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(共64张PPT)
重点小专题14
基因工程
考点一 基因工程
考点二 蛋白质工程
备用习题
新高考生物
目录
网络构建
1.判断有关基因工程和蛋白质工程说法的正误
(1)DNA连接酶作用的底物可以是DNA片段,也可以是单个核苷酸。 (　)
(2)用限制酶处理目的基因和Ti质粒,涉及氢键和磷酸二酯键的断裂。 (　)
(3)外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行复制。(　)
(4)提取DNA时加入酒精,可溶解蛋白质从而初步分离DNA和蛋白质。 (　)
[解析] (1)DNA连接酶作用的底物是DNA片段,不是单个核苷酸。
(3)外源DNA必须位于重组质粒的启动子和终止子之间才能进行转录,而复制需要有复制原点。
×
×
高频易错●考前清零
√
√
(5)DNA在电场中会向着与它所带电荷相同的电极移动,移动速率与分子大小和构象有关。 (　)
(6)农杆菌转化的过程是将Ti质粒整合到宿主细胞的染色体DNA上。 (　)
(7)可利用抗原—抗体杂交检测棉花细胞是否成功表达抗虫基因。 (　)
(5)DNA带正电或负电,电泳鉴定DNA利用了DNA在电场中会向着它所带电荷相反的电极移动的原理,移动速率与分子大小和构象有关。
(6)农杆菌转化的过程是将Ti质粒上的T-DNA片段整合到宿主细胞的染色体DNA上。
×
×
√
高频易错●考前清零
(8)将含有人凝血因子基因的表达载体导入羊乳腺细胞中即可获得乳腺生物反应器。 (　)
(9)蛋白质工程能定向改造蛋白质分子的结构,使之更加符合人类的需要。(　)
(10)蛋白质工程合成所需蛋白质的过程,遗传信息的流向与中心法则相反。(　)
(8)转基因动物的受体细胞是受精卵。
(10)蛋白质工程合成所需蛋白质的过程中,其遗传信息的流向与中心法则是相同的。
×
×
√
高频易错●考前清零
2.判断有关PCR反应说法的正误
(1)PCR反应需在一定的缓冲溶液中进行,只需提供DNA模板及四种脱氧核苷酸即可。 (　)
(2)PCR需要的原料包括脱氧核苷酸、耐高温的DNA聚合酶和解旋酶等。(　)
(3)利用PCR技术扩增抗虫基因时,PCR反应缓冲液中一般要添加Mg2+。(　)
[解析] (1)PCR反应需在一定的缓冲溶液中进行,需提供DNA模板、2种引物、四种脱氧核苷酸及耐高温的DNA聚合酶等。
(2)PCR过程中不需要解旋酶,DNA解旋是在高温下实现的,并且PCR需要的原料仅指四种脱氧核苷酸。
×
×
高频易错●考前清零
√
(4)利用PCR扩增目的基因时,不需要知道目的基因的全部碱基序列。 (　)
(5)PCR过程中,模板DNA和引物能在每一次扩增中重复使用。 (　)
(6)PCR扩增区域由2个引物来决定。 (　)
(7)耐高温的DNA聚合酶只能从引物的5'端开始连接脱氧核苷酸。 (　)
(5)PCR过程中,模板DNA能在每一次扩增中重复使用,而引物不能重复使用。
(6)PCR扩增区域由2种引物决定而不是2个。
(7)PCR过程中引物与模板的3'端结合,子链的延伸方向为5'→3',耐高温的DNA聚合酶只能从引物的3'端开始连接脱氧核苷酸。
√
×
高频易错●考前清零
×
×
(1)限制酶主要来源于原核生物,为什么不会切割自身DNA分子
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)构建基因表达载体的目的是
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)基因表达载体中,目的基因的上游是启动子,启动子的作用是
　　　　　　　　　　 　　　　　　　。
(4)目前在PCR反应中使用Taq DNA聚合酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是 　　　　　。
常考长句●考前规范
原核生物DNA分子中不存在该酶的识别序列,或识别序列已经被修饰
使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以传给下一代,同时使目的基因能够表达和发挥作用
RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动基因转录出mRNA
Taq DNA聚合酶热稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活
