版《188套重组优化卷》高考生物一轮训练课时考点40基因工程的工具与操作程序.docx

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版《188套重组优化卷》高考生物一轮训练课时考点40基因工程的工具与操作程序

单元十　现代生物科技专题

课时考点40　基因工程的工具与操作程序

1.（2016·全国课标卷Ⅰ，40）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的单菌落，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于_________________________________________________________________。

2.（2014·课标Ⅱ，40）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”）。

3.（2015·北京卷，5）在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中，不需要的是（　　）

A.用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞

B.用选择培养基筛选导入目的基因的细胞

C.用聚乙二醇诱导转基因细胞的原生质体融台

D.用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽

4.（2015·重庆理综，6）下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是（　　）

A.表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得

B.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原（起）点

C.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来

D.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用

5.（2014·高考江苏卷，T23）下列关于基因工程技术的叙述，正确的是（　　）

A.切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列

B.PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应

C.载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因

D.抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达

6.（2016·天津卷，7）人血清白蛋白（HSA）具有重要的医用价值，只能从血浆中制备。

下图是以基因工程技术获取重组HSA（rHSA）的两条途径。

（1）为获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取________合成总cDNA，然后以cDNA为模板，采用PCR技术扩增HSA基因。

下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。

（2）启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是________（填写字母，单选）。

A.人血细胞启动子B.水稻胚乳细胞启动子

C.大肠杆菌启动子D.农杆菌启动子

（3）利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是_____________________________________________________________________。

（4）人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才能有活性。

与途径Ⅱ相比，选择途径Ⅰ获取rHSA的优势是_____________________。

（5）为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与________的生物学功能一致。

7.（2016·江苏卷，33）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。

请回答下列问题：

（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。

（4）若用Sau3AⅠ切图1质粒最多可能获得________种大小不同的DNA片段。

8.（2015·福建卷，33）GDNF是一种神经营养因子，对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。

研究人员构建了含GDNF基因的表达载体（如图1所示），并导入到大鼠神经干细胞中，用于干细胞基因治疗的研究。

请回答：

（1）在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中，使用胰蛋白酶的目的是__________。

（2）构建含GDNF基因的表达载体时，需选择图1中的________限制酶进行酶切。

（3）经酶切后的载体和GDNF基因进行连接，连接产物经筛选得到的载体主要有3种：

单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接（如图1所示）。

为鉴定这3种连接方式，选择HpaⅠ酶和BamHⅠ酶对筛选得到的载体进行双酶切，并对酶切后的DNA片段进行电泳分析，结果如图2所示。

图中第________泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。

（4）将正向连接的表达载体导入神经干细胞后，为了检测GDNF基因是否成功表达，可用相应的________与提取的蛋白质杂交。

当培养的神经干细胞达到一定密度时，需进行________培养以得到更多数量的细胞，用于神经干细胞移植治疗实验。

9.（2014·天津卷，8）嗜热土壤芽孢杆菌产生的β葡萄糖苷酶（BglB）是一种耐热纤维素酶，为使其在工业生产中更好地应用，开展了以下试验：

Ⅰ.利用大肠杆菌表达BglB酶

（1）PCR扩增bglB基因时，选用________基因组DNA作模板。

（2）下图为质粒限制酶酶切图谱。

bglB基因不含图中限制酶识别序列。

为使PCR扩增的bglB基因重组进入该质粒，扩增的bglB基因两端需分别引入________和________不同限制酶的识别序列。

注：

图中限制酶的识别序列及切割形成的黏性末端均不相同。

（3）大肠杆菌不能降解纤维素，但转入上述建构好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力，这是因为_____________________________________________________

______________________________________________________________________。

1.（2016·深圳调研）叶绿体转基因技术是将外源基因整合到叶绿体基因组中，该技术能有效改良植物的品质。

请回答：

（1）转基因技术的核心步骤是________________，完成该步骤所需要的酶有________________。

（2）将植物体细胞处理得到原生质体，再通过________或________法，将目的基因导入原生质体，使原生质体再生出细胞壁之后，通过________技术培养可得到相应的转基因幼苗。

（3）来自原核生物中有重要价值的外源基因，无需改造和修饰就可在叶绿体中高效表达，就此分析，原因是_________________________________________________

