- 基因工程的原理及技术
- 共249题
57. 回答下列有关遗传信息传递与表达的问题。
纤维素分子因为分子量大,不能直接进入酵母细胞,并且酵母菌无法分解环境中的纤维素。为了使酵母菌能够利用环境中的纤维素为原料生产酒精,科学家欲将目的基因纤维素酶基因通过重组质粒导入酵母菌细胞。其所用质粒及其酶切位点如图甲,外源DNA上的纤维素酶基因及其酶切位点如图乙,根据要求回答以下问题:
设置菌株Ⅰ作为对照,是为了验证__________和__________不携带纤维素酶基因。
正确答案
质粒DNA;酵母菌核基因
解析
由示意图中工程菌菌株Ⅰ和Ⅱ内纤维素酶的不同合成情况分析,可以得出结论。
考查方向
本题考查基因工程的工具、过程等生命科学基础知识和原理。运用生命科学基础知识设计实验、分析实验结果。考查从文字、图表中获取有效信息,应用生命科学专业术语表达思维过程。在近年上海高考试题出现频率较高。
易错点
1、混淆同种限制酶切割目的基因与不同种限制酶切割目的基因的区别。
知识点
33.下表是几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点,其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题:
(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒,应选用______两种限制酶切割,酶切后的载体和目的基因片段,通过__________酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒,需将其转入处于__________________态的大肠杆菌。
(2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌,应在筛选平板培养基中添加__________,平板上长出的菌落,常用PCR鉴定,所用的引物组成为图2中_____________。
(3)若BamH I酶切的DNA末端与Bcl I酶切的DNA末端连接,连接部位的6个碱基对序列为 ,对于该部位,这两种酶 (填“都能”、“都不能”或“只有一种能”)切开。
(4)若用Sau3A I切图1质粒最多可能获得 种大小不同的DNA片段。
正确答案
(1)BclI和HindⅢ 连接 感受 (2)四环素 引物甲和引物丙(3) 都不能 (4)7
知识点
68.回答下列有关遗传信息传递与表达的问题。(9分)
在图27所示的质粒PZHZ11(总长为3.6kb,1kb=1000对碱基因)中,lacZ基因编码β-半乳糖苷酶,后者催化生成的化合物能将变色的大肠杆菌染成蓝色。68.若先用限制酶BamHI切开pZHZ11,然后灭活BamHI酶,再加DNA连接酶进行连接,最后将连接物导入足够数量的大肠杆菌细胞中,则含3.1kb质粒的细胞颜色为;含3.6kb质粒的细胞颜色为。69.若将两段分别用限制酶BamHI和BglHI切开的单个目的基因片段置换pZHZ11中0.5kb的BamHI酶切片段,形成4.9kb的重组质粒,则目的基因长度为kb。70.上述4.9kb的重组质粒有两种形式,若用BamHI和EcoRI联合酶切其中一种,只能获得1.7kb和3.2kb两种DNA片段;那么联合酶切同等长度的另一种重组质粒,则可获得kb和kb两种DNA片段。71.若将人的染色体DNA片段先导入大肠杆菌细胞中克隆并坚定目的基因,然后再将获得的目的基因转入植物细胞中表达,最后将产物的药物单摆注入小鼠体内观察其生物功能是否发挥,那么上述过程属于。A.人类基因工程 B.动物基因工程 C.植物基因工程 D.微生物基因工程
正确答案
68.白色 白色和蓝色/白色或蓝色 69.1.8 70.1.4 3.5 71.C
知识点
30.[选修1——生物技术实践](15分)
回答下列问题:
(1)蛋白酶甲、乙、丙三者的活性随pH的变化如图所示。通常,用清水洗涤衣服上的新鲜血迹是,不应该使用开水,原因是_______________________。若要去除衣服上的血渍,应选择含有_____________________(填“蛋白酶甲”、“蛋白酶乙”或“蛋白酶丙”)的碱性洗衣粉,理由是___________________。
(2)某同学为了洗去衣服上的油渍,洗衣时在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶,该同学的做法___________________(填“合理”或“不合理”),理由是_________________________。
(3)已知溶液的pH可以影响酶的活性,请推测pH影响某种蛋白酶活性的原因可能是其影响了酶和底物分子中_________________(填“羧基和氨基”、“氨基和甲基”、“羧基和甲基”或“甲基和甲基”)等基团的解离状态。
