2019-2020年高考生物大一轮复习 1.1.2-1.1.3基因工程的应用 蛋白质工程考题演练 中图版选修3.doc

2019-2020年高考生物大一轮复习 1.1.2-1.1.3基因工程的应用 蛋白质工程考题演练 中图版选修31.(xx威海模拟)科学家将人的生长激素基因与某种细菌(不含抗生素抗性基因)的DNA分子进行重组，并成功地在该细菌中得以表达(如下图)。请据图分析回答：(1)过程所示获取目的基因的方法是_。(2)细菌是理想的受体细胞，这是因为它_。(3)质粒A与目的基因结合时，首先需要用_酶将质粒切开“缺口”，然后用_酶将质粒与目的基因“缝合”起来。(4)若将细菌B先接种在含有_的培养基上能生长，说明该细菌中已经导入外源质粒，但不能说明外源质粒是否成功插入目的基因；若将细菌B再重新接种在含有_的培养基上不能生长，则说明细菌B中已经导入了插入目的基因的重组载体。(5)检测工程菌中的生长激素基因是否转录出mRNA和是否翻译出生长激素，可采用的技术分别是_、_。【解析】(1)图中过程是以RNA为模板，通过反转录法获取目的基因。(2)细菌具有繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少等优点，因此是基因工程中的理想的受体细胞。(3)构建基因表达载体时，需先用限制性内切酶分别切割目的基因和载体，再用DNA连接酶将两者连接起来。(4)质粒A和重组载体中都有完整的抗氨苄青霉素基因，因此细菌有氨苄青霉素抗性说明该细菌中已经导入外源质粒，但不能说明外源质粒是否成功插入目的基因；重组载体中四环素抗性基因内插入了目的基因，不能表达，因此细菌对四环素无抗性则说明细菌B中已经导入了插入目的基因的重组载体。(5)检测mRNA和生长激素(蛋白质)的技术分别是分子杂交和抗原-抗体杂交。答案：(1)反转录法(2)繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少(3)限制性内切DNA连接(4)氨苄青霉素四环素(5)分子杂交抗原抗体杂交【易错提醒】(1)在基因工程的四个操作步骤中，只有第三步将重组载体导入受体细胞不需要碱基互补配对，其余三个步骤都涉及碱基互补配对。(2)原核生物繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少，有利于目的基因的复制与表达，因此常用大肠杆菌等原核生物作为受体细胞。2.浙江大学农学院某教授的课题组最新研究发现，一种植物激素油菜素内酯能促进农药在植物体内的降解和代谢。研究人员发现，用油菜素内酯处理后，许多参与农药降解的基因(如P450)的表达和酶活性都得到提高，在这些基因的“指导”下合成的蛋白酶能把农药逐渐转化为水溶性物质或低毒无毒物质，有的则被直接排出体外。某课题组进一步进行了如下的实验操作，请回答：(1)获得油菜素内酯基因的方法有_、_(举两种即可)。第步用PCR技术扩增基因时用到的耐高温的酶通常是指_。步骤用到的酶有_。(2)图中导入重组质粒的方法是_。在导入之前应用_处理。(3)导入重组质粒以后，往往还需要进行检测和筛选，可用_制成探针，检测是否导入了重组基因；在培养基中加入_可将含有目的基因的细胞筛选出来。(4)请你为该课题命名：_。(5)请你说说该研究发现的生态学意义：_。【解析】(1)油菜素内酯基因是目的基因，获得目的基因的方法有：从cDNA文库中获取、从基因文库中获取、人工合成目的基因或利用PCR技术扩增等。PCR技术中耐高温的酶是DNA聚合酶(Taq酶)。步骤是对质粒进行剪切和拼接，要用到限制性内切酶和DNA连接酶。(2)将重组质粒导入受体细菌中，采用Ca2+转化法，导入前应用CaCl2溶液处理，成为感受态细胞，增加受体细菌细胞壁的通透性。(3)对目的基因表达和筛选中应用红霉素抗性基因制成探针，检测是否导入重组基因；筛选出含有目的基因的细胞可在培养基中加入红霉素。(4)课题命名可以是：探究油菜素内酯能否促进土壤中农药的分解。(5)该项研究的意义：加速农药的分解，降低植物体内的农药含量，有利于环境保护和人体健康。