【生物】2020届 一轮复习 人教版 基因工程 作业

【生物】2020届 一轮复习 人教版 基因工程 作业

‎2020届 一轮复习 人教版 基因工程 作业 ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎1．(2019届福建三明期中，55)下图为三种质粒和一个含目的基因的DNA片段的示意图。复制原点是质粒能正常复制的必需组成。图中Ampr为氨苄青霉素抗性基因，Tetr为四环素抗性基因， lacZ为蓝色显色基因。 EcoRⅠ、 PvuⅠ为相应的限制酶切割位点，括号内的数据是该切点与复制原点的距离，单位为kb(1 kb＝1 000 个碱基对长度)。请回答下列问题。‎ ‎(1)用图中的目的基因与质粒构建基因表达载体时，应该选择质粒________，选择的限制酶是________。‎ ‎(2)如果选择的质粒与目的基因重组成功，并且在受体细胞中能正常表达，则所形成的重组质粒用EcoRⅠ 完全酶切，‎ 并进行电泳观察，可出现的片段长度有________或________。‎ ‎(3)将基因表达载体导入大肠杆菌时，可将大肠杆菌先用________处理。导入大肠杆菌后，为了筛选出含目的基因的大肠杆菌，在普通琼脂培养基中还需加入________，形成的菌落颜色为________ 。‎ ‎(4)如果要检测导入目的基因的大肠杆菌是否合成相应的蛋白质，可以采用________ 法。‎ ‎2．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______________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________________________________________________________________________。‎ ‎3．赖氨酸是人体八大必需氨基酸之一，能促进人体发育、增强免疫功能，并有提高中枢神经组织功能的作用。某农科所科技人员欲通过将玉米某种蛋白酶改造成“M酶”，从而大大提高玉米种子中赖氨酸的含量，以期待培育出高赖氨酸玉米新品种。请回答下列问题。‎ ‎(1)科技人员先从“提升玉米种子中赖氨酸含量”这一功能出发，预期构建出________的结构，再推测出相对应目的基因的________序列，最终合成出“M酶”基因。‎ ‎(2)科技人员获得“M酶”基因后，常利用________技术在体外将其大量扩增，此过程需要一种特殊的酶是________________________。‎ ‎(3)“M酶”基因只有插入_____________________________________________，‎ 才能确保“M酶”基因在玉米细胞中得以稳定遗传。科技人员将 ‎“M酶”基因导入玉米细胞中需要借助________________的运输。‎ ‎(4)依据________________原理，可将含有“M酶”基因的玉米细胞培育成转“M酶”基因的玉米植株。为了确保育种成功，科技人员需要通过__________________________，从个体水平加以鉴定。‎ ‎4．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(TTCGCTTCT……CAGGAAGGA)，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DNA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，结果见图2。‎ ‎①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______________。‎ ‎②仅根据图1、图2可知，上述甲、乙、丙三种蛋白中，若缺少______(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所编码的肽段，则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。‎ ‎5．(2018江苏南京模拟，33)为研究肝癌致病机理，科研工作者利用下图所示的差异杂交法和基因工程获取相关癌基因以作进一步研究。请据图回答问题。‎ ‎(1)图1中，A过程需要用________酶，D过程需要回收____________(填“未杂交”或“杂交分子”)的含32P的cDNA单链，继而通过人工合成，获得__________， 并用其构建基因文库。‎ ‎(2)从图1构建的基因文库中获取的目的基因，一般还需进行人工改造后才能用于基因表达载体的构建，改造内容除了在基因两端添加限制酶的识别序列外，还需添加____________，以便其随载体导入到受体细胞后，能正常调控表达过程。