PAGE7-第37講基因工程1．下列關(guān)于各種酶的敘述，不正確的是()A．DNA連接酶能將2個具有末端互補的DNA片段連接在一起B(yǎng)．PCR反應(yīng)體系中的引物可作為DNA聚合酶作用的起點C．限制性內(nèi)切酶可識別一段特殊的核苷酸序列，并在特定位點切割D．原核細胞RNA聚合酶以RNA為模板合成互補RNA解析：DNA連接酶能將2個具有末端互補的DNA片段連接在一起，形成磷酸二酯鍵，A正確；在PCR技術(shù)中，DNA聚合酶與引物結(jié)合后，才能將單個的脫氧核苷酸加到模板鏈上，因此引物可作為DNA聚合酶作用的起點，B正確；限制酶能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷裂，C正確；原核細胞轉(zhuǎn)錄時，RNA聚合酶以DNA為模板合成互補RNA，D錯誤。答案：D2．2015年諾貝爾化學獎頒給了研究DNA修復細胞基質(zhì)的兩位科學家，細胞通過DNA損傷修復可使DNA(基因)在復制過程中受到損傷的結(jié)構(gòu)大部分得以恢復，如圖為其中的一種方式——切除修復過程示意圖。下列有關(guān)敘述不正確的是()A．圖示過程的完成，可能需要多種酶的共同作用B．圖中二聚體的形成可能是物理化學等因素的作用C．該修復過程遵循堿基互補配對原則D．對DNA(基因)的損傷修復，從生物變異角度看屬于基因重組解析：圖示過程的完成需要限制酶、DNA聚合酶、DNA連接酶等的共同作用，A正確；二聚體的形成可能是受環(huán)境因素的影響，如物理、化學等因素，B正確；在兩個胸腺嘧啶脫氧核苷酸封閉缺口的過程中利用了堿基互補配對原則，C正確；修復過程的變化不屬于生物變異，D錯誤。答案：D3．利用人胰島B細胞構(gòu)建cDNA文庫，然后通過核酸分子雜交技術(shù)從中篩選目的基因，篩選過程如下圖所示。下列說法錯誤的是()A．cDNA文庫的構(gòu)建需要用到逆轉(zhuǎn)錄酶B．cDNA文庫的基因數(shù)目比基因組文庫的基因數(shù)目少C．核酸分子雜交的原理是堿基互補配對D．從該文庫中可篩選到胰高血糖素基因解析：cDNA是以mRNA為模板，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄酶催化形成的，故cDNA文庫的構(gòu)建需要用到逆轉(zhuǎn)錄酶，A正確；由于cDNA文庫中只含有葉細胞已轉(zhuǎn)錄(或已表達)的基因，而基因組文庫中含有該植物的全部基因，故兩個文庫相比，cDNA文庫中含有的基因數(shù)目比基因組文庫中的少，B正確；核酸分子雜交的原理是堿基互補配對，C正確；胰島B細胞內(nèi)的胰高血糖素基因不表達，所以從胰島B細胞內(nèi)提取不到胰高血糖素基因的mRNA，無法逆轉(zhuǎn)錄形成胰高血糖素基因的cDNA，故不能從利用人胰島B細胞構(gòu)建的cDNA文庫中篩選到胰高血糖素基因，D錯誤。答案：D4．利用基因工程技術(shù)生產(chǎn)羧酸酯酶(CarE)制劑，用于降解某種農(nóng)藥的殘留，基本流程如下圖所示。下列敘述正確的是()A．過程①的反應(yīng)體系中需要加入逆轉(zhuǎn)錄酶和核糖核苷酸B．過程②需使用限制酶、Taq酶以及DNA連接酶C．過程③需要使用NaCl溶液制備感受態(tài)的大腸桿菌細胞D．過程④可利用DNA分子雜交技術(shù)鑒定CarE基因是否成功導入受體細胞解析：過程①表示通過反轉(zhuǎn)錄法合成目的基因，該過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶和脫氧核糖核苷酸，A錯誤；過程②是PCR技術(shù)擴增目的基因，需要使用Taq酶，B錯誤；過程③常用Ca2＋處理大腸桿菌使其成為易于吸收DNA的感受態(tài)細胞，C錯誤；過程④可利用DNA分子雜交技術(shù)鑒定CarE基因是否成功導入受體細胞，D正確。答案：D5．目前研究混雜DNA群體中的特異DNA序列，一般基于兩種不同的方法，即DNA克隆和分子雜交，如下圖所示。下列有關(guān)敘述不正確的是()A．方法①需要限制酶和DNA連接酶B．方法②需要解旋酶和DNA聚合酶C．方法③需要對探針進行特殊標記D．方法①②③都遵循堿基互補配對原則解析：方法①將某段DNA導入受體細胞前需要構(gòu)建基因表達載體，該過程需要限制酶和DNA連接酶，A正確；方法②需要采用PCR技術(shù)，該技術(shù)不需要解旋酶，但需要熱穩(wěn)定DNA聚合酶，B錯誤；方法③需要對探針進行特殊標記，這樣才能特異性檢測，C正確；方法①②③都遵循堿基互補配對原則，D正確。