2019-2020年高考生物大一輪復(fù)習(xí) 1.1.2-1.1.3基因工程的應(yīng)用 蛋白質(zhì)工程考題演練 中圖版選修3.doc

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2019-2020年高考生物大一輪復(fù)習(xí) 1.1.2-1.1.3基因工程的應(yīng)用 蛋白質(zhì)工程考題演練 中圖版選修3 1.(xx威海模擬)科學(xué)家將人的生長激素基因與某種細菌(不含抗生素抗性基因)的DNA分子進行重組，并成功地在該細菌中得以表達(如下圖)。請據(jù)圖分析回答： (1)過程①所示獲取目的基因的方法是_________________________________。 (2)細菌是理想的受體細胞，這是因為它_______________________________。 (3)質(zhì)粒A與目的基因結(jié)合時，首先需要用____________________酶將質(zhì)粒切開“缺口”，然后用____________________酶將質(zhì)粒與目的基因“縫合”起來。 (4)若將細菌B先接種在含有__________________________的培養(yǎng)基上能生長，說明該細菌中已經(jīng)導(dǎo)入外源質(zhì)粒，但不能說明外源質(zhì)粒是否成功插入目的基因；若將細菌B再重新接種在含有____________________________的培養(yǎng)基上不能生長，則說明細菌B中已經(jīng)導(dǎo)入了插入目的基因的重組載體。 (5)檢測工程菌中的生長激素基因是否轉(zhuǎn)錄出mRNA和是否翻譯出生長激素，可采用的技術(shù)分別是__________________、________________________。 【解析】(1)圖中過程①是以RNA為模板，通過反轉(zhuǎn)錄法獲取目的基因。(2)細菌具有繁殖快、單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少等優(yōu)點，因此是基因工程中的理想的受體細胞。(3)構(gòu)建基因表達載體時，需先用限制性內(nèi)切酶分別切割目的基因和載體，再用DNA連接酶將兩者連接起來。(4)質(zhì)粒A和重組載體中都有完整的抗氨芐青霉素基因，因此細菌有氨芐青霉素抗性說明該細菌中已經(jīng)導(dǎo)入外源質(zhì)粒，但不能說明外源質(zhì)粒是否成功插入目的基因；重組載體中四環(huán)素抗性基因內(nèi)插入了目的基因，不能表達，因此細菌對四環(huán)素?zé)o抗性則說明細菌B中已經(jīng)導(dǎo)入了插入目的基因的重組載體。(5)檢測mRNA和生長激素(蛋白質(zhì))的技術(shù)分別是分子雜交和抗原-抗體雜交。 答案：(1)反轉(zhuǎn)錄法 (2)繁殖快、單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少 (3)限制性內(nèi)切　DNA連接 (4)氨芐青霉素　四環(huán)素 (5)分子雜交　抗原—抗體雜交 【易錯提醒】(1)在基因工程的四個操作步驟中，只有第三步將重組載體導(dǎo)入受體細胞不需要堿基互補配對，其余三個步驟都涉及堿基互補配對。 (2)原核生物繁殖快、多為單細胞、遺傳物質(zhì)相對較少，有利于目的基因的復(fù)制與表達，因此常用大腸桿菌等原核生物作為受體細胞。 2.浙江大學(xué)農(nóng)學(xué)院某教授的課題組最新研究發(fā)現(xiàn)，一種植物激素——油菜素內(nèi)酯能促進農(nóng)藥在植物體內(nèi)的降解和代謝。研究人員發(fā)現(xiàn)，用油菜素內(nèi)酯處理后，許多參與農(nóng)藥降解的基因(如P450)的表達和酶活性都得到提高，在這些基因的“指導(dǎo)”下合成的蛋白酶能把農(nóng)藥逐漸轉(zhuǎn)化為水溶性物質(zhì)或低毒無毒物質(zhì)，有的則被直接排出體外。某課題組進一步進行了如下的實驗操作，請回答： (1)獲得油菜素內(nèi)酯基因的方法有____________、__________(舉兩種即可)。第①步用PCR技術(shù)擴增基因時用到的耐高溫的酶通常是指______________。步驟②用到的酶有________________________________。 (2)圖中導(dǎo)入重組質(zhì)粒的方法是__________。在導(dǎo)入之前應(yīng)用____________處理。 (3)導(dǎo)入重組質(zhì)粒以后，往往還需要進行檢測和篩選，可用__________________制成探針，檢測是否導(dǎo)入了重組基因；在培養(yǎng)基中加入________可將含有目的基因的細胞篩選出來。 (4)請你為該課題命名：_____________________________________________。 (5)請你說說該研究發(fā)現(xiàn)的生態(tài)學(xué)意義：_______________________________。 【解析】(1)油菜素內(nèi)酯基因是目的基因，獲得目的基因的方法有：從cDNA文庫中獲取、從基因文庫中獲取、人工合成目的基因或利用PCR技術(shù)擴增等。PCR技術(shù)中耐高溫的酶是DNA聚合酶(Taq酶)。步驟②是對質(zhì)粒進行剪切和拼接，要用到限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶。(2)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入受體細菌中，采用Ca2+轉(zhuǎn)化法，導(dǎo)入前應(yīng)用CaCl2溶液處理，成為感受態(tài)細胞，增加受體細菌細胞壁的通透性。(3)對目的基因表達和篩選中應(yīng)用紅霉素抗性基因制成探針，檢測是否導(dǎo)入重組基因；篩選出含有目的基因的細胞可在培養(yǎng)基中加入紅霉素。(4)課題命名可以是：探究油菜素內(nèi)酯能否促進土壤中農(nóng)藥的分解。(5)該項研究的意義：加速農(nóng)藥的分解，降低植物體內(nèi)的農(nóng)藥含量，有利于環(huán)境保護和人體健康。 答案：(1)從cDNA文庫中獲取　從基因文庫中獲取　人工合成目的基因或利用PCR技術(shù)擴增(任答兩種即可)　DNA聚合酶　限制性內(nèi)切酶和DNA連接酶 (2)Ca2+轉(zhuǎn)化法　氯化鈣溶液 (3)紅霉素抗性基因　紅霉素 (4)探究油菜素內(nèi)酯能否促進土壤中農(nóng)藥的分解 (5)加速農(nóng)藥的分解，降低植物體內(nèi)的農(nóng)藥含量，有利于環(huán)境保護和人體健康 【加固訓(xùn)練】下面是將乙肝病毒控制合成病毒表面主蛋白的基因HBsAg導(dǎo)入巴斯德畢赤酵母菌生產(chǎn)乙肝疫苗的過程及有關(guān)資料，請分析回答下列問題： 資料1：巴斯德畢赤酵母菌是一種甲基營養(yǎng)型酵母菌，能將甲醇作為其唯一碳源，此時AOX1基因受到誘導(dǎo)而表達[5′AOX1和3′AOX1(TT)分別是基因AOX1的啟動子和終止子]。 資料2：巴斯德畢赤酵母菌體內(nèi)無天然質(zhì)粒，所以科學(xué)家改造出了圖1所示的pPIC9K質(zhì)粒用作載體，其與目的基因形成的重組載體經(jīng)酶切后可以與酵母菌染色體發(fā)生同源重組，將目的基因整合于染色體中以實現(xiàn)表達。 資料3：限制性內(nèi)切酶酶切位點 (1)如果要將HBsAg基因和pPIC9K質(zhì)粒重組，應(yīng)該在HBsAg基因兩側(cè)的A和B位置接上__________、__________限制性內(nèi)切酶識別序列，這樣設(shè)計的優(yōu)點是避免質(zhì)粒和目的基因自身環(huán)化。 (2)酶切獲取HBsAg基因后，需用__________將其連接到pPIC9K質(zhì)粒上，形成重組載體，并將其導(dǎo)入大腸桿菌以獲取______________。 (3)步驟3中應(yīng)選用限制性內(nèi)切酶__________來切割重組載體獲得重組DNA，然后將其導(dǎo)入巴斯德畢赤酵母細胞。 (4)為了確認巴斯德畢赤酵母細胞轉(zhuǎn)化是否成功，在培養(yǎng)基中應(yīng)該加入卡拉霉素以便篩選，轉(zhuǎn)化后的細胞中是否含有HBsAg基因，可以用____________________方法進行檢測。 (5)轉(zhuǎn)化的酵母細胞在培養(yǎng)基上培養(yǎng)一段時間后，需要向其中加入________以維持其生活，同時誘導(dǎo)HBsAg基因表達。 (6)與大腸桿菌等細菌相比，用巴斯德畢赤酵母細胞作為基因工程的受體細胞，其優(yōu)點是在蛋白質(zhì)合成后，細胞可以對其進行________并分泌到細胞外，便于提取。 【解析】(1)重組載體上的目的基因若要表達，需目的基因的首尾含有啟動子和終止子。而SnaBⅠ、AvrⅡ識別的序列在啟動子與終止子之間，所以只有在目的基因兩側(cè)A和B位置分別接上這兩種酶的識別序列，并用SnaBⅠ、AvrⅡ這兩種限制性內(nèi)切酶對質(zhì)粒和目的基因同時切割，才會既各自出現(xiàn)相同的黏性末端，便于重組與表達，又可防止環(huán)化。 (2)用DNA連接酶將切割后的HBsAg基因和pPIC9K質(zhì)粒連接成重組載體，導(dǎo)入大腸桿菌體內(nèi)，目的是利用大腸桿菌短時間內(nèi)可獲取大量的重組載體。 (3)重組載體的兩側(cè)分別是啟動子和終止子，除BglⅡ外，其他限制性內(nèi)切酶會破壞含有啟動子、終止子的目的基因。 (4)用DNA分子雜交技術(shù)檢測是否導(dǎo)入目的基因。 (5)資料1顯示，甲醇為該酵母菌的唯一碳源，同時誘導(dǎo)HBsAg基因表達。 (6)酵母菌為真核生物，細胞內(nèi)具有對分泌蛋白加工的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等細胞器，細菌等原核生物不具有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體等細胞器。 答案：(1)SnaBⅠ　AvrⅡ (2)DNA連接酶　大量重組質(zhì)?！?3)BglⅡ (4)DNA分子雜交　(5)甲醇　(6)加工(修飾) 3.(xx青島模擬)我國科學(xué)家成功克隆了控制水稻理想株型的關(guān)鍵多效基因IPA1。研究發(fā)現(xiàn)，基因IPA1發(fā)生突變后，會使水稻穗粒數(shù)和千粒重(以克表示的一千粒種子的重量)增加，同時莖稈變得粗壯，增加了抗倒伏能力。實驗顯示，將突變后的IPA1基因?qū)氤Ｒ?guī)水稻品種，可以使其產(chǎn)量增加10%以上。如圖表示該水稻新品種的簡易培育流程，據(jù)圖回答問題。 (1)上圖所示流程中步驟①是實驗所用技術(shù)的核心步驟。此步驟使________________和________________構(gòu)成重組載體。 (2)將重組載體導(dǎo)入土壤農(nóng)桿菌之前，常用________________處理該細菌，以增加該細菌________________的通透性。 (3)每個含突變基因IPA1的重組載體中至少含____________個限制性內(nèi)切酶識別位點。 (4)④過程應(yīng)用的主要生物技術(shù)是____________________，原理是____________________________。 (5)從變異類型上分析，常規(guī)水稻出現(xiàn)IPA1基因控制的新性狀應(yīng)該屬于可遺傳變異中的________________。 【解析】(1)基因工程操作的核心步驟是把目的基因和載體連接成重組載體，這里的目的基因是突變的IPA1基因，載體則用Ti質(zhì)粒。 (2)用Ca2+處理細菌，增大細菌細胞壁的通透性，可以提高導(dǎo)入重組載體的成功率。 (3)形成的重組載體中至少含有1個限制性內(nèi)切酶的識別位點，且每個限制性內(nèi)切酶識別位點只能插入1個目的基因。 (4)(5)利用細胞的全能性，已經(jīng)導(dǎo)入目的基因的受體細胞通過植物組織培養(yǎng)可以形成完整的新品種植株，這種新品種植株中的新性狀的出現(xiàn)屬于基因重組。 答案：(1)突變的IPA1基因　Ti質(zhì)粒 (2)Ca2+　細胞壁　(3)1 (4)植物組織培養(yǎng)　植物細胞的全能性 (5)基因重組 【延伸探究】若將該題目(5)中的“常規(guī)水稻”字眼去掉，變異類型應(yīng)屬于哪種類型？為什么？ 提示：基因突變。若去掉“常規(guī)水稻”字眼，則考查IPA1基因控制的性狀，所以屬于基因突變。 4.抗旱植物體內(nèi)的抗旱基因為R，旱敏基因為r。研究表明，多數(shù)抗旱農(nóng)作物能通過細胞代謝產(chǎn)生一種代謝產(chǎn)物，調(diào)節(jié)根部細胞內(nèi)的滲透壓，此代謝產(chǎn)物在葉肉細胞內(nèi)很難找到。 (1)抗旱農(nóng)作物的葉肉細胞內(nèi)難以找到與抗旱有關(guān)的代謝產(chǎn)物的原因是________________________。 (2)現(xiàn)已制備足夠多的R探針和r探針，通過探針來檢測某植物相關(guān)的基因型。請據(jù)圖分析回答： ①圖中擴增基因常用的方法是__________。若已提取到某抗旱植物Rr的葉肉細胞總DNA，______(“能”或“不能”)以DNA為模板直接擴增抗旱基因，擴增過程中尋找抗旱基因的位置依靠__________________。 ②圖中處理基因獲取單鏈DNA常用的方法有__________________________。 ③濾膜上DNA分子雜交發(fā)生在_________________之間。 ④若被檢植物只發(fā)生A現(xiàn)象，則被檢植物的基因型為________________。 