届世纪金榜教师用书配套课件生物课时提升作业 四十 选修31.docx

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届世纪金榜教师用书配套课件生物课时提升作业四十选修31

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课时提升作业四十

　基因工程

（40分钟　100分）

1.（11分）（2017·重庆模拟）近30年来，我国患糖尿病的人数的增长极为迅速，这不仅与人们不健康的生活方式有关，也与患者体内胰岛素的缺乏有关。

生产速效胰岛素以及利用转基因技术实现胰岛素的批量生产就成为了目前糖尿病治疗的新思路，请回答下列相关问题：

（1）速效胰岛素是科学家将胰岛素B链的第28个和第29个氨基酸调换顺序后获得的。

该过程中，需要对__________（填“胰岛素”“胰岛素基因”或“胰岛”）进行定向改造。

（2）利用基因工程技术实现胰岛素的批量生产的过程中，关键操作环节是______

___________________________________。

（3）对于胰岛素基因的获取，一是通过提取____________细胞中的胰岛素mRNA，经过__________过程合成，之后通过________技术大量扩增；二是通过分析胰岛素的________序列，进行人工合成。

（4）为了将改造后的分子顺利导入大肠杆菌体内，一般需要用____________处理大肠杆菌，使之成为________细胞。

【解析】

（1）速效胰岛素是科学家将胰岛素B链的第28个和第29个氨基酸调换顺序后获得的。

该过程中，需要对胰岛素基因进行定向改造。

（2）利用基因工程技术实现胰岛素的批量生产的过程中，关键操作环节是基因表达载体的构建。

（3）对于胰岛素基因的获取，一是通过提取胰岛B细胞中的胰岛素mRNA，经过反转录过程合成，之后通过PCR技术大量扩增；二是通过分析胰岛素的氨基酸序列，进行人工合成。

（4）为了将改造后的分子顺利导入大肠杆菌体内，一般需要用CaCl2处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞。

答案：

（1）胰岛素基因

（2）基因表达载体的构建

（3）胰岛B　反转录　PCR　氨基酸

（4）CaCl2　感受态

【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.（10分）根据基因工程的有关知识，回答下列问题：

世纪金榜导学号77982861

（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：

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_________________________。

【解析】

（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。

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

（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？

提示：

不是。

只要两种酶切割产生的末端相同即可。

3.（11分）（2017·拉萨模拟）下图是利用生物工程技术获得转基因牛和转基因莴苣的过程图解，请回答下列问题：

　世纪金榜导学号77982862

（1）图中获取大量目的基因的方法是________，完成过程①⑤需要使用的酶有_________________。

（2）图中过程②常采用的方法是________。

检测目的基因是否导入受精卵，在分子水平上采用的方法是_________________________________________。

（3）利用Ti质粒作为载体是由于该质粒上具有________________________，它能将目的基因整合到受体细胞的________上。

（4）图中过程④需要借助________技术才能获得转基因牛。

如果莴苣的受体细胞是体细胞，需要通过________技术才能获得转基因莴苣。

【解析】

（1）从图中可以看出，获取大量目的基因的方法是PCR技术。

过程①⑤是构建目的基因表达载体，该过程需要使用限制酶和DNA连接酶。

（2）基因工程中，常采用显微注射法将目的基因导入动物细胞。

目的基因是否导入受体细胞，可以通过DNA分子杂交技术进行检测。

（3）利用Ti质粒作为载体是由于Ti质粒上有一段T-DNA，T-DNA能将目的基因整合到受体细胞的染色体DNA上。

（4）通过转基因获得的胚胎需要借助胚胎移植技术才能获得后代。

植物的体细胞可以通过植物组织培养技术培育成植株。

答案：

（1）PCR技术　限制酶和DNA连接酶　

（2）显微注射法　DNA分子杂交法

（3）T-DNA　染色体DNA

（4）胚胎移植　植物组织培养

4.（11分）利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺反应器技术。

该技术产生的药用蛋白具有表达效率高、成本低、安全性高、易于分离纯化的优点，可产生干扰素、乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等医药产品，造福人类。

