浙江省温州市高考生物一轮复习课后强化作业51基因工程.docx
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浙江省温州市高考生物一轮复习课后强化作业51基因工程
1．在某些深海鱼中发现的抗冻蛋白基因afp对提高农作物的抗寒能力有较好的应用价值。
右图所示是获得转基因莴苣的技术流程，请据图回答下列问题：
（1）获取目的基因的主要途径包括从自然界已有的物种中分离和______________。
（2）①过程需要的酶有________、________。
（3）重组质粒除了带有抗冻蛋白基因afp以外，还必须含有启动子、终止子和________，这样才能构成一个完整的基因表达载体。
（4）如果受体细胞C1是土壤农杆菌，则将目的基因导入它的目的是利用农杆菌的________，使目的基因进入受体细胞C2，并将其插入到受体细胞C2中________上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达，形成转基因莴苣。
经②过程获得的转基因莴苣中的目的基因是否表达，在分子水平上可用________法进行检测，如果出现杂交带，说明目的基因已经表达蛋白质产品，转基因莴苣培育成功。
答案
（1）（用逆转录等方法进行）人工合成
（2）限制酶 DNA连接酶
（3）标记基因
（4）转化作用 染色体DNA 抗原—抗体杂交
解析
（1）获取目的基因的主要途径有从自然界已有的物种中分离和人工合成。
（2）①过程为基因表达载体的构建过程，需要用到限制酶和DNA连接酶。
（3）一个完整的基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因复制原点。
（4）农杆菌转化法利用的是农杆菌的转化作用，将目的基因整合到受体细胞的染色体DNA上，进而使目的基因能够稳定遗传和表达。
检测目的基因是否成功表达可采用抗原—抗体杂交法。
2．多聚半乳糖醛酸酶（PG）能降解果胶使细胞壁破损。
成熟的番茄果实中，PG合成显著增加，能使果实变红变软，但不利于保鲜。
利用基因工程减少PG基因的表达，可延长果实保质期。
科学家将PG基因反向接到Ti质粒上，导入番茄细胞中，得到转基因番茄，具体操作流程如下图。
据图回答下列问题：
（1）若已获取PG的mRNA，可通过________获取PG基因。
重组质粒转移到大肠杆菌中的目的是________。
（2）用含目的基因的农杆菌感染番茄原生质体后，可用含有________的培养基进行筛选，理由是________。
之后，还需将其置于质量分数为25%的蔗糖溶液中，观察细胞________现象来鉴别细胞壁是否再生。
（3）由于导入的目的基因能转录出反义RNA，且能与________互补结合，因此可抑制PG基因的正常表达。
若________，则可确定转基因番茄培育成功。
（4）将转入反向链接PG基因的番茄细胞培育成完整的植株，需要用________技术；其中，愈伤组织经________形成完整植株，此过程除营养物质外还必须向培养基中添加________。
答案
（1）逆转录法 大量复制目的基因（或克隆目的基因）
（2）卡那霉素 重组质粒中含卡那霉素抗性基因而四环素抗性基因被破坏 是否发生质壁分离
（3）天然的PG基因转录的mRNA 番茄果实的保质期延长
（4）植物组织培养 再分化（或细胞增殖和分化） 植物激素（生长调节剂、生长素和细胞分裂素）
解析
（1）PG的mRNA在逆转录酶的作用下，逆转录为PG基因。
重组质粒转移到大肠杆菌中，目的是大量复制目的基因。
（2）根据图示，PG基因插在四环素抗性基因中间，在BamHⅠ酶作用下，四环素抗性基因被破坏了，即重组质粒中含卡那霉素抗性基因，但不含四环素抗性基因，故含有PG基因的农杆菌感染番茄原生质体后，可用含有卡那霉素的培养基进行筛选。
若将其置于质量分数为25%的蔗糖溶液中，可通过观察细胞是否发生质壁分离现象来鉴别细胞壁是否再生。
（3）根据图示，导入的目的基因能转录出PG反义RNA，天然PG基因转录产生正常的RNA，这两种RNA能互补结合，从而抑制了PG基因的正常表达。
若番茄果实的保质期延长，则确定转基因番茄培育成功。
（4）利用植物组织培养技术，将该转基因番茄培育成植株。
其中愈伤组织经再分化形成完整植株。
此过程除营养物质外，还必须向培养基中添加植物激素。
3．（2013·北京师大附中质检）棉铃虫是一种危害棉花的害虫。
我国科学工作者发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死，而这种毒蛋白对人畜无害。
通过基因工程方法，科学家采用花粉管通道法将毒蛋白基因转入棉花植株并成功表达，棉铃虫吃了这种转基因棉花的植株后就会死亡。
花粉管通道法是指：
利用植物花粉萌发时形成的花粉管通道将毒蛋白基因送入胚囊，进而导入尚不具备细胞壁的合子或早期胚细胞，最终形成含有目的基因的种胚。