(5)用PCR可以扩增mRNA吗 为什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　 　。
(6)对天然蛋白质进行改造,应该直接对蛋白质分子进行操作,还是通过对基因的操作来实现 原因是什么


　。
不可以,因为PCR是用DNA双链作模板的,不能直接用单链RNA作模板,必须把mRNA逆转录成单链DNA之后再进行PCR
常考长句●考前规范
通过对基因的操作来实现对天然蛋白质的改造。原因是蛋白质是由基因编码的,改造基因即可对蛋白质进行改造,而且改造过的基因可以遗传下去。如果直接对蛋白质进行改造,即使改造成功了,被改造过的蛋白质分子还是无法遗传
1. 基因工程常考的3种基本工具
考点一
2. 限制酶的选择原则
考点一
(1)根据目的基因两端的限制酶切割位点确定限制酶的种类
①应选择切割位点位于目的基因两端的限制酶,
以便将目的基因“切出”,可选择图中PstⅠ。
②不能选择切割位点位于目的基因内部的限制
酶,以防止破坏目的基因,即不能选择图中 SmaⅠ。
③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接,也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒,即可选择图中EcoRⅠ和PstⅠ两种限制酶,但要确保质粒上也有这两种限制酶或能产生相同黏性末端的限制酶(同尾酶)切割位点,而且这两种限制酶切割后不会破坏标记基因、启动子、终止子等。
考点一
(2)根据质粒的特点确定限制酶的种类
考点一
(3)根据限制酶的种类和切割位点选择质粒,如下图中甲、乙、丁质粒均不宜被选取,而丙质粒宜被选取。(设切割目的基因的限制酶为XbaⅠ和SacⅠ)
3. 熟记基因工程
的四个操作步骤
考点一
4. PCR技术原理与条件
考点一
5. PCR反应的过程
考点一
[提醒]关于引物的2点归纳
(1)2种引物之间不存在碱基互补配对区域。
(2)为便于构建基因表达载体,可在引物的5'端添加特定限制酶的识别序列。
考点一
1. [2023·湖北卷] 用氨苄青霉素抗性基因(AmpR)、四环素抗性基因(TetR)作为标记基因构建的质粒如图所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的质粒,构建基因表达载体(重组质粒),并转化到受体菌中。下列叙述错误的是 (　)
A.若用HindⅢ酶切,目的基因转录的产物可能不同
B.若用PvuⅠ酶切,在含Tet(四环素)培养基中的菌落,
不一定含有目的基因
C.若用SphⅠ酶切,可通过DNA凝胶电泳技术鉴定重组质粒构建成功与否
D.若用SphⅠ酶切,携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)和Tet的培养基中能形成菌落
高考曾经这样考
D
考点一
高考曾经这样考
考点一
[解析] 图中质粒内,氨苄青霉素抗性基因(AmpR)内含有ScaⅠ和PvuⅠ的酶切位点,四环素抗性基因(TetR)内含有HindⅢ、SphⅠ和SalⅠ的酶切位点。若用HindⅢ酶切,目的基因可能正向插入,也可能反向插入,转录的产物可能不同,A正确。
若用PvuⅠ酶切,重组质粒和质粒中都有四环素抗性基
因,因此在含Tet(四环素)培养基中的菌落,不一定含有
目的基因,B正确。
重组质粒的大小与质粒不同,DNA凝胶电泳技术可以
分离不同大小的DNA片段,能够鉴定重组质粒构建成
功与否,C正确。
SphⅠ的酶切位点位于四环素抗性基因中,若用SphⅠ酶切,重组质粒中含氨苄青霉素抗性基因,因此携带目的基因的受体菌在含Amp(氨苄青霉素)的培养基中能形成菌落,在含Tet的培养基中不能形成菌落,D错误。
2. [2023·山东卷] 科研人员构建了可表达J-V5融合蛋白的重组质粒并进行了检测,该质粒的部分结构如图甲所示,其中V5编码序列表达标签短肽V5。
高考曾经这样考
考点一
(1)与图甲中启动子结合的酶是　　　　　。除图甲中标出的结构外,作为载体,质粒还需具备的结构有　　　　　　　 　　　　 　　　(答出2个结构即可)。
RNA聚合酶
限制酶切割位点、标记基因、复制原点等
[解析] (1)与启动子结合的酶是RNA聚合酶。作为载体必须具备的条件:①要具有限制酶的切割位点;②要有标记基因(如抗性基因),以便于重组后基因表达载体的筛选;③能在宿主细胞中稳定存在并复制;④是安全的,对受体细胞无害,而且要易从供体细胞分离出来。除图甲中的启动子和终止子等,质粒还需具备的结构有限制酶的切割位点、标记基因、复制原点等。
