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2025版高考生物一轮复习真题精练第十一章生物技术与工程第41练基因工程及生物技术的安全性和伦理问题课件
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这是一份2025版高考生物一轮复习真题精练第十一章生物技术与工程第41练基因工程及生物技术的安全性和伦理问题课件，共23页。
1[2021湖北·16,2分,难度★★☆☆☆]某实验利用PCR技术获取目的基因,实验结果显示除目的基因条带(引物与模板完全配对)外,还有2条非特异条带(引物和模板不完全配对)。为了减少反应中非特异条带的产生,以下措施中有效的是( )A.增加模板DNA的量B.延长热变性的时间C.延长延伸的时间D.提高复性的温度
【解析】 PCR过程中,引物和模板不完全配对会形成非特异条带,增加模板DNA的量不会减少反应中非特异条带的产生,A项错误;延长热变性的时间,有利于双链DNA解聚为单链,不能减少反应中非特异条带的产生,B项错误;延长延伸的时间,有利于合成新的DNA链,但不能减少反应中非特异条带的产生,C项错误;在一定温度范围内,选择较高的复性温度可减少引物和模板间的非特异性结合,D项正确。
2[2023广东·11,2分,难度★★☆☆☆]“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程是:裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述错误的是( )A.裂解:使细胞破裂释放出DNA等物质B.分离:可去除混合物中的多糖、蛋白质等C.沉淀:可反复多次以提高DNA的纯度D.鉴定:加入二苯胺试剂后即呈现蓝色
【解析】 DNA粗提取与鉴定实验的基本过程是:裂解→分离→沉淀→鉴定。裂解的目的是使细胞破裂,释放出DNA等物质,A正确。DNA不溶于酒精,但某些蛋白质溶于酒精,利用这一原理,可以初步分离DNA与蛋白质等,DNA分离过程中混合物中的多糖、蛋白质等可被去除,B正确。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质,可反复多次以提高DNA的纯度,C正确。进行DNA鉴定时可以使用二苯胺试剂,但要进行沸水浴加热后才能观察到颜色变化,D错误。
3[2021辽宁·14,2分,难度★★★☆☆]腈水合酶(N0)广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域,但不耐高温。利用蛋白质工程技术在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽,可获得热稳定的融合型腈水合酶(N1)。下列有关叙述错误的是( )A.N1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一B.加入连接肽需要通过改造基因实现C.获得N1的过程需要进行转录和翻译D.检测N1的活性时先将N1与底物充分混合,再置于高温环境
【解析】 据题意可知,利用蛋白质工程技术在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽,可获得热稳定的融合型腈水合酶(N1),故N1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一,A正确;改造蛋白质的结构需要通过改造基因来实现,B正确;利用蛋白质工程技术获得N1的过程涉及转录和翻译,C正确;检测N1的活性时,应先将N1置于高温环境中,再将其与底物充分混合,D错误。
