高考生物随堂练习 (36)

选修3第36讲
1．(2018·全国卷Ⅱ，T38)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。

某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5′末端，获得了L1-GFP融合基因(简称为甲)，并将其插入质粒P0，构建了真核表达载体P1，其部分结构和酶切位点的示意图如下，图中E1～E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。

E1E2E3E4
回答下列问题：
(1)据图推断，该团队在将甲插入质粒P0时，使用了两种限制酶，这两种酶是________。

使用这两种酶进行酶切是为了保证________，也是为了保证________。

(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后，若在该细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了________和________过程。

(3)为了获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：将能够产生绿色荧光细胞的________移入牛的________中、体外培养、胚胎移植等。

(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，某同学用PCR方法进行鉴定，在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的________(填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。

解析(1)由题意可知，L1基因和GFP基因合成了L1-GFP融合基因(简称为甲)，题图中显示了四个酶切位点，当将L1-GFP融合基因插入质粒P0时，可用E1和E4限制酶进行酶切，用这两种酶进行酶切不会破坏甲的完整性，同时能保证甲按照正确的方向与载体连接。

(2)若在牛皮肤细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1-GFP融合基因得到表达，即目的基因在受体细胞中通过转录和翻译合成了荧光蛋白。

(3)为了获得含有甲的牛，可将含有目的基因的细胞的细胞核移入牛的去核卵母细胞中，然后进行体外培养、胚胎移植等。

(4)利用PCR技术扩增目的基因，可以检测目的基因是否存在。

PCR扩增的模板是DNA。

答案(1)E1和E4甲的完整甲与载体正确连接(2)转录翻译(3)细胞核去核
卵母细胞(4)核DNA
2．(2015·全国卷Ⅰ，T40)HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。

回答下列问题：
(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时，可先提取HIV中的________，以其作为模板，在________________的作用下合成________。

获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，随后导入受体细胞。

(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是________。

该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV，检测的原理是________。

(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发。

引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分________细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。

(4)人的免疫系统有________癌细胞的功能，艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。

解析(1)HIV是一种逆转录RNA病毒，若要获取HIV的某种蛋白质，需将HIV的遗传物质RNA提取出来，在逆转录酶的作用下合成cDNA分子即获取该目的基因。

(2)抗原注入机体后，会诱导机体的免疫系统产生抗体，抗体会和抗原发生特异性结合。

HIV和抗体能特异性结合，因此可以用于检测受试者血清中的HIV。

(3)HIV主要感染和破坏了患者的部分免疫细胞，主要是T细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。

(4)人的免疫系统有监控和清除癌细胞的功能。

答案(1)RNA逆转录酶DNA(2)抗体抗原抗体特异性结合(3)T(或T淋巴)(4)监控和清除
3．(2017·全国卷Ⅱ，T38)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。

通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。

回答下列问题：
(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是_____________________________。

提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是__________________ _________________________________。

(2)以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是____________________________。

(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是_____________________________________________(答出两点即可)。

(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是___________________________________________________。

(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是______________________________。

解析(1)与老叶相比，嫩叶组织细胞易破碎，容易提取到几丁质酶的mRNA。

提取RNA 时，提取液中添加RNA酶抑制剂可防止RNA被RNA酶催化降解。

(2)以mRNA为模板，按照碱基互补配对原则，在逆转录酶的作用下，通过逆转录(反转录)可以获得cDNA。

(3)因该目的基因是通过逆转录形成的，无表达所需的启动子，也无在受体细胞内进行复制所需的复制原点等，所以在受体细胞内不能稳定存在和表达，也不能遗传下去。

(4)构建基因表达载体时，DNA连接酶能催化目的基因和质粒载体这两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。

(5)转基因植株的基因组中含有几丁质酶基因，但该植株抗真菌的能力并没有提高，可能是由于转录或翻译异常，即几丁质酶基因未能正常表达。

答案(1)嫩叶组织细胞易破碎防止RNA降解(2)在逆转录酶的作用下，以mRNA 为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA(3)目的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子(4)磷酸二酯键(5)目的基因的转录或翻译异常
4．(新题速递)下面是一项“利用转基因番茄生产人胰岛素的方法”的专利摘要。

请回答下列问题：
本发明利用转基因番茄作为生物反应器生产人胰岛素。

所用的人胰岛素基因是依据植物“偏爱”的密码子来设计所含的密码子，通过某方法合成若干DNA片段，拼接而成，重组DNA分子可通过农杆菌介导的方法转入番茄中，在番茄的果实中表达人胰岛素。

(1)此专利采用________的方法获得目的基因。

获得的人胰岛素基因与人体细胞中胰岛素基因的碱基序列不同，但两者所编码的蛋白质的氨基酸序列相同，原因是____________________。

要想在体外获得大量该目的基因的片段，可以采用________技术。

该技术中使用的关键酶是________，原料是四种脱氧核苷酸。

(2)根据上述摘要，转基因操作时所用的载体是________，载体上的________可以转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。

(3)如果要检测受体细胞中是否存在目的基因，可采用________技术，再经________方法培养成个体。

解析(1)人胰岛素基因是依据植物“偏爱”的密码子来设计所含的密码子，通过某方法合成若干DNA片段拼接而成，可见，此专利是采用人工合成的方法获得目的基因(胰岛素基因)。

通过人工合成而获得的人胰岛素基因与人体细胞中胰岛素基因的碱基序列不同，但两者所编码的蛋白质的氨基酸序列相同，其原因在于：虽然基因序列不同，但由于密码子具有简并性，使得基因编码的蛋白质可以相同。

采用PCR技术扩增目的基因，可在体外获得大量的该目的基因的片段。

在PCR技术中使用的关键酶是热稳定DNA聚合酶(或Taq酶)。

(2)由题意“重组DNA分子可通过农杆菌介导的方法转入番茄中”可知：在转基因操作时所用的载体是农杆菌的Ti质粒。

Ti质粒上的T－DNA可以转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。

(3)如果要检测受体细胞中是否存在目的基因，可采用DNA分子杂交技术。

由于该受体细胞(番茄细胞)处于离体状态，所以需经组织培养方法才能将其培养成个体。

答案(1)人工合成密码子具有简并性，基因序列不同，蛋白质可以相同PCR热稳定的DNA聚合酶(或Taq酶)(2)农杆菌的Ti质粒T-DNA(3)DNA分子杂交组织培养。