夯基提能練36基因工程第一部分【夯實(shí)基礎(chǔ)】1.(2021·山東青島高三期初調(diào)研)擬南芥細(xì)胞中存在某種轉(zhuǎn)錄因子能夠明顯提答案和解析在卷尾高其他基因的表達(dá)水平。研究人員將從擬南芥細(xì)胞中獲取的轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)移到大豆細(xì)胞內(nèi)，并使其過量表達(dá)，發(fā)現(xiàn)大豆中油酸和亞油酸的含量顯著提高。圖中限制酶EcoRⅤ的酶切位點(diǎn)—GAT↓ATC—。答案和解析在卷尾(1)質(zhì)粒P0具有氨芐青霉素抗性基因(ampr)和四環(huán)素抗性基因(tetr)，對其進(jìn)行切割時(shí)應(yīng)該注意______________________________________________，以便篩選重組質(zhì)粒。研究人員利用限制酶EcoRⅤ對載體進(jìn)行處理后________(填“能”或“不能”)與目的基因片段直接相連。用限制酶和T4DNA連接酶構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，研究人員常選用能產(chǎn)生黏性末端的限制酶，你認(rèn)為這樣做的理由是________________________________。(2)P3質(zhì)粒導(dǎo)入受體細(xì)胞通常使用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，轉(zhuǎn)化指的是____________________________________________________，若受體細(xì)胞能夠體現(xiàn)氨芐青霉素抗性，能否說明目的基因已成功導(dǎo)入受體細(xì)胞，并說出理由____________________________________。(3)受體細(xì)胞能夠培育成轉(zhuǎn)基因大豆植株的原因是_____________________。(4)大豆過量表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子后，油酸和亞油酸的含量顯著提高，推測轉(zhuǎn)錄因子在細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮的作用可能是_________________________________________。2．下圖表示利用基因工程培育抗蟲棉的過程，請據(jù)圖回答下列問題。(1)若限制酶Ⅰ的識別序列和切點(diǎn)是—↓GATC—，限制酶Ⅱ的識別序列和切點(diǎn)是—G↓GATCC—，那么在①過程中，應(yīng)用限制酶________切割質(zhì)粒，用限制酶________切割抗蟲基因。①過程在________(填“體內(nèi)”或“體外”)進(jìn)行。(2)通過②過程得到的大腸桿菌涂布在含有________的培養(yǎng)基上，若大腸桿菌能夠生長說明已導(dǎo)入了普通質(zhì)?；蛑亟M質(zhì)粒，反之則說明沒有導(dǎo)入。然后將能夠在上述培養(yǎng)基上生長的大腸桿菌涂布在含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基上，如果大腸桿菌不能生長說明________________________________。(3)重組質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌的目的是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)⑤過程所用技術(shù)稱為________，從遺傳學(xué)角度來看，根本原因是根細(xì)胞具有______________________________________________________________________________________。3．(2021·湖南適應(yīng)性考試)p53基因是一種抑癌基因，在惡性腫瘤患者中突變率達(dá)50%以上。與人相比，大象體內(nèi)含有多對p53基因，推測是其很少患腫瘤的主要原因。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究人p53基因在乳腺腫瘤細(xì)胞中的作用?；卮鹣铝袉栴}：(1)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增p53基因。首先根據(jù)p53基因的核苷酸序列，設(shè)計(jì)并合成________，其能與變性p53基因單鏈結(jié)合，在________________催化作用下延伸，如此循環(huán)多次。(2)p53基因表達(dá)載體的構(gòu)建。如圖所示，表達(dá)載體上除了標(biāo)注的DNA片段外，在p53基因上游還必須擁有的DNA片段(箭頭所示)是________，其作用機(jī)理是________________________________。