1、届高考生物二轮复习专题强化练十八基因工程作业全国通用专题强化练(十八)基因工程1(2014全国卷)植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题：(1)理论上，基因组文库含有生物的_基因；而cDNA文库中含有生物的_基因。(2)若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，再从中_出所需的耐旱基因。(3)将耐旱基因导入农杆菌，并通过农杆菌转化法将其导入植物_的体细胞中，经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的_，如果检测结果呈阳
2、性，再在田间试验中检测植株的_是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为31时，则可推测该耐旱基因整合到了 _ (填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。解析：(1)基因组文库包含某种生物的全部基因，cDNA文库又称为部分基因文库，含有生物的部分基因。(2)植物甲基因组文库中有该种植物的全部基因，从中可筛选出耐旱基因。(3)植物乙的耐旱性低，所以植物乙体细胞作为受体细胞；要确定耐旱基因是否正确表达，应检测该基因的表达产物，对于个体水平的检测，应在干旱的田间进行试验，检测植物乙耐旱性是否得到了提高。(4)将耐旱基因看作A，不耐旱基因看作
3、a，AaAa耐旱与不耐旱数量比为31，则耐旱基因整合到了同源染色体的一条上。答案：(1)全部部分(其他合理答案也给分)(2)筛选(其他合理答案也给分)(3)乙表达产物(其他合理答案也给分)耐旱性(4)同源染色体的一条上2(2018全国卷)回答下列问题：(1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Coben)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达，该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了_。(答出两点即可)(2)体外重组的质粒可通过Ca2参与的_方法导入大肠杆菌细胞；而体外重组的噬菌体DNA通常需与_组装成完整噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞，
4、在细胞、心肌细胞、叶肉细胞中，可作为重组噬菌体宿主细胞的是_。(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解。为防止蛋白质被降解，在实验中应选用_的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加_的抑制剂。解析：(1)两位科学家将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中并进行了表达，因此，该研究可以证明：质粒可以作为载体，真核细胞的基因在原核细胞中也可以表达(不同生物共用一套密码子)、体外重组的质粒可以进入受体细胞等。(2)目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程称为转化，将质粒导入大肠杆菌时，常用的转化方法是：首先用Ca2处
5、理大肠杆菌细胞，使其成为感受态。噬菌体DNA没有侵染能力，体外重组的噬菌体DNA通常需与外壳蛋白组装成完整噬菌体才能完成侵染过程。噬菌体多寄生在细菌中，但不能寄生在心肌细胞和叶肉细胞中。(3)若要使蛋白质不被降解，则大肠杆菌体内不能存在蛋白酶，因此，实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞。同理，在蛋白质纯化过程中，也不能使蛋白质降解，因此，应添加蛋白酶抑制剂。答案：(1)体外重组的质粒可以进入受体细胞；真核生物基因可在原核细胞中表达(2)转化外壳蛋白(或答噬菌体蛋白)细菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶3(2015全国卷)HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。回答下列问题：(1)用基因工程方
