浙江省2020年高考生物總復習 專題30 基因工程教師用書.docx

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專題30　基因工程 挖命題 【考情探究】 考點 內容 要求 5年考情 預測熱度 考題示例 素養(yǎng)要素 難度 基因工程 工具酶的發(fā)現(xiàn)和基因工程的誕生 a 2016浙江4月選考,32(二),7分 科學思維 科學探究 難 ★★★☆☆ 基因工程的原理和技術 b ★★★★☆ 基因工程的應用 a ★★★★☆ 活動:提出生活中的疑難問題,設計用基因工程技術解決的方案 c ★★★★☆ 分析解讀　本專題包含了基因工程的原理、操作流程及應用等知識點,為選考加試部分內容,預計今后考查仍以非選擇題形式為主,多以具體的案例為背景,或結合植物克隆加以考查。復習時要重點掌握基因工程的基本原理和操作流程,能靈活應用基因工程技術解決實際問題。 【真題典例】 破考點 考點　基因工程 【考點集訓】 考向　基因工程的原理及應用 1.(2018北京理綜,5,6分)用Xho Ⅰ和Sal Ⅰ兩種限制性核酸內切酶分別處理同一DNA片段,酶切位點及酶切產(chǎn)物分離結果如圖。以下敘述不正確的是(　　) 圖1　酶切位點圖 圖2　電泳結果示意圖 A.圖1中兩種酶識別的核苷酸序列不同 B.圖2中酶切產(chǎn)物可用于構建重組DNA C.泳道①中是用SalⅠ處理得到的酶切產(chǎn)物 D.圖中被酶切的DNA片段是單鏈DNA 答案　D 2.【加試題】[2017浙江杭州重點中學期中,32(二),6分]人血清蛋白(HSA)具有重要的醫(yī)用價值。如圖是用基因工程技術獲取重組HSA(rHSA)的兩條途徑。 (1)如果HSA基因序列未知,可以采用　　　　　　　　　的方法獲取該目的基因,為了使目的基因能夠在宿主細胞中復制和穩(wěn)定保存,通常要先構建　　　　　　　后才能導入宿主細胞。 (2)方框中的“?”一般選用的生物是　　　,為了提高Ⅱ過程的導入成功率,通常用　　　　處理大腸桿菌。 (3)人體合成的初始HSA多肽,需要經(jīng)過膜系統(tǒng)加工形成正確的空間結構才能有活性,所以,選擇　　　　途徑(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)獲取rHSA更有優(yōu)勢。 (4)為了鑒定宿主細胞中是否產(chǎn)生rHSA,可以用　　　　方法來進行檢驗。 A.檢驗HSA基因是否導入 B.檢驗細胞中是否產(chǎn)生相應的mRNA C.抗原—抗體雜交 D.檢測是否有標記基因 答案　(1)從基因文庫中提取　重組DNA分子　(2)農(nóng)桿菌　氯化鈣　(3)Ⅰ　(4)C 煉技法 方法　限制性核酸內切酶的選擇 【方法集訓】 　圖(a)中的三個DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三種限制性內切酶的識別序列與切割位點,圖(b)為某種表達載體的示意圖(載體上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切點是唯一的)。 圖(a) 圖(b) 根據(jù)基因工程的有關知識,回答下列問題: (1)經(jīng)BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以與上述表達載體被　　　　酶切后的產(chǎn)物連接,理由是　　　　 　　 。 (2)若某人利用圖(b)所示的表達載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組子,如圖(c)所示。這三種重組子中,不能在宿主細胞中表達目的基因產(chǎn)物的有　　　　,不能表達的原因是　　　　　　　 　　　　　 。 