2019高考生物三輪沖刺 大題提分 大題精做13 基因工程(含解析).docx
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基因工程 精選大題 例:(2018全國卷II)某種熒光蛋白(GFP)在紫外光或藍光激發(fā)下會發(fā)出綠色熒光,這一特性可用于檢測細胞中目的基因的表達。某科研團隊將某種病毒的外殼蛋白(L1)基因連接在GFP基因的5′末端,獲得了L1-GFP融合基因(簡稱為甲),并將其插入質(zhì)粒P0,構建了真核表達載體P1,其部分結構和酶切位點的示意圖如下,圖中E1~E4四種限制酶產(chǎn)生的黏性末端各不相同。 回答下列問題: (1)據(jù)圖推斷,該團隊在將甲插入質(zhì)粒P0時,使用了兩種限制酶,這兩種酶是_________。使用這兩種酶進行酶切是為了保證_______________,也是為了保證__________________。 (2)將P1轉入體外培養(yǎng)的牛皮膚細胞后,若在該細胞中觀察到了綠色熒光,則說明L1基因在牛的皮膚細胞中完成了________和_________過程。 (3)為了獲得含有甲的牛,該團隊需要做的工作包括:將能夠產(chǎn)生綠色熒光細胞的_____________移入牛的____________中、體外培養(yǎng)、胚胎移植等。 (4)為了檢測甲是否存在于克隆牛的不同組織細胞中,某同學用PCR方法進行鑒定。在鑒定時應分別以該牛不同組織細胞中的____________(填“mRNA”“總RNA”或“核DNA”)作為PCR模板。 【答案】(1)E1和E4 甲的完整甲與載體正確連接 (2)轉錄翻譯 (3)細胞核去核卵母細胞 (4)核DNA 【解析】(1)要保證目的基因在受體細胞中能夠正確表達,目的基因的首端應有啟動子,尾端應有終止子。甲是將某種病毒的外殼蛋白(L1)基因連接在GFP基因的5ˊ末端而獲得的L1-GFP融合基因,據(jù)此結合題意并分析圖示可知:該團隊在將甲插入質(zhì)粒P0時,如果用E2或E3,則目的基因不完整,而使用E1和E4這兩種限制酶進行酶切保證了甲的完整,而且也保證了甲與載體正確連接,因此,使用的兩種限制酶,是E1和E4。(2)構建的真核表達載體P1中含有GFP基因,而GFP基因的表達產(chǎn)物“某種熒光蛋白(GFP)”在紫外光或藍光激發(fā)下會發(fā)出綠色熒光。若在導入P1的牛皮膚細胞中觀察到了綠色熒光,則說明L1基因在牛的皮膚細胞中完成了表達。基因的表達過程包括轉錄和翻譯。(3)若要獲得含有甲的牛,可采用核移植技術,即將能夠產(chǎn)生綠色熒光細胞的細胞核移入牛的去核卵母細胞中獲得重組細胞,并將該重組細胞在體外培養(yǎng)成重組胚胎,再經(jīng)過胚胎移植等獲得含有甲的牛。(4)PCR是多聚酶鏈式反應的縮寫,是一種在生物體外復制特定DNA片斷的核酸合成技術。若利用PCR方法檢測甲是否存在于克隆牛的不同組織細胞中,則應分別以該牛不同組織細胞中的核DNA作為PCR模板。 模擬精做 1.(2018屆黑龍江省普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試仿真模擬(十))馬鈴薯含有豐富的淀粉、氨基酸、多種維生素和無機鹽,是種植廣泛的農(nóng)作物。侵染病毒后導致產(chǎn)量大幅下降,培育脫毒和抗毒的馬鈴薯品種是提高產(chǎn)量的有效方法。