（廣西專用）2021版高考生物一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)規(guī)范練34 基因工程（含解析）新人教版

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1、考點(diǎn)規(guī)范練34基因工程1.(2017全國卷)編碼蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五個(gè)片段組成,編碼蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段組成,如圖1所示。圖1圖2回答下列問題。(1)現(xiàn)要通過基因工程的方法獲得蛋白乙,若在啟動(dòng)子的下游直接接上編碼蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCTCAGGAAGGA),則所構(gòu)建的表達(dá)載體轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞后不能翻譯出蛋白乙,原因是。(2)某同學(xué)在用PCR技術(shù)獲取DNA片段B或D的過程中,在PCR反應(yīng)體系中加入了DNA聚合酶、引物等,還加入了序列甲作為,加入了作為合成DNA的原料。(3)現(xiàn)通過基因工程的方法獲得了甲、乙、丙三種蛋白,要鑒定這三種蛋白是否具有

2、刺激T淋巴細(xì)胞增殖的作用,某同學(xué)做了如下實(shí)驗(yàn):將一定量的含T淋巴細(xì)胞的培養(yǎng)液平均分成四組,其中三組分別加入等量的蛋白甲、乙、丙,另一組作為對(duì)照,培養(yǎng)并定期檢測T淋巴細(xì)胞濃度,結(jié)果如圖2。由圖2 可知:當(dāng)細(xì)胞濃度達(dá)到a時(shí),添加蛋白乙的培養(yǎng)液中T淋巴細(xì)胞濃度不再增加,此時(shí)若要使T淋巴細(xì)胞繼續(xù)增殖,可采用的方法是。細(xì)胞培養(yǎng)過程中,培養(yǎng)箱中通常要維持一定的CO2濃度,CO2的作用是。僅根據(jù)圖1、圖2可知,上述甲、乙、丙三種蛋白中,若缺少(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所編碼的肽段,會(huì)降低其刺激T淋巴細(xì)胞增殖的效果。答案:(1)編碼乙的DNA序列起始端無ATG,轉(zhuǎn)錄出的mRNA無起始密碼子(2

3、)模板dNTP(3)進(jìn)行細(xì)胞傳代培養(yǎng)維持培養(yǎng)液的pHC解析:(1)由基因乙的堿基序列可知,由該序列轉(zhuǎn)錄出的mRNA無起始密碼子,所以在啟動(dòng)子的下游直接接上編碼蛋白乙的DNA序列后,所構(gòu)建的表達(dá)載體轉(zhuǎn)入宿主細(xì)胞后不能翻譯出蛋白乙。(2)PCR反應(yīng)體系中除了加入DNA聚合酶、引物等,還應(yīng)加入序列甲作為模板,加入四種脫氧核苷酸(dNTP)作為合成DNA的原料。(3)當(dāng)細(xì)胞濃度達(dá)到a時(shí),T淋巴細(xì)胞的濃度不再增加,是因?yàn)槌霈F(xiàn)了接觸抑制現(xiàn)象,所以可以進(jìn)行細(xì)胞傳代培養(yǎng),使T淋巴細(xì)胞繼續(xù)增殖;細(xì)胞培養(yǎng)過程中,培養(yǎng)箱中通常要維持一定的CO2濃度,CO2的作用是維持培養(yǎng)液中的pH。根據(jù)圖2可知,甲、乙兩組的T淋巴

4、細(xì)胞數(shù)量多,丙組的T淋巴細(xì)胞數(shù)量少,根據(jù)圖1比較可知,丙組T淋巴細(xì)胞少的原因是蛋白丙缺少C片段所編碼的肽段。2.(2019湖南郴州質(zhì)檢)科研人員從耐鹽植物中獲得了耐鹽基因,利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將耐鹽基因轉(zhuǎn)入水稻細(xì)胞中培育出了耐鹽水稻新品系。下圖表示構(gòu)建耐鹽基因表達(dá)載體的過程。請(qǐng)回答下列問題。(1)據(jù)圖分析可知,在構(gòu)建的耐鹽基因表達(dá)載體中,圖中未標(biāo)注出的必需元件有耐鹽基因啟動(dòng)子、,其中啟動(dòng)子的功能是。(2)據(jù)圖分析可知,在構(gòu)建耐鹽基因表達(dá)載體時(shí),需要用對(duì)質(zhì)粒進(jìn)行切割,從而保證。(3)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將耐鹽基因?qū)胨臼荏w細(xì)胞,根據(jù)農(nóng)桿菌的感染特點(diǎn),將耐鹽基因插入T質(zhì)粒的上,經(jīng)過轉(zhuǎn)化作用進(jìn)入水稻細(xì)胞,并

