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2019-2020年高考生物一輪規(guī)范訓練 10.37基因工程（含解析） 1．(xx屆中山質檢)早在4年前，武漢大學就利用細菌將人的血清蛋白基因導入水稻體內，借助水稻合成了人的血清白蛋白，這種蛋白和人體自然產生的這類物質是完全一致的，這一成果轟動了生物界，結合圖示回答轉基因水稻培育過程的相關問題。 (1)限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的識別序列及切割位點分別是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。為保證重組質粒表達載體的準確構建，應該怎樣操作？________________，________________，________________。 (2)②過程常用的細菌是______________________________________________。 (3)③經歷的生理過程主要有________________和________________兩個階段。培育出轉基因水稻完整個體所依據的生物學原理是___________________________。 (4)基因工程的最后步驟是目的基因的檢測與鑒定，在此步驟可對培育的植株進行分子水平的檢測，可檢測的物質有________________、________________、________________。 【答案】(1)用限制酶MunⅠ切割質?！∮孟拗泼窫coRⅠ切割含目的基因的DNA分子　用DNA連接酶連接目的基因和質?！?2)農桿菌　(3)脫分化　再分化　細胞的全能性 (4)人血清白蛋白基因　人血清白蛋白基因轉錄出的mRNA　人血清白蛋白 【解析】(1)目的基因的兩側是限制酶EcoRⅠ的識別序列，因此需用限制酶EcoRⅠ切割含目的基因的DNA分子；但是若用限制酶EcoRⅠ切割質粒，會破壞標記基因，因此可用DNA連接酶連接目的基因和質粒。(2)將表達載體導入植物細胞最常用的方法是農桿菌轉化法，因此常用的細菌是農桿菌。(3)過程③是組織培養(yǎng)獲得完整植株的過程，因此主要的過程是脫分化獲得愈傷組織，經再分化獲得胚狀體。轉基因植物的培育體現了細胞的全能性。(4)目的基因的檢測與鑒定在分子水平上來看，應進行目的基因、轉錄出的mRNA和翻譯出的蛋白質三種物質的檢測。 2．(xx天津)嗜熱土壤芽胞桿菌產生的β－葡萄糖苷酶(BglB)是一種耐熱纖維素酶，為使其在工業(yè)生產中更好地應用，開展了以下實驗： Ⅰ.利用大腸桿菌表達BglB酶 (1)PCR擴增bglB基因時，選用_________基因組DNA作模板。 (2)右圖為質粒限制酶酶切圖譜。bglB基因不含圖中限制酶識別序列。為使PCR擴增的bglB基因重組進該質粒，擴增的BglB基因兩端需分別引入____________和___________不同限制酶的識別序列。 (3)大腸桿菌不能降解纖維素，但轉入上述建構好的表達載體后則獲得了降解纖維素的能力，這是因為________________________。 Ⅱ.溫度對BglB酶活性的影響 (4)據圖1、2可知，80℃保溫30分鐘后，BglB酶會______________；為高效利用BglB酶降解纖維素，反應溫度最好控制在______________(單選)。 A．50℃　 B．60℃　　C．70℃　　D．80℃ Ⅲ.利用分子育種技術提高BglB酶的熱穩(wěn)定性 在PCR擴增BglB基因的過程中，加入誘變劑可提高BglB基因的突變率。經過篩選，可獲得能表達出熱穩(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胞桿菌相比，上述育種技術獲得熱穩(wěn)定性高的BglB酶基因的效率更高，其原因是在PCR過程中_____________(多選)。 A．僅針對bglB基因進行誘變 B．