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1专题27基因工程与DNA的粗提取探考情悟真题【考情探究】考点考向要求5年考情预测热度考题示例素养要素难度1基因工程的基本工具及基本操作程序基因工程的基本工具及基本操作程序Ⅱ2018课标全国Ⅰ,38,15分科学思维、生命观念易★★★2基因工程的应用与发展基因工程的应用Ⅱ2018课标全国Ⅱ,38,15分科学思维、社会责任中★★★蛋白质工程Ⅰ★☆☆3DNA的粗提取与鉴定DNA的粗提取与鉴定实验与探究☆☆☆分析解读“基因工程”是现代生物科技模块中的重要内容,也是历年高考对该模块考查的高频考点。本专题内容包括基因工程的基本工具及基本操作程序、基因工程的应用与发展及DNA粗提取与鉴定。试题多以转基因生物的培育为信息,对基因工程操作程序中的基因表达载体的构建等进行考查,也常借助转基因植物的培育将基因工程与植物细胞工程融合考查,或借助转基因动物的培育将基因工程与胚胎工程融合考查。复习时应注意:以转基因生物的培育过程为主线,构建基因工程解题模型,同时加强对基因工程与细胞工程、胚胎工程的联系记忆。2【真题探秘】破考点练考向考点一基因工程的基本工具及基本操作程序【考点集训】考向基因工程的基本工具及基本操作程序1.(2020届重庆巴蜀中学适应考试,38,15分)治疗侏儒症的方法之一是向人体注射生长激素。过去生长激素的获得非常困难,需要从动物垂体中提取。而现在可利用基因工程,将人的生长激素基因导入大肠杆菌中,使其生产生长激素。人们从450L大肠杆菌培养液中提取的生长激素,相当于6万头动物的全部产量。如图是该过程中重组质粒的构建和筛选过程。请回答下列问题:(Ampr为氨苄青霉素抗性基因,Tetr为四环素抗性基因)(1)EcoRⅠ在它识别序列的切开时,产生的是黏性末端。该过程中不能选用EcoRⅠ切割目的基因,原因是。3(2)大肠杆菌细胞最常用的转化方法是:首先选用处理细胞,使之成为感受态细胞。第二步将与感受态细胞混合,在一定温度下完成转化过程。(3)利用标记基因筛选导入重组质粒的大肠杆菌,将大肠杆菌分别在含有氨苄青霉素和四环素的培养基中培养,成功导入重组质粒的大肠杆菌生长情况是。(4)科学家将生长激素基因与等重组在一起,导入哺乳动物受精卵中,然后将受精卵进行早期胚胎培养,将早期胚胎送入经激素处理后的母体内,使其生长发育成转基因动物,这些动物乳腺生物反应器可生产出生长激素。为了获得同卵多胎的效果,可以使用技术。答案(1)中心轴线两侧将DNA的两条链分别识别序列在目的基因中,会破坏目的基因(2)Ca2+重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中(3)在含氨苄青霉素培养基中存活,在含四环素培养基中死亡(4)乳腺蛋白基因的启动子孕胚胎分割2.(2019江西重点中学盟校一模,38,15分)回答下列与基因工程有关的问题:(1)基因工程技术中,是将目的基因导入植物细胞最常用的方法,其中的Ti质粒上的T-DNA是指。(2)获得的目的基因可利用PCR技术在体外反应体系中扩增,该过程利用的原理是,需要加入的原料是,DNA解旋利用的是原理。(3)基因工程中使用的载体,除质粒外,还有和。(4)该技术可以培育抗病转基因植物,也可用于动物的基因治疗。与之相比,单克隆抗体也用于诊断或携带药物治疗癌症,这是利用了它的优点。答案(1)农杆菌转化法可转移的DNA(2)DNA双链复制四种脱氧核苷酸(或dATP、dTTP、dCTP和dGTP)热变性(或高温变性等类似意思)(3)λ噬菌体的衍生物动植物病毒(该两空可调换)(4)特异性强、灵敏度高考点二基因工程的应用与发展【考点集训】考向1基因工程的应用1.(2020届黑龙江哈尔滨一模,38,15分)中国科学院神经科学研究所的三个研究团队经过三年努力,利用基因编辑技术(CRISPR/Cas9),敲除了体外受精猕猴胚胎中的生物节律核心基因4BMAL1,产生了一批BMAL1基因缺失的猕猴。并利用克隆技术,首次成功构建了一批遗传背景一致的生物节律紊乱猕猴模型。目前这些猕猴具有昼夜活动紊乱、睡眠障碍、焦虑和精神分裂症等症状,这为模拟人的节律紊乱相关疾病迈出了关键的一步。回答以下问题:(1)新一代基因编辑工具由Cas9和向导RNA(一段能特异性引导Cas9到靶序列处的RNA)构成。该复合体能与DNA分子上的特定序列结合,并在合适位点切断DNA双链,由此可知Cas9属于基因工程中的酶,切开的是键。一般来说,在使用基因编辑工具对不同DNA进行编辑时,应使用Cas9和(填“相同”或“不同”)的向导RNA进行基因的相关编辑。(2)从分子水平上分析,科研人员可采用技术检测是否成功敲除了猕猴的BMAL1基因。(3)体细胞克隆猴产生过程中涉及的生物工程技术有(至少答三点)。(4)选猕猴作实验对象的优点很多,例如:猕猴除了具有昼行性这一特性外,在上与人类高度相似,可以用来研究脑疾病和高级认知功能。(5)上述成果表明我国正式开启了批量化、标准化创建疾病克隆猴模型的新时代,这有助于对一些重大疾病的早期诊断与干预,缩短药物,提高药物研发成功率,加快我国新药创制与研发的进程。(6)在实验中,基因编辑技术(CRISPR/Cas9)有很高的概率会“脱靶”。谈谈你对中国首例“基因编辑婴儿”诞生的看法:。答案(1)限制磷酸二酯不同(2)DNA分子杂交(3)动物细胞培养、核移植、早期胚胎培养、胚胎移植等(4)脑的结构和功能(5)研发周期(6)违反伦理道德;技术缺陷可能会带来一定的危害等2.(2019甘肃兰州5月实战模拟,38,15分)如图表示培育生物新品种的过程,回答下列问题:5(1)研究人员根据已知的人生长激素基因序列,采用方法获得目的基因,之后再利用技术扩增目的基因,最后得到的转入生长激素基因牛,若要检测其目的基因是否表达,可采用技术。(2)通过基因工程将无限增殖调控基因(PrG)导入受体细胞Ⅰ,再经过检测和筛选得到的细胞Ⅱ具有特点,其分泌产生的单克隆抗体最主要的优点在于它的、并可大量制备。(3)过程④将含抗虫基因的重组Ti质粒导入棉花受体细胞通常采用法,过程⑤所体现的生物学原理是。