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2019-2020年高考生物一輪復(fù)習(xí) 第一講 基因工程課時(shí)跟蹤檢測(cè) 浙教版選修3 1．(xx江蘇高考改編)下列關(guān)于基因工程技術(shù)的敘述，正確的是(　　) A．切割質(zhì)粒的限制性核酸內(nèi)切酶均特異性地識(shí)別6個(gè)核苷酸序列 B．PCR反應(yīng)中溫度的周期性改變是為了DNA聚合酶催化不同的反應(yīng) C．載體質(zhì)粒通常采用抗生素合成基因作為篩選標(biāo)記基因 D．抗蟲(chóng)基因即使成功地插入到植物細(xì)胞染色體上也未必能正常表達(dá) 2．(xx重慶高考)下面是利用基因工程培育抗蟲(chóng)植物的示意圖。以下相關(guān)敘述，正確的是(　　) A．②的構(gòu)建需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA聚合酶參與 B．③侵染植物細(xì)胞后，重組Ti質(zhì)粒整合到④的染色體上 C．④的染色體上若含抗蟲(chóng)基因，則⑤就表現(xiàn)出抗蟲(chóng)性狀 D．⑤只要表現(xiàn)出抗蟲(chóng)性狀就表明植株發(fā)生了可遺傳變異 3．(xx寧波效實(shí)月考)xx年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予馬里奧卡佩基等三位科學(xué)家，以表彰他們“在涉及胚胎干細(xì)胞和哺乳動(dòng)物DNA重組方面的一系列突破性發(fā)現(xiàn)”。這些發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了“基因敲除”技術(shù)(通常叫基因打靶)的出現(xiàn)，利用這一技術(shù)可以準(zhǔn)確地“敲除”DNA分子上的特定基因，從而為研究基因功能開(kāi)辟了新途徑。該技術(shù)的過(guò)程大致如下： 第一步：分離胚胎干細(xì)胞。從小鼠囊胚中分離出胚胎干細(xì)胞，在培養(yǎng)基中擴(kuò)增。這些細(xì)胞中需要改造的基因稱為“靶基因”。 第二步：突變DNA的體外構(gòu)建。獲取與靶基因同源的DNA片斷，利用基因工程技術(shù)在該DNA片段上插入neoR基因(新霉素抗性基因)，使該片段上的靶基因失活。 第三步：突變DNA與靶基因互換。將體外構(gòu)建的突變DNA轉(zhuǎn)移入胚胎干細(xì)胞，再通過(guò)同源互換，用失活靶基因取代兩個(gè)正常靶基因中的一個(gè)，完成對(duì)胚胎干細(xì)胞的基因改造。 第四步：將第三步處理后的胚胎干細(xì)胞，轉(zhuǎn)移到添加新霉素的培養(yǎng)基中篩選培養(yǎng)。 其基本原理如下圖所示： 請(qǐng)根據(jù)上述資料，回答下列問(wèn)題： (1)“基因敲除技術(shù)”以胚胎干細(xì)胞作為對(duì)象是因?yàn)榕咛ジ杉?xì)胞具有________性。 (2)在第三步中，涉及的變異類型是________。 (3)在靶基因中插入neoR基因的目的________________________________________。 (4)假設(shè)經(jīng)過(guò)上圖表示的過(guò)程，研究者成功獲得一枚“敲除”一個(gè)靶基因的胚胎干細(xì)胞，并培育成一只雌性克隆小鼠，則： ①該克隆小鼠的后代是否都含有neoR基因，為什么？________，__________________。 ②簡(jiǎn)述如何利用上述小鼠才能獲得符合需要的小鼠： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 ③若該克隆雌鼠與普通小鼠交配，理論上該克隆雌鼠產(chǎn)下抗新霉素小鼠與不抗新霉素小鼠的比例為_(kāi)_______。 4．我們?nèi)粘３缘拇竺字需F含量極低，科研人員通過(guò)基因工程等技術(shù)，培育出了鐵含量比普通大米高60%的轉(zhuǎn)基因水稻，改良了稻米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。