4[2022辽宁·12,2分,难度★★★☆☆]科技发展抗虫和耐除草剂玉米双抗12-5是我国自主研发的转基因品种。为给监管转基因生物安全提供依据,采用PCR方法进行目的基因监测,反应程序如图所示。下列叙述正确的是( )A.预变性过程可促进模板DNA边解旋边复制B.后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分C.延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制D.转基因品种经检测含有目的基因后即可上市
【解析】 预变性的温度为94 ℃,在这个温度下,双链DNA解旋为单链,但模板链不易和引物结合,不能进行复制,A错误。延伸的目的是合成新的子链,后延伸延长了延伸时间,使目的基因的扩增更加充分,B正确。延伸过程需要引物与模板链结合,在引物的3'端加上相应的核苷酸,C错误。转基因品种经检测含有目的基因且已经表达使生物体表现出相应性状后,还需要经过一系列的安全性评价,符合相应标准后才能上市,D错误。
5[2023湖北·4,2分,难度★★★☆☆]用氨苄青霉素抗性基因(AmpR)、四环素抗性基因(TetR)作为标记基因构建的质粒如图所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒,构建基因表达载体(重组质粒),并转化到受体菌中。下列叙述错误的是( )A.若用Hind Ⅲ酶切,目的基因转录的产物可能不同B.若用Pνu Ⅰ酶切,在含Tet(四环素)培养基中的菌落,不一定含有目的基因C.若用Sph Ⅰ酶切,可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否D.若用Sph Ⅰ酶切,携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)和Tet的培养基中能形成菌落
【解析】 若用Hind Ⅲ酶切质粒和含有目的基因的DNA片段,用DNA连接酶将两者连接成重组质粒,目的基因和质粒有正向连接和反向连接两种连接形式,因此,目的基因转录的产物可能不同,A正确;若用PvuⅠ酶切,会破坏氨苄青霉素抗性基因,在含Tet(四环素)培养基中的菌落可能是含有目的基因的重组质粒,也可能是质粒自身连接的普通质粒,因此,在含Tet(四环素)培养基中的菌落,不一定含有目的基因,B正确;若用SphⅠ酶切,由于重组质粒和普通质粒的碱基对数不同,因此可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否,C正确;若用SphⅠ酶切,会破坏四环素抗性基因,氨苄青霉素抗性基因不受影响,因此携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)的培养基中能形成菌落,不能在含Tet(四环素)的培养基中形成菌落,D错误。
6[2022广东·22,12分,难度★★★★☆]传统文化“绿水逶迤去,青山相向开。”大力发展低碳经济已成为全社会的共识。基于某些梭菌的特殊代谢能力,有研究者以某些工业废气(含CO2等一碳温室气体,多来自高污染排放企业)为原料,通过厌氧发酵生产丙酮,构建一种生产高附加值化工产品的新技术。回答下列问题:(1)研究者针对每个需要扩增的酶基因(如图)设计一对 ,利用PCR技术,在优化反应条件后扩增得到目标酶基因。
(2)研究者构建了一种表达载体pMTL80k,用于在梭菌中建立多基因组合表达库,经筛选后提高丙酮的合成量。该载体包括了启动子、终止子及抗生素抗性基因等,其中抗生素抗性基因的作用是 ,终止子的作用是 。 (3)培养过程中发现重组梭菌大量表达上述酶蛋白时,出现了生长迟缓的现象,推测其原因可能是 ,此外丙酮的积累会伤害细胞,需要进一步优化菌株和工艺才能扩大应用规模。 (4)这种生产高附加值化工产品的新技术,实现了 ,体现了循环经济的特点。从“碳中和”的角度看,该技术的优势在于 。 ,具有广泛的应用前景和良好的社会效益。