答案：B6．新冠病毒的表面刺突蛋白(S蛋白)的受體結(jié)合域(RBD)與人體細胞表面的ACE2受體相互作用感染細胞。科學家設(shè)計了一種自然界中不存在的蛋白質(zhì)LCB1，可與S蛋白RBD緊密結(jié)合，以干擾新冠病毒的感染。下列說法不合理的是()A．LCB1的作用機理與S蛋白的抗體類似B．LCB1可依據(jù)S蛋白的RBD結(jié)構(gòu)進行設(shè)計C．LCB1是通過細胞中原有基因表達產(chǎn)生的D．可用蛋白質(zhì)工程進行LCB1的設(shè)計和生產(chǎn)解析：由題意可知，新冠病毒的表面刺突蛋白(S蛋白)存在受體結(jié)合域(RBD)，而LCB1可與S蛋白RBD緊密結(jié)合，故LCB1的作用機理與S蛋白的抗體類似，A正確；LCB1的作用機理與S蛋白的抗體類似，可依據(jù)受體(S蛋白的RBD)結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，B正確；由題意可知，LCB1是自然界中不存在的蛋白質(zhì)，故無法通過細胞中原有基因表達產(chǎn)生，C錯誤；LCB1是自然界中不存在的蛋白質(zhì)，可用蛋白質(zhì)工程進行LCB1的設(shè)計和生產(chǎn)，D正確。答案：C7．應(yīng)用基因工程方法，可將酵母菌制造成“工程菌”，用于生產(chǎn)乙肝疫苗，在制造該“工程菌”時，應(yīng)向酵母菌導入()A．乙肝病毒的表面抗原B．抗乙肝病毒抗體的基因C．抗乙肝病毒的抗體D．乙肝病毒的表面抗原的基因解析：乙肝疫苗是指減毒或滅毒的乙肝病毒，利用基因工程生產(chǎn)乙肝疫苗時，應(yīng)向酵母菌導入目的基因，即乙肝病毒的表面抗原的基因。故選D。答案：D8．已知限制性內(nèi)切酶HindⅢ和XhoⅠ的識別序列及切割位點分別為A↓AGCTT和C↓TCGAG。下列相關(guān)敘述正確的是()A．兩種限制酶的識別序列在DNA分子中出現(xiàn)的概率不同B．兩種限制酶切割形成的黏性末端都是—AGCTC．分別用這兩種酶切割目的基因和質(zhì)粒后能形成重組質(zhì)粒D．實驗中可通過控制反應(yīng)時間、酶的濃度等控制酶切效果解析：由題可知，限制性內(nèi)切酶HindⅢ和XhoⅠ的識別序列剛好互補(AG與TC互補)，因此兩種限制酶的識別序列在DNA分子中出現(xiàn)的概率相同，A錯誤；HindⅢ切割形成的黏性末端是—AGCTT，而XhoⅠ切割形成的黏性末端是—TCGAG，B錯誤；兩種限制酶切割形成的黏性末端不相同，不能互補，C錯誤；實驗中可通過控制反應(yīng)時間、酶的濃度等控制酶切效果，D正確。答案：D9．(多選)1972年，美國學者伯格和杰克遜等人成功將猿猴病毒SV40基因組DNA與大腸桿菌λ噬菌體基因以及大腸桿菌乳糖操縱子成功在體外拼接。下列說法正確的是()A．將目的基因與運載體結(jié)合時，應(yīng)該將目的基因插入到啟動子和終止子之間B．不同的限制酶切割形成的黏性末端可能相同C．相同黏性末端連接形成的DNA片段，一定會被原限制酶識別D．酵母菌作為受體細胞的原因是有高爾基體，能對脂質(zhì)進行加工解析：只有將目的基因插入啟動子和終止子之間，目的基因才能表達，A正確；限制酶甲識別GAATTC堿基序列，并在GA之間切割，限制酶乙識別CAATTG堿基序列，在C與A之間切割，形成的黏性末端是相同的，B正確；限制酶甲與限制酶乙形成的黏性末端連接后，形成的堿基序列為CAATTC，另一條鏈為GAATTG，不能被限制酶甲和乙識別，C錯誤；高爾基體不能加工脂質(zhì)，脂質(zhì)的加工車間為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，D錯誤。答案：AB10．(多選)埃博拉病毒(EBO)衣殼外的包膜上有5種刺突蛋白，其中GP蛋白最為關(guān)鍵，能被宿主細胞強烈識別，引發(fā)免疫應(yīng)答。可利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)從牛分泌的乳汁中提取GP蛋白。下列敘述不正確的是()A．可從EBO中提取GP蛋白的RNA逆轉(zhuǎn)錄合成DNA，獲得編碼GP蛋白抗原的基因疫苗B．GP蛋白比毒性減弱的EBO作疫苗更安全，原因是GP蛋白自身沒有感染能力C．要從牛乳汁中獲得GP蛋白，可把GP蛋白基因?qū)肱Ｈ橄偌毎胁⑻禺愋员磉_D．