高考生物一轮复习方案练习：第11单元 随堂真题演练35基因工程及其安全性 （含详解）

这是一份高考生物一轮复习方案练习：第11单元 随堂真题演练35基因工程及其安全性 （含详解），共8页。试卷主要包含了图2可知，上述甲等内容，欢迎下载使用。
(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是________________________________。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是________________________________________。
(2)以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是______________________________________。
(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是_____________________________________________________________(答出两点即可)。
(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是________________。
(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是____________________________________。
解析：(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是相对于老叶而言嫩叶组织细胞更容易被破碎。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是防止RNA降解。(2)以mRNA为材料获得cDNA的原理是在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是目的基因无复制原点且目的基因无表达所需启动子。(4)DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。(5)若获得的转基因植株不具备所期望的性状表现，根据中心法则分析，其可能的原因是目的基因的转录或翻译异常。
答案：(1)嫩叶组织细胞易破碎 防止RNA降解 (2)在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA (3)目的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子 (4)磷酸二酯键 (5)目的基因的转录或翻译异常
(2017·高考全国卷Ⅲ)编码蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五个片段组成，编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成，如图1所示。

回答下列问题：
(1)现要通过基因工程的方法获得蛋白乙，若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，则所构建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙，原因是_______________________________________________。
(2)某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中，在PCR反应体系中加入了DNA聚合酶、引物等，还加入了序列甲作为__________，加入了________作为合成DNA的原料。
(3)现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白，要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用，某同学做了如下实验：将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分成四组，其中三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一组作为对照，培养并定期检测T淋巴细胞浓度，结果如图2。
①由图2 可知，当细胞浓度达到a时，添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加，此时若要使T淋巴细胞继续增殖，可采用的方法是________________。细胞培养过程中，培养箱中通常要维持一定的CO2浓度，CO2的作用是_______________________________。
②仅根据图1、图2可知，上述甲、乙、丙三种蛋白中，若缺少____________(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所编码的肽段，则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。
解析：(1)若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，则转录出的mRNA上缺少起始密码子，故不能翻译出蛋白乙。(2)使用PCR技术获取DNA片段时，应在PCR反应体系中添加引物、耐高温的DNA聚合酶、模板、dNTP作为原料。(3)T淋巴细胞浓度之所以不再增加，是因为细胞间出现接触抑制，因此若要使T淋巴细胞继续增殖，需要对贴满瓶壁的细胞使用胰蛋白酶处理，然后分瓶培养，即细胞传代培养。细胞培养过程中，培养箱中通常要维持一定的CO2浓度，以维持培养液的pH。据图分析，蛋白丙与对照接近说明B、D片段对于T淋巴细胞增殖不是非常重要，蛋白甲和乙对T淋巴细胞的增殖都有较大影响，甲、乙两种蛋白中共同的片段是C，所以缺少C片段会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。
答案：(1)编码乙的DNA序列起始端无ATG，转录出的mRNA无起始密码子 (2)模板 dNTP (3)①进行细胞传代培养 维持培养液的pH ②C
(高考新课标全国卷Ⅰ)阅读如下资料：
资料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。
资料乙：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性。科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造，使其表达的T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。
资料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。
