【生物】2021届新高考一轮复习人教版第九单元专题二十五　基因工程作业

【生物】2021届新高考一轮复习人教版第九单元专题二十五　基因工程作业

专题二十五　基因工程 ‎　 ‎ 考点1 基因工程的基本工具与操作程序 ‎1.[2020北京朝阳区模拟]为增强玉米抗旱性,研究者构建含有某微生物抗旱基因E的重组质粒,用农杆菌转化法转入玉米幼胚组织细胞中,获得抗旱的转基因玉米。下列相关叙述错误的是(　　)‎ A.提取该微生物mRNA逆转录为cDNA,通过PCR可获得大量目的基因 B.将重组质粒置于经CaCl2处理的农杆菌悬液中,可以获得转化的农杆菌 C.用农杆菌转化法将E基因转入玉米幼胚组织细胞需要严格进行无菌操作 D.用E蛋白基因进行核酸分子杂交,可在个体水平检测转基因玉米的抗旱性状 ‎2.[2020山东师大附中模拟]在DNA的粗提取和鉴定实验中,提取鸡血细胞的核物质和析出含DNA的黏稠物的操作过程中均用到蒸馏水,其作用在于(　　)‎ A.前者用来溶解血细胞,后者用来溶解DNA B.前者使DNA从核中分离出来,后者使DNA析出 C.前者用来分离细胞核和细胞质,后者用来提取DNA D.前者使血细胞吸水破裂,后者用来稀释NaCl溶液 ‎3.[2020广东六校联考,15分]现有甲、乙两种双子叶植物,植物甲因含有抗旱基因而具有极强的抗旱性,植物乙抗旱性低。若将该抗旱基因转移至植物乙中,有可能提高后者的抗旱性。目前,基因工程中使用的限制酶主要是从原核生物中分离纯化获得的。含有限制酶的细胞通常还具有相应的甲基化酶,它可对自身DNA序列进行甲基化修饰。回答下列问题:‎ ‎(1)为获取抗旱基因,可以先从植物甲中提取该基因的mRNA,然后经　　　　过程获得cDNA。基因工程的核心步骤是　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)使用PCR技术扩增抗旱基因时,可选择图中A、B、C、D四种单链DNA片段中的　　　　作为引物,此过程还需要　　　　酶,但不需要解旋酶,而是利用　　　　使DNA解旋。 ‎ ‎(3)原核细胞中的限制酶可切割外源DNA,但不破坏自身DNA,其原因可能是①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)在大田里栽培转基因植物时,要求转基因植物与传统作物之间间隔足够远的距离,以免　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎4.[2020湖北八校第一次联考,15分]利用农杆菌转化法可将抗病基因(来自拟南芥)导入玉米细胞而获得抗病植株。根据所学知识回答下列问题:‎ ‎(1)若对拟南芥的抗病基因进行大量扩增,应用　　　　技术。 ‎ ‎(2)获得抗病玉米植株工程中的核心步骤是　　　　,其目的是使抗病基因在受体细胞中稳定存在,并能遗传给下一代,同时使　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)农杆菌转化法利用农杆菌中的Ti质粒上的　　　　可以转移到受体细胞,并整合到受体细胞的　　　　上的特点,使抗病基因在受体细胞中的遗传特性得以稳定维持和表达。 ‎ ‎(4)将含抗病基因的受体细胞培育为抗病植株的原理是　　　　。 ‎ ‎(5)若要在个体水平上检测转基因玉米是否有抗病特性,需要做　　　　实验。 ‎ ‎(6)为避免抗病基因通过花粉传播进入其他植物而导致“基因污染”,应将抗病基因导入　　　　(填“细胞核”或“细胞质”)。 ‎ ‎5.[2020安徽示范高中联考,15分]南极某种鱼含有抗冻基因,如图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图。请回答下列相关问题:‎ ‎(1)利用①过程的方法获取目的基因需要用到　　　　酶。②过程中常需要用到的工具酶是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(2)通过①、②过程成功构建的重组质粒,除目的基因外,还应该具备　 等。 ‎ ‎(3)将目的基因导入番茄体细胞的方法是利用农杆菌的　　　　作用,其原理是　  　。 ‎ ‎(4)要确认抗冻基因是否在转基因番茄植株中表达出相应的蛋白质,可以采用　　　　　　　　　方法,除进行分子检测外,有时还需要进行　　　　　　　　的鉴定。 ‎ ‎6.[2019云南腾冲调研,11分]如图表示以鸡血为实验材料进行DNA的粗提取与鉴定的操作程序,请分析回答下列问题。‎ ‎ (1)步骤一中,向鸡血细胞液中加入　　　 　并搅拌,可使鸡血细胞破裂。 ‎ ‎(2)步骤二中,过滤后收集含有DNA的　　 　　。 ‎ ‎(3)步骤三、四的操作原理是　　　　　　　　　　　;步骤四中,通过向溶液中加入　　　　调节NaCl溶液的物质的量浓度至　　　　mol/L左右时,DNA将会析出,过滤去除溶液中的杂质。 ‎ ‎(4)步骤七中向步骤六过滤后的　　　　中加入等体积的冷却的　　　　,静置2~3 min,溶液中会出现　　　　色丝状物,这就是粗提取的DNA。 ‎ ‎(5)步骤八:DNA与　　　　试剂,沸水浴5 min,冷却后,溶液呈　　 　　色。 ‎ 考点2 基因工程的应用与蛋白质工程 ‎7.[2020山东潍坊、临沂模拟,12分]用基因工程技术生产羧酸酯酶(CarE)制剂的流程如图所示。