模块六专题十六1.(2019·江西省宜春市高三期末)基因工程已经成为生物科学的核心技术,在农牧业、医药卫生等领域中有着广泛的应用。
请回答下列问题：(1)在基因工程操作过程中,E.coliDNA连接酶的作用是连接具有互补黏性末端的DNA分子_(基本)骨架__的缺口,即催化形成的化学键是_磷酸二酯键__。
(2)应用基因工程技术获得抗虫棉的过程：目的基因→受体细胞→转基因抗虫棉,为使抗虫基因在抗虫棉细胞中高效表达,需要把目的基因片段插入表达载体的_启动子、终止子__之间。
抗虫基因的遗传特性能在抗虫棉株体内维持和表达的关键是_目的基因插入到了棉株细胞的染色体DNA上__。
通过此过程产生的抗虫棉还需要在_个体__水平上检验抗虫效果。
为了防止抗虫棉的抗虫基因,通过花粉转移到自然界中其他植物中,科学家设法将抗虫基因整合到受体细胞的_叶绿体基因组(DNA)__中,其原因是_受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞__。
(3)干扰素是抗病毒的特效药,由于干扰素在体外保存困难,可利用蛋白质工程对干扰素进行改造,基本途径是：从预期的蛋白质功能出发→_设计预期的蛋白质结构__→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。
【试题解析】(1)在基因工程操作过程中,黏性末端之间的碱基可通过氢键连接形成碱基对,但具有互补黏性末端的DNA分子骨架的缺口需要用E.coliDNA连接酶连接,即催化形成磷酸二酯键。
(2)启动子和终止子可调控基因的转录,为使抗虫基因在抗虫棉细胞中高效表达,需要把目的基因片段插入表达载体的启动子和终止子之间。
将目的基因插入到了棉株细胞的染色体DNA上,是使抗虫基因的遗传特性在抗虫棉株体内维持和表达的关键。
通过此过程产生的抗虫棉还需要在个体水平上检验抗虫效果,即将棉铃虫接种于抗虫棉上,看是否具有抗虫效果。
由于受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞,故为了防止抗虫棉的抗虫基因通过花粉转移到自然界中其他植物中,科学家常将抗虫基因整合到受体细胞的叶绿体基因组(DNA)中。
(3)蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。
2.(2019·福建省莆田市生物二模试卷)草莓原产南美,被我国各地广为栽培,其营养价值高,且有多种保健功效,却易受病毒感染。
科学家常采用两种方法培育草莓新品种：其一,将草莓轻型黄边病毒的外壳蛋白基因(SMYELV－CP)导入草莓基因组中培育转基因抗病毒草莓;其二,培育草莓脱毒苗。
回答下列问题：(1)在培育转基因抗病毒草莓过程中,为保证SMYELV－CP的正常表达,基因表达载体上SMYELV－CP的首端应含有_启动子__,能被受体细胞的_RNA聚合酶__所识别,以便催化转录过程。
(2)将目的基因导入草莓植株的细胞常采用农杆菌转化法。
需先用_Ca2＋溶液(CaCl2溶液)__处理农杆菌,使细胞处于一种_能吸收周围环境中DNA分子__的生理状态,这种细胞称为感受态细胞。
(3)获得的转基因草莓植株是否具有抗黄边病毒的特性,往往需要进行个体生物学水平鉴定,其实验思路是_对转基因草莓植株和未转基因草莓植株进行轻型黄边病毒接种实验,观察并比较两者植株抗病毒的情况__。
(4)若要培育草莓脱毒苗,通常采取植株_茎尖(或根尖)__(部位)进行组织培养,原因是_茎尖(或根尖)的病毒极少,甚至无病毒__。
(5)我国西北一些地区曾大量种植草莓,后却被硬性规定种植属于乔木的杨树,但由于降雨量少,致使许多地方的杨树长成半死不活的“小老头”状,结果防护林成了残败的“灰色长城”,其失败的原因主要是违背了生态工程的_协调与平衡__原理。
