【生物】2020届一轮复习人教版第十单元第1讲基因工程作业

【生物】2020届一轮复习人教版第十单元第1讲基因工程作业

课时跟踪练(三十五)‎ ‎1．(12分)根据基因工程的有关知识，回答下列问题：‎ ‎(1)限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有____________和________。‎ ‎(2)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：‎ 为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是________________________。‎ ‎(3)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即________DNA连接酶和________DNA连接酶。‎ ‎(4)反转录作用的模板是____________________，产物是_______。若要在体外获得大量反转录产物，常采用_________技术。‎ ‎(5)基因工程中除质粒外，____________和________________也可作为运载体。‎ ‎(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是___________________________‎ ‎____________________________________________________。‎ 解析：(1)限制性核酸内切酶可以将DNA分子切成两种类型的末端，平末端和黏性末端。(2)两种不同酶切割之后便于相连，所产生的黏性末端必须相同。(3)E·coliDNA连接酶可以连接黏性末端，T4DNA连接酶可以连接两种末端。(4)反转录是以mRNA为模板逆转录合成单链DNA，再合成双链DNA，利用PCR技术进行大量扩增。(5)基因工程中可以选用质粒、λ噬菌体的衍生物及动植物病毒做载体。(6)当受体细胞是细菌时，为了增大导入的成功率，常用Ca2＋‎ 处理，得到感受态细胞，此时细胞壁和细胞膜的通透性增大，容易吸收重组质粒。‎ 答案：(1)平末端　粘性末端　(2)切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同　(3)T4　E·coli ‎(4)mRNA　单链DNA　PCR(聚合酶链式反应)　(5)动植物病毒　λ噬菌体的衍生物　 (6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱 ‎2．(10分)下图是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。‎ 据图回答：‎ ‎(1)获得A有两条途径：一是以A的mRNA为模板，在_______酶的催化下，合成互补的单链DNA，然后在____________的作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的____________序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的____________序列，再通过化学方法合成所需基因。‎ ‎(2)利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有________、________、4种脱氧核糖核苷酸、三磷酸腺苷和耐热性的DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。‎ ‎(3)由A和载体B拼接形成的C通常称为____________。‎ ‎(4)在基因工程中，常用Ca2＋处理D，其目的是_______________‎ ‎_____________________________________________________。‎ 解析：(1)利用逆转录法合成目的基因的过程是：以mRNA 为模板，在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA，然后在DNA聚合酶作用下，合成双链DNA分子；根据蛋白质工程合成目的基因的过程是：根据目标蛋白质的氨基酸序列，推测相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序，通过化学方法合成。(2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。(3)目的基因和运载体结合，形成重组DNA(基因表达载体)。‎ ‎(4)在利用大肠杆菌做受体细胞时，需要先用Ca2＋处理，使之成为感受态细胞，有利于其吸收重组DNA分子。‎ 答案：(1)逆转录　DNA聚合酶　氨基酸　脱氧核苷酸 ‎(2)引物　模板DNA(重组载体或基因表达载体)　(3)重组DNA　(4)提高受体细胞的转化率 ‎3．(10分)(2016·海南卷)基因工程又称为DNA重组技术，回答相关问题：‎ ‎(1)在基因工程中，获取目的基因主要有两大途径，即________和从________中分离。‎ ‎(2)利用某植物的成熟叶片为材料，同时构建cDNA文库和基因组文库，两个文库相比，cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少，其原因是___________________________________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(3)在基因表达载体中，启动子是________聚合酶识别并结合的部位。若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，最常用的原核生物是________。