【生物】2020届 一轮复习 人教版 基因工程 作业

【生物】2020届 一轮复习 人教版 基因工程 作业

‎2020届 一轮复习 人教版 基因工程 作业 ‎1．(2017·北京高考)为了增加菊花花色类型，研究者从其他植物中克隆出花色基因C(图1)，拟将其与质粒(图2)重组，再借助农杆菌导入菊花中。‎ 下列操作与实验目的不符的是(　　)‎ A．用限制性核酸内切酶EcoRⅠ和连接酶构建重组质粒 B．用含C基因的农杆菌侵染菊花愈伤组织，将C基因导入细胞 C．在培养基中添加卡那霉素，筛选被转化的菊花细胞 D．用分子杂交方法检测C基因是否整合到菊花染色体上 解析：选C　目的基因C和质粒都有可被EcoRⅠ切割的酶切位点，另外需要DNA连接酶将切好的目的基因和质粒连接起来；愈伤组织全能性较高，是理想的植物受体细胞，将目的基因导入植物受体细胞的方法通常为农杆菌转化法；质粒中含有潮霉素抗性基因，因此选择培养基中应该加入潮霉素；使用分子杂交方法可检测目的基因是否整合到受体染色体上。‎ ‎2．(2014·重庆高考)下图为利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是(　　)‎ A．②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与 B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上 C．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状 D．⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异 解析：选D　构建重组质粒需要用到限制性核酸内切酶和DNA连接酶，不需要DNA聚合酶，含重组Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后，重组Ti质粒的TDNA整合到受体细胞的染色体上，而不是重组Ti质粒整合到受体细胞的染色体上，导入受体细胞的目的基因表达后，转基因植株方能表现出相应性状，若目的基因在受体细胞中不表达，转基因植株不能表现出相应性状，⑤表现出抗虫性状则表明该植株细胞发生了基因重组，基因重组是可遗传变异。‎ ‎3．(2014·江苏高考)下列关于“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是(　　)‎ A．酵母和菜花均可作为提取DNA的材料 B．DNA既溶于2 mol/L NaCl溶液也溶于蒸馏水 C．向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，可见玻棒上有白色絮状物 D．DNA溶液加入二苯胺试剂沸水浴加热，冷却后变蓝 解析：选C　含DNA的生物材料都可用来提取DNA，只是选用DNA含量高的生物组织，成功的可能性更大；DNA在2 mol/L NaCl溶液和蒸馏水中溶解度都较大；向鸡血细胞液中加蒸馏水搅拌，鸡血细胞会吸水破裂，但在蒸馏水中不会析出DNA；DNA溶液加入二苯胺试剂后需沸水浴加热，待冷却后溶液变蓝。‎ ‎4．(2019·太原模拟)下面为“DNA的粗提取与鉴定”实验的一些重要操作示意图，据图回答下列有关该实验的问题：‎ ‎(1)正确的操作顺序是______________________________。‎ ‎(2)上图C、E步骤都加入蒸馏水，但其目的不同，分别是____________和__________________________________。‎ ‎(3)图A步骤中所用酒精必须经过____________才能使用，该步骤的目的是______________________________。‎ ‎(4)为鉴定A中所得到的丝状物的主要成分为DNA，可滴加____________试剂，沸水浴，如果出现________，则该丝状物的主要成分为DNA。‎ 解析：两次加入蒸馏水的作用：第一次是使鸡血细胞吸水涨破，DNA从细胞中释放出来进入滤液；第二次是使溶解于物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中的DNA析出，与杂质分离。本题还涉及DNA的鉴定，DNA可在沸水浴条件下与二苯胺试剂作用，被染成蓝色。‎ 答案：(1)C→B→E→D→A　(2)加速鸡血细胞的破裂　降低NaCl溶液的浓度，使DNA析出　(3)充分冷却　提取含杂质少的DNA　(4)二苯胺　蓝色 ‎5．(2019·贵州模拟)科学家通过利用PCR定点突变技术改造Rubisco酶基因，提高了光合作用过程中Rubisco酶基因对CO2的亲和力，从而显著提高了植物的光合速率。请回答下列问题：‎ ‎(1)PCR过程所依据的原理是______________，该过程需要加入的酶是________________。利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成________。‎ ‎(2)该技术不直接改造Rubisco酶，而是通过Rubisco酶基因进行改造，从而实现对Rubisco酶的改造，其原因是______________________________。和传统基因工程技术相比较，定点突变最突出的优点是获得的产物一般是自然界中________(填“存在的”或“不存在的”)，PCR定点突变技术属于________工程的范畴。