2022高考生物大一轮复习 现代生物科技专题 第1讲 基因工程课后提能演练 新人教版选修3

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1、2022高考生物大一轮复习 现代生物科技专题 第1讲 基因工程课后提能演练 新人教版选修31(2018年天津一中月考)chlL基因是蓝藻DNA上控制叶绿素合成的基因，为研究该基因对叶绿素合成的控制，需要构建该种生物缺失chlL基因的变异株细胞。技术路线如图甲所示，请据图分析回答：(1)与真菌相比较，蓝藻在结构上最主要的特点是_，在功能上最主要的特点是_。(2)过程中均使用的工具酶有_。(3)构建重组质粒B在整个操作过程中的目的是_。(4)若含有chlL基因的DNA片段和选用的质粒上的限制酶切割位点如图乙所示。请回答：构建含chlL基因的重组质粒A时，应选用的限制酶是_，对_进行切割。同时用酶1

2、和酶4切割图乙中的质粒，则产生含有1 800对碱基和8 200对碱基的两种片段；用图中四种酶同时切割此质粒，则产生含有600对碱基和8 200对碱基的两种片段；若换用酶1和酶3同时切割此质粒，则产生的片段是_。【答案】(1)无以核膜为界限的细胞核能够进行光合作用(2)限制性核酸内切酶和DNA连接酶(3)破坏chlL基因，操作成功后筛选出该变异株细胞(4)酶1和酶3质粒和含chlL基因的DNA含有1 200对碱基和8 800对碱基的两种片段【解析】(1)蓝藻为原核生物，无以核膜为界限的细胞核，其体内含有光合色素及与光合作用有关的酶，能进行光合作用。(2)表达载体构建时需限制性核酸内切酶(限制酶)

3、和DNA连接酶等工具酶。(3)由题干信息“构建该种生物缺失chlL基因的变异株细胞”可知，构建重组质粒B的目的在于破坏chlL基因并筛选出变异株细胞。(4)由图乙知，获得chlL基因需酶1和酶3对此基因所在的DNA进行切割，同时对质粒也要用同种酶切割处理，以便构建重组质粒A。由题意知四种酶同时切割时含600对碱基的片段共有3个。若用酶1和酶3同时切割时，产生的片段有8 2006008 800(对)碱基；另一片段为60021 200(对)碱基。2我国科学家张道远先生通过从耐旱灌木白花柽柳中克隆得到TSOD基因，利用转基因技术转化到棉花中，获得了具备更强抗旱性的T4代转基因棉花株系。下图为转基因抗

4、旱棉花的培育过程示意图，请据图回答：(1)过程表示用_扩增目的基因的方法。过程用到的工具酶有_。步骤一般用_处理农杆菌，使其易吸收周围环境中的DNA分子。(2)将重组质粒导入棉花细胞除步骤所示的方法外，还可采用_。如果受体细胞是动物的受精卵，则一般采用的方法是_。(3)外植体培养成为试管苗的过程采用了_技术，利用了_的原理，步骤表示_。(4)为了确定抗旱转基因棉花是否培育成功，可先用放射性同位素标记的_作探针进行分子水平鉴定，再_进行个体水平鉴定棉花植株的抗旱性。【答案】(1)PCR技术限制酶(限制性核酸内切酶)和DNA连接酶Ca2(或CaCl2)(2)花粉管通道法(基因枪法)显微注射法(3)

5、植物组织培养植物细胞的全能性脱分化、再分化(4)抗旱基因(TSOD基因、目的基因)移栽到干旱土地中【解析】(1)过程表示用PCR技术扩增目的基因。过程用到的工具酶有限制酶(限制性核酸内切酶)和DNA连接酶。步骤一般用Ca2(或CaCl2)处理农杆菌，使其易吸收周围环境中的DNA分子。(2)将重组质粒导入棉花细胞除步骤所示的方法外，还可采用花粉管通道法(基因枪法)。如果受体细胞是动物的受精卵，则一般采用的方法是显微注射法。(3)外植体培养成为试管苗的过程采用了植物组织培养技术，利用了植物细胞的全能性的原理，步骤表示脱分化、再分化。(4)为了确定抗旱转基因棉花是否培育成功，可先用放射性同位素标记的