bglB基因產生了定向突變 C．bglB基因可快速累積突變 D．bglB基因突變不會導致酶的氨基酸數目改變 【答案】(1)嗜熱土壤芽孢桿菌 (2)NdeⅠ BamHⅠ (3)轉基因的大腸桿菌分泌出有活性的BglB酶 (4)失活　B (5)A、C 【解析】(1)bglB基因存在于嗜熱土壤芽孢桿菌基因組中，故應以該菌的基因組DNA為模板進行基因擴增。 (2)目的基因與質粒進行重組時，需將目的基因插入到啟動子和終止子之間，且應靠近啟動子和終止子，結合示意圖可知，應在擴增的bglB基因兩端分別引入NdeⅠ和BamHⅠ兩種限制酶的識別序列。 (3)該基因表達載體中含有bglB基因，其可表達產生β－葡萄糖苷酶，其可分解纖維素，這樣大腸桿菌就獲得了分解纖維素的能力。 (4)由圖2可知，BglB酶在80℃保溫30分鐘后，該酶就會失活；由圖1可知，當溫度為60℃～70℃時，酶活性較高，而由圖2可知70℃時保溫30分鐘，酶活性開始減弱，而60℃保溫30分鐘后酶活性基本不發(fā)生變化，由此可知為高效利用BglB酶降解纖維素，反應溫度最好應控制在60℃，故選B。 (5)在bglB基因擴增過程中加入誘變劑進行誘變處理，相比于誘變劑直接處理嗜熱土壤芽孢桿菌，針對性更強；基因突變是不定向的；由于PCR過程基因擴增即DNA復制快速進行，發(fā)生突變后可進行快速積累，進而便于篩選；基因突變可能導致氨基酸數目的改變，如突變后的密碼子變?yōu)榻K止密碼子，可導致蛋白質合成提前終止，進而導致氨基酸數目變少。 3．(xx湛江二模)熒光素酶(Luciferase)是自然界中能夠產生生物熒光的酶的統稱。熒光素酶及其合成基因在生物研究中有著廣泛的利用。 (1)熒光素酶基因常被作為基因工程中的標記基因，一個完整的基因表達載體除了目的基因、標記基因和復制原點外，還應包括__________________________。 (2)下圖A為4種限制酶的識別序列和酶切位點，圖B為含有熒光素酶基因的DNA片段及其具有的限制酶切點。若需利用酶切法獲得熒光素酶基因，最應選擇的限制酶是________________。 限制酶 MspⅠ BamHⅠ MboⅠ SmaⅠ 酶切 位點 C↓CGG GGC↑C G↓GATCC CCTAG↑G ↓GATC CTAG↑ CCC↓GGG GGG↑CCC 圖A 圖B (3)熒光素酶在ATP的參與下，可使熒光素發(fā)出熒光。生物學研究中常利用“熒光素－熒光素酶發(fā)光法”來測定樣品中ATP的含量。某研究小組對“測定ATP時所需熒光素酶溶液的最佳濃度”進行了探究。 【實驗材料】110－8 mol/L ATP標準液、緩沖溶液、70 mg/L熒光素溶液(過量)、濃度分別為10、20、30、40、50、60、70 mg/L的熒光素酶溶液。 【實驗結果】見圖C。 圖C 【實驗分析與結論】 ①實驗材料中緩沖溶液的作用是________________。為使結果更加科學準確，應增設一組濃度為________________的熒光素酶溶液作為對照。除題目已涉及的之外，還需要嚴格控制的無關變量有________________(至少寫出一個)。 ②由圖C可知，________________點所對應的熒光素酶濃度為最佳濃度。e、f、g點所對應的熒光素酶濃度不同，但發(fā)光強度相同，其主要原因是________________。 (4)食品衛(wèi)生檢驗中，可利用上述方法測定樣品中細菌的ATP總含量，進而測算出細菌的數量，判斷食品污染程度。測算的前提是每個細菌細胞中ATP的含量________________。 【答案】(1)啟動子、終止子 (2)MspⅠ (3)①維持溶液pH值穩(wěn)定(或“保證熒光素酶的最適pH值”)　0 mg/L　溫度(或“反應時間”等) ②e　ATP全部水解(或“ATP的數量限制”) (4)大致相同(且相對穩(wěn)定) 4．回答有關基因工程的問題： (1)構建基因工程表達載體時，用不同類型的限制酶切割DNA后，可能產生黏性末端，也可能產生________末端。