‎ ‎(3)可利用定点突变的DNA构建基因表达载体，常用____________________法将基因表达载体导入植物细胞，将该细胞经植物组织培养技术培育成幼苗，从细胞水平分析所依据的原理是__________________________________。‎ 解析：(1)PCR过程所依据的原理是DNA双链复制，该过程需要加入的酶是耐高温的DNA聚合酶。利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。(2)该技术不直接改造Rubisco酶，而是通过对Rubisco酶基因进行改造，从而实现对Rubisco酶的改造，其原因是蛋白质空间结构较为复杂，改造困难。和传统基因工程技术相比较，定点突变最突出的优点是获得的产物一般是自然界中不存在的，PCR定点突变技术属于蛋白质工程的范畴。(3)可利用定点突变的DNA构建基因表达载体，常用农杆菌转化法将基因表达载体导入植物细胞，将该细胞经植物组织培养技术培育成幼苗，从细胞水平分析所依据的原理是植物细胞的全能性。‎ 答案：(1)DNA双链复制　耐高温的DNA聚合酶(或Taq酶)　引物　(2)蛋白质空间结构较为复杂，改造困难　不存在的　蛋白质　(3)农杆菌转化　植物细胞的全能性 ‎6．(2017·全国卷Ⅰ)真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题：‎ ‎(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是_____________________________________________。‎ ‎(2)若用家蚕作为表达基因A的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用________作为载体，其原因是__________________________________。‎ ‎(3)若要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比，大肠杆菌具有____________________________________(答出两点即可)等优点。‎ ‎(4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A，可用的检测物质是______________(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。‎ ‎(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：‎ ‎(1)人为真核生物，从人的基因组文库中获取的基因A含有内含子，基因A转录出的产物中有与内含子对应的RNA序列。大肠杆菌为原核生物，没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制，因此以大肠杆菌作为受体细胞，不能切除内含子对应的RNA序列，无法表达出蛋白A。(2)噬菌体和动物病毒均可作为基因工程的载体，但它们的宿主细胞不同。题中受体为家蚕，是一种昆虫，因此，选择昆虫病毒作为载体，噬菌体的宿主是细菌，不适合作为该实验的载体。(3)大肠杆菌具有繁殖快、容易培养、单细胞、遗传物质少等优点，因此，常作为基因工程的受体细胞。(4)常用抗原—抗体杂交的方法检测目的基因是否表达，故能用于检测蛋白A的物质为蛋白A的抗体。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中，S型菌的DNA转移到了R型菌体内，其对基因工程理论的建立提供的启示是DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体。‎ 答案：(1)基因A有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出蛋白A　(2)噬菌体　噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕　(3)繁殖快、容易培养　(4)蛋白A的抗体　(5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体 ‎7.(2017·全国卷Ⅲ节选)编码蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五个片段组成，编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成，如图所示。回答下列问题：‎ ‎(1)现要通过基因工程的方法获得蛋白乙，若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙，原因是______________________________。‎ ‎(2)某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中，在PCR反应体系中加入了DNA聚合酶、引物等，还加入了序列甲作为________，加入了________作为合成DNA的原料。