【参考答案】 (每空2分)(1)引物(2)作为标记基因,筛选含有目的基因的受体细胞 终止转录,使转录在所需要的地方停下来(3)二氧化碳等气体用于大量合成丙酮,而不是用于重组梭菌的生长(4)废物的资源化 不仅不排放二氧化碳,而且还可以消耗工业废气中的二氧化碳【解题思路】 (1)利用PCR技术扩增目标酶基因的前提是根据目标酶基因两端的碱基序列设计一对引物。(2)基因表达载体中,抗生素抗性基因作为标记基因,可用于鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。终止子相当于一盏红色信号灯,可使转录在所需要的地方停下来。(3)重组梭菌可大量表达题述酶蛋白,在这些酶蛋白的作用下,二氧化碳等气体用于大量合成丙酮,而不是用于重组梭菌的生长,所以重组梭菌大量表达题述酶蛋白会导致其生长迟缓。(4)根据题意可知,这种生产高附加值化工产品的新技术,以高污染排放企业排出的二氧化碳等一碳温室气体为原料生产丙酮,实现了废物的资源化,体现了循环经济的特点。从“碳中和”的角度看,利用该技术生产丙酮的过程中不仅不排放二氧化碳,还可以消耗工业废气中的二氧化碳,有利于减缓温室效应,并实现较高的经济效益,具有广泛的应用前景和良好的社会效益。
7[2021河北·24,15分,难度★★★★★]责任与担当采矿污染和不当使用化肥导致重金属镉(Cd)在土壤中过量积累。利用植物修复技术将土壤中的Cd富集到植物体内,进行后续处理(例如,收集植物组织器官异地妥善储存),可降低土壤中Cd的含量。为提高植物对Cd污染土壤的修复能力,研究者将酵母液泡Cd转运蛋白(YCF1)基因导入受试植物,并检测了相关指标。回答下列问题:(1)为获取YCF1基因,将酵母细胞的全部DNA提取、切割后与载体连接,导入受体菌的群体中储存,这个群体称为 。 (2)将DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时,所需要的两种酶是 。 。构建的重组基因表达载体中必须含有标记基因,其作用是 。 (3)进行前期研究时,将含有YCF1基因的重组载体导入受试双子叶植物印度芥菜,采用最多的方法是 。研究者进一步获得了转YCF1基因的不育杨树株系,采用不育株系作为实验材料的目的是 。
(4)将长势一致的野生型和转基因杨树苗移栽到Cd污染的土壤中,半年后测定植株干重(图1)及不同器官中Cd含量(图2)。据图1可知,与野生型比,转基因植株对 Cd具有更强的 (填“耐性”或“富集能力”)；据图2可知,对转基因植株的 进行后续处理对于缓解土壤Cd污染最为方便有效。 (5)已知YCF1特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上。据此分析,转基因杨树比野生型能更好地适应高Cd环境的原因是 。相较于草本植物,采用杨树这种乔木作为Cd污染土壤修复植物的优势在于 。 (写出两点即可)。
【参考答案】 (除标明外,每空2分)(1)基因组文库(1分)(2)限制性核酸内切酶和DNA连接酶 鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来(3)农杆菌转化法(1分) 防止目的基因侵入非转基因植株中造成基因污染(4)耐性(1分) 叶(5)YCF1是Cd转运蛋白,转基因植株可将大量的Cd转入液泡内,增加细胞液浓度,吸水能力提高 根系发达、生命力强
【解题思路】 (1)将酵母细胞的全部DNA提取出来,切割成一定大小范围DNA,然后与载体连接,导入受体菌的群体中储存,这个群体包含了酵母细胞的所有基因,叫基因组文库。(2)将目的基因和运载体连接构建重组载体时,所需的两种酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶。标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。(3)将目的基因导入双子叶植物最常用的方法是农杆菌转化法。采用不育杨树株系作为实验材料的目的是防止目的基因侵入非转基因植株中造成基因污染。(4)据图1可知,与野生型比,转基因植株在Cd污染的土壤中干重更高,说明转基因植株对Cd具有更强的耐性。 据图2可知,转基因植株的叶中Cd的含量较高,因此对转基因植株的叶进行后续处理对于缓解土壤Cd污染最为方便有效。(5)据题意可知,YCF1是Cd转运蛋白,转基因植株可将大量的Cd转入液泡内,增加细胞液浓度,吸水能力提高,能更好地适应高Cd环境的土壤。相较于草本植物,采用杨树这种乔木作为Cd污染土壤修复植物的优势在于杨树根系发达、生命力强等。
