高考生物热点题型和提分秘籍专题37 基因工程原卷版.docx

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高考生物热点题型和提分秘籍专题37基因工程原卷版

2019年高考生物热点题型和提分秘籍

专题37基因工程

1．基因工程的诞生（Ⅰ）。

2．基因工程的原理及技术（Ⅱ）。

3．基因工程的应用（Ⅱ）。

4．蛋白质工程（Ⅰ）。

热点题型一基因工程的操作工具

例1、若要利用某目的基因（见图甲和P1噬菌体载体（见图乙构建重组DNA（见图丙，限制性核酸内切酶的酶切位点分别是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噬菌体载体

B．用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体

C．用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体

D．用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体

【提分秘籍】

关于工具酶的五个注意点

（1）限制酶切割位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外，这样才能保证标记基因的完整性，有利于对目的基因的检测。

（2）为使目的基因与载体形成相同的DNA片段末端连接，通常使用同一种限制酶将二者切割，但如果不同的限制酶切割DNA分子所产生的末端也存在互补关系时，则两末端也可连接。

（3）限制酶不切割自身DNA的原因是原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。

（4）限制酶是一类酶，而不是一种酶。

（5）DNA连接酶起作用时，不需要模板。

【举一反三】

下列关于载体的叙述中，错误的是

A．载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组DNA分子

B．对某种限制酶而言，载体最好只有一个切点，但还要有其他多种酶的切点

C．目前常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病毒

D．载体具有某些标记基因，便于对其进行切割

热点题型二基因工程的基本操作程序和应用

例2、利用基因工程技术生产羧酸酯酶（CarE制剂的流程如图所示，下列叙述正确的是

A．过程①需使用逆转录酶

B．过程②需使用解旋酶和PCR获取目的基因

C．过程③使用的感受态细胞可用NaCl溶液制备

D．过程④可利用DNA分子杂交鉴定目的基因是否已导入受体细胞

【提分秘籍】

基因工程的应用

（1）乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较

比较项目

乳腺生物反应器

工程菌

基因结构

动物基因的结构与人类基因的结构基本相同

细菌或酵母菌等生物基因的结构与人类基因的结构有较大差异

基因表达

合成的药物蛋白与天然蛋白质相同

细菌细胞内没有内质网、高尔基体等细胞器，产生的药物蛋白可能没有活性

受体细胞

动物的受精卵

微生物细胞

导入目

的基因

的方式

显微注射法

感受态细胞法

生产条件

不需严格灭菌，温度等外界条件对其影响不大

需严格灭菌，严格控制工程菌所需的温度、pH、营养物质浓度等外界条件

药物提取

从动物乳汁中提取

从微生物细胞中提取

（2）基因治疗与基因诊断

原理

操作过程

进展

基因

治疗

基因

表达

利用正常基因导入有基因缺陷的细胞中，以表达出正常性状来治疗

临床实验

基因

诊断

碱基互

补配对

制作特定DNA探针与病人样品DNA混合分析杂交带情况

临床应用

【特别提醒】

关于基因工程的四个注意点

（1）限制酶剪切目的基因与质粒的次数不同：

获取一个目的基因需限制酶剪切2次，共产生4个黏性末端或平末端，切割质粒则只需要限制酶剪切1次，因为质粒是环状DNA分子，而目的基因在DNA分子链上。

（2）基因工程操作过程中只有第三步没有碱基互补配对现象：

第一步存在逆转录法获得DNA，第二步存在黏性末端连接现象，第四步存在检测分子水平杂交。

（3）并非所有个体都可作为乳腺生物反应器：

操作成功的应该是雌性个体，个体本身的繁殖速度较高，泌乳量、蛋白含量等都是应该考虑的因素。

（4）DNA复制、PCR技术与基因克隆

DNA复制

PCR技术

基因克隆

场所

细胞核

生物体外

细胞内

酶

解旋酶、

DNA聚合酶

Taq

DNA聚合酶

限制酶、

DNA连接酶

载体

不需要

不需要

需要

遵循原则

碱基互补配对

碱基互补配对

碱基互补配对

结果

DNA分子

DNA分子片段

DNA分子片段

【举一反三】

我们日常吃的大米中铁含量极低，科研人员通过基因工程等技术，培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻，改良了稻米的营养品质。

下图为培育转基因水稻过程示意图，请回答下列问题。

（1）在上述工程中，铁结合蛋白基因称为__________，获取该基因后常用__________技术进行扩增。

（2）构建重组Ti质粒时，通常要用同种限制酶分别切割_____________和______________。

将重组Ti质粒转入农杆菌时，可以用__________处理农杆菌，使重组Ti质粒易于导入。

（3）将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时，通过培养基2的筛选培养，可以获得________________；培养基3与培养基2的区别是______________________。

