2020版高考生物一轮复习 课堂互动探究案1 基因工程（含解析）

课堂互动探究案1 基因工程基因工程的概念及操作工具(国考5年4考)(全国卷：2018全国卷、；2016全国卷；2014全国卷；地方卷：2018北京卷；2016天津、江苏卷；2015天津、福建、重庆、浙江、江苏卷；2014天津、北京、山东、江苏、海南卷)【师说考问】考问1基因工程概念理解基因工程的别名基因拼接技术或DNA重组技术操作环境生物体外操作对象基因操作水平DNA分子水平原理基因重组基本过程剪切拼接导入表达结果人类需要的基因产物或生物类型供体提供目的基因受体表达目的基因本质目的基因在受体体内的表达优点可定向改造生物的遗传性状考问2DNA重组技术的基本工具理解(1)限制性核酸内切酶(简称：限制酶)(2)DNA连接酶常用类型EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶来源大肠杆菌T4噬菌体功能连接黏性末端连接黏性末端或平末端结果都缝合磷酸二酯键，如图(3)载体种类：质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒等。质粒的特点考问3下图为限制酶和DNA连接酶的关系，据图回答(1)限制酶和DNA连接酶的作用部位相同吗？相同。(2)DNA连接酶起作用时是否需要模板？不需要。考问4探究载体所具条件的意义条件意义稳定并能自我复制目的基因稳定存在且数量可扩大有一个至多个限制酶切割位点可携带多个或多种外源基因具有特殊的标记基因便于重组DNA的鉴定和选择【题组跟进】高考题组研考向基因工程操作工具的基础考查12018北京卷，5用Xho和Sal两种限制性核酸内切酶分别处理同一DNA片段，酶切位点及酶切产物分离结果如图。以下叙述不正确的是()A图1中两种酶识别的核苷酸序列不同B图2中酶切产物可用于构建重组DNAC泳道中是用Sal处理得到的酶切产物D图中被酶切的DNA片段是单链DNA解析：限制酶识别特定的脱氧核苷酸序列，不同的限制酶能识别不同的核苷酸序列，由电泳图可知Xho和Sal两种酶分别切割时，识别的序列不同，A正确；同种限制酶切割出的DNA片段，具有相同的粘性末端，再用DNA连接酶进行连接，可以构成重组DNA，B正确；Sal将DNA片段切成4段，Xho将DNA片段切成3段，根据电泳结果可知泳道为Sal，泳道为Xho，C正确；限制酶切割双链DNA，酶切后的DNA片段仍然是双链DNA为主，只在黏性末端出现部分单链，D错误。答案：D基因工程操作工具的综合考查22018全国卷节选回答下列问题：(1)博耶(H. Boyer)和科恩(S. Cohen)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了_(答出两点即可)。解析：(1)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达，该过程证明了体外重组的质粒可以进入受体细胞，真核生物基因可在原核细胞中表达等。答案：(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞；真核生物基因可在原核细胞中表达32018全国卷，38节选某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5末端，获得了L1GFP融合基因(简称为甲)，并将其插入质粒P0，构建了真核表达载体P1，其部分结构和酶切位点的示意图如下，图中E1E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。回答下列问题：(1)据图推断，该团队在将甲插入质粒P0时，使用了两种限制酶，这两种酶是_。使用这两种酶进行酶切是为了保证_，也是为了保证_。解析：(1)要保证目的基因在受体细胞中能够正确表达，目的基因的首端应有启动子，尾端应有终止子。甲是将某种病毒的外壳蛋白(L1)世界基因连接在GFP基因的5末端而获得的L1GFP融合基因，据此结合题意并分析图示可知：该团队在将甲插入质粒P0时，如果用E2或E3，则目的基因不完整，而使用E1和E4这两种限制酶进行酶切保证了甲的完整，而且也保证了甲与载体正确连接，因此，使用的两种限制酶，是E1和E4。答案：(1)E1和E4甲的完整甲与载体正确连接42016全国卷，40图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR、BamH和Sau3A三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoR、Sau3A的切点是唯一的)。根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)经BamH酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被_酶切后的产物连接，理由是_。(2)若某人利用图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图(c)所示，这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有_，不能表达的原因是_。甲 乙丙图(c)(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有_和_，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是_。