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1、课时规范练39基因工程1.(2020山东临沂一中月考)金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在的金属结合蛋白。某研究小组计划通过多聚酶链式反应(PCR)扩增获得目的基因，构建转基因工程菌用于重金属废水的净化处理。PCR扩增过程示意图图像如下所示，请回答下列问题。55 !步骤2模板DNA 引物1引物294步骤155P步骤2诙薪72 |步骤3一第二轮循:94 P步骤设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物(引物1和引物2),为方便构建重组质粒，在引物中需 要增加适当的限制性核酸内切酶位点。设计引物时需要避免引物之间形成, 造成引物自连。(2)图中步骤1代表，步骤2代表退火，步骤3代表延伸,这三个步骤组成一
2、轮循环。(3)PCR扩增时，退火温度的设定是成败的关键。退火温度过高会破坏 的碱基配对。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关，长度相同但 的引物需要设定更高的退火温度。(4)如果PCR反应得不到任何扩增产物，则可以采取的改进措施有(填序号)。升高退火温 度降低退火温度重新设计引物2 .(2020山东青岛二模)质粒P含有氨苇青霉素抗性基因(Am)和四环素抗性基因(丁泮),外源DNA的 插入会导致插入部位基因的失活。重组人干扰素a-lb是我国第一个国内批准生产的基因工程药 物。下图所示为利用质粒P和人干扰素基因构建基因表达载体Pi的示意图。回答下列问题。限制酶EcoR V3AIBa mH I识别
3、序 列及 切割位 点1GATATC CTATAG1+ GATC CTAG1IGGATCC CCTAGG1据图分析，为便于过程所获得的B的基因片段能够顺利与质粒P连接,需要在目的基因片段加上_ 序列。成功导入P的受体菌落具有的抗药性特点为。过程用到的酶为 O为了保证目的基因能够正常表达,在构建P1时需要将目的基因插入 之间。科学家最早就是利用基因工程方法在大肠杆菌和酵母菌细胞内获得了干扰素，利用大肠杆菌作为 受体菌的优点是 O（4）若要检测是否表达出干扰素，可用（物质）对工程菌中提取的蛋白质进行检 测。3 .（2021广东广州三校联考）探针是指以放射性同位素、生物素或荧光染料等进行标记的已知核甘
4、酸 序列的核酸片段,可用于核酸分子杂交以检测目标核甘酸序列是否存在。如图所示某实验小组制 备的两种探针，图是探针与目的基因杂交的示意图。请回答下列问题。 核酸探针与目标核甘酸序列间的分子杂交遵循 O设计核甘酸序列是核酸探针技术关键步骤之一。图所示的两种核酸探针（探针2只标注了部分碱基序列渚B不合 理，原因是探针1，导致特异性差;而探针2_, 会导致探针失效。（2）cDNA探针是目前应用最为广泛的一种探针。制备cDNA探针时，首先需提取、分离获得作为模板，在 的催化下合成cDNA探针。利用制备好的快珠蛋白基因的cDNA探针与隹珠蛋白基因杂交后,出现了如图中甲、乙、丙、丁等所示的“发夹结构”，原因
5、是_。 探针常用于基因工程的检测，例如基因工程中利用乳腺生物反应器生产a-抗胰蛋白酶，应将a-抗 胰蛋白酶基因与 的启动子重组在一起，导入哺乳动物的 中，再利用SRY基因（Y染色体上的性别决定基因）探针进行检测，将检测反应呈（填“阳”或“阴）性的胚 胎进行移植培养。4 .（2020山东）水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表 达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻，实现了对直链淀粉合成酶基因（微基因）启动子序列的定 点编辑，从而获得了 3个突变品系。将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时，所需的酶是，重组载体进入水稻细胞并在细胞 内维持
