大题07 基因工程备战高考生物之考前抓大题山东专用解析版Word文档格式.docx
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(3)两种载体成功导入酵母并表达,结果为蛋白质X和蛋白质Y、蛋白质X羧基端和蛋白质Y、蛋白质X和蛋白质Y羧基端、蛋白质X羧基端和蛋白质Y羧基端之间有相互作用。
据此可推测的结论是__________。
不同蛋白质之间相互作用是通过检测__________得到的。
【答案】
(1)①.8②.EcoRI、BamHI③.EcoRI、Xhol④.电泳
(2)①.Ca2+处理法②.氨苄青霉素
(3)①.蛋白质X和Y之间具有相互作用,X蛋白和Y蛋白作用位置在羧基端②.报告基因的表达(或LacZ的表达)
【解析】
【分析】基因工程中,在构建基因表达载体时,需使用同种限制酶切割目的基因与载体,使其形成相同末端以便使用DNA连接酶进行连接。
可通过标记基因的作用来检测受体细胞是否含有目的基因。
【小问1详解】
扩增蛋白质X基因和蛋白质Y基因全序列分别需要2种引物,共需4种;
单独扩增蛋白质X的氨基端基因序列需要额外1种引物(其中一种引物与扩增蛋白质X基因全序列时相同),同理单独扩增蛋白质X羧基端基因、蛋白质Y氨基端基因、蛋白质Y羧基端基因各额外需要1种引物,共4种;
故使用PCR扩增技术对蛋白质X基因和蛋白质Y基因的6种序列进行扩增,需8种引物。
在构建基因表达载体时,需使用同种限制酶切割目的基因与载体,使其形成相同末端以便使用DNA连接酶进行连接。
观察可知pLexA一JL载体的目的基因插入位点含有的酶切位点对应限制酶分别为EcoRI和BamHI,pB42AD载体的目的基因插入位点含有的酶切位点对应的限制酶分别为EcoRI和XhoI。
构建好基因表达载体后,可以使用DNA电泳,观察电泳结果是否出现预期大小的目标条带,来来确定表达载体构建是否成功。
【小问2详解】
将目的基因导入微生物细胞常用的方法为Ca2+处理法。
表达载体上所含有的标记基因为Ampr基因,即氨苄青霉素抗性基因。
可通过向培养基中加入氨苄青霉素,观察细胞的存活状态来确定转化是否成功,能在添加了氨苄青霉素的培养基上存活的微生物即为已完成转化的酵母菌。
【小问3详解】
蛋白质X和蛋白质Y均具有氨基端和羧基端,能观察到蛋白质X和蛋白质Y结合
结果,说明蛋白质X和蛋白质Y之间有相互作用;
同时能观察到蛋白质X羧基端和蛋白质Y、蛋白质X和蛋白质Y羧基端、蛋白质X羧基端和蛋白质Y羧基端的作用结果,说明蛋白质X和蛋白质Y的作用位置分别在两种蛋白质的羧基端。
由于只有当蛋白质X和蛋白质Y相互作用时,转录因子的DNA结合功能域(DNA一BD)和转录激活结构域(DNA一AD)才能发挥作用,进而激活报告基因的启动子,从而驱动对报告基因(LacZ基因)的转录,进而得以表达。
因此,可以通过检测报告基因(LacZ基因)的表达情况来确定不同蛋白质之间是否发生作用。
2.(2022菏泽一模)普通棉花中含β甘露糖苷酶基因(GhMmaA2),能在纤维细胞中特异性表达,产生的β甘露糖苷酶催化半纤维素降解,棉纤维长度变短。
科研人员通过构建反义GhMnaA2基因表达载体,利用农杆菌转化法导入棉花细胞,成功获得转基因棉花品种,具体过程如下:
(1)基因表达载体除图示组成外,还有复制原点、___等(答两个)。
①②过程中所用的限制酶分别是___和___。
(2)PCR技术扩增β一甘露糖苷酶基因(GhMnaA2)原理是___,该过程需要根据GhMnaA2基因设计___种引物,为保证GhMnaA2插入到质粒2中,需在引物的___端添加限制酶识别序列。
(3)③过程中用酶切法可鉴定正、反义基因表达载体。
用Smal酶和NotI酶切割正义基因表达载体获得0.1kb、3.75kb、5.25kb、8.6kb四种长度的DNA片段,则用NotI酶切反义基因表达载体获得DNA片段的长度应是___和___。
(4)导入细胞内的反义GhMnaA2能阻止β一甘露糖甘酶合成,使棉纤维更长的原理是_______________。
(5)为什么不能用GhMnaA2探针进行DNA分子杂交来鉴定基因表达载体是否导入棉花细胞?