解析：(1)由于限制酶Sau3A与BamH切割后形成的黏性末端相同，所以经BamH酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被Sau3A酶切后的产物连接。(2)在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样目的基因才能表达。图中甲、丙均不符合，所以不能表达目的基因的产物。(3)常见的DNA连接酶有EcoliDNA连接酶和T4DNA连接酶，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是T4DNA连接酶。答案：(1)Sau3A两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端(2)甲、丙甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录(3)EcoliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶52014全国卷，40植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题：(1)理论上，基因组文库含有生物的_基因；而cDNA文库中含有生物的_基因。(2)若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，再从中_出所需的耐旱基因。(3)将耐旱基因导入农杆菌，并通过农杆菌转化法将其导入植物_的体细胞中，经过一系列的过程得到再生植株。要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。(4)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31时，则可推测该耐旱基因整合到了_(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。解析：(1)基因文库有两种：基因组文库和部分基因文库，基因组文库含有生物的全部基因；cDNA是以mRNA为模板逆转录得到的，而细胞中只有部分基因表达，所以cDNA文库含有生物的部分基因。(2)建立基因文库后要根据目的基因的特性从中筛选出目的基因。(3)目的基因与载体构建基因表达载体后，导入乙植物细胞(受体细胞)，需要进行表达产物(蛋白质)和生物个体水平(耐旱性)等的检测。(4)若是整合到同源染色体的两条上，则此耐旱二倍体植株为纯合子，自交后代不会发生性状分离，所以根据实验结果可推测：该耐旱基因整合到了同源染色体的一条上。答案：(1)全部部分(其他合理答案也可)(2)筛选(其他合理答案也可)(3)乙表达产物(其他合理答案也可)耐旱性(4)同源染色体的一条上62012全国卷，40根据基因工程的有关知识，回答下列问题。(1)限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有_和_。(2)质粒运载体用EcoR切割后产生的片段如下：AATT CG GCTTAA为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外，还可用另一种限制性核酸内切酶切割，该酶必须具有的特点是_。(3)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即_DNA连接酶和_DNA连接酶。(4)反转录作用的模板是_，产物是_。若要在体外获得大量反转录产物，常采用_技术。(5)基因工程中除质粒外，_和_也可作为运载体。(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是_。解析：此题考查基因工程应用的相关知识。(1)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有黏性末端和平末端两种类型。(2)为使运载体与目的基因相连，应使二者被切割后产生的末端相同，故用另一种限制酶切割产生的末端必须与EcoR 切割产生的末端相同。(3)根据酶的来源不同，DNA连接酶分为Ecoli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。(4)以RNA为模板，合成DNA的过程称为逆转录，若要体外获得大量DNA分子，可以使用PCR技术。(5)在基因工程中，通常利用质粒作为运载体，另外噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。(6)大肠杆菌作为受体细胞时，常用Ca2处理，使之成为能吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞。答案：(1)平末端黏性末端(2)切割产生的DNA片段末端与EcoR切割产生的末端相同(3)T4Ecoli(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(聚合酶链式反应)(5)动植物病毒噬菌体(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱题后归纳1限制酶、DNA连接酶、DNA聚合酶等相关酶的分析比较名称作用部位作用底物作用结果限制酶磷酸二酯键DNA将DNA切成两个片段DNA连接酶磷酸二酯键DNA片段将两个DNA片段连接为一个DNA分子DNA聚合酶磷酸二酯键脱氧核苷酸DNADNA水解酶磷酸二酯键DNA将DNA片段水解为单个脱氧核苷酸解旋酶碱基对之间的氢键DNA将双链DNA分子局部分解为两条长链RNA聚合酶磷酸二酯键核糖核苷酸将单个核糖核苷酸依次连接到单链末端2.