【生物】2021届 一轮复习 人教版 基因工程 作业

【生物】2021届 一轮复习 人教版 基因工程 作业

‎2021届 一轮复习 人教版 基因工程 作业 ‎※考点一　基因工程的工具 ‎1.(2019·深圳模拟)据报道，美国科研人员通过基因转移技术，从根本上治愈了实验小鼠所患的Ⅰ型糖尿病。这种技术把选定的X基因输入胰腺，这些基因随后得到整合并促使消化系统和其他类型的细胞制造胰岛素。请回答下列问题：‎ ‎(1)在基因工程中，X基因称为_________。利用PCR技术扩增X基因时，需要在反应体系中添加的有机物质是_______、_______、4种脱氧核苷酸和耐热性的DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。 ‎ ‎(2)将X基因导入小鼠体内之前，需要操作的核心步骤是___________________，此步骤最常用的运载工具是_______，所需要的酶是限制酶和___________。 ‎ ‎(3)X基因的检测可从分子水平和个体水平两方面进行，在分子水平上通常采用_________技术，检测X基因是否导入受体细胞，在个体水平上应检测____ ‎ ‎________________________________________________________________。 ‎ ‎【解析】‎ ‎(1)在基因工程中，X基因称为目的基因。利用PCR技术扩增目的基因的条件有2种引物、模板DNA、4种脱氧核苷酸和热稳定DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。(2)基因工程操作的核心步骤是基因表达载体的构建。此步骤最常用的运载工具是质粒，所需要的酶是限制酶和DNA连接酶。(3)检测目的基因在分子水平上通常采用DNA分子杂交技术，检测X基因是否导入受体细胞，在个体水平上应检测实验小鼠所患的Ⅰ型糖尿病是否被根治。‎ 答案：(1)目的基因　引物　模板DNA　(2)基因表达载体的构建　质粒　DNA连接酶　(3)DNA分子杂交　实验小鼠所患的Ⅰ型糖尿病是否被根治(合理即可)‎ ‎※考点二　基因工程的基本操作程序 ‎2.(2019·新乡模拟)噬菌体抗体库技术是指将人的全部抗体基因插入噬菌体的基因组中，然后让该噬菌体感染大肠杆菌，最终使抗体以融合蛋白的形式表达于噬菌体的表面，形成含有全套抗体谱的噬菌体抗体库。请回答下列问题：‎ ‎(1)人体内的抗体是在_______(填细胞名称)中合成后，以胞吐的方式分泌到内环境中的。 ‎ ‎(2)若要获取人的抗体基因，可以从细胞中提取相应的RNA，通过逆转录过程获取_______片段，再合成目的基因。采用PCR技术扩增目的基因的过程中，需要的物质除模板链、4种脱氧核苷酸外，还需要_________________________。 ‎ ‎(3)构建重组DNA分子的目的是 ______________________________________。 ‎ 在噬菌体抗体库的构建过程中，是否需要利用CaCl2处理大肠杆菌以制备感受态细胞？请写出原因： ____________________________________________。 ‎ ‎(4)检测大肠杆菌转录出的相应RNA时应采用_________技术，即从原核细胞中提取RNA，以________________________________________为探针，与RNA杂交，该技术的原理是_____________________。 ‎ ‎【解析】(1)人体内的抗体是在浆细胞中合成后，以胞吐的方式分泌到内环境中。(2)从人的细胞中提取抗体基因的RNA，通过逆转录过程获取cDNA片段，再合成目的基因。采用PCR技术扩增目的基因的过程中，需要的物质除模板链、4种脱氧核苷酸外，还需要引物和DNA聚合酶。(3)构建基因表达载体的目的是使人的抗体基因在大肠杆菌细胞中稳定表达，并能传递给下一代。由于噬菌体可以侵染大肠杆菌，将重组DNA分子注入大肠杆菌，因此在噬菌体抗体库的构建过程中，不需要利用CaCl2处理大肠杆菌。(4)检测大肠杆菌转录出的相应RNA时应采用分子杂交技术，即从原核细胞中提取RNA，以用放射性同位素标记的目的基因(放射性同位素标记的抗体基因)为探针，与RNA杂交。该技术的原理是碱基互补配对。‎ 答案：(1)浆细胞　(2)cDNA　引物和DNA聚合酶(Taq酶)　(3)使人的抗体基因在大肠杆菌细胞中稳定表达，并能传递给下一代　不需要，噬菌体可以侵染大肠杆菌，将重组DNA分子注入大肠杆菌　(4)分子杂交　用放射性同位素标记的目的基因(或用放射性同位素标记的抗体基因)　碱基互补配对 ‎3.(预测题)‎ 干扰素是动物体内合成的蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸，可以延长其在体外的保存时间。下图是用大肠杆菌生产改造后的干扰素的流程图，大肠杆菌pUC118质粒具有氨苄青霉素抗性基因，某限制性核酸内切酶的唯一切点位于该质粒的LacZ基因中。在特定的选择培养基中，若LacZ基因没有被破坏，则大肠杆菌菌落呈蓝色；若LacZ基因被破坏，则菌落呈白色。请回答相关问题：‎ ‎(1)上述材料中获得保存时间长的干扰素是通过_______工程实现的。该工程是通过___________对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质。 ‎ ‎(2)图中人工合成的含干扰素基因的DNA片段被_________切割后产生的末端为_________。图中干扰素基因应插入_______基因中。 ‎ ‎(3)将基因表达载体导入大肠杆菌，常用_______处理大肠杆菌，使其处于能_________的生理状态。 ‎ ‎(4)选择培养基中除了添加大肠杆菌生长所必需的物质外，还需要添加____________________。应挑选菌落为_______色的大肠杆菌进行扩大培养。 ‎ ‎【解析】(1)根据题意，该干扰素是改造蛋白质结构后的新干扰素，是通过蛋白质工程获得的。蛋白质工程是指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。(2)由图中可以看出，该末端为黏性末端。根据题干信息，LacZ基因中存在某限制性核酸内切酶的唯一切割位点，因此干扰素基因应插入LacZ 基因中。(3)大肠杆菌作为受体细胞，需用Ca2+处理，使其成为感受态细胞，以便吸收周围环境中的DNA分子。(4)根据题意分析，氨苄青霉素抗性基因为标记基因，因此需在培养基中添加氨苄青霉素。选择培养基中筛选出的应是导入质粒的受体细胞，重组质粒中LacZ基因受到破坏，根据题干信息，含有受到破坏的LacZ基因(重组质粒)的大肠杆菌菌落为白色。‎ 答案：(1)蛋白质　基因修饰或基因合成　(2)限制酶　黏性末端　LacZ　(3)Ca2+　吸收周围环境中的DNA分子　(4)氨苄青霉素　白 ‎※考点三　基因工程的应用和蛋白质工程 ‎4.白细胞介素-2(IL-2)是由人体免疫细胞合成并分泌的一种糖蛋白，对机体的免疫应答和抗病毒感染等有重要作用。利用生物技术手段生产IL-2，能降低成本、提高产量。请回答下列相关问题：‎ ‎(1)利用转基因生物生产IL-2的过程为：‎ ‎①从健康人体外周静脉血中分离能合成IL-2的免疫细胞，从中提取_______，经逆转录过程获取目的基因，此过程需要的原料是_______。 ‎ ‎②用限制酶处理载体和目的基因后，再用_______处理，形成重组载体。该步骤是基因操作的核心，称为___________。 ‎ ‎③在培养液中培养一段时间后，经进一步处理获得产物，进行产物鉴定时可采用_______技术。 ‎ ‎(2)利用蛋白质工程对IL-2进行改造，基本途径是从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→___________→找到相对应的脱氧核苷酸序列。 ‎ ‎【解析】(1)①从健康人体外周静脉血中分离能合成IL-2的免疫细胞，从中提取模板mRNA，经逆转录过程获取目的基因，此过程需要的原料是4种游离的脱氧核苷酸。②用限制酶处理载体和目的基因后，再用DNA连接酶处理，形成重组载体，该载体的化学本质是环状DNA；该步骤是基因操作的核心，称为构建基因表达载体。③在培养液中培养一段时间后，经进一步处理获得产物，进行产物鉴定时可采用抗原-抗体杂交技术。(2)利用蛋白质工程对IL-2进行改造，基本途径是从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。‎ 答案：(1)①mRNA　4种游离的脱氧核苷酸 ‎②DNA连接酶　　构建基因表达载体 ‎③抗原-抗体杂交 ‎(2)推测应有的氨基酸序列 ‎【易错提醒】基因工程与蛋白质工程的关系 ‎(1)蛋白质工程的起点是预测蛋白质的功能，实质是通过改造相应的基因达到对蛋白质进行改造的目的。‎ ‎(2)基因工程的起点是目的基因，实质是基因重组。‎ ‎(3)蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程。‎ ‎(4)蛋白质工程获得的目的基因，需要通过基因工程获得预测蛋白质。‎ ‎※考点四　DNA的粗提取与鉴定 ‎5.如图为“DNA的粗提取与鉴定”实验的相关操作。分析回答：‎ ‎(1)图中实验材料A可以是_______________等，研磨前加入的B应该是_______________。 ‎ ‎(2)通过上述所示步骤得到滤液C后，再向滤液中加入2 mol/L的NaCl溶液的目的是_________，再过滤得到滤液D，向滤液D中加入蒸馏水的目的是____ ‎ ‎_______________________________________。 ‎ ‎(3)在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，将含有一定杂质的DNA丝状物分别放入体积为2 mL的3种溶液中，经搅拌后过滤，获得如表所示的3种滤液，含DNA最少的是滤液______________________。 ‎ 序号 试剂 处理 滤液 ‎①‎ ‎2 mol/L的 NaCl溶液 搅拌后过滤 滤液F ‎②‎ ‎0.14 mol/L的NaCl溶液 搅拌后过滤 滤液G ‎③‎ 冷却的95%的酒精溶液 搅拌后过滤 滤液H ‎【解题指南】‎ ‎(1)明确DNA与蛋白质在NaCl溶液中的溶解性差异：DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同(0.14 mol/L时，DNA溶解度最低)。‎ ‎(2)理解DNA和蛋白质在酒精溶液中的溶解性差异：DNA不溶于酒精溶液，但是细胞中的某些蛋白质则溶于酒精溶液。‎ ‎【解析】(1)用洋葱、菜花等破碎细胞时，加入一定量的洗涤剂和食盐，洗涤剂可以瓦解细胞膜，有利于DNA的释放，食盐的主要成分是NaCl，有利于DNA的溶解。‎ ‎(2)在含有DNA的滤液中，加入2 mol/L的NaCl溶液，可以使DNA溶解而杂质析出；在滤液D中加入蒸馏水，当NaCl溶液浓度为0.14 mol/L时，DNA溶解度最小而析出，除去可溶性杂质。‎ ‎(3)在滤液F中，除去了较多的蛋白质等，则含DNA最多；在滤液G中，因DNA析出，则含DNA较少；在滤液H中，因DNA不溶于体积分数为95%的冷酒精溶液，则含DNA最少。‎ 答案：(1)洋葱(菜花)　洗涤剂和食盐 ‎(2)使DNA溶解　使DNA(溶解度下降而沉淀)析出，除去可溶性杂质 ‎(3)H