2018-2019年高考生物真题与模拟类编：专题(21)基因工程

选修3 第10单元 现代生物科技专题 专题21 基因工程

考点六十三 基因工程的原理及技术 高考试题

1.(2013年安徽理综,T6,6分,★★☆)如图为通过DNA分子杂交鉴定含有某特定DNA的细菌克隆示意图。下列叙述正确的是( )

A.根据培养皿中菌落数可以准确计算样品中含有的活菌实际数目 B.外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制 C.重组质粒与探针能进行分子杂交是因为DNA分子脱氧核糖和磷酸交替连接 D.放射自显影结果可以显示原培养皿中含有特定DNA的细菌菌落位置 点睛:本题考查了微生物的分离和培养及某种微生物数量的测定。意在考查考生对微生物分离、培养、数量测定等操作过程的理解能力。 解析:据图可知,该操作为稀释涂布平板法,只能估算样品中的活细菌数,不能准确计算,A错误;转录从启动子开始,到终止子结束,故外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行表达,B错误;重组质粒与探针之间的杂交原理是碱基互补配对,C错误;放射自显影结果显示的杂交链位置与原培养皿中含有特定DNA的细菌菌落位置相同,D正确。 答案:D 2.(2012年浙江理综,T6,6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B B.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B C.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 点睛:本题主要考查基因工程技术中目的基因的获取和转化的方法,是对识记能力和理解能力的考查。 解析:提取矮牵牛蓝色花的mRNA,逆转录得到DNA,然后扩增,可获得大量的基因B,A正确。从基因文库中获取目的基因,只要根据目的基因的相关信息和基因文库中的信息进行筛选对比即可,不需要用限制酶进行切割,B错误。目的基因与质粒的连接需要用DNA连接酶,而不是DNA聚合酶,C错误。目的基因需要和运载体连接后形成重组质粒再导入,而且应该用农杆菌进行感染,而不是大肠杆菌,D错误。 答案:A 3.(2011年浙江理综,T6,6分,★☆☆)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是( ) A.每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒 B.每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点 C.每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada D.每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子 点睛:本题主要考查基因表达载体的构建及目的基因的表达,是对理解能力的考查。 解析:题干所述转基因操作已经成功,故每个大肠杆菌细胞中都导入了重组质粒且目的基因成功表达,A、D正确。重组质粒是由同种限制酶切割开的质粒和目的基因连接而成,因此重组质粒上仍含限制酶识别位点,B正确。每个限制性核酸内切酶识别位点只能插入一个ada,C错误。 答案:C 4.(2013年新课标全国理综Ⅰ,T40(1),15分,★☆☆)阅读如下资料: 资料甲:科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中,得到了体型巨大的“超级小鼠”;科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。 回答下列问题: 资料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用 法。构建基因表达载体常用的工具酶是 和 。在培育有些转基因植物时,常用农杆菌转化法,农杆菌的作用是 。 点睛:本题主要考查基因工程的知识点,意在考查考生对知识的识记理解能力和从资料中获取信息的能力。 解析:显微注射技术是转基因动物中采用最多,也是最为有效的一种将目的基因导入动物细胞的方法;构建基因表达载体需要限制性内切酶对目的基因所在的DNA和载体进行切割,还需要DNA连接酶将目的基因与载体结合;农杆菌中的Ti质粒上的TDNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上,故可用农杆菌感染植物,将目的基因导入植物细胞。 答案:显微注射 限制性内切酶 DNA连接酶 农杆菌可感染植物,将目的基因转移到受体细胞中 5.(2013年四川理综,T10,12分,★☆☆)普通酵母菌直接利用淀粉的能力很弱,有人将地衣芽孢杆菌的α淀粉酶基因转入酵母菌中,经筛选得到了可高效利用淀粉的工程酵母菌菌种(过程如图甲所示)。

