2021届高考生物热点:基因工程.doc
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1、2021届高考生物热点:基因工程 真题回放1(2019全国卷,38)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成,也可以从基因文库中获得。基因文库包括_基因组文库_和_cDNA文库_。(2)生物体细胞内的DNA复制开始时,解开DNA双链的酶是_解旋酶_。在体外利用PCR技术扩增目的基因时,使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是_加热至9095_。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的_氢键_。(3)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是_Taq酶热稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活
2、_。解析(1)基因工程中的基因文库包括基因组文库和部分基因文库(cDNA文库)。(2)生物体细胞内的DNA复制开始时,通过解旋酶解开DNA双链。在体外利用PCR技术扩增目的基因时,通过高温(9095 )使反应体系中的模板DNA解链为单链。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的氢键。(3)大肠杆菌DNA聚合酶不耐高温,在高温下会失活,而PCR反应体系中加入的聚合酶需耐高温,故在PCR反应中要用能耐高温的Taq酶。2(2019天津卷,9)B基因存在于水稻基因组中,其仅在体细胞(2n)和精子中正常表达,但在卵细胞中不转录。为研究B基因表达对卵细胞的影响,设计了如下实验。据图回答:(1)B
3、基因在水稻卵细胞中不转录,推测其可能的原因是卵细胞中_D_(单选)。A含B基因的染色体缺失BDNA聚合酶失活CB基因发生基因突变DB基因的启动子无法启动转录(2)从水稻体细胞或_精子_中提取总RNA,构建_cDNA_文库,进而获得B基因编码蛋白的序列。将该序列与Luc基因(表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光)连接成融合基因(表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能),然后构建重组表达载体。(3)在过程、转化筛选时,过程_中TDNA整合到受体细胞染色体DNA上,过程_在培养基中应加入卡那霉素。(4)获得转基因植株过程中,以下鉴定筛选方式正确的是_BCD_(多选)。A将随机断裂的B基因片段制备成探针
4、进行DNA分子杂交B以Luc基因为模板设计探针进行DNA分子杂交C以B基因编码蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的mRNA杂交D检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光(5)从转基因植株未成熟种子中分离出胚,观察到细胞内仅含一个染色体组,判定该胚是由未受精的卵细胞发育形成的,而一般情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育,由此表明_B基因表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚_。解析(1)因B基因存在于水稻的基因组中,故水稻卵细胞中也含有B基因,但B基因在水稻卵细胞中不转录,其原因可能是B基因的启动子无法启动转录。(2)根据题干可知,B基因在水稻的体细胞和精子中正常表达,故若要通过构建cDNA文库获得
5、B基因编码蛋白的序列,则需从水稻的体细胞或精子中提取总RNA,通过反转录法实现。(3)图示为农杆菌转化法,过程是筛选导入了重组质粒的农杆菌。由图示可知,质粒上的卡那霉素抗性基因可作为标记基因,故可在培养基中加入卡那霉素进行筛选。过程是用含重组质粒的农杆菌感染水稻愈伤组织,使重组质粒中的TDNA整合到水稻愈伤组织细胞染色体的DNA上。(4)A项选用随机断裂的B基因片段制备探针,作为探针的B基因会不完整,与其杂交的DNA片段有可能不是B基因,因此随机断裂的B基因片段制备的探针不能用于筛选转基因植株,A项错误;据图可知,导入的是BLuc融合基因,故可用DNA分子杂交的方法检测卵细胞中是否含有B基因或
6、者Luc基因,B项正确;也可用核酸分子杂交的方法检测卵细胞中B基因或者Luc基因是否转录产生了相应的mRNA,即可用B基因编码蛋白的序列为模板设计探针与相应mRNA杂交,C项正确;因Luc基因表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光,故还可以检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光,从而筛选出转基因植株,D项正确。(5)从转基因植株未成熟种子中分离出的胚细胞内仅含一个染色体组,据此可知该胚由未受精的卵细胞发育形成,而一般情况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育,可见卵细胞中B基因的表达可使其不经受精直接发育成胚。3(2019江苏卷,16)下列生物技术操作对遗传物质的改造,不会遗传给子代的是(D)A将胰岛素基
7、因表达质粒转入大肠杆菌,筛选获得基因工程菌B将花青素代谢基因导入植物体细胞,经组培获得花色变异植株C将肠乳糖酶基因导入奶牛受精卵,培育出产低乳糖牛乳的奶牛D将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者,进行基因治疗解析基因工程菌中含目的基因,能通过繁殖遗传给子代,A项不符合题意。经组培获得的转基因植株的细胞中都含目的基因,能够遗传给子代,B项不符合题意。培育得到的转基因奶牛的细胞中都含目的基因,故能遗传给子代,C项不符合题意。由题干信息可知,进行题述基因治疗时只有淋巴细胞含目的基因,生殖细胞不含目的基因,故不能遗传给子代,D项符合题意。4(2018全国卷)回答下列问题:(1)博耶(H.Boyer)
8、和科恩(S.Cohen)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_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_(答出两点即可)。(2)体外重组的质粒可通过Ca2参与的_转化_方法导入大肠杆菌细胞;而体外重组的噬菌体DNA通常需与_外壳蛋白(或答噬菌体蛋白)_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。在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中,可作为重组噬菌体宿主细胞的是_细菌_。(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
9、用_蛋白酶缺陷型_的大肠杆菌作为受体细胞,在蛋白质纯化的过程中应添加_蛋白酶_的抑制剂。解析(1)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌中,该过程利用的技术是基因工程。该研究除了证明质粒可作为载体外,还证明了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等。(2)重组质粒导入大肠杆菌细胞可采用Ca2参与的转化方法;体外重组噬菌体要通过将体外重组的噬菌体DNA和外壳蛋白(或噬菌体蛋白)进行组装获得;因为噬菌体是专门寄生在细菌中的病毒,所以宿主细胞选用细菌。(3)为防止蛋白质被降解,在实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞;在蛋白质纯化过程中,为防止目的蛋白质被降