請回答下列問題: (1)利用馬鈴薯的莖尖進行離體培養(yǎng)可以獲得脫毒苗,原因在于____________________,該過程依據(jù)的原理是_________________________________。 (2)為獲得抗病毒的馬鈴薯植株,往往采用轉基因技術,將病毒復制酶基因轉移到馬鈴薯體內(nèi)。其過程大致如圖所示: ①構建基因表達載體過程中需要用__________(酶)處理。目的基因轉錄過程中,__________能使轉錄在所需要的地方停止下來。 ②將目的基因導入馬鈴薯細胞使用了__________法,要用__________處理土壤農(nóng)桿菌,使之轉變?yōu)楦惺軕B(tài),然后將它們在緩沖液中混合培養(yǎng)以完成轉化過程。 ③目的基因導入馬鈴薯細胞后,是否可以穩(wěn)定維持和表達,要通過檢測與鑒定,馬鈴薯的DNA上是否插入了目的基因的檢測方法是____________________。 (3)生產(chǎn)上常將上述轉基因作物與非轉基因作物混合播種,其目的是降低病毒的__________基因頻率的增長速率。 【答案】(1)莖尖病毒極少甚至無病毒(植物)細胞具有全能性 (2)①限制酶(或限制性核酸內(nèi)切酶)和DNA連接酶終止子②農(nóng)桿菌轉化Ca2+③DNA分子雜交技術 (3)抗性 【解析】(1)馬鈴薯莖尖病毒極少甚至無病毒,可以用來培養(yǎng)脫毒苗,植物組織培養(yǎng)依據(jù)的原理是植物細胞的全能性。(2)①構建基因表達載體,需要的工具酶有限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶,基因表達載體中的終止子使轉錄在所需要的地方停止下來。②將外源基因導入植物體內(nèi)用農(nóng)桿菌轉化法,用Ca2+處理土壤農(nóng)桿菌,使之轉變?yōu)楦惺軕B(tài),使外源基因容易導入。③DNA上是否插入了目的基因的檢測方法是DNA分子雜交技術。(3)轉基因作物與非轉基因作物混合播種,可降低抗性作物對害蟲的選擇性,使害蟲種群中的抗性基因頻率增長率減慢。 2.(2019屆河南省洛陽市高三上學期尖子生第一次聯(lián)考)科研人員利用胚胎干細胞(ES細胞)對干擾素基因缺失小鼠進行基因治療,其技術流程如下圖。請回答相關問題: (1)過程①獲得重組胚胎之前,需要通過____________技術獲得重組細胞。 (2)將基因導入ES細胞而不是導入到上皮細胞,是因為__________________。 (3)步驟③中,需要構建含有干擾素基因的__________。由于DNA復制時,子鏈只能由5′向 3′方向延伸,故構建前利用PCR技術擴增干擾素基因時,可以從圖2中A、B、C、D四種單鏈DNA片段中選取_______________作為引物。對干擾素基因片段和質(zhì)粒進行酶切時,可選用限制酶的組合為________________或_______________。 (4)將步驟③獲得的ES細胞在熒光顯微鏡下觀察,選擇發(fā)___________色熒光的細胞進行體外誘導。為檢測干擾素基因是否表達,可以采用_____________的方法。 【答案】(1)核移植 (2)ES細胞具有發(fā)育的全能性 (3)基因表達載體B和CHindⅢ和PstⅠEcoRⅠ和PstⅠ (4)綠抗原-抗體雜交 【解析】 (1) 圖1是利用胚胎干細胞(ES 細胞)對干擾素基因缺失小鼠進行基因治療的流程,其中過程①采用了動物細胞核移植技術。(2) 圖1中的ES細胞是取自于囊胚期的內(nèi)細胞團。