6、抗旱基因(TSOD基因、目的基因)作探针进行分子水平鉴定，再移栽到干旱土地中进行个体水平鉴定棉花植株的抗旱性。3GDNF蛋白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基因的基因表达载体(如图所示)，并导入到大鼠神经干细胞，用于神经系统疾病的治疗。请回答下列相关问题：(1)在培养大鼠神经干细胞时，常先用_把组织分离，获得单个细胞。当培养的神经干细胞相互接触后停止分裂，通过分瓶培养可以使细胞继续增殖，该过程称为_。(2)除目的基因、启动子外，基因表达载体通常还含有_，在构建GDNF基因的表达载体时，需选择图中的_限制酶进行酶切。(3)根据上图，酶切后的载体和G

7、DNF基因经_酶处理，可获得_种含有目的基因的产物。【答案】(1)胰蛋白酶或胶原蛋白酶传代培养(2)终止子和标记基因Xho(3)DNA连接两【解析】(1)动物细胞培养时，需要先用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织，使动物细胞彼此分离成单个细胞。动物细胞培养过程中会出现接触抑制的现象。(2)目的基因的表达载体除了含有目的基因、启动子外，还要含有终止子和标记基因等。从图中可以看出，目的基因的两侧含有限制酶Xho的切割位点，所以要用Xho对质粒和目的基因进行切割。(3)目的基因与质粒的结合要用DNA连接酶处理。从图中可以看出，获得的三种质粒中，只有两种含有目的基因。4(2018年海南模拟)糖尿病是近年

8、来高发的“富贵病”，常见类型有遗传型糖尿病和型糖尿病。遗传型糖尿病的主要病因之一是胰岛受损。科研机构作出如下设计：取糖尿病患者的细胞，将人的正常胰岛素基因导入其中，然后进行细胞培养，诱导产生胰岛组织，重新植入患者的胰岛，使胰岛恢复功能。型糖尿病需要注射胰岛素治疗。目前临床使用的胰岛素制剂注射120 min后才出现高峰，与人体生理状态不符。科研人员通过一定的工程技术手段，将胰岛素B链的28号和29号氨基酸互换，获得了速效胰岛素，速效胰岛素已通过临床试验。(1)对遗传型糖尿病进行基因治疗的方案中，胰岛素基因称为_，实验室中要先对该基因利用_技术进行扩增。将该基因导入正常细胞所用的方法是_。(2)科

9、研人员利用蛋白质工程合成速效胰岛素，该技术的实验流程为：其中，流程A是_，流程B是_。(3)与基因工程相比，蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因_或基因_，对现有蛋白质进行_，制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产生活需要。【答案】(1)目的基因PCR显微注射法(2)预期蛋白质的功能相应的氨基酸序列(3)修饰合成改造【解析】(1)根据题意，在进行基因治疗时，胰岛素基因是目的基因，在体外条件下可利用PCR技术对其进行扩增，在基因工程中将目的基因导入动物细胞的常用方法是显微注射法。(2)根据蛋白质工程的流程示意图，可知整个流程是根据预期蛋白质的功能设计蛋白质的三维

10、结构，然后推测相应的氨基酸序列，并找到相应的脱氧核苷酸序列，最后合成相应的蛋白质。(3)与基因工程相比，蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成对现有蛋白质进行改造，制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产生活需要。5请分析下图回答问题：(1)图甲中所示的生物工程为_。(2)图甲中序号所示过程叫作_。(3)如图乙，一个基因表达载体的组成，除了目的基因外，在基因尾端还必须有2_；图中3_的作用是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)若预期蛋白质欲通过乳腺生物反应器生产，则构建基因表达载体时，图乙中序号1代表的是_；且

11、在图甲中过程之前，要对精子进行筛选，保留含性染色体_的精子。(5)为获得较多的受精卵进行研究，图甲中过程一般用激素对供体做_处理；为提高培育成功率，进行过程之前，要对_动物做_处理。若图甲中的卵母细胞来自从屠宰场收集的卵巢，则其在之前需进行体外培养到_期方能受精。(6)用_技术处理发育到_期或囊胚期的早期胚胎，可获得同卵双胎或多胎。若是对囊胚进行处理，要注意将_均等分割。【答案】(1)蛋白质工程(2)反转录(3)终止子标记基因(4)乳腺蛋白基因的启动子X(5)超数排卵供、受体同期发情减数第二次分裂中(或M中)(6)胚胎分割桑椹胚内细胞团【解析】(1)蛋白质工程的一般过程为：根据中心法则逆推以确