回答下列问题：
(1)资料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用________法。构建基因表达载体常用的工具酶是________和________。在培育有些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用是__________________________________________。
(2)资料乙中的技术属于________工程的范畴，该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对________进行改造，或制造一种________的技术。在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的________序列发生了改变。
(3)资料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到______种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中，兔甲称为______体，兔乙称为________体。
解析：(1)小鼠细胞为动物细胞，将基因表达载体导入动物细胞常用的方法是显微注射法；构建基因表达载体常用的工具酶是限制酶和DNA连接酶；将基因表达载体导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法，农杆菌的作用是作为载体，将目的基因导入受体细胞。
(2)从资料乙中可以得出是对基因进行改造，结果是得到耐热性提高的蛋白质，因此属于蛋白质工程的范畴，该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有的蛋白质进行改造，或制造一种新蛋白质的技术。对基因进行改造后，第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成二硫键，引起了空间结构的改变，所以最终是由于氨基酸序列的改变导致了空间结构的改变。
(3)胚胎工程中胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。资料丙中甲兔提供受精卵，所以甲兔是供体；胚胎在乙兔子宫内发育，所以乙兔为受体。
答案：(1)显微注射 限制酶 DNA连接酶
农杆菌可感染植物，将目的基因转移到受体细胞中
(2)蛋白质 现有的蛋白质 新蛋白质 氨基酸
(3)同 供 受
[课时作业]
1．DNA是丰富多彩的生命现象的“剧本”。现在人们借助生物科学技术可以对“剧本”进行“拷贝”或“改编”。据图回答下列问题：
(1)催化①过程的酶是________，经①过程产生的DNA片段末端的形式为________。
(2)催化②过程的酶是________，与催化①过程的酶相比较，该酶的专一性________(填“较强”或“较弱”)。
(3)催化③过程的酶是________，实现该过程还可以采用的方法是________。
(4)催化④过程的酶是________，该过程体现了DNA复制_________________________的特点。
答案：(1)限制酶 黏性末端 (2)DNA连接酶 较弱 (3)解旋酶 加热 (4)DNA聚合酶 半保留复制、边解旋边复制
2．(辽宁五校协作体高三联考)白细胞介素是一类淋巴因子。研究人员将人白细胞介素的基因导入到酵母菌细胞中，使其分泌出有活性的白细胞介素。请据图回答下列问题：
(1)为增加白细胞介素基因的数量，可使用________技术，但前提是必须知道基因的部分序列，目的是________________________________________________________________________。
(2)在重组载体导入酵母菌细胞之前，需用________处理酵母菌，白细胞介素基因进入酵母菌细胞内，并且在其细胞内维持稳定和表达的过程，称为________。在表达过程中，启动子需与________识别和结合，从而驱动转录过程。
(3)在体液免疫过程中，白细胞介素是由________细胞分泌的，为了能成功表达出白细胞介素，不使用细菌，而使用酵母菌细胞作为受体细胞，可能原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在分泌型表达载体和白细胞介素基因所在DNA分子上均有多个限制酶的酶切位点，图示过程获得有效表达的重组载体使用了EcRⅠ和EcR 52两种限制酶，与使用单一的限制酶相比，其优点是_______________________________________________。
解析：(1)基因工程中，扩增目的基因利用的是PCR技术，但前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便设计引物。(2)在重组载体导入酵母菌细胞之前，需用Ca2＋处理酵母菌，使酵母菌细胞处于感受态，白细胞介素基因进入酵母菌细胞内，并且在其细胞内维持稳定和表达的过程称为转化。在表达过程中，启动子需与RNA聚合酶识别和结合，从而驱动转录过程。(3)在体液免疫过程中，白细胞介素是由T淋巴细胞分泌的；由于细菌属于原核生物，细胞中无内质网和高尔基体等加工白细胞介素的细胞器，因此为了能成功表达出白细胞介素，不使用细菌，而使用酵母菌细胞作为受体细胞。(4)在分泌型表达载体和白细胞介素基因所在的DNA分子上均有多个限制酶的酶切位点，图示过程获得有效表达的重组载体使用了EcRⅠ和EcR 52两种限制酶，与使用单一的限制酶相比，其优点是能防止目的基因、表达载体发生自身环化或者目的基因反向接入分泌型表达载体中。
答案：(1)PCR 设计引物 (2)Ca2＋ 转化 RNA聚合酶 (3)T淋巴 细菌细胞中无内质网和高尔基体等加工白细胞介素的细胞器 (4)能防止目的基因、表达载体发生自身环化或者目的基因反向接入分泌型表达载体中
3．(德州高三调研)凡是具有抗原性、接种于机体可产生特异性免疫、可抵抗传染病的发生和流行的物质均可称为疫苗。以下是三代乙肝疫苗的生产原理示意图，回答下列问题。
(1)目前临床使用的乙肝疫苗是第二代疫苗。图中外衣壳蛋白基因A的大量扩增可通过________技术，需要用到的一种重要酶是________和________种引物。构建含基因A的重组质粒需要用到的工具酶是______________________________________________。
(2)据信息和所学知识分析：第一代疫苗基本处于淘汰的原因是：__________________。
(3)结合图中第二代、第三代疫苗的化学本质，分析推测哪一代疫苗利于运输及其原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)处源DNA进入机体后，如果整合到人体基因组中可能会引起________和________发生突变而导致机体癌变，这也是第三代疫苗可能存在的安全隐患，目前正在研究中。
