2022年高考生物大一轮复习第十一单元现代生物科技专题11.1基因工程课时规范训练

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1、2022年高考生物大一轮复习第十一单元现代生物科技专题11.1基因工程课时规范训练一、选择题1中国女科学家屠呦呦获xx年诺贝尔生理学或医学奖，她研制的抗疟药青蒿素挽救了数百万人的生命。研究人员已经弄清了青蒿细胞中青蒿素的合成途径(如图中实线方框内所示)，并且发现酵母细胞也能够产生合成青蒿酸的中间产物FPP(如图中虚线方框内所示)。(1)根据图示代谢过程，科学家在培育能产生青蒿素的酵母细胞过程中，需要向酵母细胞中导入_基因。此过程构建的基因表达载体应该含有_识别和结合的部位，以驱动目的基因的转录，该部位称为启动子。(2)实验发现，酵母菌细胞导入相关基因后，这些基因能正常表达，但酵母菌合成的青蒿素

2、仍很少，根据图解分析原因可能是FPP还用于合成_，为提高酵母菌合成的青蒿素的产量，可通过_工程降低_酶的活性。(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是：从预期蛋白质功能出发设计预期的_推测应有的氨基酸序列找到相对应的_序列。要对蛋白质的结构进行设计改造，最终还必须通过改造_来完成。解析：(1)由图可知，酵母细胞能合成FPP合成酶，但不能合成ADS酶，即酵母细胞缺乏ADS酶基因。因此，需要向酵母细胞中导入ADS酶基因。启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点。(2)据虚线方框所示，合成青蒿素的中间产物FPP在酵母细胞内通过ERG9酶还可以转变为固醇，因此酵母菌合成的青蒿素仍很少。设计具有

3、新的生物学功能或特性的蛋白质需要通过蛋白质工程；可通过蛋白质工程降低酵母细胞内ERG9酶的活性。(3)蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷酸序列。对蛋白质的结构进行设计改造，最终必须通过对基因的修饰和合成来完成。答案：(1)ADS酶RNA聚合酶(2)固醇蛋白质ERG9(3)蛋白质结构脱氧核苷酸基因2如图为三种质粒和一个含目的基因的DNA片段，其中Ap为氨苄青霉素抗性基因，Tc为四环素抗性基因，lacZ为蓝色显色基因，EcoR (0.7 kb)、Pvu (0.8 kb)等为限制酶及其切割位点与复制原点之间的距离。已知1 kb1 0

4、00个碱基对，请回答下列问题：(1)片段D为目的基因中的某一片段，则DNA聚合酶和DNA连接酶的作用部位依次是_(填数字)。(2)图中能作为目的基因运载体最理想的质粒是_(填“A”“B”或“C”)，请据图分析，其他两种质粒一般不能作为运载体的理由分别是_、_。(3)用EcoR 完全酶切目的基因和质粒B形成的重组质粒，并进行电泳观察，可出现长度分别为1.1 kb和_kb的两个片段，或者长度分别为_kb的两个片段。(重组质粒上目的基因的插入位点与EcoR 的识别位点之间的碱基对忽略不计)(4)将分别用限制酶Pvu 切开的质粒B溶液与目的基因溶液混合，加入DNA连接酶连接后，进行大肠杆菌受体细胞导入

5、操作，之后，受体细胞的类型(对抗生素表现出抗性R或敏感性S，蓝白代表菌落颜色)包含_(多选)。AApR、蓝色BApR、白色CApS、蓝色 DApS、白色(5)动物基因工程通常以受精卵作为受体细胞的根本原因是_。A受精卵能使目的基因高效表达B受精卵可发育成动物个体C受精卵基因组更易接受DNA的插入D受精卵体积较大，便于DNA导入操作解析：(1)DNA聚合酶和DNA连接酶的作用部位均为磷酸二酯键，即图中部位。(2)图中质粒A缺少标记基因；质粒C在用和目的基因相同的限制酶Pvu 切割时，复制原点会被限制酶Pvu 切割，会影响重组质粒的自主复制。因此，能作为目的基因运载体最理想的质粒是B。(3)根据题

6、意，质粒长度为2.7 kb，目的基因长度为4.0 kb，所以重组质粒长度为6.7 kb，出现长度为1.1 kb的一个片段，则另一个片段长度为5.6 kb。若目的基因重组时倒置，可形成3.1 kb和3.6 kb的两个片段。(4)将分别用限制酶Pvu 切开的质粒B溶液与目的基因溶液混合，加入DNA连接酶连接后，导入大肠杆菌的可能是普通质粒，也可能是重组质粒，也可能是目的基因自身连接的DNA环。如果导入的是普通质粒，受体细胞的类型为A(ApR、蓝色)；如果导入的是重组质粒，受体细胞的类型为B(ApR、白色)；如果导入的是目的基因自身连接环，受体细胞的类型是D(ApS、白色)。(5)动物基因工程通常以

7、受精卵作为受体细胞的根本原因是受精卵可发育成动物个体。答案：(1)、(2)B质粒A缺少标记基因质粒C在用和目的基因相同的限制酶切割时，复制原点会被破坏(3)5.63.1和3.6(或3.6和3.1)(4)A、B、D(5)B3胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。图1是该方法所用的基因表达载体，图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋白A、B分别表示半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白)。请回答下列问题：图1图2(1)图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是_。(2)图1中启动子是_酶识别和结合的部位，有了它才能启动目的基因的表达；氨苄青霉素抗性基因的作用是_。(3

