高频考点强化练18 基因工程(Word练习)-【赢在微点·顶层设计】2025年高中生物学高考一轮总复习（不定项版）

高频考点强化练18　基因工程 　 1.(2022·重庆卷,T26改编)改良水稻的株高和产量性状是实现袁隆平先生“禾下乘凉梦”的一种可能途径。研究人员克隆了可显著增高和增产的eui基因,并开展了相关探索。 步骤Ⅰ: 步骤Ⅱ: (1)花药培养能缩短育种年限,原因是_______________________________________________________________。 在步骤Ⅰ的花药培养过程中,可产生单倍体愈伤组织,将其培养于含______________的培养基上,可促进产生二倍体愈伤组织。Ⅰ中能用于制造人工种子的材料是______________。 (2)在构建重组Ti质粒时使用的工具酶有_____________________________。为筛选含重组Ti质粒的菌株,需在培养基中添加______________。获得的农杆菌菌株经鉴定后,应侵染Ⅰ中的______________,以获得转基因再生植株。再生植株是否含有eui基因的鉴定方法是_____________________________,移栽后若发育为更高且丰产的稻株,则可望“禾下乘凉”。 解析　(1)花药离体培养可获得单倍体,再经秋水仙素处理后所得植株均为纯合子,后代不会发生性状分离,所以可以明显缩短育种年限。秋水仙素能抑制纺锤体的形成,从而引起细胞内染色体数目加倍,故将单倍体愈伤组织培养于含秋水仙素的培养基上,可促进产生二倍体愈伤组织。胚状体可分化形成根、芽,常用于制造人工种子。(2)在构建重组Ti质粒时,使用的工具酶有限制酶和DNA连接酶。重组Ti质粒中含有抗生素抗性基因,在培养基中添加抗生素可以筛选获得含重组Ti质粒的菌株。将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法,用含eui基因的农杆菌侵染愈伤组织,可将eui基因导入愈伤组织,获得转基因再生植株。可采取DNA分子杂交技术检测再生植株是否含有eui基因。 答案　(1)花药培养获得的单倍体经秋水仙素处理后所得植株均为纯合子,后代不会发生性状分离　秋水仙素　胚状体　(2)限制酶和DNA连接酶　抗生素　愈伤组织　DNA分子杂交技术 2.(2021·浙江6月选考,T29节选)斑马鱼是一种模式动物,体外受精发育,胚胎透明,便于观察,可用于水质监测、基因功能分析以及药物毒性与安全性评价等。 (1)由于人类活动产生的生活污水日益增多,大量未经处理的污水直接排入河流、湖泊会引起水体______________,导致藻类大量繁殖形成水华。取水样喂养斑马鱼,可用斑马鱼每周的体重和死亡率等指标监测水体污染程度。 (2)为了研究某基因在斑马鱼血管发育过程中的分子调控机制,用DNA连接酶将该基因连接到质粒载体形成_____________________________,导入大肠杆菌菌株DH5α中。为了能够连接上该目的基因、并有利于获得含该目的基因的DH5α阳性细胞克隆,质粒载体应含有_____________________________(答出2点即可)。提取质粒后,采用______________法,将该基因导入斑马鱼受精卵细胞中,培养并观察转基因斑马鱼胚胎血管的发育情况。 (3)为了获取大量斑马鱼胚胎细胞用于药物筛选,可用______________分散斑马鱼囊胚的内细胞团,取分散细胞作为初始材料进行______________培养。培养瓶中添加成纤维细胞作为______________,以提高斑马鱼胚胎细胞克隆的形成率。 解析　(1)未经处理的生活污水中含有大量有机物,直接排放到水体中会引起水体富营养化,从而使得水体中藻类大量繁殖。(2)用一定的方法获取目的基因后,将目的基因和质粒载体相互连接从而形成重组DNA分子,再将重组DNA分子导入受体细胞。质粒载体应含有限制酶的识别序列以便连接目的基因,同时也应含有抗生素抗性基因以便检测导入目的基因的受体细胞。将含有目的基因的载体导入动物细胞,通常采用显微注射法。(3)动物组织细胞之间的粘连物主要是蛋白质,一般选用胰蛋白酶将动物组织细胞分散开。分散的动物细胞作为初始材料进行的动物细胞培养是原代培养。为了提高动物细胞克隆的形成率,可用成纤维细胞作为饲养层细胞以支持细胞生长。 