[选修3——现代生物科技专题](15分)
基因工程又称为DNA重组技术,回答相关问题:
(1)在基因工程中,获取目的基因主要有两大途径,即______和从_______中分离。
(2)利用某植物的成熟叶片为材料,同时构建cDNA文库和基因组文库,两个文库相比,cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少,其原因是______。
(3)在基因表达载体中,启动子是______聚合酶识别并结合的部位。若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞,最常用的原核生物是______。
(4)将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时,常用的携带目的基因的金属颗粒有_____和______颗粒。
正确答案
30. (15分)
(1)开水使血中的蛋白质变性而沉淀,难以清洗(3分)
蛋白酶丙(1分)
碱性条件下只有蛋白酶丙有活性(4分)
(2)不合理(1分) 蛋白酶会降解脂肪酶(4分)
(3)羧基和氨基(2分)
31. (15分)
(1)人工合成 生物材料(每空2分,共4分,其他合理答案可酌情给分)
(2)cDNA文库中只含有叶细胞已转录(或已表达)的基因,而基因组文库中含有该植物的全部基因(5分,其他合理答案可酌情给分)
(3)RNA(2分) 大肠杆菌(或答细菌)(2分)
(4)金粉 钨粉(每空1分,共2分)
知识点
回答下列有关遗传信息传递与表达的问题。(9分)
在图27所示的质粒PZHZ11(总长为3.6 kb,1 kb=1000对碱基因)中,lacZ基因编码β-半乳糖苷酶,后者催化生成的化合物能将白色的大肠杆菌染成蓝色。
68.若先用限制酶BamHI切开pZHZ11,然后灭活BamHI酶,再加DNA连接酶进行连接,最后将连接物导入足够数量的大肠杆菌细胞中,则含3.1 kb质粒的细胞颜色为 ;含3.6 kb质粒的细胞颜色为
69.若将两端分别用限制酶BamHI和BglHI切开的单个目的基因片段置换pZHZ11中0.5 kb的BamHI酶切片段,形成4.9 kb的重组质粒,则目的基因长度为 kb。
70.上述4.9 kb的重组质粒有两种形式,若用BamHI和EcoRI联合酶切其中一种,只能获得1.7 kb和3.2 kb两种DNA片段;那么联合酶切同等长度的另一种重组质粒,则可获得 kb和 kb两种DNA片段。
71.若将人的染色体DNA片段先导入大肠杆菌细胞中克隆并鉴定目的基因,然后再将获得的目的基因转入植物细胞中表达,最后将产物的药物蛋白注入小鼠体内观察其生物功能是否发挥,那么上述过程属于 。
正确答案
白色, 白色和蓝色/白色或蓝色
解析
3.1 kb质粒lacZ基因被破坏,含3.1 kb质粒的细胞颜色为白色;加DNA连接酶进行连接,被切下的片段可能反向连接,所含3.6 kb质粒的细胞可能含有正常质粒和异常质粒,也可能只含有正常质粒或异常质粒,颜色为白色和蓝色,或者为白色或蓝色。
考查方向
解题思路
3.1 kb质粒lacZ基因被破坏,含3.1 kb质粒的细胞颜色为白色;加DNA连接酶进行连接,被切下的片段可能反向连接,所含3.6 kb质粒的细胞可能含有正常质粒和异常质粒。
易错点
没有分清切断的基因。
正确答案
1.8
解析
pZHZ11中0.5 kb的BamHI酶切片段被切除后,剩余3.1kb,将两端分别用限制酶BamHI和BglHI切开的单个目的基因插入,形成4.9 kb的重组质粒,则目的基因大小为4.9-3.1=1.8kb。
解题思路
去除后再连接计算相关。
易错点
注意ZHZ11中0.5 kb的BamHI酶切片段被切除后,剩余3.1kb,将两端分别用限制酶BamHI和BglHI切开的单个目的基因插入。
正确答案
1.4 3,5
解析
限制酶BamHI和BglHI切割产生的黏性末端可以进行连接,但连接后不能被两者中的任何一个识别并切割,用BamHI切割4.9 kb的重组质粒,只有一个切割位点。用BamHI和EcoRI联合酶切其中一种,只能获得1.7 kb和3.2 kb两种DNA片段;联合酶切同等长度的另一种重组质粒,可获得1.7+1.8=3.5kb和3.2-18=1.4kb两种DNA片段。
考查方向
解题思路
限制酶BamHI和BglHI切割产生的黏性末端可以进行连接,但连接后不能被两者中的任何一个识别并切割。
易错点
分清酶切和连接后再酶切相关知识。
正确答案
解析
题干所述目的是让人的基因在植物细胞中表达,属于植物基因工程。
考查方向
解题思路
目的基因的受体细胞是植物细胞。
易错点
分清导入目的基因的受体细胞类型。
请考生从两题中任选一题作答。如果多做,则按所做的第一题计分。
【选修1——生物技术实践】请回答37-39题。
回答下列问题:
【选修3——现代生物科技专题】请回答40-43题。
