第36讲基因工程(包括PCR技术)A组基础题组考点一基因工程1.(2014海南单科,31,15分)下图是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内,制备“工程菌”的示意图。
据图回答:(1)获得A有两条途径:一是以A的mRNA为模板,在酶的催化下,合成互补的单链DNA,然后在的作用下合成双链DNA,从而获得所需基因;二是根据目标蛋白质的序列,推测出相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测其DNA的序列,再通过化学方法合成所需基因。
(2)利用PCR技术扩增DNA时,需要在反应体系中添加的有机物质有、、4种脱氧核糖核苷三磷酸和耐热性的DNA聚合酶,扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。
(3)由A和载体B拼接形成的C通常称为。
(4)在基因工程中,常用Ca2+处理D,其目的是。
2.(2014山东理综,36,12分)人组织纤溶酶原激活物(htPA)是一种重要的药用蛋白,可在转htPA基因母羊的羊乳中获得。
流程如下:(1)htPA基因与载体用切割后,通过DNA连接酶连接,以构建重组表达载体。
检测目的基因是否已插入受体细胞DNA,可采用技术。
(2)为获取更多的卵(母)细胞,要对供体母羊注射促性腺激素,使其。
采集的精子需要经过,才具备受精能力。
(3)将重组表达载体导入受精卵常用的方法是。
为了获得母羊,移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行。
利用胚胎分割和胚胎移植技术可获得多个转基因个体,这体现了早期胚胎细胞的。
(4)若在转htPA基因母羊的羊乳中检测到,说明目的基因成功表达。
3.(2015四川理综,9,11分)将苏云金杆菌Bt蛋白的基因导入棉花细胞中,可获得抗棉铃虫的转基因棉,其过程如图所示(注:农杆菌中Ti质粒上只有T-DNA片段能转移到植物细胞中)。
质粒中“Bt”代表“Bt基因”,“Km R”代表“卡那霉素抗性基因”(1)过程①需用同种酶对含Bt基因的DNA和Ti质粒进行酶切。
为将过程②获得的含重组质粒的农杆菌筛选出来,应使用培养基。
(2)过程③中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养,旨在让进入棉花细胞;除尽农杆菌后,还须转接到含卡那霉素的培养基上继续培养,目的是。
(3)若过程④仅获得大量的根,则应在培养基中增加以获得芽;部分接种在无激素培养基上的芽也能长根,原因是。
(4)检验转基因棉的抗虫性状,常用方法是。
种植转基因抗虫棉能减少的使用,以减轻环境污染。
考点二蛋白质工程4.(2015海南单科,31,15分)在体内,人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链,此肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原,进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除中间片段C后,产生A、B两条肽链,再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的胰岛素。
目前,利用基因工程技术可大量生产胰岛素。
回答下列问题:(1)人体内合成前胰岛素原的细胞是,合成胰高血糖素的细胞是。
(2)可根据胰岛素原的氨基酸序列,设计并合成编码胰岛素原的序列,用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体,再经过细菌转化、筛选及鉴定,即可建立能稳定合成的基因工程菌。
(3)用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时,培养液无抗原抗体反应,菌体有抗原抗体反应,则用该工程菌进行工业发酵时,应从中分离、纯化胰岛素原。
胰岛素原经酶处理便可转变为胰岛素。
B组提升题组非选择题1.(2017云南昆明摸底调研,40)科学家将拟南芥的抗寒基因(CBFl),转入香蕉以获得抗寒的香蕉品种。
下图是某质粒载体上的SacⅠ、XbaⅠ、EcoRⅠ、HindⅢ四种限制酶的切割位点示意图。
据图回答问题:(1)在该实验中为构建基因表达载体,用SacⅠ、XbaⅠ切下CBFl基因后,对质粒载体进行切割的限制酶是,理由是。
(2)连接CBFl基因到该质粒载体后,作为基因表达载体的组成还必须有。
将重组质粒导入香蕉细胞最常用的方法是。
(3)为了鉴别受体细胞中是否含有CBFl基因,可用含的培养基进行筛选。
(4)科学家将生长健壮、苗龄一致的转基因香蕉(实验组)与非转基因香蕉(对照组)进行处理,鉴定两组之间的抗寒性差异,如果,则说明获得了抗寒的香蕉优质品种。
2.(2017重庆八中第一次适应性考试,40)科学家利用基因工程(DNA重组技术)成功培育出一种能够表达人类乳汁中常见蛋白的转基因水稻,使大米及其制品具有一定的抗菌作用。
请回答下列相关问题:(1)在基因工程中,常用到的工具酶是。
(2)利用水稻的成熟叶片为材料,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,启动子是识别并结合的部位,导入该水稻中的基因表达载体除启动子和目的基因外,还应含有等。
若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞,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粒子。
(5)由转基因水稻生产的相关大米制品有一定的抗菌作用,是因为制品中含有。