6、稳定和表达的过程称为 o（2）根据启动子的作用推测，脓基因启动子序列的改变影响了，从而改变了脓基因的转录水平。与野生型水稻相 比,3个突变品系中 心基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列（填“发生”或“不 发生”）改变，原因是 o为检测启动子变化对脓基因表达的影响，科研人员需要检测 以基因转录产生的mRNA（脓 mRNA）的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA,经 过程获得总cDNA。通过PCR技术可在总cDNA中专一性地扩增出畋基因的cDNA,原因是 O(4)各品系WxmRNA量的检测结果如下图所示,据图推测糯性最强的品系为，原因 是5 0 5 0 0短呈)即 vgom w野生型品系1
7、品系2品系35 .3”基因存在于青麻、黑麦草等生物体内，其编码的酶可使除草剂草丁瞬失去毒害作用。培育转 基因大豆，对于控制豆田杂草有重要意义。为了把3基因导入大豆细胞，需将3”基因插入pUcl8质粒中构建中间表达载体,然后与Ti质粒重组为重组表达载体系统。如图为pUcl8质粒的结 构示意图，回答下列问题。Apr：氨芳青霉素抗性基因lacZ：阳半乳糖甘酶基因，其编码的 阳半乳糖甘酶可以将培养基中 的X-gal水解，使菌落呈蓝色， 否则，菌落呈白色。不能利用黑麦草与大豆进行有性杂交的方法让大豆获得8基因,原因是(2)构建中间表达载体时，为了便于筛选出含有8g基因的重组质粒，需将及/厂基因插入到pU
8、cl8质粒 的 中形成重组质粒并导入大肠杆菌，然后在添加 的培养基上培养大肠杆菌，菌落呈白色的即为含中间表达载体的大肠杆菌。中间表达载体需插入到Ti质粒的 中才能将8基因整合到植物细胞的染色体DNA上，原因是(4)可通过 法直接将重组表达载体导入大豆细胞的原生质体。导入3基因的原生质体需，经脱分化形成，再进一步分化才能获得转基因大豆植株。6 .菌体展示技术是将外源蛋白基因插入噬菌体外壳蛋白结构基因，使外源蛋白基因随外壳蛋白结构 基因的表达而表达，同时，外源蛋白随菌体的重新组装而展示到菌体表面的生物技术,过程如下图所 示。请回答相关问题。重组噬菌体外源蛋 外源蛋白基因与白基因噬菌体基因结合大肠杆
9、菌融合基因在大肠杆菌体内 表达并组装子代噬菌体融合蛋白展示 在噬菌体表面将外源蛋白基因进行PCR扩增时悌一次加热的作用是，加热的作用 类似于细胞内(填物质名称)的功能。(2)过程表示，其实质为 0若用32P标记重组菌体的DNA,用上述过程证明DNA是遗传物质,该设计是否严谨?o原因是(4)科学工作者将人体某种抗体基因插入菌体外壳蛋白结构基因进行上述展示,结果没有得到抗体或 得到的抗体不具有活性，原因可能是7 .反义基因是通过产生的mRNA分子，与相关基因产生的mRNA进行互补，来阻断非正常蛋白质合 成。图1为不同的限制酶及相应的切割位点。图2为科学实验中利用小分子量的A反义基因的实 例。据图回
10、答下列问题。EcoR I ：GAATTC BamH I ：GGATCCCTTAAGCCTAGG启动弓 EcoR I BamWEcoR I抗生素抗性基因结构甲BamH I复制 原点基因工程中,A基因可以用(仪器)合成，利用该仪器还可以合成 等。若想将图2中的A基因反向连接到结构甲中,应该用 限制酶切割A基因和结构甲。DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶,可以“缝合”平末端和黏性末端。用含A反义基因的农杆菌感染植物细胞的原生质体后，可用含有 的培养基进行筛选。培养一段时间后，在高浓度的蔗糖溶液中，观察细胞 来鉴别细胞壁是否再生。(3)导入的A反义基因能转录A反义RNA,且能与正常RNA互补，