8[2022山东·25,12分,难度★★★★★]要求写出修改方案、推测治病机理,开放性较强,引导灵活运用所学知识某种类型的白血病由蛋白P引发,蛋白UBC可使P被蛋白酶识别并降解,药物A可通过影响这一过程对该病起到治疗作用。为探索药物A治疗该病的机理,需构建重组载体以获得融合蛋白FLAG-P和FLAG-P△。P△是缺失特定氨基酸序列的P,FLAG是一种短肽,连接在P或P△的氨基端,使融合蛋白能与含有FLAG抗体的介质结合,但不影响P或P△的功能。(1)为构建重组载体,需先设计引物,通过PCR特异性扩增P基因。用于扩增P基因的引物需满足的条件是 。为使PCR产物能被限制酶切割,需在引物上添加相应的限制酶识别序列,该限制酶识别序列应添加在引物的 (填“3'端”或“5'端”)。
(2)PCR扩增得到的P基因经酶切连接插入载体后,与编码FLAG的序列形成一个融合基因,如图甲所示,其中“ATGTGCA”为P基因编码链起始序列。将该重组载体导入细胞后,融合基因转录出的mRNA序列正确,翻译出的融合蛋白中FLAG的氨基酸序列正确,但P基因对应的氨基酸序列与P不同。据图甲分析,出现该问题的原因是 。修改扩增P基因时使用的带有EcRⅠ识别序列的引物来解决该问题,具体修改方案是 。
(3)融合蛋白表达成功后,将FLAG-P、FLAG-P△、药物A和UBC按照图乙中的组合方式分成5组。各组样品混匀后分别流经含FLAG抗体的介质,分离出与介质结合的物质并用UBC抗体检测,检测结果如图丙所示。已知FLAG-P和FLAG-P△不能降解UBC,由①②③组结果的差异推测,药物A的作用是 ;由②④组或③⑤组的差异推测,P△中缺失的特定序列的作用是 。 (4)根据以上结果推测,药物A治疗该病的机理是 。
【参考答案】 (1)能与P基因母链的一段碱基序列互补配对、短单链核酸(2分) 5'端(2分) (2)P基因编码链的第一个碱基A与EcR Ⅰ识别序列的最后两个碱基TC编码一个氨基酸,导致mRNA 的密码子被错位读取(2分) 在引物中的 EcRⅠ识别序列3'端添加1个碱基(2分)(3)增强 FLAG-P与UBC的结合(1分) 参与P与UBC的结合(1分)(4)药物A通过增强P与 UBC结合促进P降解(2分)
1[2021湖北·16,2分,难度★★☆☆☆]某实验利用PCR技术获取目的基因,实验结果显示除目的基因条带(引物与模板完全配对)外,还有2条非特异条带(引物和模板不完全配对)。为了减少反应中非特异条带的产生,以下措施中有效的是( )A.增加模板DNA的量B.延长热变性的时间C.延长延伸的时间D.提高复性的温度
【解析】 PCR过程中,引物和模板不完全配对会形成非特异条带,增加模板DNA的量不会减少反应中非特异条带的产生,A项错误;延长热变性的时间,有利于双链DNA解聚为单链,不能减少反应中非特异条带的产生,B项错误;延长延伸的时间,有利于合成新的DNA链,但不能减少反应中非特异条带的产生,C项错误;在一定温度范围内,选择较高的复性温度可减少引物和模板间的非特异性结合,D项正确。
2[2023广东·11,2分,难度★★☆☆☆]“DNA粗提取与鉴定”实验的基本过程是:裂解→分离→沉淀→鉴定。下列叙述错误的是( )A.裂解:使细胞破裂释放出DNA等物质B.分离:可去除混合物中的多糖、蛋白质等C.沉淀:可反复多次以提高DNA的纯度D.鉴定:加入二苯胺试剂后即呈现蓝色
【解析】 DNA粗提取与鉴定实验的基本过程是:裂解→分离→沉淀→鉴定。裂解的目的是使细胞破裂,释放出DNA等物质,A正确。DNA不溶于酒精,但某些蛋白质溶于酒精,利用这一原理,可以初步分离DNA与蛋白质等,DNA分离过程中混合物中的多糖、蛋白质等可被去除,B正确。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同,通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质,可反复多次以提高DNA的纯度,C正确。进行DNA鉴定时可以使用二苯胺试剂,但要进行沸水浴加热后才能观察到颜色变化,D错误。