5、將其插入上,從而使其遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá)。(4)檢測轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功可使用的最簡便的方法是。答案:(1)標(biāo)記基因和終止子作為RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位,能驅(qū)動(dòng)目的基因轉(zhuǎn)錄(2)Hind和Xba耐鹽基因與質(zhì)粒正確連接(3)T-DNA水稻細(xì)胞染色體DNA(4)將其種植在鹽堿地上解析:(1)在構(gòu)建的耐鹽基因表達(dá)載體中,題圖中未標(biāo)注出的必需元件有耐鹽基因啟動(dòng)子、標(biāo)記基因和終止子,其中啟動(dòng)子作為RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位,能驅(qū)動(dòng)目的基因轉(zhuǎn)錄。(2)據(jù)圖分析可知,在構(gòu)建耐鹽基因表達(dá)載體時(shí),需要用Hind、Xba對(duì)質(zhì)粒進(jìn)行切割,由于兩個(gè)酶切位點(diǎn)產(chǎn)生的黏性末端不同,可以避免自身環(huán)化,從而保證耐

6、鹽基因與質(zhì)粒正確連接。(3)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將耐鹽基因?qū)胨臼荏w細(xì)胞,根據(jù)農(nóng)桿菌的感染特點(diǎn),將耐鹽基因插入T質(zhì)粒的T-DNA上,T-DNA可以攜帶目的基因轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞的染色體DNA上,從而使其遺傳特性得以穩(wěn)定維持和表達(dá)。(4)可從分子水平和個(gè)體水平檢測轉(zhuǎn)基因水稻是否培育成功,其中最簡便的方法是進(jìn)行個(gè)體水平的檢測,即將轉(zhuǎn)基因水稻種植在鹽堿地上。3.發(fā)根農(nóng)桿菌Ri質(zhì)粒是一種天然存在的植物遺傳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。Ri質(zhì)粒有3個(gè)功能區(qū):T-DNA區(qū)是Ri質(zhì)粒上唯一整合到植物基因組的DNA片段;Vir毒性蛋白區(qū)是發(fā)根農(nóng)桿菌實(shí)現(xiàn)高效侵染所必需的區(qū)域;Ori區(qū)即復(fù)制起始區(qū)與功能代謝區(qū)。常用的質(zhì)粒載體pCAMBIA

7、1301可以分別在大腸桿菌以及發(fā)根農(nóng)桿菌中進(jìn)行克隆,不需要依賴于同源序列在發(fā)根農(nóng)桿菌進(jìn)行整合即可自行復(fù)制。部分過程如下圖所示:回答下列問題。(1)當(dāng)發(fā)根農(nóng)桿菌感染植物時(shí),菌體本身不會(huì)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),只是片段進(jìn)入植物細(xì)胞中,在植物細(xì)胞中進(jìn)行隨機(jī)整合,最終整合至,并利用植物體內(nèi)的酶系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄和翻譯。(2)選擇幼嫩的外植體作為受體細(xì)胞轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)高于成熟的外植體,可能原因是。(3)限制性內(nèi)切酶能識(shí)別圖中LB/RB的酶切位點(diǎn),其能使斷開。(4)應(yīng)用過程中,只需要將目的片段插到質(zhì)粒載體pCAMBIA1301中,將構(gòu)建好的質(zhì)粒轉(zhuǎn)入中,并通過pCAMBIA1301上自身攜帶的對(duì)重組DNA進(jìn)行鑒定和選擇。(5)發(fā)