高考曾经这样考
考点一
(2)构建重组质粒后,为了确定J基因连接到质粒中且插入方向正确,需进行PCR检测,若仅用一对引物,应选择图甲中的引物　　　　 　　　。 已知J基因转录的模板链位于b链,由此可知引物F1与图甲中J基因的　　　(填“a链”或“b链”)相应部分的序列相同。
F2和R1或F1与R2
a链
[解析] (2)据图甲可知,引物F2与R1或F1与R2结
合部位包含J基因及周围部分的碱基序列,因此
推测为了确定J基因连接到质粒中且插入方向
正确,进行PCR检测时,若仅用一对引物,应选择
图甲中的引物F2和R1或F1与R2。b是模板链,
而根据题图中启动子和终止子的位置可知转录方向是从左向右,对应的模板链方向应该是3'→5',非模板链(也就是a链)是5'→3';DNA复制中子链延伸方向为5'→3',故引物方向为5'→3',所以F1配对的单链是3'→5'的b链,故其序列应该与a链相应部分的序列相同。
高考曾经这样考
考点一
(3)重组质粒在受体细胞内正确表达后,用抗J蛋白抗体和抗V5抗体分别检测相应蛋白是否表达以及表达水平,结果如图乙所示。其中,出现条带1证明细胞内表达了　　　　　,条带2所检出的蛋白　　　(填 “是”或“不是”)由重组质粒上的J基因表达的。
J-V5融合蛋白
不是
[解析] (3)由题干可知,该重组质粒可表达J-V5融合蛋白。
据图乙可知,用抗J蛋白抗体和抗V5抗体分别检测,均出
现条带1,说明条带1是J-V5融合蛋白。用抗J蛋白抗体检
测出现条带2,用抗V5抗体检测不出现条带2,说明条带2
所检出的蛋白不是由重组质粒上的J基因表达的。
题组1 考查基因工程的工具与步骤
1.利用细菌生产人的生长激素时,需将人生长激素基因与pBR322质粒结合,两者结构如图。下列叙述正确的是 (　)
注:AmpR为氨苄青霉素抗性基因,TetR为四环素抗性基因。
A.受体菌不能含有AmpR和TetR基因
B.提取目的基因应选择限制酶G和限制酶E的组合
C.生长激素基因与质粒结合的过程共形成了2个磷酸二酯键
D.用含氨苄青霉素的培养基只能筛选出含重组质粒的受体菌
A
考点一
重点热点题组练
考点一
重点热点题组练
[解析] AmpR和TetR基因是pBR322质粒上的标记基因,受体菌不能含有,A正确;
根据题图分析可知,提取目的基因应选择限制酶G和限制酶F的组合,B错误;
生长激素基因是双链DNA片段,与质粒结合的过程共形成4个磷酸二酯键,C错误;
由于重组质粒中的氨苄青霉素抗性基因没有被破坏,所以用含氨苄青霉素的培养基可以筛选出含有导入重组质粒的受体菌和导入原质粒的受体菌,D错误。
2. [2023·北京通州区模拟] 为增加油菜种子含油量,科研人员尝试将酶D基因与叶绿体转运肽(引导合成的蛋白质进入叶绿体)基因连接(图甲),导入Ti质粒(图乙),最终获得转基因油菜品种。以下叙述错误的是 (　)
A.用ClaⅠ切割酶D基因和转运肽基因,再利用DNA连接酶连接获得目的基因
B.用XbaⅠ和SacⅠ同时切割目的基因和载体片段,连接后获得重组Ti质粒
C.将农杆菌接种在含卡那霉素的固体培养基上筛选成功导入Ti质粒的单菌落
D.转基因油菜的酶D基因只表达于含叶绿体的细胞,并在叶绿体内转录、翻译
D
考点一
重点热点题组练
考点一
重点热点题组练
[解析]据图甲可知,酶D基因和转运肽基因上都有限制酶ClaⅠ的切割位点,会产生相同的末端,再利用DNA连接酶连接获得重组目的基因,A正确;
根据A项的结果,获得的重组目的基因上含有XbaⅠ和SacⅠ两种限制酶的切割位点,结合图乙,目的基因必须插在启动子和终止子之间,用XbaⅠ和SacⅠ同时切割目的基因和载体片段,连接后获得重组Ti质粒,B正确;
根据图乙可知,Ti质粒上含卡那霉素抗性基因,所以将农杆菌接种在含卡那霉素的固体培养基上筛选成功导入Ti质粒的单菌落,C正确;
由题意可知,叶绿体转运肽的作用是引导合成的蛋白质进入叶绿体,由于酶D基因与叶绿体转运肽基因重组形成新的目的基因,转基因油菜的酶D基因可以在其他细胞中表达,叶绿体转运肽会引导合成的蛋白质进入叶绿体,D错误。
3.促红细胞生成素(EPO)是一种能刺激骨髓造血的糖蛋白类激素。生产重组人促红细胞生成素(rhEPO)时,需构建EPO基因(E基因)表达载体(如图所示),并将E基因导入受体细胞CHO-DHFR-,通过细胞培养生产rhEPO。回答下列问题:
考点一
重点热点题组练
考点一
