課時跟蹤檢測（三十九） 基因工程一、基礎題點練1(2018青島質檢)下列有關限制酶的敘述正確的是()A用限制酶切割一個DNA分子中部，獲得一個目的基因時，被水解的磷酸二酯鍵有2個B限制酶識別序列越短，則該序列在DNA中出現的概率就越大CCATG和GGATCC序列被限制酶切出的黏性末端堿基數不同D只有用相同的限制酶處理含目的基因的片段和質粒，才能形成重組質粒解析：選B用限制酶切割DNA分子中部獲得一個目的基因時，需剪切2次，水解磷酸二酯鍵4個；限制酶識別序列越短，則該序列在DNA中出現的概率就越大；CATG和GGATCC序列被限制酶切出的黏性末端均有4個堿基；切割目的基因和載體并非只能用同一種限制酶，如果不同的限制酶切割DNA分子所產生的末端也存在互補關系，則兩末端也可連接。2科學家采用基因工程技術將矮牽牛中控制藍色色素合成的基因a轉移到玫瑰中，以培育藍玫瑰，下列操作正確的是()A利用DNA分子雜交技術從矮牽牛的基因文庫中獲取基因aB用氯化鈣溶液處理玫瑰葉肉細胞，使其處于感受態C用含四環素的培養基篩選轉基因玫瑰細胞D將基因a導入玫瑰細胞的液泡中，防止其經花粉進入野生玫瑰解析：選A將目的基因導入微生物細胞時，用氯化鈣溶液處理受體細胞，可使其處于感受態，利于目的基因的導入。由于不知道標記基因，用含四環素的培養基不一定能篩選出轉基因玫瑰細胞。將目的基因導入玫瑰葉肉細胞的葉綠體基因組中，可防止其經花粉進入野生玫瑰，液泡中無DNA。3如圖1表示DNA的基本結構，圖2表示染色體DNA的片段，箭頭是某種限制酶的識別序列和作用位點，下列相關說法正確的是()A圖1中a所示部位即圖2中箭頭所示部位B圖2所示的DNA片段被限制酶切割后獲得的末端形式與圖1下端相同CEcoliDNA連接酶可以將兩個圖1所示結構連接成為一個DNA片段D基因工程的載體必須具有圖2所示的堿基序列解析：選A圖2箭頭所示的部位表示兩個脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵，圖1中a部位是磷酸二酯鍵；圖2所示的DNA片段被限制酶切割后，將獲得黏性末端，而圖1所示的DNA具有的末端是平末端；EcoliDNA連接酶只可以“縫合”雙鏈DNA片段的黏性末端，圖1所示為平末端；限制酶有多種，基因工程中的載體具有其中一個或幾個限制酶識別的序列即可，不必一定含有圖2所示的堿基序列。4(2017北京高考)為了增加菊花花色類型，研究者從其他植物中克隆出花色基因C(圖1)，擬將其與質粒(圖2)重組，再借助農桿菌導入菊花中。下列操作與實驗目的不符的是()A用限制性核酸內切酶EcoR和連接酶構建重組質粒B用含C基因的農桿菌侵染菊花愈傷組織，將C基因導入細胞C在培養基中添加卡那霉素，篩選被轉化的菊花細胞D用分子雜交方法檢測C基因是否整合到菊花染色體上解析：選C目的基因C和質粒都有可被EcoR切割的酶切位點，另外需要DNA連接酶將切好的目的基因和質粒連接起來；愈傷組織全能性較高，是理想的植物受體細胞，將目的基因導入植物受體細胞的方法通常為農桿菌轉化法；質粒中含有潮霉素抗性基因，因此選擇培養基中應該加入潮霉素；使用分子雜交方法可檢測目的基因是否整合到受體染色體上。5如圖是利用基因工程技術生產可使用疫苗的部分過程，其中Pst、Sma、EcoR、Apa為四種限制性核酸內切酶。下列有關說法正確的是()A圖示過程是基因工程的核心步驟，所需的限制性核酸內切酶均來自原核生物B圖示中構建基因表達載體時，需用到一種限制性核酸內切酶C一種限制性核酸內切酶只能識別一種特定的核糖核苷酸序列D抗卡那霉素基因的存在有利于將含有抗原基因的細胞篩選出來解析：選D圖示表示基因表達載體的構建過程，這是基因工程的核心步驟，所需的限制性核酸內切酶主要來自原核生物；此表達載體構建時需要用到EcoR、Pst限制性核酸內切酶；限制性核酸內切酶具有特異性，即一種限制性核酸內切酶只能識別一種特定的脫氧核苷酸序列并在特定的位點切割；抗卡那霉素基因作為標記基因，主要作用是篩選含有目的基因的受體細胞。