高考生物总复习课时作业36基因工程.doc

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1、1 / 6【2019【2019 最新最新】精选高考生物总复习课时作业精选高考生物总复习课时作业 3636 基因工程基因工程时间 / 30 分钟基础巩固1.回答利用农杆菌转化法培育转基因植物的相关问题: (1)培育转基因植物过程的核心步骤是构建基因表达载体,其目的是使目的基 因在受体细胞中 ,并且可以通过复制遗传给下一代,同时,使目 的基因表达和发挥作用。 (2)构建基因表达载体时,可利用 DNA 连接酶连接被限制酶切开的 键。 (3)组成基因表达载体的单体是 。基因表达载体中的启动子 是 识别和结合的部位,这种结合完成后才能驱动目的基因通过 (填过程)合成 mRNA。 (4)用两种限制酶 Xb

2、a 和 Sac (两种酶切出的黏性末端不同)切割某 DNA, 获得含目的基因的片段。若利用该片段构建基因表达载体,应选用图 K36-1 中的何种 Ti 质粒? 。 图 K36-1 2.2017江苏南通二模 下表是几种限制酶识别序列及其切割位点,图 K36- 2 中甲、乙中标注了相关限制酶的酶切位点,其中切割位点相同的不再重复标 注。请回答下列问题。 限制酶BamH BclSau3AHind识别序列及切割位点GGATCC CCTAGGTGATCA ACTAGTGATC CTAGAAGCTT TTCGAA甲 乙 图 K36-2 (1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒,应选用限制酶为 ,酶 切后的载

3、体和目的基因片段通过 酶作用后,获得重组质粒。 (2)若 BamH酶切的 DNA 末端与 Bcl酶切的 DNA 末端可直接被 DNA 连接酶 连接,原因是 ,这两种酶 (填“都能” “都不能”或“只有一种能”)切开连接的部位,原因是 。 (3)若用 Sau3A切割图甲质粒最多可能获得 种大小不同的 DNA 片段。 (4)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌,应在筛选平板培养基中添加 ,平 板上长出的菌落,常用 PCR 鉴定,所用的引物组成为图乙中的 。 3.2017河南濮阳第一次调研 中国科研人员首次将与 Fib-H 基因类似的 人工丝蛋白基因,导入被敲除 Fib-H 基因的蚕卵体内,意味着对蚕

4、卵的基因改 造获得成功。当它们长大后,吐出的丝中就含有人工合成丝蛋白。通过这种 技术还可以让家蚕在吐丝的同时,按照实际需要吐出其他蛋白。含有人工合 成丝蛋白的蚕茧,能发出绿色荧光,且比正常的蚕茧更加轻薄。请回答下列问 题: (1)获得人工合成丝蛋白是通过 工程,对 进行改造,最 终合成人工丝蛋白,以满足人类生产和生活的需求。与基因工程相比较,蛋白2 / 6质工程产物具备的特点是 。 基因敲除是一种特殊的基因重组技术,即将外源目的基因导入细胞从而干扰 该细胞内某一基因的功能。将目的基因导入家蚕卵细胞的方法是 ,此 处蚕卵是指蚕的 。 (2)将人工丝蛋白基因导入蚕卵体内之前,需要进行的核心步骤是

5、,其 目的是使该基因在蚕卵中 ,并且可以遗传给下一代,同时,使其 能够表达和发挥作用。 (3)绿色荧光蛋白基因可以作为 ,用于鉴别和筛选蚕卵中是否 含有人工丝蛋白基因。 能力提升4.2017广东佛山一模 复合型免疫缺陷症(SCID)患者缺失 ada 基因。利 用基因疗法将人正常 ada 基因转入患者自身 T 细胞,可改善患者的免疫功能。 如图 K36-3 显示该基因疗法的两个关键步骤。回答下列问题: (1)图中所示获取人正常 ada 基因的方法是 ,若 要大量获取该基因,可通过 PCR 技术进行扩增。与细胞内 DNA 复制过程相比, PCR 技术的不同点有 (答出两点)。 (2)步骤是 。在该

6、步骤中,病毒作为 起 作用,需使用的工具酶有 。 图 K36-3 (3)完成步骤后,在体外将人正常 ada 基因导入患者自身的 T 细胞。此后, 在将该 T 细胞重新输入患者体内之前,还必须完成的操作是 。 5.某生物兴趣小组开展 DNA 粗提取的相关探究活动。具体步骤如下: 材料处理:称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各 2 份,每份 10 g。剪碎后分成两组,一 组置于 20 条件下,另一组置于-20 条件下,保存 24 h。 DNA 粗提取: 第一步:将上述材料分别放入研钵中,各加入 15 mL 研磨液,充分研磨。用两 层纱布过滤,取滤液备用。 第二步:先向 6 只小烧杯中分别注入 10 mL