答案(1)人工合成PCR抗原—抗体杂交(2)既能无限增殖又能分泌特异性抗体特异性强灵敏度高(3)农杆菌转化(或基因枪)植物细胞的全能性考向2蛋白质工程(2019四川“联测促改”,38,10分)科学家通过蛋白质工程将玉米中天冬氨酸激酶(AK)改良后获得富含赖氨酸的玉米新品种。图1表示玉米中赖氨酸合成途径,图2中基因1是通过对基因3定点诱变产生的编码改造后AK的隐性基因。请回答:(1)据图1分析,玉米中赖氨酸含量低的原因是。(2)蛋白质工程的基本途径是从出发。(3)基因工程中,常采用PCR技术扩增目的基因,此过程中常用的酶是。(4)玉米是单子叶植物,因此将改造后的基因导入受体细胞常用的方法是。(5)据图2分析,同时导入基因1和基因2的目的是,基因2称为。答案(1)赖氨酸抑制天冬氨酸激酶和二氢吡啶二羧酸合成酶的活性(2)预期的蛋白质功能6(3)Taq酶(或热稳定DNA聚合酶)(4)基因枪法(5)基因1表达产生改造后AK,基因2抑制基因3的表达反义基因考点三DNA的粗提取与鉴定【考点集训】考向DNA的粗提取与鉴定(2019江西五市八校一模,30,15分)DNA提取过程中可以选用鸡血或者菜花作为实验材料。请回答下列关于DNA粗提取和鉴定的问题:(1)使用鸡血提取DNA时,需在鸡血中加入柠檬酸钠,目的是;在鸡血细胞液中加入蒸馏水,目的是。(2)使用菜花提取DNA时,需要研磨,研磨时可加入一定的洗涤剂和食盐,其作用分别是和。(3)DNA在浓度为mol/L的氯化钠溶液中溶解度最低。使用体积分数为95%的冷却酒精可使DNA(填“析出”或“溶解”)。(4)使用二苯胺鉴定DNA时,需要在条件下进行,DNA与二苯胺反应呈现色。答案(1)防止血液凝固使鸡血细胞破裂(2)瓦解细胞膜溶解DNA(3)0.14析出(4)沸水浴蓝【五年高考】A组统一命题·课标卷题组1.(2019课标全国Ⅰ,38,15分)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。基因文库包括和。(2)生物体细胞内的DNA复制开始时,解开DNA双链的酶是。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。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的。(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。答案(1)基因组文库cDNA文库(2)解旋酶加热至90~95℃氢键7(3)Taq酶热稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活2.(2018课标全国Ⅰ,38,15分)回答下列问题:(1)博耶(H.Boyer)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(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。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。(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。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.(2018课标全国Ⅱ,38,15分)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光,这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5'末端,获得了L1-GFP融合基因(简称为甲),并将其插入质粒P0,构建了真核表达载体P1,其部分结构和酶切位点的示意图如下,图中E1~E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。启动子L1基因GFP基因终止子↑E1↑E2↑E3↑E4回答下列问题:(1)据图推断,该团队在将甲插入质粒P0时,使用了两种限制酶,这两种酶是。使用这两种酶进行酶切是为了保证,也是为了保证。(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后,若在该细胞中观察到了绿色荧光,则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了和过程。(3)为了获得含有甲的牛,该团队需要做的工作包括:将能够产生绿色荧光细胞的移入牛的中、体外培养、胚胎移植等。8(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中,某同学用PCR方法进行鉴定,在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的(填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。答案(1)E1和E4甲的完整甲与载体正确连接(2)转录翻译(3)细胞核去核卵母细胞(4)核DNA4.(2017课标全国Ⅰ,38,15分)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。(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,不选用作为载体,其原因是。(3)若要高效地获得蛋白A,可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比,大肠杆菌具有(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(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。答案(1)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)噬菌体噬菌体的宿主是细菌,而不是家蚕(3)繁殖快、容易培养(4)蛋白A的抗体(5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体5.(