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1、 高中生物选修三 现代生物科技 微专题-基因工程 分析：全国 123卷 2016-2018年三年选修三共 9 道题，考基因工程共有 7 道，概率 80%左右。基因工程考查：以应用为素材，考三个工具和四个步骤，重点是限制酶和运载体这两个工具，四个步骤重点是考第一和第二两个步骤。重点内容概述 1 限制酶 在必修二基因工程育种时，讲到用同一种限制酶切割目的基因和质粒，为了得到相同（互补）的黏性末端，让目的基因搭接在切开的质粒缺口上，得到重组质粒。但在选修三涉及到的题目中，是用两种不同限制酶切割目的基因和质粒，含目的基因的 DNA首尾各切割一刀，质粒也用切割目的基因的两种限制酶各切割一刀，要求这两种限
2、制酶切割形成不同的黏性末端，这样好处可以防止目的基因自身环化，限制酶的选择是一个热的考点。2 运载体 基础知识有运载体（分子运输车）的种类及如何选择；质粒的特点；质粒的分子结构和功能，3 真核生物基因结构 包括编码区和上下游的非编码区，上游非编码区相邻编码区有启动子，下游非编码区相邻编码区有终止子，编码区又间断排列的有外显子和内含子，编码区全部被转录，得到的不成熟 RNA需要经过剪辑，把内含子对应序列去掉，才能得到成熟的 RNA，作为翻译蛋白质的模板。由 RNA为模板，逆转录得到的 cDNA，不含内含子。4 基因表达载体的构建 目的基因要插在启动子和终止子之间，一个质粒至少要有一个标记基因不被
3、破坏，标记基因用于目的基因的鉴定和筛选，区别于基因工程第四个步骤，在分子水平和个体水平的目的基因的检测和鉴定是，用标记基因可以筛选，鉴定用选择培养基，技术简单，常用微生物作为受体细胞；DNA分子杂交技术比较高。说明：2016江苏卷的基因工程这道题可以看成母题，涉及基因工程很多知识点，全国卷 2016-2018基因工程题可以从江苏卷这道题得到启发。（2016江苏卷.33）（9 分）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
4、片段，通过_酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒，需将其转入处于_态的大肠杆菌。（2）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 2 中_。（3）若BamH I酶切的 DNA末端与Bcl I 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。（4）若用Sau3A I切图 1 质粒最多可能获得 种大小不同的 DNA片段。【答案】（1）BclI和 Hind 连接 感受 （2）四环素 引物甲和引物丙（3）都不能 （4）7 （2016课标 1 卷.
5、40）某一质粒载体如图所示，外源 DNA插入到 Ampr或 Tetr中会导致相应的基因失活（Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因）。有人将此质粒载体用 BamHI酶切后，与用 BamHI酶切获得的目的基因混合，加入 DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌，结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：（1）质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有_（答出两点即可）。而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。（2）如果用
6、含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含有环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是_；并且_和_的细胞也是不能区分的，其原因是_。在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌的单菌落，还需使用含有是_的固体培养基。（3）基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其 DNA复制所需的原料来自于_ 【答案】（1）能够自我复制、具有标记基因、具有一个至多个限制酶切割位点（答出两点即可）（2）二者均不含氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上都不能生长 含有质粒载体 含有插入了目的基因的重组质粒（或答含有重组质粒）二者都含氨苄青霉素抗性基因，在该培养基
7、上均能生长 四环素 （3）受体细胞 （2016新课标卷.40）图（a）中的三个 DNA片段上依次表示出了 EcoR I、BamH I和 Sau3A I三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图（b）为某种表达载体示意图（载体上的 EcoR I、Sau3A I的切点是唯一的）。根据基因工程的有关知识，回答下列问题：（1）经 BamH I酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被_酶切后的产物连接，理由是_。（2）若某人利用图（b）所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图（c）所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有_，不能表达的原因是_。（3）DNA连接酶是将两
8、个 DNA片段连接起来的酶，常见的有_和_，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是_。【答案】（1）Sau3A 两种梅切割后产生的片段具有相同的黏性末端（2）甲和丙 甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，两者目的基因均不能转录（3）E coliDNA连接酶 T4DNA连接酶 T4DNA连接酶 （2017新课标卷.38）生物选修 3：现代生物科技专题（15 分）真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的 RNA序列的机制。已知在人体中基因 A（有内含子）可以表达出某种特定蛋白（简称蛋白 A）。回答下列问题：（1）某同学
9、从人的基因组文库中获得了基因 A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白 A，其原因是_。（2）若用家蚕作为表达基因 A 的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用_作为载体，其原因是_。（3）若要高效地获得蛋白 A，可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比，大肠杆菌具有_（答出两点即可）等优点。（4）若要检测基因 A 是否翻译出蛋白 A，可用的检测物质是_（填“蛋白 A 的基因”或“蛋白 A 的抗体”）。（5）艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明 DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是_。【答案】（1）基因 A
10、有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的 RNA序列不能被切除，无法表达出蛋白 A （2）噬菌体 噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕（3）繁殖快、容易培养 （4）蛋白 A 的抗体（5）DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体 （2017新课标卷.38）生物选修 3：现代生物科技专题（15 分）几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题：（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
11、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_。【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
12、基因的转录或翻译异常 （2017新课标卷.38）生物选修 3：现代生物科技专题（15 分）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（TTCGCTTCTCAGGAAGGA），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 DN
13、A 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。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_。仅根据图、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
14、所编码的肽段，则会降低其刺激 T 淋巴细胞增殖的效果。【答案】（1）编码乙的 DNA 序列起始端无 AUG，转录出的 mRNA无起始密码子（2）模板 四种游离的脱氧核苷酸（3）进行细胞传代培养 维持培养液是的 pH C（2018全国卷，38）回答下列问题：（1）博耶（H Boyer）和科恩（S Coben）将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达，该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了_（答出两点即可）。（2）体外重组的质粒可通过 Ca2+参与的_方法导入大肠杆菌细胞：而体外重组的噬菌体 DNA 通常需与_组装成完整噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组的噬菌体 DNA
15、 导入宿主细胞，在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中，可作为重组噬菌体宿主细胞的是_。（3）真核生物基因（目的基因）在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解，在实验中应选用_的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加_的抑制剂。【答案】（1）体外重组的质粒可以进入体细胞；真核生物基因可在原核细胞中表达（2）转化 外壳蛋白（噬菌体蛋白）细菌（3）蛋白酶缺陷型 蛋白酶 （2018全国卷，38）某种荧光蛋白（GFP）在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白（L1）基因连接在 GFP基因的 5末端，获得了L
16、1-GFP融合基因（简称为甲），并将其插入质粒 P0，构建了真核表达载体 P1，其部分结构和酶切位点的示 意图如下，图中 E1E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。回答下列问题：（1）据图推断，该团队在将甲插入质粒 P0 时，使用了两种限制酶，这两种酶是_。使用这两种酶进行酶切是为了保证_，也是为了保证_。（2）将 P1 转入体外培养的牛皮肤细胞后，若在该细胞中观察到了绿色荧光，则说明 L1 基因在牛的皮肤细胞中完成了_和_过程。（3）为了获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：将能够产生绿色荧光细胞的_移入牛的_中、体外培养、胚胎移植等。（4）为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，某同学用 PCR 方法进行鉴定。在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的_（填“mRNA”“总 RNA”或“核 DNA”）作为 PCR 模板。【答案】（1）E1 和 E4 甲的完整 甲与载体正确连接（2）转录 翻译（3）细胞核 去核卵母细胞（4）核 DNA