二、高考題型練6(2018郴州質檢)利用基因工程技術培育馬鈴薯新品種，目前已經取得豐碩成果。請根據教材所學知識回答下列問題：(1)馬鈴薯易患多種疾病，導致其產量不高。通過導入抗病基因并使其表達可以提高馬鈴薯產量，基因工程中使用最多的抗病基因是_和病毒的復制酶基因。(2)馬鈴薯是雙子葉植物，常用_(方法)將目的基因導入馬鈴薯受體細胞中。構建好的基因表達載體基本結構包括目的基因、標記基因、_、_、_等五部分。(3)科學家還培育出抗除草劑的轉基因馬鈴薯，其設計方法：修飾除草劑作用的靶蛋白，使其對除草劑_(填“敏感”或“不敏感”)，或使靶蛋白過量表達，植物吸收除草劑后仍能_。(4)將目的基因導入受體細胞后，還需對轉基因植物進行_。解析：(1)在基因工程中，使用最多的抗病基因是病毒外殼蛋白基因和病毒的復制酶基因。(2)常用農桿菌轉化法將目的基因導入馬鈴薯等雙子葉植物的受體細胞中。構建好的基因表達載體的基本結構包括目的基因、標記基因、終止子、啟動子和復制原點等五部分。(3)培育抗除草劑的轉基因馬鈴薯，需通過修飾，使除草劑作用的靶蛋白對除草劑不敏感，或使靶蛋白過量表達，使植物吸收除草劑后仍能正常代謝。(4)將目的基因導入受體細胞后，還需對轉基因植物進行目的基因的檢測與鑒定。答案：(1)病毒外殼蛋白基因(2)農桿菌轉化法啟動子終止子復制原點(3)不敏感正常代謝(4)目的基因的檢測與鑒定7科學家通過利用PCR定點突變技術改造Rubisco基因，提高了光合作用過程中Rubisco酶對CO2的親和力，從而顯著提高了植物的光合速率。請回答下列問題：(1)PCR過程所依據的原理是_，利用PCR技術擴增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據這一序列合成_；擴增過程需要加入_酶。(2)啟動子是一段有特殊結構的DNA片段，其作用是_。目的基因能在不同生物體內正常表達原來的蛋白質，說明整個生物界_。PCR定點突變技術屬于_的范疇。(3)可利用定點突變的DNA構建基因表達載體。常用_將基因表達載體導入植物細胞，還需用到植物細胞工程中的_技術，來最終獲得轉基因植物。解析：(1)PCR依據的原理是DNA雙鏈復制，在用PCR技術擴增目的基因前要依據一段已知目的基因的脫氧核苷酸序列合成引物；擴增過程需要加入耐高溫的DNA聚合(或TaqDNA聚合)酶。(2)啟動子是RNA聚合酶識別和結合部位，可驅動基因轉錄出mRNA；因生物界共用一套遺傳密碼，所以目的基因可以在不同細胞內表達合成相同蛋白質。(3)常用農桿菌轉化法將基因表達載體導入植物細胞，借助于植物組織培養技術，獲得轉基因植物。答案：(1)DNA雙鏈復制引物耐高溫的DNA聚合(或TaqDNA聚合)(2)RNA聚合酶識別和結合部位，可驅動基因轉錄出mRNA共用一套密碼子蛋白質工程(3)農桿菌轉化法植物組織培養8“今又生”是我國為數不多的首創基因治療藥物之一，其本質是利用腺病毒和人P53基因(抑癌基因)拼裝得到的重組病毒。人的P53蛋白可對癌變前的DNA損傷進行修復，使其恢復正常，或誘導其進入休眠狀態或細胞凋亡，阻止細胞癌變。“今又生”的載體采用第一代人5型腺病毒，其致病力很弱，其基因不整合到宿主細胞的基因組中，無遺傳毒性；載體經基因工程改造后，只對細胞實施一次感染，不能復制，不會污染。請回答下列問題：(1)在“今又生”的生產中，為了獲得更高的安全性能，在載體一般應具備的條件中，科學家選擇性地放棄了一般載體都應具有的_特點。