‎ 解析：(1)若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，则转录出的mRNA上缺少起始密码子，故不能翻译出蛋白乙。(2)使用PCR技术获取DNA片段时，应在PCR反应体系中添加引物、耐高温的DNA聚合酶、模板、dNTP作为原料。‎ 答案：(1)编码乙的DNA序列起始端无ATG(TAC)，转录出的mRNA无起始密码子　(2)模板　dNTP(脱氧核苷酸)‎ ‎8．(2018·常德一模)真核生物基因中通常含有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。如图表示从基因文库提取胰岛素基因的过程。回答下列问题：‎ ‎(1)从基因结构分析，与基因组文库中的基因相比，cDNA文库中获得的目的基因少了________________________________________________________________________‎ 等结构(至少写两个)。‎ ‎(2)将获得的胰岛素基因导入受体菌内，并在受体菌内维持稳定和表达的过程，在基因工程中称为________。‎ ‎(3)过程⑤需将纤维素膜上的细菌裂解，释放出________，再用32P标记的________作为探针进行杂交。依据杂交结果，应选取培养基上________(填字母)菌落继续培养，才能获得含有胰岛素基因的受体菌。‎ ‎(4)经过目的基因的检测和表达，从大肠杆菌中获得的“胰岛素”未能达到期待的生物活性，导致这种差异的原因可能是________________________________________________。‎ ‎(5)与从基因组文库获取目的基因相比，图示方法获得的目的基因在受体菌中更容易表达，原因是___________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)cDNA文库是由mRNA经逆转录而来，成熟的mRNA已经切除了内含子对应的碱基序列，且mRNA不含有启动子、终止子对应的碱基序列，因此cDNA文库中获得的目的基因少了启动子、终止子、内含子等结构。(2)将获得的胰岛素基因导入受体菌内，并在受体菌内维持稳定和表达的过程，在基因工程中称为转化。(3)过程⑤用32P标记的目的基因(或胰岛素基因)单链作为探针检测受体菌中是否含有目的基因，首先需将纤维素膜上的细菌裂解，释放出DNA。培养基上a菌落对应位置出现杂交带，说明a菌落是由含有胰岛素基因的受体菌形成的。(4)大肠杆菌中没有内质网、高尔基体等细胞器，无法对核糖体合成的肽链进行有效的折叠、加工，所以从大肠杆菌中获得的“胰岛素”未能达到期待的生物活性。(5)cDNA文库中获得的目的基因没有内含子，转录出的RNA不需要经过加工，可直接作为合成蛋白质的模板，所以在受体菌中更容易表达。‎ 答案：(1)启动子、终止子、内含子　(2)转化　(3)DNA　目的基因(或胰岛素基因)　a　(4)受体菌中基因表达获得的蛋白质未加工　(5)cDNA中不含有内含子，转录出的RNA不需要经过加工，可直接作为合成蛋白质的模板 ‎9．(2019·昆明调研)科学家将拟南芥的抗寒基因(CBFl)，转入香蕉以获得抗寒的香蕉品种。如图是某质粒载体上的SacⅠ、XbaⅠ、EcoRⅠ、Hind Ⅲ 四种限制酶的切割位点示意图。据图回答问题：‎ ‎(1)在该实验中为构建基因表达载体，用SacⅠ、XbaⅠ切下CBFl基因后，对质粒载体进行切割的限制酶是_______________________，理由是_____________________________。‎ ‎(2)连接CBFl基因到该质粒载体后，作为基因表达载体的组成还必须有____________________________________________。将重组质粒导入香蕉细胞最常用的方法是__________________________。‎ ‎(3)为了鉴别受体细胞中是否含有CBFl基因，可用含______________的培养基进行筛选。‎ ‎(4)科学家将生长健壮、苗龄一致的转基因香蕉(实验组)与非转基因香蕉(对照组)进行______________处理，鉴定两组之间的抗寒性差异，如果__________________________，则说明获得了抗寒的香蕉优质品种。‎ 解析：(1)在基因工程中，用相同限制酶切割来源不同的DNA后，可产生相同的末端，所以和含目的基因的DNA一样，质粒也应使用SacⅠ、XbaⅠ进行切割。(2)基因表达载体的组成包括启动子、终止子、标记基因、目的基因等。香蕉细胞是植物细胞，将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法。(3)据图分析可知，质粒上的标记基因是氨苄青霉素抗性基因，所以为了鉴别受体细胞中是否含有CBFl基因，可用含氨苄青霉素的培养基进行筛选。(4)根据题干信息已知目的基因是抗寒基因，所以科学家将生长健壮、苗龄一致的转基因香蕉(实验组)与非转基因香蕉(对照组)进行低温处理，鉴定两组之间的抗寒性差异，如果实验组的抗寒能力明显高于对照组，则说明获得了抗寒的香蕉优质品种。‎ 答案：(1)SacⅠ、XbaⅠ　用相同限制酶切割来源不同的DNA后，可产生相同的末端　(2)启动子和终止子　农杆菌转化法　(3)氨苄青霉素　(4)低温　实验组的抗寒能力明显高于对照组 ‎10．(2019·大连模拟)某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动。