答案　(1)富营养化　(2)重组DNA分子　限制酶的识别序列、抗生素抗性基因　显微注射　(3)胰蛋白酶　原代　饲养层细胞 3.(2021·北京卷,T21)近年来发现海藻糖⁃6⁃磷酸(T6P)是一种信号分子,在植物生长发育过程中起重要调节作用。研究者以豌豆为材料研究了T6P在种子发育过程中的作用。 (1)豌豆叶肉细胞通过光合作用在______________中合成三碳糖,在细胞质基质中转化为蔗糖后运输到发育的种子中转化为淀粉贮存。 (2)细胞内T6P的合成与转化途径如下: 底物T6P海藻糖 将P酶基因与启动子U(启动与之连接的基因仅在种子中表达)连接,获得U⁃P基因,导入野生型豌豆中获得U⁃P纯合转基因植株,预期U⁃P植株种子中T6P含量比野生型植株______________,检测结果证实了预期,同时发现U⁃P植株种子中淀粉含量降低,表现为皱粒。用同样方法获得U⁃S纯合转基因植株,检测发现植株种子中淀粉含量增加。 (3)本实验使用的启动子U可以排除由于目的基因______________对种子发育产生的间接影响。 (4)在进一步探讨T6P对种子发育的调控机制时,发现U⁃P植株种子中一种生长素合成酶基因R的转录降低,U⁃S植株种子中R基因转录升高。已知R基因功能缺失突变体r的种子皱缩,淀粉含量下降。据此提出假说:T6P通过促进R基因的表达促进种子中淀粉的积累。请从①~⑤选择合适的基因与豌豆植株,进行转基因实验,为上述假说提供两个新的证据。写出相应组合并预期实验结果。 ①U⁃R基因　②U⁃S基因　③野生型植株　④U⁃P植株　⑤突变体r植株 解析　(1)三碳糖合成的反应属于暗反应,故豌豆叶肉细胞光合作用合成三碳糖的场所为叶绿体基质。(2)U⁃P基因使种子中P酶增加,促进了T6P转化为海藻糖,故U⁃P植株种子中T6P含量比野生型植株低。(3)通过题干信息可知,启动子U使与之相连的基因只在种子中表达,可排除目的基因在其他器官表达对种子发育产生的间接影响。(4)U⁃S基因可使种子中T6P含量增多,将该基因转入突变体r植株(R基因功能缺失,种子皱缩),若假说成立,则U⁃S基因无法使种子中淀粉含量增加;U⁃P植株种子(皱缩)中R基因转录降低,将U⁃S基因转入U⁃P植株,若假说成立,则转基因植株种子中R基因转录升高,且淀粉含量增加,为圆粒;U⁃R基因可表达出生长素合成酶,将该基因转入U⁃P植株,若假说成立,则转基因植株种子中淀粉含量增加,为圆粒。 答案　(1)叶绿体基质　(2)低　(3)在其他器官(过量)表达　(4)组合:②⑤,预期结果:与突变体r植株相比,转基因植株种子的淀粉含量不变,仍皱缩;组合:①④,预期结果:与U⁃P植株相比,转基因植株种子淀粉含量增加,为圆粒;组合:②④,预期结果:与U⁃P植株相比,转基因植株种子R基因转录提高,淀粉含量增加,为圆粒(答出任意两条即可)。 4.某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光,这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5'末端,获得了L1⁃GFP融合基因(简称为甲),并将其插入质粒P0,构建了真核表达载体P1,其部分结构和酶切位点的示意图如图,图中E1~E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。 回答下列问题: (1)据图推断,该团队在将甲插入质粒P0时,使用了两种限制酶,这两种酶是______________。使用这两种酶进行酶切是为了保证______________,也是为了保证_____________________________。 (2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后,若在该细胞中观察到了绿色荧光,则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了______________和______________过程。 (3)为了获得含有甲的牛,该团队需要做的工作包括:将能够产生绿色荧光细胞的______________移入牛的_____________________________中、体外培养、胚胎移植等。 (4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中,某同学用PCR方法进行鉴定,在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的______________(填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。 解析　(1)构建基因表达载体时,使用的限制酶不能破坏融合基因。选用产生不同黏性末端的两种限制酶,可以防止自身环化,并且保证融合基因和质粒正确连接。(2)在牛的皮肤细胞中观察到绿色荧光,说明L1基因已经表达,即在该皮肤细胞中完成了转录和翻译过程。(3)培育转基因的克隆牛需将含目的基因的细胞的细胞核移入牛的去核卵母细胞中。(4)为检测克隆牛的不同组织细胞中是否含有融合基因,需提取该牛不同组织细胞的核DNA作为PCR模板,用PCR方法进行鉴定。 答案　(1)E1和E4　甲的完整　甲与载体正确连接　(2)转录　翻译　(3)细胞核　去核卵母细胞 (4)核DNA 5.(科学探究)一种天然蛋白t-PA能高效降解因血浆纤维蛋白凝聚而成的血栓,是心梗和脑血栓的急救药,但是心梗患者注射大剂量的t-PA会诱发颅内出血。研究证实,将t-PA蛋白第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,能显著降低其诱发出血的副作用。据此,先对天然t-PA基因的碱基序列进行改造,然后再采取传统的基因工程方法表达该改造后的基因,可制造出性能优异的改良t-PA蛋白。如图1表示相关的目的基因、载体及限制酶识别序列和切割位点,pCLY11为质粒,请回答下列问题: 图1 (1)可以先提取细胞的______________来合成总cDNA,再从cDNA文库中获取t-PA基因。通过改造t-PA基因制造出性能优异的改良t-PA蛋白的技术被称为______________工程。 (2)若改造后的t-PA基因的黏性末端如图1所示,则需要选用限制酶______________切割质粒pCLY11,保证质粒与t-PA改良基因高效连接。再用DNA连接酶催化形成______________键,构建重组质粒。 (3)以大肠杆菌作为受体细胞,在含新霉素的培养基中形成菌落的受体细胞并非都是目的菌株,原因是_____________________________。成功获取能生产改良t-PA蛋白的工程菌株后,利用______________(填“固体”或“液体”)培养基在发酵罐中进行大量生产。 (4)除了用工程菌株,还可以用下列方法从转基因牛乳汁中获得改良t-PA蛋白: 图2 过程②常用的方法是______________;在过程④前需要取囊胚的______________细胞做DNA分析进行性别鉴定;为了保证t-PA改良基因能在乳腺细胞中表达,构建基因表达载体需要将其与_____________________________等调控元件重组在一起。 解析　(1)提取细胞的总RNA来合成总cDNA,再从cDNA文库中获取t-PA基因。对天然的t-PA基因进行改造,以制造出性能优异的改良t-PA蛋白的技术被称为蛋白质工程。(2)根据碱基互补配对原则,t-PA基因的左端黏性末端为CCGG—,为Xma Ⅰ酶切得到,t-PA基因的右端黏性末端为—CTAG,为Bgl Ⅱ酶切得到,质粒需要用相同的酶进行酶切以得到与目的基因相同的黏性末端,因此质粒pCLY11需选用限制酶Xma Ⅰ和Bgl Ⅱ切割。通过DNA连接酶连接两种不同DNA分子片段之间的磷酸二酯键,构建重组质粒。(3)导入未连接目的基因的质粒的大肠杆菌也可以在含新霉素的培养基中生长,因此形成菌落的受体细胞并非都是目的菌株。液体培养基常用于扩大培养,因此利用液体培养基在发酵罐中进行大量生产。(4)将目的基因导入哺乳动物细胞常用显微注射法。做DNA分析进行性别鉴定时常取囊胚的滋养层细胞。为了保证t-PA改良基因能在乳腺细胞中表达,构建基因表达载体需要将其与乳腺中特异表达的基因的启动子等调控元件重组在一起。 答案　(1)总RNA(或mRNA)　蛋白质　(2)Xma Ⅰ和Bgl Ⅱ　磷酸二酯　(3)导入未连接目的基因的质粒(或pCLY11或空质粒)的大肠杆菌也可以在这种培养基上生长　液体　(4)显微注射法　滋养层　乳腺中特异表达的基因的启动子(或乳腺蛋白基因的启动子) 学科网（北京）股份有限公司 $$