‎ ‎(3)图2为改造后的目的基因。图3为两种质粒，其中Ampr为氨苄青霉素抗性基因，Tetr为四环素抗性基因，lacZ为蓝色显色基因，其表达产物可使底物X－Gal呈蓝色。EcoRⅠ(0.7 kb)、NotⅠ(1.2 kb)等为限制酶及其切割位点与复制原点之间的距离(1 kb＝1 000个碱基对)。‎ ‎①图3中能作为载体的最理想的质粒是________(填“X”或“Y”)，用选定的质粒与图2的目的基因构建基因表达载体时，应选用的限制酶是____________。为筛选出成功导入目的基因的受体细胞，培养基中应适量添加____________。‎ ‎②若用EcoRⅠ完全酶切上述①中获得的重组质粒，并进行电泳观察，可出现四种长度不同的片段，其长度分别为1.7 kb、5.3 kb、____________。‎ ‎6．多聚半乳糖醛酸酶(PG)能降解果胶使细胞壁破损，成熟的番茄果实中，PG合成显著增加，能使果实变红变软，但不利于保鲜。利用基因工程减少PG基因的表达，可延长果实保质期。科学家将PG基因反向接到Ti质粒上，导入番茄细胞中，得到转基因番茄，具体操作流程如图所示。据图回答下列问题。‎ ‎(1)提取目的基因 ‎①若已获取PG的mRNA，可通过______获取PG基因。‎ ‎②在该基因上游加结构A可确保基因的反向转录，‎ 结构A上应具有________结合位点。‎ ‎③重组质粒转移到大肠杆菌中的目的是____________________________________。‎ ‎(2)用含目的基因的农杆菌感染番茄原生质体后，可用含有________的培养基进行筛选。培养24～48 h后取样，在质量分数为25%的蔗糖溶液中，观察细胞________________现象来鉴别细胞壁是否再生。‎ ‎(3)由于导入的目的基因能转录出反义RNA，且能与______________互补结合，因此可抑制PG基因的正常表达。若转基因番茄的保质期比非转基因番茄__________________，则可确定转基因番茄培育成功。‎ ‎(4)获得的转基因番茄产生的种子不一定保留目的基因，科研人员常采用____________方法使子代保持转基因番茄的优良性状。‎ ‎1．(1)B　PvuⅠ　(2)3.6 kb、3.1 kb　1.1 kb、5.6 kb　(3) Ca2＋(或CaCl2)　氨苄青霉素　白色　(4)抗原—抗体杂交 ‎【解析】(1)含有目的基因的外源DNA中含有两种限制酶的切割位点，但用限制酶EcoRⅠ切割会破坏目的基因，因此只能选择限制酶PvuⅠ进行切割。质粒A中缺少标记基因，质粒C中的复制原点会被酶PvuⅠ切割，所以用图中的目的基因与质粒构建基因表达载体时，应该选择质粒B。(2)质粒长度为2.7 kb，目的基因长度为4.0 kb，所以重组质粒长度为6.7 kb，目的基因与运载体重组时可能会正向连接，也可能会反向连接，因此所形成的重组质粒用EcoRⅠ完全酶切，并进行电泳观察，可出现的片段长度有3.6 kb、3.1 kb或1.1 kb、5.6 kb。(3)用限制酶PvuⅠ切割会破坏质粒B中的lacZ基因，但不会破坏氨苄青霉素抗性基因，因此导入大肠杆菌后，为了筛选出含目的基因的大肠杆菌，在普通琼脂培养基中还需加入氨苄青霉素，形成的菌落颜色为白色。(4)检测导入目的基因的大肠杆菌是否合成相应的蛋白质，常采用抗原—抗体杂交法。‎ ‎2．(1)能自我复制、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)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长　含有质粒载体　含有插入了目的基因的重组质粒(或含有重组质粒)　二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长　四环素　(3)受体细胞 ‎【解析】 (1)作为载体必须具备如下特点：①能自我复制 ‎，从而在受体细胞中稳定保存；②含标记基因，以供重组DNA的鉴定和选择；③具一个至多个限制性核酸内切酶切割位点以便外源DNA片段插入。(2)在含有氨苄青霉素的培养基上，只有具有Ampr的大肠杆菌才能够生长。而Ampr位于质粒上，故未被转化的和仅含环状目的基因的大肠杆菌细胞中无Ampr，故不能在培养基上生长，而仅含有质粒载体的和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌均具有Ampr，因而能在培养基中生长。目的基因的插入破坏了质粒载体的Tetr，故含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌不能在含有四环素的平板上生长，从而与仅含有质粒载体的大肠杆菌得以区分。