请根据这一科技成果的研究过程回答问题：

（1）研究人员用DNA测序仪显示了基因组的某DNA片段一条链的碱基排列顺序图片。

其中图1的碱基排列顺序已经解读，其顺序是：

GGTTATGCGT，请解读图2显示的碱基排列顺序是________。

（2）科学家从相关基因组中获取了目的基因，并采用________技术对目的基因进行扩增，然后将目的基因与质粒等载体组合形成了重组载体。

（3）在基因工程操作过程中，基因工程的核心是________，一个基因表达载体的组成必须有标记基因，其作用是____________________。

（4）如何确定“崂山奶山羊乳腺反应器”研制成功？

请写出两种方法。

_________________________________________________。

【解题指南】解答本题的关键是：

（1）明确扩增目的基因的方法。

（2）明确重组载体上标记基因的作用。

（3）明确检测和鉴定目的基因是否成功导入的方法。

【解析】

（1）根据图1与相对应的碱基序列可知，由左到右第一列应为碱基A，第二列为碱基C，第三列是碱基G，第四列是碱基T，由此推知图2的碱基序列为GATGCGTTCG。

（2）目的基因的扩增用PCR技术。

（3）在将目的基因与载体结合时需要用到限制性核酸内切酶和DNA连接酶，标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否导入了目的基因。

（4）确定“崂山奶山羊乳腺反应器”研制成功，可以从分子水平和个体水平两个方面进行检测。

答案：

（1）GATGCGTTCG

（2）PCR（聚合酶链式反应）

（3）基因表达载体的构建　为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来

（4）抗原—抗体杂交；从羊的乳汁中提取干扰素

【延伸探究】

（1）利用动物乳腺生产药物时，转基因动物的所有体细胞中是否均含有目的基因？

提示：

是，转基因动物的所有细胞均含有目的基因。

（2）利用转基因动物生产药物，怎样才能可以不受性别的限制，让雌雄动物都可以生产药物？

提示：

利用动物的膀胱上皮细胞生产药物。

5.（11分）（2017·西安模拟）如图为大肠杆菌及质粒载体的结构模式图，据图回答下列问题：

（1）a代表的物质和质粒的化学本质都是______________，二者还具有其他共同点，如①______________，②__________________（写出两条即可）。

（2）若质粒DNA分子的切割末端为—A—TGCGC，则与之连接的目的基因切割末端应为____________；可使用______________把质粒和目的基因连接在一起。

（3）氨苄青霉素抗性基因在质粒DNA上称为_________，其作用是____________。

（4）下列常在基因工程中用作载体的是（　　）

A.苏云金芽孢杆菌抗虫基因

B.土壤农杆菌环状RNA分子

C.大肠杆菌的质粒

D.动物细胞的染色体

【解题指南】解答本题需注意两点：

（1）质粒的化学本质是小型环状DNA分子。

（2）质粒作为载体的条件以及载体的种类。

【解析】

（1）a代表的物质是大型环状DNA分子，质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核之外的小型环状DNA分子，两者都能自我复制，并含遗传信息。

（2）与质粒DNA分子的切割末端能够连接的目的基因切割末端之间能够发生碱基互补配对，可使用DNA连接酶将它们连接在一起。

（3）质粒DNA分子上的氨苄青霉素抗性基因可以作为标记基因，便于对重组DNA进行鉴定和筛选。

（4）作为载体必须具备的条件：

①在宿主细胞中能保存下来并能大量复制；②有多个限制性核酸内切酶切割位点；③有一定的标记基因，便于筛选。

常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。

苏云金芽孢杆菌抗虫基因一般作为目的基因；土壤农杆菌环状RNA分子不容易在宿主细胞内保存；动物细胞染色体的主要成分是DNA和蛋白质，不能被限制性核酸内切酶切割，因此不能用作载体。

答案：

（1）DNA　能够自我复制　具有遗传特性

DNA连接酶

（2）CGCGT—

A—

（3）标记基因　供重组DNA的鉴定和筛选

（4）C

6.（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77982863

（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。