(1)从人肝细胞中提取mRNA,以mRNA为模板采用RT-PCR方法扩增获得EPO的cDNA(E基因)时所需的酶是　 　　 　　　　　　。PCR所需的引物如下:
引物P1、P2的作用是
　　　　　　　　,通常限制酶的酶切序列设计在引物的　　　　端。
逆转录酶、Taq DNA聚合酶
[解析] (1)以mRNA为模板采用RT-PCR方法扩增获得EPO的cDNA(E基因)时,先以mRNA为模板逆转录成cDNA,然后以cDNA为模板利用PCR技术扩增DNA,前者需要逆转录酶,后者需要Taq DNA聚合酶。PCR过程中,引物能与DNA模板结合,使Taq DNA聚合酶能够从引物的3'开始连接脱氧核苷酸,同时定位所扩增的DNA区间。通常,限制酶的酶切序列设计在引物的5'端。
重点热点题组练
为Taq DNA聚合酶提供使子链延伸的起点、定位所扩增的DNA区间
5'
考点一
(2)用PBT质粒和E基因构建PBT-E表达载体时所需的酶是
　　　　 　。某同学比较PBT和PBT-E的大小后,推测E基因的碱基长度为100 bp(bp表示碱基对),该推测是否正确 请说明理由:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 　　　 　。
HindⅢ、XhoⅠ、DNA连接酶
[解析] (2)构建表达载体时,首先要用限制酶切割含有目的基因的外源DNA和载体,其次要用DNA连接酶将目的基因与载体连接形成重组DNA,因此在构建PBT-E表达载体时所需的酶为HindⅢ、XhoⅠ及DNA连接酶。E基因的碱基长度应大于100 bp,因为用HindⅢ和XhoⅠ处理质粒时,切除了MCS上两限制酶酶切位点间的DNA序列。
重点热点题组练
不正确,用HindⅢ和XhoⅠ处理质粒时,切除了MCS上两限制酶酶切位点间的DNA序列
考点一
(3)CHO-DHFR-为二氢叶酸还原酶缺失型细胞系细胞,只有在添加了次黄嘌呤和胸腺嘧啶的培养基上才能生长。将含有PBT-E与CHO-DHFR-细胞的培养液混合,完成转染,然后将细胞置于多孔培养板上,每个孔中最多有一个细胞,用选择培养基筛选。与正常动物细胞培养基相比,该培养基缺少的成分是　　　　　 　　　。经选择培养,在多孔培养板上,有的孔中出现了由细胞分裂产生的细胞集落。为从这些细胞集落中筛选出能产生rhEPO的细胞,应怎样筛选
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
次黄嘌呤和胸腺嘧啶
重点热点题组练
用EPO抗体筛选,抗原—抗体反应呈阳性的细胞能产生rhEPO
[解析] (3)选择培养基应不含次黄嘌呤和胸腺嘧啶,不含E基因的CHO-DHFR-细胞在此培养基上不能生长,含有E基因(同时含有DHFR)的CHO-DHFR-细胞在此培养基上能生长。筛选出能产生rhEPO的细胞时应用EPO抗体筛选,呈阳性反应的细胞能产生rhEPO。
考点一
(4)工厂化生产rhEPO时,除营养条件外,还需满足的其他条件有
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　。
重点热点题组练
无菌、无毒的环境;适宜的温度、pH和渗透压;适宜的气体环境
[解析] (4)工厂化生产rhEPO时,除营养条件外,还需满足的其他条件有无菌、无毒的环境;适宜的温度、pH和渗透压;适宜的气体环境。
题组2 基因工程在农业、医疗及环境方面的研究与应用
4.促红细胞生成素(EPO)是人体内促进红细胞生成的一种糖蛋白,可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然 EPO来源极为有限,某科研团队采用基因工程培育转基因羊作为乳腺生物反应器,使其能合成EPO。下列有关叙述错误的是 (　)
A.构建表达载体时需将EPO基因插入乳腺蛋白基因启动子的上游
B.一般情况下,该转基因羊中的EPO基因只在羊的乳腺细胞中表达
C.可用显微注射技术将含有EPO基因的表达载体导入羊的受精卵中
D.用PCR扩增人EPO基因,需要一段已知的EPO基因核苷酸序列
A
考点一
重点热点题组练
考点一
重点热点题组练
[解析]启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段,位于基因的上游,是RNA聚合酶识别和结合的部位,有了它才能驱动基因转录出mRNA,故构建表达载体时需将EPO基因(目的基因)插入乳腺蛋白基因启动子的下游,A错误;