限制酶选择的注意事项(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择Pst。不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择Sma。为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用Pst 和EcoR 两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。(2)根据质粒的特点确定限制酶的种类所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶Sma 会破坏标记基因；如果所选酶的切点不是一个，则切割重组后可能会丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后将不能自主复制。模拟题组预趋势基因工程操作工具的基础考查1经典模拟如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是()ABCD解析：限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断裂，形成黏性末端，因此作用于；DNA聚合酶用于DNA分子的复制，能在单链上将一个个脱氧核苷酸连接起来，因此作用于；DNA连接酶能在具有相同碱基末端的两个DNA片段之间形成磷酸二酯键，因此作用于；解旋酶能够将DNA分子的双螺旋解开，故作用于。故选C。答案：C2. 经典模拟若要利用某目的基因(见图甲)和P1噬菌体载体(见图乙)构建重组DNA(见图丙)，限制性核酸内切酶的酶切位点分别是Bgl(AGATCT)、EcoR(GAATTC)和Sau3A(GATC)。下列分析合理的是()A用EcoR切割目的基因和P1噬菌体载体B用Bgl和EcoR切割目的基因和P1噬菌体载体C用Bgl和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体D用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体解析：用EcoR切割目的基因和P1噬菌体载体，产生相同的黏性末端，用DNA连接酶连接时可能会发生反向连接，故A错误；用Bgl和EcoR切割目的基因会产生两种DNA片段，一种含有目的基因，一种不含目的基因，且有目的基因的片段与运载体结合时容易发生反向连接，故B错误；用Bgl和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体，也能产生相同的黏性末端，可能会发生反向连接，故C错误；只有用EcoR和Sau3A切割目的基因和P1噬菌体载体，产生不同的黏性末端，防止发生反向连接，这样目的基因插入动载体后，RNA聚合酶的移动方向肯定与图丙相同，故D正确。故选D。答案：D3. 经典模拟已知一双链DNA分子，用限制酶切割得到长度为120 kb(kb：千碱基对)片段；用限制酶切割得到40 kb和80 kb两个片段；同时用限制酶和限制酶切割时，得到10 kb、80 kb和30 kb 3个片段。据此分析该双链DNA分子结构及酶切位点情况为()解析：根据题意，该DNA用限制酶切割后长度不变，故为环状DNA，根据两酶的作用结果，可知酶切图谱为D。答案：D4. 经典模拟下列关于载体的叙述中，错误的是()A载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组DNA分子B对某种限制酶而言，载体最好只有一个切点，但还要有其他多种酶的切点C目前常用的载体有质粒、噬菌体的衍生物和动植物病毒D载体具有某些标记基因，便于对其进行切割解析：运载体与目的基因结合后，就会形成一个重组DNA分子，A正确；运载体中，对某种限制酶而言，最好只有一个切点，但还要有其他多种限制酶的切点，便于与目的基因定向连接，B正确；目前常用的载体有质粒、噬菌体的衍生物和动植物病毒，C正确；运载体上要具有某些标记基因，便于筛选重组子，D错误。故选D。答案：D基因工程操作工具的综合考查52019山东烟台模拟干扰素是动物和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作用。利用基因工程技术培育能生产干扰素的植物流程如图所示。请回答下列问题：限制酶识别序列和切割位点EcoRGATTCBamHGATCCSmaCCCGGGApaGGGCCC(1)首先获取的动物干扰素基因称为_。利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是_。(2)过程中剪切质粒和目的基因时所需要的工具酶是_和_。酶切后，目的基因形成的两个黏性末端序列_。(3)过程中将重组质粒导入根瘤农杆菌时，常用_处理根瘤农杆菌，其目的是_。(4)在培育愈伤组织的固体培养基中，除了无机盐、有机营养物质、琼脂、植物激素外，还需添加卡那霉素。卡那霉素的作用是_。