轉(zhuǎn)GP蛋白基因牛是否培育成功，可以通過DNA分子雜交技術(shù)進行檢測解析：可從EBO中提取GP蛋白的RNA逆轉(zhuǎn)錄合成DNA，再轉(zhuǎn)錄翻譯獲得編碼GP蛋白抗原疫苗，A錯誤；GP蛋白比毒性減弱的EBO作疫苗更安全，原因是GP蛋白自身沒有感染能力，B正確；利用奶牛乳腺生物反應(yīng)器制備藥用蛋白時，一般不選用乳腺細胞作為受體細胞，應(yīng)當以牛的受精卵作為受體細胞，C錯誤；采用DNA分子雜交技術(shù)可檢測外源基因是否存在于受體細胞內(nèi)，不能檢測轉(zhuǎn)GP蛋白基因牛是否培育成功，轉(zhuǎn)GP蛋白基因牛是否培育成功，可以通過抗原—抗體雜交技術(shù)進行檢測，D錯誤。答案：ACD11．(多選)基因編輯是指將外源DNA片段導入到染色體DNA特定位點或刪除基因內(nèi)部片段，定點改造基因，獲得預(yù)期的生物體基因序列發(fā)生遺傳性改變的技術(shù)。下圖是對某生物B基因進行基因編輯的過程，該過程中用SgRNA指引核酸內(nèi)切酶Cas9結(jié)合到特定的靶位點。下列分析不合理的是()A．圖中B基因缺失一段核苷酸序列可能導致染色體結(jié)構(gòu)變異B．圖中SgRNA1的堿基序列和SgRNA2堿基序列相同或互補C．Cas9可識別特定的核苷酸序列使核苷酸間的磷酸二酯鍵斷裂D．根據(jù)上述處理前后生物體的功能變化，可推測B基因的功能解析：圖中B基因缺失一段核苷酸序列可能導致基因突變，A錯誤；圖中SgRNA1的堿基序列和SgRNA2堿基序列，結(jié)合的是不同的DNA區(qū)段，故一般情況下二者既不相同也不互補，B錯誤；核酸內(nèi)切酶Cas9可識別特定的核苷酸序列，并從特定的位點切割磷酸二酯鍵，C正確；通過破壞B基因前后生物體的功能變化，可推測B基因的功能，D正確。答案：AB12．近期，我國科研人員將蝦青素基因?qū)胄←湥兄瞥隽烁缓r青素的“蝦紅小麥”。回答下列相關(guān)問題：(1)蝦青素的基因較小因此可以用____________的方法獲得，根據(jù)____________________________設(shè)計特異性____________進行PCR擴增。(2)蝦青素基因進入小麥細胞后轉(zhuǎn)化的過程即__________________________________________________________________________________________________________。(3)小麥中富含谷蛋白，適于制作面包，但谷蛋白中有一種叫作醇溶朊(或麩朊)蛋白會引起一部分人產(chǎn)生自身免疫性疾病。為獲得不引起人產(chǎn)生自身免疫病的小麥，科學家提出了兩種思路：①利用一定技術(shù)____________________________，最終達到使小麥無法合成醇溶朊蛋白的目的。②通過蛋白質(zhì)工程改變醇溶朊蛋白的結(jié)構(gòu)，使其功能改變，從而不再誘發(fā)人患自身免疫病。該方法的基本途徑是預(yù)期蛋白質(zhì)功能→_______________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)蝦青素的基因較小，可以用人工合成的方法獲得，根據(jù)蝦青素基因的核苷酸序列設(shè)計特異性引物進行PCR擴增。(2)蝦青素基因?qū)胨炯毎筠D(zhuǎn)化的過程是指目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在并表達的過程。(3)為了獲得不讓人產(chǎn)生自身免疫病的小麥，可以有兩種思路：①利用一定技術(shù)關(guān)閉醇溶朊蛋白相關(guān)基因，最終使小麥無法合成醇溶朊蛋白；②通過蛋白質(zhì)工程改變醇溶朊蛋白的結(jié)構(gòu)，不能誘發(fā)人患自身免疫病。該方法的基本路徑：預(yù)期蛋白質(zhì)功能→設(shè)計預(yù)期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到對應(yīng)的脫氧核苷酸序列。答案：(1)人工合成蝦青素基因的核苷酸序列引物(2)目的(蝦青素)基因整合到受體細胞染色體上穩(wěn)定存在并表達的過程(3)①關(guān)閉(抑制)控制醇溶朊蛋白合成的相關(guān)基因②設(shè)計預(yù)期蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到對應(yīng)的脫氧核苷酸序列13．放射治療是一種有效治療腫瘤的方法，Egr-1基因啟動子能在電離輻射誘導下啟動并誘導其下游基因表達。某科研小組將有抗腫瘤作用的細胞因子(IFN-γ)基因連接到Egr-1基因啟動子上，通過X射線誘導IFN-γ基因表達增強，以達到殺傷腫瘤細胞的目的。