【生物】2021届一轮复习人教版基因工程作业(1) 4页

第29讲　基因工程 ‎1.(2019·遵义模拟)下列是生物学技术制备抗体的两个途径模式简图。请回答下列问题:‎ ‎(1)图中需要DNA聚合酶催化的过程为　　　　,需要DNA连接酶催化的过程为　　　　。(填图中序号) ‎ ‎(2)④过程得到的V1基因,用于构建结构甲时,应对该基因进行必要的修饰保证正常表达,应添加　　　　和　　　　等结构。 ‎ ‎(3)⑥过程所用方法称为　　　　　　　　。若导入的目的基因能高效表达,则该大肠杆菌株系称为　　　　。 ‎ ‎(4)若将图中大肠杆菌换成适宜动物细胞作为受体细胞,则该动物细胞必须为　　　　(细胞名称)。为了方便获取表达产物,通常将V1基因与　　　　　　　　　　　　　重组在一起,培育乳腺生物反应器。 ‎ ‎【解析】据图可知,①为动物细胞融合,②是细胞增殖,③是转录,④是逆转录,⑤是构建基因表达载体,⑥是将目的基因导入到受体细胞。(1)细胞增殖过程中有DNA复制,需要DNA聚合酶催化,即为图示②过程;在构建基因表达载体过程中,连接目的基因和质粒需要DNA连接酶,即为图示⑤过程。(2)在构建基因表达载体过程中,需要在目的基因两端分别添加启动子和终止子,才能保证目的基因在受体细胞中正常表达。(3)将构建的基因表达载体导入到大肠杆菌用到的方法是Ca2+转化法。若导入的目的基因能高效表达,则该大肠杆菌株系称为工程菌。(4)将目的基因导入到动物细胞,则该动物细胞为受精卵。在培育乳腺生物反应器时,构建的基因表达载体中要加入乳腺蛋白基因的启动子。‎ ‎【答案】(1)②　⑤(或②⑤)　(2)启动子　终止子 ‎(3)Ca2+转化法　工程菌　(4)受精卵　乳腺蛋白基因的启动子 ‎2.下图表示利用基因工程培育抗虫棉的过程,请据图回答下列有关问题:‎ ‎(1)若限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—↓GATC—,限制酶Ⅱ识别序列和切点是—G↓GATCC—,那么在①过程中,应用限制酶　　　　切割质粒,用限制酶　　　　切割抗虫基因。 ‎ ‎(2)将通过②过程得到的大肠杆菌涂布在含有　　　　的培养基上,若能够生长说明已导入了普通质粒或重组质粒,反之则说明没有导入。 ‎ ‎(3)要确定抗虫基因导入后,是否能稳定遗传并表达,需进行检测和鉴定工作,则在个体水平上的鉴定过程可简述为:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。经筛选分析,该植株细胞中含有一个携带抗虫基因的DNA片段,因此可以把它看作是杂合子。理论上,该转基因植株自交产生的F1中,仍具有抗虫特性的植株占总数的　　　　。 ‎ ‎(4)⑤过程所用的现代生物技术称为　　　　　　,从遗传学角度来看,细胞通过⑤过程能形成棉植株的根本原因是细胞具有　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎【解析】本题极易出错的部分有:在第(1)小题中没有看清目的基因插入的位置,从而不能确定用限制酶Ⅰ还是Ⅱ来切割质粒还是切割抗虫基因。第(3)小题检测抗虫性状在个体水平上是否表达,应该让害虫吞食转基因棉花的叶片,观察害虫的存活情况,这个地方也有出错的,主要是没有看清在哪个水平上进行检测的。在切割质粒时应遵循一个原则:不能同时将两个标记基因切开,至少保留一个,所以只能用限制酶Ⅱ切割,而从目的基因两侧碱基序列可知,只能用限制酶Ⅰ才可以得到含目的基因的DNA片段。如果导入了重组质粒,此时重组质粒中四环素抗性基因能正常表达,而氨苄青霉素抗性基因已被破坏,所以涂布在含有四环素的培养基上能够生长说明导入了重组质粒(普通质粒)。如果把携带一个抗虫基因的DNA片段看作杂合子,可以认为是Aa,自交产生的F1中仍具有抗虫特性的植株占总数的比例为3/4。把一个细胞培养成一个植株的技术称为植物组织培养。‎ ‎【答案】(1)Ⅱ　Ⅰ　(2)四环素　(3)让害虫吞食转基因棉花的叶片,观察害虫的存活情况,以确定其是否具有抗虫性状　3/4　(4)植物组织培养　发育成完整个体的全部遗传物质 ‎3.转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ等四种限制酶切割位点。请回答下列问题。‎ ‎(1)构建含抗病基因的表达载体A时,应选用限制酶　　　　,对　　　　　　　　进行切割。 ‎ ‎(2)培养板中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长,欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞,应使基因表达载体A中含有　　　　　　,作为标记基因。 ‎ ‎(3)香蕉组织细胞具有　　　　,因此,可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中①、②依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的　　　　　　　　　。 ‎ ‎【解析】本题考查基因工程的相关知识。(1)从图可看出,只有PstⅠ、EcoRⅠ两种酶能保持抗病基因结构的完整性,所以构建含抗病基因的表达载体A时,应选用限制酶PstⅠ、EcoRⅠ两种酶,对抗病基因的DNA和质粒进行切割。(2)卡那霉素能抑制香蕉愈伤组织细胞的生长,欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞,应使基因表达载体A中含有抗卡那霉素基因,以此作为标记基因。(3)香蕉组织细胞具有全能性,因此,可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中①、②依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的脱分化和再分化。‎ ‎【答案】(1)PstⅠ、EcoRⅠ　含抗病基因的DNA、质粒 ‎(2)抗卡那霉素基因　(3)全能性　脱分化、再分化 ‎4.