ES細胞在功能上具有發(fā)育的全能性,體外誘導ES細胞可以使其向不同方向分化,所以將目的基因導入ES細胞而不是上皮細胞。(3) 步驟③是將干擾素基因(目的基因)導入ES細胞中,在導入之前需要構建含有干擾素基因的基因表達載體。因DNA復制時,子鏈總是從5′向 3′方向延伸,子鏈與模板鏈反向平行,所以利用PCR技術擴增干擾素基因時,可以從圖2的A、B、C、D四種單鏈DNA片段中選取B和C片段作為引物。由圖2可以看出,用限制酶SmaⅠ切割會破壞干擾素基因,為將完整的干擾素基因切割下來,需要利用限制酶組合HindⅢ和 PstⅠ或 EcoRⅠ和 PstⅠ切割干擾素基因的兩端,這樣也可以使如圖3所示質(zhì)粒上保留一個完整的標記基因,即綠色熒光蛋白基因。(4) 綜上分析,在構建的重組質(zhì)粒上,紅色熒光蛋白基因的結構已經(jīng)被破壞,但綠色熒光蛋白基因的結構完整,因此將步驟③獲得的 ES 細胞在熒光顯微鏡下觀察,應選擇只發(fā)綠色熒光的細胞進行體外誘導。為檢測干擾素基因是否表達,需采用抗原-抗體雜交技術,若有雜交帶出現(xiàn),表明干擾素基因已經(jīng)成功表達。 3.(2019屆河南省示范性高中高三上學期期終考試)馬鈴薯是全球第四大重要的糧食作物,僅次于小麥、水稻和玉米。近年來對馬鈴薯育種的研究越來越多。請回答下列問題 (1)馬鈴薯在無性繁殖過程中感染的病毒易傳播給后代,從而影響后代的產(chǎn)量和品質(zhì),可采用___________技術來脫除病毒,原因是_________________________________。 (2)科學家常采用___________法將控制HPV-16病毒(人宮頸癌病毒)外殼蛋白合成的基因導入馬鈴薯細胞,培育出可生產(chǎn)的且抗該病毒的轉基因馬鈴薯,人食用后可獲得抗性。若要使目的基因在受體細胞中表達,需要構建基因表達載體而不能直接將目的基因導入受體細胞,原因是______________________、______________________。實驗發(fā)現(xiàn),該轉基因馬鈴薯經(jīng)烹煮后抗病毒效果較差,分析其原因可能是 。 (3)轉基因食品的安全性備受關注,若要確定某食品是不是轉基因生物或是通過轉基因技術加工而成的,可以從______________________、______________________等方面進行檢測。 【答案】(1)莖尖組織培養(yǎng)植物分生區(qū)附近如莖尖的病毒極少,甚至無病毒 (2)農(nóng)桿菌轉化目的基因無復制原點目的基因無表達所需的啟動子烹煮時,高溫破壞了病毒外殼蛋白的空間結構,使其抗病毒的功能喪失 (3)檢測其是否含有外源基因或DNA 檢測其是否含有外源基因表達的蛋白質(zhì) 【解析】(1)根據(jù)分析可知,馬鈴薯莖尖病毒極少甚至無病毒,因此可將馬鈴薯莖尖接種在培養(yǎng)基中,經(jīng)過組織培養(yǎng)獲得脫毒苗。(2)馬鈴薯為雙子葉植物,將目的基因導入雙子葉植物細胞常用的方法為農(nóng)桿菌轉化法。啟動子位于基因的首端,它是RNA聚合酶結合和識別的部位,有了它才能啟動基因轉錄,由于目的基因無復制原點、無表達所需的啟動子,故需要將目的基因與運載體結合構建形成基因表達載體,然后再導入受體細胞。由于目的基因表達的產(chǎn)物是病毒外殼蛋白,烹煮時,高溫破壞了病毒外殼蛋白的空間結構,使其抗病毒的功能喪失,故該轉基因馬鈴薯經(jīng)烹煮后抗病毒效果較差。(3)基因工程是將外源基因導入受體細胞并在細胞內(nèi)表達的過程。