高考生物复习现代生物科技专题四十31基因工程课时提升作业Word文档下载推荐.docx

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【知识总结】细胞内DNA复制与PCR技术的比较

细胞内DNA复制

PCR技术

解旋

在解旋酶的作用下边解旋边复制

90～95℃高温解旋，双链完全分开

酶

DNA解旋酶、DNA聚合酶

Taq酶（耐高温DNA聚合酶）

引物

RNA

DNA或RNA

温度

体内温和条件

高温→低温→高温→……

相同点

①需提供DNA模板

②四种脱氧核苷酸为原料

2.（12分）（2017·

济南模拟）根据基因工程的有关知识，回答下列问题：

　世纪金榜导学号77982482

（1）限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有__________和__________。

（2）质粒载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：

　　　　　　　AATTC……G

G……CTTAA

为使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核酸内切酶切割，该酶必须具有的特点是__________。

（3）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。

（4）基因工程中除质粒外，__________和________也可作为载体。

（5）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____________________。

（1）当限制性核酸内切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，而当限制性内切酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的是平末端。

（2）为使载体与目的基因相连，不同的限制性核酸内切酶应该切出相同的黏性末端。

（3）反转录是指以RNA为模板在逆转录酶的作用下合成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）。

（4）基因工程中可以作为载体的除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

（5）大肠杆菌细胞有细胞壁和细胞膜，能阻止质粒（外源DNA）等物质的进入，只能通过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）才能作为受体细胞。

（1）黏性末端　平末端

（2）切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同

（3）mRNA（或RNA）　cDNA（或DNA）　PCR

（4）λ噬菌体的衍生物　动植物病毒

（5）未处理的大肠杆菌吸收质粒（外源DNA）的能力极弱

【延伸探究】

（1）若把平末端连接起来，应该选用什么酶？

提示：

T4DNA连接酶。

（2）切割载体和目的基因的酶是不是必须选择同一种酶，原因是什么？

不是。

只要两种酶切割产生的末端相同即可。

3.（11分）（2017·

临川模拟）

　　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。

　　资料乙：

T4溶菌酶在温度较高时易失去活性。

科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造，使其表达的T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。

回答下列问题：

（1）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_________________。

（2）资料乙中的技术属于________工程的范畴，该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对________进行改造，或制造一种________的技术。

在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的________序列发生了改变。

（1）将目的基因导入动物细胞常用显微注射法；

构建基因表达载体需要限制性核酸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T-DNA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。

（2）资料乙中的技术属于蛋白质工程的范畴，通过改造基因，对T4溶菌酶这种蛋白质进行了改造，使组成该酶的氨基酸序列发生了改变，从而提高了T4溶菌酶的耐热性。

（1）显微注射　限制性核酸内切酶　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

（2）蛋白质　现有蛋白质　新蛋白质　氨基酸

4.（12分）（2017·

黄冈模拟）下图为某生物的一种多肽酶的基因内部和周围的DNA组成情况。

其中标出了转录的起始部位（ini）和终止部位（ter），翻译的起始密码子对应序列（sta）第一个碱基的位置，终止密码子对应序列（sto）第一个碱基的位置，以及基因中内含子的界限（↓）（距离以kb表示，但未按比例画出）。

　世纪金榜导学号77982483

（1）转录的起始部位称为________，是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶________的部位。

（2）该基因来自________（填“基因组文库”或“cDNA文库”），该文库包括该生物的________（填“全部”或“部分”）基因。

（3）翻译时与密码子发生碱基互补配对的是________上的反密码子，该物质的主要功能是________________。

（4）基因工程在原则上只能产生________的蛋白质。

蛋白质工程是以蛋白质分子的________及其与生物功能的关系作为基础。

（1）启动子是基因的一个组成部分，控制基因表达（转录）的起始时间和表达的程度，是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列。

（2）基因组文库含有一种生物的全部基因（包括编码区和非编码区），而cDNA文库含有一种生物的部分基因。

cDNA是指以mRNA为模板，在逆转录酶的作用下形成的互补DNA，所以cDNA文库的基因没有启动子，图中基因含有启动子，故该基因来自基因组文库。

（3）每个tRNA上只能识别并转运一种氨基酸，因为tRNA上的3个碱基可以与mRNA上的密码子互补配对，这3个碱基被称为反密码子。

（4）基因工程在原则上只能产生自然界已有的蛋白质；

蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。

（1）启动子　识别与结合

（2）基因组文库　全部

（3）tRNA　识别并转运氨基酸

（4）自然界已有　结构规律

5.（12分）在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kanr）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。

