精做01 基因工程
1.(2017·新课标Ⅰ卷)真核生物基因中通常有内含子,而原核生物基因中没有,原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题:【21教育名师】
(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A,其原因是_____________________________________________________________________________。
(2)若用家蚕作为表达基因A的受体,在噬菌体和昆虫病毒两种载体中,不选用____________________作为载体,其原因是______________________________。21教育网
(3)若要高效地获得蛋白A,可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比,大肠杆菌具有_________________(答出两点即可)等优点。www-2-1-cnjy-com
(4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A,可用的检测物质是___________________(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。21-cnjy*com
(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献,也可以说是基因工程的先导,如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示,那么,这一启示是_______________________________________________。
【答案】(1)基因A有内含子,在大肠杆菌中,其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除,无法表达出蛋白A
(2)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌,而不是家蚕
(3)繁殖快、容易培养
(4)蛋白A的抗体
(5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体
(4)检测目的基因是否表达通常用抗原-抗体杂交技术。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献,证明了生物的遗传物质是DNA,还为基因工程理论的建立提供了启示,这一启示是DNA可以从一种生物转移到另一种生物个体。2-1-c-n-j-y
2.(2017·新课标Ⅱ卷)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分,几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内,可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题:
(1)在进行基因工程操作时,若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料,原因是__________________________。提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是__________________________。
(2)以mRNA为材料可以获得cDNA,其原理是___________________________________________。
(3)若要使目的基因在受体细胞中表达,需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞,原因是______________________________________________________(答出两点即可)。
(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时,DNA连接酶催化形成的化学键是_____________________。
(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高,根据中心法则分析,其可能的原因是__________________________。
【答案】(1)嫩叶组织细胞易破碎 防止RNA降解
(2)在逆转录酶的作用下,以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA
(3)目的基因无复制原点;目的基因无表达所需启动子
(4)磷酸二酯键
(5)目的基因的转录或翻译异常
粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞,原因是目的基因无复制原点、目的基因无表达所需启动子。(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时,DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高,根据中心法则分析,其可能的原因是目的基因的转录或翻译异常。21·世纪*教育网
3.以现有大豆品种作为受体材料,利用基因工程技术,获得转基因植株,分析其对疫霉根腐病的抗病性,筛选出抗病大豆新株(品)系。请据此回答问题:【21教育】
(1)基因工程的核心技术是____________,该过程用到的酶有_________________________。
(2)在用土壤农杆菌介导时往往要用_____处理土壤农杆菌,使之成为________细胞,然后将它们在缓冲液中混合培养以完成转化过程。www.21-cn-jy.com
(3)抗性植株的分子生物学检测是基因工程成功与否的重要一环,其中检测目的基因是否表达的方法是_________________,其个体生物学水平的检测方法为_____________________。
(4)将转基因大豆细胞培养成转基因大豆植株,需要通过的过程是_____________________,依据的原理是_______________。21*cnjy*com
【答案】(1)基因表达载体的构建 限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA连接酶
(2)Ca2+(CaCl2溶液) 感受态
(3)抗原—抗体杂交 用大豆疫霉菌感染大豆植株,观察其生长状况
(4)植物组织培养 植物细胞的全能性
株(品)系,所以个体生物学水平的检测方法为用大豆疫霉菌感染大豆植株,观察其生长状况。(4)转基因大豆细胞培养成转基因大豆植株,需要利用植物组织培养技术;该技术依据的原理是植物细胞的全能性。
4.由腊梅凝集素基因控制合成的某种蛋白质能与蚜虫肠道粘膜上的受体结合,从而抑制蚜虫吸收营养物质。通过基因工程将腊梅凝集素基因转入烟草,可增强其抗蚜虫的能力。请回答下列问题:
(1)在逆转录酶的作用下,能以腊梅凝集素基因产生的mRNA作为模板按照____________获得cDNA片段,以获取腊梅凝集素基因片段。为使腊梅凝集素基因在烟草细胞中高效表达,需要把目的基因片段插入表达载体的____________之间。
