备战2025年高考二轮复习生物（山东版）大单元8生物技术与工程层级三核心素养突破练（Word版附解析）

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(1)图1中,过程①指的是从拟南芥中提取RNA,经 催化,合成cDNA;过程②指的是以cDNA为模板,通过PCR扩增目的基因,需要在引物的 端,加入限制酶 、 的识别序列。
(2)构建表达载体时,将PCR产物与质粒分别双酶切后,先进行琼脂糖凝胶电泳,将目标片段与无关片段分离,从琼脂糖凝胶中只回收目标片段,再用DNA连接酶进行连接,以避免 。
(3)将转化后得到的单克隆农杆菌进行PCR鉴定,结果如图3所示,根据此结果,科研人员欲选择1、2号菌进行测序,原因是 。
(4)将拟南芥的 直接浸没在含有农杆菌的溶液中一段时间,然后培养植株,将得到的种子接种在含有 (填抗生素名称)的固体培养基上培养,以筛选出成功导入目的基因的阳性植株。
(5)提取转基因及野生型植株的蛋白质进行电泳检测,结果如图4所示。若其中 号为转基因植株的蛋白质电泳结果,则说明成功构建超量表达A的拟南芥转基因株系。
答案(1)逆转录酶 5' BamHⅠ SalⅠ
(2)目标片段与无关片段重新连接(目的基因自连以及质粒自连)
(3)1、2号菌的PCR产物长度与基因A基本相符,但无法确定PCR产物的碱基序列是否与基因A相同
(4)花序 潮霉素
(5)①
解析(1)图1中,过程①是以RNA为模板,经逆转录酶催化,合成cDNA的过程;子链沿着引物3'端延伸形成目的基因,限制酶的识别序列应该加在引物的5'端,即在目的基因的外侧。KpnⅠ会破坏目的基因,Hind Ⅲ会破坏卡那霉素抗性基因,因此选择BamHⅠ、SalⅠ两种限制酶。(2)将PCR产物与质粒分别双酶切,使目的基因及剪切后的质粒两端黏性末端不同,这样可避免目的基因自连以及质粒自连;只回收目标片段,再用DNA连接酶进行连接,以避免目标片段与无关片段重新连接。(3)图3的结果显示1、2号菌含与目的基因长度相同的DNA片段,但1、2号菌是不是目的基因,还要进行碱基序列的检测。(4)将拟南芥的花序直接浸没在含有农杆菌的溶液中一段时间,可以形成农杆菌转化的拟南芥种子。T-DNA上的标记基因是潮霉素抗性基因,因此需将得到的种子接种在含有潮霉素的固体培养基上培养,以筛选出成功导入目的基因的阳性植株。(5)图4的①号目的蛋白条带宽,说明其目的基因表达量高,若①号为转基因植株的蛋白质电泳结果,②号为野生型植株的蛋白质电泳结果,则说明成功构建了超量表达A的拟南芥转基因株系。
2.(2024·天津二模)(13分)磷脂酸(PA)是调节植物生长发育和逆境响应的重要信使物质。为了解植物细胞中PA的动态变化,研究人员用无缝克隆技术将高度专一的PA结合蛋白(PABD)基因与绿色荧光蛋白(GFP)基因融合,构建有效监测细胞PA变化的荧光探针,并测定拟南芥细胞内PA含量。无缝克隆技术连接DNA片段的机理和构建荧光探针表达载体的过程如图所示,请回答下列问题。
注:bar为草胺膦抗性基因;Kanr为卡那霉素抗性基因。
(1)无缝克隆时,T5核酸外切酶(从核苷酸链的外侧向内侧剪切核苷酸)沿 (填“5'→3'”或“3'→5'”)的方向水解DNA,其目的是形成 。T5核酸外切酶催化的最适温度为37 ℃,而过程①选择的温度为50 ℃,目的是 ,防止过度水解DNA。
(2)过程②两个片段复性后存在“缺口”的原因是 ,过程③所需的酶有 。
(3)与传统的酶切再连法相比,无缝克隆技术构建重组质粒的优点有 (多选)。