檢測P53基因的表達產物，可以采用_技術。(2)如果要大量擴增P53基因，一般采用PCR技術，該技術中需使用的一種特殊的酶是_。與體內DNA復制相比較，PCR反應要在_中才能進行，并且要嚴格控制_條件。(3)如果要獲得胚胎干細胞進行研究，則胚胎干細胞可來源于囊胚的_，或胎兒的原始性腺；因培養時，細胞充滿培養皿底部后停止分裂，這種現象稱為_。如果想繼續培養則需要重新用_處理，然后分瓶繼續培養，這樣的培養過程通常被稱為傳代培養。解析：(1)根據題干信息“載體經基因工程改造后，只對細胞實施一次感染，不能復制”可知，在“今又生”的生產中，為了獲得更高的安全性能，科學家選擇性地放棄了具有復制原點的載體。檢測目的基因是否表達產生蛋白質可采用抗原抗體雜交技術。(2)PCR技術是在較高溫度下進行的，因此該技術中需使用熱穩定DNA聚合酶；與體內DNA復制相比較，PCR反應要在一定的緩沖溶液中才能進行，并且要嚴格控制溫度等條件。(3)胚胎干細胞來源于囊胚的內細胞團或胎兒的原始性腺；在培養時，細胞充滿培養皿底部后停止分裂，這種現象稱為接觸抑制。如果想繼續培養則需要重新用胰蛋白酶處理，然后分瓶繼續培養，這樣的培養過程通常被稱為傳代培養。答案：(1)自我復制抗原抗體雜交(2)熱穩定DNA聚合酶(Taq酶)一定的緩沖溶液溫度(3)內細胞團接觸抑制胰蛋白酶9(2018昆明調研)科學家將擬南芥的抗寒基因(CBFl)，轉入香蕉以獲得抗寒的香蕉品種。如圖是某質粒載體上的Sac、Xba、EcoR、Hind 四種限制酶的切割位點示意圖。據圖回答問題：(1)在該實驗中為構建基因表達載體，用Sac、Xba切下CBFl基因后，對質粒載體進行切割的限制酶是_，理由是_。(2)連接CBFl基因到該質粒載體后，作為基因表達載體的組成還必須有_。將重組質粒導入香蕉細胞最常用的方法是_。(3)為了鑒別受體細胞中是否含有CBFl基因，可用含_的培養基進行篩選。(4)科學家將生長健壯、苗齡一致的轉基因香蕉(實驗組)與非轉基因香蕉(對照組)進行_處理，鑒定兩組之間的抗寒性差異，如果_，則說明獲得了抗寒的香蕉優質品種。解析：(1)在基因工程中，用相同限制酶切割來源不同的DNA后，可產生相同的末端，所以和含目的基因的DNA一樣，質粒也應使用Sac、Xba進行切割。(2)基因表達載體的組成包括啟動子、終止子、標記基因、目的基因等。香蕉細胞是植物細胞，將目的基因導入植物細胞常用農桿菌轉化法。(3)據圖分析，質粒上的標記基因是氨芐青霉素抗性基因，所以為了鑒別受體細胞中是否含有CBFl基因，可用含氨芐青霉素的培養基進行篩選。(4)根據題干信息已知目的基因是抗寒基因，所以科學家將生長健壯、苗齡一致的轉基因香蕉(實驗組)與非轉基因香蕉(對照組)進行低溫處理，鑒定兩組之間的抗寒性差異，如果實驗組的抗寒能力明顯高于對照組，則說明獲得了抗寒的香蕉優質品種。答案：(1)Sac、Xba用相同限制酶切割來源不同的DNA后，可產生相同的末端(2)啟動子和終止子農桿菌轉化法(3)氨芐青霉素(4)低溫實驗組的抗寒能力明顯高于對照組10請根據現代生物工程技術回答下列問題：(1)基因工程技術中對已獲得的目的基因，常采用PCR技術大量擴增。該技術的基本過程是：目的基因DNA受熱變性后解鏈為單鏈，_與單鏈相應互補序列結合，然后在DNA聚合酶的作用下進行_，如此重復循環多次。(2)限制酶Sma能識別下圖所示核苷酸序列，并在圖中箭頭位置切斷DNA。用限制酶Sma切割獲取的目的基因需用_酶構建基因表達載體。(3)培育轉基因小鼠除利用基因工程技術之外還需用到_、_等技術。(4)制備單克隆抗體通常選用細胞融合技術，使_細胞與_細胞融合，融合成功的細胞經過篩選就是所需要的_細胞。