若要確定某食品是不是轉基因生物或是通過轉基因技術加工而成的,可以檢測其是否含有外源基因或DNA以及檢測其是否含有外源基因表達的蛋白質(zhì)等方面進行檢測。 4.(2019屆安徽省蕪湖市高三上學期期末考試)國際水稻研究所人員從產(chǎn)量低的耐淹水稻中找到一種耐淹基因,將其移入到高產(chǎn)熱帶水稻中,終于培育出耐淹的高產(chǎn)水稻品系,其產(chǎn)量比高產(chǎn)熱帶水稻產(chǎn)量還要高。耐淹基因移入的方法可通過轉基因技術實現(xiàn)。請回答下列相關問題: (1)為培育耐淹的高產(chǎn)水稻品系,應需將耐淹基因進行體外擴增。在PCR反應體系中加入了熱穩(wěn)定DNA聚合酶、引物等,還加入耐淹基因作為___________,加入___________作為合成DNA的原料。 (2)質(zhì)粒常被用作運載體,因為質(zhì)粒具有___________(答2點即可)。構建耐淹基因的質(zhì)粒表達載體時,常用不同的限制酶對耐淹基因和質(zhì)粒進行切割,目的是___________。 (3)根據(jù)耐淹基因表達的蛋白質(zhì),研究人員通過對它的氨基酸序列設計并人工合成耐淹基因。與水稻的耐淹基因相比,人工合成的耐淹基因在結構上缺少了___________。雖然兩種基因轉錄的產(chǎn)物不同,但最終表達出相同的蛋白質(zhì),可能原因是___________。 (4)蛋白質(zhì)工程中,要對蛋白質(zhì)結構進行設計改造,必須通過基因修飾或基因合成來完成,而不直接改造蛋白質(zhì)的原因是___________。 【答案】(1)模板 dNTP(dATP、dTTP、dGTP、dCTP) (2)能在宿主細胞內(nèi)復制并穩(wěn)定存在;具有多個限制酶切位點,方便剪切;具有標記基因,便于檢測和篩選減少耐淹基因及質(zhì)粒的自身環(huán)化、增大耐淹基因正向(正確)連接的概率 (3)啟動子、終止子和內(nèi)含子密碼子具有簡并性 (4)改造基因易于操作且改造后能夠遺傳 【解析】 (1)利用PCR技術在體外擴增耐淹基因(目的基因)時,在PCR反應體系中除了加入熱穩(wěn)定DNA聚合酶、引物等外,還加入耐淹基因作為模板,加入dNTP(dATP、dTTP、dGTP、dCTP) 作為合成DNA的原料。(2) 質(zhì)粒被用作運載體,應具備的條件有:能在宿主細胞內(nèi)復制并穩(wěn)定存在;具有多個限制酶切位點,方便剪切;具有標記基因,便于檢測和篩選。構建耐淹基因的質(zhì)粒表達載體時,用不同的限制酶對耐淹基因和質(zhì)粒進行切割,可以減少耐淹基因及質(zhì)粒的自身環(huán)化、使耐淹基因定向連接到質(zhì)粒上,以增大耐淹基因正向(正確)連接的概率。(3) 與水稻的耐淹基因相比,根據(jù)耐淹基因表達的蛋白質(zhì)的氨基酸序列推測出的mRNA分子中,缺乏與基因中的啟動子、終止子和內(nèi)含子相對應的堿基序列,據(jù)此設計并人工合成的耐淹基因在結構上缺少了啟動子、終止子和內(nèi)含子。由于密碼子具有簡并性,雖然兩種基因轉錄的產(chǎn)物不同,但最終能夠表達出相同的蛋白質(zhì)。(4)由于直接改造的蛋白質(zhì)不能遺傳,而改造基因易于操作且改造后能夠遺傳,所以在蛋白質(zhì)工程中,要對蛋白質(zhì)結構進行設計改造,必須通過基因修飾或基因合成來完成,而不直接改造蛋白質(zhì)。- 配套講稿:
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