下面為培育轉(zhuǎn)基因水稻過(guò)程示意圖，請(qǐng)回答： (1)在上述工程中，鐵結(jié)合蛋白基因稱為_(kāi)_______，獲取該基因后常用________技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增。 (2)構(gòu)建重組Ti質(zhì)粒時(shí)，通常要用同種限制性核酸內(nèi)切酶分別切割______________________________和________。將重組Ti質(zhì)粒轉(zhuǎn)入農(nóng)桿菌時(shí)，可以用________處理農(nóng)桿菌，使重組Ti質(zhì)粒易于導(dǎo)入。 (3)將含有重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與水稻愈傷組織共同培養(yǎng)時(shí)，通過(guò)培養(yǎng)基2的篩選培養(yǎng)，可以獲得________________；培養(yǎng)基3與培養(yǎng)基2的區(qū)別是______________________。 (4)檢測(cè)培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是否達(dá)到，需要檢測(cè)轉(zhuǎn)基因水稻________________。 5．浙江大學(xué)農(nóng)學(xué)院喻景權(quán)教授課題組研究發(fā)現(xiàn)，一種植物激素——油菜素內(nèi)酯能促進(jìn)農(nóng)藥在植物體內(nèi)的降解和代謝。用油菜素內(nèi)酯處理后，許多參與農(nóng)藥降解的基因(如P450基因和紅霉素抗性基因)表達(dá)和酶活性都得到提高，在這些基因“指導(dǎo)”下合成的蛋白酶能把農(nóng)藥逐漸轉(zhuǎn)化為水溶性物質(zhì)或低毒甚至無(wú)毒物質(zhì)，有的則被直接排出體外。某課題組進(jìn)一步進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)操作，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)獲得油菜素內(nèi)酯合成酶基因的方法有____________、____________________。步驟①用PCR技術(shù)擴(kuò)增基因時(shí)用到的耐高溫酶通常是指____________________；步驟②用到的酶有__________________________。 (2)圖中導(dǎo)入重組質(zhì)粒之前應(yīng)用________處理受體細(xì)菌。 (3)導(dǎo)入重組質(zhì)粒2以后，往往還需要進(jìn)行檢測(cè)和篩選，可用________________制成探針，檢測(cè)是否導(dǎo)入了重組基因，在培養(yǎng)基中加入________可將含有目的基因的細(xì)胞篩選出來(lái)。 (4)請(qǐng)為該課題命名：_______________________________________________________。 6．(xx天津高考)嗜熱土壤芽孢桿菌產(chǎn)生的β葡萄糖苷酶(BglB)是一種耐熱纖維素酶，為使其在工業(yè)生產(chǎn)中更好地應(yīng)用，開(kāi)展了以下試驗(yàn)： Ⅰ.利用大腸桿菌表達(dá)BglB酶 (1)PCR擴(kuò)增bglB基因時(shí)，選用______________基因組DNA作模板。 (2)下圖為質(zhì)粒限制酶酶切圖譜。bglB基因不含圖中限制酶識(shí)別序列。為使PCR擴(kuò)增的bglB基因重組進(jìn)該質(zhì)粒，擴(kuò)增的bglB基因兩端需分別引入________和________不同限制酶的識(shí)別序列。 (3)大腸桿菌不能降解纖維素，但轉(zhuǎn)入上述構(gòu)建好的表達(dá)載體后則獲得了降解纖維素的能力，這是因?yàn)開(kāi)________________________________________________________________。 