结合题干“某科研团队采用基因工程培育转基因羊作为乳腺生物反应器,使其能合成EPO”,可知该转基因羊中的EPO基因只在羊的乳腺细胞中表达,到合适时期收集羊的乳汁进行相关产物的检测与鉴定,B正确;
制备乳腺生物反应器时可利用显微注射技术将目的基因注入动物的受精卵(全能性高)中,整个受精卵发育成为具有新性状的动物,C正确;
用PCR扩增人EPO基因,前提是需要一段已知的EPO基因核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物,D正确。
5. [2023·广东广州模拟] 二倍体马铃薯受核糖核酸酶基因(S-RNase)影响,普遍存在自交不亲和的现象——自交不产生种子,我国科研人员通过CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除了马铃薯的S-RNase基因,获得自交亲和的二倍体马铃薯。图示该技术的原理:由一条单链向导RNA引导限制性内切核酸酶Cas9蛋白到一个特定的基因位点进行切割。下列叙述错误的是 (　)
A.向导RNA和S-RNase基因识别结合的碱基互
补配对方式与目标DNA双链中的碱基互补配
对方式相同
B.Cas9蛋白可催化磷酸二酯键水解,剪切特定DNA片段
C.可让马铃薯自交看能否产生种子,从个体水平上检测该基因编辑技术是否成功
D.向导RNA的序列越短,该基因编辑技术在编辑对象时出错的概率就越高
A
考点一
重点热点题组练
考点一
重点热点题组练
[解析]由图分析可知,向导RNA可识别S-RNase基因一条链并与之配对,引导限制性内切核酸酶Cas9蛋白到特定的基因位点进行切割,以敲除马铃薯的S-RNase基因。向导RNA和S-RNase基因识别结合的碱基互补配对方式存在U—A,而目标DNA双链中的碱基互补配对方式为T—A,A错误;
Cas9蛋白为限制性内切核酸酶,可催化磷酸二酯
键水解,以剪切特定DNA片段,B正确;
二倍体马铃薯原本自交不产生种子,该基因编辑
技术成功后其自交可产生种子,故可让马铃薯自
交看能否产生种子,从个体水平上检测该基因编辑技术是否成功,C正确;
向导RNA的序列越短,与其他基因片段结合的概率越高,该基因编辑技术在编辑对象时出错的概率就越高,D正确。
1. 图解记忆蛋白质工程
考点二
2. “二看法”判断蛋白质工程与基因工程
考点二
1.干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白,在临床上被广泛用于治疗病毒感染性疾病。如果将干扰素分子上的一个半胱氨酸(密码子:UGU、UGC)变成丝氨酸(密码子:UCU、UCC、UCA、UCG),就可以延长干扰素的体外保存时间。下列相关叙述错误的是 (　)
A.干扰素的设计和改造,以蛋白质的结构和功能的关系为基础
B.对干扰素基因进行定点突变(C→G)来进行碱基的替换
C.改造后的干扰素基因仍需导入受体细胞完成表达过程
D.改造后的干扰素的结构和功能与天然干扰素都完全不同
D
考点二
重点热点题组练
考点二
[解析] 蛋白质工程的目的是根据人们对蛋白质的功能需求改造或制造蛋白质,理论基础是结构与功能相适应,A正确;
比较半胱氨酸和丝氨酸的密码子,若第二个碱基由G替换为C,就可引起氨基酸的替换,所以基因上发生定点突变(C→G),可实现基因的改造,B正确;
基因的表达需要众多物质和结构的参与,还需要细胞呼吸提供能量,故改造后的干扰素基因仍需导入受体细胞完成表达过程,C正确;
改造后的干扰素由于氨基酸序列改变,导致结构改变,从而延长体外保存时间,但其仍具有干扰病毒复制的功能,即改造后的干扰素与天然干扰素的功能不是完全不同,D错误。
重点热点题组练
2. [2022·湖南卷] 水蛭是我国的传统中药材,主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一,具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构,提高其抗凝血活性。回答下列问题:
(1)蛋白质工程流程如图所示,物质a是　　　　,物质b是　　　　。在生产过程中,物质b可能不同,合成的蛋白质空间构象却相同,原因是　　 　　　　。
考点二
多肽链
[解析] (1)物质a是多肽链,物质b是mRNA。在生产过程中,物质b可能不同,合成的蛋白质空间构象却相同,原因是密码子的简并,即一种氨基酸可能对应几种密码子。
mRNA
密码子的简并
重点热点题组练