基因工程又称为DNA重组技术,回答相关问题:
37.蛋白酶甲、乙、丙三者的活性随pH的变化如图所示。通常,用清水洗涤衣服上的新鲜血迹是,不应该使用开水,原因是_______________________。若要去除衣服上的血渍,应选择含有_____________________(填“蛋白酶甲”、“蛋白酶乙”或“蛋白酶丙”)的碱性洗衣粉,理由是___________________。
38.某同学为了洗去衣服上的油渍,洗衣时在市售的蛋白酶洗衣液中添加脂肪酶,该同学的做法___________________(填“合理”或“不合理”),理由是_________________________。
39.已知溶液的pH可以影响酶的活性,请推测pH影响某种蛋白酶活性的原因可能是其影响了酶和底物分子中_________________(填“羧基和氨基”、“氨基和甲基”、“羧基和甲基”或“甲基和甲基”)等基团的解离状态。
40.在基因工程中,获取目的基因主要有两大途径,即______和从_______中分离。
41.利用某植物的成熟叶片为材料,同时构建cDNA文库和基因组文库,两个文库相比,cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少,其原因是______。
42.在基因表达载体中,启动子是______聚合酶识别并结合的部位。若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞,最常用的原核生物是______。
43.将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时,常用的携带目的基因的金属颗粒有_____和______颗粒。
正确答案
开水使血中的蛋白质变性而沉淀,难以清洗(3分) 蛋白酶丙(1分)
碱性条件下只有蛋白酶丙有活性(4分)
解析
用清水洗涤衣服上的新鲜血迹时,如果使用开水,会使血中的蛋白质变性而沉淀,难以清洗。使用碱性洗衣粉去除衣服上的血渍,碱性条件下只有蛋白酶丙有活性,应选择含有蛋白酶丙的碱性洗衣粉。
考查方向
解题思路
结合知识分析题干完成
易错点
原因分析
正确答案
(2)不合理(1分) 蛋白酶会降解脂肪酶(4分)
解析
脂肪酶的化学成分为蛋白质,会被蛋白酶水解。
考查方向
解题思路
结合知识分析题干完成
易错点
酶的本质
正确答案
羧基和氨基(2分)
解析
蛋白酶和和其作用的蛋白质类污渍的氨基和羧基均会发生解离离,pH会影响其解离状态。
考查方向
解题思路
结合知识分析题干完成
易错点
pH影响酶的活性的机理
正确答案
(1)人工合成 生物材料(每空2分,共4分,其他合理答案可酌情给分)
解析
获取目的基因主要有两大途径,即人工合成和从自然界已有的物质中分离。
考查方向
解题思路
结合知识分析题干完成
易错点
途径
正确答案
(2)cDNA文库中只含有叶细胞已转录(或已表达)的基因,而基因组文库中含有该植物的全部基因(5分,其他合理答案可酌情给分)
解析
植物的成熟叶片中基因选择性表达,因此由所有的RNA逆转录形成的cDNA文库中含有叶细胞已转录的基因,而基因组文库中含有该植物的全部基因。
考查方向
解题思路
结合知识分析题干完成
易错点
cDNA文库和基因组文库
正确答案
(3)RNA(2分) 大肠杆菌(或答细菌)(2分)
解析
在基因表达载体中,启动子是RNA聚合酶识别并结合的部位。采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞,由于易于培养,最常选用大肠杆菌(或细菌)
考查方向
解题思路
结合知识分析题干完成
易错点
启动子
正确答案
(4)金粉 钨粉(每空1分,共2分)
解析
将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时,常用的携带目的基因的金属颗粒有金粉和钨粉颗粒。
考查方向
解题思路
结合知识分析题干完成
易错点
金属颗粒
55. 回答下列有关遗传信息传递与表达的问题。
纤维素分子因为分子量大,不能直接进入酵母细胞,并且酵母菌无法分解环境中的纤维素。为了使酵母菌能够利用环境中的纤维素为原料生产酒精,科学家欲将目的基因纤维素酶基因通过重组质粒导入酵母菌细胞。其所用质粒及其酶切位点如图甲,外源DNA上的纤维素酶基因及其酶切位点如图乙,根据要求回答以下问题:
根据上述要求选择正确限制酶切割并获得重组质粒后,如果再用BamHⅠ限制酶切割重组质粒,则获得的酶切片段数为__________。
正确答案
2
解析
形成的重组质粒是环形的,拥有两个BamHⅠ限制酶切割位点,一个来自质粒本身,另一个来自目的基因内部,所以BamHⅠ限制酶可以将重组质粒切成2个片段。
考查方向