回答下列问题:‎ ‎(1)①过程所需的酶是　　　　。 在构建基因表达载体过程中,构建的重组质粒上启动子的本质是　　　　　　　　,作用是　 。 ‎ ‎(2)实现②过程常用PCR技术,利用该技术扩增目的基因的前提是要有　　　　　　　　　　　　, 以便合成引物。为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接,需在引物的5'端加上限制酶酶切位点,且常在两条引物上设计加入不同的限制酶酶切位点,主要目的是　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)过程③将重组质粒导入大肠杆菌时,首先用Ca2+处理大肠杆菌,目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,然后将　　　　溶于缓冲液中与该大肠杆菌混合,在一定温度下完成转化。 ‎ ‎8.[2020贵州贵阳模拟,10分]科学家将人的生长激素基因与pBR322质粒进行重组。pBR322质粒含有两个抗生素抗性基因和五个限制酶切点(如图1)。将重组质粒导入大肠杆菌,并成功地在大肠杆菌中表达。据图回答问题。‎ ‎　　　　　 图1　　　　　　　　　　　　图2‎ ‎(1)科学家从人体的　　　　　　　　(填“下丘脑”“垂体”或“甲状腺”)细胞中获取的mRNA,在　　　　　　　　酶的作用下可合成人的生长激素基因。 ‎ ‎(2)将重组质粒导入大肠杆菌,用含抗生素的培养基进行培养(如图2),通过观察大肠杆菌的生长、繁殖情况判断,限制酶a的切点有以下几种可能:‎ ‎①受体菌在培养基A和培养基B上都能生长、繁殖形成菌落,则限制酶a的切点是图1中的切点2。‎ ‎②如果受体菌在培养基A上能生长、繁殖形成菌落,而不能在培养基B上生长、繁殖,则限制酶a的切点是图1中的　　　　　　　　,即目的基因插入了　　　　　　　　　　　　中。 ‎ ‎③如果受体菌在培养基A上不能生长、繁殖形成菌落,而在培养基B上能生长、繁殖,则限制酶a的切点是图1中的　　　　,即目的基因插入了　 中。 ‎ ‎9.[2020河北唐山模拟,15分]人胰岛素基因中含有内含子,而大肠杆菌基因中没有,而且大肠杆菌没有人体细胞所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。回答下列问题:‎ ‎(1)选用大肠杆菌作为受体细胞是因为其具有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出两点即可)等优点。 ‎ ‎(2)某同学从人的基因组文库中获得了胰岛素基因,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到胰岛素,其原因是 ‎  　, 解决该问题的方法是 ‎  　。 ‎ ‎(3)科学家们研制出了胰岛素类似物,如甘精胰岛素是将人胰岛素A链第21位的氨基酸换成了甘氨酸,B链的链尾加了两个精氨酸,从而使胰岛素具有结构更稳定、作用持续时间长、模拟生理性人胰岛素分泌模式等优点。‎ ‎①从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的　　　 　进行改造。 ‎ ‎②以人胰岛素基因序列为基础,获得甘精胰岛素基因的途径有修饰　　　 　基因或合成　　 　　基因。 ‎ ‎③通过这种技术获得甘精胰岛素后还需要对其生物　　　 　进行鉴定。 ‎ ‎10.[2020辽宁五校联考,15分]肺细胞中的let-7基因表达减弱,癌基因RAS表达增强,会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let-7基因导入肺癌细胞实现了其在细胞内的表达。该基因工程技术基本流程如图1。‎ ‎(1)获取let-7基因后可采用　　　　技术进行扩增,进行过程①时,将let-7基因与载体重组,需要的两类酶是 ‎　　　　　　　　和　　　　　　　　。载体上RNA聚合酶识别和结合的部位称为　 　　　。  ‎ ‎(2)进行过程②时,如出现贴壁生长现象,可用　　　 　酶处理,以利于传代培养。 ‎ ‎(3)从细胞水平上分析,研究人员知道let-7基因成功表达的依据是　　　　 　。 ‎ ‎(4)进一步研究发现,let-7基因能影响癌基因RAS的表达,其影响机理如图2。据图分析,可通过　　　　　　　　　　　　　的方法 ,直接检测let-7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制,可能是由细胞中　　　　　　(填“RAS mRNA”或“RAS蛋白”)含量减少引起的。 ‎ ‎　 ‎ ‎1.[2020湖北武汉部分学校质检,15分]含有限制酶的细胞中通常还具有相应的甲基化酶,这两种酶(作用于DNA分子)有相同的作用序列,但具有不同的催化功能。甲基化酶可以对DNA序列进行修饰,使限制酶不能对这一序列进行识别和切割。回答下列问题:‎ ‎(1)目前,基因工程中使用的限制酶主要是从　　　　　　生物中分离纯化获得的。构建基因组文库和cDNA文库的过程中需要使用DNA连接酶的是　　　　　　　(填“基因组文库”“cDNA文库”或“基因组文库和cDNA文库”)。 ‎ ‎(2)为在短时间内大量获得目的基因,可用的技术是　　　　　　　　。目的基因获取之后,需要　　　　　　　　　　　　,此步骤是基因工程的核心。 ‎ ‎(3)用酵母菌合成的人胰岛素和利用细菌合成的人胰岛素在空间结构上存在一定差异,其原因是 ‎  　。 ‎ ‎(4)含有某种限制酶的细胞,可以利用限制酶切割外源DNA,但不破坏细胞自身的DNA,其原因可能有①　　　　　　　　　　　　　　　　;②　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎2.[2020广东七校第一次联考,15分]请回答下列问题:‎ ‎(1)DNA序列分析的方法为基因序列图的绘制提供了可能。DNA合成仪的问世为　　　　　、　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　的获得提供了方便。 ‎ ‎(2)研究人员用大肠杆菌作生产菌,利用基因工程技术分别生产胰岛素两条链。由A、B两条肽链可推导出A、B对应基因的碱基序列,依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。因为A、B对应基因中的脱氧核苷酸数量较少,常用　　　　　　　　　　　　　的方法获取目的基因。 ‎ ‎(3)检测A、B对应基因是否导入受体细胞时,常用　　　　　　　　　　　　　　作探针。检测A、B对应基因是否表达常用　　　　　　　　杂交方法。 ‎ ‎(4)引导肽是由引导肽基因控制合成的一段多肽序列,若在胰岛素的A、B肽链的前端加上引导肽序列,可将A、B肽链引导到大肠杆菌的细胞膜外,便于A、B肽链的提取。为实现上述目的,操作是　　　　　　　　　　　　　　　　。在以后的体外加工过程中,需要用　　　　　　　　　　　　切除引导肽。 ‎ ‎3.[2020四省八校联考,15分]钙依赖蛋白激酶(CDPK)在植物的信号传导和提高植物抗性方面发挥着重要作用,科学家通过将CDPK基因导入拟南芥中,来获得具有抗性的新品种。如图为某种质粒和含CDPK基因的DNA片段示意图,图中标记了限制酶的切割位点。回答下列问题。‎ ‎(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成,也可以从基因文库中获得。基因文库包括　　　　　　　　　　　　　　。为了使CDPK基因插入质粒中,应选取　　　　　　　　两种限制性核酸内切酶分别切割质粒和含目的基因的DNA片段。 ‎ ‎(2)将获取的CDPK基因进行PCR扩增,目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是 ‎ 　 。 ‎ ‎(3)图中所示的质粒为Ti质粒,操作过程中需要把CDPK基因插入质粒的T-DNA片段中,T-DNA片段在转化中的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。可以用　　　　　　　　　　　　　　　　作探针检测CDPK基因是否导入拟南芥细胞,导入成功的标志是　。 ‎ ‎(4)为研究CDPK基因表达载体对拟南芥的遗传转化的影响,待转化后的拟南芥植株生长成熟后,采集其种子,播种于含 ‎　　　　　　　　　　　　的MS培养基中进行抗性筛选。 ‎ ‎4.[2020辽宁五校联考,15分]在α-淀粉酶基因诱导表达机制的研究中,为了检测方便,常将α-淀粉酶基因的启动子分离出来与报告基因(其编码产物能被快速检测到)整合,以构建含有α-淀粉酶基因启动子的嵌合基因。请回答下列问题:‎ ‎(1)要获得α-淀粉酶基因的启动子,可以使用　　　　　对目的基因片段进行切割。在体外常利用　　　　技术扩增启动子,利用该技术扩增启动子时,需要向反应体系中加入　　　　　来引导启动子的复制。在DNA连接酶的作用下,启动子与报告基因通过　　　　　(填化学键)连接,以构建嵌合基因。 ‎ ‎(2)基因工程中除质粒外,　　　　　和　　　　　也可作为载体。 ‎ ‎(3)下图是含有赤霉素响应复合体(包括box1、box2、box3三个响应元件)和α-淀粉酶基因的DNA 片段示意图。‎ 实验表明赤霉素诱导产生的MYB蛋白与赤霉素某响应元件结合后诱导α-淀粉酶基因mRNA的产生。现有三种类型的赤霉素响应元件(box1、box2、box3)缺陷植株,请确定MYB蛋白结合的赤霉素响应元件的类型,简要写出实验思路。‎ ‎5.[2019河南郑州三测,15分]科研人员利用基因工程技术将乙烯合成酶的反义基因导入番茄中获得了耐储存的转基因番茄,其原理如图所示:‎ ‎(1)番茄果实内发育中的种子会产生较多　　　　,该激素达到一定的浓度后,会促进乙烯的合成,从而加快果实成熟。 ‎ ‎(2)培育该转基因番茄过程中,目的基因是　　　　,核心步骤是　　　　　　　　　　　。若要迅速获得大量目的基因,常用的技术是　 　　　(写中文全称)。 ‎ ‎(3)重组质粒导入番茄细胞时,可以先让番茄细胞经过　　　　得到愈伤组织,再把愈伤组织浸入含有重组质粒的　　　　菌液中,通过该菌的　　　　作用使目的基因进入番茄细胞。这种方法往往需要将目的基因结合到　　　　上,并最终将目的基因插入番茄细胞的　　　　上。 ‎ ‎(4)据图分析,乙烯合成酶的反义基因与乙烯合成酶基因的异同是　 。 ‎ 转基因番茄中乙烯含量低的原因是乙烯合成酶的反义基因转录出的mRNA与乙烯合成酶基因转录出的mRNA进行　　　　,形成了双链RNA,从而阻断了乙烯合成酶基因表达的　　　　过程。 ‎ ‎(5)采摘后的这种转基因番茄耐储存,但不能正常成熟,为了在食用前让其成熟,可采用的措施是　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎6.[2019广东惠州一调,15分]科学家通过利用PCR定点突变技术对Rubisco基因进行了改造,提高了光合作用过程中Rubisco对CO2的亲和力,从而显著提高了植物的光合作用速率。请回答下列问题:‎ ‎(1)Rubisco的作用是催化CO2的固定过程,从而直接加快光合作用的　　 　　反应速率。 ‎ ‎(2)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　　 　　;扩增过程需要加入　　 　　酶。 ‎ ‎(3)启动子的作用是　　　　　　　　　　　　。目的基因能在不同生物体内正常表达,说明　　　　　。PCR定点突变技术属于　　 　　工程的范畴。 ‎ ‎(4)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;导入目的基因的植物受体细胞还需用到植物细胞工程中的　　　　技术,才能最终获得转基因植物。 ‎ ‎7.[2019福建六校第三次联考,15分]蜘蛛丝是自然界中机械性能最好的天然蛋白纤维,其强度高于制作防弹衣的凯夫拉纤维,有广泛的应用前景。但如何大量获取蜘蛛丝纤维的问题一直难以解决。2018年8月,中科院分子植物科学卓越创新中心利用基因工程技术成功在家蚕丝腺和蚕茧中大量表达蜘蛛丝蛋白。回答下列问题:‎ ‎(1)构建基因表达载体时(如图所示),需要在目的基因前后两端分别引入　　　　　的酶切位点,该方法比用同一种酶进行酶切的优势是　　　　　　　　　　　(答出一点即可) ‎ ‎(2)利用PCR技术扩增蜘蛛丝基因前,需根据目的基因的核苷酸序列设计　　　　种引物,进行PCR时需加热至90~95 ℃然后冷却至55~60 ℃,此操作的目的是　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)为能从蚕丝中提取蛛丝蛋白,基因表达载体中目的基因的首段必须含有使其仅能在蚕的丝腺细胞中特异性表达的　　　　。当其与　　　　识别和结合,才能驱动转录过程,最终翻译成功。 ‎ ‎(4)在研究过程中,发现目的基因已经插入到蚕丝腺细胞染色体的DNA上,蚕丝中却未能提取到蜘蛛丝,请分析原因及检测方法　 。 ‎ ‎(5)研究人员发现若将蛛丝蛋白31号位的色氨酸替换为酪氨酸,蛛丝韧性可提高50%,此成果所用到的工程技术为　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎　 ‎ ‎1.[社会责任][15分]某乙型肝炎疫苗是把编码乙型肝炎病毒表面抗原的基因定向插入酵母菌细胞中,使之充分表达,经纯化后而制得的疫苗。回答下列问题:‎ ‎(1)人体接种乙型肝炎疫苗后,该疫苗可作为　　　 　刺激机体发生特异性免疫反应。乙型肝炎疫苗先后接种多次,其目的是 ‎　 。 ‎ ‎(2)如果已知乙型肝炎病毒表面抗原的氨基酸序列,可以推测出相应目的基因的核苷酸序列,但推测出的目的基因核苷酸序列并不是唯一的,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。获得编码乙型肝炎病毒表面抗原的基因后,常采用　　　　　技术在体外将其扩增。 ‎ ‎(3)将编码乙型肝炎病毒表面抗原的基因导入酵母菌细胞之前需要构建基因表达载体,这一过程中需要的工具酶主要有　　　　　　　　　　　　　　。构建的基因表达载体中,编码乙型肝炎病毒表面抗原的基因应该位于　　　　　　　之间。 ‎ ‎(4)将编码乙型肝炎病毒表面抗原的基因导入酵母菌细胞时,使该基因在酵母菌细胞中得以稳定遗传的关键是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。为了检测导入酵母菌体内的编码乙型肝炎病毒表面抗原的基因是否成功表达,请写出实验思路:　　　　　  　。 ‎ ‎2.[社会责任][14分]中国科研人员首次将与Fib-H基因类似的人工丝蛋白基因导入被敲除Fib-H基因的蚕受精卵内,对蚕受精卵的基因进行改造,这种基因编辑成功的蚕受精卵长大后,吐出的丝中就含有人工丝蛋白。含有人工丝蛋白的蚕茧可发出绿色荧光,比正常的蚕茧更加轻薄。通过这种技术,可以让家蚕不再只吐蚕丝,而是按照实际需要吐出其他蛋白。请回答下列问题:‎ ‎(1)获得人工丝蛋白是通过　　　　　　　,对　　　　蚕丝蛋白进行改造,以满足人类生产和生活的需求。 ‎ ‎(2)将人工丝蛋白基因导入蚕受精卵内之前,需要操作的核心步骤是　　　　　　　　　,其目的是使该基因在蚕受精卵中　　　　　　,并且可以遗传给下一代,同时,使其能够表达 和　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)将人工丝蛋白基因导入蚕受精卵内常用的方法是　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)绿色荧光蛋白基因可以作为　　　　　,用于鉴别蚕受精卵中是否含有人工丝蛋白基因。 ‎ 专题二十五　基因工程 ‎1.D　提取组织mRNA进行逆转录后得到的cDNA可以作为PCR的模板,通过PCR技术进行体外扩增可获得大量目的基因,A正确;用CaCl2处理农杆菌,使其处于易于吸收周围环境中的DNA分子的感受态,有利于目的基因导入受体细胞,B正确;用农杆菌转化法将E基因转入玉米幼胚组织细胞进行植物组织培养时,需要严格进行无菌操作,保证无菌环境,C正确;用E蛋白基因进行核酸分子杂交,检测到玉米细胞中具有E蛋白基因,但E蛋白基因不一定能成功表达,因此培育出的玉米不一定具有抗旱能力,D错误。‎ ‎2.D　在DNA的粗提取和鉴定实验中,提取鸡血细胞的核物质和析出含DNA的黏稠物的操作中向烧杯中加入蒸馏水的作用分别是使血细胞吸水涨破,释放DNA;降低NaCl溶液的浓度,使DNA析出,故选D。‎ ‎3.(除标明外,每空2分)(1)逆转录　构建基因表达载体　(2)B、C　Taq(1分)　高温　(3)①细胞自身的DNA分子没有该限制酶的识别序列　②甲基化酶对细胞自身的DNA进行甲基化修饰,限制酶无法识别修饰后的DNA序列　(4)目的基因随花粉传播到传统植物中,造成基因污染 ‎【解析】　(1)从植物甲细胞中提取目的基因的mRNA,需通过逆转录获得cDNA。基因工程的核心步骤是构建基因表达载体。(2)DNA合成的方向为5'→3',因此使用PCR技术扩增抗旱基因时,应选用图中的B、C作为引物,该过程需要Taq酶,不需要解旋酶,而是利用高温使DNA解旋。(3)原核细胞中的限制酶可切割外源DNA,但不破坏自身的DNA,可能的原因是细胞自身DNA分子中没有该限制酶的识别序列;甲基化酶对细胞自身的DNA进行甲基化修饰,限制酶无法识别修饰后的DNA序列。(4)在大田里栽培转基因植物时,要求转基因植物和传统作物之间间隔足够远的距离,以免目的基因随花粉传播到传统植物中,造成基因污染。‎ ‎4.(除标明外,每空2分)　(1)PCR(1分)　(2)构建基因表达载体　抗病基因能够表达和发挥作用　(3)T-DNA　染色体DNA　(4)(植物)细胞具有全能性　(5)病原体的接种　(6)细胞质 ‎【解析】　(1)可采用PCR技术对目的基因进行大量扩增。(2)获得转基因植株的核心步骤是构建基因表达载体,其目的是使抗病基因(目的基因)在受体细胞中稳定存在,并能遗传给下一代,同时使抗病基因(目的基因)能够表达和发挥作用。(3)农杆菌转化法利用农杆菌中Ti质粒上的 T-DNA可以转移到受体细胞,并整合到受体细胞染色体DNA上的特点,使抗病基因在受体细胞得以稳定维持和表达。(4)将含抗病基因的受体细胞培养为抗病植株是通过植物组织培养实现的,所以其原理是(植物)细胞具有全能性。(5)若要从个体水平检测转基因玉米是否具有抗病特性,应做病原体的接种实验。(6)为了避免抗病基因通过花粉传播而导致基因污染,应将抗病基因导入受体细胞的细胞质中,因为花粉中含有核基因,几乎不含质基因。‎ ‎5.(除标明外,每空2分)(1)逆转录　限制酶和DNA连接酶　(2)启动子、终止子、标记基因　(3)转化　目的基因随农杆菌中Ti质粒上的T-DNA转移至受体细胞,整合到受体细胞中的染色体 DNA上并且能够稳定存在并表达(3分)　(4)抗原—抗体杂交　个体生物学水平 ‎【解析】　(1)由图可知,①过程是获取目的基因,利用①过程的方法获取目的基因需要以mRNA为模板合成DNA(目的基因),该过程需要用到逆转录酶。②过程是构建重组质粒,即构建基因表达载体,需要用到的工具酶是限制酶和DNA连接酶。(2)通过①、②过程成功构建的重组质粒,除目的基因外,还必须有启动子、终止子、标记基因等。(3)将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法。农杆菌可将其中的Ti质粒上的T-DNA 转移至受体细胞,并整合到受体细胞染色体的DNA上。根据农杆菌的这一特点,若将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上,通过农杆菌的转化作用,就可使目的基因进入植物细胞,并将其插入植物细胞染色体的DNA上,使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。(4)要确认抗冻基因是否在转基因番茄植株中表达出相应的蛋白质,可以采用抗原—抗体杂交法,除进行分子检测外,有时还需要进行个体生物学水平的鉴定。‎ ‎6.(除标明外,每空1分)(1)蒸馏水　(2)滤液　(3)DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同,通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质(2分)　蒸馏水　0.14　(4)滤液　酒精　白　(5)二苯胺　蓝 ‎【解析】　(1)破碎鸡血细胞的方法是向鸡血细胞液中加入蒸馏水并搅拌,使鸡血细胞破裂并释放出DNA。(2)在步骤二中,鸡血细胞破裂后释放的DNA存在于滤液中。(3)DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同,步骤三、四的操作原理是DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同,通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质。DNA在物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低,步骤四中,通过向溶液中加入蒸馏水调节NaCl溶液的物质的量浓度至0.14 mol/L左右时,DNA将会析出。