(1)图甲中,过程①需要的酶有 。为达到筛选目的,平板内的固体培养基应以 作为唯一碳源。②、③过程需重复几次,目的是 。 (2)某同学尝试过程③的操作,其中一个平板经培养后的菌落分布如图乙所示。该同学的接种方法是 ;推测该同学接种时可能的操作失误是 。 (3)以淀粉为原料,用工程酵母菌和普通酵母菌在相同的适宜条件下密闭发酵,接种 菌的发酵罐需要先排气,其原因是 。 (4)用凝胶色谱法分离α淀粉酶时,在色谱柱中移动速度较慢的蛋白质,相对分子质量较 。 点睛:本题考查基因工程的相关操作及分离纯化菌种的基本技能、微生物的培养、蛋白质的分离等相关知识,意在考查考生对实验原理及具体操作的理解。 解析:(1)在构建重组质粒时,需要用限制性核酸内切酶切割和DNA连接酶进行连接,②③过程重复的目的是因为要提高转基因酵母菌的纯度,需要多次筛选。 (2)由菌落的分布情况可以看出,该同学采用的是稀释涂布平板法,由于涂布不均匀造成图乙现象。 (3)工程酵母菌和普通酵母菌的区别在于:工程酵母菌利用淀粉的能力强,发酵产生酒精和CO2的速度较快,故需要先排气。 (4)当相对分子质量较小时,扩散进入凝胶颗粒内部而被滞留,洗脱所需时间较长。 答案:(1)限制性核酸内切酶、DNA连接酶 淀粉 进一步筛选纯化获得分解淀粉能力强的酵母菌 (2)稀释涂布平板法 涂布不均匀 (3)工程酵母 工程酵母菌分解淀粉产生葡萄糖的能力强,导致酒精发酵产生CO2的速率更快 (4)小 6.(2012年新课标全国理综,T40,15分,★☆☆)根据基因工程的有关知识,回答下列问题: (1)限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有 和 。 (2)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下: AATTC……G G……CTTAA 为使运载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外,还可用另一种限制性内切酶切割,该酶必须具有的特点是 。 (3)按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即 DNA连接酶和 DNA连接酶。 (4)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。 (5)基因工程中除质粒外, 和 也可作为运载体。 (6)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 。 点睛:本题考查基因工程的工具及其作用,是对识记能力和理解分析能力的考查。 解析:(1)当限制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,而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时,产生的则是平末端。(2)为使运载体与目的基因相连,不同的限制酶应切割出相同的黏性末端,它们必须要能识别相同的核苷酸序列,并且使每条链中相同的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。(3)根据酶的来源不同,DNA连接酶分为两类:一类是从大肠杆菌中分离得到的,称为E·coli DNA连接酶;另一类是从T4噬菌体中分离出来的,称为T4DNA连接酶。(4)反转录是以RNA为模板来合成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)。(5)基因工程中除质粒外,还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。(6)大肠杆菌细胞外有细胞壁和细胞膜,能阻止其他物质的进入,可通过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。 答案:(1)黏性末端 平末端 (2)切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的黏性末端相同 (3)大肠杆菌(E·coli) T4 (4)mRNA(或RNA) cDNA(或DNA) PCR (5)噬菌体 动植物病毒 (6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱 7.(2012年江苏单科,T32,9分,★★★)图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列,图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ 4种限制性核酸内切酶,它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。请回答下列问题:

(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由 连接。 (2)若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段,产生的末端是 末端,其产物长度为 。 (3)若图1中虚线方框内的碱基对被TA碱基对替换,那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段,用限制酶SmaⅠ完全切割,产物中共有 种不同长度的DNA片段。 (4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接,形成重组质粒,那么应选用的限制酶是 。在导入重组质粒后,为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌,一般需要用添加 的培养基进行培养。经检测,部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达,其最可能的原因是 。 点睛:本题主要考查基因工程的基本操作过程、限制酶的作用及特点、目的基因的检测和筛选等,是对理解能力和识图、分析推理能力的考查。 解析:(1)DNA单链中相邻两个碱基之间通过“脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖”连接。(2)SmaⅠ识别的序列为GGGCCC,切割后会产生平末端;图1所示的DNA分子中含有两个SmaⅠ的识别位点,第一个识别位点在左端534 bp序列向右三个碱基对的位置;第二个识别位点在右端658 bp序列向左三个碱基对的位置,从这两个位点切割后产生的DNA片段长度分别为534+3,796-3-3,658+3,即得到的DNA片段长度分别为537 bp、790 bp和661 bp。(3)在杂合子体内含有基因D和基因d,基因D的序列中含有两个识别位点,经过SmaⅠ完全切割会产生537 bp、790 bp和661 bp三种不同长度的片段;基因d的序列中含有一个识别位点,经过切割后会产生1 327 bp和661 bp两种长度的片段;综上,杂合子中分离到该基因的DNA片段经过切割后会产生4种不同长度的DNA片段。(4)能够获取目的基因并切开质粒的限制酶有识别序列为GGATCC的BamHⅠ和识别序列为GATC的MboⅠ,若使用MboⅠ会同时破坏质粒中的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因,所以要用BamHⅠ来切割目的基因和质粒,切割后保留了完整的抗生素B抗性基因,便于筛选出含有重组质粒的大肠杆菌。因为目的基因和运载体是用同种限制酶切割的,目的基因两端的末端和质粒切割后的两个末端都能进行互补,可能出现目的基因反向连接在运载体上的情况,导致基因D不能正确表达。 答案:(1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖 (2)平 537 bp、790 bp、661 bp (3)4 (4)BamHⅠ 抗生素B 同种限制酶切割形成的末端相同,部分目的基因D与质粒反向连接 8.(2011年安徽理综,T31Ⅱ,9分,★☆☆)家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养,可提取干扰素用于制药。 (1)进行转基因操作前,需用 酶短时处理幼蚕组织,以便获得单个细胞。 (2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达,需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的 和 之间。 (3)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。该PCR反应体系的主要成分应包含:扩增缓冲液(含Mg2+)、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、 和 。 (4)利用生物反应器培养家蚕细胞时,贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中,这样可以 增加培养的细胞数量,也有利于空气交换。