Ⅱ.溫度對(duì)BglB酶活性的影響 (4)據(jù)圖1、2可知，80 ℃保溫30分鐘后，BglB酶會(huì)________；為高效利用BglB酶降解纖維素，反應(yīng)溫度最好控制在________(單選)。 A．50 ℃　　 B．60 ℃　　　 C．70 ℃　　　 D．80 ℃ Ⅲ.利用分子育種技術(shù)提高BglB酶的熱穩(wěn)定性 在PCR擴(kuò)增bglB基因的過(guò)程中，加入誘變劑可提高bglB基因的突變率。經(jīng)過(guò)篩選，可獲得能表達(dá)出熱穩(wěn)定性高的BglB酶的基因。 (5)與用誘變劑直接處理嗜熱土壤芽孢桿菌相比，上述育種技術(shù)取得熱穩(wěn)定性高的BglB酶基因的效率更高，其原因是在PCR過(guò)程中________(多選)。 A．僅針對(duì)bglB基因進(jìn)行誘變 B．bglB基因產(chǎn)生了定向突變 C．bglB基因可快速累積突變 D．bglB基因突變不會(huì)導(dǎo)致酶的氨基酸數(shù)目改變 答 案 1．選D　限制性核酸內(nèi)切酶大多是特異性識(shí)別6個(gè)核苷酸序列，但也有識(shí)別序列由4、5或8個(gè)核苷酸組成的；PCR中耐高溫的DNA聚合酶只是在延伸階段發(fā)揮催化作用；載體質(zhì)粒上抗生素抗性基因可作為標(biāo)記基因，供重組DNA的鑒定和選擇，不是抗生素合成基因；目的基因?qū)肓耸荏w細(xì)胞不一定就都能正常表達(dá)。 2．選D　構(gòu)建重組質(zhì)粒需要用到限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶，不需要DNA聚合酶，含重組Ti質(zhì)粒的農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞后，重組Ti質(zhì)粒的TDNA整合到受體細(xì)胞的染色體上，而不是重組Ti質(zhì)粒整合到受體細(xì)胞的染色體上，導(dǎo)入受體細(xì)胞的目的基因表達(dá)后，轉(zhuǎn)基因植株方能表現(xiàn)出相應(yīng)性狀，若目的基因在受體細(xì)胞中不表達(dá)，轉(zhuǎn)基因植株不能表現(xiàn)出相應(yīng)性狀，⑤表現(xiàn)出抗蟲(chóng)性狀則表明該植株細(xì)胞發(fā)生了基因重組，基因重組是可遺傳變異。 3．解析：(1)胚胎干細(xì)胞有發(fā)育的全能性，較易通過(guò)克隆獲得克隆后代。(2)通過(guò)同源交換用突變DNA替換靶基因，與交叉互換類似，屬基因重組。(3)在靶基因中插入neoR基因可以造成靶基因不能正常表達(dá)而失活，同時(shí)插入的neoR基因是抗生素抗性基因可作為標(biāo)記基因用于基因敲除細(xì)胞的篩選。(4)由圖示可知該克隆小鼠的一對(duì)靶基因只敲除了一個(gè)，另一個(gè)還正常起作用，所以該克隆小鼠可視為雜合子，在形成配子時(shí)等位基因會(huì)發(fā)生分離，產(chǎn)生不含neoR基因和含neoR基因的兩種配子，比例為1∶1。若該克隆雌鼠與普通小鼠交配，理論上該克隆雌鼠產(chǎn)下抗新霉素小鼠與不抗新霉素小鼠的比例也為1∶1。因此其后代并不會(huì)都含neoR基因?！胺闲枰男∈蟆睉?yīng)當(dāng)是兩個(gè)靶基因都敲除的個(gè)體，可以讓該克隆小鼠與多只普通小鼠交配，讓子代與該克隆小鼠回交或子代小鼠間自由交配，篩選突變型的純合子。 答案：(1)發(fā)育全能性　(2)基因重組 (3)使靶基因失活和用于基因敲除細(xì)胞的篩選 (4)①否　因?yàn)樵摽寺⌒∈罂梢暈殡s合子，在形成配子時(shí)等位基因會(huì)發(fā)生分離，產(chǎn)生不含neoR基因和含neoR基因的配子?、谙茸屧摽寺⌒∈笈c多只野生型小鼠交配然后讓子代與該克隆小鼠回交或子代小鼠間自由交配，篩選突變型的純合子?、?∶1 4．