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配餐作業(yè)(四十)　基因工程 1．天然的玫瑰沒有藍(lán)色花，這是由于缺少控制藍(lán)色色素合成的基因B，而開藍(lán)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(shù)培育藍(lán)玫瑰，下列操作正確的是(　　) A．提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA，再擴(kuò)增基因B B．利用限制性核酸內(nèi)切酶從開藍(lán)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(zhì)粒連接后導(dǎo)入玫瑰細(xì)胞 D．將基因B直接導(dǎo)入大腸桿菌，然后感染并轉(zhuǎn)入玫瑰細(xì)胞 解析　此題考查基因工程及其應(yīng)用的相關(guān)知識。獲取目的基因B，可先提取矮牽牛藍(lán)色花的mRNA，經(jīng)逆轉(zhuǎn)錄獲得互補(bǔ)的DNA，再經(jīng)PCR技術(shù)擴(kuò)增，A正確；基因文庫構(gòu)建時是將目的基因與載體連接起來，形成重組載體，再導(dǎo)入受體菌中儲存和擴(kuò)增，提取目的基因時不需使用限制酶，B錯誤；連接目的基因與質(zhì)粒的酶是DNA連接酶，C錯誤；將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞，常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法，不使用大腸桿菌，D錯誤。 答案　A 2．下列關(guān)于cDNA文庫和基因組文庫的說法中，正確的是(　　) A．同一物種的cDNA文庫只有1種 B．某真核生物的cDNA文庫中的某基因一定比基因組文庫中的該基因短 C．可以利用反轉(zhuǎn)錄法獲取cDNA文庫和基因組文庫 D．只有cDNA文庫的基因可實現(xiàn)物種間的基因交流 解析　本題考查基因文庫，意在考查考生的理解能力。在同一個體的不同發(fā)育時期獲得的cDNA文庫不同，因此，一個物種可以有多個cDNA文庫，但一個物種的基因組文庫只有1個，A錯誤；cDNA文庫的基因是由mRNA經(jīng)過逆轉(zhuǎn)錄獲得的，所以，cDNA文庫的基因和基因組文庫的基因相比，缺少基因中啟動子和內(nèi)含子，因此cDNA文庫的基因要短一些，B正確；只有cDNA文庫可通過反轉(zhuǎn)錄法進(jìn)行構(gòu)建，C錯誤；cDNA文庫的基因可實現(xiàn)物種間的基因交流，而基因組文庫的部分基因可實現(xiàn)物種間的基因交流，D錯誤。 答案　B 3．利用外源基因在受體細(xì)胞中表達(dá)，可生產(chǎn)人類所需的產(chǎn)品。下列選項中能說明目的基因完成表達(dá)的是(　　) A．棉花細(xì)胞中檢測到載體上的標(biāo)記基因 B．山羊乳腺細(xì)胞中檢測到人生長激素的基因 C．大腸桿菌中檢測到人胰島素基因的mRNA D．酵母菌細(xì)胞中提取到人的干擾素 解析　基因的表達(dá)即控制蛋白質(zhì)的合成，包括轉(zhuǎn)錄和翻譯，僅僅轉(zhuǎn)錄出mRNA還不能叫表達(dá)，只有合成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)才能證明目的基因完成了在受體細(xì)胞中的表達(dá)。 答案　D 4．在基因工程中，可依據(jù)受體細(xì)胞的類型及其生理特性來選擇合適的載體，既能高效地攜帶目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞，又能方便地進(jìn)行檢測。已知有以下幾類含有不同標(biāo)記基因的質(zhì)粒，不可作為侵入大腸桿菌的載體的是(已知青霉素可殺死細(xì)菌，四環(huán)素不能殺死大腸桿菌)(　　) A. B． C. D． 