在分子水平上通常采用_技术检测干扰素基因是否导入受体细胞。解析：(1)在基因工程中，获取的动物干扰基因称为目的基因。利用PCR技术扩增干扰素基因时，需要依据干扰素基因两端的部分核苷酸序列设计引物序列。(2)题干显示：干扰素基因中存在Sma的识别位点，若使用Sma切割质粒和外源DNA，则会破坏干扰素基因，因此过程所示的构建重组质粒时不能使用Sma切割。BamH和EcoR的识别位点位于目的基因的两侧，质粒上也有BamH和EcoR的识别位点，因此过程中剪切质粒和目的基因时所需要的工具酶是BamH和EcoR。因BamH和EcoR的识别位点不同，所以酶切后，目的基因形成的两个黏性末端序列不相同。(3)过程中将重组质粒导入根瘤农杆菌时，常用Ca2处理根瘤农杆菌，使其成为感受态细胞，最终使干扰素基因插入马铃薯细胞的DNA上。(4)重组质粒中含有的抗卡那霉素基因属于标记基因，其作用是鉴别受体细胞是否含有目的基因，便于筛选。可见，在培育愈伤组织的固体培养基中添加卡那霉素的作用是筛选出导入重组质粒的植物细胞。在分子水平上检测干扰素基因是否导入受体细胞，通常采用DNA分子杂交技术。答案：(1)目的基因干扰素基因两端的部分核苷酸序列(2)BamHEcoR不相同(3)Ca2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DNA上(4)筛选出导入重组质粒的植物细胞DNA分子杂交 基因工程的基本操作程序及应用(国考5年8考)(全国卷：2018全国卷；2017全国卷、；2016全国卷、； 2015全国卷；2014全国卷；地方卷：2017北京卷；2016天津卷；2015福建、天津、四川、海南、江苏卷；2014天津、广东、重庆、北京、山东、江苏、海南卷)【师说考问】考问1观察基因工程的操作过程，分析每一步骤的操作程序(1) (2)组成 考问2目的基因的检测和鉴定考问3应用技术名称应用植物基因工程培育抗虫转基因植物、抗病转基因植物和抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质动物基因工程提高动物生长速度，改善畜产品的品质，用转基因动物生产药物，用转基因动物作器官移植的供体基因治疗把正常基因导入病人体内，使其表达产物发挥作用，从而治疗疾病，分为体内基因治疗和体外基因治疗考问4探究基因治疗与基因诊断的不同点原理操作过程进展基因治疗基因表达利用正常基因导入有基因缺陷的细胞中，以表达出正常性状来治疗临床实验基因诊断碱基互补配对制作特定DNA探针与病人样品DNA混合，分析杂交带情况临床应用【题组跟进】高考题组研考向基因工程的操作程序的考查12018全国卷，38节选回答下列问题：(2)体外重组的质粒可通过Ca2参与的_方法导入大肠杆菌细胞；而体外重组的噬菌体DNA通常需与_组装成完整噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞。在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中，可作为重组噬菌体宿主细胞的是_。(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解，在实验中应选用_的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加_的抑制剂。解析：(2)体外重组的质粒可通过Ca2处理，目的是增大细胞的通透性，使重组的质粒能够导入到受体细胞内，因此体外重组的质粒可通过Ca2参与的转化方法导入大肠杆菌细胞。体外重组的噬菌体DNA通常需与蛋白质外壳组装成完整的噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组噬菌体DNA导入受体细胞，噬菌体侵染的是细菌，而不能寄生在其它细胞中，因此可作为重组噬菌体宿主细胞的是细菌。 (3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解，可以选用不能产生该蛋白酶的缺陷细菌以及使用能够抑制蛋白酶活性的药物，因此为防止蛋白质被降解，在实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加蛋白酶的抑制剂。答案：(2)转化外壳蛋白(噬菌体蛋白)细菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶2. 2017全国卷，38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)基因A的编码区中有内含子，在真核生物细胞内把内含子转录形成的RNA切除，而原核生物细胞内基因转录后不切除，转录后直接参与表达，所以翻译形成的蛋白质不是蛋白A。(2)由于噬菌体是专性寄生在细菌体内的病毒，无法侵染到真核生物家蚕细胞内，所以不能用噬菌体作为运载体。而家蚕属于昆虫，故可用昆虫病毒作为运载体。(3)大肠杆菌作为受体菌是因为其具有繁殖周期短、易培养等特点。(4)检测目的基因是否表达通常用抗原抗体杂交技术。(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，证明了生物的遗传物质是DNA，还为基因工程理论的建立提供了启示，这一启示是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32017全国卷，38几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题：(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是_。