（4）检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要检测转基因水稻______________。

热点题型三蛋白质工程与基因工程的关系

例3．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，治疗效果受到影响。

如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）图中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是_________________________________。

（3）新的胰岛素基因与载体（质粒）结合过程中需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。

已知限制性核酸内切酶I的识别序列和切点是—G↓GATCC—。

请画出质粒被限制性核酸内切酶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？

__________（填“是”或“否”）。

（4）若将含有新的胰岛素基因的表达载体导入植物细胞中，最常用的方法是__________。

（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。

【提分秘籍】

项目

蛋白质工程

基因工程

区

别

过程

预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列

获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定

实质

定向改造或生产人类所需的蛋白质

定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品

结果

可生产自然界没有的蛋白质

只能生产自然界已有的蛋白质

联系

①蛋白质工程是在基因工程基础上延伸出来的第二代基因工程

②基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造

1.（2019江苏卷.33）（9分）下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。

请回答下列问题：

（1）用图中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用______两种限制酶切割，酶切后的载体和目的基因片段，通过__________酶作用后获得重组质粒。

为了扩增重组质粒，需将其转入处于__________________态的大肠杆菌。

（2）为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加__________，平板上长出的菌落，常用PCR鉴定，所用的引物组成为图2中_____________。

（3）若BamHI酶切的DNA末端与BclI酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为，对于该部位，这两种酶（填“都能”、“都不能”或“只有一种能”）切开。

（4）若用Sau3AI切图1质粒最多可能获得种大小不同的DNA片段。

2.（2019课标1卷.40）某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活（Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因）。

有人将此质粒载体用BamHI酶切后，与用BamHI酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌，结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。

被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。

回答下列问题：

（1）质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有______________（答出两点即可）。

而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。

（2）如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含有环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是______________；并且______________和______________的细胞也是不能区分的，其原因是_____________。

在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌的单菌落，还需使用含有是_____________的固体培养基。

（3）基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自于_____________

3.（2019新课标Ⅲ卷.40）图（a）中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRI、BamHI和Sau3AI三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图（b）为某种表达载体示意图（载体上的EcoRI、Sau3AI的切点是唯一的）。

根据基因工程的有关知识，回答下列问题：

（1）经BamHI酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被____________酶切后的产物连接，理由是____________。

（2）若某人利用图（b）所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图（c）所示。

这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有____________，不能表达的原因是____________。

（3）DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有____________和____________，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是____________。

4.（2019天津卷.7）（12分）人血清白蛋白（HSA）具有重要的医用价值，只能从血浆中制备。

下图是以基因工程技术获取重组HSA（rHSA）的两条途径。

（1）获取HSA基因，首先需采集人的血液，提取_____________合成总cDNA，然后以cDNA为模板，采用PCR技术扩增HSA基因。

下图中箭头表示一条引物结合模板的位置及扩增方向，请用箭头在方框内标出标出另一条引物的位置及扩增方向。

（2）启动子通常具有物种及组织特异性，构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体，需要选择的启动子是_____________（填写字母，单选）。

A.人血细胞启动子B.水稻胚乳细胞启动子C.大肠杆菌启动子D.农杆菌启动子

（3）利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，其目的是__________________________。

（4）人体合成的初始HSA多肽，需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才能有活性。

与途径II相比，选择途径I获取rHSA的优势是_______________________________________。

（5）为证明rHSA具有医用价值，须确认rHSA与_________________的生物学功能一致。

5.（2019海南卷.31）基因工程又称为DNA重组技术，回答相关问题：

（1）在基因工程中，获取目的基因主要有两大途径，即______和从_______中分离。

（2）利用某植物的成熟叶片为材料，同时构建cDNA文库和基因组文库，两个文库相比，cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少，其原因是______。

（3）在基因表达载体中，启动子是______聚合酶识别并结合的部位。

若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，最常用的原核生物是______。

（4）将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时，常用的携带目的基因的金属颗粒有_____和______颗粒。

6.（2019上海卷.九）回答下列有关遗传信息传递与表达的问题。

在图27所示的质粒PZHZ11（总长为3.6kb，1kb=1000对碱基因）中，lacZ基因编码β-半乳糖苷酶，后者催化生成的化合物能将白色的大肠杆菌染成蓝色。

68.若先用限制酶BamHI切开pZHZ11，然后灭活BamHI酶，再加DNA连接酶进行连接，最后将连接物导入足够数量的大肠杆菌细胞中，则含3.1kb质粒的细胞颜色为；含3.6kb质粒的细胞颜色为。

