備戰(zhàn)2019年高考生物 考點(diǎn)一遍過 考點(diǎn)79 基因工程(一)(含解析)
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1、考點(diǎn)79 基因工程(一) 1.基因工程的概念 (1)供體:提供目的基因。 (2)操作環(huán)境:體外。 (3)操作水平:分子水平。 (4)原理:基因重組。 (5)受體:表達(dá)目的基因。 (6)本質(zhì):性狀在受體體內(nèi)的表達(dá)。 (7)優(yōu)點(diǎn):克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙,定向改造生物的遺傳性狀。 2.DNA重組技術(shù)的基本工具 (1)限制性核酸內(nèi)切酶(簡稱:限制酶) ①主要是從原核生物中分離純化出來的。 ②作用:識別特定的核苷酸序列并切開特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 ③結(jié)果:產(chǎn)生黏性末端或平末端。 (2)DNA連接酶 ①種類:按來源可分為E·coli DNA連接酶和T
2、4DNA連接酶。 ②作用:將雙鏈DNA片段“縫合”起來,恢復(fù)被限制酶切開的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 ③DNA連接酶和限制酶的關(guān)系 (3)載體 ①種類:質(zhì)粒、λ噬菌體的衍生物、動(dòng)植物病毒等。 ②質(zhì)粒的特點(diǎn)有特殊的標(biāo)記基因(有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)) 考向一 限制性核酸內(nèi)切酶、DNA連接酶等酶的作用 1.如圖為DNA分子在不同酶的作用下所發(fā)生的變化,圖中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA連接酶、解旋酶作用的正確順序是 A.①②③④ B.①②④③ C.①④②③ D.①④③② 【參考答案】C 解題技巧 確定限制酶的種類 (
3、1)根據(jù)目的基因兩端的限制酶切點(diǎn)確定限制酶的種類 ①應(yīng)選擇切點(diǎn)位于目的基因兩端的限制酶,如圖甲可選擇PstⅠ。 ②不能選擇切點(diǎn)位于目的基因內(nèi)部的限制酶,如圖甲不能選擇SmaⅠ。 ③為避免目的基因和質(zhì)粒的自身環(huán)化和隨意連接,也可使用不同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒,如圖甲也可選擇用PstⅠ和EcoRⅠ兩種限制酶(但要確保質(zhì)粒上也有這兩種酶的切點(diǎn))。 (2)根據(jù)質(zhì)粒的特點(diǎn)確定限制酶的種類 ①所選限制酶要與切割目的基因的限制酶相一致,以確保具有相同的黏性末端。 ②質(zhì)粒作為載體必須具備標(biāo)記基因等,所以所選擇的限制酶盡量不要破壞這些結(jié)構(gòu),如圖乙中限制酶SmaⅠ會(huì)破壞標(biāo)記基因;如果所選酶的切點(diǎn)不
4、止一個(gè),則切割重組后可能會(huì)丟失某些片段,若丟失的片段含復(fù)制起點(diǎn)區(qū),則切割重組后的片段進(jìn)入受體細(xì)胞后不能自主復(fù)制。 2.若要利用某目的基因(見圖甲)和P1噬菌體載體(見圖乙)構(gòu)建重組DNA(見圖丙),限制性核酸內(nèi)切酶的酶切位點(diǎn)分別是BglⅡ(A↓GATCT)、EcoRⅠ(G↓AATTC)和Sau3AⅠ(↓GATC)。下列分析合理的是 A.用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體 B.用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體 C.用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體 D.用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌體載體 【答案】D
5、 考向二 載體的作用及特點(diǎn)分析 3.下列關(guān)于基因工程中載體的敘述,錯(cuò)誤的是 A.常用的載體有質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等 B.目的基因與載體結(jié)合的過程發(fā)生在細(xì)胞外 C.載體上含有標(biāo)記基因,可用于檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞 D.質(zhì)??勺鳛榛蚬こ痰妮d體,其化學(xué)本質(zhì)是小型鏈狀DNA 【參考答案】D 【試題解析】基因工程常用的載體有質(zhì)粒、噬菌體和動(dòng)植物病毒等,A正確;基因工程的操作環(huán)境是在生物體外,因此目的基因與載體結(jié)合的過程發(fā)生在細(xì)胞外,B正確;載體上含有標(biāo)記基因,其作用是檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞,C正確;質(zhì)粒的化學(xué)本質(zhì)是小型環(huán)狀DNA分子,D錯(cuò)誤。 技法提煉 載體