解析：(1)利用PCR技術大量擴增目的基因的基本過程是：目的基因DNA受熱變性后解鏈為單鏈，引物與單鏈相應互補序列結合，然后在DNA聚合酶的作用下進行延伸，如此重復循環多次。(2)題圖顯示：用限制酶Sma切割得到的是平末端，因此獲取的目的基因需用T4DNA連接酶構建基因表達載體。(3)基因工程的操作是在生物體外進行的。培育轉基因小鼠時，利用基因工程技術得到的轉基因小鼠受精卵，還需用到早期胚胎培養和胚胎移植等技術，才能將其培育成轉基因小鼠。(4)制備單克隆抗體通常選用細胞融合技術，使經抗原刺激的B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合，融合成功的細胞經過篩選就是所需要的雜交瘤細胞。答案：(1)引物互補鏈的合成(或延伸)(2)T4DNA連接(3)早期胚胎培養胚胎移植(4)(經抗原刺激的)B淋巴骨髓瘤雜交瘤11大腸桿菌pUC18質粒是基因工程中常用的運載體，某限制酶在此質粒上的唯一酶切位點位于LacZ基因中，如果沒有插入外源基因，LacZ基因便可表達出半乳糖苷酶，當培養基中含有IPTG和Xgal時，Xgal便會被半乳糖苷酶水解成藍色，大腸桿菌將形成藍色菌落，反之，則形成白色菌落。如圖表示利用此質粒實施基因工程的主要流程。(1)已獲得的目的基因可利用_技術進行擴增。(2)目的基因插入質粒構建重組質粒的過程中，需要DNA連接酶恢復_鍵。(3)將試管中的物質和大腸桿菌共同置于試管的目的是_；大腸桿菌需事先用Ca2進行處理，目的是_。(4)將試管中的菌液接種于選擇培養基上培養，培養基中應含有大腸桿菌必需的營養物質，如_和生長因子，還應加入IPTG、Xgal以及氨芐青霉素，其中加入氨芐青霉素的作用是篩選出_。(5)若觀察到培養基上出現_色菌落，則說明大腸桿菌中已成功導入了重組質粒。如果作為受體細胞的大腸桿菌也含有LacZ基因，則不利于重組質粒的篩選，原因是_。解析：(1)PCR技術能在短時間內大量擴增目的基因，所以已獲得的目的基因可利用PCR技術進行擴增。(2)DNA連接酶能將雙鏈DNA片段“縫合”起來，恢復被限制酶切開的磷酸二酯鍵。(3)試管中含有重組質粒，將試管中的物質和大腸桿菌共同置于試管的目的是使目的基因進入受體細胞(大腸桿菌)內，并在受體細胞內維持穩定和表達，即進行轉化；大腸桿菌需事先用Ca2進行處理，增大細胞壁的通透性，使之處于易于吸收周圍環境中DNA分子的感受態。(4)培養大腸桿菌的培養基必需的營養物質包括碳源、氮源、無機鹽、水和生長因子，由于是選擇培養基，還應加入IPTG、Xgal以及氨芐青霉素；由于質粒上含有氨芐青霉素抗性基因，因此導入質粒的大腸桿菌能在含氨芐青霉素的培養基上生長，所以培養基中加入氨芐青霉素的作用是篩選出導入pUC18質粒的大腸桿菌。(5)分析題圖：大腸桿菌pUC18質粒含有氨芐青霉素抗性基因和LacZ基因，由于限制酶在此質粒上的唯一酶切位點位于LacZ基因中，所以構建成功的重組質粒上的LacZ基因被破壞，不能產生半乳糖苷酶，若大腸桿菌中已成功導入了重組質粒，則其在含有IPTG和Xgal的培養基中形成白色菌落。如果作為受體細胞的大腸桿菌也含有LacZ基因，則無論大腸桿菌中是否導入重組質粒，都會表達出半乳糖苷酶，故均會呈現藍色菌落。答案：(1)PCR(2)磷酸二酯(3)進行轉化使大腸桿菌細胞處于感受態(4)碳源、氮源、無機鹽、水導入pUC18質粒的大腸桿菌(5)白無論大腸桿菌是否導入重組質粒，均會呈現藍色菌落12(2018惠州模擬)青蒿素為名貴藥材，由青蒿生產。科研人員嘗試從以下方面獲得青蒿素：(1)利用_技術，由青蒿外植體通過_(生理過程)形成愈傷組織。經檢測愈傷組織不含青蒿素，而叢芽含少量