解析　A質(zhì)粒攜帶目的基因是否進(jìn)入大腸桿菌，可用含有青霉素的培養(yǎng)基培養(yǎng)大腸桿菌，如果大腸桿菌不死亡，說明這些大腸桿菌已含有了A質(zhì)粒上的標(biāo)記基因表達(dá)出的性狀，進(jìn)一步說明目的基因已被攜帶進(jìn)入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)。B質(zhì)粒作載體導(dǎo)入大腸桿菌，無論大腸桿菌含有抗四環(huán)素基因與否，都能在含四環(huán)素的培養(yǎng)基上生長，所以不能用于對目的基因是否進(jìn)入大腸桿菌的檢測。C和D質(zhì)粒上的標(biāo)記基因均可明顯指示目的基因是否進(jìn)入大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)。 答案　B 5．如圖表示利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法獲得某種轉(zhuǎn)基因植物的部分操作步驟。以下說法錯誤的是(　　) A．利用含有四環(huán)素的培養(yǎng)基可將含Ⅱ的細(xì)菌篩選出來 B．Ⅲ是農(nóng)桿菌，通過步驟③將目的基因?qū)胫仓? C．⑥可與多個核糖體結(jié)合，并可以同時翻譯出多種蛋白質(zhì) D．①過程的完成需要限制酶和DNA連接酶的參與 解析?、奘且粋€mRNA分子，可與多個核糖體結(jié)合形成多聚核糖體，由于翻譯的模板是同一個mRNA分子，故翻譯出的是同一種蛋白質(zhì)。 答案　C 6．(2018湖南六校聯(lián)考)下面關(guān)于基因工程的應(yīng)用的說法錯誤的是(　　) A．抗蟲基因作物的使用有利于降低生產(chǎn)成本，減少農(nóng)藥對環(huán)境的污染 B．基因工程生產(chǎn)藥品具有高效率低成本的特點 C．轉(zhuǎn)基因食品都經(jīng)過嚴(yán)格實驗，安全性是毋庸置疑的 D．把外源基因轉(zhuǎn)入葉綠體DNA中有助于防止基因污染 解析　抗蟲基因作物可以減少農(nóng)藥的使用，因而能降低生產(chǎn)成本和減少農(nóng)藥對環(huán)境的污染，A正確。用基因工程的方法能夠高效率地生產(chǎn)出高質(zhì)量、低成本的藥品，如胰島素、干擾素等，B正確。轉(zhuǎn)基因食品的安全問題我們應(yīng)客觀對待，進(jìn)一步研究，C錯誤。把外源基因?qū)肴~綠體DNA中，可避免外源基因通過花粉向相鄰?fù)N非轉(zhuǎn)基因植物或其他植物擴(kuò)散，從而防止基因污染，D正確。 答案　C 7．(2018沈陽質(zhì)監(jiān)一)下圖表示人體腸道中大腸桿菌DNA復(fù)制過程的部分內(nèi)容，引物酶能以DNA為模板合成RNA片段。下列相關(guān)敘述正確的是(　　) A．圖中②酶表示的是解旋酶 B．圖中共有五種堿基和五種核苷酸 C．圖中有兩種基因工程涉及的工具酶 D．RNA聚合酶具有①酶和引物酶的作用 解析　圖中②酶能催化合成DNA片段，屬于DNA聚合酶，A錯誤；圖中有DNA和RNA兩種核酸，因此圖中共含有A、T、C、G、U五種堿基和四種脫氧核苷酸、四種核糖核苷酸，B錯誤；圖中只有DNA連接酶是基因工程中涉及的工具酶，基因工程中涉及的另一種工具酶是限制酶，C錯誤；RNA聚合酶具有催化合成RNA的功能和解旋的功能，圖中①酶為解旋酶，引物酶能以DNA為模板合成RNA，D正確。 答案　D 8．(2018黃岡質(zhì)檢)科學(xué)家通過利用PCR定點突變技術(shù)改造Rubisco酶基因，提高了光合作用過程中Rubisco酶對CO2的親和力，從而顯著提高了植物的光合作用速率。請回答下列問題： (1)PCR過程所依據(jù)的原理是______________，利用PCR技術(shù)擴(kuò)增目的基因的前提是已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成________；擴(kuò)增過程需要加入________酶。 (2)啟動子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段，其作用是__________。