【解析】(1)該代謝產(chǎn)物不存在的原因是基因未表達，起調(diào)節(jié)作用的抗旱基因存在于根細胞內(nèi)，葉片細胞內(nèi)含有目的基因但未表達，這是細胞分化的結(jié)果。 (2)體外快速擴增DNA的方法是PCR技術(shù)；擴增時首先引物要與互補序列結(jié)合，然后在DNA聚合酶的作用下延伸，所以可以通過引物來尋找相關(guān)基因；解旋的方法有加熱和用解旋酶處理；發(fā)生雜交的是探針與R基因或r基因，A圖表示只形成了R與探針的雜交斑，其基因型為RR。 答案：(1)基因選擇性表達 (2)①PCR技術(shù)　能　引物 ②解旋酶處理或加熱 ③探針與R基因或r基因?、躌R 5.干擾素是動物體內(nèi)合成的一種蛋白質(zhì)，可以用于治療病毒感染和癌癥，但體外保存相當困難，如果將其分子上的一個半胱氨酸變成絲氨酸，就可在-70℃條件下保存半年，給廣大患者帶來福音。 (1)蛋白質(zhì)的合成是受基因控制的，因此獲得能夠控制合成“可以保存的干擾素”的基因是生產(chǎn)的關(guān)鍵，依據(jù)蛋白質(zhì)工程原理，設(shè)計實驗流程，讓動物生產(chǎn)“可以保存的干擾素”： (2)基因工程和蛋白質(zhì)工程相比較，基因工程在原則上只能生產(chǎn)______________的蛋白質(zhì)，不一定符合______________需要。而蛋白質(zhì)工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系作為基礎(chǔ)，通過______________或______________，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行______________或制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿足人類的生產(chǎn)和生活需要。 (3)蛋白質(zhì)工程實施的難度很大，原因是蛋白質(zhì)具有十分復(fù)雜的______________結(jié)構(gòu)。 (4)對天然蛋白質(zhì)進行改造，應(yīng)該直接對蛋白質(zhì)分子進行操作，還是通過對基因的操作來實現(xiàn)？______________________________________________________ ___________________________________________________________________。 原因是：____________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 【解析】(1)蛋白質(zhì)工程的基本流程為根據(jù)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能推測出蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)及控制該蛋白質(zhì)的基因的脫氧核苷酸序列。 (2)蛋白質(zhì)工程的實質(zhì)是通過對基因改造或修飾制造自然界不存在的符合人們生產(chǎn)和生活需要的蛋白質(zhì)。 (3)蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，很難根據(jù)預(yù)期功能來預(yù)測出空間結(jié)構(gòu)。 (4)基因控制蛋白質(zhì)的合成，對基因的改造相當于間接改造了蛋白質(zhì)。 答案：(1)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能　預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)　 應(yīng)有的氨基酸序列　相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列(基因) (2)自然界已存在　人類生產(chǎn)和生活　基因修飾　 基因合成　改造 (3)空間(或高級) (4)應(yīng)該通過對基因的操作來實現(xiàn)對天然蛋白質(zhì)的改造 第一，任何一種天然蛋白質(zhì)都是由基因編碼的，改造了基因也就是對蛋白質(zhì)進行了改造，而且改造過的蛋白質(zhì)可以通過改造過的基因遺傳下去。如果對蛋白質(zhì)直接改造，即使改造成功，被改造過的蛋白質(zhì)分子也無法遺傳；其次，對基因進行改造比對蛋白質(zhì)直接進行改造要容易操作，難度要小得多