圖(c) (3)DNA連接酶是將兩個DNA片段連接起來的酶,常見的有　　　　　　　和　　　　　　,其中既能連接粘性末端又能連接平末端的是　　　　　　　　　　　　。 答案　(1)Sau3AⅠ　兩種酶切割后產(chǎn)生的片段具有相同的粘性末端(每空2分,共4分) (2)甲和丙(2分)　甲中目的基因插入在啟動子的上游,丙中目的基因插入在終止子的下游,二者的目的基因均不能被轉錄(3分,其他合理答案可酌情給分) (3)EcoliDNA連接酶　T4DNA連接酶　T4DNA連接酶(每空2分,共6分,其他合理答案可酌情給分) 過專題 【五年高考】 A組　自主命題浙江卷題組 考點　基因工程 1.【加試題】[2016浙江4月選考,32(二),7分]回答下列問題: 兔肝細胞中的基因E編碼代謝甲醛的酶,擬利用基因工程技術將基因E轉入矮牽牛中,以提高矮牽牛對甲醛的代謝能力,請回答: (1)從兔肝細胞中提取mRNA,在　　　　酶的作用下形成互補DNA,然后以此DNA為模板擴增得到基因E。在相關酶的作用下,將基因E與Ti質粒連接在一起,形成　　　　　　　　,再導入用氯化鈣處理的　　　　,侵染矮牽牛葉片。將被侵染的葉片除菌后進行培養(yǎng),最終得到轉基因矮牽牛。其中培養(yǎng)過程正確的是　　　　(A.葉片在含適宜濃度生長素的培養(yǎng)基上分化形成愈傷組織　B.愈傷組織在含細胞分裂素和生長素配比較高的培養(yǎng)基上形成芽　C.再生的芽在細胞分裂素含量較高的培養(yǎng)基上生根　D.愈傷組織在含適宜濃度植物生長調節(jié)劑的培養(yǎng)基上脫分化形成再生植株)。 (2)取轉基因矮牽牛葉片,放入含MS液體培養(yǎng)基和適宜濃度甲醛且密封的試管中。將試管置于　　　　上,進行液體懸浮培養(yǎng)。一段時間后測定培養(yǎng)基中甲醛的含量,以判斷基因E是否在轉基因矮牽牛中正常表達。培養(yǎng)過程中液體培養(yǎng)基的作用:一是提供營養(yǎng);二是　　　　　　,從而使葉片保持正常的形態(tài)。 答案　(1)逆轉錄　重組質粒(重組DNA分子)　農(nóng)桿菌　B　(2)搖床　維持滲透壓 教師用書專用(2) 2.(2012浙江理綜,6,6分)天然的玫瑰沒有藍色花,這是由于缺少控制藍色色素合成的基因B,而開藍色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B?，F(xiàn)用基因工程技術培育藍玫瑰,下列操作正確的是(　　) A.提取矮牽牛藍色花的mRNA,經(jīng)逆轉錄獲得互補的DNA,再擴增基因B B.利用限制性核酸內切酶從開藍色花矮牽牛的基因文庫中獲取基因B C.利用DNA聚合酶將基因B與質粒連接后導入玫瑰細胞 D.將基因B直接導入大腸桿菌,然后感染并轉入玫瑰細胞 答案　A B組　統(tǒng)一命題、省(區(qū)、市)卷題組 考點　基因工程 1.(2018海南單科,31,8分)甜蛋白是一種高甜度的特殊蛋白質。為了改善黃瓜的品質,科學家采用農(nóng)桿菌轉化法將一種甜蛋白基因成功導入黃瓜細胞,得到了轉基因植株。回答下列問題: (1)用農(nóng)桿菌感染時,應優(yōu)先選用黃瓜　　　　(填“受傷的”或“完好的”)葉片與含重組質粒的農(nóng)桿菌共培養(yǎng),選用這種葉片的理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)若在轉基因黃瓜中檢測到這種甜蛋白,則表明該重組質粒中　　　　已轉移到植物細胞中且能夠表達;用該轉基因黃瓜的某一植株與一株非轉基因植株雜交,發(fā)現(xiàn)子代中含甜蛋白個體數(shù)與不含甜蛋白個體數(shù)之比為1∶1,則說明甜蛋白基因已經(jīng)整合到　　　　　(填“核基因組”“線粒體基因組”或“葉綠體基因組”)中。 (3)假設某種轉基因作物因為受到病毒感染而減產(chǎn),若要以該轉基因作物為材料獲得脫毒苗,應選用　　　　作為外植體進行組織培養(yǎng)。 (4)通常,基因工程操作主要有4個步驟,即目的基因獲取、重組表達載體的構建、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定。因此,基因工程的含義可概括為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　 。 答案　(1)受傷的　葉片傷口處的細胞釋放出大量酚類物質,可吸引農(nóng)桿菌移向這些細胞 (2)甜蛋白基因　核基因組 (3)莖尖 (4)按照人們的愿望進行設計,并通過體外重組和轉基因等技術,賦予生物新的遺傳特性,創(chuàng)造出符合人們需要的新生物類型 2.(2016江蘇單科,33,9分)下表是幾種限制酶識別序列及其切割位點,圖1、圖2中標注了相關限制酶的酶切位點,其中切割位點相同的酶不重復標注。請回答下列問題: 限制酶 BamHⅠ BclⅠ Sau3AⅠ HindⅢ 識別序列及 切割位點 G G↓ATC C C CTAG G↑ T G↓ATC A A CTAG T↑ 　↓GATC　 CTAG　↑ A A↓GCT T T TCGA A↑ 圖1 圖2 (1)用圖中質粒和目的基因構建重組質粒,應選用　　　　　　　　兩種限制酶切割,酶切后的載體和目的基因片段,通過　　　　酶作用后獲得重組質粒。為了擴增重組質粒,需將其轉入處于　　　　態(tài)的大腸桿菌。 (2)為了篩選出轉入了重組質粒的大腸桿菌,應在篩選平板培養(yǎng)基中添加　　　　,平板上長出的菌落,常用PCR鑒定,所用的引物組成為圖2中　　　　。 (3)若BamHⅠ酶切的DNA末端與BclⅠ酶切的DNA末端連接,連接部位的6個堿基對序列為　　　　,對于該部位,這兩種酶　　　　(填“都能”“都不能”或“只有一種能”)切開。 (4)若用Sau3AⅠ切圖1質粒最多可能獲得　　　　種大小不同的DNA片段。 答案　(1)BclⅠ和HindⅢ　DNA連接　感受 (2)四環(huán)素　引物甲和引物丙 (3)T GATC C A CTAG GG GATC AC CTAG T　都不能 (4)7 教師用書專用(3) 3.(2016課標全國Ⅰ,40,15分)某一質粒載體如圖所示,外源DNA插入到Ampr或Tetr中會導致相應的基因失活(Ampr表示氨芐青霉素抗性基因,Tetr表示四環(huán)素抗性基因)。有人將此質粒載體用BamHⅠ酶切后,與用BamHⅠ酶切獲得的目的基因混合,加入DNA連接酶進行連接反應,用得到的混合物直接轉化大腸桿菌。結果大腸桿菌有的未被轉化,有的被轉化。被轉化的大腸桿菌有三種,分別是含有環(huán)狀目的基因、含有質粒載體、含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌?；卮鹣铝袉栴}: (1)質粒載體作為基因工程的工具,應具備的基本條件有　　　　　　　　　　　　　(答出兩點即可),而作為基因表達載體,除滿足上述基本條件外,還需具有啟動子和終止子。 (2)如果用含有氨芐青霉素的培養(yǎng)基進行篩選,在上述四種大腸桿菌細胞中,未被轉化的和僅含環(huán)狀目的基因的細胞是不能區(qū)分的,其原因是　　　　　　　　　　　　　　;并且　　　　　　　和　 的細胞也是不能區(qū)分的,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。在上述篩選的基礎上,若要篩選含有插入了目的基因的重組質粒的大腸桿菌單菌落,還需使用含有　　　　的固體培養(yǎng)基。 (3)基因工程中,某些噬菌體經(jīng)改造后可以作為載體,其DNA復制所需的原料來自　　　　。 答案　(1)能自我復制、具有標記基因 (2)二者均不含有氨芐青霉素抗性基因,在該培養(yǎng)基上均不生長　含有質粒載體　含有插入了目的基因的重組質粒(或答含有重組質粒)　二者均含有氨芐青霉素抗性基因,在該培養(yǎng)基上均能生長　四環(huán)素 (3)受體細胞 【三年模擬】 非選擇題(共40分) 1.【加試題】[2019屆浙江超級全能生9月聯(lián)考,32(二)](7分)重瓣紫堇具有較高觀賞和藥用價值,但自然狀態(tài)下幾乎高度不育。為解決重瓣紫堇的繁殖難題,科學家利用另一種植物的可育基因M,完成了對重瓣紫堇的改造,流程如圖:(圖中箭頭指的是不同限制酶識別的位點) 請回答: (1)在本例中,應選用的限制酶是　　　　　　　,以避免質粒自身環(huán)化、錯向連接等問題。連接目的基因和質粒時,關鍵需要催化　　　　　鍵的形成。 (2)導入受體細胞時,應選用CaCl2處理　　　　,使其　　　　　　　　　　　　,從而有利于重組質粒的導入。 (3)利用紫堇根尖細胞培養(yǎng)成完整植株,依據(jù)的原理是　　　　　　　　　　　。理論上,　　　　(填“能”或“不能”)用紫堇的葉肉細胞代替根尖細胞完成上述改造工作。 (4)若圖中所得的轉基因紫堇植株自交一代,子代中能穩(wěn)定遺傳的個體所占的比例為　　　　。 答案　(1)Hind Ⅲ和Xho Ⅰ　磷酸二酯 (2)農(nóng)桿菌　細胞壁通透性增大(或處于感受態(tài)) (3)細胞的全能性　能 (4)1/4 2.【加試題】[2019屆浙江七彩陽光9月聯(lián)考,32(二)](5分)某研究小組欲利用抗蟲基因,通過農(nóng)桿菌轉化法培育抗蟲玫瑰。圖1和圖2分別表示出了抗蟲基因和農(nóng)桿菌Ti質粒的限制性核酸內切酶的識別位點和抗生素抗性基因(PstⅠ、SmaⅠ、AluⅠ表示限制性核酸內切酶切割位點;ampr為氨芐青霉素抗性基因,tet為四環(huán)素抗性基因)。 圖1 圖2 請回答: (1)為獲得大量抗蟲基因,且保證形成重組質粒時,目的基因以唯一方向接入,可選用　　　　　　　(填限制酶的種類)分別切割目的基因和Ti質粒,再用DNA連接酶連接,形成重組DNA分子,再與經(jīng)過　　　　處理的　　　　(A.有ampr和tet　B.有ampr,無tet　C.無ampr,有tet　D.無 ampr和tet)農(nóng)桿菌液混合,使重組DNA進入農(nóng)桿菌,再利用農(nóng)桿菌將重組DNA轉入培養(yǎng)的玫瑰細胞,使目的基因導入玫瑰細胞中。 (2)將含有導入了目的基因的玫瑰細胞的試管放在　　　　上,進行液體懸浮培養(yǎng),獲得胚性細胞,進而培育成抗蟲玫瑰。 (3)這種借助基因工程方法,將外源基因導入受體細胞,再通過將這些轉基因細胞進行培養(yǎng),獲得具有特定性狀的新植株的技術就是　　　　　　　　　。 答案　(1)SmaⅠ和PstⅠ　CaCl2　D　(2)搖床　(3)植物細胞工程技術 3.【加試題】[2019屆浙江紹興9月聯(lián)考,32(二)](7分)基因敲除是針對某個序列已知但功能未知的基因,改變其基因結構,令該基因功能喪失,從而對生物體造成影響,進而推測出該基因功能的一門技術。以下是制備APOE基因敲除小鼠的常規(guī)過程: 備注:Neo基因是新霉素的抗藥基因;APOE是指載脂蛋白E,參與脂蛋白的代謝與轉化。 請回答: (1)為了獲得APOE基因,可以用　　　　　　或者PCR擴增。過程②中所需的工具酶有　　　　　　　　　。Neo基因除了破壞APOE基因外,還具有的作用最可能是　　　　　　　　　　　　　。 (2)培養(yǎng)小鼠胚胎干細胞時,首先要在培養(yǎng)皿底部制備飼養(yǎng)層,用于飼養(yǎng)層的細胞一般是　　　　　　　　。經(jīng)過⑥克隆以后的細胞的后裔細胞群稱為純系,細胞純系的特點是　　　　　　　　　　　　　　　,從而便于研究。 (3)純合的APOE基因敲除小鼠　　　　(填“能”或“不能”)表達APOE,與正常小鼠相比表現(xiàn)出 　　　　　　性狀。 答案　(1)化學方法合成　限制性核酸內切酶和DNA連接酶　作為標記基因,便于篩選　(2)胚胎成纖維細胞　遺傳性狀均一,表現(xiàn)的性狀相似　(3)不能　脂蛋白的代謝和轉化異常 4.【加試題】[2017浙江寧波九校期末,32(二)](7分)科學家將魚抗凍蛋白基因轉入番茄,使番茄的耐寒能力大大提高,可以在相對寒冷的環(huán)境中生長。質粒上有PstⅠ、SmaⅠ、HindⅢ、AluⅠ四種限制性核酸內切酶的切割位點,如圖是轉基因抗凍番茄培育過程的示意圖(ampr為抗氨芐青霉素基因),其中①~④是轉基因抗凍番茄培育過程中的相關步驟,Ⅰ、Ⅱ表示相關結構或細胞。請據(jù)圖作答: (1)在構建重組DNA時,可用一種或多種限制性核酸內切酶進行切割,為了避免目的基因和載體在酶切后產(chǎn)生的末端發(fā)生任意連接,在此實驗中應該選用限制性核酸內切酶　　　　　　　分別對　　　　　　　　　　、　　　　進行切割,切割后產(chǎn)生的DNA片段分別為　　　　種和　　　　種。 (2)培養(yǎng)基中的氨芐青霉素會抑制番茄愈傷組織細胞的生長,要利用該培養(yǎng)基篩選已導入魚的抗凍蛋白基因的番茄細胞,應使Ⅰ重組DNA中含有　　　　　　　　　,目的是作為標記基因。 (3)研究人員通常采用　　　　法將魚抗凍蛋白基因導入番茄細胞。 答案　(1)PstⅠ、SmaⅠ　含魚抗凍蛋白基因的DNA　質粒　4　2　(2)抗氨芐青霉素基因(ampr)　(3)農(nóng)桿菌轉化 5.【加試題】(2017浙江“9+1”聯(lián)盟期中,32)(14分)如圖表示運用基因工程技術生產(chǎn)胰島素的三條途徑。據(jù)圖結合所學知識回答下列問題。 (1)為了便于將含有目的基因的細胞篩選出來,所選擇的質粒上應該具有　　　　基因。 (2)培育轉基因羊的過程中,科研人員通過　　　　　技術將重組質粒M轉移到受體細胞A中,受體細胞A應該是　　　　　細胞。 (3)下列關于過程③的敘述,錯誤的是　　　　。 A.該過程需要用到胚胎體外培養(yǎng)和胚胎移植技術 B.該過程中需要配置一系列含有不同成分的培養(yǎng)液 C.該過程所需的培養(yǎng)基中要加入動物血清 D.該過程可以完全在體外完成 (4)將重組DNA導入受體細胞B后,需對該細胞進行培養(yǎng),經(jīng)　　　　過程形成愈傷組織,以適當配比的　　 　　　 　　誘導愈傷組織,直到再生出新植株。 (5)過程⑥常用的方法是用　　　　　　來處理大腸桿菌,使其易于吸收重組質粒M。 (6)　　　　　　　　是消除污染雜菌的通用方法,也是用于篩選　　　　　　　　的最簡便方法之一。若以接種環(huán)為工具,則應用　　　　　法進行接種。接種前需要檢測培養(yǎng)基是否被污染,檢測方法是　　　 　　　　 。接種后,將培養(yǎng)皿擺放于恒溫箱中培養(yǎng)?！凹毦踩?霉菌喜素”,通常培養(yǎng)大腸桿菌的培養(yǎng)基要用　　　　　　　　　　　　來配置,還要加入一定量的氯化鈉,以維持一定的滲透壓,還需調節(jié)培養(yǎng)基的　　　　　。 答案　(1)標記 (2)顯微注射　受精卵 (3)D (4)體細胞　脫分化　營養(yǎng)物質和生長調節(jié)劑 (5)氯化鈣 (6)單菌落的分離　高表達菌株　劃線分離　將未接種的培養(yǎng)基在適宜溫度下培養(yǎng)一段時間,看是否形成菌落　蛋白胨和酵母提取物　酸堿度