(2)蛋白质工程是基因工程的延伸,基因工程中获取目的基因的常用方法有　　　　 　　 　、 　　　　　　　　 　　 　和利用 PCR 技术扩增。PCR 技术遵循的基本原理是 　 　　　。
考点二
从基因文库中获取目的基因
[解析] (2)蛋白质工程是基因工程的延伸,基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取目的基因、通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是DNA半保留复制。
通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成
DNA半保留复制
重点热点题组练
(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后,分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性,结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的　　　(填“种类”或“含量”)有关,导致其活性不同的原因是
　　　　 　　　　。
考点二
种类
提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同,导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏
重点热点题组练
考点二
[解析] (3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后,分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性,据图可知,水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升,且差别不大;而水解产物中抗凝血活性有差异,经酶甲处理后,随着酶解时间的延长,抗凝血活性先上升后相对稳定,经酶乙处理后,随着酶解时间的推移,抗凝血活性先上升后下降,且经酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性,差异明显,据此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关,导致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同,导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏。
重点热点题组练
(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异,简要写出实验设计思路:


。
考点二
取3支试管,分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素;用酒精消毒器材,用注射器取同一种动物(如家兔)血液,立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中,静置相同时间,统计三支试管中血液凝固时间
[解析] (4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、题述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异,实验设计思路:取3支试管,分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、题述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素;用酒精消毒器材,用注射器取同一种动物(如家兔)血液,立即将等量的血液加入1、2、3号三支试管中,静置相同时间,统计三支试管中血液凝固时间。
重点热点题组练
1. CRISPR/Cas9是一种基因编辑技术,Cas9蛋白能与人工设计的sgRNA形成复合体(如图)。利用该技术可以对DNA进行一系列的定向改造。下列相关叙述错误的是 ( )
A.Cas9蛋白属于限制酶,能切割目的基因
B.sgRNA具有能与目的基因发生碱基互补
配对的结构
C.基因编辑技术能够定点插入、删除或替
换部分碱基对
D.通过基因编辑技术引起的变异属于基因重组
D
备用习题