8、根農(nóng)桿菌Ri質(zhì)粒作為一種天然存在的植物遺傳轉(zhuǎn)化系統(tǒng),能實(shí)現(xiàn)其高效侵染所必需的區(qū)域Vir毒性蛋白區(qū)至關(guān)重要。據(jù)此推斷Vir毒性蛋白區(qū)的具體作用是。答案:(1)Ri質(zhì)粒中的T-DNA受體(植物)細(xì)胞的染色體DNA上(受體細(xì)胞的基因組上)(2)幼嫩植物細(xì)胞具有旺盛的分裂能力,并且植物細(xì)胞處于分裂期時(shí)更利于與外源DNA整合(3)(兩個(gè)核苷酸之間的)磷酸二酯鍵(4)發(fā)根農(nóng)桿菌(感受態(tài)細(xì)胞)(潮霉素)抗性(標(biāo)記)基因(5)輔助轉(zhuǎn)移,將目的基因與Ri質(zhì)粒的T-DNA區(qū)一同導(dǎo)入受體植物細(xì)胞中4.人血清白蛋白(HSA)具有重要的醫(yī)用價(jià)值,原來只能從人血漿中提取。下圖是以基因工程技術(shù)獲取重組HSA(rHSA)的兩

9、條途徑。(1)為獲取HSA基因,首先需采集人的血液,提取合成總cDNA,然后以cDNA為模板,使用PCR技術(shù)擴(kuò)增HSA基因。下圖中箭頭表示一條引物結(jié)合模板的位置及擴(kuò)增方向,請(qǐng)用箭頭在方框內(nèi)標(biāo)出另一條引物的位置及擴(kuò)增方向。(2)啟動(dòng)子通常具有物種及組織特異性,構(gòu)建在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)特異表達(dá)rHSA的載體,需要選擇的啟動(dòng)子是(填寫字母,單選)。A.人血細(xì)胞啟動(dòng)子B.水稻胚乳細(xì)胞啟動(dòng)子C.大腸桿菌啟動(dòng)子D.農(nóng)桿菌啟動(dòng)子(3)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細(xì)胞的過程中,需添加酚類物質(zhì),其目的是。(4)人體合成的初始HSA多肽,需要經(jīng)過膜系統(tǒng)加工形成正確空間結(jié)構(gòu)才有活性。與途徑相比,選擇途徑獲取rHSA的優(yōu)勢是。

10、(5)為證明rHSA具有醫(yī)用價(jià)值,須確認(rèn)rHSA與的生物學(xué)功能一致。答案:(1)總RNA(或mRNA)(2)B(3)吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞,有利于目的基因成功轉(zhuǎn)化(4)水稻是真核生物,具有膜系統(tǒng),能對(duì)初始rHSA多肽進(jìn)行高效加工(5)HSA解析:(1)目的基因的獲取途徑之一是逆轉(zhuǎn)錄法,即以RNA為模板合成目的基因,故需要提取相關(guān)的RNA。PCR技術(shù)利用的是DNA復(fù)制的原理,由于DNA分子的兩條鏈?zhǔn)欠聪蚱叫械?而DNA的合成方向總是從子鏈的5端向3端延伸,故另一條子鏈的擴(kuò)增方向相反。(2)啟動(dòng)子通常具有物種及組織特異性,要構(gòu)建在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)特異表達(dá)rHSA的載體,需選擇水稻胚乳細(xì)胞啟動(dòng)子。

11、(3)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細(xì)胞時(shí),由于酚類物質(zhì)能夠吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞,有利于目的基因成功轉(zhuǎn)化,故需添加酚類物質(zhì)。(4)由于真核細(xì)胞中具有膜系統(tǒng),途徑中的水稻胚乳細(xì)胞能對(duì)初始rHSA多肽進(jìn)行加工,使rHSA具有生物學(xué)活性。(5)由題意知,要制備有醫(yī)用價(jià)值的rHSA,需要rHSA與HSA的生物學(xué)功能一致。5.(2018江蘇卷)為生產(chǎn)具有特定性能的-淀粉酶,研究人員從某種海洋細(xì)菌中克隆了-淀粉酶基因(1 656個(gè)堿基對(duì)),利用基因工程大量制備-淀粉酶,實(shí)驗(yàn)流程見右圖。請(qǐng)回答下列問題。(1)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增-淀粉酶基因前,需先獲得細(xì)菌的。(2)為了便于擴(kuò)增的DNA片段與表達(dá)載體連接,需在引