______________________________________________________________________。

（4）对大多数高等植物而言，与传统的细胞核转基因相比，叶绿体转基因更稳定，其遗传方式________（答“遵循”或“不遵循”）分离定律，不会随________（“花粉”或“卵细胞”）传给后代，从而保持了________（“父本”或“母本”）的遗传特性。

2.（2016·南平质检）下图1显示了某DNA片段的部分碱基序列和长度（bp表示碱基对）以及其中含有的目的基因D。

图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。

现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ共4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。

（1）图1的一条多核苷酸链中，位于相邻两个碱基之间的是________。

A.氢键B.磷酸、脱氧核糖

C.脱氧核糖D.脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖

（2）若用限制酶SmaⅠ完全切割图1的DNA片段，产生的末端是________末端，其产物长度为________。

（3）若图1中虚线方框内的碱基对被T－A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。

从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有________种不同长度的DNA片段。

（4）若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后，再用________进行处理，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是________。

将重组质粒导入大肠杆菌，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加________的培养基培养大肠杆菌。

经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是____________________________________________________。

3.（2016·襄阳市调研）下图为培育转基因抗虫棉的技术流程。

请据图回答：

（1）进行过程①，先要运用的酶是__________________________________________。

（2）基因工程核心步骤的名称是___________________________________________。

（3）在培育成功的转基因抗虫棉的传种接代过程中，抗虫基因和标记基因是否遵循基因的自由组合定律________。

为什么？

__________________________________。

（4）过程②采用最多的方法是________。

在实验室中，检测抗虫基因是否整合到棉花细胞的DNA分子上的方法是________。

（5）经过③过程形成愈伤组织的细胞分裂方式是________。

（6）过程④所表达的两个重要的生理现象是________。

4.（2016·福建省三明市模考）绞股蓝细胞中含有抗烟草花叶病毒（TMV）基因，可以合成一种抗TMV蛋白，叶片对TMV具有抗感染性。

烟草是重要的经济作物，由于TMV的感染会导致大幅度减产。

研究人员利用转基因技术培育出了抗TMV的烟草，主要流程如下图所示。

（1）科学家首先从绞股蓝细胞中提取抗TMV基因转录的RNA，然后合成目的基因。

图中①过程表示________。

（2）由图分析，在过程③构建的重组Ti质粒上应该含有的标记基因是________基因，重组Ti质粒导入烟草体细胞的方法是________。

（3）在过程⑤培养基中除含有卡那霉素及植物必需的各种营养成分外，还必须添加________，以保证受体细胞能培养成再生植株。

（4）过程⑥可采取________的方法，检测植株是否合成了抗TMV蛋白。

在个体水平的鉴定过程中，可通过________的方法来确定植株是否具有抗性。

5.（2016·宝鸡九校联考）科学家将鱼抗冻蛋白基因转入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高。

下图一是转基因抗冻番茄培育过程的示意图，图二为质粒限制酶酶切图谱。

鱼的抗冻蛋白基因不含图中限制酶识别序列，Ampr为抗氨苄青霉素基因，其中①～④是转基因抗冻番茄培育过程中的相关步骤，Ⅰ、Ⅱ表示相关结构或细胞。

请据图作答：

（1）获取鱼的抗冻蛋白基因途径主要有____________。

为了在番茄中获得抗冻蛋白必须将抗冻蛋白基因连接在质粒中的________之后。

图中③、④依次表示组织培养过程中番茄组织细胞的______________过程。

（2）在构建基因表达载体时，可用一种或者多种限制酶进行切割。

该酶的特点______________________________________________________________________。

在此实例中，应该选用限制酶________切割。

（3）要利用培养基筛选出已导入含鱼的抗冻蛋白基因的番茄细胞，应使基因表达载体Ⅰ中含有________作为标记基因。

（4）研究人员通常采用________法将鱼抗冻蛋白基因导入番茄细胞内。

通常采用________技术，在分子水平检测目的基因是否翻译形成了相应的蛋白质。

6.（2016·福州质检）我们日常吃的大米中铁含量极低，科研人员通过基因工程等技术，培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻，改良了稻米的营养品质。

下图为培育转基因水稻过程示意图，请分析回答。

（1）铁结合蛋白基因来自菜豆，可通过________扩增获取，如果该基因脱氧核苷酸序列已知且比较小，还可用________方法直接人工合成。

（2）构建重组Ti质粒时，通常先要用________分别切割________。

将重组Ti质粒导入农杆菌时，可以用________处理农杆菌，使重组Ti质粒易于导入。

（3）将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时，通过培养基2的筛选培养，可以获得________；培养基3与培养基2的区别是________。

