高考生物大题冲关—核心知识点专练12　基因工程和蛋白质工程(含解析）

中小学教育资源及组卷应用平台
高考生物大题冲关—核心知识点专练
12　基因工程和蛋白质工程
1.(2021·华师一附中调研)针对新冠病毒(SARS－CoV－2)的重组蛋白疫苗、核酸疫苗(包括DNA疫苗和RNA疫苗)等疫苗都在研发当中。下图为其中一种疫苗的研发思路，图中①～⑦表示过程，箭头表示NcoⅠ、SphⅠ、NheⅠ、BamH Ⅰ的酶切位点(四种酶的识别序列详见表)，标记基因SUC2控制合成蔗糖酶，使P型酵母菌能利用培养基中的蔗糖生存。
限制酶 NcoⅠ SphⅠ NheⅠ BamHⅠ
识别序列和切割位点 C↓CATGG GCATG↓C G↓GATCC G↓CTAGC
(1)图中①过程需要使用________酶先得到cDNA，再使用________技术扩增得到S基因。
(2)为使③过程顺利进行，需先使用限制酶________和________切割质粒B，选用两种限制酶对新冠病毒的S基因进行切割的目的是____________________(答出1点即可)。
(3)图中表示筛选的过程是________(填编号)，筛选时应使用以________为唯一碳源的培养基。
(4)重组疫苗注入志愿者体内后，S蛋白基因指导合成的S蛋白作为________，刺激机体产生能与之相结合的抗体，抗体的分泌量可作为检测疫苗对志愿者免疫效果的指示。参加临床试验的志愿者需要满足的条件之一是________(填“有”或“无”)SARS－CoV－2感染史，理由是____________________________________
_____________________________________________________________________。
答案　(1)逆转录　PCR(聚合酶链式反应)
(2)NcoⅠ　NheⅠ　防止S基因自身环化、防止S基因与载体反向连接(合理即可)
(3)⑤　蔗糖
(4)抗原　无　有SARS－CoV－2感染史的志愿者血清中会存在一定量的相应抗体，对试验结果产生干扰
解析　(1)利用RNA得到相应DNA的方法为逆转录，起作用的酶为逆转录酶，在体外将DNA扩增的技术是PCR(聚合酶链式反应)。(2)NcoⅠ的识别切割位点为G↓CATGG，NheⅠ的识别切割位点为G↓GATCC，C分子的两端为－GATC和GTAC－，根据碱基互补配对原则，可知需要用限制酶NcoⅠ、NheⅠ切割质粒B。由于同种限制酶切割得到的两端黏性末端相同，用DNA连接酶连接时可出现S基因自身环化以及S基因与载体反向连接的现象，所以常选用两种限制酶对新冠病毒的S基因进行切割，目的是防止S基因自身环化、防止S基因与载体反向连接。(3)图中表示筛选的过程是⑤(筛选含重组质粒的P型酵母菌)。标记基因SUC2控制合成蔗糖酶，使P型酵母菌能利用培养基中的蔗糖生存，筛选时应使用以蔗糖为唯一碳源的培养基。(4)重组疫苗注入志愿者体内后，S蛋白基因指导合成的S蛋白作为抗原，刺激机体产生特异性免疫过程，机体免疫系统产生能与之相结合的抗体，抗体的分泌量可作为检测疫苗对志愿者免疫效果的指标。参加临床试验的志愿者需要满足无SARS－CoV－2感染史，即未感染过新冠病毒的志愿者，因为感染过新冠病毒的人体内含有对新冠病毒的记忆细胞，若注射疫苗会出现二次免疫的特征，即体内的记忆细胞会迅速增殖分化产生大量的浆细胞，浆细胞合成并分泌大量的抗体，从而导致无法检测出该疫苗的真正效果。
2.(2021·安徽黄山质检)利用反义基因特异性地阻断病毒在宿主细胞中的增殖，可以增强植物的抗病能力。以编码病毒外壳蛋白(CP)的基因作为目的基因，利用基因工程技术将反义CP基因导入烟草细胞，获得具有反义CP基因的转基因植株，高效表达的转基因烟草抗病能力明显高于普通植株。请结合图片回答：
(1)据图分析，当整合到烟草细胞染色体上的病毒CP基因转录时，利用反义CP基因产生的mRNA来特异性阻断CP基因表达的________过程，从而产生抗病性。反义基因是否在烟草植株体内维持和表达，常采用__________________________分子杂交方法(答出两点即可)进行检测。
(2)在噬菌体、植物病毒和质粒三种载体中，选用植物病毒作为载体潜在的风险是________，不能选用噬菌体作为载体的原因是______________________________。
(3)研究发现，在转基因烟草植株细胞中能检测到反义CP基因，但该植株并没有表现出抗病能力，若从构建基因表达载体的角度分析，最可能的原因是____________________________；根据中心法则分析，可能的原因是_____________________________________________________________________。
(4)当前，反义基因抗病植株已成功应用于农业生产，相对于传统化学防病而言，该技术产生的积极影响有_______________________________________________
______________________________________________________________________(答出两点即可)。
答案　(1)翻译　DNA—DNA、DNA—RNA及抗原—抗体(或核酸分子杂交和蛋白质)
(2)使受体生物致病(合理即可)　噬菌体不能侵染植物细胞
(3)无启动子　反义CP基因没有转录
(4)增强植物的抗病性；减少化学污染或减缓抗药基因频率上升趋势等(合理即可)