答案：(1)从cDNA文库中获取从基因文库中获取人工合成目的基因或利用PCR技术扩增(任答两种即可)DNA聚合酶限制性内切酶和DNA连接酶(2)Ca2+转化法氯化钙溶液(3)红霉素抗性基因红霉素(4)探究油菜素内酯能否促进土壤中农药的分解(5)加速农药的分解，降低植物体内的农药含量，有利于环境保护和人体健康【加固训练】下面是将乙肝病毒控制合成病毒表面主蛋白的基因HBsAg导入巴斯德毕赤酵母菌生产乙肝疫苗的过程及有关资料，请分析回答下列问题：资料1：巴斯德毕赤酵母菌是一种甲基营养型酵母菌，能将甲醇作为其唯一碳源，此时AOX1基因受到诱导而表达5AOX1和3AOX1(TT)分别是基因AOX1的启动子和终止子。资料2：巴斯德毕赤酵母菌体内无天然质粒，所以科学家改造出了图1所示的pPIC9K质粒用作载体，其与目的基因形成的重组载体经酶切后可以与酵母菌染色体发生同源重组，将目的基因整合于染色体中以实现表达。资料3：限制性内切酶酶切位点(1)如果要将HBsAg基因和pPIC9K质粒重组，应该在HBsAg基因两侧的A和B位置接上_、_限制性内切酶识别序列，这样设计的优点是避免质粒和目的基因自身环化。(2)酶切获取HBsAg基因后，需用_将其连接到pPIC9K质粒上，形成重组载体，并将其导入大肠杆菌以获取_。(3)步骤3中应选用限制性内切酶_来切割重组载体获得重组DNA，然后将其导入巴斯德毕赤酵母细胞。(4)为了确认巴斯德毕赤酵母细胞转化是否成功，在培养基中应该加入卡拉霉素以便筛选，转化后的细胞中是否含有HBsAg基因，可以用_方法进行检测。(5)转化的酵母细胞在培养基上培养一段时间后，需要向其中加入_以维持其生活，同时诱导HBsAg基因表达。(6)与大肠杆菌等细菌相比，用巴斯德毕赤酵母细胞作为基因工程的受体细胞，其优点是在蛋白质合成后，细胞可以对其进行_并分泌到细胞外，便于提取。【解析】(1)重组载体上的目的基因若要表达，需目的基因的首尾含有启动子和终止子。而SnaB、Avr识别的序列在启动子与终止子之间，所以只有在目的基因两侧A和B位置分别接上这两种酶的识别序列，并用SnaB、Avr这两种限制性内切酶对质粒和目的基因同时切割，才会既各自出现相同的黏性末端，便于重组与表达，又可防止环化。(2)用DNA连接酶将切割后的HBsAg基因和pPIC9K质粒连接成重组载体，导入大肠杆菌体内，目的是利用大肠杆菌短时间内可获取大量的重组载体。(3)重组载体的两侧分别是启动子和终止子，除Bgl外，其他限制性内切酶会破坏含有启动子、终止子的目的基因。(4)用DNA分子杂交技术检测是否导入目的基因。(5)资料1显示，甲醇为该酵母菌的唯一碳源，同时诱导HBsAg基因表达。(6)酵母菌为真核生物，细胞内具有对分泌蛋白加工的内质网和高尔基体等细胞器，细菌等原核生物不具有内质网和高尔基体等细胞器。答案：(1)SnaBAvr(2)DNA连接酶大量重组质粒(3)Bgl(4)DNA分子杂交(5)甲醇(6)加工(修饰)3.(xx青岛模拟)我国科学家成功克隆了控制水稻理想株型的关键多效基因IPA1。研究发现，基因IPA1发生突变后，会使水稻穗粒数和千粒重(以克表示的一千粒种子的重量)增加，同时茎秆变得粗壮，增加了抗倒伏能力。实验显示，将突变后的IPA1基因导入常规水稻品种，可以使其产量增加10%以上。如图表示该水稻新品种的简易培育流程，据图回答问题。(1)上图所示流程中步骤是实验所用技术的核心步骤。此步骤使_和_构成重组载体。(2)将重组载体导入土壤农杆菌之前，常用_处理该细菌，以增加该细菌_的通透性。(3)每个含突变基因IPA1的重组载体中至少含_个限制性内切酶识别位点。(4)过程应用的主要生物技术是_，原理是_。(5)从变异类型上分析，常规水稻出现IPA1基因控制的新性状应该属于可遗传变异中的_。【解析】(1)基因工程操作的核心步骤是把目的基因和载体连接成重组载体，这里的目的基因是突变的IPA1基因，载体则用Ti质粒。(2)用Ca2+处理细菌，增大细菌细胞壁的通透性，可以提高导入重组载体的成功率。(3)形成的重组载体中至少含有1个限制性内切酶的识别位点，且每个限制性内切酶识别位点只能插入1个目的基因。