6、上標(biāo)記基因的標(biāo)記原理 載體上的標(biāo)記基因一般是一些抗生素的抗性基因。目的基因要轉(zhuǎn)入的受體細(xì)胞沒有抵抗相關(guān)抗生素的能力。當(dāng)含有抗生素抗性基因的載體進(jìn)入受體細(xì)胞后,抗性基因在受體細(xì)胞內(nèi)表達(dá),使受體細(xì)胞能夠抵抗相應(yīng)抗生素,所以在受體細(xì)胞的培養(yǎng)體系中加入該種抗生素就可以只保留轉(zhuǎn)入載體的受體細(xì)胞,原理如下圖所示: 4.如圖是表達(dá)新基因用的質(zhì)粒的示意圖,若要將目的基因插入到質(zhì)粒上的A處,則切割基因時(shí)可用的是 A.HindⅢ B.EcoRⅠ C.EcoB D.PstⅠ 【答案】C 1.下列關(guān)于基因工程的敘述,錯(cuò)誤的是 A.基因工程的生物學(xué)原理是基因重組 B
7、.通過基因工程技術(shù)能夠定向改造生物的遺傳性狀 C.整個(gè)過程都在細(xì)胞外進(jìn)行 D.基因工程屬于分子水平的操作 2.下列關(guān)于酶功能的敘述正確的是 A.DNA聚合酶與RNA聚合酶催化的底物都是游離的脫氧核苷酸 B.DNA連接酶能將游離的脫氧核苷酸逐一連接起來,形成一個(gè)完整的DNA分子 C.基因工程整個(gè)過程與RNA聚合酶無關(guān) D.限制性核酸內(nèi)切酶和DNA水解酶都能斷裂磷酸二酯鍵 3.關(guān)于基因工程的操作工具的說法,正確的是 A.所有的限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列 B.質(zhì)粒具有標(biāo)記基因,以便為目的基因的表達(dá)提供條件 C.載體必須具備的條件之一:具有多個(gè)限制酶切點(diǎn),以便與外源基因連
8、接 D.DNA連接酶使黏性末端的堿基之間形成氫鍵 4.關(guān)于下圖所示黏性末端的敘述中,正確的是 A.①與③由相同限制酶切割產(chǎn)生 B.DNA連接酶可催化①與③的拼接 C.經(jīng)酶切形成④需要脫去2個(gè)水分子 D.①~④中的化學(xué)鍵均為相同化學(xué)鍵 5.一環(huán)狀DNA分子,設(shè)其長度為1。限制性內(nèi)切酶A在其上的切點(diǎn)位于0.0處;限制性內(nèi)切酶B在其上的切點(diǎn)位于0.3處;限制性內(nèi)切酶C的切點(diǎn)未知。但C單獨(dú)切或與A或B同時(shí)切的結(jié)果如下表,請確定C在該環(huán)形DNA分子的切點(diǎn)應(yīng)位于圖中的 A.0.2和0.4處 B.0.4和0.6處 C.0.5和0.7處 D.0.6和0.9處 6.以下是幾種
9、不同限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子后形成的部分片段。下列敘述中,錯(cuò)誤的是 A.以上DNA片段是由5種限制酶切割后產(chǎn)生的 B.若要把相應(yīng)片段連接起來,應(yīng)選用DNA連接酶 C.上述能進(jìn)行連接的兩個(gè)片段,其連接后形成的DNA分子是 D.限制酶和DNA連接酶作用的部位都是磷酸二酯鍵 7.在DNA測序工作中,需要將某些限制性核酸內(nèi)切酶的限制位點(diǎn)在DNA上定位,使其成為DNA分子中的物理參照點(diǎn)。這項(xiàng)工作叫做“限制酶圖譜的構(gòu)建”。假設(shè)有以下一項(xiàng)實(shí)驗(yàn):用限制酶Hind Ⅲ、BamH Ⅰ和二者的混合物分別降解一個(gè)4kb(1kb即1千個(gè)堿基對)大小的線性DNA分子,降解產(chǎn)物分別進(jìn)行凝膠電泳,在電場
10、的作用下,降解產(chǎn)物分開,如下圖所示。據(jù)此分析,這兩種限制性核酸內(nèi)切酶在該DNA分子上的限制位點(diǎn)數(shù)目是以下哪一組 A.Hind Ⅲ 1個(gè),BamH Ⅰ 2個(gè) B.Hind Ⅲ 2個(gè),BamH Ⅰ 3個(gè) C.Hind Ⅲ 2個(gè),BamH Ⅰ 1個(gè) D.Hind Ⅲ 2個(gè),BamH Ⅰ 2個(gè) 8.下列有關(guān)質(zhì)粒的敘述中,正確的是 A.質(zhì)粒是存在于細(xì)菌中的一種細(xì)胞器 B.質(zhì)粒改造后可用作基因工程的載體 C.質(zhì)粒上基因的表達(dá)不遵循中心法則 D.質(zhì)粒必須具有抗生素抗性以便篩選 9.科學(xué)家常選用的細(xì)菌質(zhì)粒往往帶有一個(gè)抗菌素抗性基因,該抗性基因的主
