2020届高考生物二轮复习整合训练：十五基因工程和细胞工程

整合训练(十五) 基因工程和细胞工程1．[2019·河南省洛阳市统考]草莓营养价值高且有保健功效，但却容易受到病毒的感染。

科学家常采用两种方法培育新品种：其一，培育无病毒组培苗；其二，将草莓轻型黄边病毒的外壳蛋白基因(SMYELV－CP)导入草莓基因组中培育出转基因抗病毒草莓。

请分析回答下列问题：(1)若培育无病毒组培苗，通常取植株的________进行组织培养。

(2)利用PCR技术扩增目的基因SMYELV－CP，其前提是________________________，以便根据这一序列合成引物。

为维持pH基本不变，需要在PCR反应体系中加入________。

(3)重组载体上应含有特定的________(填“复制原点”、“启动子”或“标记基因”)，它能被受体细胞的________________所识别，以便于催化转录过程。

为检测目的基因是否转录出mRNA，常采用分子杂交技术，该技术的具体做法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(4)草莓根系分布浅蒸腾量大，对水分要求严格。

我国西北一些地区曾大量种植草莓，但由于降雨量少，致使许多地方的草莓长成半死不活状，其失败的原因主要是违背了________________原理。

解析：(1)植物的茎尖或根尖等分生区细胞几乎不含病毒，因此培育无病毒组培苗通常采用植株茎尖或根尖等分生区进行组织培养。

(2)利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。

为维持pH基本不变，需要在PCR 反应体系中加入缓冲液。

(3)为保证目的基因的表达，重组载体上应含有特定的启动子，它能被受体细胞的RNA聚合酶所识别，以便于催化转录过程。

为检测目的基因是否转录出mRNA，常采用分子杂交技术，该技术的具体做法是：从转基因生物中提取mRNA，用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。

如果显示出杂交带，则表明目的基因转录出了mRNA。

(4)我国西北一些地区曾大量种植草莓，但由于降雨量少，致使许多地方的草莓长成半死不活状，其失败的原因主要是没有考虑生物与环境相适应，违背了生态工程遵循的协调与平衡原理。

答案：(1)分生区附近(如茎尖) (2)要有一段已知目的基因的核苷酸序列缓冲液(3)启动子RNA聚合酶从转基因生物中提取mRNA，用标记的目的基因作探针与mRNA杂交。

如果显示出杂交带，则表明目的基因转录出了mRNA (4)协调与平衡2．[2019·安徽滁州高三期末]苹果等果实的果肉细胞液泡中有丰富的无色的多酚类营养物质，其他一些囊泡结构中含有多酚氧化酶(PPO)，催化多酚氧化成褐色物质，此过程称为果实褐变。

科学家利用基因沉默技术培育了一种不褐变的转基因苹果。

回答下列问题：(1)将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是__________________，该方法中需将目的基因插入到农杆菌的__________________上。

(2)培育不褐变的苹果采用的是第二代基因工程技术，导入的是苹果细胞原本就有的多酚氧化酶基因(PPO基因)，当细胞内有许多份PPO基因时，PPO基因____________________形成的mRNA之间容易形成双链区而失去________________机会，从而导致多酚氧化酶含量大大减少。

基因沉默分为转录水平的沉默(TGS)和转录后水平的沉默(PTGS)，则培育不褐变苹果的转基因沉默属于______________(填“TGS”或“PTGS”)。

(3)可用________________酶从苹果基因组中切取PPO基因，也可用PCR技术从苹果基因组中克隆出PPO基因，则要实现PCR定点克隆DNA片段，最关键的是设计________________。

解析：(1)将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法，此外还有基因枪法、花粉管通道法等；该方法中，应该将目的基因插入到农杆菌Ti质粒的T－DNA(可转移DNA)上。

(2)PPO基因通过转录形成mRNA，若形成的mRNA过多，相互之间容易形成双链区，导致不能正常翻译形成蛋白质(多酚氧化酶)，导致多酚氧化酶含量大大降低；由于以上过程导致翻译不能正常进行，因此属于转录后水平的沉默(PTGS)。