(4)步骤七是DNA的初步纯化,是通过向步骤六过滤后的滤液中加入等体积的冷却的酒精,静置2~3 min,溶液中会出现白色丝状物。(5)DNA与二苯胺试剂,沸水浴5 min,冷却后溶液呈蓝色。‎ ‎7.(1)逆转录酶(1分)　一段有特殊结构的DNA片段(1分)　供RNA聚合酶识别、结合以驱动目的基因的转录(2分)　(2)一段已知目的基因的核苷酸序列(2分)　使目的基因能定向插入表达载体,减少自连(2分)　(3)使大肠杆菌处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态(2分)　重组质粒 (基因表达载体)(2分)‎ ‎【解析】　(1)图中①过程表示利用mRNA通过逆转录法合成相应的DNA的过程,需要逆转录酶的催化。基因表达载体的组成包括目的基因、标记基因、启动子、终止子等,其中启动子的本质是一段有特殊结构的DNA片段,其作用是供RNA聚合酶识别、结合以驱动目的基因的转录。(2)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,以便合成引物。根据题意分析,在构建基因表达载体时,需要在引物的5'端加上限制酶酶切位点,且常在两条引物上设计加入不同的限制酶酶切位点,主要目的是使目的基因能定向插入表达载体,减少自连。(3)在将重组质粒导入大肠杆菌时,需要先用Ca2+处理大肠杆菌,使大肠杆菌处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,然后将重组质粒溶于缓冲液中与该大肠杆菌混合,在一定温度下完成转化。‎ ‎8.(除标明外,每空2分)(1)垂体(1分)　逆转录(1分)　(2)②切点3或切点4或切点5(少一个或错一个扣1分)　四环素抗性基因　③切点1　氨苄青霉素抗性基因 ‎【解析】　(1)人的生长激素是由垂体细胞分泌的,因此从人体的垂体细胞中获取的mRNA,在逆转录酶的作用下可合成人的生长激素基因。(2)若限制酶a的切点为切点1,则质粒上的氨苄青霉素抗性基因受到破坏,受体菌在培养基A中不能生长;若限制酶a的切点为切点3或切点4或切点5,则四环素抗性基因受到破坏,受体菌在培养基B上不能生长;若限制酶a的切点为切点2,则氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因都未受到破坏,受体菌在培养基A和培养基B上都能生长。‎ ‎9.(1)繁殖快、容易培养、代谢旺盛(答出两点即可,3分)　(2)胰岛素基因有内含子,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,无法表达出胰岛素(2分)　从cDNA文库中获得胰岛素基因(合理即可,2分)　(3)①氨基酸序列(2分)　②人胰岛素(2分)　甘精胰岛素(2分)　③功能(2分)‎ ‎【解析】　(1)选用大肠杆菌作为基因工程的受体细胞,原因是大肠杆菌具有繁殖快、易培养、代谢旺盛、遗传物质相对较少等优点。(2)从人的基因组文库中获得的胰岛素基因含有内含子,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,因此,以大肠杆菌作为受体细胞不能得到胰岛素。从cDNA文库中获得的胰岛素基因不含有内含子,将其转移到大肠杆菌细胞中能表达出胰岛素。(3)根据题中信息,将人胰岛素A链第21位的氨基酸换成甘氨酸,B链的链尾加两个精氨酸,可使胰岛素具有结构更稳定、作用持续时间长等优点。若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的氨基酸序列进行改造。获得甘精胰岛素基因的途径为修饰人胰岛素基因或合成甘精胰岛素基因。通过蛋白质工程获得甘精胰岛素后还需要对其生物功能进行鉴定。‎ ‎10.(除标明外,每空2分)(1)PCR(1分)　限制性核酸内切酶(或限制酶)　DNA连接酶　启动子　(2)胰蛋白　(3)发现肺癌细胞的增殖受到抑制　(4)从细胞中提取RNA进行分子杂交　RAS蛋白 ‎【解析】　(1)获取目的基因(let-7基因)后,可采用PCR技术进行扩增。构建重组载体时常用的工具酶为限制性核酸内切酶和DNA连接酶。载体上RNA聚合酶识别和结合的部位称为启动子。(2)细胞培养时如出现贴壁生长现象,可用胰蛋白酶处理,使细胞分散开来。(3)根据题中信息肺细胞中的“let-7基因表达减弱,癌基因RAS表达增强,会引发肺癌”推测,从细胞水平上分析,研究人员知道let-7基因成功表达的依据是发现肺癌细胞的增殖受到抑制。(4)结合图中信息可知,可从细胞中提取RNA进行分子杂交来直接检测let-7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制,可能是由细胞中RAS蛋白含量减少引起的。‎ ‎1.(1)原核(2分)　基因组文库和cDNA文库(2分)　(2)PCR(2分)　构建基因表达载体(2分)　(3)酵母菌是真核生物,其细胞中的内质网和高尔基体能对人胰岛素进行加工,而细菌则不能(3分)　(4)细胞自身的DNA分子中没有该限制酶的识别序列(2分)　甲基化酶对细胞自身的DNA 分子进行了修饰(2分)‎ ‎【解析】　(1)基因工程中使用的限制酶主要来源于原核生物。