6、法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时，可先提取HIV中的_，以其作为模板，在_的作用下合成_，获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，随后导入受体细胞。(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是_，该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV，检测的原理是_。(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的大部分_细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。(4)人的免疫系统有_癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。解析：(1)HIV的遗传物质是RN
7、A，所以要想获得相应的目的基因，应以HIV的RNA为模板，在逆转录酶的作用下合成cDNA(或DNA)。(2)目的蛋白注入机体后相当于抗原。在抗原的刺激下，机体进行体液免疫，由浆细胞产生相应抗体(分泌蛋白)，由于该抗体能与目的蛋白(抗原)发生特异性结合，所以可通过抗体检测出有无目的蛋白，从而确定体内有无HIV。(3)HIV主要攻击人体的T(或T淋巴)细胞，从而降低机体免疫系统的防卫功能。(4)癌细胞在机体中属于抗原，人体的免疫系统能够监控和清除癌细胞。答案：(1)RNA逆转录酶cDNA(或DNA)(2)抗体抗原抗体特异性结合(3)T(或T淋巴)(4)监控和清除4(2016海南卷)基因工程又称为D
8、NA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。解析：(1)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种中分离。(2)植物的成熟叶片中基因选择性表达，因此由所有RNA逆转录形成的cDNA文库
9、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。(3)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)。(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金粉和钨粉颗粒。答案：(1)人工合成生物材料(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(其他合理答案可酌情给分)(3)RNA大肠杆菌(或答细菌)(4)金粉钨粉5(2018东莞市模拟)香港大学的研究人员将某印度芥菜的HMGS基因编码
10、的蛋白质的第359位氨基酸“丝氨酸”替换成“丙氨酸”后形成s359a蛋白，通过一定的方法获得新HMGS基因，然后将其导入番茄细胞，获得类胡萝卜素增加111%的转基因番茄，该番茄具有强抗氧化性。请回答下列问题：(1)请按照蛋白质工程的原理写出获得新HMGS基因的基本途径：_。(2)下图的4种质粒中，E表示EcoR 的切割位点，将这些质料用EcoR 充分切割后，产生的线性双链DNA片段的种类分别为_个，接着将新HMGS基因分别与这4组酶切产物、DNA连接酶在适宜环境下混合，编号为1、2、3、4组，结果发现除第_组外，其余3种都有含新HMCS基因的基因表达载体(重组质粒)出现。基因表达载体的组成除目
11、的基因和标记基因外，还包括_及复制原点。(3)若质粒3是农杆菌的Ti质粒，则图示E所处的位置在Ti质粒上的_，将含新HMGS基因的重组Ti质粒的农杆菌导入番茄细胞，成功获得含新HMGS基因的转基因番茄，将其果实色素提取法分离后，用_法分离，可发现滤纸条上_(填颜色)的条带比第4组的宽。解析：(1)蛋白质工程的原理为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)，由此可写出获得新HMGS基因的基本途径：从s359a蛋白的功能出发设计s359a蛋白的结构将HMGS蛋白的第359位丝氨酸替换成丙氨酸找到并改造HMGS基因的脱氧核苷酸序列。(2)图中质