69.若将两端分别用限制酶BamHI和BglHI切开的单个目的基因片段置换pZHZ11中0.5kb的BamHI酶切片段，形成4.9kb的重组质粒，则目的基因长度为kb。

70.上述4.9kb的重组质粒有两种形式，若用BamHI和EcoRI联合酶切其中一种，只能获得1.7kb和3.2kb两种DNA片段；那么联合酶切同等长度的另一种重组质粒，则可获得

kb和kb两种DNA片段。

71.若将人的染色体DNA片段先导入大肠杆菌细胞中克隆并鉴定目的基因，然后再将获得的目的基因转入植物细胞中表达，最后将产物的药物蛋白注入小鼠体内观察其生物功能是否发挥，那么上述过程属于。

A.人类基因工程B.动物基因工程C.植物基因工程D.微生物基因工程

1.（2019·北京卷.5）在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中，不需要的是（）

A.用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞

B.用选择培养基筛法导入目的基因的细胞

C.用聚乙二醇诱导转基因细胞的原生物质融合

D.用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽

2.（2019·重庆卷.6）下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是（）

A．表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得

B．表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原（起）点

C．借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来

D．启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用

3.（2019·天津卷.8）纤维素分子不能进入酵母细胞，为了使酵母菌能够利用环境中的纤维素为原料生产酒精，构建了含3种不同基因片段的重组质粒，下面是酵母菌转化及纤维素酶在工程菌内合成与运输的示意图。

据图回答：

（1）本研究构建重组质粒时看选用四种限制酶，其识别序列如下图，为防止酶切片段的自身环接，可选用的限制酶组合是______或__________

A.①②B.①③C.②④D.③④

（2）设置菌株Ⅰ为对照，是为了验证__________不携带纤维素酶基因。

（3）纤维素酶基因的表达包括__________和__________过程，与菌株Ⅱ相比，在菌株Ⅲ、Ⅳ中参与纤维素酶合成和分泌的细胞器还有______________________________。

（4）在以纤维素为唯一C源的培养基上分别培养菌株Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，菌株___________不能存活，原因是_________________________________。

（5）酵母菌生产酒精的细胞部位是___________，产生酒精时细胞的呼吸方式是___________，在利用纤维素生产酒精时，菌株Ⅳ更具有优势，因为导入的中重组质粒含有____________。

使分泌的纤维素酶固定于细胞壁，减少因培养液更新二造成的酶的流失，提高酶的利用率。

4.（2019·江苏卷.32）（9分）胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。

图1是该方法所用的基因表达载体,图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程（融合蛋白A、B分别表示

-半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白）。

请回答下列问题：

（1）图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是。

（2）图1中启动子是酶识别和结合的部位，有了它才能启动目的基因的表达；氨苄青霉素抗性基因的作用是。

（3）构建基因表达载体时必需的工具酶有。

（4）茁-半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达,可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部,其意义在于。

（5）溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键,用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链,且

-半乳糖苷酶被切成多个肽段,这是因为。

（6）根据图2中胰岛素的结构,请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。

你的推测结果是,理由是。

5.（2019·福建卷.33）【生物-现代生物科技专题】（10分）

GDNF是一种神经营养因子。

对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。

研究人员构建了含GDNF基因的表达载体（如图1所示），并导入到大鼠神经干细胞中，用于干细胞基因治疗的研究。

请回答：

（1）在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中，使用胰蛋白酶的目的是。

（2）构建含GDNF基因的表达载体时，需选择图1中的限制酶进行酶切。

（3）经酶切后的载体和GDNF基因进行连接，连接产物经筛选得到的载体主要有三种：

单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接（如图1所示）。

为鉴定这3种连接方式，选择HpaI酶和BamHI酶对筛选的载体进行双酶切，并对酶切后的DNA片段进行电泳分析，结果如图2所示。

图中第

泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。

（4）将正向连接的表达载体导入神经干细胞后，为了检测GDNF基因是否成功表达，可用相应的

与提取的蛋白质杂交。

当培养的神经干细胞达到一定的密度时，需进行培养以得到更多数量的细胞，用于神经干细胞移植治疗实验。

6.（2019·海南卷.31）【生物－选修3：

现代生物科技专题】（15分）在体内，人胰岛素基因表达可合成出一条称为前胰岛素原的肽链，此肽链在内质网中经酶甲切割掉氨基端一段短肽后成为胰岛素原，进入高尔基体的胰岛素原经酶乙切割去除中间片段C后，产生A、B两条肽链，再经酶丙作用生成由51个氨基酸残基组成的胰岛素。