具体步骤如下：‎ 材料处理：称取新鲜的菜花、辣椒和蒜黄各2份，每份10 g。剪碎后分成两组，一组置于20 ℃，另一组置于－20 ℃条件下，保存24 h。‎ DNA粗提取：‎ 第一步：将上述材料分别放入研钵中，各加入15 mL研磨液，充分研磨。用两层纱布过滤，取滤液备用。第二步：先向6只小烧杯中分别注入10 mL滤液，再加入20 mL体积分数为95%的冷酒精溶液，然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌，使絮状物缠绕在玻璃棒上。‎ 第三步：取6支试管，分别加入等量的2 mol/L的NaCl溶液溶解上述絮状物。‎ DNA检测：在上述试管中各加入4 mL二苯胺试剂。混合均匀后，置于沸水中加热5 min，待试管冷却后比较溶液的颜色深浅，结果如表所示：‎ 材料保存温度 菜花 辣椒 蒜黄 ‎20 ℃‎ ‎＋＋‎ ‎＋‎ ‎＋＋＋‎ ‎－20 ℃‎ ‎＋＋＋‎ ‎＋＋‎ ‎＋＋＋＋‎ 注：“＋”越多表示蓝色越深。‎ 分析上述实验过程，回答下列问题：‎ ‎(1)该探究性实验课题名称是___________________________________________。 ‎ ‎(2)第二步中“缓缓地”搅拌，这是为了减少____________________________________。 ‎ ‎(3)根据实验结果，得出结论并分析。‎ ‎①结论1：与20 ℃相比，相同实验材料在－20 ℃条件下保存，DNA的提取量较多。‎ 结论2：________________________________________________________________。 ‎ ‎②针对结论1，请提出合理的解释：___________________________。 ‎ ‎(4)氯仿密度大于水，能使蛋白质变性沉淀，与水和DNA均不相溶，且对DNA影响极小。为了进一步提高DNA纯度，依据氯仿的特性，在DNA粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是：__________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 然后用体积分数为95%的冷酒精溶液使DNA析出。‎ 解析：(1)从题目实验步骤看出，该实验的课题是探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响。(2)在第二步中，为了防止DNA断裂，要用玻璃棒“缓缓地”搅拌。(3)从题表中结果看出，相同材料在低温保存下的DNA提取量大，这是由于低温抑制了相关酶的活性，DNA降解速度慢；在相同条件下，蒜黄组蓝色最深，说明相同条件下从蒜黄中提取的DNA量最大。(4)由于氯仿密度比水大，可使蛋白质变性沉淀，而与水和DNA均不相溶，故可将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合，静置一段时间，吸取上清液。‎ 答案：(1)探究不同材料和不同保存温度对DNA提取量的影响　(2)DNA断裂　(3)①等质量的不同实验材料，在相同的保存温度下，从蒜黄中提取的DNA量最多　②低温抑制了相关酶的活性，DNA降解速度慢　(4)将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合，静置一段时间，吸取上清液 ‎11．干扰素是动物或人体细胞受到病毒感染后产生的一种糖蛋白，具有抗病毒、抑制细胞增殖及抗肿瘤的作用。培育转干扰素基因马铃薯植株的大致流程如图所示。请回答下列问题：‎ ‎(1)过程①中剪切质粒和目的基因时所需要的工具酶是________________，使用上述酶的优点是____________________________________(答两点)。‎ ‎(2)过程②中将重组质粒导入根瘤农杆菌时，常用________处理根瘤农杆菌，使其成为感受态细胞，最终使干扰素基因插入马铃薯细胞的________________上。‎ ‎(3)在分子水平上检测转基因是否成功包括三个方面：‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：据图分析可知，过程①表示构建基因表达载体，需要使用的工具酶有限制酶和DNA连接酶；过程②表示将重组质粒导入植物细胞，利用的是农杆菌转化法；过程③表示脱分化形成愈伤组织；过程④表示再分化形成胚状体，进而发育成完整植株的过程。(1)过程①中剪切质粒和目的基因时所需要的工具酶是PstⅠ、EcoRⅠ，分别使用这两种限制酶，可以防止目的基因被破坏，确保目的基因以唯一方式和质粒连接。(2)图中将重组质粒(含有目的基因)导入根瘤农杆菌时，常用Ca2＋处理根瘤农杆菌，使其成为感受态细胞，以便重组质粒的导入，最终使干扰素基因插入马铃薯细胞的染色体DNA上。(3)在分子水平上检测转基因是否成功包括目的基因、mRNA和蛋白质的检测，即检测转基因生物的DNA是否插入干扰素基因，检测干扰素基因是否转录出mRNA，检测干扰素基因是否翻译出干扰素。‎ 答案：(1)PstⅠ、EcoRⅠ　可防止目的基因被破坏；确保目的基因以唯一方式和质粒连接　(2)Ca2＋　染色体DNA　(3)检测转基因生物的DNA是否插入干扰素基因，检测干扰素基因是否转录出mRNA，检测干扰素基因是否翻译出干扰素