔基体、囊泡、细胞外,所以菌株Ⅲ、Ⅳ中参与纤维素酶合成和分泌的细胞器还有内质网、高尔基体。

(4)菌株Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ进行对比,不难发现信号肽的作用是引导多肽(纤维素酶)进入内质网加工,再经高尔基体分泌到胞外,这样纤维素酶可在胞外将纤维素水解为葡萄糖,供酵母菌吸收利用。

而菌株Ⅱ纤维素酶在胞内无法水解纤维素,故在以纤维素为唯一碳源的培养基上,菌株Ⅱ不能存活。

(5)酵母菌无氧呼吸生成酒精,场所为细胞质基质。

菌株Ⅲ和Ⅳ均能水解纤维素产生酒精,两组进行对比,菌株Ⅲ的纤维素酶流失多,菌株Ⅳ因导入A基因片段使得纤维素酶固定于细胞壁,减少因培养液更新而造成的酶的流失,酶的利用率更高。

7.(2015福建理综,33,10分)GDNF是一种神经营养因子,对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。

研究人员构建了含GDNF基因的表达载体(如图1所示),并导入到大鼠神经干细胞中,用于干细胞基因治疗的研究。

请回答:图1图2(1)在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中,使用胰蛋白酶的目的是。

(2)构建含GDNF基因的表达载体时,需选择图1中的限制酶进行酶切。

(3)经酶切后的载体和GDNF基因进行连接,连接产物经筛选得到的载体主要有3种:单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接(如图1所示)。

为鉴定这3种连接方式,选择HpaⅠ酶和BamHⅠ酶对筛选得到的载体进行双酶切,并对酶切后的DNA片段进行电泳分析,结果如图2所示。

图中第泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。

(4)将正向连接的表达载体导入神经干细胞后,为了检测GDNF基因是否成功表达,可用相应的与提取的蛋白质杂交。

当培养的神经干细胞达到一定密度时,需进行培养以得到更多数量的细胞,用于神经干细胞移植治疗实验。

答案(1)使细胞分散开(2)XhoⅠ(3)②(4)抗体传代解析(1)因动物细胞体外培养时有接触抑制现象,故需用胰蛋白酶处理动物组织,使细胞分散开。

(2)目的基因两端及载体DNA分子中均有XhoⅠ酶识别的核苷酸序列,故构建基因表达载体时,应用XhoⅠ酶切割DNA分子。

(3)图示可知载体中酶HpaⅠ与XhoⅠ切割点距离为100 bp,GDNF基因切割成600 bp和100 bp两种DNA片段,由正向连接的重组载体中GDNF基因方向与HpaⅠ、XhoⅠ酶切割结果可知,正向连接的重组载体被酶HpaⅠ和酶XhoⅠ切割后,将得到6 000 bp和700 bp两种DNA片段,即为②。

(4)可用抗原—抗体杂交技术,对目的基因是否表达进行检测。

当培养液中的细胞达到一定密度后,可分瓶进行传代培养,以获得更多数量的细胞。

8.(2014课标Ⅱ,40,15分)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关。

若从该植物中获得该耐旱基因,并将其转移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。

回答下列问题:(1)理论上,基因组文库含有生物的基因;而cDNA文库中含有生物的基因。

(2)若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文库,再从中出所需的耐旱基因。

(3)将耐旱基因导入农杆菌,并通过农杆菌转化法将其导入植物的体细胞中,经过一系列的过程得到再生植株。

要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的,如果检测结果呈阳性,再在田间试验中检测植株的是否得到提高。

(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱数量比为3∶1时,则可推测该耐旱基因整合到了(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。

答案(15分)(1)全部(2分) 部分(2分,其他合理答案也给分)(2)筛选(2分,其他合理答案也给分)(3)乙(2分) 表达产物(2分,其他合理答案也给分) 耐旱性(2分)(4)同源染色体的一条上(3分)解析(1)基因组文库包含某种生物的全部基因,cDNA文库又称为部分基因文库,含有生物的部分基因。

(2)植物甲基因组文库中有该种植物的全部基因,从中可筛选出耐旱基因。

(3)植物乙的耐旱性低,所以植物乙体细胞作为受体细胞;要确定耐旱基因是否正确表达,应检测该基因的表达产物,对于个体水平的检测,应在干旱的田间进行试验,检测植物乙耐旱性是否得到了提高。

(4)将耐旱基因看作A,不耐旱基因看作a,Aa×Aa→耐旱与不耐旱植株的数量比为3∶1,则耐旱基因整合到了同源染色体的一条上。

9.(2014天津理综,8,12分)嗜热土壤芽孢杆菌产生的β-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:Ⅰ.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。