若要在限制酶切割目的基因和質粒后使其直接進行連接，則應選擇能使二者產生____________(填“相同”或“不同”)黏性末端的限制酶。 (2)利用大腸桿菌生產人胰島素時，構建的表達載體含有人胰島素基因及其啟動子等，其中啟動子是______________________________________________________。 在用表達載體轉化大腸桿菌時，常用________處理大腸桿菌，以利于表達載體進入；為了檢測胰島素基因是否轉錄出了mRNA，可用標記的胰島素基因片段作探針與mRNA雜交，該雜交技術稱為__________________。為了檢測胰島素基因轉錄的mRNA是否翻譯成________，常用抗原—抗體雜交技術。 (3)如果要將某目的基因通過農桿菌轉化法導入植物細胞，先要將目的基因插入農桿菌Ti質粒的________中，然后用該農桿菌感染植物細胞，通過DNA重組將目的基因插入植物細胞的________上。 【答案】(1)平　相同　(2)RNA聚合酶識別和結合的位點，有了它才能驅動基因轉錄出mRNA，最終獲得所需要的蛋白質CaCl2溶液(或Ca2＋)　DNA分子雜交技術　人胰島素 (3)TDNA　染色體的DNA 【解析】(1)限制酶能識別特定的DNA序列，并在特定位點上切割DNA，形成黏性末端或平末端；要使目的基因和質粒直接進行連接，應使用同一種限制酶進行切割，使二者產生相同的黏性末端。(2)啟動子為DNA序列，其具有RNA聚合酶結合位點，能啟動轉錄，合成RNA；將基因表達載體導入大腸桿菌時，常用Ca2＋處理；檢測目的基因時，常用分子雜交技術檢測目的基因或相應的mRNA，或采用抗原—抗體雜交技術鑒定相應的蛋白質。(3)用農桿菌轉化法將目的基因導入植物細胞時，首先將目的基因導入農桿菌Ti質粒的TDNA中，再利用農桿菌侵染植物細胞，通過DNA重組將目的基因插入植物細胞的染色體的DNA上。 5．chlL基因是藍藻(藍細菌)DNA上控制葉綠素合成的基因，為研究該基因對葉綠素合成的控制，需要構建該種生物缺失chlL基因的變異株細胞。技術路線如圖甲所示，請據圖分析回答： 甲 (1)與真菌相比較，藍藻在結構上最主要的特點是________，在功能上最主要的特點是________________。 (2)①②過程中均使用的工具酶有________。 (3)構建重組質粒B在整個操作過程中的目的是__________________________和_______________________________。 (4)若含有chlL基因的DNA片段和選用的質粒上的限制酶切割位點如圖乙所示。請回答： 乙 ①構建含chlL基因的重組質粒A時，應選用的限制酶是________________，對________________進行切割。 ②同時用酶1和酶4切割圖乙中的質粒，則產生含有1 800對堿基和8 200對堿基的兩種片段；用圖中四種酶同時切割此質粒，則產生含有600對堿基和8 200對堿基的兩種片段；若換用酶l和酶3同時切割此質粒，則產生的片段是____________________________。 【答案】(1)沒有核膜包被的細胞核　能夠進行光合作用 (2)限制性核酸內切酶和DNA連接酶 (3)破壞chlL基因　操作成功后篩選出該變異株 (4)①酶1和酶3　質粒和含chlL基因的DNA ②含有1 200對堿基和8 800對堿基的兩種片段 【解析】(1)藍藻為原核生物，無核膜包被的細胞核，其體內含有光合色素，能進行光合作用。 (2)表達載體構建時需限制酶和DNA連接酶等工具酶。 (3)由題干信息“構建缺失chlL基因的變異植株”知重組質粒B的目的在于破壞chlL基因并篩選出變異植株。 (4)①由圖乙知獲得chlL基因，需酶1和酶3對此基因所在的DNA進行切割，同時對質粒A也要用同種酶切割處理，以便構建重組質粒A。②由題意知四種酶同時切割時含600對的堿基片段共有3個。若用酶1和酶3切割時，產生的片段有：8 200＋600＝8 800對堿基對；另一為6002＝1 200對堿基對。