目的基因能在不同生物體內(nèi)表達(dá)出序列相同的蛋白質(zhì)，說明整個生物界________________。借助PCR定點突變技術(shù)對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造屬于________的范疇。 (3)可利用定點突變的DNA構(gòu)建基因表達(dá)載體，常用__________方法將基因表達(dá)載體導(dǎo)入植物細(xì)胞，還需用到植物細(xì)胞工程中的________技術(shù)，才能最終獲得轉(zhuǎn)基因植物。 解析　(1)PCR是體外條件下所進(jìn)行的DNA雙鏈復(fù)制。PCR技術(shù)需要引物，引物根據(jù)已知序列的目的基因合成。PCR技術(shù)需要耐熱的DNA聚合酶。(2)啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合部位，驅(qū)動mRNA的轉(zhuǎn)錄。密碼子具有通用性。通過PCR定點突變改造基因的結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到對現(xiàn)有的蛋白質(zhì)的改造，這屬于蛋白質(zhì)工程。(3)常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞。將一個細(xì)胞培養(yǎng)成一個植物個體需要通過植物組織培養(yǎng)技術(shù)。 答案　(1)DNA雙鏈復(fù)制　引物　耐高溫的DNA聚合(或Taq) (2)RNA聚合酶識別和結(jié)合部位，驅(qū)動轉(zhuǎn)錄出mRNA　共用一套密碼子　蛋白質(zhì)工程 (3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化　植物組織培養(yǎng) 9．(2018綿陽市診斷二)近日，美國和澳大利亞的研究人員發(fā)現(xiàn)，從錐形蝸牛體內(nèi)提取的毒液可望幫助人類開發(fā)出超級速效的胰島素。他們的研究表明錐形蝸牛毒蛋白(Con—Ins G1)能加速受體細(xì)胞信號轉(zhuǎn)換，比人類胰島素更加快速地發(fā)揮作用。因此制造這類“速效胰島素”以及利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)實現(xiàn)批量生產(chǎn)成為Ⅰ型糖尿病治療的新思路。請回答下列問題： (1)利用基因工程制造Con—Ins G1這種速效胰島素過程中，構(gòu)建的基因表達(dá)載體一般包括目的基因、啟動子、標(biāo)記基因和________。標(biāo)記基因的作用是________________________________________。 (2)為了獲得目的基因可以通過提取分析Con—Ins G1毒蛋白中的________序列推知毒蛋白基因的核苷酸序列，再用DNA合成儀直接大量合成?；蚬こ讨行枰狣NA連接酶，根據(jù)酶的來源不同分為________________________兩類。 (3)將人工合成的目的基因?qū)氪竽c桿菌體內(nèi)，一般先用藥物處理大腸桿菌使之成為________細(xì)胞。再將重組DNA溶于________中與該類細(xì)胞融合，在一定溫度下促進(jìn)細(xì)胞吸收重組DNA分子完成轉(zhuǎn)化過程。 (4)經(jīng)過目的基因的檢測和表達(dá)，獲得的Con—Ins Gl毒蛋白活性未能達(dá)到期待的“速效胰島素”的生物活性，導(dǎo)致這種差異的原因可能是________________。 解析　(1)基因工程中構(gòu)建的基因表達(dá)載體一般包括目的基因、啟動子、標(biāo)記基因和終止子，標(biāo)記基因可用于鑒別和篩選含有目的基因的細(xì)胞。(2)獲得毒蛋白的目的基因可采取構(gòu)建cDNA文庫、構(gòu)建基因組文庫和人工合成的方法，題目中可通過提取分析Con—Ins G1毒蛋白中的氨基酸序列推知毒蛋白基因的核苷酸序列，再進(jìn)行人工合成。