限时集训(三十七) 基因工程(限时30分钟 满分100分)非选择题(共100分)1．(18分)胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射入人体后，会堆积在皮下，要经过较长时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此治疗效果受到影响。下图是用蛋白质工程设计的速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题：(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是__________________。(2)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么？(3)新的胰岛素基因与运载体(质粒)结合过程中需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。已知限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—。请画出质粒被限制性内切酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端____________________。DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求？________________。(4)若将含有新的胰岛素基因的表达载体导入植物细胞中，最常用的有效做法是________________。(5)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有____________________、______________和发酵工程。2．(20分)(2022·海南高考)回答有关基因工程的问题：(1)构建基因工程表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生________末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接，则应选择能使二者产生________(相同、不同)黏性末端的限制酶。(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时，构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等，其中启动子的作用是____________________________________________。在用表达载体转化大肠杆菌时，常用________处理大肠杆菌，以利于表达载体进入；为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA，可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交，该杂交技术称为____________。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成________，常用抗原—抗体杂交技术。5\n(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞，先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的________中，然后用该农杆菌感染植物细胞，通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的________上。3．(21分)(2022·天津高考)下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中tetR表示四环素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，BamHⅠ、HindⅢ、SmaⅠ直线所示为三种限制酶的酶切位点。据图回答：(1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用________限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含________的培养基上进行。(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是________(填字母代号)。A．启动子 B．tetRC．复制原点D．ampR(3)过程①可采用的操作方法是______(填字母代号)。A．农杆菌转化B．大肠杆菌转化C．显微注射D．细胞融合(4)过程②采用的生物技术是________。(5)对早期胚胎进行切割，经过程②可获得多个新个体。这利用了细胞的________性。(6)为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采用________(填字母代号)技术。A．核酸分子杂交B．基因序列分析C．抗原—抗体杂交D．PCR4．(20分)(2022·北京高考)T－DNA可随机插入植物基因组内，导致被插入基因发生突变。用此方法诱导拟南芥产生突变体的过程如下：种植野生型拟南芥，待植株形成花蕾时，将地上部分浸入农杆菌(其中的T－DNA上带有抗除草剂基因)悬浮液中以实现转化。在适宜条件下培养，收获种子(称为T1代)。(1)为促进植株侧枝发育以形成更多的花蕾，需要去除________，因为后者产生的________会抑制侧芽的生长。(2)为筛选出已转化的个体，需将T1代播种在含__________的培养基上生长，成熟后自交，收获种子(称为T2代)。(3)为筛选出具有抗盐性状的突变体，需将T2代播种在含________的培养基上，获得所需个体。5\n(4)经过多代种植获得能稳定遗传的抗盐突变体。为确定抗盐性状是否由单基因突变引起，需将该突变体与________植株进行杂交，再自交________代后统计性状分离比。(5)若上述T－DNA的插入造成了基因功能丧失，从该突变体的表现型可以推测野生型基因的存在导致植物的抗盐性________。