7、滤液,再加入 20 mL 体积分数为 95%的 冷酒精溶液,然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌,使絮状物缠绕在玻璃棒上。第三步:取 6 支试管,分别加入等量的 2 mol/L 的 NaCl 溶液溶解上述絮状物。DNA 检测:在上述试管中各加入 4 mL 二苯胺试剂。混合均匀后,置于沸水中加 热 5 min,待试管冷却后比较溶液的颜色深浅,结果如下表: 材料保存温度花菜辣椒蒜黄 20 + -20 + (注:“+”越多表示蓝色越深。) 分析上述实验过程,回答下列问题: (1)该探究性实验课题名称是 。 (2)第二步中“缓缓地”搅拌,这是为了减少 。 (3)根据实验结果,得出结论并分析。 结论 1:与

8、 20 相比,相同实验材料在-20 条件下保存,DNA 的提取量较 多。 结论 2: 。 3 / 6针对结论 1,请提出合理的解释: 。 (4)氯仿密度大于水,能使蛋白质变性沉淀,与水和 DNA 均不相溶,且对 DNA 影 响极小。为了进一步提高 DNA 纯度,依据氯仿的特性,在 DNA 粗提取第三步的 基础上继续操作的步骤是 。然后用体积分数为 95%的冷酒精溶液使 DNA 析出。 综合拓展6.2017湖南衡阳一模 基因敲除是应用 DNA 重组原理发展起来的一门新 兴技术。“基因敲除细胞”的构建过程如下: 第一步:从小鼠囊胚中分离出胚胎干(ES)细胞,在培养基中扩增。这些细胞中 需要改造的基

9、因称为靶基因。 第二步:构建基因表达载体。取与靶基因序列同源的目的基因(同源臂),在同 源臂上接入 neoR(新霉素抵抗基因)等。由于同源臂与靶基因的 DNA 正好配对,所 以能像“准星”一样,将表达载体准确地带到靶基因的位置。 第三步:将表达载体导入胚胎干细胞,并与其内靶基因同源重组,完成对胚胎 干细胞的基因改造。 第四步:对基因改造后的胚胎干细胞进行增殖、筛选。基本原理如图 K36-4 所示: 图 K36-4 请根据上述资料,回答下列问题: (1)实施基因工程的核心步骤是 ,基因表达载体中的 是位于基因首端的有特殊结构的 DNA 片段;在构建的过程中所需要的工具酶 是 。 (2)如果要获得

10、一只含目的基因的小鼠,则选择的受体细胞通常是 , 原因是 。 (3)上述资料中 neoR 基因的作用最可能是 。为了鉴定目 的基因是否成功表达,有时进行抗原抗体杂交,目的蛋白相当于 。 (4)该项技术具有广阔的应用前景,请试举一例:。 课时作业(三十六) 1.(1)稳定存在 (2)磷酸二酯 (3)脱氧核苷酸 RNA 聚合酶 转录 (4)甲 解析 (1)构建基因表达载体的目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在, 并且可以通过复制遗传给下一代,同时,使目的基因表达和发挥作用。(2)DNA 连接酶的作用是在 DNA 片段之间形成磷酸二酯键。(3)基因表达载体的本质 是 DNA,其基本组成单位是脱氧核苷

11、酸。基因表达载体中的启动子是 RNA 聚合 酶识别和结合的部位,这种结合完成后才能驱动目的基因通过转录合成 mRNA。(4)图甲中,该 Ti 质粒中含有限制酶 Xba和 Sac的切割位点,且用 这两种酶切割可将目的基因插入 T-DNA 中,正确;图乙中,该 Ti 质粒中不含限 制酶 Sac的切割位点,错误;图丙中,该 Ti 质粒中含有限制酶 Xba和 Sac 的切割位点,但用这两种酶切割不会将目的基因插入 T-DNA 中,错误;图丁中, 该 Ti 质粒中不含限制酶 Xba的切割位点,错误。 2.(1)Bcl和 Hind DNA 连接 (2)黏性末端相同 都不能 核苷酸序列不能再被 Bcl和 H

