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核心素养测评 三十七
基 因 工 程 (30分钟 100分)
1.(16分)获得目的基因。该方法的操作过程如图所示,请回答下列相关问题:
(1)图中加热处理的目的是获得________,利用PCR技术对DNA分子进行
扩
增
时
,
需
要
的
条
件
有
______________________________________(至少写出三点)。 (2)一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体(即多聚核糖体的存在),其意义是____________。
(3)mRNA与单链DNA分子杂交的原理是______________________;分子杂交形成游离的凸环3、5、7的原因之一是DNA中含有__________,这些非编码DNA片段被转录后在mRNA加工过程中会被剪切掉。与DNA复制相比,DNA与mRNA分子杂交特有的碱基配对类型是________。 (4)在基因工程中,构建的表达载体除应含有复制原点、目的基因以及标记基因之外,必须含有________和启动子,其中启动子的作用是
__。
【解析】(1)图中对DNA片段加热处理是为了破坏氢键,获得DNA单链,利用PCR技术对DNA分子进行扩增时,需要模板DNA,四种游离的脱氧核苷酸作原料,两种引物,耐高温的DNA聚合酶等。
(2)一个mRNA分子上可以相继结合多个核糖体,每个核糖体可以单独合成一条肽链,这样少量的mRNA就可以迅速合成大量的蛋白质。 (3)从多聚核糖体上获得的mRNA与单链DNA分子之间根据碱基互补配对实现杂交;由于DNA中含有内含子序列,mRNA上无内含子对应的序列,故分子杂交会形成游离的凸环3、5、7。与DNA复制(A-T、T-A、C-G、G-C)相比,DNA与mRNA分子杂交(A-U、T-A、C-G、G-C)特有的碱基配对类型是A-U。
(4)基因表达载体中启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录。
答案:(1)DNA单链 热稳定DNA聚合酶(或Taq酶)、引物、原料、加热
(2)少量的mRNA就可以迅速合成大量的蛋白质 (3)遵循碱基互补配对原则 内含子 A—U
(4)终止子 RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录
2.(18分)(2024·大同模拟)根据基因工程的有关知识,回答下列问题:
(1)限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有__________和__________。
(2)质粒载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下:
为使载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外,还可用另一种限制性核酸内切酶切割,该酶必须具有的特点是__。 (3)按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即________DNA连接酶和________DNA连接酶。
(4)反转录作用的模板是________,产物是__________。若要在体外获得大量反转录产物,常采用____________技术。
(5)基因工程中除质粒外,__________和____________________也可作为载体。
(6)若用重组质粒转化大肠杆菌,一般情况下,不能直接用未处理的大肠
杆
菌
作
为
受
体
细
胞
,
原
因
是
______________________________________。
【解析】(1)限制性核酸内切酶可以将DNA分子切成两种类型的末端,平末端和黏性末端。
(2)为使两种不同酶切割之后能够相连接,所产生的黏性末端必须相同。
(3)E·coli DNA连接酶可以连接黏性末端,T4DNA连接酶可以连接两种末端。
(4)反转录是以mRNA为模板逆转录先合成单链DNA,再合成双链DNA,常利用PCR技术进行大量扩增。
(5)基因工程中可以选用质粒、λ噬菌体的衍生物及动植物病毒做载体。
(6)当受体细胞是细菌时,为了增大导入的成功率,常用Ca2+处理,得到感受态细胞,此时细胞壁和细胞膜的通透性增大,容易吸收重组质粒。 答案:(1)平末端 黏性末端
(2)切割产生的DNA片段末端与EcoR Ⅰ切割产生的相同 (3)T4 E·coli
(4)mRNA 单链DNA PCR(多聚酶链式反应) (5)动植物病毒 λ噬菌体的衍生物
(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱
3.(16分)(2024·唐山模拟)某植物细胞中含有抗烟草花叶病毒(TMV)基因,可以合成一种抗TMV蛋白,使叶片对TMV具有抗感染性。烟草是重要的经济作物,由于TMV的感染会导致大幅度减产。研究人员利用转基因技术培育出了抗TMV的烟草,主要流程如图所示:
(1)对受体细胞来说,目的基因也可以叫________________。 (2)①过程涉及________________酶。 (3)②过程的操作环境是________________。
(4)将重组Ti质粒导入上述受体细胞时________(填“要”或“不要”)使用钙离子处理以增加细胞壁的通透性。
(5)上述卡那霉素的作用是________________。上述培养基叫
________________(按功能划分)培养基。
(6)基因工程除了在农业上可以获得抗逆性的农作物外,在环境保护方面也展现出诱人的前景,请列举出一个例子____________。 【解析】(1)对受体细胞来说,目的基因来自异种生物,也可以叫外源基因。(2)①过程表示以RNA为模板合成DNA的反转录过程,涉及逆转录酶。(3)②过程属于目的基因的获取,其操作环境是生物体外。(4)通过④过程将重组Ti质粒导入的受体细胞是烟草体细胞,此过程不要使用钙离子处理细胞。(5)由图示信息“在含有卡那霉素的培养基上培养”可知,卡那霉素的作用是筛选出含重组质粒的受体细胞,而该培养基叫选择培养基。(6)基因工程在环境保护方面的应用有:分解泄漏石油;降解有毒有害的化合物;吸收环境中的重金属;处理工业废水等。
答案:(1)外源基因 (2)逆转录 (3)生物体外 (4)不要 (5)筛选出含重组质粒的受体细胞 选择
(6)分解泄漏石油;降解有毒有害的化合物;处理工业废水等 4.(8分)在DNA的粗提取与鉴定实验中,为得到含DNA的黏稠物,某同学进行了如下操作,最后所得含DNA的黏稠物极少,导致下一步实验无法进行,请指出该同学实验操作中的三处错误并改正。
①在新鲜的家鸽血中加入适量的柠檬酸钠,经离心后,除去血浆,留下血细胞备用。
②取5～10 mL血细胞放入50 mL的烧杯中,并立即注入20 mL物质的量浓度为0.015 mol/L的NaCl溶液,快速搅拌5 min后经滤纸过滤,
2024届高考生物人教通用一轮复习方略核心素养测评 三十七 选修3-1基 因 工 程