11、要作用是 A.提高受體細(xì)胞在自然環(huán)境中的耐熱性 B.有利于檢測目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞 C.增加質(zhì)粒分子的相對分子質(zhì)量 D.便于與外源基因連接 10.根據(jù)基因工程的有關(guān)知識,回答下列問題: (1)限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段,其末端類型有________和________。 (2)質(zhì)粒運(yùn)載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下: 為使運(yùn)載體與目的基因相連,含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外,還可用另一種限制性核酸內(nèi)切酶切割,該酶必須具有的特點(diǎn)是________。 (3)按其來源不同,基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類,即________DNA連接酶和
12、________DNA連接酶。 (4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是________,產(chǎn)物是________。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物,常采用________技術(shù)。 (5)基因工程中除質(zhì)粒外,________和________也可作為運(yùn)載體。 11.(2018·北京卷)用XhoI和SalI兩種限制性核酸內(nèi)切酶分別處理同一DNA片段,酶切位點(diǎn)及酶切產(chǎn)物分離結(jié)果如圖。以下敘述不正確的是 A.如圖中兩種酶識別的核苷酸序列不同 B.如圖中酶切產(chǎn)物可用于構(gòu)建重組DNA C.泳道①中是用SalI處理得到的酶切產(chǎn)物 D.圖中被酶切的DNA片段是單鏈DNA 12.(2017·新課標(biāo)Ⅰ卷)真
13、核生物基因中通常有內(nèi)含子,而原核生物基因中沒有,原核生物沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列的機(jī)制。已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表達(dá)出某種特定蛋白(簡稱蛋白A)?;卮鹣铝袉栴}: (1)某同學(xué)從人的基因組文庫中獲得了基因A,以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到蛋白A,其原因是_____________________。 (2)若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體,在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中,不選用____________________作為載體,其原因是_____________________。 (3)若要高效地獲得蛋白A,可選用大腸桿菌作為受體。因?yàn)榕c家蠶相比,大腸桿菌具有____
14、_____________(答出兩點(diǎn)即可)等優(yōu)點(diǎn)。 (4)若要檢測基因A是否翻譯出蛋白A,可用的檢測物質(zhì)是___________________(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗體”)。 (5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn),也可以說是基因工程的先導(dǎo),如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示,那么,這一啟示是_________________________。 1.【答案】C 2.【答案】D 【解析】DNA聚合酶與RNA聚合酶催化的底物分別是游離的脫氧核苷酸和游離的核糖核苷酸,A錯(cuò)誤;DNA聚合酶能將游離的脫氧核苷酸逐一連接起來,
15、形成一個(gè)完整的DNA分子,B錯(cuò)誤;目的基因的轉(zhuǎn)錄需要用到RNA聚合酶,C錯(cuò)誤;限制性核酸內(nèi)切酶和DNA水解酶都能斷裂磷酸二酯鍵,D正確。 3.【答案】C 【解析】一種限制酶只能識別一種特定的核苷酸序列,不同酶識別序列不同,A錯(cuò)誤。質(zhì)粒具有標(biāo)記基因,以便檢測和篩選獲得目的基因的受體細(xì)胞,B錯(cuò)誤。載體必須具備的條件之一:具有多個(gè)限制酶切點(diǎn),以便與外源基因連接,C正確。DNA連接酶使黏性末端之間形成磷酸二酯鍵,D錯(cuò)誤。 4.【答案】B 【解析】不同限制酶切割生成的黏性末端也有可能會(huì)相同,因此①與③不一定是由相同限制酶切割產(chǎn)生的,A錯(cuò)誤;由于①與③的黏性末端相同,所以DNA連接酶可催化①與③的