12、ind识别切割 (3)7 (4)四环素 引物 A 和引物 C4 / 6解析 本题主要是对基因工程的考查,解答本题的关键在于理解重组质粒中 标记基因的作用。选择限制酶需注意插入目的基因时不能破坏标记基因。 PCR 扩增基因时,两种引物结合的部位相反,延伸的方向相反。限制酶具有特 异性,不同的限制酶识别不同的序列,判断某种限制酶能否切割该片段,应该 看该片段中是否含有限制酶的识别序列。(1)若选 BamH和 Hind切割,则 会破坏质粒中的两个抗性基因,不利于后期的筛选。选择的限制酶应在目的 基因两侧切割,切割后的 DNA 片段用 DNA 连接酶连接。(2)BamH酶切的 DNA 末端与 Bcl酶

13、切的 DNA 末端可直接被 DNA 连接酶连接,原因是黏性末端相同,但 是被 DNA 连接酶连接后便不能再被这两种限制酶切割了,因为不满足两种限 制酶对其所识别序列的特异性要求。(3)Sau3A在图甲质粒中一共有 3 个切 点,考虑完全酶切和不完全酶切,最多可能得到 7 种不同大小的 DNA 片段。(4)为 了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌,应在筛选平板培养基中添加四环素(根 据标记基因的种类),平板上长出的菌落,常用 PCR 鉴定,所用的引物应具有成 对反向的特点。 3.(1)蛋白质 蚕丝蛋白基因 可以生产自然界不存在的蛋白质 显微注射 法 受精卵 (2)构建基因表达载体 稳定存在 (3)标

14、记基因 解析 (1)蛋白质工程的概念:“通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白 质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求”。将 目的基因导入动物细胞常用的方法显微注射法,受体细胞为受精卵。(2) 基因工程的核心步骤即构建基因表达载体,其目的是使目的基因在受体细胞 中稳定存在,并且可以遗传给下一代,同时,使目的基因能够表达和发挥作用。 (3)绿色荧光蛋白基因可以作为标记基因,用于鉴别和筛选蚕卵中是否含有人 工丝蛋白基因。 4.(1)从基因文库中获取目的基因 不需要解旋酶、需要热稳定 DNA 聚合酶 (2)构建基因表达载体 运载体 限制酶和 DNA 连接酶 (3)基因的检测与鉴定

15、 解析 (1)图中所示获取目的基因的方法是从基因文库中获取目的基因;与 细胞内 DNA 复制过程相比,PCR 技术的不同点有:不需要解旋酶、需要热稳定 DNA 聚合酶。(2)步骤是构建基因表达载体。在该步骤中,病毒作为运载体 起作用;构建基因表达载体时,首先需要限制酶切割运载体和含有目的基因的 外源 DNA 分子,其次需要 DNA 连接酶将目的基因与运载体连接形成重组 DNA 分子。(3)基因工程的基本操作步骤主要包括四步:目的基因的获取;基 因表达载体的构建;将目的基因导入受体细胞;目的基因的检测与表达。 因此完成步骤后,在体外将人正常 ada 基因导入患者自身的 T 细胞。此后, 在将该

16、T 细胞重新输入患者体内之前,还必须完成的操作为基因的检测与鉴 定。 5.(1)探究不同材料和不同保存温度对 DNA 提取量的影响 (2)DNA 断裂 (3)等质量的不同实验材料,在相同的保存温度下,从蒜黄提取的 DNA 量最 多 低温抑制了相关酶的活性,DNA 降解速度慢 (4)将第三步获得的溶液与等量的氯仿充分混合,静置一段时间,吸取上清液 解析 本题考查 DNA 粗提取技术的原理、操作过程及分析、判断能力,从题 目实验步骤看出,该实验的课题是探究不同材料和不同保存温度对 DNA 提取 量的影响。在第二步中,为了减少 DNA 断裂,要缓缓地搅拌。从表中结果看出,由 于低温抑制了相关酶的活性

17、,DNA 降解慢,使得相同材料在低温保存下的 DNA 提取量大。在相同条件下,蒜黄蓝色最深,说明相同条件下从蒜黄中提取的5 / 6DNA 量最多。由于氯仿密度比水大,可使蛋白质变性沉淀,而与水、DNA 不相 溶,这样可将第三步获得的溶液与等量的氯仿混合,静置一段时间,吸取上清 液。 6.(1)构建基因表达载体 启动子 限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶 (2)受精卵 动物受精卵具有全能性,且能培养成完整的个体(动物不能像植 物那样,利用一个除受精卵以外的独立的体细胞直接培养成完整的个体) (3)作为标记基因,便于筛选 抗原 (4)基因治疗、动植物改良、利用动植物生产药物等 解析 (1)基因工程

