届高考生物二轮复习习题专题27 基因工程与DNA的粗提取.docx
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届高考生物二轮复习习题专题27基因工程与DNA的粗提取
第十一单元 现代生物科技专题
专题27 基因工程与DNA的粗提取
挖命题
【考情探究】
考点
考向
要求
5年考情
预测热度
考题示例
素养要素
难度
1
基因工程的原理与技术
基因工程的原理及技术
Ⅱ
2018课标全国Ⅰ,38,15分
科学思维、生命观念
易
★★★
2
基因工程的应用与发展
基因工程的应用
Ⅱ
2018课标全国Ⅱ,38,15分
科学思维、社会责任
中
★★★
蛋白质工程
Ⅰ
★☆☆
3
DNA的粗提取与鉴定
DNA的粗提取与鉴定
实验与
探究
☆☆☆
分析解读 “基因工程”在现代生物科技专题模块中占有举足轻重的地位,是教材知识的重点,也属于高考命题的热点之一。
考查内容集中在基因工程特殊工具的作用和特点、基因工程操作步骤以及基因工程在工农业生产和实践方面的应用,其中限制酶的种类和作用是该考点的难点;考查方式上,多以最新科技信息材料的形式,且常常结合细胞工程和胚胎工程进行考查,预计2020年高考中这种命题趋势还将继续存在,复习时应注意加强与细胞工程、胚胎工程的横向联系。
【真题典例】
破考点
考点一 基因工程的原理与技术
【考点集训】
考向 基因工程的原理及技术
1.（2019届黑龙江哈尔滨六中第二次月考,54,15分）绿色荧光是由绿色荧光蛋白发出的,为培育能发出绿色荧光的小鼠,人们设计了如下的流程:
（1）获取绿色荧光蛋白基因的常用方法有从基因文库中获取和 等。
（2）绿色荧光基因通常可以从基因文库中获取,含有一种生物一部分基因的文库称为 。
（3）A过程是基因工程的核心,常用到的工具酶有限制性核酸内切酶和 ,它们作用的化学键是 。
一个基因表达载体的组成,除目的基因和复制原点外,还必须有 、 以及标记基因。
（4）B过程常用的是 技术。
（5）通常采用 技术检测外源基因是否插入了小鼠的基因组。
答案
（1）人工合成（2分）
（2）cDNA文库（部分基因文库）（2分） （3）DNA连接酶 磷酸二酯键 启动子（2分） 终止子（2分） （4）显微注射（2分） （5）DNA分子杂交（3分）
2.（2019届江苏徐州一中升级考试,41,8分）PCR技术（多聚酶链式反应）成为分子生物学实验室的一种常规手段,其与DNA体内复制的比较如表所示,PCR反应过程如图所示,请回答下列问题:
原料
ATP
DNA体内复制
四种脱氧核苷酸
需要
PCR反应
脱氧胞苷三磷酸、脱氧腺苷三磷酸
脱氧胸苷三磷酸、脱氧鸟苷三磷酸
不需要
（1）加热使DNA双链打开,这一步是打开 键,称为 ,在细胞中是在 酶的作用下进行的。
（2）当温度降低时,引物与模板末端结合,在 酶的作用下,引物沿模板延伸,最终合成2条DNA分子,此过程中原料是 。
PCR反应合成DNA子链时能量来源于 。
（3）通过PCR技术使DNA分子大量复制,若将一个用15N标记的DNA分子放入试管中,以14N标记的脱氧核苷酸为原料,连续复制4次以后,则15N标记的DNA分子占全部DNA总数的比例为 。
（4）现有一段DNA序列:
5'CAAGGATCC3'
3'GTTCCTAGG5',如果它的引物1为5'GGA—OH,则引物2为 。
答案 （8分）
（1）氢 解旋 解旋
（2）热稳定DNA聚合（Taq） 脱氧核苷三磷酸 原料水解产生的能量 （3）1/8 （4）5'CAA—OH
考点二 基因工程的应用与发展
【考点集训】
考向1 基因工程的应用
1.（2019届云南曲靖一中第一次月考,38,15分）α干扰素是由人的白细胞产生的一种蛋白质,是抗病毒的一类特效药,人类利用基因工程技术已经大批量生产α干扰素。
请分析回答下列问题:
（1）利用逆转录的方法合成α干扰素基因,不能从上皮细胞中提取mRNA,原因是 ;这种方法合成的基因与细胞内的基因相比,一般没有 、启动子、终止子等结构。
（2）根据α干扰素基因的脱氧核苷酸序列设计并合成引物,利用 技术可得到大量的α干扰素基因。
（3）基因工程中利用的工具酶有 ,最常用的载体是 。
（4）将重组DNA导入大肠杆菌细胞时,需用 处理细胞使其成为 细胞。
答案 （除特殊标注外,每空2分,共15分）
（1）上皮细胞中α干扰素基因不转录 内含子
（2）PCR （3）限制酶、DNA连接酶（3分） 质粒 （4）Ca2+ 感受态
2.（2019届福建三明一中高三开学考,52,14分）如图是利用基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图,请据图作答:
（1）能否利用人的皮肤细胞来完成①过程?