3[2021辽宁·14,2分,难度★★★☆☆]腈水合酶(N0)广泛应用于环境保护和医药原料生产等领域,但不耐高温。利用蛋白质工程技术在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽,可获得热稳定的融合型腈水合酶(N1)。下列有关叙述错误的是( )A.N1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一B.加入连接肽需要通过改造基因实现C.获得N1的过程需要进行转录和翻译D.检测N1的活性时先将N1与底物充分混合,再置于高温环境
【解析】 据题意可知,利用蛋白质工程技术在N0的α和β亚基之间加入一段连接肽,可获得热稳定的融合型腈水合酶(N1),故N1与N0氨基酸序列的差异是影响其热稳定性的原因之一,A正确;改造蛋白质的结构需要通过改造基因来实现,B正确;利用蛋白质工程技术获得N1的过程涉及转录和翻译,C正确;检测N1的活性时,应先将N1置于高温环境中,再将其与底物充分混合,D错误。
4[2022辽宁·12,2分,难度★★★☆☆]科技发展抗虫和耐除草剂玉米双抗12-5是我国自主研发的转基因品种。为给监管转基因生物安全提供依据,采用PCR方法进行目的基因监测,反应程序如图所示。下列叙述正确的是( )A.预变性过程可促进模板DNA边解旋边复制B.后延伸过程可使目的基因的扩增更加充分C.延伸过程无需引物参与即可完成半保留复制D.转基因品种经检测含有目的基因后即可上市
【解析】 预变性的温度为94 ℃,在这个温度下,双链DNA解旋为单链,但模板链不易和引物结合,不能进行复制,A错误。延伸的目的是合成新的子链,后延伸延长了延伸时间,使目的基因的扩增更加充分,B正确。延伸过程需要引物与模板链结合,在引物的3'端加上相应的核苷酸,C错误。转基因品种经检测含有目的基因且已经表达使生物体表现出相应性状后,还需要经过一系列的安全性评价,符合相应标准后才能上市,D错误。
5[2023湖北·4,2分,难度★★★☆☆]用氨苄青霉素抗性基因(AmpR)、四环素抗性基因(TetR)作为标记基因构建的质粒如图所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒,构建基因表达载体(重组质粒),并转化到受体菌中。下列叙述错误的是( )A.若用Hind Ⅲ酶切,目的基因转录的产物可能不同B.若用Pνu Ⅰ酶切,在含Tet(四环素)培养基中的菌落,不一定含有目的基因C.若用Sph Ⅰ酶切,可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否D.若用Sph Ⅰ酶切,携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)和Tet的培养基中能形成菌落
【解析】 若用Hind Ⅲ酶切质粒和含有目的基因的DNA片段,用DNA连接酶将两者连接成重组质粒,目的基因和质粒有正向连接和反向连接两种连接形式,因此,目的基因转录的产物可能不同,A正确;若用PvuⅠ酶切,会破坏氨苄青霉素抗性基因,在含Tet(四环素)培养基中的菌落可能是含有目的基因的重组质粒,也可能是质粒自身连接的普通质粒,因此,在含Tet(四环素)培养基中的菌落,不一定含有目的基因,B正确;若用SphⅠ酶切,由于重组质粒和普通质粒的碱基对数不同,因此可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否,C正确;若用SphⅠ酶切,会破坏四环素抗性基因,氨苄青霉素抗性基因不受影响,因此携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)的培养基中能形成菌落,不能在含Tet(四环素)的培养基中形成菌落,D错误。