下图为获得抗虫棉的技术流程，请据图回答下列问题：

　世纪金榜导学号77982484

（1）从苏云金芽孢杆菌中分离抗虫基因需要的酶有____________。

（2）B过程及其结果体现了质粒作为载体必须具备的两个条件是____________。

（3）C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外，还必须加入__________。

（4）如果利用DNA分子杂交原理对再生植株进行检测，D过程应该用__________________________________作为探针。

（5）科学家发现转基因植株的卡那霉素抗性基因的传递符合孟德尔遗传规律。

①将转基因植株与________________杂交，其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为1∶1。

②若该转基因植株自交，则其后代中抗卡那霉素型与卡那霉素敏感型的数量比为__________。

（1）从苏云金芽孢杆菌中分离抗虫基因需要使用限制酶。

（2）B过程为将目的基因导入受体细胞的过程，目的基因是否导入受体细胞需检测标记基因，在培养过程中，质粒能进行复制并能稳定保存。

（3）C过程中加入卡那霉素对含卡那霉素抗性基因的细胞进行选择。

（4）D过程用含放射性同位素标记

的抗虫基因作为探针检测植株中是否含有抗虫基因。

（5）转基因植株相当于杂合子，与非转基因植株杂交，后代两种性状个体比例为1∶1；

转基因植株自交，后代两种性状个体比例为3∶1。

（1）限制酶

（2）具有标记基因、能在宿主细胞中复制并稳定保存　（3）卡那霉素

（4）含放射性同位素标记的抗虫基因

（5）①非转基因植株　②3∶1

6.（12分）（2017·

洛阳模拟）白细胞介素-2（IL-2），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IL-2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IL-2的过程：

①从健康人体外周静脉血分离能合成IL-2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________。

②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____________。

③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。

④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IL-2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。

（1）①从健康人体外周静脉血分离能合成IL-2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。

②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。

③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。

④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IL-2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。

（1）①mRNA　4种游离的脱氧核

苷酸

②环状DNA　构建基因表达载体

③感受态细胞

④抗原-抗体杂交

（2）设计预期的蛋白质结构　推测氨基酸序列

【加固训练】

（2015·

江苏高考）胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。

图1是该方法所用的基因表达载体，图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程（融合蛋白A、B分别表示β-半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白）。

请回答下列问题：

（1）图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是__________。

（2）图1中启动子是__________酶识别和结合的部位，有了它才能启动目的基因的表达；

氨苄青霉素抗性基因的作用是______________________。

（3）构建基因表达载体时必需的工具酶有________________________。

（4）β-半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达，可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部，其意义在于________________。

（5）溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链，且β-半乳糖苷酶被切成多个肽段，这是因为________________。

（6）根据图2中胰岛素的结构，请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。

你的推测结果是_________________，理由是______________________。

【解题指南】解答本题的关键是：

（1）基因表达载体的组成和构建过程。

（2）图中利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程中溴化氰的处

理原理。

【解析】本题考查基因工程以及蛋白质的合成和加工等知识。

（1）基因表达载体包含启动子、终止子、目的基因和标记基因。

（2）启动子是RNA聚合酶的识别和结合位点。

氨苄青霉素抗性基因可作为标记基因。

（3）基因工程使用的工具酶包括限制酶和DNA连接酶。

（4）胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏起来，将无法被菌体内的蛋白酶所识别，防止被降解。

（5）溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，而β-半乳糖苷酶中含有多个甲硫氨酸，并且胰岛素A、B链中不含甲硫氨酸，所以溴化氰只水解β-半乳糖苷酶不水解胰岛素A、B链，从而能获得完整的A链或B链。

（6）胰岛素分子含有两条链，至少有2个游离氨基分别位于2条肽链的一端，并且R基团中可能也含有游离的氨基。

（1）终止子

（2）RNA聚合　作为标记基因，将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来

（3）限制酶和DNA连接酶

（4）防止胰岛素的A、B链被菌体内蛋白酶降解

（5）β-半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸，而胰岛素

A、B链中不含甲硫氨酸

（6）至少2个　两条肽链的一端各有一个游离的氨基，氨基酸R基团中可能还含有游离的氨基

7.（15分）苏云金芽孢杆菌（Bt）能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。

图1是转Bt毒素蛋白基因植物的重组DNA形成过程示意图；

图2是毒素蛋白基因进入植物细胞后发生的两种生物大分子合成的过程，据图回答下列问题：

世纪金榜导学号77982485

（1）将图1①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，反应管中有________种DNA片段。