8、)构建基因表达载体时必需的工具酶有_。(4)半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达，可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部，其意义在于_。(5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链，且半乳糖苷酶被切成多个肽段，这是因为_。(6)根据图2中胰岛素的结构，请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。你的推测结果是_，理由是_。解析：(1)基因表达载体中应具有启动子、目的基因、终止子、标记基因和复制原点。(2)启动子是转录过程中RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能启动目的基因的表达。图中的氨苄青霉素抗性基因充当了标记基因，可用含有氨苄青霉素的培

9、养基筛选含有重组质粒的大肠杆菌。(3)构建基因表达载体时，需要用同种限制酶分别切割目的基因和载体，然后用DNA连接酶将目的基因和载体连接。(4)胰岛素肽链上具有蛋白酶的切割位点，会导致胰岛素被菌体内的蛋白酶降解，而通过融合表达将切割位点隐藏在内部可防止胰岛素的A、B链被菌体内的蛋白酶降解。(5)根据溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，并结合半乳糖苷酶被切成多个肽段，获得了完整的胰岛素A链、B链这一信息，可以推测半乳糖苷酶中必然含有多个甲硫氨酸，胰岛素A链、B链不含甲硫氨酸。(6)每一条肽链的两个末端分别含有一个氨基和一个羧基，某些氨基酸的R基中也可能含有氨基。答案：(1)终止子(2)RNA

10、聚合作为标记基因，将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来(3)限制酶和DNA连接酶(4)防止胰岛素的A、B链被菌体内蛋白酶降解(5)半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸，而胰岛素A、B链中不含甲硫氨酸(6)至少2个两条肽链的一端各有一个游离的氨基，氨基酸R基团中可能还含有游离的氨基4将苏云芽孢金杆菌Bt蛋白的基因导入棉花细胞中，可获得抗棉铃虫的转基因棉，其过程如下图所示(注：农杆菌中Ti质粒上只有TDNA片段能转移到植物细胞中)。(1)过程需用同种_酶对含Bt基因的DNA和Ti质粒进行酶切。为将过程获得的含重组质粒的农杆菌筛选出来，应使用_培养基。(2)过程中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养，旨在让_进入棉花

11、细胞；除尽农杆菌后，还须转接到含卡那霉素的培养基上继续培养，目的是_。(3)若过程仅获得大量的根，则应在培养基中增加_以获得芽；部分接种在无激素培养基上的芽也能长根，原因是_。(4)检验转基因棉的抗虫性状，常用方法是_。种植转基因抗虫棉能减少_的使用，以减轻环境污染。解析：(1)切割目的基因和载体应使用同种限制性核酸内切酶，筛选细菌应使用选择培养基。(2)农杆菌转化法的原理是农杆菌感染植物时，Ti质粒上的TDNA片段能够转移并整合到植物细胞的染色体DNA上。因为TDNA上具有卡那霉素抗性基因，所以可用含卡那霉素的培养基筛选出获得TDNA片段的植物细胞。(3)植物组织培养过程中，可加入激素调节植

12、物细胞的脱分化和再分化。生长素用量比细胞分裂素用量，比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成。幼嫩的芽顶端可以产生生长素并向基部运输，促进根的分化，故芽在无激素的培养基中也可以生根。(4)在个体水平上检测抗虫棉时可在抗虫棉上投放害虫来判断其是否具有抗虫的性状；抗虫棉因具有抗虫性状，故可减少农药的使用，以减轻环境污染。答案：(1)限制性核酸内切选择(2)TDNA筛选获得TDNA片段的植物细胞(3)细胞分裂素浓度芽顶端合成的生长素向基部运输，促进根的分化(4)投放棉铃虫农药5在荧光素酶中加入正确的荧光素底物就可以发荧光。荧光素酶及其合成基因在生物研究中有着广泛

13、的应用。请回答下列问题：(1)荧光素酶基因可以人工合成，也可以从_中获取。利用PCR技术扩增荧光素酶基因是利用_的原理。(2)限制酶是切割DNA的工具酶，主要从_中分离纯化出来。下表为4种限制酶的识别序列和酶切位点，如图为含有荧光素酶基因的DNA片段及其具有的限制酶切点。若需利用酶切法(只用一种酶)获得荧光素酶基因，最应选择的限制酶是_。(3)荧光素酶基因常被作为基因工程中的标记基因，其作用是将_筛选出来。荧光素酶基因也可以作为目的基因转入某些动植物细胞中表达产生荧光素酶。将目的基因导入动物细胞的技术中，应用最多的是_。(4)将目的基因导入植物细胞，目前常用的目的基因载体是Ti质粒，目的基因需

14、插入到该基因载体的_上。将导入荧光素酶基因的植物细胞，经过_技术可获得转基因植株。解析：(1)荧光素酶基因可以人工合成，也可以从基因文库中获取。PCR技术的原理是DNA复制。(2)限制酶具有特异性，是切割DNA的工具酶，主要从原核生物中分离纯化出来。要获得目的基因必须在目的基因的两侧相应的酶切位点进行切割，从图中可以看出，BamH 的酶切位点在目的基因的中间，故不可取；Sma 的酶切位点只有一个，故不可取；Sma 的识别序列中含有Msp 的识别序列，因此要获得目的基因可用限制酶Msp 切割。(3)标记基因的作用是将含有目的基因的细胞筛选出来。将目的基因导入动物细胞常用显微注射法。(4)农杆菌中

15、的Ti质粒上的TDNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。根据农杆菌的这一特点，如果将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上。将转基因受体细胞培育成转基因植株需利用植物组织培养技术。答案：(1)基因文库DNA复制(2)原核生物Msp (3)含有目的基因的细胞显微注射法(4)TDNA植物组织培养6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，请分析回答下列问题：(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

16、示_、_。(3)为提高培育成功率，进行过程之前，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_。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。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)