10、解,需要添加蛋白酶的抑制剂。5(2017全国卷)真核生物基因中通常有内含子,而原核生物基因中没有,原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题:(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A,其原因是_基因A有内含子,在大肠杆菌中,其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除,无法表达出蛋白A_。(2)若用家蚕作为表达基因A的受体,在噬菌体和昆虫病毒两种载体中,不选用_噬菌体_作为载体,其原因是_噬菌体的宿主是细菌,而不是家蚕_。(3)若要高效地获得蛋白A,
11、可选用大肠杆菌作为受体,因为与家蚕相比,大肠杆菌具有_繁殖快、容易培养_(答出两点即可)等优点。(4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A,可用的检测物质是_蛋白A的抗体_(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献,也可以说是基因工程的先导,如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示,那么,这一启示是_DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体_。解析(1)人为真核生物,从人的基因组文库中获取的基因A含有内含子,基因A转录出的产物中有与内含子对应的RNA序列。大肠杆菌为原核生物,没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序
12、列的机制,因此以大肠杆菌作为受体细胞,不能切除内含子对应的RNA序列,无法表达出蛋白A。(2)噬菌体和动物病毒均可作为基因工程的载体,但它们的宿主细胞不同。题中受体为家蚕,是一种昆虫,因此,选择昆虫病毒作为载体,噬菌体的宿主是细菌,不适合作为该实验的载体。(3)大肠杆菌具有繁殖快、容易培养、单细胞、遗传物质少等优点,因此,常作为基因工程的受体细胞。(4)常用抗原抗体杂交的方法检测目的基因是否表达,故能用于检测蛋白A的物质为蛋白A的抗体。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中,S型菌的DNA转移到了R型菌体内,其对基因工程理论的建立提供的启示是DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体。6(2
13、017全国卷)几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分,几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内,可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题:(1)在进行基因工程操作时,若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料,原因是_嫩叶组织细胞易破碎_。提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是_防止RNA降解_。(2)以mRNA为材料可以获得cDNA,其原理是_在逆转录酶的作用下,以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA_。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达,需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞,原因是_目的基因无复制原点;
14、目的基因无表达所需启动子_(答出两点即可)。(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时,DNA连接酶催化形成的化学键是_磷酸二酯键_。(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高,根据中心法则分析,其可能的原因是_目的基因的转录或翻译异常_。解析(1)在进行基因工程操作时,若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料,原因是相对于老叶而言嫩叶组织细胞更容易被破碎。提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是防止RNA降解。(2)以mRNA为材料获得cDNA的原理是在逆转录酶的作用下,以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可
15、以合成cDNA。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达,需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞,原因是目的基因无复制原点且目的基因无表达所需启动子。(4)DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。(5)若获得的转基因植株不具备所期望的性状表现,根据中心法则分析,其可能的原因是目的基因的转录或翻译异常。7(2017全国卷)编码蛋白甲的DNA序列(序列甲)由A、B、C、D、E五个片段组成,编码蛋白乙和丙的序列由序列甲的部分片段组成,如图1所示。回答下列问题:(1)先要通过基因工程的方法获得蛋白乙,若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCTCAGGAAGGA),则所构
16、建的表达载体转入宿主细胞后不能翻译出蛋白乙,原因是_编码乙的DNA序列起始端无ATG,转录出的mRNA无起始密码子_。(2)某同学在用PCR技术获取DNA片段B或D的过程中,在PCR反应体系中加入了DNA聚合酶、引物等,还加入了序列甲作为_模板_,加入了_dNTP_作为合成DNA的原料。(3)现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白,要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用,某同学做了如下实验:将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分成四组,其中三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙,另一组作为对照,培养并定期检测T淋巴细胞浓度,结果如图2。由图2 可知,当细胞浓度达到a时,添加蛋白乙的培养液
17、中T淋巴细胞浓度不再增加,此时若要使T淋巴细胞继续增殖,可采用的方法是_进行细胞传代培养_。细胞培养过程中,培养箱中通常要维持一定的CO2浓度,CO2的作用是_维持培养液的pH_。仅根据图1、图2可知,上述甲、乙、丙三种蛋白中,若缺少_C_(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所编码的肽段,则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。解析(1)若在启动子的下游直接接上编码蛋白乙的DNA序列(TTCGCTTCTCAGGAAGGA),则转录出的mRNA上缺少起始密码子,故不能翻译出蛋白乙。(2)使用PCR技术获取DNA片段时,应在PCR反应体系中添加引物、耐高温的DNA聚合酶、模板、dNTP作为原料。
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