构建基因组文库和cDNA文库的过程中都需要将DNA片段与载体连接起来,即两个过程都需要使用DNA连接酶。(2)利用PCR技术可以在短时间内大量扩增目的基因。构建基因表达载体是基因工程中的核心操作。(3)酵母菌和细菌分别是真核生物、原核生物,真核生物的细胞中分泌蛋白在核糖体中合成后还需要内质网和高尔基体的加工,而原核细胞中没有内质网和高尔基体,因此,用酵母菌合成的人胰岛素和利用细菌合成的人胰岛素在空间结构上有差异。(4)含有某种限制酶的细胞,可以利用限制酶切割外源DNA,但不破坏自身细胞的DNA,原因可能是细胞自身的DNA分子中没有该限制酶的识别序列,也可能是细胞自身的DNA被甲基化酶进行了修饰。‎ ‎2.(除标明外,每空2分)(1)引物(1分)　探针(1分)　小分子量DNA基因(1分)　(2)氨基酸和密码子的配对关系和碱基互补配对原则　人工合成　(3)放射性同位素标记的A、B对应基因　抗原—抗体　(4)将A、B对应基因连接在引导肽基因后　肽酶 ‎【解析】　(1)DNA合成仪的问世为引物、探针、小分子量DNA基因的获得提供了方便。(2)根据蛋白质的氨基酸序列可以推测出mRNA的碱基序列,然后根据碱基互补配对原则可以推测出基因的碱基序列。(3)检测目的基因是否导入受体细胞,可以采用放射性同位素标记的目的基因作为探针。检测目的基因是否表达,可采用抗原—抗体杂交的方法。(4)在胰岛素的A、B肽链的前端加上引导肽序列,可将A、B肽链引导到大肠杆菌的细胞膜外,据此可知将A、B对应基因连接在引导肽基因的后面,即可以达到上述目的。在以后的体外加工过程中,需要用肽酶切除引导肽。‎ ‎3.(除标明外,每空2分)(1)基因组文库和cDNA文库　XbaⅠ和SmaⅠ　(2)Taq酶热稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活(3分)　(3)T-DNA片段能携带CDPK基因融合到受体细胞的染色体DNA上　放射性同位素标记的含有CDPK基因的DNA片段　显示出杂交带　(4)卡那霉素 ‎【解析】　(1)基因文库包括基因组文库和cDNA文库。分析题图,要将CDPK基因从DNA片段上切割下来,可以选择EcoRⅠ限制酶和XbaⅠ限制酶或SmaⅠ限制酶和XbaⅠ限制酶,若用EcoRⅠ限制酶切割质粒,会使卡那霉素抗性基因受到破坏,因此为了将CDPK基因插入质粒中,需使用SmaⅠ限制酶和XbaⅠ限制酶分别切割质粒和含目的基因的DNA片段。(2)用PCR技术扩增目的基因需要在高温下进行,Taq酶热稳定性高,而大肠杆菌的DNA聚合酶在高温下会失活。因此,在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶。(3)因为T-DNA能携带CDPK基因转移到受体细胞,并且整合到受体细胞的染色体DNA上。所以在操作过程中需要把CDPK基因插入Ti质粒的T-DNA片段中。可用放射性同位素标记的含有CDPK基因的DNA片段作探针来检测CDPK基因是否导入拟南芥细胞,若出现杂交带,则说明导入成功。(4)由于构建的基因表达载体中含有卡那霉素抗性基因,故需将转化后的拟南芥植株的种子播种于含卡那霉素的MS培养基中进行抗性筛选。‎ ‎4.(1)限制酶(1分)　PCR(2分)　引物(2分)　磷酸二酯键(2分)　(2)λ噬菌体的衍生物(2分)　动植物病毒(2分)　 (3)将MYB蛋白分别导入三种赤霉素响应元件缺陷植株的细胞中,一段时间后检测细胞内是否有α-淀粉酶基因mRNA,没有α-淀粉酶基因mRNA的植株所缺少的响应元件即MYB蛋白结合的赤霉素响应元件类型。(4分)‎ ‎【解析】　(1)要获得α-淀粉酶基因的启动子,可以使用限制酶对目的基因片段进行切割。在体外常利用PCR技术扩增启动子,利用PCR技术扩增启动子时,需要向反应体系中加入引物来引导启动子的复制。在DNA连接酶的作用下,启动子与报告基因通过磷酸二酯键连接,以构建嵌合基因。(2)基因工程中除质粒外,λ噬菌体的衍生物和动植物病毒等也可作为运载体。(3)为确定MYB蛋白结合的赤霉素响应元件的类型,可将MYB蛋白分别导入三种赤霉素响应元件缺陷植株的细胞中,一段时间后检测细胞内是否有α-淀粉酶基因mRNA,没有α-淀粉酶基因mRNA的植株所缺少的响应元件即MYB蛋白结合的赤霉素响应元件类型。‎ ‎5.(除标明外,每空1分)(1)生长素　(2)乙烯合成酶的反义基因　基因表达载体的构建　多聚酶链式反应　(3)脱分化　农杆菌　转化　Ti质粒的T-DNA　染色体DNA　(4)组成它们的碱基对的种类、数量和排列顺序都相同,但转录出mRNA的模板链不同(2分)　碱基互补配对　翻译　(5)喷洒乙烯利(或与成熟的番茄或其他水果放在一起密封)(2分)‎ ‎【解析】　(1)番茄果实内发育中的种子会产生较多的生长素,该激素达到一定浓度后,会促进乙烯的合成。(2)由题意可知,培育该转基因番茄的过程中,目的基因是乙烯合成酶的反义基因,核心步骤是基因表达载体的构建。若要迅速获得大量目的基因,常用的技术是多聚酶链式反应(PCR)。(3)重组质粒导入番茄细胞时,可先让番茄细胞经过脱分化得到愈伤组织,再把愈伤组织浸入含有重组质粒的农杆菌菌液中,通过该菌的转化作用使目的基因进入番茄细胞。这种方法需要将目的基因结合到Ti质粒的T-DNA上,并最终将目的基因插入番茄细胞的染色体DNA上。(4)据图分析可知,组成乙烯合成酶的反义基因与乙烯合成酶基因的碱基对的种类、数量和排列顺序都相同,但转录出mRNA的模板链不同。