18、的操作步骤:目的基因的获取;基因表达载体的构建; 将目的基因导入受体细胞;目的基因的检测与表达。因此,将目的基因导入 受体细胞前应先完成基因表达载体的构建。基因表达载体中的启动子是位于 基因首端的有特殊结构的 DNA 片段,是 RNA 聚合酶识别和结合的位点,能启动 转录过程。在构建基因表达载体时,首先要用限制酶切割含有目的基因的外 源 DNA 分子和运载体,其次需要用 DNA 连接酶将目的基因和运载体连接形成 重组 DNA 分子。(2)受精卵的全能性最高,且能培养成完整个体,因此要获得 一只含目的基因的小鼠,常选择受精卵作为受体细胞。(3)题述资料中,neoR 基因(新霉素抵抗基因)可作为标

19、志基因,便于筛选。为了鉴定目的基因是否 成功表达,有时需进行抗原抗体杂交,目的蛋白相当于抗原。(4)该项技术 具有广阔的应用前景,可用于基因治疗、动植物改良、利用动植物生产药物 等。 (2)稻、麦、油菜、桑等生产者固定的太阳能 人工输入的种子、鱼苗、鸡 苗、树苗、鱼饵等物质中的能量 (3)充分利用了生态系统的空间、食物等自然资源 (4)环境污染 信息传递 (5)如图: 解析 (1)分析图示可知,该生态农业园涵盖了种植业、养殖场、沼气池等, 充分利用了废弃物中的能量,而且有产品的输出,据此可推知,该生态农业园 建设主要依据的生态工程原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调 与平衡原理等。(2

20、)流入该生态农业园的总能量有稻、麦、油菜、桑等生产 者固定的太阳能和人工输入的能量。(3)池塘养鱼时,上层为食浮游生物的鳙 鱼,中层为食草的草鱼,下层为杂食性的鲫鱼等,其优点是充分利用了生态系 统的空间和食物资源。(4)沼气池的建立既充分发挥了资源的生产潜力,又减 轻了环境污染。性引诱剂是一种挥发性的化学物质,利用性引诱剂来诱捕害 虫或干扰交配,这属于生态系统中的化学信息传递在农业生产中的应用,体现 了生态系统具有信息传递的功能。(5)题图中的稻、麦、蔬菜等生产者固定 的太阳能可输入到消费者体内;生产者和消费者的残枝败叶、遗体残骸中的 能量可被分解者所利用。食用菌(分解者)的能量消费者可利用,

21、三类生物成 分之间的能量流动关系如答案所示。 5.(1)生态学和系统学 (2)增加当地物种多样性 物种多样性原理 (3)协调与平衡 环境承载力 系统的失衡和破坏 (4)生态恢复 解析 (1)在生态工程中人类应用了生态学和系统学等学科的基本原理和方 法,促进了人类社会和自然环境的和谐发展。(2)“退耕还林还草”的目的是 增加当地物种多样性,其遵循的是物种多样性原理。(3)西部地区的草场,要 注意合理放牧,需要考虑环境承载力,因为若超过其限度,就会引起系统的失 衡和破坏,需遵循的是协调与平衡原理。(4)生态工程的目标除了治理环境污 染之外,主要是对已被破坏的生态系统,特别是开矿后的废弃地以及湿地等

22、进 行生态恢复。6 / 66.(1)糖渣、桑叶、蚕排泄物等废物 物质循环再生 整体性 (2)限制性核酸内切酶、DNA 连接酶 显微注射 抗原抗体特异性结合 (3)促性腺 生理状态相同(同期发情处理) 解析 (1)从题图中可以看出糖渣、桑叶、蚕排泄物等废物中的能量也被充 分利用,形成“无废弃物农业”,主要是遵循生态工程的物质循环再生原理。 该生态系统使保护环境和发展经济相互协调,主要体现了生态工程的整体性 原理。(2)基因工程用到的工具酶有限制性核酸内切酶、DNA 连接酶;将目的 基因导入受体细胞常用显微注射技术;抗原抗体杂交的原理是抗原抗体特 异性结合。(3)胚胎工程中可以对母猪注射促性腺激素,使其超数排卵。早期 胚胎移植时,必须移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物子宫中,才可 能移植成功。