本题考查基因工程的工具、过程等生命科学基础知识和原理。运用生命科学基础知识设计实验、分析实验结果。考查从文字、图表中获取有效信息,应用生命科学专业术语表达思维过程。在近年上海高考试题出现频率较高。
易错点
1、混淆同种限制酶切割目的基因与不同种限制酶切割目的基因的区别。
知识点
下表是几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点,其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题:
58.用图中质粒和目的基因构建重组质粒,应选用______两种限制酶切割,酶切后的载体和目的基因片段,通过__________酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒,需将其转入处于__________________态的大肠杆菌。
59.为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌,应在筛选平板培养基中添加__________,平板上长出的菌落,常用PCR鉴定,所用的引物组成为图2中_____________。
60.若BamH I酶切的DNA末端与Bcl I酶切的DNA末端连接,连接部位的6个碱基对序列为 ,对于该部位,这两种酶 (填“都能”、“都不能”或“只有一种能”)切开。
61.若用Sau3A I切图1质粒最多可能获得 种大小不同的DNA片段。
正确答案
BclI和HindⅢ 连接 感受
解析
选择的限制酶应在目的基因两端存在识别位点,但BamHI可能使质粒中启动子丢失,因此只能选BclI和HindⅢ。酶切后的载体和目的基因片段,通过DNA连接酶酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒,需将其转入处于感受态的大肠杆菌。
考查方向
解题思路
不同限制酶识别的碱基序列不同,切割位点不同,但粘性末端可能相同。
易错点
注意保持基因结构的完整性。
正确答案
四环素 引物甲和引物丙
解析
为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌,根据质粒上的抗性基因,应在筛选平板培养基中添加四环素。PCR技术要求两种引物分别和目的基因的两条单链结合,沿相反的方向合成子链。
考查方向
解题思路
通过没有被破坏的标记基因进行筛选。
易错点
分清被破坏的抗性基因是否被破坏。
正确答案
都不能
解析
根据BamHI和Bcl I的酶切位点,BamHI酶切的DNA末端与Bcl I酶切的DNA末端连接,连接部位的6个碱基对序列为,与两种酶的酶切位点均不同。
考查方向
解题思路
根据BamHI和Bcl I的酶切位点,BamHI酶切的DNA末端与Bcl I酶切的DNA末端连接。
易错点
分清不同限制酶识别的碱基序列和切出的粘性末端序列。
正确答案
7
解析
根据BamH 、Bcl I和Sau3A I的酶切位点,Sau3A I在质粒上有三个酶切位点,完全酶切可得到记为A、B、C三种片段,若部分位点被切开,可得到AB、AC、BC、ABC四种片段,所以用Sau3A I切图1质粒最多可能获得7种大小不同的DNA片段。
考查方向
解题思路
所有酶、一种酶等各种情况分别考虑即可。
易错点
注意是几种酶切的不同情况。
胰岛素 A、B 链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。 图 1 是该方法所用的基因表达载体,图2 表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋白A、B 分别表示-半乳糖苷酶与胰岛素 A、B链融合的蛋白)。 请回答下列问题:
54.图1 基因表达载体中没有标注出来的基本结构是 。
55.图1 中启动子是 酶识别和结合的部位,有了它才能启动目的基因的表达;氨苄青霉素抗性基因的作用是 。
56.构建基因表达载体时必需的工具酶有 。
57.茁-半乳糖苷酶与胰岛素A 链或B 链融合表达,可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部,其意义在于 。
58.溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键,用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的 A 链或 B 链,且-半乳糖苷酶被切成多个肽段,这是因为 。
59.根据图2 中胰岛素的结构,请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。 你的推测结果是 ,理由是 。
正确答案
(1)终止子
解析
根据题意和图示分析可知:图1基因表达载体中已有目的基因、启动子和标记基因,所以没有标注出来的基本结构是终止子.