(2)将表达载体导入烟草细胞常用的方法是______________,在该过程中需添加酚类物质,目的是_____________。腊梅凝集素基因的遗传特性能在烟草体内维持和表达的关键是______________。
(3)将转基因烟草幼苗与非转基因烟草幼苗隔区种植,并接种等量的蚜虫,一定时间后用____________法统计蚜虫的种群密度,若___________________________,则说明转基因烟草具有抗蚜虫能力。
【答案】(1)碱基互补配对原则 启动子、终止子
(2)农杆菌转化法 吸引农杆菌感染烟草细胞 目的基因插入到了烟草细胞的染色体DNA上
(3)样方 转基因烟草幼苗区内的蚜虫密度低于非转基因烟草幼苗区
【解析】(1)根据题意,在该基因工程中,可在逆转录酶的作用下,以腊梅凝集素基因产生的mRNA作为模板按照碱基互补配对原则获得cDNA片段,以获取取腊梅凝集素基因片段(目的基因)。为使腊梅凝集素基因在烟草细胞中高效表达,需要把目的基因片段插入表达载体的启动子、终止子之间,其中启动子的功能是启动目的基因的转录过程,终止子的功能是终止目的基因的转录过程。(2)将基因表达载的蚜虫,一定时间后用样方法统计蚜虫的种群密度;若转基因烟草幼苗区内的蚜虫密度低于非转基因烟草幼苗区,则说明转基因烟草具有抗蚜虫能力。21·cn·jy·com
5.我国一科研团队将小麦液泡膜Na+/K+逆向转运蛋白基因(TaNHX2基因)转移到水稻细胞内,获得了转基因耐盐水稻新品种。回答下列有关问题:21*教*育*名*师
(1)为保证目的基因在水稻细胞中能够表达,运载体上应含有特定的__________(填“复制原点”“启动子”或“标记基因”)。
(2)水稻的转化过程为:将水稻幼胚接种到诱导培养基上,经过_______过程,培养出愈伤组织,然后用________________法,将目的基因和相关功能片段整合到愈伤组织细胞的染色体DNA上,最后诱导愈伤组织形成水稻植株。
(3)为验证外源基因整合到水稻基因组后是否转录,可从转基因植株的细胞中提取所有mRNA并反转录成_________,再以反转录产物为模板,利用TaNHX2基因特异引物,通过____________方法进行基因扩增。若以根细胞为材料扩增结果为阳性(有产物生成),以叶细胞为材料扩增结果为阴性(无产物生成),则说明___________________________________
(4)将生长至4叶期的转基因幼苗转入高浓度的NaCl溶液中培养,进行耐盐试验,用非转基因幼苗作为对照。培养30天后观察现象,若__________________________________,则说明转基因植株获得了耐盐特性。
【答案】(1)启动子
(2)脱分化 农杆菌转化
(3)cDNA(互补DNA) PCR 目的基因(TaNHX2基因)仅在根细胞中转录,未在叶细胞中转录
(4)转基因植株存活率高于非转基因植株
【解析】(1)基因表达是指通过转录和翻译形成蛋白质,其中转录是由启动子启动的,因此,为保证目的基因在水稻细胞中能够表达,运载体上应含有特定的启动子。(2)愈伤组织是外植体经过脱分化过程形成的;将目的基因和相关功能片段导入植物细胞常用农杆菌转化法。(3)mRNA经反转录形成cDNA(互补DNA);PCR技术可在体外扩增基因;若以根细胞为材料扩增结果为阳性(有产物生成),以叶细胞为材料扩增结果为阴性(无产物生成),则说明目的基因(TaNHX2基因)仅在根细胞中转录,未在叶细胞中转录。(4)将生长至4叶期的转基因幼苗转入高浓度的NaCl溶液中培养,进行耐盐试验,用非转基因幼苗作为对照。培养30天后观察现象,若转基因植株存活率高于非转基因植株,则说明转基因植株获得了耐盐特性。
6.转基因是指通过基因工程技术将外源基因导入到受体细胞中的过程。相对动物和微生物转基因来说,植物转基因开展较晚。自1984年获得第一株转基因烟草以来,近二十年的时间里在数百种植物中获得成功。请回答下面有关植物转基因技术的问题:
(1)根据植物细胞能发育成植株的全能性,利用___________、_____________或花粉管通道的方法和技术将外源基因导入受体细胞并且整合到基因组中,再通过_____________获得完整植株。
(2)在培育植物过程中为了筛选阳性转基因植物(即成功实现转基因的植物)往往采用植物敏感的________进行筛选,最后经过分子生物学和生理方面的检测来鉴定植株是否是真正的转基因植物。
(3)研究人员已经弄清了青蒿细胞中青蒿素的合成途径(如图实线框内所示),并且发现酵母细胞也能够产生青蒿素合成的中间产物FPP(如图虚线框内所示)。
在FPP合成酶基因表达过程中,完成过程①需要__________酶催化,完成过程②需要的物质有氨基酸、ATP、tRNA等。根据图示代谢过程,科学家在设计培育能生产青蒿素的酵母细胞过程中,需要向酵母细胞中导入_______、CYP71AV1酶基因等基因,此过程构建的基因表达载体还应包含启动子、_________和_____________。
【答案】(1)农杆菌转化法 基因枪法 组织培养
(2)抗生素(或标记基因特性)
(3)RNA聚合 ADS酶基因 终止子 标记基因
最后经过分子生物学和生理方面的检测来鉴定植株是否是真正的转基因植物。(3)由图可知过程①是转录过程,需要RNA聚合酶的参与。根据图示代谢过程,科学家在设计培育能生产青蒿素的酵母细胞过程中,需要向酵母细胞中导入ADS酶基因和CYP71AV1酶基因等基因才能将酵母菌中的FPP最终转变为青蒿素。构建的基因表达载体除了目的基因外还应包含启动子、终止子和标记基因。
7.糖尿病是一种常见病,且发病率有逐年增加的趋势,以致西方发达国家把它列为第三号“杀手”。治疗该病的胰岛素过去主要从动物(如猪、牛)中获得,自20世纪70年代遗传工程(又称基因工程)发展起来以后,人们开始采用这种高新技术生产胰岛素,其操作的基本过程如图所示:
(1)图中基因工程的基本过程可概括为“四步曲”,即____________________、______________________、__________________、________________。21世纪教育网
(2)图中的质粒存在于细菌细胞内,在基因工程中通常被用作__________,从其分子结构可确定它是一种_______________。(与真核细胞染色体DNA相比,答质粒的特点)21cnjy.com
(3)根据碱基互补配对的规律,在____________酶的作用下,把图中甲与乙拼接起来(即重组)。
(4)细菌作为受体细胞进行转化时,常用CaCl2处理,使其处于____________以利于吸收外部DNA分子。目的基因通过活动(即表达)后,能使细菌产生治疗糖尿病的激素,这是因为基因具有控制________合成的功能,它的合成过程包括______________________。【21cnj*y.co*m】
【答案】(1)获取目的基因 基因表达载体的构建 将目的基因导入受体细胞 目的基因的检测与鉴定2·1·c·n·j·y
(2)载体 小型环状DNA分子
(3)DNA连接
(4)感受态 蛋白质 转录和翻译
活动(即表达)后,能使细菌产生治疗糖尿病的激素,这是因为基因具有控制蛋白质合成的功能,蛋白质的合成包括转录和翻译两个过程。【21·世纪·教育·网】