A.不受限制酶酶切位点的限制
B.不需要使用PCR技术扩增目的基因
C.不会出现目的基因的反向连接和自身环化
(4)PCR扩增GFP基因时需依据 的部分核苷酸序列设计引物R2。已知引物F1的碱基序列是5'-TCCGGACTCAGATCTCGAGC-3',据图分析,扩增目的片段的所用的引物R2可对应下表中的 (填序号)。
(5)利用农杆菌花序侵染法转化拟南芥,将获得的种子进行表面消毒,均匀铺在含有 的培养基上进行筛选和鉴定,将筛选得到的种子种植可得到转基因拟南芥,通过观测转基因拟南芥根尖细胞中 ,了解PA的分布和含量。
答案(1)5'→3' 黏性末端 降低酶活性
(2)过程①形成的黏性末端大于互补配对的区段(同源序列) DNA聚合酶和DNA连接酶
(3)AC
(4)PABD基因和GFP基因 ③
(5)草胺膦 绿色荧光点的分布
解析(1)由图可知,无缝克隆时,过程①中T5核酸外切酶沿5'→3'的方向水解DNA,以形成黏性末端。温度能影响酶活性,T5核酸外切酶催化的最适温度为37 ℃,而过程①选择的温度为50 ℃,目的是降低酶活性,防止过度水解DNA。(2)过程②在复性的过程中,两个片段的黏性末端可根据互补序列进行配对结合,但由于过程①形成的黏性末端大于互补配对的区段(同源序列),因此过程②两个片段复性后存在“缺口”。过程③缺口处DNA链的补齐,可以看作DNA分子的复制过程,所需的酶有DNA聚合酶(将游离的单个脱氧核苷酸加到子链3'末端)和DNA连接酶(将两个DNA片段进行连接)。(3)传统的酶切再连法需要用特定的限制酶将目的基因和质粒先进行切割,再用DNA连接酶对目的基因和质粒进行连接,在该过程会形成多个小片段,操作复杂,而无缝克隆技术构建重组质粒不受限制酶酶切位点的限制,不会引入多余碱基,不会出现移码突变,不会出现目的基因的反向连接和自身环化,操作时间短,成功率高,但该过程也需要利用PCR技术扩增目的基因,故选A、C。(4)用于PCR扩增的引物是根据一段已知目的基因的核苷酸序列来设计的,由重组DNA图可知,GFP基因和PABD基因进行连接,因此PCR扩增GFP基因时需根据GFP基因一端的核苷酸序列和PABD基因一端的核苷酸序列设计引物R2,而设计引物F1仅需根据PABD基因一端的核苷酸序列,由于PCR扩增GFP基因时需根据GFP基因一端的核苷酸序列和PABD基因一端的核苷酸序列引物R2,即引物R2的一部分能与引物F1进行碱基互补配对,观察表中①②③的引物碱基序列可知,③的5'端部分碱基序列与F1的5'端部分碱基序列互补,因此可知,R2可对应于表中的③。(5)由图可知,bar(草胺膦抗性基因)为标记基因,位于T-DNA上,农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上,因此利用农杆菌花序侵染法转化拟南芥,将获得的种子进行表面消毒,均匀铺在含有草胺膦的培养基上进行筛选和鉴定。由题意“将高度专一的PA结合蛋白(PABD)基因与绿色荧光蛋白(GFP)基因融合,构建有效监测细胞PA变化的荧光探针,并测定拟南芥细胞内PA含量”可知,通过观测转基因拟南芥根尖细胞中绿色荧光点的分布,了解PA的分布和含量。
①
5'-AGCTATAGTTCTAGATCTAGATTAACTAGTCTTAGTGGCG-3'
②
5'-TATCGATGGCGCCAGCTGAGGATGGTGAGCAAGGGCGACA-3'
③
5'-GCTCGAGATCTGAGTCCGGACTTGTACAGCTCGTCCATAA-3'