‎ ‎(4)将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时，常用的携带目的基因的金属颗粒有________和________颗粒。‎ 解析：(1)‎ 获取目的基因主要有两大途径，即人工合成和从自然界已有的物种中分离。(2)植物的成熟叶片中基因选择性表达，因此由所有RNA逆转录形成的cDNA文库中只含有叶细胞已转录(或已表达)的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因。(3)在基因表达载体中，启动子是RNA聚合酶识别并结合的部位。采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，由于易于培养，最常选用大肠杆菌(或细菌)。(4)将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时，常用的携带目的基因的金属颗粒有金粉和钨粉颗粒。‎ 答案：(1)人工合成　生物材料　(2)cDNA文库中只含有叶细胞已转录(或已表达)的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因　(3)RNA　大肠杆菌(或答细菌)　(4)金粉　钨粉 ‎4．(8分)(2015·海南卷)在体内，人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链，此肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原，进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除中间片段C后，产生A、B两条肽链，再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的胰岛素。目前，利用基因工程技术可大量生产胰岛素。回答下列问题：‎ ‎(1)人体内合成前胰岛素原的细胞是________，合成胰高血糖素的细胞是________。‎ ‎(2)可根据胰岛素原的氨基酸序列，设计并合成编码胰岛素原的________序列，用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体，再经过细菌转化、筛选及鉴定，即可建立能稳定合成________的基因工程菌。‎ ‎(3)用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时，培养液无抗原抗体反应，菌体有抗原抗体反应，则用该工程菌进行工业发酵时，应从________‎ 中分离、纯化胰岛素原，胰岛素原经酶处理便可转变为胰岛素。‎ 解析：(1)由题意可知，前胰岛素原在细胞内经加工后成为胰岛素，人体合成胰岛素的细胞是胰岛B细胞，所以合成前胰岛素原的细胞也是胰岛B细胞；合成胰高血糖素的细胞是胰岛A细胞。(2)根据胰岛素原的氨基酸序列，可设计并合成编码胰岛素原的DNA序列(即目的基因)；用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体，再经过细菌转化、筛选及鉴定，即可建立能稳定合成人胰岛素原的基因工程菌。 (3)根据题意，培养液无抗原抗体反应，菌体有抗原抗体反应，所以用该工程菌进行工业发酵时，应从菌体中分离、纯化胰岛素原，经酶处理便可转变为胰岛素。 ‎ 答案：(1)胰岛B细胞　胰岛A细胞　(2)DNA　胰岛素原　(3)菌体 ‎5．(10分)(2019·全国卷模拟考试)下图是一种Ti质粒，表中列举了4种限制酶及其识别序列和切割位点。请回答下列问题：‎ 限制酶 识别序列和切割位点 Ⅰ ‎↓ ‎ ‎ GAATTC　　　‎ Ⅱ ‎↓ 　‎ ‎ GGATCC　　‎ Ⅲ ‎↓‎ ‎ AGATCT 　　　‎ Ⅳ ‎↓ ‎ ‎ GTCGAC　　　‎ ‎(1)基因工程所用的工具中，图和表中缺少的是______________；基因工程的核心步骤是________________________。‎ ‎(2)表中4种限制酶切割DNA分子形成的末端为__________(填“平末端”或“黏性末端”)；限制酶Ⅰ又称EcoR Ⅰ限制酶，这种限制酶是从____________菌的R型菌株分离出来的第1个限制酶。‎ ‎(3)若含有目的基因的DNA上有4个限制酶的酶切位点，分别位于目的基因的两侧，其中限制酶Ⅰ和Ⅱ位于一侧，限制酶Ⅲ和Ⅳ位于另一侧。为了提高该目的基因与图所示的Ti质粒之间的拼接率，可使用的限制酶组合有________种。‎ ‎(4)基因工程不能使转基因生物获得自然界不存在的蛋白质，理由是__________________________________________________‎ ‎____________________________________________________；‎ 若要获得活性较高的α淀粉酶可采用蛋白质工程，该工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发→设计________________________→推测应有的氨基酸序列→找到相应的脱氧核苷酸是序列(基因)。‎ 解析：(1)基因工程所用的工具有限制酶、DNA连接酶和载体，图中的质粒为载体，表中有限制酶。基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建。(2)表中4种限制酶切割识别序列均不是对称切割，因此形成的末端均为黏性末端。EcoR Ⅰ限制酶，其中EcoR表示R型大肠杆菌，Ⅰ表示从R型大肠杆菌中获得的第一种限制酶。