6[2022广东·22,12分,难度★★★★☆]传统文化“绿水逶迤去,青山相向开。”大力发展低碳经济已成为全社会的共识。基于某些梭菌的特殊代谢能力,有研究者以某些工业废气(含CO2等一碳温室气体,多来自高污染排放企业)为原料,通过厌氧发酵生产丙酮,构建一种生产高附加值化工产品的新技术。回答下列问题:(1)研究者针对每个需要扩增的酶基因(如图)设计一对 ,利用PCR技术,在优化反应条件后扩增得到目标酶基因。
(2)研究者构建了一种表达载体pMTL80k,用于在梭菌中建立多基因组合表达库,经筛选后提高丙酮的合成量。该载体包括了启动子、终止子及抗生素抗性基因等,其中抗生素抗性基因的作用是 ,终止子的作用是 。 (3)培养过程中发现重组梭菌大量表达上述酶蛋白时,出现了生长迟缓的现象,推测其原因可能是 ,此外丙酮的积累会伤害细胞,需要进一步优化菌株和工艺才能扩大应用规模。 (4)这种生产高附加值化工产品的新技术,实现了 ,体现了循环经济的特点。从“碳中和”的角度看,该技术的优势在于 。 ,具有广泛的应用前景和良好的社会效益。
【参考答案】 (每空2分)(1)引物(2)作为标记基因,筛选含有目的基因的受体细胞 终止转录,使转录在所需要的地方停下来(3)二氧化碳等气体用于大量合成丙酮,而不是用于重组梭菌的生长(4)废物的资源化 不仅不排放二氧化碳,而且还可以消耗工业废气中的二氧化碳【解题思路】 (1)利用PCR技术扩增目标酶基因的前提是根据目标酶基因两端的碱基序列设计一对引物。(2)基因表达载体中,抗生素抗性基因作为标记基因,可用于鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。终止子相当于一盏红色信号灯,可使转录在所需要的地方停下来。(3)重组梭菌可大量表达题述酶蛋白,在这些酶蛋白的作用下,二氧化碳等气体用于大量合成丙酮,而不是用于重组梭菌的生长,所以重组梭菌大量表达题述酶蛋白会导致其生长迟缓。(4)根据题意可知,这种生产高附加值化工产品的新技术,以高污染排放企业排出的二氧化碳等一碳温室气体为原料生产丙酮,实现了废物的资源化,体现了循环经济的特点。从“碳中和”的角度看,利用该技术生产丙酮的过程中不仅不排放二氧化碳,还可以消耗工业废气中的二氧化碳,有利于减缓温室效应,并实现较高的经济效益,具有广泛的应用前景和良好的社会效益。
7[2021河北·24,15分,难度★★★★★]责任与担当采矿污染和不当使用化肥导致重金属镉(Cd)在土壤中过量积累。利用植物修复技术将土壤中的Cd富集到植物体内,进行后续处理(例如,收集植物组织器官异地妥善储存),可降低土壤中Cd的含量。为提高植物对Cd污染土壤的修复能力,研究者将酵母液泡Cd转运蛋白(YCF1)基因导入受试植物,并检测了相关指标。回答下列问题:(1)为获取YCF1基因,将酵母细胞的全部DNA提取、切割后与载体连接,导入受体菌的群体中储存,这个群体称为 。 (2)将DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时,所需要的两种酶是 。 。构建的重组基因表达载体中必须含有标记基因,其作用是 。 (3)进行前期研究时,将含有YCF1基因的重组载体导入受试双子叶植物印度芥菜,采用最多的方法是 。研究者进一步获得了转YCF1基因的不育杨树株系,采用不育株系作为实验材料的目的是 。
(4)将长势一致的野生型和转基因杨树苗移栽到Cd污染的土壤中,半年后测定植株干重(图1)及不同器官中Cd含量(图2)。据图1可知,与野生型比,转基因植株对 Cd具有更强的 (填“耐性”或“富集能力”)；据图2可知,对转基因植株的 进行后续处理对于缓解土壤Cd污染最为方便有效。 (5)已知YCF1特异定位于转基因植物细胞的液泡膜上。据此分析,转基因杨树比野生型能更好地适应高Cd环境的原因是 。相较于草本植物,采用杨树这种乔木作为Cd污染土壤修复植物的优势在于 。 (写出两点即可)。