转基因番茄中乙烯含量低的原因是乙烯合成酶的反义基因转录出的mRNA与乙烯合成酶基因转录出的mRNA进行碱基互补配对,形成了双链RNA,从而阻断了乙烯合成酶基因表达的翻译过程。(5)可通过喷洒乙烯利(或与成熟的番茄或其他水果放在一起密封)催熟不能正常成熟的转基因番茄。‎ ‎6.(除标明外,每空2分)(1)暗(1分)　(2)引物　耐高温的DNA聚合(或TaqDNA聚合)　(3)RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录出mRNA　整个生物界共用一套密码子　蛋白质　‎ ‎(4)农杆菌转化　植物组织培养 ‎【解析】　(1)光合作用的暗反应包括CO2的固定和C3的还原。Rubisco的作用是催化CO2的固定过程,从而直接加快光合作用的暗反应速率。(2)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。扩增过程是在较高温度下进行的,因此需要加入耐高温的DNA聚合酶。(3)启动子是一段有特殊结构的DNA片段,它是RNA聚合酶识别和结合的部位,有了它才能驱动基因转录出mRNA。目的基因能在不同生物体内正常表达,说明生物界共用一套密码子。PCR定点突变技术属于蛋白质工程的范畴。(4)将目的基因导入植物细胞的常用方法是农杆菌转化法;将转基因植物细胞培育成转基因植株还需要用到植物组织培养技术。‎ ‎7.(1)Xba Ⅰ和Sac Ⅰ(2分)　防止目的基因自身环化、防止目的基因反向连接(2分)　(2)2(1分)　使DNA解链,然后使引物结合到互补DNA链上(2分)　(3)启动子(1分)　RNA聚合酶(1分)　(4)蛛丝蛋白基因未能正常进行转录可用分子杂交技术检测(2分),蛛丝蛋白未能进行正常翻译可用抗原—抗体杂交技术检测(2分)　(5)蛋白质工程(2分)‎ ‎【解析】　(1)分析题图可知,图中XbaⅠ和SacⅠ所指位点是限制酶识别和切割的位置,切割图中质粒需使用这两种限制酶,则在目的基因的前后两端也需引入XbaⅠ和SacⅠ的酶切位点,这样才能保证切割后的质粒和切割后的目的基因产生的末端相同,以构建基因表达载体。用两种限制酶切割产生的位点不同,这样可以防止在构建基因表达载体时出现目的基因自身环化、目的基因反向连接。(2)利用PCR技术扩增目的基因时,需要以DNA的两条链为模板,因此需设计2种引物。该技术中加热至90~95 ℃是为了使DNA解链,然后冷却至55~60 ℃的目的是使引物结合到互补DNA链上。(3)为了能从蚕丝中提取蛛丝蛋白,基因表达载体中目的基因的首端必须含有使其特异性表达的启动子,启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点,能驱动转录。(4)蚕丝中未能提取到蜘蛛丝,有可能是目的基因没有进行转录或转录后没有进行翻译,欲确定蛛丝蛋白基因是否转录,可用分子杂交法进行检测,欲确定蛛丝蛋白基因是否翻译可用抗原—抗体杂交法。(5)将蛋白质的氨基酸序列进行改造从而使其功能发生相应改变,所采用的工程技术为蛋白质工程。‎ ‎1.(除标明外,每空2分)(1)抗原(1分)　使人体产生更多的抗体和记忆细胞　(2)决定氨基酸的密码子具有简并性(或决定一种氨基酸的密码子往往不是只有一种)(合理即可)　PCR(1分)　(3)限制酶和DNA连接酶　启动子和终止子　(4)确保编码乙型肝炎病毒表面抗原的基因插入酵母菌细胞的染色体DNA上　从转基因酵母菌体内提取蛋白质,用抗乙型肝炎病毒表面抗原的抗体进行抗原—抗体杂交(合理即可,3分)‎ ‎【解析】　(1)乙型肝炎疫苗中有乙型肝炎病毒表面抗原,可引起人体产生特异性免疫反应。乙型肝炎疫苗需多次接种的目的是使人体产生更多的抗体和记忆细胞,以发挥最大的预防效果。(2)由于mRNA上的密码子具有简并性,根据蛋白质的氨基酸序列推测出的mRNA的核苷酸序列也不是唯一的,由此推测出的基因的核苷酸序列不是唯一的。要获得大量的目的基因片段,可通过PCR技术进行扩增。(3)在构建基因表达载体过程中,需要用限制酶切割目的基因片段与载体,再用DNA连接酶把目的基因与载体连接起来。构建的基因表达载体中,启动子和终止子分别是基因表达中转录起始和终止的调控序列,目的基因需要插在启动子和终止子之间。(4)真核细胞分裂时细胞质DNA随机分配,不能确保细胞质中的目的基因在酵母菌细胞中稳定遗传,故应将目的基因插入酵母菌细胞的染色体DNA上,以确保目的基因在酵母菌细胞中稳定遗传。检测目的基因是否成功表达常用的方法是抗原—抗体杂交法,即从转基因生物体内提取蛋白质,用相应的抗体进行抗原—抗体杂交,若有杂交带出现,说明目的基因已成功表达出相应的蛋白质。‎ ‎2.(每空2分)(1)基因修饰或基因合成　现有　(2)基因表达载体的构建　稳定存在　发挥作用　(3)显微注射法　(4)标记基因 ‎【解析】　(1)蛋白质工程是通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。 (2)构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时,使目的基因能够表达和发挥作用。 (3)将目的基因导入动物细胞常用的方法是显微注射法。(4)绿色荧光蛋白基因可以作为标记基因,用于鉴别蚕受精卵中是否含有人工丝蛋白基因。‎