外源p53基因插入載體中至少需要兩種工具酶，包括準(zhǔn)確切割DNA的限制性核酸內(nèi)切酶和將雙鏈DNA片段“縫合”起來的________。(3)乳腺腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)。完成倫理學(xué)審查和病人知情同意書簽署后，將患者乳腺腫瘤組織塊剪碎，制成細(xì)胞懸液在適宜的條件下培養(yǎng)。培養(yǎng)環(huán)境中所需的主要?dú)怏w包括細(xì)胞代謝必需的________和維持培養(yǎng)液pH值的________。保持培養(yǎng)環(huán)境處于無菌無毒條件的操作包括______________________________(答出兩點(diǎn)即可)。(4)檢測p53基因表達(dá)對乳腺腫瘤細(xì)胞增殖的影響。分別將空載體和p53表達(dá)載體轉(zhuǎn)入腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)，采用特殊方法檢測細(xì)胞增殖情況，并從培養(yǎng)的腫瘤細(xì)胞中提取蛋白質(zhì)，用相應(yīng)的________進(jìn)行雜交，檢測p53基因翻譯成蛋白質(zhì)的情況，探索第二部分【能力提升】4．PCR技術(shù)是分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室里的一種常規(guī)手段，其原理是利用DNA的半保留復(fù)制，在試管中進(jìn)行DNA的人工復(fù)制(如圖所示)，在很短的時(shí)間內(nèi)，將DNA擴(kuò)增幾百萬倍甚至幾十億倍，使實(shí)驗(yàn)室所需要的遺傳物質(zhì)不再受限于活的生物體。(1)PCR的全稱是______________,94℃高溫使DNA雙鏈打開，這一步是打開________鍵，稱為________。而這一過程在細(xì)胞內(nèi)是通過________酶實(shí)現(xiàn)的。(2)當(dāng)溫度降低時(shí)，引物與模板________端結(jié)合，在________的作用下，DNA單鏈沿模板延伸，此過程中原料是________，遵循的原則是________。(3)PCR技術(shù)的必要條件除模板、原料、ATP、酶以外，至少還需要三個(gè)條件，即液體環(huán)境、適宜的________和________，前者由PCR儀自動調(diào)控，后者則靠________來維持。(4)DNA的復(fù)制需要引物，其主要原因是__________________。引物的實(shí)質(zhì)是________，若將1個(gè)DNA分子拷貝10次，則需要在緩沖溶液中至少加入________個(gè)引物。5．(2021·湖南百校聯(lián)考)草甘膦是一種廣譜除草劑，能抑制植物細(xì)胞內(nèi)一定比例的EPSPS酶的合成，使植物失綠死亡。為培育抗草甘膦轉(zhuǎn)基因棉花品種，研究人員開展了相關(guān)研究。請回答下列問題：(1)在適宜條件下，若用強(qiáng)啟動子使棉花細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)EPSPS基因大量表達(dá)，能否得到抗草甘膦棉花植株，請判斷并寫出理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)獲取目的基因常用的方法有______________和______________等。將獲取的三個(gè)抗草甘膦基因G10插入質(zhì)粒，重組質(zhì)粒的部分結(jié)構(gòu)(大箭頭表示轉(zhuǎn)錄方向)如圖所示，則添加的啟動子位點(diǎn)是________(填圖中字母)。G10插入質(zhì)粒后，不能影響質(zhì)粒的________。(3)將消毒后的棉花胚與含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌在培養(yǎng)基上共培養(yǎng)，目的是________________。將共培養(yǎng)后的棉花胚轉(zhuǎn)入含有營養(yǎng)物以及________________的培養(yǎng)基中誘導(dǎo)培養(yǎng)和篩選，從而得到目的植株。第三部分【綜合拓展】6．(2017·全國卷Ⅱ)幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成分，幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi)，可增強(qiáng)其抗真菌病的能力?；卮鹣铝袉栴}：(1)在進(jìn)行基因工程操作時(shí)，若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA，常選用嫩葉而不選用老葉作為實(shí)驗(yàn)材料，原因是________________________________________________________。