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第1讲 基因工程
1．(2018年天津一中月考)chlL基因是蓝藻DNA上控制叶绿素合成的基因，为研究该基因对叶绿素合成的控制，需要构建该种生物缺失chlL基因的变异株细胞。技术路线如图甲所示，请据图分析回答：
(1)与真菌相比较，蓝藻在结构上最主要的特点是____________________，在功能上最主要的特点是____________________。
(2)①②过程中均使用的工具酶有____________________________。
(3)构建重组质粒B在整个操作过程中的目的是__________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)若含有chlL基因的DNA片段和选用的质粒上的限制酶切割位点如图乙所示。请回答：
①构建含chlL基因的重组质粒A时，应选用的限制酶是__________________，对__________________进行切割。
②同时用酶1和酶4切割图乙中的质粒，则产生含有1 800对碱基和8 200对碱基的两种片段；用图中四种酶同时切割此质粒，则产生含有600对碱基和8 200对碱基的两种片段；若换用酶1和酶3同时切割此质粒，则产生的片段是_______________________________
________________________________________________________________________。 【答案】(1)无以核膜为界限的细胞核 能够进行光合作用 (2)限制性核酸内切酶和DNA连接酶
(3)破坏chlL基因，操作成功后筛选出该变异株细胞
(4)①酶1和酶3 质粒和含chlL基因的DNA ②含有1 200对碱基和8 800对碱基的两种片段
【解析】(1)蓝藻为原核生物，无以核膜为界限的细胞核，其体内含有光合色素及与光合作用有关的酶，能进行光合作用。(2)表达载体构建时需限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA
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连接酶等工具酶。(3)由题干信息“构建该种生物缺失chlL基因的变异株细胞”可知，构建重组质粒B的目的在于破坏chlL基因并筛选出变异株细胞。(4)①由图乙知，获得chlL基因需酶1和酶3对此基因所在的DNA进行切割，同时对质粒也要用同种酶切割处理，以便构建重组质粒A。②由题意知四种酶同时切割时含600对碱基的片段共有3个。若用酶1和酶3同时切割时，产生的片段有8 200＋600＝8 800(对)碱基；另一片段为600×2＝1 200(对)碱基。
2．我国科学家张道远先生通过从耐旱灌木白花柽柳中克隆得到TSOD基因，利用转基因技术转化到棉花中，获得了具备更强抗旱性的T4代转基因棉花株系。下图为转基因抗旱棉花的培育过程示意图，请据图回答：
(1)①过程表示用________扩增目的基因的方法。②过程用到的工具酶有_________________________。
步骤③一般用________处理农杆菌，使其易吸收周围环境中的DNA分子。
(2)将重组质粒导入棉花细胞除步骤④所示的方法外，还可采用______________。如果受体细胞是动物的受精卵，则一般采用的方法是______________。
(3)外植体培养成为试管苗的过程采用了________技术，利用了______________________的原理，步骤⑤⑥表示______________。
(4)为了确定抗旱转基因棉花是否培育成功，可先用放射性同位素标记的________作探针进行分子水平鉴定，再______________进行个体水平鉴定棉花植株的抗旱性。
【答案】(1)PCR技术 限制酶(限制性核酸内切酶)和DNA连接酶 Ca(或CaCl2) (2)花粉管通道法(基因枪法) 显微注射法
(3)植物组织培养 植物细胞的全能性 脱分化、再分化 (4)抗旱基因(TSOD基因、目的基因) 移栽到干旱土地中
【解析】(1)①过程表示用PCR技术扩增目的基因。②过程用到的工具酶有限制酶(限制性核酸内切酶)和DNA连接酶。步骤③一般用Ca(或CaCl2)处理农杆菌，使其易吸收周围环境中的DNA分子。(2)将重组质粒导入棉花细胞除步骤④所示的方法外，还可采用花粉管通道法(基因枪法)。如果受体细胞是动物的受精卵，则一般采用的方法是显微注射法。(3)外植体培养成为试管苗的过程采用了植物组织培养技术，利用了植物细胞的全能性的原理，步骤⑤⑥表示脱分化、再分化。(4)为了确定抗旱转基因棉花是否培育成功，可先用放射性同位素标记的抗旱基因(TSOD基因、目的基因)作探针进行分子水平鉴定，再移栽到干旱土地中进行个体水平鉴定棉花植株的抗旱性。
3．GDNF蛋白是一种神经营养因子，对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。研究人员构建了含GDNF基因的基因表达载体(如图所示)，并导入到大鼠神经干细胞，用于神经系统教育配套资料K12
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疾病的治疗。请回答下列相关问题：
(1)在培养大鼠神经干细胞时，常先用__________________把组织分离，获得单个细胞。当培养的神经干细胞相互接触后停止分裂，通过分瓶培养可以使细胞继续增殖，该过程称为________。
(2)除目的基因、启动子外，基因表达载体通常还含有___________________________，在构建GDNF基因的表达载体时，需选择图中的________限制酶进行酶切。
(3)根据上图，酶切后的载体和GDNF基因经______酶处理，可获得________种含有目的基因的产物。
【答案】(1)胰蛋白酶或胶原蛋白酶 传代培养 (2)终止子和标记基因 XhoⅠ (3)DNA连接 两
【解析】(1)动物细胞培养时，需要先用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理动物组织，使动物细胞彼此分离成单个细胞。动物细胞培养过程中会出现接触抑制的现象。(2)目的基因的表达载体除了含有目的基因、启动子外，还要含有终止子和标记基因等。从图中可以看出，目的基因的两侧含有限制酶XhoⅠ的切割位点，所以要用XhoⅠ对质粒和目的基因进行切割。(3)目的基因与质粒的结合要用DNA连接酶处理。从图中可以看出，获得的三种质粒中，只有两种含有目的基因。
4．(2018年海南模拟)糖尿病是近年来高发的“富贵病”，常见类型有遗传型糖尿病和Ⅱ型糖尿病。遗传型糖尿病的主要病因之一是胰岛受损。科研机构作出如下设计：取糖尿病患者的细胞，将人的正常胰岛素基因导入其中，然后进行细胞培养，诱导产生胰岛组织，重新植入患者的胰岛，使胰岛恢复功能。Ⅱ型糖尿病需要注射胰岛素治疗。目前临床使用的胰岛素制剂注射120 min后才出现高峰，与人体生理状态不符。科研人员通过一定的工程技术手段，将胰岛素B链的28号和29号氨基酸互换，获得了速效胰岛素，速效胰岛素已通过临床试验。
(1)对遗传型糖尿病进行基因治疗的方案中，胰岛素基因称为__________，实验室中要先对该基因利用________技术进行扩增。将该基因导入正常细胞所用的方法是________________。
(2)科研人员利用蛋白质工程合成速效胰岛素，该技术的实验流程为：
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[配套K12]2019高考生物大一轮复习 现代生物科技专题 第1讲 基因工程课后提能演练 新人教版选修3