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是_。(2)以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是_。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是_(答出两点即可)。(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是_。(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是_。解析：(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是嫩叶组织细胞易破碎。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是防止RNA降解。(2)以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是目的基因无复制原点、目的基因无表达所需启动子。(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是目的基因的转录或翻译异常。答案：(1)嫩叶组织细胞易破碎防止RNA降解(2)在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA(3)目的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子(4)磷酸二酯键(5)目的基因的转录或翻译异常42017全国卷，38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(TTCGCTTCTCAGGAAGGA)，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)题干信息基因序列(TTCG)，结合转录过程中的碱基配对原则，可知其转录出的mRNA上没有起始密码子AUG。(2)PCR需要的条件包括引物、耐高温的DNA聚合酶、模板、四种脱氧核糖核苷酸。答案：(1)编码乙的DNA序列起始端无ATG，转录出的mRNA无起始密码子(2)模板dNTP52016全国卷，40某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamH酶切后，与用BamH酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌，结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有_(答出两点即可)，而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是_；并且_和_的细胞也是不能区分的，其原因是_。在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落，还需使用含有_的固体培养基。(3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自_。解析：(1)作为运载体必须具备如下特点：能自主复制，从而在受体细胞中稳定保存；含标记基因，以供重组DNA的鉴定和选择；具1多个限制酶切割位点以便外源DNA插入。(2)在含有氨苄青霉素的培养基上，只有具有Ampr的大肠杆菌才能够生长。而Ampr位于质粒上，故未被转化的和仅含环状目的基因的大肠杆菌细胞中无Ampr，故不能在培养基中生长，而仅含有质粒载体的和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌均具有Ampr因而能在培养基中生长。目的基因的插入破坏了质粒载体的Tetr，故含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌不能在含有四环素的平板上生长，从而与仅含有质粒载体的大肠杆菌得以区分。(3)噬菌体是病毒，无细胞结构，无法自主合成DNA，需借助宿主细胞(受体细胞)完成DNA复制。答案：(1)能自我复制、具有标记基因(2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长含有质粒载体含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒)二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长四环素(3)受体细胞 基因工程的应用62015全国卷，40HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。回答下列问题：(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时，可先提取HIV中的_，以其作为模板，在_的作用下合成_，获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，随后导入受体细胞。