根據(jù)DNA連接酶的來源不同，可將DNA連接酶分為Ecoli DNA連接酶和T4 DNA連接酶兩類。(3)將目的基因?qū)氪竽c桿菌體內(nèi)時，一般先用Ca2＋處理大腸桿菌細(xì)胞，使其處于感受態(tài)，再將重組DNA溶于緩沖液中與感受態(tài)細(xì)胞接觸，在一定溫度刺激下促進(jìn)細(xì)胞吸收重組DNA分子完成轉(zhuǎn)化過程。(4)獲得的Con—Ins G1毒蛋白未能達(dá)到期待的生物活性，可能是因為大腸桿菌是原核生物，目的基因表達(dá)后沒有相應(yīng)的細(xì)胞器對合成的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工處理。 答案　 (1)終止子　鑒別和篩選含有目的基因的細(xì)胞 (2)氨基酸　Ecoli DNA連接酶和T4 DNA連接酶 (3)感受態(tài)　緩沖液 (4)大腸桿菌中基因表達(dá)獲得的蛋白質(zhì)未經(jīng)加工 10．若要利用某目的基因(見圖甲)和P1噬菌體載體(見圖乙)構(gòu)建重組DNA(見圖丙)，限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點分別是Bgl Ⅱ(A↓GATCT)、EcoR Ⅰ(G↓AATTC)和Sau3A Ⅰ(↓GATC)。下列分析合理的是(　　) A．用EcoR Ⅰ切割目的基因和P1噬菌體載體 B．用Bgl Ⅱ和EcoR Ⅰ切割目的基因和P1噬菌體載體 C．用Bgl Ⅱ和Sau3A Ⅰ切割目的基因和P1噬菌體載體 D．用EcoR Ⅰ和Sau3A Ⅰ切割目的基因和P1噬菌體載體 解析　解答本題的關(guān)鍵是要看清切割后目的基因插入的方向，只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體，構(gòu)建的重組DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移動方向才一定與圖丙相同。 答案　D 11．為獲得抗病的馬鈴薯往往采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將相關(guān)抗病基因轉(zhuǎn)移到馬鈴薯體內(nèi)。其過程大致如下圖所示。下列相關(guān)敘述，正確的是(　　) A．圖中①過程涉及兩種工具酶，目的基因插入的位置為TDNA所在的區(qū)段 B．圖中②過程，農(nóng)桿菌需經(jīng)鎂離子溶液處理，處理后的細(xì)胞處于感受態(tài) C．圖中③④過程，所用培養(yǎng)基中應(yīng)添加兩種激素，添加順序?qū)?xì)胞的分化方向無影響 D．檢測相關(guān)抗病基因是否在受體細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄，可采用抗原—抗體雜交法 解析　本題考查基因工程的知識，意在考查考生的理解能力。圖中②過程，農(nóng)桿菌需經(jīng)鈣離子溶液處理，B錯誤；植物組織培養(yǎng)所用激素的先后使用順序及其比例都會影響細(xì)胞的分化方向，C錯誤；檢測相關(guān)基因是否在受體細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄，可采用DNA—RNA雜交法，而抗原—抗體雜交法檢測的是目的基因是否翻譯產(chǎn)生蛋白質(zhì)，D錯誤。 答案　A 12．(多選)如圖表示細(xì)胞膜上乙酰膽堿(一種神經(jīng)遞質(zhì))受體基因的克隆技術(shù)操作過程，下列相關(guān)分析中錯誤的是(　　) A．獲得該mRNA的最佳材料是受精卵 B．構(gòu)建基因表達(dá)載體最可能使用的載體是大腸桿菌 C．完成過程①②必不可少的酶分別是逆轉(zhuǎn)錄酶、DNA聚合酶 D．探針篩選的目的是淘汰被感染的細(xì)菌，獲得未被感染的細(xì)菌 解析　該受體基因在神經(jīng)細(xì)胞中表達(dá)，獲得該mRNA的最佳材料是神經(jīng)細(xì)胞。