[解析] Cas9蛋白能与人工设计的sgRNA形成复合体,复合体中的sgRNA与目的基因按照碱基互补配对原则特异性结合,Cas9蛋白相当于限制酶,Cas9蛋白结合到相应位置并剪切DNA,最终实现对靶基因序列的编辑,A、B正确;
复合体在sgRNA引导下结合目的基因,Cas9
蛋白切割目的基因造成DNA双链断裂,在修
复断裂的DNA时可插入、删除或替换部分
碱基对,C正确;
通过基因编辑技术引起的变异属于基因突变,
D错误。
备用习题
2. [2023·山东泰安模拟] 通过设计引物,运用PCR技术可以实现目的基因的定点诱变。如图为基因工程中获取突变基
因的过程,其中引物1序列中含有一个碱
基T不能与目的基因片段配对,但不影响
引物与模板链的整体配对,反应体系中引
物1和引物2的5'端分别设计增加限制酶a
和限制酶b的识别位点。下列有关叙述正
确的是 ( )
备用习题
A.在PCR反应体系中还需要加入4种游离核苷酸、解旋酶、Taq酶等
B.第3轮PCR结束后,含突变碱基对且两
条链等长的DNA占1/2
C.引物中设计两种限制酶识别位点有利
于目的基因定向插入载体
D.第2轮PCR,引物1能与图中②结合并且
形成两条链等长的突变基因
备用习题
√
[解析] PCR反应体系通过高温使DNA解旋(变性),不需要加入解旋酶,A错误;
第3轮PCR结束后,含突变碱基对且两
条链等长的DNA有2个,而总DNA分子
有8个,所以占1/4,B错误;
引物中设计两种限制酶识别位点,可以
使目的基因定向插入限制酶切割后的
载体,C正确;
第2轮PCR,引物1能与图中②结合并且
形成两条链不等长的突变基因,D错误。
备用习题
分组 相应酶切处理
甲 限制酶H1 乙 限制酶H2 丙 限制酶H1+H2
3. [2023·河北衡水三模] 基因工程中需使用特定的限制酶切割基因载体,以便其与目的基因连接形成基因表达载体。研究人员将相同的基因载体分组并进行相应酶切处理(如表所示),其中限制酶H1和H2识别序列不同。各组基因载体经酶切处理后,进行琼脂糖凝胶电泳检测,实验结果如图所示。下列说法错误的是 ( )
备用习题
A.该基因载体最有可能为环状DNA分子
B.限制酶H1与H2在该载体上都有识别和切割位点
C.限制酶H1与H2在该载体上的酶切位点最短相距0.2kb
D.限制酶作用于该载体时会直接导致氢键和磷酸二酯键的断裂
备用习题
√
分组 相应酶切处理
甲 限制酶H1 乙 限制酶H2 丙 限制酶H1+H2
[解析]由图可知,当仅用一种限制酶切割载体时,仅产生一种长度的DNA片段,因此该载体最有可能为环状DNA分子,A正确;
当用一种限制酶切割载体时,产生的DNA片段等长,而用两种限制酶同时切割时,产生两种长度的DNA片段,所以两种限制酶在该载体上都有酶切位点,B正确;
用两种限制酶同时切割载体时,产生0.6 kb和0.2 kb两种长度的DNA片段,所以两种限制酶的酶切位点最短相距0.2 kb,C正确;
限制酶切割载体时直接破坏的是磷酸二酯键,D错误。
备用习题
分组 相应酶切处理
甲 限制酶H1 乙 限制酶H2 丙 限制酶H1+H2
4. [2023·福建泉州模拟] 研究发现PP2C基因家族成员与植物体ABA(脱落酸)信号的调控有关,且成员之间存在功能类似的情况。为进一步探究PP2C基因家族的生理作用,研究人员构建了多基因沉默
表达载体(图甲)并导入番茄,分析转基因番
茄种子对ABA信号的敏感性,结果如图乙。
下列叙述错误的有 ( )
备用习题
A.可利用农杆菌携带单个基因沉默表达载体进入番茄细胞,从而构建转基因番茄植株
B.为实现基因沉默,图甲表达载体中“ ”处的
序列应为PP2C1和PP2C2的反向序列
C.据图乙分析可知,PP2C基因家族会降低番
茄种子对ABA信号的敏感性
D.通过单基因敲除方式,也可以对存在功能
类似现象的基因家族成员功能进行研究
备用习题
√
[解析]可利用农杆菌携带PP2C基因家族的单个沉默表达载体进入番茄细胞,从而构建转基因番茄植株,实现对不同基因功能的研究,A正确;
为实现基因沉默,图甲表达载体中“ ”处的序列应为PP2C1和PP2C2的反向序列,这样可以阻止PP2C1和PP2C2转录出的mRNA指导的翻译过程,进而实现相关基因的沉默,B正确;
据图乙分析可知,实现基因沉默即PP2C基因不表达后,种子萌发率上升,番茄种子对ABA信号的敏感性降低,说明PP2C基因会提高番茄种子对ABA信号的敏感性,C错误;
通过单基因敲除方式,实现有、无该基因表达产物的对照,进而也可以对存在功能类似现象的基因家族成员功能进行研究,D正确。
备用习题