(3)若不考虑限制酶切割目的基因形成的末端相同与否，将目的基因切割下来的限制酶组合有4种，但限制酶Ⅱ和限制酶Ⅲ切割DNA所得的末端相同，这样会导致目的基因和质粒的自身环化，不利于目的基因与质粒的拼接，由此可见限制酶组合只有3种。(4)‎ 基因工程所用的目的基因是自然界已经有的基因，所以该基因控制合成的蛋白质也是自然界已经存在的蛋白质。‎ 答案：(1)DNA连接酶　 基因表达载体的构建　(2)黏性末端　大肠杆　(3)3　(4)基因工程的原理是基因重组，即原有基因的重新组合，并没有产生新基因，进而也就没有新蛋白质产生(答案合理即可)　预期的蛋白质结构 ‎6．(12分)(2019·梅州模拟)乙肝病毒是一种DNA病毒。中国的乙肝病毒携带者约占总人口的10%。我国科学家通过基因工程生产出乙型肝炎病毒疫苗，为预防乙肝提供了有力的保障。回答下列问题：‎ ‎(1)乙肝病毒专一侵染肝细胞的原因是_____________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(2)乙肝病毒的基因组可编码的蛋白质及功能如下：Core蛋白是外壳蛋白；Pre－core与抑制宿主的免疫反应有关；X蛋白与病毒复制有关；S蛋白是病毒的包膜蛋白，与病毒进入细胞有关。通过基因工程生产的乙肝疫苗的有效成分是上述病毒蛋白中的___________。‎ ‎(3)通过基因工程生产乙肝疫苗的过程如图所示：‎ 乙肝病毒有关基因细菌大量生产疫苗 a. 若要获得大量的目的基因，可采用PCR技术进行体外扩增，该技术中使用的引物有____________种，其作用是 ‎_______________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ b．在①②过程中需使用的工具酶是________________。②过程中常用的载体是________________。‎ c．为提高②过程的转化效率，常采用的方法是_____________。‎ ‎(4)使用酵母菌作为受体菌生产乙肝疫苗的效果更好，从细胞结构的角度分析，原因是_______________________________________‎ ‎_______________________________________________________‎ ‎_____________________________________________________。‎ 解析：(1)乙肝病毒专一侵染肝细胞，说明肝细胞表面有识别乙肝病毒的受体。(2)乙肝疫苗的乙肝表面抗原包括外壳蛋白Core和包膜蛋白S蛋白两种。(3)PCR技术进行体外扩增目的基因需要2种引物，引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的结合端开始连接脱氧核苷酸。基因工程中用到的工具酶包括限制酶和DNA连接酶。将目的基因导入受体细胞细菌常用的载体为质粒。为使更多的目的基因整合到受体细胞的DNA上，可用Ca2＋(CaCl2)溶液处理细菌。(4)酵母菌为真核生物，细胞内有内质网、高尔基体，可以对核糖体合成的肽链进行剪切、折叠、加工、修饰等处理。‎ 答案：(1)肝细胞表面有乙肝病毒的受体 ‎(2)Core蛋白和S蛋白 ‎(3)a.2　使DNA聚合酶能够从引物的结合端开始连接脱氧核苷酸b.限制酶和DNA连接酶　质粒　c．用Ca2＋(CaCl2)溶液处理细菌　(4)酵母菌具有内质网、高尔基体，可以对核糖体合成的肽链进行剪切、折叠、加工、修饰等处理 ‎7．(12分)(2019·东莞二模)香港大学的研究人员将某印度芥菜的HMGS基因编码的蛋白质的第359位氨基酸“丝氨酸”替换成“丙氨酸”后形成s359a蛋白，通过一定的方法获得新HMGS基因，然后将其导入番茄细胞，获得类胡萝卜素增加111%的转基因番茄，该番茄具有强抗氧化性。请回答下列问题：‎ ‎(1)请按照蛋白质工程的原理写出获得新HMGS基因的基本途径：_______________________________________________________‎ ‎_______________________________________________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(2)下图的4种质粒中，E表示EcoR Ⅰ的切割位点，将这些质粒用EcoRⅠ充分切割后，产生的线性双链DNA片段的种类分别为________个，接着将新HMGS基因分别与这4组酶切产物、DNA连接酶在适宜环境下混合，编号为1、2、3、4组，结果发现除第________组外，其余3组都有含新HMCS基因的基因表达载体(重组质粒)出现。基因表达载体的组成除目的基因和标记基因外，还包括________________________及复制原点。‎ ‎(3)若质粒3是农杆菌的Ti质粒，则图示E所处的位置在Ti质粒上的________，将含新HMGS基因的重组Ti质粒的农杆菌导入番茄细胞，成功获得含新HMGS基因的转基因番茄，将其果实色素提取法分离后，用________法分离，可发现滤纸条上________(填颜色)的条带比第4组的宽。‎ 解析：(1)蛋白质工程的原理为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(基因)，由此可写出获得新HMGS基因的基本途径：从s359a蛋白的功能出发→设计s359a蛋白的结构→将HMGS蛋白的第359位丝氨酸替换成丙氨酸→找到并改造HMGS基因的脱氧核苷酸序列。(2)图中质粒1、2、3、4的切割位点分别为3、2、1、0，用EcoRⅠ充分切割后，产生的线性双链DNA片段的种类分别为3、2、1、0。第4组无EcoRⅠ 切割位点，因此无法构建基因表达载体。基因表达载体的组成包括目的基因、标记基因、启动子、终止子以及复制原点。(3)Ti质粒上的T－DNA可将目的基因转移到受体细胞且整合到受体细胞染色体的DNA上。色素的提取方法为纸层析法。