(3)PPO基因为目的基因，可以利用限制酶对其进行切割；实现PCR定点克隆DNA片段的技术是PCR，该技术最关键是设计引物序列。

答案：(1)农杆菌转化法Ti质粒的T—DNA(2)转录 翻译 PTGS (3)限制 引物序列3．[2019·广东省珠海市质量监测]α­抗胰蛋白酶可以治疗肺气肿等疾病。

下图是科学家培育含人α­抗胰蛋白酶因子基因(mAAT)的转基因山羊的流程图，请回答下列相关问题： 获取mAAT 基因→构建基因表达载体→显微注射导入山羊受精卵→形成胚胎→将胚胎移入受体母羊→发育成转基因山羊(1)利用PCR 技术对mAAT 基因进行扩增，前提是要有一段以mAAT 基因的核苷酸序列为模板合成的________。

扩增过程中，该物质与DNA 模板链的3′端结合，理由是________________________________________________________________________。

(2)目的基因可以直接从生物体分离得到，也可以通过人工合成获取。

请推测由mRNA 反转录合成人α­抗胰蛋白酶因子基因(mAAT)的大致过程：________________________________________________________________________________________________________________________________________________(用文字和箭头表述)。

(3)构建基因表达载体的目的是________________________________________________________________________________________________。

为了使mAAT 基因只在山羊乳腺中表达，需要在构建表达载体时在mAAT 基因前端加上在乳腺中特异性表达的________，同时还需要有标记基因，其作用是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)胚胎移植中，应选择有________________________的个体作为受体母羊，并对受体母羊进行同期发情处理。

解析：(1)利用PCR 技术对mAAT 基因进行扩增，前提是要有一段以mAAT 基因的核苷酸序列为模板合成的引物。

由于DNA 合成时只能从3′端延伸，因此扩增过程中，该物质应与DNA 模板链的3′端结合。

(2)由mRNA 反转录合成人α­抗胰蛋白酶因子基因(mAAT)的大致过程：mRNA ――→逆转录酶DNA 、RNA 杂交双链→单链DNA ――→DNA 聚合酶人α­抗胰蛋白酶因子基因(mAAT)。

(3)构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在并可遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用。

启动子是转录过程中RNA 聚合酶的识别位点，为了使mAAT 基因只在山羊乳腺中表达，需要在构建表达载体时在mAAT 基因前端加上在乳腺中特异性表达的启动子；标记基因的作用是将含有目的基因的细胞筛选出来。

(4)胚胎移植中，应选择有健康体质和正常繁殖能力的个体作为受体母羊，并对受体母羊进行同期发情处理。

答案：(1)引物 DNA 合成只能从3′端延伸 (2)mRNA ――→逆转录酶DNA 、RNA 杂交双链→单链DNA ――→DNA 聚合酶人α­抗胰蛋白酶因子基因(mAAT) (3)使目的基因在受体细胞中稳定存在并可遗传给下一代，同时使目的基因能够表达和发挥作用 启动子 将含有目的基因的细胞筛选出来 (4)健康体质和正常繁殖能力4．[2019·广东省六校高三联考理综试题]我国某些地区常年干旱少雨，将小麦耐旱基因TaLEA3导入到不耐旱的药用植物丹参中，可提高后者的耐旱性。

回答下列问题：(1)TaLEA3基因是种子成熟后期大量表达的一类基因，请推测该基因所表达蛋白的主要功能是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(答出两点即可)(2)为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。

(3)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植株的数量比为3：1时，则可推测该耐旱基因的整合情况是________________________________________________________________________。

(4)叶绿体内大多数基因的排列方式、转录与翻译系统均与________(填“原核生物”或“真核生物”)相似，将目的基因导入到叶绿体基因组内能避免传统基因工程所带来的基因污染，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

解析：(1)TaLEA3基因属于小麦耐旱基因，其表达的蛋白质可以保护细胞中的酶免受细胞脱水而损伤、保护细胞器如线粒体免受细胞脱水而损伤、保护细胞膜免受细胞脱水而损伤。

(2)检测耐旱基因是否正确表达，可利用抗原—抗体杂交实验，因此应检测此再生植株中该基因的表达产物。

如果检测结果呈阳性，还需要进行个体生物学水平鉴定，即需要在田间试验中检测植株的耐旱性是否真正得到提高。