【试题解析】(1)为保证SMYELV－CP的正常表达,基因表达载体上SMYELV－CP的首端应含有启动子,是RNA聚合酶的结合位点,启动转录过程。
(2)将目的基因导入草莓植株的细胞常采用农杆菌转化法。
需先用Ca2＋溶液处理农杆菌,使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞。
(3)获得的转基因草莓植株是否具有抗黄边病毒的特性,往往需要进行个体生物学水平鉴定,其实验思路是对转基因草莓植株和未转基因草莓植株进行轻型黄边病毒接种实验,观察并比较两者植株抗病毒的情况对转基因草莓植株和未转基因草莓植株进行轻型黄边病毒接种实验,观察并比较两者植株抗病毒的情况。
(4)若要培育草莓脱毒苗,通常采取植株茎尖进行组织培养,原因是茎尖(或根尖)的病毒极少,甚至无病毒。
(5)我国西北一些地区曾大量种植草莓,后却被硬性规定种植属于乔木的杨树,但由于降雨量少,致使许多地方的杨树长成半死不活的“小老头”状,结果防护林成了残败的“灰色长城”,其失败的原因主要是违背了生态工程的协调与平衡原理。
3.(2019·河北省唐山市生物二模)已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒,该病毒表面的P蛋白为主要抗原。
根据图1回答问题：(1)过程①指的是_逆转录__。
从过程①到提取分离出P基因的具体操作中,源自不同生物的DNA之所以能够重组的原因是：_所有生物的DNA分子结构相似__;相同的基因在不同的生物体内,都能成功表达出相同的产物,其原因是：_所有生物共用一套遗传密码__。
(2)过程③构建重组DNA分子过程中最常用的载体是_质粒__。
若限制酶Ⅲ的识别序列是CCTAGG,它能在A和G之间切断DNA,图2表示用该酶处理P基因后产生的片段。
若P 基因某处有一个CCTAGC突变为CCTAGG,用该酶处理后将产生_5__个片段。
(3)除了B淋巴细胞外,图中能特异性识别抗原的细胞还有[_⑥__],细胞识别的物质基础是_糖蛋白__。
(4)对健康人进行该传染病免疫预防时,可选用图2中基因工程生产的_P蛋白__制成疫苗,该疫苗注射到人体内后,首先由_巨噬细胞__进行处理和呈递,最终激活B淋巴细胞。
(5)雌性老鼠体内存在⑦的场所有_ABC__。
(多选)A.血清B.乳汁C.组织液D.肝细胞内【试题解析】(1)RNA→DNA的过程为逆转录,源自不同生物的DNA之所以能够重组的原因是所有生物的DNA分子结构相似。
相同的基因在不同的生物体内,都能成功表达出相同的产物,其原因是所有生物共用一套遗传密码。
(2)构建重组DNA分子过程中最常用的载体是质粒。
因为图中给出是4个片段,所以该基因上应该有3个CCTAGG序列。
如果根据某处有一个CCTAGC突变为CCTAGG的条件,该基因上就有4个CCTAGG序列了,然后通过酶切,就会得出5个片段。
(3)B淋巴细胞和记忆细胞都能特异性识别抗原。
糖蛋白具有识别、信息交流等功能。
(4)免疫预防是将减毒或无毒的疫苗或菌苗注射到体内,从而使该个体产生相应的记忆细胞和抗体。
对健康人进行该传染病免疫预防时,可选用图2中基因工程生产的P 蛋白制成疫苗注射到人体内。
该疫苗注射到人体内后,首先由巨噬细胞进行处理和呈递,最终激活B淋巴细胞。
(5)⑦为抗体,主要分布在血清,其次是组织液和外分泌液。
乳汁就属于外分泌液。
4.(2019·福建省宁德市生物二模)新一代基因编辑CRISPR/Cass技术的实质是用特殊的引导序列(sgRNA)将Cas9酶－“基因剪刀”精准定位到所需切割的基因上,然后进行编辑。