12、粒1、2、3、4的切割位点分别为3、2、1、0，用EcoRI充分切割后，产生的线性双链DNA片段的种类分别为3、2、1、0。第4组无EcoRI切割位点，因此无法构建基因表达载体。基因表达载体的组成包括目的基因、标记基因、启动子、终止子以及复制原点。(3)Ti质粒上的TDNA可将目的基因转移到受体细胞且整合到受体细胞染色体的DNA上。色素的提取方法为纸层析法。新HMGS基因导入番茄细胞，获得类胡萝卜素增加，因此滤纸条上橙黄色和黄色的条带比第4组的宽。答案：(1)从s359a蛋白的功能出发设计s359a蛋白的结构将HMGS蛋白的第359位丝氨酸替换成丙氨酸找到并改造HMGS基因的脱氧核苷酸序列(或
13、者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)3、2、1、04启动子和终止子(3)TDNA纸层析橙黄色和黄色6(2018济宁市高三模拟)下面两幅图是制备单克隆抗体的示意图，请据图回答下列问题：(1)图1和图2所示过程中，都必须用到的动物细胞工程技术是_。用PCR技术扩增无限增殖基因除需要原料、能量、模板外还需要_和_。(2)图1中过程与植物原生质体融合的不同之处是用_诱导，图2中B所示的细胞特点是_。(3)培养杂交瘤细胞时应保证被培养的细胞处于_的环境。抗体在抵抗外来病原体入侵方面具有十分重要的作用，这体现了免疫系统的_功能。(4)十
14、九大提出“绿水青山就是金山银山”，要实现这一目标不仅需要对破坏的生态环境进行恢复，还要考虑当地人的经济发展和生活需要，这主要遵循了生态工程的_。解析：(1)图1为通过动物细胞融合制备单克隆抗体制备过程，图2为通过转基因工程技术制备单克隆抗体过程，都必须用到的动物细胞工程技术手段是动物细胞培养。PCR技术扩增无性增殖基因需要原料、能量、模板、引物以及热稳定DNA聚合酶(或Taq酶)等。(2)图1中过程与植物原生质体融合的不同之处是用灭活的病毒诱导。图2中B所示的细胞导入了无限增殖基因，因此其特点为既能无限增殖，又能产生特异性抗体。抗体可以和外来病原体特异性组合，形成细胞基团或沉淀，从而起到抵抗外
15、来病原体入侵的作用，这体现了免疫系统的防卫功能。(3)培养杂交瘤细胞时应保证被培养的细胞处于无菌无毒的环境。(4)进行生态工程建设时，不但要考虑自然生态系统的规律，还有考虑到经济和社会等系统的影响力，这主要遵循了生态工程的整体性原理。答案：(1)动物细胞培养引物热稳定DNA聚合酶(或“Taq酶)(位置可颠倒)(2)灭活的病毒既能无限增殖，又能产生特异性抗体(3)无菌无毒防卫(4)整体性原理7(2018武汉市高三调研)含有限制酶的细胞中通常还具有相应的甲基化酶，这两种酶对DNA分子有相同的作用序列，但具有不同的催化功能。甲基化酶可以对DNA序列进行修饰，使限制酶不能对这一序列进行识别和切割。回答
16、下列问题：(1)目前，基因工程中使用的限制酶主要是从_生物中分离纯化获得的。构建“基因组文库”和“DNA文库”的过程中需要使用DNA连接酶的是_(填“基因组文库”、“DNA文库”或“基因组文库和cDNA文库”)。(2)含有某种限制酶的细胞，可以利用限制酶切割外源DNA，但不破坏细胞自身的DNA，其原因可能有_；_。(3)利用PCR扩增目的基因的过程由高温变性(9095 )、低温复性(5560 )、适温延伸(7075 )三个步骤构成一个循环，为使得DNA聚合酶能够重复利用，选用的酶应在_处理后仍然具备催化活性。(4)在PCR扩增目的基因时，为实现序列中的腺嘌呤被放射性同位素标记，反应体系中添加的
17、原料应包括碱基已被标记的_(填“腺嘌呤核糖核苷酸”、“dATP”或“ATP”)。解析：(1)限制酶主要是从原核生物中分离纯化出来的。依据基因组文库和cDNA文库的概念可知，二者的构建过程中均将目的基因与载体连接后导入受体菌群，因此均需用到DNA连接酶。(2)由题干信息可知限制酶不切割原核细胞自身DNA的原因在于细胞自身的DNA分子没有该限制酶的识别序列；甲基化酶对细胞自身的DNA分子进行了修饰。(3)PCR扩增目的基因时需要耐高温的TaqDNA聚合酶，因此选用的酶应在9095或(95)处理后仍然具备催化活性。(4)PCR扩增目的基因时，所需原料为四种dNTP，由此可知应体系中添加的原料应包括碱