提取RNA時(shí)，提取液中需添加RNA酶抑制劑，其目的是____________________。(2)以mRNA為材料可以獲得cDNA，其原理是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________(答出兩點(diǎn)即可)。(4)當(dāng)幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時(shí)，DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是________________________。(5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高，根據(jù)中心法則分析，其可能的原因是__________________。7．(2021·河北選擇性考試)采礦污染和不當(dāng)使用化肥導(dǎo)致重金屬鎘(Cd)在土壤中過量積累。利用植物修復(fù)技術(shù)將土壤中的Cd富集到植物體內(nèi)，進(jìn)行后續(xù)處理(例如，收集植物組織器官異地妥善儲存)，可降低土壤中Cd的含量。為提高植物對Cd污染土壤的修復(fù)能力，研究者將酵母液泡Cd轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(YCF1)基因?qū)胧茉囍参?，并檢測了相關(guān)指標(biāo)?；卮鹣铝袉栴}：(1)為獲取YCF1基因，將酵母細(xì)胞的全部DNA提取、切割后與載體連接，導(dǎo)入受體菌的群體中儲存，這個(gè)群體稱為________________。(2)將DNA序列插入Ti質(zhì)粒構(gòu)建重組載體時(shí)，所需要的兩種酶是________。構(gòu)建的重組基因表達(dá)載體中必須含有標(biāo)記基因，其作用是____________________________。(3)進(jìn)行前期研究時(shí)，將含有YCF1基因的重組載體導(dǎo)入受試雙子葉植物印度芥菜，采用最多的方法是______________。研究者進(jìn)一步獲得了轉(zhuǎn)YCF1基因的不育楊樹株系，采用不育株系作為實(shí)驗(yàn)材料的目的是______________________________________。(4)將長勢一致的野生型和轉(zhuǎn)基因楊樹苗移栽到Cd污染的土壤中，半年后測定植株干重(圖1)及不同器官中Cd含量(圖2)。據(jù)圖1可知，與野生型比，轉(zhuǎn)基因植株對Cd具有更強(qiáng)的________(填“耐性”或“富集能力”)；據(jù)圖2可知，對轉(zhuǎn)基因植株的________進(jìn)行后續(xù)處理對于緩解土壤Cd污染最為方便有效。(5)已知YCF1特異定位于轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞的液泡膜上。據(jù)此分析，轉(zhuǎn)基因楊樹比野生型能更好地適應(yīng)高Cd環(huán)境的原因是_______________________________________________________________________________。相較于草本植物，采用楊樹這種喬木作為Cd污染土壤修復(fù)植物的優(yōu)勢在于___________________________________________________________________________________________________________________________________(寫出兩點(diǎn)即可)。參考答案及解析1.答案(1)所選的限制酶所識別的序列不能同時(shí)存在于氨芐青霉素抗性基因和四環(huán)素抗性基因之中不能T4DNA連接酶連接黏性末端的效率高于平末端(2)目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞，并在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程不能，有可能是導(dǎo)入了不含目的基因的P0質(zhì)粒(3)植物細(xì)胞具有全能性(4)調(diào)控與油酸和亞油酸合成有關(guān)酶的表達(dá)，促進(jìn)其合成解析(1)據(jù)圖可知，用限制酶EcoRⅤ對載體進(jìn)行處理后得到的是平末端，而目的基因切割后獲得的是黏性末端，所以需添加黏性末端才能與目的基因連接。2.