为什么?
。
（2）过程②必需的酶是 酶,过程③在体外需要的条件是 ,过程④在体外必需的酶是 酶,题图用 （方法）来获得目的基因。
（3）在利用A、B获得C的过程中,必须用 切割A和B,使它们产生 ,再加入 ,才可形成C。
（4）C的组成除必须含有 、 、复制原点外,还必须有 和 。
（5）图中的D是基因工程中的受体细胞,为了使过程⑧更易进行,可 处理D。
答案 （共14分,每空1分）
（1）不能 由于基因选择性表达,人的皮肤细胞中胰岛素基因不能表达,得不到胰岛素
（2）反转录 加热 热稳定的DNA聚合（Taq） 反转录法 （3）同一种限制酶 相同的黏性（或平）末端 DNA连接酶 （4）目的基因 标记基因 启动子 终止子 （5）Ca2+
考向2 蛋白质工程
3.（2015课标全国Ⅱ,40,15分,0.4173）已知生物体内有一种蛋白质（P）,该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。
如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质（P1）不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。
回答下列问题:
（1）从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的 进行改造。
（2）以P基因序列为基础,获得P1基因的途径有修饰
基因或合成 基因。
所获得的基因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括
的复制;以及遗传信息在不同分子之间的流动,即:
。
（3）蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过 和 ,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,再经表达、纯化获得蛋白质,之后还需要对蛋白质的生物 进行鉴定。
答案
（1）氨基酸序列（或结构）（1分,其他合理答案也给分）
（2）P P1（每空2分,共4分） DNA和RNA（或遗传物质）（2分） DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质（或转录、逆转录、翻译）（3分）
（3）设计蛋白质的结构 推测氨基酸序列（每空2分,共4分） 功能（1分）
考点三 DNA的粗提取与鉴定
【考点集训】
考向 DNA的粗提取与鉴定
（2019届江西五市八校一模,30,15分）DNA提取过程中可以选用鸡血或者菜花作为实验材料。
请回答下列关于DNA粗提取和鉴定的问题:
（1）使用鸡血提取DNA时,需在鸡血中加入柠檬酸钠,目的是 ;在鸡血细胞液中加入蒸馏水,目的是 。
（2）使用菜花提取DNA时,需要研磨,研磨时可加入一定的洗涤剂和食盐,其作用分别是 和 。
（3）DNA在浓度为 mol/L的氯化钠溶液中溶解度最低。
使用体积分数为95%的冷却酒精可使DNA
（填“析出”或“溶解”）。
（4）使用二苯胺鉴定DNA时,需要在 条件下进行,DNA与二苯胺反应呈现 色。
答案 （除标注外,每空2分,共15分）
（1）防止血液凝固 使鸡血细胞破裂
（2）瓦解细胞膜 溶解DNA （3）0.14 析出 （4）沸水浴 蓝（1分）
过专题
【五年高考】
A组 统一命题·课标卷题组
1.（2018课标全国Ⅰ,38,15分）回答下列问题:
（1）博耶（H.Boyer）和科恩（S.Cohen）将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。
该研究除证明了质粒可以作为载体外,还证明了
（答出两点即可）。
（2）体外重组的质粒可通过Ca2+参与的 方法导入大肠杆菌细胞;而体外重组的噬菌体DNA通常需与
组装成完整噬菌体后,才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞。
在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中,可作为重组噬菌体宿主细胞的是 。
（3）真核生物基因（目的基因）在大肠杆菌细胞内表达时,表达出的蛋白质可能会被降解。
为防止蛋白质被降解,在实验中应选用 的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯化的过程中应添加 的抑制剂。
答案
（1）体外重组的质粒可以进入受体细胞;真核生物基因可在原核细胞中表达
（2）转化 外壳蛋白（或答噬菌体蛋白） 细菌 （3）蛋白酶缺陷型 蛋白酶
2.（2018课标全国Ⅱ,38,15分）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。
启动子
L1基因
GFP基因
终止子
↑E1 ↑E2↑E3↑E4
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。
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
3.（2017课标全国Ⅰ,38,15分）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 。
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
（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
4.（2017课标全国Ⅱ,38,15分）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 。
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
5.（2017课标全国Ⅲ,38,15分）编码蛋白甲的DNA序列（序列甲）由A、B、C、D、E五个片段组成,编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成,如图1所示。
回答下列问题:
（1）现要通过基因工程的方法获得蛋白乙,若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列（TTCGCTTCT……CAGGAAGGA）,则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙,原因是 。
（2）某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中,在PCR反应体系中加入了DNA聚合酶、引物等,还加入了序列甲作为 ,加入了 作为合成DNA的原料。
（3）现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白,要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用,某同学做了如下实验:
将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分成四组,其中三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙,另一组作为对照,培养并定期检测T淋巴细胞浓度,结果如图2。
①由图2可知:
当细胞浓度达到a时,添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加,此时若要使T淋巴细胞继续增殖,可采用的方法是 。
细胞培养过程中,培养箱中通常要维持一定的CO2浓度,CO2的作用是 。
②仅根据图1、图2可知,上述甲、乙、丙三种蛋白中,若缺少 （填“A”“B”“C”“D”或“E”）片段所编码的肽段,则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。