我国某些地区常年干旱少雨,将小麦耐旱基因TaLEA3导入不耐旱的药用植物丹参中,可提高后者的耐旱性。回答下列问题:‎ ‎(1)TaLEA3基因是种子成熟后期大量表达的一类基因,请推测该基因所表达蛋白的主要功能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出两点即可)。 ‎ ‎(2)为确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的　　　　　　,如果检测结果呈阳性,再在田间试验中检测植株的　　　　　　　　是否得到提高。 ‎ ‎(3)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3∶1时,则可推测该耐旱基因的整合情况是　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(4)叶绿体内大多数基因的排列方式、转录与翻译系统均与　　　　　(填“原核生物”或“真核生物”)相似,将目的基因导入叶绿体基因组内能避免传统基因工程所带来的基因污染,其原因是　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎【解析】(1)TaLEA3基因属于小麦耐旱基因,其表达的蛋白质主要功能可能是保护细胞中的酶使其免受因细胞脱水而造成的损伤;保护细胞器,如线粒体,使其免受因细胞脱水而造成损伤;保护细胞膜,‎ 使其免受因细胞脱水而造成损伤等。(2)检测耐旱基因是否正确表达,可利用抗原—抗体杂交实验,因此,应检测此再生植株中该基因的表达产物。如果检测结果呈阳性,还需要进行个体生物学水平鉴定,即需要在田间试验中检测植株的耐旱性是否得到提高。(3)二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3∶1,说明该性状的遗传遵循分离定律,其亲本为杂合体,则可推测一个耐旱基因整合到了不耐旱植株的一条染色体上,而另一条染色体上无耐旱基因。(4)叶绿体内的DNA未与蛋白质结合形成染色体,与原核生物相似,因此,叶绿体大多数基因的排列方式、转录与翻译系统均与原核生物相似。将目的基因导入叶绿体基因组内,能避免传统基因工程带来的基因污染,其原因是叶绿体基因组不会进入花粉中随花粉传递,从而避免“基因逃逸”问题。‎ ‎【答案】(1)保护细胞中的酶使其免受因细胞脱水而造成的损伤;保护细胞器,如线粒体,使其免受因细胞脱水而造成损伤;保护细胞膜,使其免受因细胞脱水而造成损伤　(2)表达产物　耐旱性　(3)一个耐旱基因整合到了不耐旱植株的一条染色体上　(4)原核生物　叶绿体基因组不会进入花粉中随花粉传递,从而避免“基因逃逸”问题 ‎5.下列方案为人们获得生物新品种的过程,请回答下列问题:‎ 方案Ⅰ:抗冻蛋白基因烟草细胞抗冻烟草 方案Ⅱ:A基因免疫过的B细胞体外培养单克隆抗体 方案Ⅲ: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的　　　　　　　上。 ‎ ‎(2)推测方案Ⅱ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的中心法则:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎(3)方案Ⅲ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T-DNA　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 ‎6.青蒿素对治疗疟疾有很好的效果,被誉为“中国神药”。科学家开始研究利用基因工程技术培育转基因高产青蒿素植物。‎ ‎(1)从黄花蒿中获取与青蒿素合成有关的基因后,可以利用PCR技术进行扩增,PCR反应体系中加入的dCTP(三磷酸脱氧胞苷)、dGTP、dATP、dTTP四种物质既可以作为　　　　　又可以提供　　　　　　。PCR反应体系中还需要加入精心设计的两种　　　　　(填“互补”或“不互补”)引物。 ‎ ‎(2)获取的目的基因与运载体结合需要的工具酶有　　　　　　　　　　　　。将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是　　　　　　　　　　　,此方法需要把目的基因插入到农杆菌Ti质粒的　　　　　　　上。 ‎ ‎(3)为了进一步节约成本,加快青蒿素的生产,请你应用现代生物科学技术,提出一个可行的方法:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ‎ ‎【解析】(1)dCTP、dGTP、dATP、dTTP四种物质即四种脱氧核糖核苷酸,都是合成DNA的原料。同时,它们所携带的高能磷酸键也可以为反应提供能量。如果两种引物的碱基互补了,那么引物会相互联接而不能与模板结合,会导致引物失效,所以PCR反应体系中加入的两种引物不互补。(2)在基因工程的具体操作中,需要用限制酶来切割以获取目的基因,同时需要用相同的限制酶切割运载体以获取与目的基因相同的黏性末端,再通过DNA 连接酶连接目的基因和运载体。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;农杆菌中的Ti质粒的T-DNA(可转移的DNA)可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上,所以用农杆菌转化法导入目的基因时,需要把目的基因插入到农杆菌Ti质粒的T-DNA上。(3)为了进一步节约成本,加快青蒿素的生产,可将与青蒿素合成有关的基因导入酵母菌,再通过发酵工程(利用酵母菌)生产青蒿素。‎ ‎【答案】(1)原料　能量　不互补　(2)限制酶和DNA连接酶　农杆菌转化法　T-DNA　(3)将与青蒿素合成有关的基因导入酵母菌,通过发酵工程(利用酵母菌)生产青蒿素