2019高中生物 专题1 基因工程专题评估检测 新人教版选修3.doc

1专题专题 1 1 基因工程基因工程专题评估检测(一)(时间：60 分钟 满分：100 分)1(14 分)通过 DNA 重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质。下图表示了这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“手术刀”能识别的序列和切点是GGATCC，请回答下列问题。(1)从羊染色体中“切下”羊蛋白质基因的酶是_，人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中时需要的酶是_。(2)请写出质粒被切割形成黏性末端的过程。_。(3)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，原因是_， “插入”时用的工具是_，其种类有_。解析：本题主要考查各种工具在基因工程中的作用，首先明确限制酶的作用是切取目的基因，DNA 连接酶起缝合作用，载体会把目的基因导入受体细胞，然后结合问题组织答案。(1)“手术刀”为限制酶， “切下”羊的蛋白质基因，使用 DNA 连接酶将其与载体缝合。(2)由图示可知限制酶识别的序列为GGATCC，并且在 G 与 G 之间切开，而且形成的黏性末端为反向重复的，所以两个末端分别为。(3)插入时是目的基因与原有羊的 DNA 分子结合，都为反向平行的双螺旋结构，插入时需要载体。答案：(1)限制酶 DNA 连接酶(2) (3)基因的结构是相同的 载体 质粒、动植物病毒、 噬菌体的衍生物22(14 分)在进行 DNA 亲子鉴定时，需大量的 DNA。PCR 技术(多聚酶链式反应)可以使样品 DNA 扩增，获得大量 DNA 克隆分子。该技术的原理是利用 DNA 的半保留复制，在体外进行 DNA 的人工复制(如下图，图中黑色长方形是引物)，在很短的时间内将 DNA 扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需的遗传物质不再受限于活的生物体。(1)图中的变性、延伸分别是指_、_。(2)假设 PCR 反应中的 DNA 模板为 P，第一轮循环的产物 2 个子代 DNA 为 N1，第二轮循环的产物 4 个子代 DNA 为 N2，N1、N2中含有模板 DNA 单链的 DNA 分别有_个、_个。若继续循环，该 DNA 片段共经过 30 次循环后能形成_个 DNA 片段。(3)若下图为第一轮循环的产物。请绘出以 a 链和 b 链为模板经 PCR 扩增的产物。解析：(1)变性的实质是 DNA 双链解聚为单链：延伸的实质是以 DNA 单链为模板，按照碱基互补配对原则合成子链的过程。(2)由于 PCR 原理为 DNA 双链复制，其特点是半保留复制，所以无论复制几次，模板链一直存在于 2 个 DNA 分子中。DNA 复制的数量变化是呈指数增长。(3)画图的关键是注意引物 A、B 的位置和所对应的模板链。答案：(1)模板 DNA 双链解旋为单链 在 DNA 聚合酶的作用下，原料脱氧核苷酸聚合合成新的 DNA 链(2)2 2 230(3)如下图：3(14 分)下图是将某细菌的基因 A 导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。据图回答：(1)获得基因 A 有两条途径：首先以 A 的 mRNA 为模板，在_酶的催化下，合3成互补的单链 DNA，然后在_的作用下合成双链 DNA，从而获得所需基因；其次根据目标蛋白质的_序列，推测出相应的 mRNA 序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其 DNA 的_序列；再通过化学方法合成所需基因。(2)利用 PCR 技术扩增 DNA 时，需要在反应体系中添加的有机物质有_、_、4 种脱氧核糖核苷三磷酸和耐热性的 DNA 聚合酶，扩增过程可以在PCR 扩增仪中完成。(3)由 A 和载体 B 拼接形成的 C 通常称为_。(4)在基因工程中，常用 Ca2处理 D，其目的是_。