12、定目的基因的碱基序列：预期蛋白质功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)。最终还是回到基因工程上来进行蛋白质的合成。(2)据图分析，图甲中表示的是从细胞质中获取相关蛋白质的核酸片段，即模板信使RNA，反转录形成目的基因。(3)基因表达载体的组成：目的基因启动子终止子标记基因，其中在基因首端是1启动子，在基因尾端是2终止子，3是标记基因，标记基因的作用是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)通过乳腺生物反应器生产预期蛋白质，构建基因表达载体时，1代表的是乳腺蛋白基因的启动子；将目的基因导入受精卵时，要筛选出含有X性染色体的

13、精子进行体外受精，形成的转基因动物在哺乳期才能表达出预期蛋白质。(5)为获得较多的受精卵，图甲中过程用促性腺激素对供体做超数排卵处理；胚胎移植之前，要对供、受体动物做同期发情处理，使得供体与受体具有相同的生理变化，为供体的胚胎植入受体提供了相同的生理环境。从屠宰场收集的卵巢中采集卵母细胞，要在体外经人工培养成熟，即培养到减数第二次分裂中(或M中)期，才能与获能的精子受精。(6)进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚；对囊胚阶段的胚胎进行分割时要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。6下图是利用转基因技术培育抗病小麦的过程。请据图回答问题。(1)重组质粒

14、T除含有目的基因外，还必须有_、_和_等。(2)图示中将基因表达载体构建完成后没有直接导入农杆菌，而是先将其导入大肠杆菌，目的是_。(3)在步骤中都需用_处理。为了确认目的基因通过导入植物细胞后是否转录，通常采用_法进行检测；验证目的基因导入受体细胞后是否成功表达，通常采用_法从分子水平进行检测。(4)假设该抗病基因D，通过基因工程导入小麦后连接到小麦的一条染色体上，则该小麦进行减数分裂的细胞在联会时有_个D基因。【答案】(1)启动子终止子标记基因(2)获取大量重组质粒(让目的基因扩增)(3)Ca2分子杂交抗原抗体杂交(4)2【解析】(1)重组质粒T除含有目的基因外，还必须有启动子、终止子和标

15、记基因等。(2)图示中将基因表达载体构建完成后没有直接导入农杆菌，而是先将其导入大肠杆菌，目的是获取大量重组质粒(让目的基因扩增)。(3)将目的基因导入细菌细胞时，需要用Ca2处理，使其成为易于吸收周围环境中DNA的感受态。因此步骤中都需用Ca2处理。从分子水平检测目的基因是否转录，常采用分子杂交法；验证目的基因是否表达，通常采用抗原抗体杂交法。(4)假设该抗病基因D，通过基因工程导入小麦后连接到小麦的一条染色体上，在减数第一次分裂间期小麦细胞中进行了DNA复制，因此联会时细胞中有2个D基因。7PCR技术是分子生物学实验室里的一种常规手段，其原理是利用DNA的半保留复制，在试管中进行DNA的人

16、工复制(如图所示)，在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。(1)PCR的全称是_，94 高温使DNA双链打开，这一步是打开_键，称为_。而这一过程在细胞内是通过_酶实现的。(2)当温度降低时，引物与模板_端结合，在_的作用下，引物沿模板延伸，此过程中原料是_，遵循的原则是_。(3)PCR技术的必要条件除模板、原料、ATP、酶以外，至少还需要三个条件，即液体环境、适宜的_和_，前者由PCR仪自动调控，后者则靠_来维持。(4)DNA的复制需要引物，其主要原因是_。引物的实质是_，若将1个DNA分子拷贝10次，则需要在缓冲溶液中至少加入_个引

17、物。【答案】(1)多聚酶链式反应氢变性解旋(2)3热稳定DNA聚合酶四种脱氧核苷酸碱基互补配对(3)温度pH缓冲液(4)DNA的复制不能从头开始，DNA聚合酶只能从引物的3端延伸DNA链单链RNA或者单链DNA分子2112【解析】打开DNA双链需破坏碱基对间的氢键；引物的游离端为5端，即合成DNA时从新链的53端延伸，故引物需与模板的3端结合；PCR所用液体环境需保证适宜的温度和pH，其pH可借助缓冲液维持；DNA复制不能从头开始，故必须提供引物。在DNA分子扩增时，需要2种引物，由于新合成的链都需要引物作为复制的起点，故所需的引物数目等于新合成的DNA链的数目，即221022112(个)。8

18、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含卡那霉素的培养基上生长。如图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答问题：(1)基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：目的基因的获取、_、将目的基因导入受体细胞、_。(2)A过程需要的酶有_和_。(3)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。(4)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C_和E_。如要确保再生植株中含有抗虫基因，可在C过程的培养基中加入_。(5)目的基因