此种方法的优点是操作简便，省去了植物组织培养的复杂过程。
（1）利用花粉管通道法将毒蛋白基因导入棉花细胞，此过程是基因操作的基本步骤中的第三步，即________。
此前一步要把目的基因整合到Ti质粒的T－DNA上，目的是为了________。
如果我们已知毒蛋白的氨基酸序列，可以采用________的方法获取毒蛋白基因。
（2）基因工程的工具酶可以将目的基因切下并连接到运载体上。
限制酶可以识别特定的DNA序列，并切断________键。
下列所示的黏性末端是由________种限制酶作用产生的。
（3）用标记的特异性抗体可以直接检测毒蛋白，这种检测方法称为________。
也可在宏观性状水平检测该目的基因是否表达，方法是______________________。
已知转基因植物中毒素蛋白只结合某些昆虫肠上皮细胞表面的特异受体，使细胞膜穿孔，肠细胞裂解，昆虫死亡。
而该毒素蛋白对人类的风险相对较小，原因是人类肠上皮细胞________________________。
答案 将重组DNA导入受体细胞 Ti质粒能将目的基因整合到棉花染色体的DNA上 人工法化学合成目的基因
（2）磷酸二酯键 4
（3）抗原—抗体杂交 让害虫吃棉花，观察害虫的生存状态 表面无特异性受体
4．现代生物技术并不是各自独立的，而是相互联系、相互渗透的。
下图表示利用乳腺生物反应器生产某种动物蛋白的流程示意图，请分析回答；
（1）该生产流程中应用到的现代生物技术有________、________。
（写出其中两种）
（2）图中A、B分别表示________、________。
（3）为提高培育成功率，进行②过程之前，对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行__________________检测，对受体动物的处理是用________进行同期发情处理。
（4）蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质，原因是____________________________。
答案
（1）蛋白质工程 基因工程 胚胎移植技术（任写两种）
（2）推测应有的氨基酸序列 基因表达载体
（3）DNA（核酸）分子杂交 促性腺激素
（4）改造后的基因能够遗传（且改造基因易于操作）
解析
（1）由图分析知该生产流程中应用到的现代生物技术有蛋白质工程、基因工程、胚胎移植技术等。
（2）图中A、B分别表示推测应有的氨基酸序列、基因表达载体。
（3）为提高培育成功率，进行②过程之前，对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行DNA分子杂交，对受体动物的处理是用促性腺激素进行同期发情处理。
（4）由于改造后的基因能够遗传（且改造基因易于操作），因此蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质。
5．（2013·北京，30）斑马鱼的酶D由17号染色体上的D基因编码。
具体纯合突变基因（dd）的斑马鱼胚胎会发出红色荧光。
利用转基因技术将绿色荧光蛋白（G）基因整合到斑马鱼17号染色体上，带有G基因的胚胎能够发出绿色荧光。
未整合G基因的染色体的对应位点表示为g。
用个体M和N进行如下杂交实验。
（1）在上述转基因实验中，将G基因与质粒重组，需要的两类酶是________和________。
将重组质粒显微注射到斑马鱼________中，整合到染色体上的G基因________后，使胚胎发出绿色荧光。
（2）根据上述杂交实验推测
①亲代M的基因型是______（选填选项前的符号）
a．DDggb．Ddgg
②子代中只发出绿色荧光的胚胎基因型包括________（选填选项前的符号）
a.DDGG b.DDGg
c.DdGG d.DdGg
（3）杂交后，出现红·绿荧光（既有红色又有绿色荧光）胚胎的原因是亲代_______（填“M”或“N”）的初级精（卵）母细胞在减数分裂过程中，同源染色体的________发生了交换，导致染色体上的基因重组。
通过记录子代中红·绿荧光胚胎数量与胚胎总数，可计算得到该亲本产生的重组配子占其全部配子的比例，算式为________。
答案
（1）限制性核酸内切酶 DNA连接酶 受精卵 表达
（2）①b ②b、d （3）N 非姐妹染色单体
＝2×
解析 本题考查基因工程的基础知识、变异与遗传规律的关系和应用。
（1）基因工程操作过程中需要两种工具酶：
限制性核酸内切酶、DNA连接酶；动物基因工程的受体细胞一般是受精卵，通过重组质粒将目的基因整合到染色体上，并且能够表达，才能使胚胎发出绿色荧光。
（2）由于出现了绿色荧光（D_G_）和红色荧光（ddgg）的子代胚胎，则亲代M中必定含有d基因，同时可推出M和N的基因型是：
Ddgg、DdGg，可知第一问选b，第二问选b、d。
（3）由题可知，D与G是连锁遗传的，再由第