11、抑制A基因表达过程中 的。课时规范练39基因工程1 .答案:碱基互补配对变性（3）引物与模板GC含量高（4）解析：（1）构建重组质粒，首先要用限制酶切割含目的基因的DNA片段和质粒，所以位于 目的基因两端的引物中需要增加适当的限制性核酸内切酶位点，设计的引物之间不能有 碱基互补配对，否则引物自连，不能与模板相连。（2）图中步骤1、2、3分别代表变性、 退火、延伸,这三个步骤组成一轮循环。（3）退火表示引物与模板相连，若退火温度过高 会破坏引物与模板的碱基配对;由于GC之间有三个氢键,AT之间有两个氢键，所以 GC含量越高的引物，退火温度越高。（4）PCR反应得不到任何扩增产物,可能是退火温 度
12、过高，导致引物与模板不能相连或引物间相互配对，引物自连，不能与模板相连，因此，可 通过降低退火温度或重新设计引物进行改进。2 .答案：（l）GATC具有四环素抗药性，没有氨革青霉素抗药性I和DNA连 接酶启动子和终止子（3）繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少（4）干扰素抗体 解析:由图可知,目的基因两侧都是黏性末端，根据表中三种限制酶的识别序列和切割 位点（EcoRV酶切形成的是平末端,Sa”3A I和BamHI酶切形成的末端都是黏性末端，且 碱基序列均为（GATC）可知，还需在引物的一端加上GATC序列,以便于Pi的构建和筛 选。若用3Al切割会同时破坏氨芾青霉素抗性基因和四环素抗性基因，
13、若用限制酶 EcoRV切割，产生的是平末端，且会破坏复制原点，因此不能用EcoRV和Sau3A I切割， 应该用BamH I切割，其会破坏氨苇青霉素抗性基因，不会破坏四环素抗性基因，因此成功 导入Pi的受体菌落具有四环素抗药性，没有氨苇青霉素抗药性。（2）据以上分析可知，过 程表示构建基因表达载体的过程，需要用到限制酶和DNA连接酶，其中限制酶为 BamH I o为了保证目的基因能够正常表达，在构建Pi时需要将目的基因插入启动子和 终止子之间。（3）大肠杆菌具有繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等特点,常利用 大肠杆菌作为受体菌。若要检测是否表达出干扰素，可用干扰素抗体对工程菌中提取 的蛋白
14、质进行检测。3 .答案：（1）碱基互补配对原则碱基序列过短自身会出现部分碱基互补配对 （2）mRNA 逆转录酶 隹珠蛋白基因中含有内含子（3）乳腺蛋白基因 受精卵 阴 解析:（1）核酸分子杂交应遵循碱基互补配对原则。探针1的碱基序列过短，特异性较 差。探针2自身会出现部分碱基互补配对，会导致探针失效。（2）制备cDNA探针，要先 获得模板mRNA,在逆转录酶催化下合成cDNA探针。cDNA和基因的区别是基因内部 有内含子，所以会出现所示的“发夹结构（3）a-抗胰蛋白酶基因与乳腺蛋白基因进行拼 接，导入受精卵后发育成的雌性动物才会产生乳汁，因此应选择利用SHY基因探针检测 呈阴性的胚胎进行移植培
15、养。4 .答案:（1）限制性核酸内切酶和DNA连接酶 转化（2）RNA聚合酶与启动子的识别和 结合不发生编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含启动子（3）逆转录（或:反转录） 引物是根据 歌基因的一段已知序列设计合成的（或:引物能与 脓基因的cDNA特异性 结合）（4）品系3品系3的敝mRNA最少，控制合成的直链淀粉合成酶最少，直链淀粉 合成量最少，糯性最强解析:（1）将目的基因和质粒构建成重组载体时，需要使用的酶是限制性核酸内切酶和 DNA连接酶，将重组载体导入受体细胞内并维持稳定表达的过程称为转化。（2）启动子 是RNA聚合酶识别并结合的位点，脓基因启动子序列的改变会影响RNA聚合酶与启 动子