考查方向
解题思路
结合知识分析题干完成
易错点
终止子
正确答案
(2)RNA 聚合 作为标记基因,将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来
解析
(2)图1中启动子是RNA聚合酶酶识别和结合的部位,有了它才能启动目的基因的表达即转录过程;氨苄青霉素抗性基因的作用是作为标记基因,将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来.
考查方向
解题思路
结合知识分析题干完成
易错点
标记基因的作用
正确答案
(3)限制酶和 DNA 连接酶
解析
构建基因表达载体的过程中,必须用相同的限制酶切割(含目的基因的外源DNA分子)和运载体,以产生相同的黏性末端,再加入DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组DNA分子.
考查方向
解题思路
结合知识分析题干完成
易错点
工具酶
正确答案
(4)防止胰岛素的 A、B 链被菌体内蛋白酶降解
解析
β-半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达,可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部,这样可以防止胰岛素的A、B链被菌体内蛋白酶降解.
考查方向
解题思路
结合知识分析题干完成
易错点
意义
正确答案
(5) -半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸,而胰岛素 A、B 链中不含甲硫氨酸
解析
溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键,由于β-半乳糖苷酶中含有多个甲硫氨酸,而胰岛素的A、B链中不含甲硫氨酸,所以用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链,且β-半乳糖苷酸被切成多个肽段.
考查方向
解题思路
结合知识分析题干完成
易错点
原因
正确答案
(6)至少2 个 两条肽链的一端各有一个游离的氨基,氨基酸 R 基团中可能还含有游离的氨基
解析
由于一个肽链中至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基,在肽链内部的R基中可能也有氨基和羧基,而胰岛素含有A链和B链,所以每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量至少是2个。
考查方向
解题思路
结合知识分析题干完成
易错点
理由
拟南芥是遗传学研究的模式植物,某突变体可用于验证相关的基因的功能。野生型拟南芥的种皮为深褐色(TT),某突变体的种皮为黄色(tt),下图是利用该突变体验证油菜种皮颜色基因(Tn)功能的流程示意图。
(1)与拟南芥t基因的mRNA相比,若油菜Tn基因的mRNA中UGA变为AGA,其末端序列成为“-AGCGCGACCAGACUCUAA”,则Tn比t多编码___________个氨基酸(起始密码子位置相同,UGA、UAA为终止密码子)。
(2)图示“酶切后的基因和质粒”,其中所指酶的特点是 ________,图中①应为_______ 。
若②不能在含抗生素Kan的培养基上生长,则原因是_______________
若③的种皮颜色为____ ,则说明油菜Tn基因与拟南芥T基因的功能相同。
(3)假设该油菜Tn基因连接到拟南芥染色体并替换其中一个t基因,则③中进行减数分裂的细胞在联会时的基因型为 _______ ;同时,③的叶片卷曲(叶片正常对叶片卷曲为显性,且与种皮性状独立遗传),用它与种皮深褐色、叶片正常的双杂合体拟南芥杂交,其后代中所占比列最小的个体表现为 _______ 、 ____ 。取③的茎尖培养成16棵植珠,其性状通常 _______ (填“不变”或“改变”)。
正确答案
(1) 2
(2)特异性地识别和切割DNA(或能识别双链DNA分子的某种特定脱氧核苷酸序列,并且切断其中特定部位的两个脱氧核苷酸之间的键); 重组质粒(或重组DNA分子);重组质粒未导入;深褐色。
(3)TnTnt t 黄色正常 黄色卷曲(两空可颠倒) 不变
解析
略
知识点
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