3.(2016课标全国Ⅰ,40,15分)某一质粒载体如图所示,外源DNA插入到Amp r或Tet r中会导致相应的基因失活(Amp r表示氨苄青霉素抗性基因,Tet r表示四环素抗性基因)。
有人将此质粒载体用BamHⅠ酶切后,与用BamHⅠ酶切获得的目的基因混合,加入DNA连接酶进行连接反应,用得到的混合物直接转化大肠杆菌。
结果大肠杆菌有的未被转化,有的被转化。
被转化的大肠杆菌有三种,分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。
回答下列问题:(1)质粒载体作为基因工程的工具,应具备的基本条件有(答出两点即可),而作为基因表达载体,除满足上述基本条件外,还需具有启动子和终止子。
(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选,在上述四种大肠杆菌细胞中,未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的,其原因是;并且和的细胞也是不能区分的,其原因是。
在上述筛选的基础上,若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落,还需使用含有的固体培养基。
(3)基因工程中,某些噬菌体经改造后可以作为载体,其DNA复制所需的原料来自于。
4.(2016江苏单科,33,9分)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:限制酶BamHⅠBclⅠSau3AⅠHindⅢ识别序列及切割位点ATC CC CTAATC AA CTAGATCCTAGGCT TT TCG图1图2(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BamHⅠ酶切的DNA末端与BclⅠ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Sau3AⅠ切图1质粒最多可能获得种大小不同的DNA片段。
答案全解全析A组基础题组考点一基因工程1.答案(1)逆转录DNA聚合酶氨基酸脱氧核苷酸(2)引物模板DNA (3)重组DNA (4)提高受体细胞的转化率解析(1)利用逆转录法合成目的基因的过程是:以mRNA为模板,在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA,然后在DNA聚合酶作用下,合成双链DNA分子;根据蛋白质工程合成目的基因的过程是:根据目标蛋白质的氨基酸序列,推测相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序,通过化学方法合成DNA。
(2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。
(3)目的基因和运载体结合,形成重组DNA(基因表达载体)。
(4)在利用大肠杆菌做受体细胞时,需要先用Ca2+处理,使之成为感受态细胞,有利于其吸收重组DNA分子。
2.答案(1)同种限制性核酸内切酶(或同种限制酶) DNA分子杂交(或核酸探针)(2)超数排卵获能(处理)(3)显微注射法性别鉴定全能性(4)htPA(或人组织纤溶酶原激活物)解析(1)目的基因和载体先用同种限制酶切割后,再用DNA连接酶连接,以构建基因表达载体;判断目的基因是否插入受体细胞的DNA可采用DNA分子杂交技术。
(2)利用促性腺激素处理供体母羊可使其产生更多的卵(母)细胞;精子必须获能后才具备受精能力。
(3)将重组表达载体导入动物受精卵常用的方法是显微注射法。
为了获得母羊,移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行性别鉴定。
(4)若在转htPA 基因母羊的羊乳中检测到人组织纤溶酶原激活物,说明目的基因成功表达。
3.答案(1)限制性核酸内切选择(2)T-DNA 筛选获得T-DNA片段的植物细胞(3)细胞分裂素浓度芽顶端合成的生长素向基部运输,促进根的分化(4)投放棉铃虫农药解析本题考查基因工程与植物细胞工程的相关知识。
(1)同种限制酶切割质粒和含目的基因的DNA,可获得相同的黏性末端,以构建基因表达载体。
重组质粒含完整的卡那霉素抗性基因,故应使用含卡那霉素的选择培养基筛选含重组质粒的农杆菌。
(2)实验过程中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养,其目的是利用含重组质粒的农杆菌将T-DNA导入棉花细胞中。
除去农杆菌后在含卡那霉素的培养基上培养,其目的是筛选出含有目的基因的棉花细胞。
(3)培养基中生长素用量与细胞分裂素用量比值高时,利于根的分化,抑制芽的形成,反之,有利于芽的分化,抑制根的形成。
因芽顶端可合成生长素,故接种在无激素的培养基上的芽也能长根。
(4)可用投放棉铃虫的方法检测抗虫棉的抗虫效果。
转基因抗虫棉的种植可减少农药使用量,从而减轻环境污染。
考点二蛋白质工程4.答案(1)胰岛B细胞胰岛A细胞(2)DNA 胰岛素原(3)菌体解析(1)人体合成前胰岛素原的细胞是胰岛B细胞,合成胰高血糖素的细胞是胰岛A细胞。
(2)蛋白质工程生产胰岛素时,需根据胰岛素原的氨基酸序列,设计并合成编码胰岛素原的脱氧核苷酸序列(目的基因),然后再构建胰岛素原基因重组表达载体,导入细菌细胞内,再经过细菌转化、筛选及鉴定,即可建立能稳定合成胰岛素原的工程菌。
(3)运用抗原—抗体检测法检测胰岛素原时,培养液无抗原抗体反应,菌体有抗原抗体反应,故应从菌体中分离、纯化胰岛素原。
B组提升题组非选择题1.答案(1)SacⅠ、XbaⅠ用相同限制酶切割来源不同的DNA后,可产生相同的末端(2)启动子和终止子农杆菌转化法(3)氨苄青霉素(4)低温实验组的抗寒能力明显高于对照组解析(1)在基因工程中,用相同限制酶切割来源不同的DNA后,可产生相同的末端,所以和含目的基因的DNA一样,质粒也应使用SacⅠ、XbaⅠ进行切割。