（2）题的分析可知，其基因分析如左图所示，因此正常情况不会产生红·绿荧光胚胎，除非亲代N的在减数分裂过程中同源染色体中的非姐妹染色体之间发生了交叉互换，形成如右图所示的情况。
若亲代N产生的配子中重组的配子（dG和Dg）占的比例为X，则dG占的比例为X/2，则可知子代胚胎中红·绿荧光胚胎的概率为X/2，即X/2＝（红·绿荧光胚胎数量/胚胎总数），可推出重组的配子比例为：
2×（红·绿荧光胚胎数量÷胚胎总数）。
6．（2013·广东，28）地中海贫血症属于常染色体遗传病。
一对夫妇生有一位重型β地中海贫血症患儿，分析发现，患儿血红蛋白β链第39位氨基酸的编码序列发生了点突变（C→T）。
用PCR扩增包含该位点的一段DNA片段l，突变序列的扩增片段可用一种限制酶酶切为大小不同的两个片段m和s；但正常序列的扩增片段不能被该酶酶切，如图（a）。
目前患儿母亲再次怀孕，并接受了产前基因诊断。
家庭成员及胎儿的PCR扩增产物酶切电泳带型示意图见图（b）。
（终止密码子为UAA、UAG、UGA。
）
（1）在获得单链模板的方式上，PCR扩增与体内DNA复制不同，前者通过________解开双链，后者通过________解开双链。
（2）据图分析，胎儿的基因型是________（基因用A、a表示）。
患儿患病可能的原因是________的原始生殖细胞通过________过程产生配子时，发生了基因突变；从基因表达水平分析，其患病是由于________。
（3）研究者在另一种贫血症的一位患者β链基因中检测到一个新的突变位点，该突变导致β链第102位的天冬酰胺替换为苏氨酸。
如果________，但________，则为证明该突变位点就是这种贫血症的致病位点提供了一个有力证据。
答案
（1）解旋酶 高温加热
（2）Aa 母亲的 减数分裂 翻译提前终止，患儿的白细胞内合成了不正常的血红蛋白 （3）除了第102位氨基酸外，其他氨基酸都正常 但患者表现为贫血症
解析 本题考查PCR、DNA复制、基因突变、减数分裂等相关知识点及其内在联系和应用。
（1）DNA在细胞内复制是通过解旋酶的作用打开双链的。
PCR不需要提供ATP，体系中有正反向引物，模板、酶、缓冲液、Dntp、水缓冲液中有金属离子等，反应经过变性，复性，延伸，在变性过程中通过加热温度升高到94℃左右，打开双链。
（2）根据图（b）电泳图谱的信息，母亲只有的一条l带，说明基因型是AA，没有突变位点，不被限制酶切割，父亲的一条l带还有一条s带和m带，说明父亲是杂合子，基因型是Aa，患儿只有s带和m带，没有l带，其基因型是aa，胎儿和父亲一样因型是Aa，患儿是aa，一个是a来自父亲，另一个来自母亲，而母亲是AA，所以患儿发病的可能原因是母亲的卵原细胞在减数分裂是发生突变，患儿发病的原因从基因表达来看，是基因的突变导致mRNA变化，从而使合成的血红蛋白异常。
（3）研究者在另一种贫血症的一位患者β链基因中检测到一个新的突变位点，该突变导致β链第102位的天冬酰胺替换为苏氨酸。
如果除了第102位氨基酸外，其他氨基酸都正常，但患者表现为贫血症，唯一原因就是β链第102位的天冬酰胺替换为苏氨酸所致，可以证明该突变位点就是这种贫血症的致病位点。
7．（2013·山东烟台质检）国际水稻研究所人员从产量低的耐淹水稻中找到一种耐淹的基因，将其移入到高产热带水稻中，终于培育出耐水淹的高产水稻品系，其产量比高产热带水稻产量还要高。
耐淹基因移入的方法可通过转基因技术实现。
请回答下列相关问题：
（1）转基因过程中构建含耐淹基因的表达载体时，用到的酶主要是________。
（2）质粒是基因工程中最常用的________，质粒的基本组成单位是________。
（3）耐淹的基因导入高产热带水稻中常采用的方法是________。
（4）在基因工程中，使用标记基因的目的是：
________；鉴定培育出的高产耐水淹水稻植株，最直接的方法是________。
（5）将导入耐淹基因的高产水稻细胞培养成植株时，要用人工配制的培养基培养。
为防止感染，器皿、培养基与植物组织等必须进行________处理。
在植物组织培养的再分化过程中，若要将愈伤组织诱导出根，则植物生长调节剂的浓度配比应为：
生长素浓度________细胞分裂素浓度（填“大于”、“小于”或“等于”）。
（6）蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质的原因是_________________________________________________________。
答案
（1）限制性内切酶、DNA连接酶
（2）运载体 脱氧核苷酸 （3）农杆菌转化法 （4）筛选出含有目的基因（或重组DNA分子）的受体细胞 检测是否抗水淹 （5）灭菌、消毒 大于 （6）改造基因易于操作且改造后能够遗传
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