检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要检测转基因稻米________。

（4）为研究外源基因的遗传方式，将T0代植株上收获的种子种植成T1代株系，检测各单株的潮霉素抗性。

在检测的多数T1代株系内，抗潮霉素植株与潮霉素敏感植株的比例为3∶1，此结果说明外源基因的遗传符合________。

有少数T1代株系的所有植株都表现为对潮霉素敏感，但其体内能检测到铁结合蛋白基因，造成这一结果最可能的原因是________________。

7.（2015·天津六校第一次联考）在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kan）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：

（1）A过程需要的酶有__________________________________________________。

（2）要把重组质粒导入土壤农杆菌，首先必须用________处理土壤农杆菌，使土壤农杆菌转变为________态；然后将____________________在缓冲液中混合培养完成转化过程。

（3）含有重组质粒的土壤农杆菌侵染离体棉花叶片组织后，将离体棉花叶片组织培养成再生植株要经过[D]________和[E]________。

如要确保再生植株中含有抗虫基因，可在D过程的培养基中加入________。

（4）如想利用分子杂交技术检测再生植株中的抗虫基因是否转录，应该用放射性同位素标记的目的基因作为探针与________杂交。

8.（2016·泉州质检）R－7是家蚕体内的一种小分子非编码RNA，可与某些mRNA尾端的一段非编码序列（3′－UTR）结合，进而影响基因的表达。

为研究R－7是否影响家蚕基因B（调控家蚕眼睛发育）的表达，科研人员将基因B中对应3′－UTR的DNA片段与荧光素酶基因（R－7不影响荧光素酶基因的表达）重组后导入家蚕胚胎细胞观察其表达结果。

请回答：

（1）利用PCR技术扩增基因B对应3′－UTR的DNA片段，应先依据该基因的一段核苷酸序列合成________。

（2）利用________酶可将上述DNA片段插入荧光素酶基因表达载体（如图）上的位点________，构建重组载体。

（3）将重组载体与R－7共同导入家蚕胚胎细胞，同时应设置两个对照组，即将__________________、__________________分别导入两组家蚕胚胎细胞。

（4）科研人员分别从实验组和对照组细胞中提取________，经处理检测后获得相对荧光值（在适宜条件下，荧光素酶可催化荧光素发生氧化反应并发出荧光），其结果如图。

（5）依据实验结果可推断，R－7影响基因B的表达，即通过遵循________原则，R－7与基因B所转录的mRNA的3′－uTR结合，进而________（填“促进”或“抑制”）基因B的表达。

单元十　现代生物科技专题

课时考点40　基因工程的工具与操作程序

【三年高考真题演练】

全国课标题

1．解析　

（1）作为运载体必须具备如下特点：

①能自主复制，从而在受体细胞中稳定保存；②含标记基因，以供重组DNA的鉴定和选择；③具1～多个限制酶切割位点以便外源DNA插入。

（2）在含有氨苄青霉素的培养基上，只有具有Ampr的大肠杆菌才能够生长。

而Ampr位于质粒上，故未被转化的和仅含环状目的基因的大肠杆菌细胞中无Ampr，故不能在培养基中生长，而仅含有质粒载体的和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌均具有Ampr因而能在培养基中生长。

目的基因的插入破坏了质粒载体的Tetr，故含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌不能在含有四环素的平板上生长，从而与仅含有质粒载体的大肠杆菌得以区分。

（3）噬菌体是病毒，无细胞结构，无法自主合成DNA，需借助宿主细胞完成DNA复制。

答案　

（1）能自我复制、具有标记基因

（2）二者均不含有氨芐青霉素抗性基因，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）　二者均含有氨芐青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长　四环素