16、识别和结合,从而影响基因的转录过程。根据题意可知，该基因工程中编辑的是启动 子序列，而启动子序列不参与编码直链淀粉的氨基酸，因此3种突变品系中脓基因控制 合成的直链淀粉的氨基酸序列不发生改变。（3）以细胞中的RNA为原料合成cDNA的 过程需经逆转录过程,PCR技术能扩增DNA分子中特定片段的目的基因（血基因）的原 因是引物是根据脓基因的一段已知序列合成的，而PCR技术扩增的是处于两种引物之 间的DNA序列。（4）根据图示可知，品系3的mRNA最少，控制合成的直链淀粉合成酶最 少,直链淀粉合成量最少，糯性最强。5 .答案：（1）黑麦草与大豆之间存在生殖隔离（2）/ac Z氨茉青霉素和X-gal
17、 （3）T-DNA T-DNA可转移至受体细胞并整合到受体细胞的染色体DNA上（4）显微注射 再生出 细胞壁愈伤组织解析：（1）由于黑麦草与大豆之间存在生殖隔离，因此不能利用黑麦草与大豆进行有性杂 交的方法让大豆获得3G基因。（2）根据图中信息可知,/acZ基因编码0-半乳糖首酶,0- 半乳糖昔酶可以将培养基中的X-gal水解,使菌落呈蓝色，否则菌落呈白色。因此,构建中 间表达载体时，为了便于筛选出含有8基因的重组质粒，需将3”基因插入到pUcl8质 粒的立2中形成重组质粒并导入大肠杆菌，然后在添加氨苇青霉素和X-gal的培养基上 培养大肠杆菌，菌落呈白色的即为含中间表达载体的大肠杆菌。（3）
18、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。根据这一特点，如果将目的 基因插入到Ti质粒的T-DNA上，通过农杆菌的转化作用，就可以把目的基因整合到植物 细胞中染色体的DNA上。（4）可通过显微注射法直接将重组表达载体导入大豆细胞的 原生质体。导入8次基因的原生质体需再生出细胞壁，经脱分化形成愈伤组织，再进一步 分化才能获得转6基因大豆植株。6 .答案：（1）使DNA解螺旋解旋酶（2）噬菌体侵染大肠杆菌的过程将DNA注入大 肠杆菌细胞（3）不严谨没有设置35s标记噬菌体外壳组实验进行对照（4）该抗体基 因不能在大肠杆菌细胞中表达或抗体基因表达后不能在大肠杆菌细
19、胞中进行加工 解析:（l）PCR扩增时先用高温处理使DNA解螺旋，与解旋酶的作用相同。（2）根据图示， 是噬菌体侵染大肠杆菌的过程，其实质是把DNA注入大肠杆菌，蛋白质外壳留在外 面。（3）要证明DNA是遗传物质，需要设置两组实验，分别用32P和35s标记的噬菌体侵 染大肠杆菌，只用其中一组不严谨。（4）将抗体基因插入噬菌体外壳蛋白结构基因中进行 上述展示,由于该抗体基因不能在大肠杆菌中表达或抗体基因表达后不能在大肠杆菌中 加工,导致得到的抗体没有活性。7 .答案：（l）DNA合成仪 引物（或探针）EcoR I . BamR I T4DNA连接酶（2）抗生 素是否发生质壁分离（3）翻译解析：（1）基因工程中,可以用DNA合成仪合成所需基因和引物等。A的两端和甲中都有 EcoRI ,反如HI识别位点，所以想将图2中的A基因反向连接到结构甲中,应该用 EcoR I , 及z%H I限制酶切割A基因和结构甲。T4DNA连接酶可以“缝合”平末端和黏 性末端。（2）因为质粒上有抗生素抗性基因，用含A反义基因的农杆菌感染植物细胞的原 生质体后，可用含有抗生素的培养基进行筛选。培养一段时间后,在高浓度的蔗糖溶液 中，观察细胞是否发生质壁分离来鉴别细胞壁是否再生。（3）导入的A反义基因能转录A 反义RNA,且能与正常RNA互补，抑制A基因表达过程中的翻译过程。