解析　(1)CP基因和反义CP基因同时转录产生的mRNA的碱基序列互补配对，二者会结合形成双链RNA，不能与核糖体结合，从而阻断CP基因的翻译。目的基因的遗传特性能在受体细胞内维持和表达，只有通过检测才能知道。目的基因在受体细胞是否稳定存在，可采用DNA分子杂交的方法；目的基因是否转录，可采用分子杂交的方法，目的基因在受体细胞内是否表达利用的是抗原—抗体杂交的方法。但因为这里用的反义CP基因，主要目的是阻断CP基因的表达，反义CP基因没有其表达产物。因此只要检测细胞内是否有反义CP基因，采用DNA分子杂交的方法。反义CP基因是否转录采用的是DNA—RNA分子杂交方法。当然还要检测反义CP基因是否阻断了CP基因的表达，让转基因烟草感染相应的病毒，检测其细胞中是否有CP蛋白，如果没有说明反义基因发挥了作用。反义基因的遗传特性是否在烟草植株体内维持和表达，常采用DNA—DNA、DNA—RNA及抗原—抗体(或核酸分子杂交和蛋白质)分子杂交方法进行检测。(2)在噬菌体、植物病毒和质粒三种载体中，选用植物病毒作为载体可能存在的潜在风险是使植物致病，不能选用噬菌体作为载体，因为噬菌体专营寄生于细菌，不能侵染植物细胞。(3)在转基因烟草植株细胞中能检测到反义CP基因，但该植株并没有表现出抗病能力，若从构建基因表达载体的角度分析，最可能的原因是基因表达载体上缺少能使反义基因表达(转录)的启动子。根据中心法则分析，可能的原因是反义基因没有转录。(4)当前，反义基因抗病植株已成功应用于农业生产，相对于传统化学防病而言，该技术能够增强植物的抗病性；减少化学污染或减缓抗药基因频率上升趋势等(答出两点即可)。
3.(2021·江西南昌期末)下图表示利用农杆菌转化法培育转基因植物的大致步骤：目的基因表达载体的构建→载体的农杆菌转化→农杆菌与植株共培养→转化植株的筛选→转化植株的鉴定。回答下列问题：
(1)用农杆菌转化法培育转基因植物时，从狭义上讲将含目的基因的重组质粒转入农杆菌的过程________(填“属于”或“不属于”)转化，理由是_____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)图中外植体是指____________________；外植体与土壤农杆菌共培养的目的是利用农杆菌中的Ti质粒上的T－DNA可转移到受体细胞，并整合到________________________的特性；结合图示Ti质粒，筛选转化细胞的培养基中应加入________，能存活的受体细胞才有可能是转化细胞。
(3)进行分子特性鉴定的常用方法有DNA分子杂交实验和抗原—抗体杂交实验，其原理依次是________、________。
(4)利用农杆菌转化法突出的优点有______________________________________
_________________________________________________________(至少答2点)。
答案　(1)不属于　转化是指目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，农杆菌不是受体细胞
(2)离体的植物器官、组织或细胞　受体细胞染色体的DNA上　四环素
(3)碱基互补配对原则　抗体与相应的抗原发生特异性免疫反应
(4)利用天然的转化载体系统，成功率高，效果好；目的基因整合到受体细胞染色体的DNA上，遗传稳定性好(合理即可)
4.(2021·广东东莞调研)病毒(V)可诱发恶性肿瘤，病毒外壳蛋白L1是其主要抗原。如图是该病毒疫苗生产的部分流程示意图。请回答。
(1)要在生物体外大量获得L1基因，常用________技术。构建含L1基因的重组质粒时，为避免质粒和目的基因自身环化等情况，应选择的限制酶是________________________。
(2)①过程需用________处理大肠杆菌，使其成为________细胞。
(3)为了确认酵母菌转化是否成功，可在培养基中加入____________________进行筛选，转化后的酵母菌是否含有L1基因，可用________方法检测。
(4)若要使转化后的酵母菌只具有单一抗生素抗性。应选用限制酶________切割重组质粒，并在切割后将所需部分质粒最新连接为环状。
(5)酵母菌常用于基因工程，用来合成人体中的酶、激素等。与大肠杆菌相比，用酵母菌作为基因工程的受体细胞的优点是_______________________________
_____________________________________________________________________。
答案　(1)PCR　Hind Ⅲ和EcoR Ⅰ　(2)Ca2＋　感受态　(3)四环素和氨苄青霉素　DNA分子杂交　(4)Bgl Ⅱ　(5)酵母菌是真核生物，可在细胞内完成对蛋白质的加工，无需再进行体外加工(合理即可)
解析　(1)在生物体外扩增目的基因的常用方法是PCR技术，用两种识别序列不同的限制酶切割目的基因和质粒，可以防止自身环化等情况。(2)将重组质粒导入大肠杆菌前需要用Ca2＋处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞。(3)可在培养基中加入相应的抗生素，以筛选受体细胞中是否成功导入了重组质粒，可通过DNA分子杂交方法检测转化后的酵母菌是否含有L1基因。(4)要使重组质粒能够表达，载体必须含有启动子和终止子，且目的基因必须位于启动子和终止子之间，故应选用的限制酶是Bgl Ⅱ，这样转化后的酵母菌具有单一的四环素抗性。(5)酵母菌是真核生物，有内质网、高尔基体等细胞器，在蛋白质合成后，细胞内的内质网、高尔基体可以对其进行加工，而大肠杆菌是原核生物，其合成的蛋白质可能需要进行体外加工。