过程②需要用到________酶。

（2）假设图1中质粒原来BamHⅠ识别位点的碱基序列变为了另一种限制酶BclⅠ识别位点的碱基序列，现用BclⅠ和HindⅢ切割质粒，则该图1中①的DNA右侧还能选择BamHⅠ进行切割，并能获得所需重组质粒吗？

并请说明理由________。

（3）若上述假设成立，并成功形成重组质粒，则重组质粒（　　）

A.既能被BamHⅠ切开也能被HindⅢ切开

B.能被BamHⅠ切开但不能被HindⅢ切开

C.既不能被BamHⅠ切开也不能被HindⅢ切开

D.能被HindⅢ切开但不能被BamHⅠ切开

（4）图2中α链是________。

不同组织细胞的相同DNA进行过程③时启用的起始点________（填“都相同”“都不同”或“不完全相同”），其原因是_____________。

（5）要想检测导入的Bt毒素蛋白基因是否成功表达，在分子水平上可用________法进行检测，如果出现杂交带，则说明目的基因已经成功表达出蛋白质产品，转基因植物培育成功。

（1）图1①的DNA上共有HindⅢ、BamHⅠ的三个切割位点，所以完全酶切后，反应管中有4种DNA片段。

过程②需要用

到DNA连接酶。

（2）BclⅠ与BamHⅠ酶切割后形成的黏性末端一样，故该图①中的DNA右侧还能选择BamHⅠ进

行切割，并能获得所需重组质粒。

（3）根据酶切位点和识别的碱基序列可知，重组质粒只能被HindⅢ切开但不能被BamHⅠ切开。

（4）从图2可知，α链是以DNA的一条链作为模板进行转录形成的mRNA分子，不同组织细胞的相同DNA在转录时，如果是相同基因一般转录起点相同，如果是不同的基因则转录起点不同。

（5）检测目的基因是否在受体细胞内成功表达，在分子水平上的检测是向分泌物中加入抗体，通过抗原—抗体特异性结合形成杂交带，如果能形成，说明表达了，如果不能形成，说明没有表达。

（1）4　DNA连接

（2）能，切割后露出的黏性末端相同

（3）D

（4）mRNA　不

完全相同　不同组织细胞中基因会进行选择性表达

（5）抗原-抗体杂交

8.（15分）（2016·

江苏高考节选）下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。

（1）用图中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用________________________两种限制酶切割，酶切后的载体和目的基因片段，通过____________酶作用后获得重组质粒。

为了扩增重组质粒，需将其转入处于________________态的大肠杆菌。

（2）为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加__________________，平板上长出的菌落，常用PCR鉴定，所用的引物组成为图2中__________________________。

（3）若BamHⅠ酶切的DNA末端与BclⅠ酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为____________，对于该部位，这两种酶________（填“都能”“都不能”或“只有一种能”）切开。

【解题指南】解答本题需要注意两方面：

（1）从表格中分析各种限制酶的识别序列和切割位点。

（2）构建重组质粒时选择的限制酶不能将质粒上的标记基因全部破坏。

（1）从图2中看出，目的基因的两侧含有4种限制酶的切点，但是质粒的两个标记基因中都含有BamHⅠ的切点，因此不能用BamHⅠ切割质粒，只能用BclⅠ和HindⅢ限制酶来切割目的基因和质粒。

酶切后的载体和目的基因片段，通过DNA连接酶作用后获得重组质粒。

如果将重组质粒转入大肠杆菌，需要先用CaCl2处理大肠杆菌，使其处于能吸收周围环境中DNA分子的感受态。

（2）重组质粒中只含有四环素抗性基因这一个标记基因，为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加四环素，凡是能在平板上长出的菌落，就是含有重组质粒的大肠杆菌。

如果用PCR扩增目的基因，所用的引物为图2中引物甲和引物丙，因为这两个引物与模板链结合后能完成目的基因的复制。

（3）BamHⅠ酶切的DNA末端是

，BclⅠ酶切的DNA末端是

，那么连接后连接部位的6个碱基对序列为

，对于该部位，这两种酶都不能切开，因为连接以后的碱基序列中没有BamHⅠ和BclⅠ能识别的酶切位点。

（1）BclⅠ和HindⅢ　（DNA）连接　感受

（2）四环素　引物甲和引物丙

（3）

　都不能