下圖表示重組質(zhì)粒的構(gòu)建過程，請回答下列問題：(1)啟動子位于基因首端，是________識別和結(jié)合的部位。cDNA是以________為模板直接合成的。(2)利用PCR技術(shù)擴增目的基因的原理是__________，據(jù)圖分析，構(gòu)建重組質(zhì)粒時，需要用________________切割質(zhì)粒。與E·coliDNA連接酶相比T4DNA連接酶獨特的作用是________________________________________________________________________。(3)基因工程是指將自然界中已有的一種生物的基因轉(zhuǎn)移到另一種生物體內(nèi)，使后者可以產(chǎn)生它本不能產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。而被稱為第二代基因工程的蛋白質(zhì)工程是指________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)啟動子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，位于基因首端，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位。cDNA是以mRNA為模板反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的互補DNA片段。(2)PCR技術(shù)擴增目的基因的原理是DNA雙鏈復制，據(jù)圖分析，構(gòu)建重組質(zhì)粒時，根據(jù)目的基因的兩端含有NruⅠ和HindⅢ兩種限制酶的切點，需要用NruⅠ和HindⅢ兩種限制酶切割質(zhì)粒。E·coliDNA連接酶只能將雙鏈DNA片段互補的黏性末端之間連接起來，不能將DNA平末端進行連接，而T4DNA連接酶既可以“縫合”雙鏈DNA互補的黏性末端，又可以“縫合”雙鏈DNA片段的平末端。因此T4DNA連接酶獨特的作用是能夠連接平末端。(3)蛋白質(zhì)工程被稱為第二代基因工程，是指以蛋白質(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)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)。答案：(1)RNA聚合酶mRNA(2)DNA雙鏈復制NruⅠ和HindⅢ連接平末端(3)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)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，或制造一種新的蛋白質(zhì)14．大腸桿菌β-半乳糖苷酶(Z酶)可催化底物(X-gal)水解產(chǎn)生藍色物質(zhì)。在pUC18質(zhì)粒中，lacZ′編碼Z酶氨基端的一個片段(稱為α-肽)，該質(zhì)粒結(jié)構(gòu)及限制酶識別位點如圖甲所示。已知α-肽、缺失α-肽的Z酶片段單獨存在時均無Z酶活性，共同存在時就會表現(xiàn)出Z酶活性。利用圖乙中的DNA片段與pUC18質(zhì)粒進行基因工程操作。(1)限制酶能催化雙鏈DNA分子中____________(填化學鍵名稱)的斷裂。本實驗可使用限制酶____________處理pUC18質(zhì)粒和圖乙中的DNA片段，再通過DNA連接酶連接，獲得含目的基因的重組質(zhì)粒。(2)用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，然后將大腸桿菌接種到含氨芐青霉素的固體培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)，由于未發(fā)生轉(zhuǎn)化的大腸桿菌沒有該質(zhì)粒，因而不具有____________，在該培養(yǎng)基上不能生長。從功能上劃分，該培養(yǎng)基屬于____________培養(yǎng)基。(3)當上述培養(yǎng)基中含有X-gal時，生長出的菌落有藍色和白色兩種類型，其中含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌的菌落顏色為____________，這是因為__________________________________________________________________