解析：(1)在逆转录酶的催化下，以基因 A 产生的 mRNA 为模板可以获得与 mRNA 互补的单链 DNA，以该单链 DNA 为模板，在 DNA 聚合酶的作用下可合成双链 DNA；根据目标蛋白质的氨基酸序列，根据密码表可推测出相应的 mRNA 序列，然后根据碱基互补配对原则可推测出其 DNA 中的脱氧核苷酸序列，再通过化学方法利用 DNA 合成仪合成所需基因。(2)利用 PCR 扩增目的基因时，需要提供目的基因作为模板，添加引物来引导子链的形成，添加四种脱氧核糖核苷三磷酸(即 dCTP、dATP、dGTP、dTTP)作为原料，耐高温的 DNA聚合酶来催化子链的形成，扩增过程可在 PCR 扩增仪中完成。(3)目的基因 A 和运载体 B 拼接形成的 C 通常称为基因表达载体(重组质粒)。(4)基因工程中，常用 Ca2处理细菌细胞，使之成为感受态细胞，容易吸收周围环境中的 DNA 分子，进而使重组质粒导入细菌细胞内。答案：(1)逆转录 DNA 聚合酶 氨基酸 脱氧核苷酸(2)引物 模板 DNA(3)重组 DNA (4)提高受体细胞的转化率4(14 分)CTB 是霍乱弧菌产生的肠毒素(蛋白质)结构的一部分，可用作针对霍乱弧菌的疫苗。研究人员提取了控制 CTB 合成的基因(ctb)，构建基因表达载体(如图所示)，将其导入番茄，然后用转基因番茄饲喂试验小鼠，检测疫苗的有效性。请回答相关问题：(1)为了在短时间内获得大量基因，可以采用_技术，与细胞内 DNA 复制时的解旋过程相比，该技术的 DNA 解链过程有何不同？_(写出一点即可)(2)使用两种限制酶切割载体可防止切开的载体的两个末端重新连接起来，原因是_4_。(3)可采用_法将基因表达载体导入番茄细胞，然后在加入了_的培养基中进行初步筛选，之后还需用_方法检测 ctb 基因是否整合到番茄染色体的 DNA 上。(4)提取转基因番茄不同部位的蛋白质进行检测，发现只有果实中含有 CTB。ctb 基因只能在果实细胞中表达，这与基因表达载体中的_有关。(5)用转基因番茄果实饲喂试验小鼠，若能在小鼠的血清中检测到_，则说明该转基因疫苗是有效的。答案：(1)PCR 不需要解旋酶(2)两种限制酶切割载体可以产生不同的末端(3)农杆菌转化 卡那霉素 DNA 分子杂交(4)E8 启动子 (5)CTB 抗体5(14 分)白细胞介素2(IL2)，在人体中是由免疫细胞合成并分泌的一种糖蛋白，对机体的免疫应答和抗病毒感染等有重要作用。传统生产方法成本高、产量低，获得的IL2 在体外不易保存。用生物技术手段可以解决这些问题。请回答下列相关问题：(1)利用基因工程生产 IL2 的过程：从健康人体外周静脉血分离能合成 IL2 的免疫细胞，从中提取_，经逆转录过程获取目的基因。此过程需要的原料是_。用限制酶处理载体和目的基因后，再用 DNA 连接酶处理，形成重组载体，该载体的化学本质是_。该步骤是基因操作的核心，称为_。若选择大肠杆菌作为受体细胞，常用的转化方法是用 Ca2处理，使其成为_，再在一定温度下完成转化。在培养液中培养一段时间后，经进一步处理获得产物，进行产物鉴定时可采用_技术。(2)利用蛋白质工程对 IL2 进行改造，基本途径是预期蛋白质功能_找到相对应的脱氧核苷酸序列。解析：(1)从健康人体外周静脉血分离能合成 IL2 的免疫细胞，从中提取模板mRNA，经逆转录过程获取目的基因，此过程需要的原料是 4 种游离的脱氧核苷酸。用限制酶处理载体和目的基因后，再用 DNA 连接酶处理，形成重组载体，该载体的化学本质是环状 DNA；该步骤是基因操作的核心，称为构建基因表达载体。若选择大肠杆菌作为受体细胞，常用的转化方法是用 Ca2处理，使其成为感受态细胞。在培养液中培养一段时间后，经进一步处理获得产物，进行产物鉴定时可采用抗原抗体杂交技术。(2)利用蛋白质工程对 IL2 进行改造，基本途径是预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列。5答案：(1)mRNA 4 种游离的脱氧核苷酸 环状 DNA 构建基因表达载体 感受态细胞 抗原抗体杂交(2)设计预期的蛋白质结构 推测氨基酸序列6(15 分)(2017·全国卷)真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的 RNA 序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白 A)。