(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是_，该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV，检测的原理是_。(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分_细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。(4)人的免疫系统有_癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。解析：(1)HIV是RNA病毒，其核酸是单链RNA，而在基因工程中构建目的基因表达载体时，载体一般用的是质粒，为双链DNA，故先用逆转录酶催化HIV的RNA逆转录成为DNA分子，再进行基因工程操作。(2)本题涉及到了免疫学方面知识，抗原进入机体后可以产生特异性免疫反应，产生相应的抗体，抗体与抗原特异性结合。(3)HIV主要破坏人体T细胞。(4)免疫系统除了具有防卫功能外，还有监控和清除功能：监控并清除体内已经衰老或因其他因素而被破坏的细胞，以及癌变的细胞。答案：(1)RNA逆转录酶cDNA(或DNA)(2)抗体抗原抗体特异性结合(3)T(或T淋巴)(4)监控和清除72016天津卷，7人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值，只能从血浆中制备。下图是以基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径：(1)为获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取_合成总cDNA，然后以cDNA为模板，采用PCR技术扩增HSA基因。下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。(2)启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是_(填写字母，单选)。A人血细胞启动子B水稻胚乳细胞启动子C大肠杆菌启动子 D农杆菌启动子(3)利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是_。(4)人体合成的初始HSA多肽，需要经过生物膜系统加工形成正确的空间结构才能有活性。与途径相比，选择途径获取rHSA的优势是_。(5)为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与_的生物学功能一致。解析：(1)总cDNA是由细胞内mRNA经逆转录获得。DNA两条链是反向平行的，另一条引物扩增方向应向左。(2)据题意，启动子具有物种特异性，它应与受体细胞启动子一致，应选B。(3)在农杆菌转化时，加入某物质，其目的应为“促进”或“有利于”转化，推测酚类物质可吸引农杆菌侵染水稻受体细胞。(4)水稻是真核细胞，具有对分泌蛋白加工的内质网和高尔基体。途径受体为大肠杆菌，没有上述细胞器。(5)制备的rHSA应具有与HSA相同的生物学功能才具有医用价值。答案：(1)总RNA(或mRNA)(2)B(3)吸引农杆菌移向水稻受体细胞，有利于目的基因成功转化(4)水稻是真核生物，具有生物膜系统，能对初始rHSA多肽进行高效加工(5)HSA模拟题组预趋势基因工程的操作程序的基础考查12019湖南永州高三模拟抗菌肽对治疗癌症有一定作用，下图表示抗菌肽合成过程，相关说法正确的是()A用PCR克隆目的基因不需要DNA解旋酶B基因表达载体包含起始密码和终止密码C用显微注射法导入基因表达载体D筛选菌种时用基因探针检测相关蛋白质解析：PCR技术中采用的是高温变性，因此用PCR克隆目的基因不需要DNA解旋酶，A正确；基因表达载体包含启动子和终止子，而起始密码和终止密码位于mRNA上，B错误；将基因表达载体导入酵母菌细胞时应用感受态细胞法，C错误；筛选菌种时用基因探针检测相关基因或mRNA，不能用基因探针检测蛋白质，D错误。答案：A2经典模拟如图表示用化学方法合成目的基因的过程。据图分析，下列叙述正确的是()A过程需要DNA连接酶B过程需要限制性核酸内切酶C目的基因的碱基序列是已知的D若某质粒能与目的基因重组，则该质粒和目的基因的碱基序列相同解析：过程仅仅是单链a和单链b之间形成氢键，不需要DNA连接酶，A错误；过程与过程的本质相同，故不需要DNA限制性核酸内切酶，B错误；图中显示的是人工合成基因的流程图，因此需要了解目的基因的碱基序列，C正确；形成重组DNA分子的过程中，质粒与目的基因的碱基序列是不可能相同的，D错误。故选C。答案：C32019天津市和平区模拟基因疫苗由病毒核酸的一段无毒序列制成，由编码能引起保护性免疫反应的病原体抗原的基因片段和载体构建而成。以下叙述错误的是()A被导入细胞后，能与宿主染色体整合B接种后若感染此病原微生物，则体内记忆细胞会产生大量抗体C基因疫苗引起免疫反应前必须经过转录和翻译的过程D将疫苗基因转移到植物，可以生产可食用的疫苗解析：病毒感染宿主细胞后，其基因可以高效的整合到宿主染色体中，因此可以在宿主细胞内持续稳定的表达外源基因，A 正确；接种疫苗后人体产生针对该病原体的特异性免疫，若感染此病原微生物，则体内记忆细胞会迅速增殖分化成浆细胞，浆细胞产生大量抗体，B错误；疫苗中的病毒基因片段能编码引起保护性免疫反应的病原体抗原，其化学本质是蛋白质，所以基因疫苗引起免疫反应前经过转录和翻译的过程，C正确；将疫苗基因转移到水果和西红柿等植物细胞，可生产可食用疫苗，D正确。