(3)噬菌体是病毒，无细胞结构，无法自主合成DNA，需借助宿主细胞完成DNA复制。‎ ‎3．(1)“M酶”　脱氧核苷酸　(2)PCR　Taq酶(或“热稳定DNA聚合酶”) 　(3)玉米细胞的染色体DNA中　(基因表达)载体　(4)植物细胞具有全能性　测定玉米种子中赖氨酸含量 ‎【解析】(1)根据题干信息已知，某农科所科技人员欲通过将玉米某种蛋白酶改造成“M酶”，则应该利用蛋白质工程，先预期构建出“M酶”(蛋白质)的结构，再推测出相对应目的基因的脱氧核苷酸序列，最终合成出“M酶”基因。(2)基因工程中，获取的目的基因一般利用PCR技术进行扩增，该过程中需要耐高温DNA聚合酶(Taq酶)的催化。(3)要想确保“M酶”基因在玉米细胞中得以稳定遗传，必须将“M酶”基因插入玉米细胞的染色体DNA中；将“M酶”基因(目的基因)导入玉米细胞中需要借助(基因表达)载体的运输。(‎ ‎4)利用植物组织培养技术，依据植物细胞的全能性原理，可将含有“M酶”基因的玉米细胞培育成转“M酶”基因的玉米植株。科技人员需要通过测定玉米种子中赖氨酸含量，从个体水平加以鉴定，以确保育种成功。‎ ‎4．(1)编码乙的DNA序列起始端无TAC，转录出的mRNA无起始密码子 ‎(2)模板　dNTP　(3)①进行细胞传代培养　维持培养液的pH　②C ‎【解析】(1)分析编码蛋白乙的DNA序列可知，起始端无TAC，转录出的mRNA不含起始密码子，所以直接利用该DNA片段构建的表达载体在宿主细胞中不能翻译出蛋白乙。(2)进行PCR扩增时，需要在反应体系中加入热稳定DNA聚合酶、引物、模板DNA、原料dNTP(dCTP、dATP、dGTP和dTTP)等。(3)①因为动物细胞培养具有细胞贴壁和接触抑制的现象，当细胞浓度达到a时，若要使T淋巴细胞继续增殖，则需分瓶进行细胞传代培养；在培养箱中培养细胞时需提供一定的气体环境，其中CO2的作用是维持培养液的pH。②由图2可知，加入蛋白丙刺激T淋巴细胞增殖的效果明显比蛋白甲、乙低；结合图1中蛋白丙与蛋白甲、乙的DNA序列可知，缺少C片段所编码的肽段，会降低蛋白质刺激T淋巴细胞增殖的效果。‎ ‎5．(1)逆转录酶　未杂交　双链cDNA　(2)启动子和终止子　(3) ①X　NotⅠ　四环素和X－Gal　②3.1 kb 和3.9 kb ‎【解析】(1)据图可知，图1为构建基因文库的过程，‎ 其中需要单链mRNA通过A过程形成杂交双链分子，需要逆转录酶，D过程需要回收杂交的含32P的cDNA单链，继而通过人工合成，获得双链cDNA, 并用其构建基因文库。(2)基因表达载体的组成包括启动子、目的基因、标记基因和终止子。其中启动子与终止子能正常调控表达过程，使基因表达开始或终止。因此从图1构建的基因文库中获取的目的基因，人工改造后才能用于基因表达载体的构建，改造内容除了在基因两端添加限制酶的识别序列外，还需添加启动子和终止子。(3)质粒X既有四环素抗性基因(Tetr)，又有蓝色显色基因(lacZ)，便于对目的基因进行检测和筛选。因此能作为载体的最理想的质粒是X，NotⅠ的切割位点位于目的基因的两侧，不会破坏目的基因，而EcoRⅠ的切割位点位于基因的中间，会破坏目的基因，因此用选定的质粒与图2的目的基因构建基因表达载体时，应选用的限制酶是NotⅠ，为筛选出成功导入目的基因的受体细胞，培养基中应适量添加四环素和X－Gal。②若用EcoRⅠ完全酶切上述①中获得的重组质粒，并进行电泳观察，可出现四种长度不同的片段，分析重组质粒，合并重复的长度可知其长度分别为1.7 kb、5.3 kb、3.1 kb 和3.9 kb。‎ ‎6．(1)①反转录　②RNA聚合酶　③使目的基因随质粒的复制而复制　(2)卡那霉素　是否发生质壁分离　(3)天然PG基因转录的mRNA　长　(4)无性繁殖(或植物组织培养)‎ ‎【解析】(1)已获取PG的mRNA，可通过逆转录(反转录)的方法获得目的基因。因转录的产物是mRNA，‎ 在转录时需要RNA聚合酶。将重组质粒转移到大肠杆菌中的目的是大量复制目的基因。(2)由图可知，重组质粒中含卡那霉素抗性基因，而四环素抗性基因被破坏，故可用含卡那霉素的培养基进行筛选。植物细胞在质量分数为25%的蔗糖溶液中会发生质壁分离现象，所以可以用来鉴别细胞壁是否再生。(3)由以上分析可知，反义RNA与天然PG基因转录的mRNA互补结合，从而抑制翻译过程。若转基因番茄的保质期比非转基因番茄长，则可肯定转基因番茄培育成功。(4)获得的转基因番茄产生的种子不一定保留目的基因，植物组织培养属于无性繁殖，能保持母本的优良性状，故科研人员常采用植物组织培养方法使子代保持转基因植物的优良性状。‎