16、拼接,B正確;形成④需要斷裂兩個(gè)磷酸二酯鍵,因此需要消耗2分子的水,而不是脫去2個(gè)水分子,C錯(cuò)誤;①~④中的化學(xué)鍵有氫鍵和磷酸二酯鍵,D錯(cuò)誤。 5.【答案】A 6.【答案】A 【解析】分析題圖:圖示為幾種不同限制性核酸內(nèi)切酶切割DNA分子后形成的部分片段,其中①④是同一種限制酶切割形成的,具有相同的黏性末端;②經(jīng)過限制酶切割后形成黏性末端;③、⑤經(jīng)過限制酶切割后形成平末端。圖中①④是同一種限制酶切割形成的,因此以上DNA片段是由4種限制酶切割后產(chǎn)生的,A錯(cuò)誤;DNA連接酶可將具有相同末端的DNA片段連接起來,B正確;圖中①④具有相同的黏性末端,可被DNA連接酶連接形成,C正確;限制
17、酶和DNA連接酶作用的部位都是磷酸二酯鍵,其中限制酶能將磷酸二酯鍵切斷,而DNA連接酶能將磷酸二酯鍵連接起來,D正確。 7.【答案】A 【解析】依題意和圖示分析可知:單獨(dú)用限制酶Hind Ⅲ降解(左圖)一個(gè)4 kb(1 kb即1千個(gè)堿基對)大小的線性DNA分子,可得到2.8 kb和1.2 kb的兩段,說明該DNA分子上有1個(gè)限制酶Hind Ⅲ的限制位點(diǎn),而單獨(dú)用限制酶BamH Ⅰ降解(右圖)該DNA分子,則得到1.8 kb、1.3 kb和0.9 kb的三段,說明該DNA分子上有2個(gè)限制酶BamH Ⅰ的限制位點(diǎn)。綜上分析,A正確,B、C、D均錯(cuò)誤。 8.【答案】B 【解析】質(zhì)粒是存在于細(xì)
18、菌中的一種環(huán)狀DNA,A錯(cuò)。天然質(zhì)粒經(jīng)過人工改造后,可用作基因工程的載體,B正確。質(zhì)粒上基因的表達(dá)遵循中心法則,C錯(cuò)。質(zhì)粒上要有標(biāo)記基因以便篩選,但不一定是抗生素抗性基因,D錯(cuò)。 9.【答案】B 【解析】抗菌素抗性基因的作用是作為標(biāo)記基因,可鑒別受體細(xì)胞中是否含有目的基因,故選B。 10.【答案】(1)黏性末端 平末端 (2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoRⅠ切割產(chǎn)生的相同 (3)E.coli T4 (4)mRNA(或RNA) cDNA(或DNA) PCR (5)噬菌體 動(dòng)植物病毒 11.【答案】D 【解析】限制酶識別特定的脫
19、氧核苷酸序列,不同的限制酶能識別不同的核苷酸序列,由電泳圖可知XhoI和SalI兩種酶分別切割時(shí),識別的序列不同,A正確;同種限制酶切割出的DNA片段,具有相同的粘性末端,再用DNA連接酶進(jìn)行連接,可以構(gòu)成重組DNA,B正確;SalI將DNA片段切成4段,XhoI將DNA片段切成3段,根據(jù)電泳結(jié)果可知泳道①為SalI,泳道②為XhoI,C正確;限制酶切割雙鏈DNA,酶切后的DNA片段仍然是雙鏈DNA,D錯(cuò)誤。 12.【答案】(1)基因A有內(nèi)含子,在大腸桿菌中,其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對應(yīng)的RNA序列不能被切除,無法表達(dá)出蛋白A (2)噬菌體 噬菌體的宿主是細(xì)菌,而不是家蠶 (3)繁
20、殖快、容易培養(yǎng) (4)蛋白A的抗體 (5)DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體 【解析】(1)基因A的編碼區(qū)中有內(nèi)含子,在真核生物細(xì)胞內(nèi)把內(nèi)含子轉(zhuǎn)錄來的RNA切除,而原核生物細(xì)胞內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄后不切除,轉(zhuǎn)錄后直接表達(dá),所以翻譯形成的蛋白質(zhì)不是蛋白A。(2)由于噬菌體是專性寄生在細(xì)菌體內(nèi)的病毒,無法侵染到真核生物家蠶細(xì)胞內(nèi),所以不能用噬菌體作為運(yùn)載體。而家蠶屬于昆蟲,故可用昆蟲病毒作為運(yùn)載體。(3)大腸桿菌作為受體菌具有繁殖周期短、易培養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)。(4)檢測目的基因是否表達(dá)通常用抗原-抗體雜交技術(shù)。(5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn),證明了生物的遺傳物質(zhì)是DNA,還為基因工程理論的建立提供了啟示,這一啟示是DNA可以從一種生物轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體。 11
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