構(gòu)建基因表達(dá)載體最可能使用的載體是質(zhì)粒。探針篩選的目的是檢測是否存在cDNA。 答案　ABD 13．人血清白蛋白(HSA)具有重要的醫(yī)用價值，只能從人血漿中制備。如圖是以基因工程技術(shù)獲取重組HSA(rHSA)的兩條途徑。 (1)為獲取HSA基因，首先需采集人的肝臟組織細(xì)胞，提取________合成總cDNA，然后以cDNA為模板，使用PCR技術(shù)擴(kuò)增HSA基因。下圖中箭頭表示一條引物結(jié)合模板的位置及擴(kuò)增方向，請用箭頭在方框內(nèi)標(biāo)出另一條引物的位置及擴(kuò)增方向。 (2)啟動子通常具有物種及組織特異性，構(gòu)建在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)特異表達(dá)rHSA的載體，需要選擇的啟動子是________(填選項字母)。 A．人血細(xì)胞啟動子 B．水稻胚乳細(xì)胞啟動子 C．大腸桿菌啟動子 D．農(nóng)桿菌啟動子 (3)利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細(xì)胞的過程中，需添加酚類物質(zhì)，其目的是__________________________________________。 (4)人體合成的初始HSA多肽，需要經(jīng)過膜系統(tǒng)加工形成正確空間結(jié)構(gòu)才有活性。與途徑Ⅱ相比，選擇途徑Ⅰ獲取rHSA的優(yōu)勢是_____________________________________________________。 (5)為證明rHSA具有醫(yī)用價值，須確認(rèn)rHSA與________的生物學(xué)功能一致。 解析　本題主要考查基因工程的基本操作步驟和基因工程的應(yīng)用等相關(guān)知識，意在考查考生的識記、理解及應(yīng)用能力。(1)cDNA是以mRNA為模板逆轉(zhuǎn)錄得到的，要合成總cDNA，需要采集人的肝臟組織細(xì)胞，提取總RNA(或mRNA)。PCR擴(kuò)增目的基因時DNA的合成方向總是從子鏈的5′端向3′端延伸，兩條模板鏈指導(dǎo)合成的子鏈延伸方向相反。(2)啟動子具有物種和組織的特異性，要構(gòu)建在水稻胚乳細(xì)胞內(nèi)特異表達(dá)rHSA的載體，應(yīng)選擇水稻胚乳細(xì)胞的啟動子。(3)自然條件下農(nóng)桿菌可感染雙子葉植物和裸子植物，而對大多數(shù)單子葉植物沒有感染能力，當(dāng)植物受損傷時，傷口處的細(xì)胞會分泌大量的酚類化合物，吸引農(nóng)桿菌移向這些細(xì)胞。水稻為單子葉植物，利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細(xì)胞的過程中添加酚類物質(zhì)，可吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞，這時農(nóng)桿菌中的Ti質(zhì)粒上的T－DNA可轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞，并且整合到受體細(xì)胞染色體的DNA上。(4)大腸桿菌為原核生物，只有核糖體一種細(xì)胞器，不能對翻譯形成的肽鏈進(jìn)行加工修飾，水稻為真核生物，細(xì)胞內(nèi)具有生物膜系統(tǒng)，能對來自核糖體的初始rHSA多肽進(jìn)行高效加工。(5)HSA具有重要的醫(yī)用價值，要證明rHSA具有醫(yī)用價值，須確認(rèn)rHSA與HSA的生物學(xué)功能一致。 答案　(1)總RNA(或mRNA) (2)B (3)吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細(xì)胞，有利于目的基因成功轉(zhuǎn)化 (4)水稻是真核生物，具有膜系統(tǒng)，能對初始rHSA多肽進(jìn)行高效加工 (5)HSA