目前，利用基因工程技术可大量生产胰岛素。

回答下列问题：

（1）人体内合成前胰岛素原的细胞是＿＿＿＿＿，合成胰高血糖素的细胞是＿＿＿＿＿。

（2）可根据胰岛素原的氨基酸序列，设计并合成编码胰岛素原的＿＿＿＿＿序列，用该序列与质粒表达载体构建胰岛素原基因重组表达载体。

再经过细菌转化、筛选及鉴定，即可建立能稳定合成＿＿＿＿＿的基因工程菌。

（3）用胰岛素原抗体检测该工程菌的培养物时，培养液无抗原抗体反应，菌体有抗原抗体反应，则用该工程菌进行工业发酵时，应从＿＿＿＿＿中分离、纯化胰岛素原。

胰岛素原经酶处理便可转变为胰岛素。

7.（2019·四川卷.9）（11分）将苏云金杆菌Bt蛋白的基因导入棉花细胞中，可获得抗棉铃虫的转基因棉，其过程如下图所示（注：

农杆菌中Ti质拉上只有T－DNA片段能转移到植物细胞中）。

（1）过程①需用同种＿＿＿＿酶对含Bt基因的DNA和Ti质粒进行酶切。

为将过程②获得的含重组质粒的农杆菌筛选出来，应使用＿＿＿＿培养基。

（2）过程③中将棉花细胞与农杆菌混合后共同培养，旨在让＿＿进入棉花细胞；除尽农杆菌后，还须转接到含卡那霉素的培养基上继续培养，目的是＿＿＿＿＿＿＿＿。

（3）若过程④仅获得大量的根，则应在培养基中增加＿＿＿＿以获得芽；部分接种在无激素培养基上的芽也能长根，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（4）检验转基因棉的抗虫性状，常用方法是＿＿＿＿。

种植转基因抗虫棉能减少＿＿＿的使用，以减轻环境污染。

8.（2019·课标I卷.40）[生物——选修3：

现代生物科技专题]（15分）

HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。

回答下列问题：

（1）用基因工程方法制备HIV的某蛋白（目的蛋白）时，可先提取HIV中的，以其作为模板，在的作用下合成。

获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，随后导入受体细胞。

（2）从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是。

该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV，检测的原理是。

（3）已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发。

引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。

（4）人的免疫系统有癌细胞的功能，艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。

9.（2019·安徽卷.31）II.（9分）科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白，其技术路线如图。

（1）由过程①获得的A为。

（2）在核移植前，必须先去掉卵母细胞的核。

目的是，受体应选用期卵母细胞。

（3）进行胚胎移植时，代孕母羊对置入子宫的重组胚胎基本上不发生，这是为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。

（4）采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为。

10.（2019·山东卷.36）（12分）【生物—现代生物科技专题】

治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。

流程如下：

（1）过程①采用的是细胞工程中的_________技术，过程②采用的是胚胎工程中的_________技术。

（2）体细胞进行体外培养时，所需气体主要有O2和CO2，其中CO2的作用是维持培养液（基）的_____________。

（3）如果克隆过程中需进行基因改造，在构建基因表达载体（重组载体）时必须使用_______和__________两种工具酶。

基因表达载体上除目的基因外，还需有________基因，以便选出成功导入基因表达载体的细胞。

（4）胚胎干细胞可以来自于囊胚中的________。

在一定条件下，胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。

若将图中获得的组织器官移植给个体_________（填“A”或“B”），则不会发生免疫排斥反应。

11.（2019·上海卷.综合题九）回答下列有关遗传信息传递与表达的问题。

（9分）

如图28A所示，质粒pZHZ9上含有X抗生素抗性基因（XR）和Y抗生素抗性基因（YR）。

其中XR内部含有限制酶KasI识别序列，YR内部含有限制酶FseI、HpaII、NaeI、NgoMIV识别序列，五种酶的识别序列如图28B（▼表示切割位点），且这些识别序列在整个质粒上均仅有一处，目的基因内部不存在这些识别序列。

68．若要将结构如图28C所示的目的基因直接插入到YR内形成重组质粒pZHZ10，则pZHZ9需用限制酶_____切开。

69．将上述切开的质粒溶液与目的基因溶液混合，加入DNA连接酶连接后，进行大肠杆菌受体细胞导入操作。

之后，受体细胞的类型（对两种抗生素表现出抗性R或敏感性S）包含_____（多选）。

A．XR、YRB．XR、YSC．XS、YRD．XS、YS70．若用KasI和FseI联合酶切重组质粒pZHZ10（只含单个目的基因），则可能产生的酶切片段数为____（多选）。

A．1B．2