5. [2023·山东烟台模拟] 图甲是一个家庭中某单基因遗传病的遗传系谱图。用特定限制酶切割Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3与该病相关的基因,产生了大小不同的几种片段。已知被检测的基因为142 bp(bp表示碱基对),结果如图乙所示。下列叙述错误的是 ( )
备用习题
A.由图甲可推断该病是由常染色体上的隐性基因控制的遗传病
B.该遗传病的致病基因比正常基因多1个特定限制酶的酶切位点
C.该遗传病形成的原因是正常基因中发生了碱基对的缺失
D.图甲中Ⅲ2与一个该致病基因携带者婚配,子代患该病的概率为0
备用习题
√
[解析]由图甲可知:Ⅱ1、Ⅱ2个体生出了患病的Ⅲ1个体,可推断该病是由常染色体上的隐性基因控制的遗传病,A正确;
根据题意分析,已知被检测的Ⅲ1的基因(aa)为142 bp,限制酶切割后产生50 bp和42 bp两种长度的片段,说明50 bp的片段有2个,即切割后产生了三个片段,因此Ⅲ1的每个基因中均具有2个该特定限制酶的酶切位点,而正常基因A可产生100 bp和42 bp两种长度的片段,有1个酶切位点,故致病基因比正常基因多1个特定限制酶的酶切位点,B正确;
被检测的基因都为142 bp,说明致病基因中发生了碱基对的替换,并没有缺失,C错误;
据图乙可知,Ⅲ2的基因型为AA,与一个该致病基因携带者Aa婚配,子代患该病的概率为0,D正确。
备用习题
6. [2023·广东广州模拟] 对某冠状病毒进行核酸检测其实就是对病毒的遗传物质RNA进行检测。目前主流方法为实时荧光RT-PCR(逆转录—聚合酶链式反应)法。为检测某人是否感染了该冠状病毒,需要进行以下相关操作:①分析PCR扩增结果;②从组织样本中提取RNA;③RT(逆转录)成cDNA;④采集样本(咽拭子或鼻拭子);⑤利用PCR扩增DNA片段。回答下列问题:
(1)若要得到正确的核酸检测结果,正确的操作顺序应该是　 　(用数字序号表示)。核酸检测样本多采集于咽、鼻,这些部位存在多种微生物,提取物中核酸种类可能有多种,但通过PCR技术可专一地对该冠状病毒的核酸序列进行扩增,原因是
　　。
备用习题
④②③⑤①
引物是根据冠状病毒的核酸的一段已知序列设计合成的(或引物能与冠状病毒核酸的cDNA特异性结合)　
[解析] (1)RT-PCR法的主要操作步骤为采集样本(咽拭子或鼻拭子)→从组织样本中提取RNA→RT(逆转录)成cDNA→利用PCR扩增DNA片段→分析PCR扩增结果。进行PCR扩增时,需要加入设计好的2种引物。由于引物是根据该冠状病毒cDNA的一段已知序列设计合成的,故能够专一地扩增该冠状病毒的cDNA序列。
备用习题
(2)操作⑤中,需设计2种引物,需要提供引物的原因是
　　;复性时温度的设定是该步操作成败的关键,而复性的作用是　 　。
备用习题
DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从3'端延伸DNA链
使2个引物分别与各自互补的DNA单链结合,形成氢键
[解析] (2)DNA聚合酶不能从头开始合成DNA,只能从3'端延伸DNA链,因此在体外扩增目的基因时,需要根据目的基因的核苷酸序列人工合成两种引物。PCR过程中复性的作用是使2个引物分别与各自互补的DNA单链结合,形成氢键。
(3)PCR扩增时,在加入引物的同时还需加入一个特异性荧光探针,其两端分别标记一个报告基团和一个淬灭基团,如图所示:
备用习题
探针完整时,报告基团发射的荧光信号被淬灭基团吸收;　 　在催化子链延伸时,还具有外切酶活性,它可以沿着　 　(填“5'→3'”或“3'→5'”)方向将探针酶切,使报告基团和淬灭基团分离,随着DNA扩增次数的增加,荧光的强度会逐渐增大,从而实现荧光信号的变化与　 　的形成完全同步。
备用习题
耐高温的DNA聚合酶
5'→3'
PCR产物
[解析] (3)根据题干信息可知,PCR反应中,耐高温的DNA聚合酶的作用是催化子链延伸,同时还具有外切酶活性,可以沿着5'→3'方向将探针酶切,报告基团分离出来后会显示荧光,随着DNA扩增次数的增加,探针中的报告基团分离增多,荧光的强度增加,荧光信号的变化与PCR产物的形成完全同步。
(4)除了荧光检测法,还可以通过　 　法分析PCR扩增结果。
备用习题
琼脂糖凝胶电泳
[解析] (4)可利用琼脂糖凝胶电泳法检测PCR产物的大小,从而确定是否存在目的片段。

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