___。
(1)①.终止子、标记基因②.HindⅢ和BamHⅠ③.SmaⅠ
(2)①.DNA半保留复制②.2③.5′
(3)①.5.35kb②.12.35kb
(4)反义GhMnaA2转录的mRNA能与棉花细胞内的GhMnaA2转录的mRNA互补配对,从而抑制基因的表达(翻译),进而阻止β-甘露糖甘酶合成,使棉纤维更长
(5)因为棉花细胞中本来就有GhMna2,不管是否导入都能与该探针发生碱基互补配对
【分析】题图分析:
①和②过程表示基因表达载体的构建过程,在①过程中,纤维细胞E6启动子前后含有限制酶HindⅢ和BamHⅠ的切割位点,因此可以用这两种酶切割;
②是构建反义GhMnaA2基因表达载体的过程,反义GhMnaA2基因前后有限制酶SmaⅠ的切割位点,因此可以该酶切割获取目的基因;
③是扩增、鉴定、筛选反义表达载体;
④是利用农杆菌转化法将重组质粒导入受体细胞;
最后采用植物组织培养技术将受体细胞培养形成植物体。
基因表达载体除了图示组成(启动子和标记基因)外,还应包括复制原点、终止子、标记基因;
结合分析可知,①和②过程中所用的限制性核酸内切酶分别是HindⅢ和BamHⅠ、SmaⅠ。
PCR技术扩增目的基因的原理是DNA复制;
该过程除需要根据目的基因(GhMnaA2)两端部分核苷酸序列设计引物;
DNA聚合酶只能使新合成的DNA子链从5′→3′方向延伸,为保证GhMnaA2能插入到质粒2中,还需要在引物的5′端添加限制酶识别序列。
③过程中,用SmaⅠ酶和NotⅠ酶切正义基因表达载体获得0.1kb、3.75kb、5.25kb、8.6kb四种长度的DNA片段,则用NotⅠ酶切反义基因表达载体获得DNA片段的长度应是0.1kb+5.25kb=5.35kb、3.75kb+8.6kb=12.35kb。
【小问4详解】
由于反义GhMnaA2转录的mRNA能与棉花细胞内的GhMnaA2转录的mRNA互补配对,从而抑制基因的表达(翻译),故导入细胞内的反义GhMnaA2能阻止β-甘露糖甘酶合成,使棉纤维更长。
【小问5详解】
因为棉花细胞中本来就有GhMna2,不管是否导入都能与该探针发生碱基互补配对,故不能用GhMnaA2探针进行DNA分子杂交来鉴定基因表达载体是否导入棉花细胞。
3.(聊城市2022年一模)錾字石村因甜柿出名而获“中国甜柿之乡”。
甜柿鲜果肉中含有可溶性糖、微量元素、维生素和β一胡萝卜素等多种成分,营养价值高,深受消费者的喜爱。
甜柿的自然脱涩与乙醛代谢关键酶基因(PDC)密切相关,推测涩味程度可能与PDC基因的表达情况有关。
已知启动子区域存在着许多调控蛋白的结合位点,RNA聚合酶和调控蛋白共同影响基因的表达水平。
AD基因表达出的AD蛋白与启动子足够靠近时,能够激活后续基因转录,据此可利用与AD蛋白形成的融合蛋白来筛选待测蛋白。
为筛选PDC基因的调控蛋白,科研人员进行了下列实验。
回答下列问题。
(1)PDC基因的启动子序列未知,为获得大量该基因启动子所在片段,可利用限制酶将基因组DNA进行酶切,然后在__________的作用下将已知序列信息的接头片段连接在PDC基因的上游,根据接头片段和PDC基因编码序列设计引物进行PCR,引物的作用是__________,目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是__________。
(2)利用质粒A构建含有PDC基因启动子片段的重组质粒并导入代谢缺陷型酵母菌,用不含__________的培养基可筛选出成功转化的酵母菌Y1H;
将从甜柿中提取的RNA逆转录形成的各种cDNA与质粒G连接后导入酵母菌,此时应选择质粒G中的位点__________(填序号1~5)作为cDNA的插入位点,最终获得携带不同cDNA片段的酵母菌群Y187。
重组酵母Y1H与Y187能够进行接合生殖,形成的接合子含有两种酵母菌质粒上的所有基因。
若接合子能在含有金担子素的培养基中生存,则推测待测蛋白是PDC基因的调控蛋白,请结合图丙简述作出该推测的理由__________。
(3)筛选出PDC基因的调控蛋白后,为满足生产上的需要对其进行改良,这种技术属于__________工程,该工程的起点是__________。
(1)①.DNA连接酶②.与模板链结合,提供DNA延伸起始位点③.大肠杆菌DNA聚合酶不耐高温,在高温下会失活
(2)①.尿嘧啶②.2③.接合子中待测蛋白与AD蛋白形成了融合蛋白,若待测蛋白是PDC基因的调控蛋白,就能与PDC基因启动子结合,AD蛋白也能靠近PDC基因启动子并激活金担子素基因的表达,使酵母菌表现出金担子素抗性
(3)①.蛋白质②.预期蛋白质的功能
【分析】1、基因工程的工具:
(1)限制酶:
能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂。
(2)DNA连接酶:
连接的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。
(3)运载体:
常用的运载体:
质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒。
2、PCR全称为聚合酶链式反应,是在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术。
其原理是DNA的复制。
PCR的条件有模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合酶(Taq酶)。
PCR共包括三步:
①高温变性:
DNA解旋过程(PCR扩增中双链DNA解开不需要解旋酶,高温条件下氢键可自动解开);
②低温复性:
引物结合到互补链DNA上;
③中温延伸:
合成子链。
3、蛋白质工程的设计流程为:
预期蛋白质的功能→设计预期的蛋白质的结构→推测应有的氨基酸序列→找出相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。
该操作为目的基因和运载体的酶切和连接,限制酶切割后需要在DNA连接酶的作用下连接,即在DNA连接酶的作
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