【参考答案】 (除标明外,每空2分)(1)基因组文库(1分)(2)限制性核酸内切酶和DNA连接酶 鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来(3)农杆菌转化法(1分) 防止目的基因侵入非转基因植株中造成基因污染(4)耐性(1分) 叶(5)YCF1是Cd转运蛋白,转基因植株可将大量的Cd转入液泡内,增加细胞液浓度,吸水能力提高 根系发达、生命力强
【解题思路】 (1)将酵母细胞的全部DNA提取出来,切割成一定大小范围DNA,然后与载体连接,导入受体菌的群体中储存,这个群体包含了酵母细胞的所有基因,叫基因组文库。(2)将目的基因和运载体连接构建重组载体时,所需的两种酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶。标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的细胞筛选出来。(3)将目的基因导入双子叶植物最常用的方法是农杆菌转化法。采用不育杨树株系作为实验材料的目的是防止目的基因侵入非转基因植株中造成基因污染。(4)据图1可知,与野生型比,转基因植株在Cd污染的土壤中干重更高,说明转基因植株对Cd具有更强的耐性。 据图2可知,转基因植株的叶中Cd的含量较高,因此对转基因植株的叶进行后续处理对于缓解土壤Cd污染最为方便有效。(5)据题意可知,YCF1是Cd转运蛋白,转基因植株可将大量的Cd转入液泡内,增加细胞液浓度,吸水能力提高,能更好地适应高Cd环境的土壤。相较于草本植物,采用杨树这种乔木作为Cd污染土壤修复植物的优势在于杨树根系发达、生命力强等。
8[2022山东·25,12分,难度★★★★★]要求写出修改方案、推测治病机理,开放性较强,引导灵活运用所学知识某种类型的白血病由蛋白P引发,蛋白UBC可使P被蛋白酶识别并降解,药物A可通过影响这一过程对该病起到治疗作用。为探索药物A治疗该病的机理,需构建重组载体以获得融合蛋白FLAG-P和FLAG-P△。P△是缺失特定氨基酸序列的P,FLAG是一种短肽,连接在P或P△的氨基端,使融合蛋白能与含有FLAG抗体的介质结合,但不影响P或P△的功能。(1)为构建重组载体,需先设计引物,通过PCR特异性扩增P基因。用于扩增P基因的引物需满足的条件是 。为使PCR产物能被限制酶切割,需在引物上添加相应的限制酶识别序列,该限制酶识别序列应添加在引物的 (填“3'端”或“5'端”)。
(2)PCR扩增得到的P基因经酶切连接插入载体后,与编码FLAG的序列形成一个融合基因,如图甲所示,其中“ATGTGCA”为P基因编码链起始序列。将该重组载体导入细胞后,融合基因转录出的mRNA序列正确,翻译出的融合蛋白中FLAG的氨基酸序列正确,但P基因对应的氨基酸序列与P不同。据图甲分析,出现该问题的原因是 。修改扩增P基因时使用的带有EcRⅠ识别序列的引物来解决该问题,具体修改方案是 。
(3)融合蛋白表达成功后,将FLAG-P、FLAG-P△、药物A和UBC按照图乙中的组合方式分成5组。各组样品混匀后分别流经含FLAG抗体的介质,分离出与介质结合的物质并用UBC抗体检测,检测结果如图丙所示。已知FLAG-P和FLAG-P△不能降解UBC,由①②③组结果的差异推测,药物A的作用是 ;由②④组或③⑤组的差异推测,P△中缺失的特定序列的作用是 。 (4)根据以上结果推测,药物A治疗该病的机理是 。
【参考答案】 (1)能与P基因母链的一段碱基序列互补配对、短单链核酸(2分) 5'端(2分) (2)P基因编码链的第一个碱基A与EcR Ⅰ识别序列的最后两个碱基TC编码一个氨基酸,导致mRNA 的密码子被错位读取(2分) 在引物中的 EcRⅠ识别序列3'端添加1个碱基(2分)(3)增强 FLAG-P与UBC的结合(1分) 参与P与UBC的结合(1分)(4)药物A通过增强P与 UBC结合促进P降解(2分)
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