18、基已被标记的dATP。答案：(1)原核基因组文库和cDNA文库(2)细胞自身的DNA分子没有该限制酶的识别序列甲基化酶对细胞自身的DNA分子进行了修饰(3)9095(或95)(4)dATP8(2018武汉市高三调研)为探究某种植物愈伤组织的培养条件，某研究小组配制了含有两种浓度2，4D的培养基，然后接种初始重量相同的幼苗子叶切块并分别培养在光照及黑暗条件下，一段时间后，测量愈伤组织的生长量，结果如下图。回答下列问题：(1)在该实验中，自变量是_。进行植物组织培养的实验，要严格控制杂菌污染的原因是_。(2)由图中实验数据分析，在培养基中添加2，4D的作用是_。(3)幼苗子叶切块转变成愈伤组织的过
19、程称_。为大量获得该植物的愈伤组织适宜采取_(填“黑暗”或“光照”)培养。(4)光照在培养过程中不作为愈伤组织的能量来源，原因是_。解析：(1)根据题意，某研究小组配制了含有两种浓度2，4D的培养基，并且对幼苗子叶块进行光照及黑暗条件下的培养，由此可知该实验中的自变量是光照的有无、2，4D的浓度。杂菌可以在培养基上争夺营养，杂菌产生的物质影响植物组织的生长，因此进行植物组织培养的实验，要严格控制杂菌污染。(2)在黑暗和光照条件下，在培养基中添加不同浓度的2，4D后，愈伤组织生长量均增加，说明2，4D可促进愈伤组织的生长。(3)幼苗子叶切块转变成愈伤组织的过程称脱分化。在有光时，往往容易形成维管
20、组织，而不易形成愈伤组织。(4)在脱分化形成愈伤组织及愈伤组织的增殖阶段，细胞中均不含叶绿体，无法利用光能进行光合作用，光照在培养过程中不作为愈伤组织的能量来源。答案：(1)光照的有无、2，4D的浓度(“培养的时间”不作要求)杂菌可以在培养基上生长争夺营养，杂菌产生的物质影响植物组织的生长(2)促进愈伤组织的生长(3)脱分化黑暗(4)在脱分化形成愈伤组织及愈伤组织的增殖阶段，细胞中均不含叶绿体，无法利用光能进行光合作用9转基因是指通过基因工程技术将外源基因导入到受体细胞中的过程。相对动物和微生物转基因来说，植物转基因开展较晚。自1984年获得第一株转基因烟草以来，近二十年的时间里有数百种植物获
21、得成功。请回答下面有关植物转基因技术的问题：(1)根据植物细胞能发育成植株的全能性，利用_或_的方法和技术将外源基因导入受体细胞并且整合到基因组中，再通过_获得完整植株。(2)在培育植物过程中为了筛选阳性转基因植物(即成功实现转基因的植物)往往采用植物敏感的_进行筛选，最后经过分子生物学和生理方面的检测来鉴定植株是否是真正的转基因植物。(3)研究人员已经弄清了青蒿细胞中青蒿素的合成途径(如图实线框内所示)，并且发现酵母细胞也能够产生青蒿素合成的中间产物FPP(如图虚线框内所示)。在FPP合成酶基因表达过程中，完成过程需要_酶催化，完成过程需要的物质有氨基酸、ATP、tRNA等。根据图示代谢过程
22、，科学家在设计培育能生产青蒿素的酵母细胞过程中，需要向酵母细胞中导入_、CYP71AV1酶基因等基因，此过程构建的基因表达载体还应包含启动子、_和_。解析：(1)将外源基因导入植物细胞并且整合到基因组中，可通过病毒等生物媒介感染植物细胞，或通过植物体细胞杂交技术，即用其他物理化学(或离心、振荡、电激、聚乙二醇)进行。再通过组织培养技术可获得转基因植株。(2)转基因植物的筛选时，往往采用植物敏感的抗生素(或标记基因特性)进行筛选 ，最后经过分子生物学和生理方面的检测来鉴定植株是否是真正的转基因植物。(3)过程为转录，需RNA聚合的催化。由图实线框内的合成途径可知，合成青蒿酸的前体物种需要ADS酶的催化，因此培育能生产青蒿素的酵母细胞过程中，需要向酵母细胞中导入的一种基因为ADS酶基因。构建的基因表达载体还应包含启动子、终止子和标记基因等。答案：(1)生物媒介(或病毒)其他物理化学(或离心、振荡、电激、聚乙二醇)组织培养(2)抗生素(或标记基因特性)(3)RNA聚合ADS酶基因终止子标记基因