12、物的端加上限制性酶切位點(diǎn),且常在兩條引物上設(shè)計(jì)加入不同的限制性酶切位點(diǎn),主要目的是。(3)進(jìn)行擴(kuò)增時(shí),反應(yīng)的溫度和時(shí)間需根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)定,下列選項(xiàng)中的設(shè)定與引物有關(guān),的設(shè)定與擴(kuò)增片段的長度有關(guān)。(填序號(hào))變性溫度復(fù)性溫度延伸溫度變性時(shí)間復(fù)性時(shí)間延伸時(shí)間(4)下圖表示篩選獲得的工程菌中編碼-淀粉酶的mRNA 的部分堿基序列:5-AUGCCAUCAACAAAUACUAACACUU-3圖中虛線框內(nèi)mRNA片段包含個(gè)密碼子,如虛線框后的序列未知,預(yù)測虛線框后的第一個(gè)密碼子最多有種。(5)獲得工程菌表達(dá)的-淀粉酶后,為探究影響酶活性的因素,以濃度為1%的可溶性淀粉為底物測定酶活性,結(jié)果如下:緩沖液5

13、0 mmol/L Na2HPO4-KH2PO450 mmol/L Tris-HCl50 mmol/L Gly-NaOHpH6.06.57.07.57.58.08.59.09.09.510.010.5酶相對(duì)活性%25.440.249.863.270.195.599.585.368.163.741.520.8根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,初步判斷該-淀粉酶活性最高的條件為。答案:(1)基因組DNA(2)5使DNA片段能定向插入表達(dá)載體,減少自連(3)(4)813(5)pH為8.5,緩沖液為50 mmol/L Tris-HCl解析:(1)從海洋細(xì)菌中利用PCR技術(shù)擴(kuò)增-淀粉酶基因,首先要獲得細(xì)菌的基因組DNA,

14、再利用引物來獲取-淀粉酶基因。(2)由于PCR技術(shù)合成子鏈的方向是53,引物是與子鏈連接的DNA單鏈或RNA鏈,所以應(yīng)在引物的5端加上限制性酶切位點(diǎn)。為保證DNA片段能定向插入表達(dá)載體中,避免DNA片段和載體自身環(huán)化以及DNA片段和表達(dá)載體任意拼接,常在兩條引物上設(shè)計(jì)不同的限制性酶切位點(diǎn)。(3)引物與模板鏈結(jié)合屬于復(fù)性,所以復(fù)性溫度的設(shè)定與引物有關(guān),擴(kuò)增片段屬于延伸,擴(kuò)增片段的長度與延伸的時(shí)間有關(guān)。(4)密碼子是指mRNA上3個(gè)相連的堿基,虛線框內(nèi)有24個(gè)堿基,共構(gòu)成8個(gè)密碼子。虛線框后第一個(gè)密碼子的第一個(gè)堿基是U,共可構(gòu)成的密碼子種類有44=16(種),又因圖中堿基序列僅是編碼-淀粉酶的mR

15、NA的一部分,此密碼子不可能是終止密碼子(3種,UAA、UAG、UGA),所以虛線框后的第一個(gè)密碼子最多有13種。(5)根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知,-淀粉酶活性最高時(shí)的條件是pH為8.5,緩沖液為50mmol/LTris-HCl。6.大豆花葉病毒(RNA病毒)是世界性大豆病害,是造成大豆減產(chǎn)的重要原因。某科研小組制備了大豆花葉病毒的空衣殼蛋白(CP蛋白),生產(chǎn)過程大致如下,請(qǐng)回答問題。(1)圖中的是指。(2)過程中應(yīng)用的酶是。此過程中先要在大豆花葉病毒的基因文庫中查找的核苷酸序列,以便合成特異性引物。(3)在上述生產(chǎn)流程中,(填序號(hào))是基因工程生產(chǎn)CP衣殼蛋白的核心步驟。為檢測樣液中是否含有有效成分,在過程中可使用進(jìn)行檢測。答案:(1)RNA(2)Taq DNA聚合酶CP蛋白基因(控制CP蛋白合成的RNA片段)(3)CP蛋白的抗體解析:(1)因?yàn)橥ㄟ^獲得的是cDNA,所以是RNA,過程是逆轉(zhuǎn)錄。(2)過程是PCR擴(kuò)增,在該技術(shù)中需要用到耐高溫的TaqDNA聚合酶。在該過程中,需要先知道目的基因,即CP蛋白基因的核苷酸序列,才能合成特異性引物。(3)在基因工程中基因表達(dá)載體的構(gòu)建是核心,即步驟是核心步驟。為了檢測樣液中是否含有有效成分,在過程中可以用抗原抗體雜交,即使用CP蛋白的抗體進(jìn)行檢測。如果出現(xiàn)了雜交帶,則說明含有有效成分。6