19、能否在棉花植株体内维持和表达其遗传特性的关键是_。这需要通过检测才能知道，检测采用的方法是_。【答案】(1)基因表达载体的构建目的基因的检测与鉴定(2)限制酶DNA连接酶(3)Ca2感受重组质粒和感受态细胞(4)脱分化再分化卡那霉素(5)目的基因是否插入受体细胞的DNA分子上DNA分子杂交技术【解析】(1)基因工程的基本操作程序主要包括四个步骤：目的基因的获取、基因表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。(2)基因表达载体构建过程中，需要用同种限制酶切割目的基因和载体，使它们产生相同的黏性末端，再用DNA连接酶把这两个DNA片段连接起来。(3)农杆菌转化法导入目的基因时，

20、首先必须用Ca2处理土壤农杆菌，使土壤农杆菌转变为感受态，然后将重组质粒和感受态细胞在缓冲液中混合培养完成转化过程。(4)植物组织培养过程的关键步骤是脱分化和再分化。因为只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在含卡那霉素的培养基上生长，故若要确保再生植株中含有抗虫基因，可在C过程的培养基中加入卡那霉素。(5)目的基因能否在棉花植株体内维持和表达其遗传特性的关键是目的基因是否插入受体细胞的DNA分子上，检测采用的方法是DNA分子杂交技术。9如图是获得转基因动物和植物的流程图，请据图回答问题：(1)图示获得大量目的基因的方法是_。(2)图中过程采用的方法是_。过程通常用_处理，为使过程中的受体生理状况适

21、宜，可用激素对受体进行_处理。(3)构建重组Ti质粒的过程中需要用到的工具酶为_和DNA连接酶。(4)如果过程导入到莴苣的体细胞中，则需要通过_技术才能获得转基因莴苣，该技术的原理和首要条件分别是_和_。(5)检测转基因莴苣中目的基因是否表达，所采用的分子水平检测方法是_。【答案】(1)PCR(2)显微注射法促性腺激素同期发情(3)限制性核酸内切酶(4)植物组织培养植物细胞具有全能性离体培养(5)抗原抗体杂交【解析】(1)通过PCR技术可以获得大量目的基因。(2)过程常采用显微注射法把重组DNA导入受精卵中，过程是采用促性腺激素对供体进行超数排卵处理，为保证受体和供体生理状况相同，需要对受体进

22、行同期发情处理。(3)构建重组质粒时需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。(4)导入目的基因的受体细胞需处于离体条件通过植物组织培养才可以获得转基因植物，该过程的原理是植物细胞的全能性。(5)采用抗原抗体杂交法可以检测目的基因是否表达。10图示方案为人们获得生物新品种的过程，请回答下列问题：方案：抗冻蛋白基因烟草细胞抗冻烟草方案：A基因免疫过的B细胞体外培养单克隆抗体方案：人的生长激素基因牛的受精卵早期胚胎受体母牛转基因牛(1)基因工程的核心步骤是_。农杆菌转化法中，根据农杆菌的特点，如果将抗冻蛋白基因插入_上，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因进入植物细胞，并将其插入植物细胞中_上。(2)

23、推测方案中A基因所起的作用是_，请写出该方案获得的细胞中遗传信息传递时所遵循的法则：_。(3)方案中的转基因牛可以通过分泌乳汁来生产人的生长激素。这需要将人的生长激素基因与_的启动子等调控组件重组在一起。该方案中的早期胚胎在移植入受体母牛子宫之前，必须进行性别鉴定，一般是取处于_时期的_细胞进行检测。【答案】(1)基因表达载体的构建Ti质粒的TDNA染色体DNA(2)调控细胞无限增殖(3)乳腺蛋白基因囊胚滋养层【解析】(1)基因表达载体的构建是基因工程的核心步骤。农杆菌转化法中，将抗冻蛋白基因插入Ti质粒的TDNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以使目的基因插入植物细胞中染色体DNA上。(2)方案中将A基因导入免疫过的B淋巴细胞生产单克隆抗体，说明A基因使得细胞无限增殖，即A基因能够调控细胞无限增殖，该基因在受体细胞中能够复制、转录和翻译。(3)方案中将人的生长激素基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，使得转基因牛可以通过分泌乳汁来生产人的生长激素。囊胚中的内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞发育成胎盘和胎膜，将早期胚胎移植入受体母牛子宫之前，一般取处于囊胚时期的滋养层细胞进行性别检测。