回答下列问题：(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因 A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是_。(2)若用家蚕作为表达基因 A 的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用_作为载体，其原因是_。(3)若要高效地获得蛋白 A，可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比，大肠杆菌具有_(答出两点即可)等优点。(4)若要检测基因 A 是否翻译出蛋白 A，可用的检测物质是_(填“蛋白 A 的基因”或“蛋白 A 的抗体”)。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明 DNA 是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是_。解析：本题主要考查基因工程的相关知识。(1)从人的基因组文库中获得的基因 A 中含有内含子，而大肠杆菌属于原核生物，故大肠杆菌不能切除基因 A 初始转录产物中与内含子对应的 RNA 序列，故基因 A 在大肠杆菌中无法表达出蛋白 A。(2)由于病毒对宿主细胞的感染具有特异性，噬菌体只能寄生在细菌细胞中，不能感染家蚕细胞，故应选用可感染家蚕的昆虫病毒作为载体。(3)与真核生物相比，大肠杆菌等原核生物具有繁殖快、容易培养、遗传物质相对较少等优点。(4)检测基因 A 是否翻译出蛋白 A，一般用抗原抗体杂交的方法，即用蛋白 A 的抗体与从细胞中提取的蛋白质进行杂交，观察是否出现杂交带。(5)肺炎双球菌转化实验的实质是 S 型菌的 DNA 进入 R 型菌体内，并可在 R 型菌体内完成表达，这证明了 DNA 可以从一种生物个体转移到另一种生物个体，为基因工程奠定了基础。答案：(1)基因 A 有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的 RNA 序列不能被切除，无法表达出蛋白 A(2)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕(3)繁殖快、容易培养6(4)蛋白 A 的抗体(5)DNA 可以从一种生物个体转移到另一种生物个体7(15 分)我国曾经发生过因“非典型性肺炎”而死亡的病例，经研究发现，该病是由 SARS 病毒(一种 RNA 病毒)感染所引起的疾病。SARS 病毒表面的 S 蛋白是主要的病毒抗原，在 SARS 病人康复后的血清中有抗 S 蛋白的特异性抗体。某研究小组为了研制预防SARS 病毒的疫苗，开展了前期研究工作，其简要的操作流程如图：(1)实验步骤所代表的反应过程是_。(2)步骤构建重组表达载体 A 和重组表达载体 B 必须使用限制性核酸内切酶和_酶，后者的作用是将用限制性核酸内切酶切割的_和_连接起来。(3)如果省略步骤而将大量扩增的 S 蛋白基因直接导入大肠杆菌，一般情况下，不能得到表达的 S 蛋白，其原因是 S 蛋白基因在大肠杆菌中不能_，也不能_。(4)为了检验步骤所表达的 S 蛋白是否与病毒 S 蛋白有相同的免疫反应特性，可用_与_进行抗原抗体特异性反应实验，从而得出结论。(5)步骤和的结果相比，原核细胞表达的 S 蛋白与真核细胞表达的 S 蛋白的氨基酸序列_(填“相同”或“不同”)，根本原因是_。解析：在解答本题的过程中，应注意分析图中标注过程的含义。通过反转录法获得目的基因；基因表达载体的构建；将目的基因导入大肠杆菌(受体细胞)；目的基因在大肠杆菌体内表达；将目的基因导入动物细胞(受体细胞)；目的基因在动物体内表达。在完成此类习题时，应注意将图中所获得的信息与其他信息结合起来分析，可以大大减少错误。答案：(1)反转录 (2)DNA 连接 载体 S 蛋白基因 (3)复制 合成 S 蛋白基因的 mRNA 7(4)大肠杆菌中表达的 S 蛋白 SARS 康复病人血清 (5)相同 表达蛋白质所用的基因相同