答案(1)ⅡⅠ體外(2)四環(huán)素導(dǎo)入大腸桿菌的是重組質(zhì)粒(3)大量復(fù)制目的基因(抗蟲基因)(4)植物組織培養(yǎng)發(fā)育成完整個(gè)體的全部遺傳物質(zhì)解析(1)由圖中目的基因片段兩端的堿基序列可知，限制酶Ⅰ可以切割目的基因兩端，限制酶Ⅱ能切割右端，故用酶Ⅰ切割可以獲得目的基因，質(zhì)粒上的兩個(gè)酶切位點(diǎn)，分別在兩個(gè)抗性基因上，用酶Ⅰ切割，兩個(gè)抗性基因全被破壞，用酶Ⅱ切割可保留一個(gè)四環(huán)素抗性基因。(2)根據(jù)重組質(zhì)粒與普通質(zhì)粒上抗性基因的種類可知，如果成功導(dǎo)入重組質(zhì)粒，則大腸桿菌可以在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長，在含氨芐青霉素的培養(yǎng)基上不能生長，據(jù)此可篩選含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌。雜交帶強(qiáng)度與細(xì)胞增殖率相關(guān)性。3.答案(1)引物耐高溫的DNA聚合酶(2)啟動子RNA聚合酶識別和結(jié)合位點(diǎn)，啟動轉(zhuǎn)錄DNA連接酶(3)O2CO2培養(yǎng)液加入一定量的抗生素，對培養(yǎng)液和培養(yǎng)器具進(jìn)行滅菌，定期更換培養(yǎng)液等(4)抗體4.答案(1)多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)氫變性解旋(2)3′熱穩(wěn)定DNA聚合酶dNTP堿基互補(bǔ)配對原則(3)溫度pH緩沖液(4)DNA的復(fù)制不能從頭開始，DNA聚合酶只能從引物的3′端延伸DNA鏈單鏈RNA或者單鏈DNA分子211－2解析打開DNA雙鏈需破壞堿基對間的氫鍵；引物的游離端為5′端，即合成DNA時(shí)從新鏈的5′→3′端延伸，故引物需與模板的3′端結(jié)合；PCR所用液體環(huán)境需保障適宜的溫度和pH，其pH可借助緩沖液維持；DNA復(fù)制不能從頭開始，DNA聚合酶只能從引物的3′端延伸DNA鏈，故必須提供引物。引物的實(shí)質(zhì)是單鏈RNA或者單鏈DNA分子。在DNA分子擴(kuò)增時(shí)，需要2種引物，由于新合成的鏈都需要引物作為復(fù)制的起點(diǎn)，故所需的引物數(shù)目等于新合成的DNA鏈的數(shù)目，即2×210－2＝211－2。5.答案(1)能。EPSPS基因過量表達(dá)能得到較多的EPSPS酶，從而抵抗草甘膦的作用(2)從基因文庫(或基因組文庫)中獲取用化學(xué)方法人工合成(或利用PCR技術(shù)擴(kuò)增)b、c復(fù)制(3)通過農(nóng)桿菌將目的基因?qū)朊藁?xì)胞一定濃度的草甘膦和植物激素解析(2)獲取目的基因常用的方法有從基因文庫中獲取、利用PCR技術(shù)擴(kuò)增和用化學(xué)方法人工合成。在構(gòu)建的重組質(zhì)粒中，啟動子位于目的基因的上游，從而驅(qū)動目的基因轉(zhuǎn)錄。b、c點(diǎn)是G10的上游，啟動子應(yīng)該處于b、c點(diǎn)。(3)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞時(shí)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，將棉花胚與含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌在培養(yǎng)基上共培養(yǎng)，能通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用將目的基因?qū)朊藁?xì)胞。離體的植物組織在細(xì)胞分裂素和生長素的誘導(dǎo)下，表現(xiàn)出全能性，發(fā)育成幼苗。目的基因?qū)胫参锛?xì)胞并不能百分之百的成功，需要通過草甘膦的篩選獲得抗性植株。6.答案(1)嫩葉比老葉生命活動旺盛，mRNA含量高，且嫩葉組織細(xì)胞易破碎防止RNA降解(2)在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對的原則可以合成cDNA(3)目的基因無復(fù)制原點(diǎn)；目的基因無表達(dá)所需啟動子、終止子(4)磷酸二酯鍵(5)目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常解析(3)因該目的基因是通過逆轉(zhuǎn)錄形成的，無表達(dá)所需的啟動子、終止子，也無在受體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行復(fù)制所需的復(fù)制原點(diǎn)等，所以在受體細(xì)胞內(nèi)不能穩(wěn)定存在和表達(dá)，也不能遺傳下去。7.答案(1)基因組文庫(2)限制酶和DNA連接酶便于目的基因的篩選和鑒定(3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法避免目的基因在自然界中的擴(kuò)散(4)