科研人员设想利用新一代基因编辑技术来预防艾滋病。
回答下列问题：(1)动物细胞中没有编码Cas9酶的基因,可通过构建_基因表达载体__,用_显微注射__法将其导入受体细胞,最终表达出Cas9酶。
(2)CCR5蛋白是HIV病毒入侵机体细胞的主要辅助受体之一,HIV通过识别膜通道蛋白CCR5侵入宿主细胞。
为有效阻止HIV侵染新分化生成的T淋巴细胞,科研人员将sgRNA序列导入骨髓_造血干__细胞中,以构建sgRNA－Cas9酶复合体。
Cas9酶可以催化_磷酸二酯__键断裂,以实现对DNA序列的定向切割。
设计sgRNA序列需要根据_CCR5__的核苷酸序列,原因是_sgRNA序列需要与CCR5基因上部分碱基互补配对,从而精准定位到CCR5基因进行编辑__。
(3)为检测T淋巴细胞的CCR5基因是否成功被编辑,采用_DNA分子杂交__技术检测是否含有CCR5基因,还需要对_CCR5__蛋白进行检测。
【试题解析】(1)动物细胞中没有编码Cas9酶的基因,可通过构建基因表达载体,用显微注射法将其导入受体细胞,最终表达出Cas9酶。
(2)为有效阻止HIV侵染新分化生成的T淋巴细胞,科研人员将sgRNA序列导入骨髓造血干细胞中,以构建sgRNA－Cas9酶复合体。
Cas9酶可以催化磷酸二酯键断裂,以实现对DNA序列的定向切割。
HIV能通过识别膜通道蛋白CCR5侵入宿主细胞,为预防艾滋病,根据题意,可利用Cas9酶对CCR5基因进行编辑,因此sgRNA序列需要与CCR5基因上部分碱基互补配对,从而精准定位到CCR5基因进行编辑,故设计sgRNA序列时需要根据CCR5基因的核苷酸序列。
(3)可采用DNA分子杂交技术检测是否含有CCR5基因,为了检测基因编辑是否成功,还需要对CCR5蛋白进行检测。
5.(2019·山东省临沂市生物二模)鸡干扰素是一种具有高效和广谱抗病毒作用的细胞因子,广泛用于动物领域的抗病毒治疗。
科研人员将鸡干扰素基因作为目的基因,构建基因表达载体,通过农杆菌介导法导入烟草,以获得抗病毒烟草。
回答问题：(1)目的基因合成后可在Taq酶的作用下通过PCR技术大量扩增,该技术的原理是_DNA 的热变性(或DNA双链复制)__。
利用PCR技术扩增干扰素基因时,需要加入两种引物,原因是_DNA两条链反向平行,DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链,用两种引物才能确保DNA 两条链同时扩增__。
(2)基因表达载体中应有RNA聚合酶识别和结合的部位,该部位称为_启动子__。
将基因表达载体导入农杆菌常用的方法是_感受态细胞法(或Ca2＋转化法)__。
(3)该实验中,将农杆菌转入烟草细胞的原生质体,原生质体再生出细胞壁。
请从理论角度提出实验室检测原生质体是否再生出细胞壁的一种方法：_将细胞置于高渗溶液中,用显微镜观察细胞是否发生质壁分离(或将细胞置于清水中,用显微镜观察细胞是否胀破)__。
(4)科研人员提取烟草愈伤组织细胞的RNA后,先通过_逆转录__获得DNA,再进行PCR 扩增。
若最终未能检测出干扰素基因,可能原因是_鸡干扰素基因未能导入烟草愈伤组织细胞(或导入烟草愈伤组织细胞的鸡干扰素基因未能转录)__;若转基因烟草植株对病毒的侵染表现出一定的抗性,但抗性较低,可能原因是_转基因烟草体内干扰素的合成量较低(或合成的干扰素生物活性低)__。
【试题解析】(1)PCR技术的原理是DNA双链的复制,利用PCR技术扩增干扰素基因时,需要加入两种引物,原因是DNA两条链反向平行,DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链,用两种引物才能确保DNA两条链同时扩增。