答案
（1）编码乙的DNA序列起始端无ATG,转录出的mRNA无起始密码子
（2）模板 dNTP （3）①进行细胞传代培养 维持培养液的pH ②C
6.（2016课标全国Ⅰ,40,15分,0.587）某一质粒载体如图所示,外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活（Ampr表示氨苄青霉素抗性基因,Tetr表示四环素抗性基因）。
有人将此质粒载体用BamHⅠ酶切后,与用BamHⅠ酶切获得的目的基因混合,加入DNA连接酶进行连接反应,用得到的混合物直接转化大肠杆菌。
结果大肠杆菌有的未被转化,有的被转化。
被转化的大肠杆菌有三种,分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。
回答下列问题:
（1）质粒载体作为基因工程的工具,应具备的基本条件有 （答出两点即可）,而作为基因表达载体,除满足上述基本条件外,还需具有启动子和终止子。
（2）如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选,在上述四种大肠杆菌细胞中,未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的,其原因是 ;并且 和
的细胞也是不能区分的,其原因是 。
在上述筛选的基础上,若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落,还需使用含有 的固体培养基。
（3）基因工程中,某些噬菌体经改造后可以作为载体,其DNA复制所需的原料来自 。
答案
（1）能自我复制、具有标记基因
（2）二者均不含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均不生长 含有质粒载体 含有插入了目的基因的重组质粒（或答含有重组质粒） 二者均含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均能生长 四环素
（3）受体细胞
7.（2016课标全国Ⅲ,40,15分,0.442）图（a）中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制性内切酶的识别序列与切割位点,图（b）为某种表达载体的示意图（载体上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切点是唯一的）。
图（a）
图（b）
根据基因工程的有关知识,回答下列问题:
（1）经BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被 酶切后的产物连接,理由是 。
（2）若某人利用图（b）所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子,如图（c）所示。
这三种重组子中,不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有 ,不能表达的原因是 。
图（c）
（3）DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶,常见的有 和 ,其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是 。
答案
（1）Sau3AⅠ 两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端（每空2分,共4分）
（2）甲和丙（2分） 甲中目的基因插入在启动子的上游,丙中目的基因插入在终止子的下游,二者的目的基因均不能被转录（3分,其他合理答案可酌情给分）
（3）E·coliDNA连接酶 T4DNA连接酶 T4DNA连接酶（每空2分,共6分,其他合理答案可酌情给分）
8.（2014课标全国Ⅱ,40,15分,0.5599）植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关。
若从该植物中获得该耐旱基因,并将其转移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。
回答下列问题:
（1）理论上,基因组文库含有生物的 基因;而cDNA文库中含有生物的 基因。
（2）若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文库,再从中 出所需的耐旱基因。
（3）将耐旱基因导入农杆菌,并通过农杆菌转化法将其导入植物 的体细胞中,经过一系列的过程得到再生植株。
要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。
（4）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整合到了 （填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”）。
答案 （15分）
（1）全部（2分） 部分（2分,其他合理答案也给分）
（2）筛选（2分,其他合理答案也给分）
（3）乙（2分） 表达产物（2分,其他合理答案也给分） 耐旱性（2分）
（4）同源染色体的一条上（3分）
教师用书专用（9—10）
9.（2013课标Ⅰ,40,15分,0.653）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。
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。
资料丙:
兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体,科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内,成功产出兔甲的后代,证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。
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。
（3）资料丙属于胚胎工程的范畴。
胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到 种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内,使之继续发育成新个体的技术。
在资料丙的实例中,兔甲称为 体,兔乙称为 体。
答案
（1）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
（2）蛋白质 现有的蛋白质 新蛋白质 氨基酸
（3）同 供 受
10.（2012课标,40,15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 。
答案
（1）黏性末端 平末端
（2）切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同（其他合理答案也可）
（3）大肠杆菌 T4
（4）mRNA（或RNA） cDNA（或DNA） PCR
（5）噬菌体 动植物病毒（其他合理答案也可）
（6）未处理的大肠杆菌吸收质粒（外源DNA）的能力极弱（其他合理答案也可）
B组 自主命题·省（区、市）卷题组
1.（2018江苏单科,32,8分）为生产具有特定性能的α-淀粉酶,研究人员从某种海洋细菌中克隆了α-淀粉酶基因（1656个碱基对）,利用基因工程大量制备α-淀粉酶,实验流程见图。
请回答下列问题:
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