(6)根据T－DNA的已知序列，利用PCR技术可以扩增出被插入的基因片段其过程是：提取________植株的DNA，用限制酶处理后，再用________将获得的DNA片段连接成环(如下图)，以此为模板，从图中A、B、C、D四种单链DNA片段中选取________作为引物进行扩增，得到的片段将用于获取该基因的全序列信息。5．(21分)(2022·长沙高三月考)融合蛋白是通过DNA重组技术将两个或多个基因的编码区首尾连接，由同一调控序列控制合成的蛋白质。人的表皮生长因子受体(EGFR)是影响癌症发生发展的重要因素，它在肺癌、结肠癌、脑肿瘤等实体瘤中均有大量表达。天花粉蛋白(TCS)是中药天花粉的有效成分，具有抗肿瘤作用。下图是通过基因工程方法将人表皮生长因子基因(EGF)和TCS基因连接起来，利用大肠杆菌生产人表皮生长因子－－天花粉蛋白融合蛋白的过程示意图。请回答：(1)为了建立含有EGF的cDNA文库，应从健康人体的________细胞中提取总mRNA，通过________法合成cDNA。从cDNA文库中提取的EGF的长度比从基因组文库中提取的EGF________。(2)在①过程中，应使用的限制酶是________，在融合蛋白基因的首端还应插入________。(3)单纯使用天花粉蛋白治疗癌症疗效甚微，而人表皮生长因子－－天花粉蛋白融合蛋白疗效显著，原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________。5\n(4)某同学为了筛选插入目的基因的表达载体，将处理过的载体分别置于含有氨苄青霉素和四环素的培养基上培养，观察其增殖和表达情况。此设计方案是否合理，请说明理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案限时集训(三十七)1．解析：(1)构建新的胰岛素模型的主要依据是蛋白质的预期功能。(2)根据蛋白质的预期功能，推测新的胰岛素中氨基酸的序列，进而推断基因中的脱氧核苷酸序列来合成新的胰岛素基因。(3)植物基因工程最常用的转化方法是农杆菌转化法。(4)限制酶识别特定的核苷酸序列，产生特定的黏性末端，而DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列却没有专一性要求。(5)生产自然界本来没有的蛋白质需要用到蛋白质工程、基因工程等技术。答案：(1)蛋白质的预期功能(2)根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪来合成新的胰岛素基因。(3) 否(4)农杆菌转化法(5)蛋白质工程 基因工程2．解析：限制酶切割DNA可以产生黏性末端或平末端。一般用同一种限制酶切割目的基因和质粒，保证产生相同的黏性末端。基因表达载体中启动子是RNA聚合酶结合并识别的位置，驱动基因转录。用大肠杆菌作为受体细胞时，要用CaCl2溶液(或Ca2＋)处理，以利于表达载体进入。检测目的基因是否转录，可用DNA分子杂交技术检测，检测目的基因是否表达出蛋白质，可用抗原—抗体杂交技术检测。目的基因插入农杆菌Ti质粒的T—DNA中，然后插入植物细胞的染色体DNA上。答案：(1)平 相同 (2)提供RNA聚合酶特异性识别结合位点，驱动基因转录(其他合理答案也可) CaCl2溶液(或Ca2＋) DNA—RNA分子杂交(或分子杂交技术) 胰岛素原(蛋白质)(3)T—DNA 染色体DNA3．解析：(1)SamⅠ酶切位点在人乳铁蛋白基因内，如用其酶切，则会破坏目的基因，故排除。为防止目的基因和载体自身连接，在利用限制酶进行切割时，两端需要剪切成不同的黏性末端，因此需要用BamHⅠ和HindⅢ两种限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。因人乳铁蛋白基因插入位置位于载体上的tetR四环素抗性基因内，导致基因不能表达，使受体细胞无四环素抗性；而载体上的ampR5\n氨苄青霉素抗性基因未被破坏，使受体细胞具有氨苄青霉素抗性，故筛选含有重组载体的大肠杆菌需要在含氨苄青霉素的培养基上进行。(2)启动子位于基因的首端，可驱动基因转录出信使RNA，使基因得以表达，故属于调控序列。(3)①过程将目的基因导入到动物的受精卵中，一般采用显微注射法。(4)②过程表示将早期胚胎移入代孕牛体内继续发育，故为胚胎移植技术。(5)早期胚胎分割成几份后，每份经移植和培养后都能形成一个新的个体，利用了细胞的全能性。(6)人乳铁蛋白基因成功表达的标志是产生了人乳铁蛋白，因此可利用抗原－抗体杂交技术检测其是否成功表达。答案：(1)HindⅢ和BamHⅠ 氨苄青霉素(2)A (3)C (4)胚胎移植技术 (5)全能 (6)C4．解析：(1)要使侧枝发育，需摘掉顶芽破坏其顶端优势，减少顶芽产生的生长素对侧芽的抑制作用。(2)(3)要筛选出符合要求的个体就需要在相应的条件下培养，筛选抗除草剂的个体就需在培养基中添加一定浓度的除草剂，筛选抗盐的个体就需在培养基中添加一定浓度的盐溶液。(4)若是单基因突变体引起性状改变，则突变体与野生型个体进行杂交产生的子一代都为显性性状的个体，再自交一代后，子二代会发生性状分离。(5)插入T－DNA可破坏原有的基因结构，多代培养获得能稳定遗传的抗盐突变体，可见原野生型基因的存在导致植物抗盐性降低。(6)目的基因需从突变体植株中提取，目的基因与载体的结合需要DNA连接酶，PCR扩增时需要引物，由图中箭头方向以及两条链反向可知，选取引物B(环的内链为模板)、C(环的外链为模板)可以确保被插入的基因片段得到复制。答案：(1)顶芽 生长素 (2)(一定浓度的)除草剂(3)(一定浓度的)盐 (4)野生型 1 (5)降低(6)突变体 DNA连接酶 B、C5．解析：在健康人体内，EGF只能在表皮细胞中表达，以mRNA为模板合成DNA的过程，称为逆转录。从cDNA文库中提取的目的基因没有调控序列和内含子部分，所以比从基因组文库中提取的EGF短。因为EGFR在实体瘤中大量表达，将EGF和TCS基因通过连接肽序列连接，并导入大肠杆菌体内，就能生产融合蛋白，这种蛋白质既能与实体瘤中的EGFR结合，又能将TCS带到实体瘤中，提高杀死癌细胞的效果。在基因工程中不能直接筛选基因表达载体。目的基因、载体用限制酶和DNA连接酶处理后，导入受体细胞，然后通过一定的培养基筛选导入表达载体的细胞，因为表达载体必须在活细胞中才能进行复制和表达。答案：(1)表皮 反(逆)转录 短(2)BamHⅠ和SphⅠ(缺一不给分) 启动子(3)人表皮生长因子能与肿瘤细胞表面的受体(ECFR)特异性结合，从而使天花粉蛋白定向地作用于肿瘤细胞(4)不合理，表达载体不能在培养基上增殖和表达，表达载体只有导入大肠杆菌，才能增殖表达5