答案：B基因工程综合考查42019江西新余模拟内皮素(ET)是一种含21个氨基酸的多肽。内皮素主要通过与靶细胞膜上的内皮素受体结合而发挥生物学效应。ETA是内皮素的主要受体，科研人员试图通过构建表达载体，实现ETA基因在细胞中高效表达，为后期ETA的体外研究奠定基础。其过程如下(图中SNAP基因是一种荧光蛋白基因，限制酶Apa的识别序列为CCCGGG，限制酶Xho的识别序列为CTCGAG)。请分析回答：(1)完成过程需要的酶是_。(2)过程中，限制酶Xho切割DNA，使_键断开，形成的黏性末端是_。用两种限制酶切割，获得不同的黏性末端，其主要目的是_。(3)过程中需要_酶，去构建重组质粒。过程中，要用_预先处理大肠杆菌，使其处于容易吸收外界的DNA的状态。(4)利用SNAP基因与ETA基因结合构成融合基因，目的是_。(5)人皮肤黑色素细胞上有内皮素的特异受体，内皮素与黑色素细胞膜上的受体结合后，会刺激黑色素细胞的分化、增殖并激活酪氨酸酶的活性，从而使黑色素急剧增加。美容时可以利用注射ETA达到美白祛斑效果，试解释原因：_，抑制了内皮素对黑色素细胞的增殖和黑色素的形成。解析：(1)图中过程是逆转录，需要逆转录酶的催化。(2)限制酶能识别特定的脱氧核苷酸序列，并在特定脱氧核苷酸之间切断磷酸二酯键；根据题意可知限制酶Xho切割DNA形成的黏性末端是AGCT(或)；用两种限制酶切割，获得不同的黏性末端，其主要目的是可以使目的基因定向连接到载体上(或防止含目的基因的外源DNA片段和质粒自身环化)。(3)过程是将目的基因与质量连接构建基因表达载体，需要DNA连接酶催化；过程中，要用CaCl2预先处理大肠杆菌，使其成为处于容易吸收外界DNA的感受态的细胞。(4)利用SNAP基因与ETA基因结合构成融合基因，可以检测ETA基因能否表达及表达量。(5)注射的ETA能与内皮素结合，减少了内皮素与黑色素细胞膜上内皮素受体的结合，抑制了内皮素对黑色素细胞的增殖和黑色素的形成，从而达到美容的目的。答案：(1)逆转录酶(2)磷酸二酯AGCT(或)可以使目的基因定向连接到载体上(3)DNA连接Ca2(或CaCl2)(4)检测ETA基因能否表达及表达量(5)ETA能与内皮素结合，减少了内皮素与黑色素细胞膜上内皮素受体的结合52019云南师大附中高考适应卷天然玫瑰因缺少控制合成蓝色色素的基因B而不能开蓝色花。科学家从开蓝色花的矮牵牛中提取了基因B后，利用生物工程技术培育出了开蓝色花的玫瑰。下图为该育种过程的操作流程。 注：Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因。外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活。限制酶EcoR、Hind和BamH的识别序列及切割位点均不相同。请回答下列问题：(1)图中将基因B导入玫瑰细胞的方法称为_。选择Ti质粒作为运载体的原因是Ti质粒上的_可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。(2)在构建重组Ti质粒时，应选用图中的_(限制酶)。有人用该种限制酶分别切割Ti质粒和基因B后混合，加入DNA连接酶进行反应，用得到的混合物直接转化细菌甲。结果得到了四种细菌甲：未被转化的、含环状基因B的、含Ti质粒的和含重组Ti质粒的。筛选目的细菌甲时，先用含_的固体培养基培养，不能生长的是_的细菌甲；然后再将能生长的细菌甲接种到含_的固体培养基中，目的细菌甲在此培养基中_(填“能”或“不能”)生长。(3)由玫瑰韧皮部细胞形成组织乙的过程，实质是_的过程。解析：(1)将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，将目的基因导入Ti质粒的TDNA上，因为TDNA能够转移到受体细胞染色体DNA上。(2)在构建重组Ti质粒时，应选用图中的BamH，这样构建的基因表达载体，含有标记基因氨苄青霉素抗性基因，而不含四环素抗性基因，在含有氨苄青霉素的固体培养基培养，能生长；而在含有四环素的固体培养基中不能生长，这样才能选出含有目的基因的重组质粒。如果用Hind，不能判断是否将目的基因插入到质粒中，所以应用BamH切割目的基因和Ti质粒。 (3)由图可知组织乙是愈伤组织，玫瑰韧皮部细胞形成组织乙就是脱分化形成愈伤组织的过程，其实质是让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞。答案：(1)农杆菌转化法TDNA(2)BamH氨苄青霉素未被转化的和含环状基因B四环素不能(3)让已经分化的细胞，经过诱导后，失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞蛋白质工程、转基因技术的安全性及生物武器(国考5年1考)(全国卷：2015全国卷；地方卷：2015海南卷；2014重庆卷；2013广东、江苏卷)【师说考问】考问1蛋白质工程概念理解蛋白质工程具体内容别称第二代基因工程目标生产符合人类生产和生活需要的一种新的蛋白质原理由于基因决定蛋白质，因此要对蛋白质结构进行改造，必须从基因入手基础蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系手段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关键技术基因工程基础蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系结果改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质考问2操作过程从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)基因表达产生需要的蛋白质。