解析：本題中培育轉(zhuǎn)基因水稻的目的是獲得鐵含量比普通大米高的大米，因此目的基因?yàn)殍F結(jié)合蛋白基因，要大量獲得此基因一般采用PCR技術(shù)進(jìn)行擴(kuò)增。要構(gòu)建重組質(zhì)粒要用同種限制性核酸內(nèi)切酶切割含目的基因的DNA片段和質(zhì)粒。將外植體培養(yǎng)成試管苗的過(guò)程要用到不同的培養(yǎng)基，各培養(yǎng)基最明顯的差別在于所添加植物激素的比例不同。 答案：(1)目的基因　PCR (2)含目的基因的DNA片段　質(zhì)?！aCl2　(3)含有重組質(zhì)粒的愈傷組織　生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的濃度比例　(4)種子中鐵含量 5．解析：進(jìn)行基因工程操作時(shí)，首先要獲取目的基因，其方法有多種：從基因文庫(kù)中獲取、人工合成目的基因或PCR合成等。在構(gòu)建基因表達(dá)載體的過(guò)程中，用到的工具酶有限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶。圖中的受體細(xì)胞是細(xì)菌，導(dǎo)入后，需檢測(cè)和篩選。從圖中可以看出，最終是通過(guò)對(duì)照實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)轉(zhuǎn)基因細(xì)菌對(duì)土壤中殘留農(nóng)藥的分解能力。 答案：(1)從基因文庫(kù)中獲取　人工合成目的基因或PCR合成　耐熱的DNA聚合酶　限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶　(2)氯化鈣溶液　(3)紅霉素抗性基因　紅霉素　(4)油菜素內(nèi)酯能否促進(jìn)土壤中農(nóng)藥的分解 6．(1)BglB酶是嗜熱土壤芽孢桿菌產(chǎn)生的一種耐熱纖維素酶，因此在該菌體內(nèi)存在相應(yīng)的基因，利用PCR擴(kuò)增bglB基因時(shí)，應(yīng)選用嗜熱土壤芽孢桿菌的基因組DNA作模板。(2)要使目的基因插入在啟動(dòng)子和終止子之間，而且不能破壞啟動(dòng)子、終止子、復(fù)制原點(diǎn)、抗生素抗性基因等部位，只能選用Nde Ⅰ和BamH Ⅰ限制酶切割質(zhì)粒和目的基因，因此在擴(kuò)增的bglB基因的兩端需分別引入Nde Ⅰ和BamH Ⅰ不同限制酶的識(shí)別序列。(3)bglB基因能夠編碼BglB酶(一種纖維素酶)，BglB酶能分解纖維素。大腸桿菌不能降解纖維素，但轉(zhuǎn)入bglB基因的大腸桿菌能分泌有活性的BglB酶，獲得了降解纖維素的能力。(4)根據(jù)圖1可知，80 ℃下BglB酶活性接近于0，由圖2可知，BglB酶在80 ℃保溫30分鐘后，其相對(duì)活性為0，因此80 ℃保溫30分鐘后，BglB酶會(huì)失活；BglB酶的最適溫度在60～70 ℃之間，而在70 ℃下保溫一段時(shí)間后酶活性逐漸降低，因此為高效利用該酶降解纖維素，反應(yīng)溫度最好控制在60 ℃。(5)在PCR擴(kuò)增bglB基因的過(guò)程中，加入誘變劑可提高bglB基因的突變率，該過(guò)程中誘變劑只針對(duì)bglB基因進(jìn)行誘變，而用誘變劑直接處理嗜熱土壤芽孢桿菌，是針對(duì)嗜熱土壤芽孢桿菌內(nèi)的所有基因進(jìn)行誘變，A正確；基因突變是不定向的，用誘變劑處理bglB基因不能產(chǎn)生定向突變，B錯(cuò)誤；在PCR擴(kuò)增bglB基因的過(guò)程中，加入誘變劑可快速累積突變，而用誘變劑直接處理嗜熱土壤芽孢桿菌則不能，C正確；BglB酶是由bglB基因編碼的，基因突變是指基因的內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生改變(堿基對(duì)的增添、缺失或改變)，可能會(huì)導(dǎo)致酶的氨基酸數(shù)目改變，D錯(cuò)誤。 答案：(1)嗜熱土壤芽孢桿菌 (2)NdeⅠ　BamHⅠ (3)轉(zhuǎn)基因的大腸桿菌分泌出有活性的BglB酶 (4)失活　B　(5)A、C