新HMGS基因导入番茄细胞，获得类胡萝卜素增加，因此滤纸条上橙黄色和黄色的条带比第4组的宽。‎ 答案：(1)从s359a蛋白的功能出发→设计s359a蛋白的结构→将HMGS蛋白的第359位丝氨酸替换成丙氨酸→找到并改造HMGS基因的脱氧核苷酸序列(或者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(基因))　(2)3、2、1、0　4　启动子和终止子　(3)T－DNA　纸层析　 橙黄色和黄色 ‎8．(12分)(2019·安徽江南十校质检)某蛋白质A为某真核生物中的一种糖蛋白，在医学临床上有重要的药用价值，现欲用基因工程技术，将控制该蛋白质合成的基因A转入到大肠杆菌中进行工厂化生产。请回答下列问题。‎ ‎(1)获取基因A时，一般以基因A的mRNA为模板，在________酶作用下合成单链DNA，形成RNA—DNA杂交分子，然后在酶作用下得到单链DNA，最后在DNA聚合酶作用下得到双链DNA。‎ ‎(2)构建基因表达载体时，要用到“分子缝合针”是__________，其与DNA聚合酶在功能上的区别是 ‎____________________________________________________。‎ ‎(3)基因在A细菌中表达出的蛋白质一般不具备天然状态下的活性，原因是__________________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ 若要检测大肠杆菌是否表达出蛋白质A可以通过________检测。‎ ‎(4)利用PCR技术扩增DNA 时，需要在反应体系中添加的有机物质有4种脱氧核糖核苷酸、耐热性的DNA聚合酶、_________(填两种)。‎ 解析：(1)利用逆转录法合成目的基因的过程是：以基因A的mRNA为模板，在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA，形成RNA—DNA杂交分子，然后在酶作用下得到单链DNA，最后在DNA聚合酶作用下得到双链DNA。(2)在基因工程中，“分子缝合针”指的是DNA连接酶，其与DNA聚合酶在功能上的区别是DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸连接到已有核苷酸链的末端，DNA连接酶是连接两个DNA片段；DNA聚合酶是以DNA的一条链为模板，DNA连接酶不需要模板。(3)蛋白质A为糖蛋白，其上的糖链是在内质网和高尔基体上加上的，而大肠杆菌无这些细胞器，因此基因在A细菌中表达出的蛋白质一般不具备天然状态下的活性。可用抗原—抗体杂交法检测大肠杆菌是否表达出蛋白质A。(4)PCR全称为聚合酶链式反应，是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术，利用PCR技术扩增DNA时，需要添加的有机物有4种脱氧核糖核苷酸、耐热性的DNA聚合酶、引物和(基因A的)双链模板。‎ 答案：(1)逆转录　(2)DNA连接酶　DNA聚合酶是将单个脱氧核苷酸连接到已有核苷酸链的末端，DNA连接酶是连接两个DNA片段；DNA聚合酶是以DNA的一条链为模板，DNA连接酶不需要模板　(3)蛋白质A为糖蛋白，其上的糖链是在内质网和高尔基体上加上的，而大肠杆菌无这些细胞器　抗原—抗体杂交　(4)引物和(基因A的)双链模板 ‎9．(14分)(2019·德州一模)S多肽是构成乙肝病毒的主要成分，现利用基因工程制造乙肝疫苗。回答下列问题：‎ ‎(1)利用PCR技术扩增S基因前，需根据S 基因的核苷酸序列设计__________________种引物，进行PCR时需加热至90～95℃然后冷却至55～60℃，此操作的目的是 ‎_______________________________________________________‎ ‎____________________________________________________。‎ ‎(2)将S基因插入Ti质粒中(如图所示)构建基因表达载体时，需要在S基因前后两端分别引入____________的酶切位点，目的是____‎ ‎_______________________________________(答出一点即可)。‎ 注：箭头所指的位置是限制酶识别和切割的位点 ‎(3)用分子杂交技术检测S基因是否转录出mRNA的具体操作过程是____________________________，若________________，则表明转录出了mRNA。‎ ‎(4)乙肝疫苗的接种需要在一定时期内间隔注射3次，其目的是使机体产生更多的______________________。‎ 解析：(1)利用PCR技术扩增S基因前，需根据S基因的核苷酸序列设计2种引物。PCR技术扩增目的基因的过程包括高温变性、低温退火、中温延伸等，因此加热至90～95℃的目的：使DNA解链；冷却至55～60℃的目的：使引物结合到互补DNA链上。(2)通常用一种限制酶切割目的基因和载体时，由于切割后产生相同的末端，目的基因易发生自身环化，因此为防止S基因的自身环化、防止S基因的反向连接，图示中分别引入Xba Ⅰ和SacⅠ的酶切位点。(3)用分子杂交技术检测S基因是否转录出mRNA的具体操作过程是从受体细胞中提取mRNA，用标记的S基因作探针，与mRNA 杂交，若出现基因探针与mRNA的杂交带，说明已经转录出了mRNA。(4)乙肝疫苗的接种需要在一定时期内间隔注射3次，其目的是使机体产生更多的抗体和记忆细胞。‎ 答案：(1)2(两)　使DNA解链，然后使引物结合到互补DNA链上　(2)XbaⅠ和SacⅠ　防止目的基因(S基因)自身环化、防止目的基因(S基因)反向连接　(3)从受体细胞中提取mRNA，用标记的S基因作探针，与mRNA杂交　显示出杂交带　(4)抗体和记忆(B)细胞