解析：(1)目的基因大量扩增可通过PCR技术，该过程需要热稳定DNA聚合酶。由于DNA的结构特点是两条链反向平行，因此扩增过程需要2种引物。构建基因表达载体需要用到的工具酶是限制酶和DNA连接酶。(2)第一代疫苗用的是减毒或灭活的病毒，病毒有可能恢复致病性或引起血源性疾病。(3)从图中分析，第三代疫苗要比第二代疫苗更有利于运输，因为第三代疫苗本质是DNA，第二代疫苗本质是蛋白质，DNA的稳定性比蛋白质高。(4)细胞癌变的原因是原癌基因和抑癌基因发生突变。
答案：(1)PCR 热稳定DNA聚合酶(或Taq DNA聚合酶) 2 限制酶与DNA连接酶 (2)有引起血源性疾病的嫌疑(或病毒有可能恢复致病性) (3)第三代疫苗更有利于运输，因为第三代疫苗的本质是DNA，第二代疫苗的本质是蛋白质，DNA稳定性比蛋白质高 (4)原癌基因 抑癌基因
4．(2016·高考江苏卷)下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题：
(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用________两种限制酶切割，酶切后的载体和目的基因片段，通过________酶作用后获得重组质粒。
(2)若BamHⅠ酶切的DNA末端与BclⅠ酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为____________________，对于该部位，这两种酶________________(填“都能”“都不能”或“只有一种能”)切开。
(3)若用Sau3AⅠ切图1质粒最多可能获得________种大小不同的DNA片段。
解析：(1)选择的限制酶应在目的基因两端存在识别位点，但BamHⅠ可能使质粒中标记基因丢失，因此只能选BclⅠ和HindⅢ。酶切后的载体和目的基因片段，通过DNA连接酶作用后获得重组质粒。
(2)根据BamHⅠ和BclⅠ的酶切位点，BamHⅠ酶切的DNA末端与BclⅠ酶切的DNA末端连接，在连接部位的6个碱基对序列为eq \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(T GATC C,A CTAG G))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(G GATC A,C CTAG T))，与这两种酶的酶切位点均不同。
(3)根据BamHⅠ、BclⅠ和Sau3AⅠ的酶切位点， Sau3A Ⅰ在质粒上有三个酶切位点，完全酶切可得到记为A、B、C三种片段，若部分位点被切开，可得到AB、AC、BC、ABC四种片段，所以用Sau3AⅠ切图1质粒最多可能获得7种大小不同的DNA片段。
答案：(1)BclⅠ和HindⅢ DNA连接
(2)eq \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(T GATC C,A CTAG G))eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(G GATC A,C CTAG T)) 都不能 (3)7
5．下图表示科学家培育耐寒生物的过程，请回答下列问题：
cDNA文库eq \(――→,\s\up7(获取))eq \a\vs4\al(抗冻蛋白基因)eq \(――→,\s\up7(①))eq \a\vs4\al(更多抗冻蛋白基因)eq \(――→,\s\up7(构建))②eq \(――→,\s\up7(导入))受体细胞→耐寒生物
(1)从cDNA文库中获取的目的基因______(填“有”或“无”)启动子。实现①过程常用________技术，该技术的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便合成________。
(2)②表示________________，其中标记基因的作用是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)转基因技术是否成功，需要对受体细胞进行分子水平的检测，首先是用DNA分子杂交技术检测受体细胞染色体上的DNA上是否插入目的基因，这种方法需要遵循________________原则。
(4)若要培育抗冻能力强的转基因羊，可将鱼的抗冻蛋白基因导入羊的________中，培育该转基因羊的最后一道“工序”是胚胎工程的________________技术。
解析：(1)用某种生物发育的某个时期的mRNA逆转录产生的多种互补DNA片段，与载体连接后储存在一个受体菌群中，这个受体菌群就叫这种生物的cDNA文库，启动子不能逆转录，由逆转录获得的cDNA中没有启动子。获得更多的目的基因的方法是PCR技术，该技术的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便合成引物。(2)②表示基因表达载体，其中标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因。(3)DNA分子杂交技术遵循碱基互补配对原则。(4)培养转基因动物时，受体细胞一般为受精卵，培育该转基因羊的最后一道“工序”是胚胎移植。
答案：(1)无 PCR 引物
(2)基因表达载体 鉴别受体细胞中是否含有目的基因
(3)碱基互补配对
(4)受精卵 胚胎移植
6．科学家通过利用PCR定点突变技术改造Rubisc酶基因，提高了光合作用过程中Rubisc酶对CO2的亲和力，从而显著提高了植物的光合作用速率。请回答下列问题：
(1)PCR过程所依据的原理是_______；扩增过程需要加入________________________酶。
(2)启动子是一段有特殊结构的DNA片段，其作用是___________________________。目的基因能在不同生物体内正常表达原来的蛋白质，说明整个生物界______________________。PCR定点突变技术属于________________的范畴。
(3)可利用定点突变的DNA构建基因表达载体。常用________________将基因表达载体导入植物细胞，还需用到植物细胞工程中的________________________技术，来最终获得转基因植物。
解析：(1)PCR依据的原理是DNA双链复制；扩增过程需要加入耐高温的DNA聚合(或TaqDNA聚合)酶。(2)启动子是RNA聚合酶识别和结合部位，可驱动基因转录出mRNA；因生物界共用一套遗传密码，所以目的基因可以在不同细胞内表达合成相同蛋白质。(3)常用农杆菌转化法将基因表达载体导入植物细胞，借助于植物组织培养技术，获得转基因植物。
答案：(1)DNA双链复制 耐高温的DNA聚合(或TaqDNA聚合)
(2)RNA聚合酶识别和结合部位，可驱动基因转录出mRNA 共用一套密码子 蛋白质工程
(3)农杆菌转化法 植物组织培养
限制酶
BamHⅠ
BclⅠ
Sau3AⅠ
HindⅢ
识别序列及切割位点
↓
GGATCC
CCTAGG
↑
↓
TGATCA
ACTAGT
↑
↓
GATC
CTAG
↑
↓
AAGCTT
TTCGAA
↑