考问3转基因技术的安全性(1)安全性问题食物安全：滞后效应、过敏原、营养成分改变等。生物安全：对生物多样性的影响等。环境安全：对生态系统稳定性的影响等。(2)理性看待转基因技术需要正确的社会舆论导向：趋利避害，不能因噎废食。制定政策和法规，最大程度保证转基因技术和产品的安全性。考问4生物武器(1)生物武器的种类(连线)(2)生物武器的特点致病力强、传染性大；污染面广、危害时间长；难以防治；具有一定的潜伏期；受自然条件影响大。考问5探究蛋白质工程与基因工程的区别和联系项目蛋白质工程基因工程区别过程预期蛋白质的功能设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列推测相对应的脱氧核苷酸序列合成DNA表达出蛋白质获取目的基因构建基因表达载体将目的基因导入受体细胞目的基因的检测与鉴定实质定向改造或生产人类所需要的蛋白质定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品结果生产自然界中没有的蛋白质生产自然界中已有的蛋白质联系蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程，因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，都必须通过基因修饰或基因合成来实现考问6填写蛋白质工程流程图中字母代表的含义 A转录，B.翻译，C.分子设计，D.氨基酸序列，E.预期功能。【题组跟进】高考题组研考向蛋白质工程的考查12015全国卷已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氮酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有酶的催化活性。回答下列问题：(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P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰_基因或合成_基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括_的复制；以及遗传信息在不同分子之间的流动，即：_。(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过_和_进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物_进行鉴定。解析：(1)对蛋白质的氨基酸序列(或结构)进行改造，可达到改变蛋白质的功能的目的。(2)以P基因序列为基础，获得P1基因，可以对P基因进行修饰改造，也可以用人工方法合成P1基因；中心法则的全部内容包括DNA和RNA的复制、DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)。(3)蛋白质工程的基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过设计蛋白质结构和推测氨基酸序列，推测相应的核苷酸序列，并合成基因。经表达产生的蛋白质，还要对其进行生物功能鉴定。答案：(1)氨基酸序列(或结构)(其他合理答案也给分)(2)PP1DNA和RNA(或遗传物质)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3)设计蛋白质的结构推测氨基酸序列功能 转基因技术安全性的考查22014重庆卷生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列叙述，错误的是()A应严格选择转基因植物的目的基因，避免产生对人类有害的物质B当今社会的普遍观点是禁止克隆人的实验，但不反对治疗性克隆C反对设计试管婴儿的原因之一是有人滥用此技术选择性设计婴儿D生物武器是用微生物、毒素、干扰素及重组致病菌等来形成杀伤力解析：在转基因过程中，避免基因污染和对人类的影响，必须严格选择目的基因，A正确；我国不反对治疗性克隆，坚决反对生殖性克隆，B正确；反对设计试管婴儿的原因之一是防止选择性设计婴儿，违背伦理道德，C正确；生物武器是指有意识的利用微生物、毒素、昆虫侵袭敌人的军队、人口、农作物或者牲畜等目标，以达到战争目的的一类武器，干扰素为淋巴因子，非生物武器，D错误。答案：D 题后归纳1转基因生物存在安全性问题的原因(1)目前对基因的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。(2)目的基因往往是异种生物的基因。(3)外源基因插入宿主细胞基因组的部位往往是随机的。2转基因生物的优缺点优点缺点解决粮食短缺问题；大大减少农药的使用量，减少环境污染；增加食物营养，提高附加值；增加食物种类，提升食物