(4)(5)利用细胞的全能性，已经导入目的基因的受体细胞通过植物组织培养可以形成完整的新品种植株，这种新品种植株中的新性状的出现属于基因重组。答案：(1)突变的IPA1基因Ti质粒(2)Ca2+细胞壁(3)1(4)植物组织培养植物细胞的全能性(5)基因重组【延伸探究】若将该题目(5)中的“常规水稻”字眼去掉，变异类型应属于哪种类型？为什么？提示：基因突变。若去掉“常规水稻”字眼，则考查IPA1基因控制的性状，所以属于基因突变。4.抗旱植物体内的抗旱基因为R，旱敏基因为r。研究表明，多数抗旱农作物能通过细胞代谢产生一种代谢产物，调节根部细胞内的渗透压，此代谢产物在叶肉细胞内很难找到。(1)抗旱农作物的叶肉细胞内难以找到与抗旱有关的代谢产物的原因是_。(2)现已制备足够多的R探针和r探针，通过探针来检测某植物相关的基因型。请据图分析回答：图中扩增基因常用的方法是_。若已提取到某抗旱植物Rr的叶肉细胞总DNA，_(“能”或“不能”)以DNA为模板直接扩增抗旱基因，扩增过程中寻找抗旱基因的位置依靠_。图中处理基因获取单链DNA常用的方法有_。滤膜上DNA分子杂交发生在_之间。若被检植物只发生A现象，则被检植物的基因型为_。【解析】(1)该代谢产物不存在的原因是基因未表达，起调节作用的抗旱基因存在于根细胞内，叶片细胞内含有目的基因但未表达，这是细胞分化的结果。(2)体外快速扩增DNA的方法是PCR技术；扩增时首先引物要与互补序列结合，然后在DNA聚合酶的作用下延伸，所以可以通过引物来寻找相关基因；解旋的方法有加热和用解旋酶处理；发生杂交的是探针与R基因或r基因，A图表示只形成了R与探针的杂交斑，其基因型为RR。答案：(1)基因选择性表达(2)PCR技术能引物解旋酶处理或加热探针与R基因或r基因RR5.干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可在-70条件下保存半年，给广大患者带来福音。(1)蛋白质的合成是受基因控制的，因此获得能够控制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键，依据蛋白质工程原理，设计实验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”：(2)基因工程和蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产_的蛋白质，不一定符合_需要。而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过_或_，对现有蛋白质进行_或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活需要。(3)蛋白质工程实施的难度很大，原因是蛋白质具有十分复杂的_结构。(4)对天然蛋白质进行改造，应该直接对蛋白质分子进行操作，还是通过对基因的操作来实现？_。原因是：_。【解析】(1)蛋白质工程的基本流程为根据预期的蛋白质功能推测出蛋白质结构及控制该蛋白质的基因的脱氧核苷酸序列。(2)蛋白质工程的实质是通过对基因改造或修饰制造自然界不存在的符合人们生产和生活需要的蛋白质。(3)蛋白质的空间结构十分复杂，很难根据预期功能来预测出空间结构。(4)基因控制蛋白质的合成，对基因的改造相当于间接改造了蛋白质。答案：(1)预期的蛋白质功能预期的蛋白质结构应有的氨基酸序列相对应的脱氧核苷酸序列(基因)(2)自然界已存在人类生产和生活基因修饰基因合成改造(3)空间(或高级)(4)应该通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造第一，任何一种天然蛋白质都是由基因编码的，改造了基因也就是对蛋白质进行了改造，而且改造过的蛋白质可以通过改造过的基因遗传下去。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造过的蛋白质分子也无法遗传；其次，对基因进行改造比对蛋白质直接进行改造要容易操作，难度要小得多