（3）受体细胞

2．解析　

（1）基因文库有两种：

基因组文库和部分基因文库，基因组文库含有生物的全部基因；cDNA是以mRNA为模板逆转录得到的，而细胞中只有部分基因表达，所以cDNA文库含有生物的部分基因。

（2）建立基因文库后要根据目的基因的特性从中筛选出目的基因。

（3）目的基因与载体构建基因表达载体后，导入乙植物细胞（受体细胞），需要进行表达产物（蛋白质）和生物个体水平（耐旱性）等的检测。

（4）若是整合到同源染色体的两条上，则此耐旱二倍体植株为纯合子，自交后代不会发生性状分离，所以根据实验结果可推测：

该耐旱基因整合到了同源染色体的一条上。

答案　

（1）全部　部分（其他合理答案也可）　

（2）筛选（其他合理答案也可）　（3）乙　表达产物（其他合理答案也可）　耐旱性　（4）同源染色体的一条上

地方精选题

3．C

4．C　[胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达，不在肝细胞中表达，肝细胞中无相应的mRNA，无法用反转录法获得胰岛素基因，A项错误；复制启动于复制原点，胰岛素基因的表达启动于表达载体的启动子序列，B项错误；抗生素抗性基因作为标记基因，作用是鉴定和筛选含有目的基因的受体细胞，C项正确；终止密码子在翻译过程中起作用，D项错误。

]

5．D　[本题考查了基因工程的相关知识，要求考生能够识记限制酶的作用特点；识记PCR技术的过程和目的；识记标记基因的种类等；明确基因工程的最后一步需要对目的基因进行检测和鉴定。

难度较小。

限制性核酸内切酶大多是特异性识别6个核苷酸序列，但也有识别序列由4、5或8个核苷酸组成的，A错误；PCR中耐高温的DNA聚合酶只是在延伸阶段发挥催化作用，B项错误；载体质粒上抗生素抗性基因可作为标记基因，供重组DNA的鉴定和选择，不是抗生素合成基因，C错误；目的基因导入了受体细胞不一定就都能正常表达，D正确。

]

6．

（1）总RNA（或mRNA）

（2）B　（3）吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化　（4）水稻是真核生物，具有膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工　（5）HSA

7．解析　

（1）选择的限制酶应在目的基因两端存在识别位点，但BamHⅠ可能使质粒中启动子丢失，因此只能选BclⅠ和HindⅢ。

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。

为了扩增重组质粒，需将其转入处于感受态的大肠杆菌。

（2）为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，根据质粒上的抗性基因，应在筛选平板培养基中添加四环素。

PCR技术要求两种引物分别和目的基因的两条单链结合，沿相反的方向合成子链。

（3）根据BamHⅠ和BclⅠ的酶切位点，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

，与两种酶的酶切位点均不同。

（4）根据BamHⅠ、BclⅠ和Sau3AⅠ的酶切位点，Sau3AⅠ在质粒上有三个酶切位点，完全酶切可得到记为A、B、C三种片段，若部分位点被切开，可得到AB、AC、BC、ABC四种片段，所以用Sau3AⅠ切图1质粒最多可能获得7种大小不同的DNA片段。

答案　

（1）BclⅠ和HindⅢ　连接　感受　

（2）四环素　引物甲和引物丙　（3）

　都不能　（4）7

8．

（1）使细胞分散开　

（2）XhoⅠ　（3）②　（4）抗体　传代

9．

（1）嗜热土壤芽孢杆菌　

（2）NdeⅠ　BamHⅠ　（3）转基因的大肠杆菌分泌出有活性的BglB酶

【两年模拟试题精练】

1．解析　

（1）基因工程的核心步骤是构建基因表达载体，所需要的酶有限制酶和DNA连接酶；

（2）植物细胞导入受体细胞的方法有农杆菌转化法、基因枪法和花粉管通道法。

原生质体再生细胞壁之后，通过植物组织培养获取幼苗；（3）叶绿体DNA与原核生物DNA结构类似。

（4）分离定律适应于有性生殖过程中细胞核遗传，故叶绿体转基因不遵循分离定律，为母系遗传。

答案　

（1）构建基因表达载体　限制酶和DNA连接酶　

（2）农杆菌转化法　基因枪　植物组织培养　（3）叶绿体DNA与原核生物DNA结构类似（由于叶绿体大多数基因的结构、转录与翻译系统均与原核生物类似　合理答案给分）　（4）不遵循　花粉　母本

2．

（1）D　

（2）平　537bp、790bp、661bp　（3）4　（4）DNA连接酶　BamHⅠ　抗生素B　同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接

3．

（1）限制性核酸内切酶　

（2）基因表达载体的构建　（3）不遵循　抗虫基因和标记基因不是位于细胞核内的两对同源染色体上

（4）农杆菌转化法　DNA分子杂交　（5）有丝分裂　（6）生长和分化

4．

（1）逆转录　

（2）卡那霉素抗性　农杆菌转