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考点一 基因工程
再悟高考
1．(2022·广东卷，25)(多选)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猎取目的基因
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
解析 过程①是逆转录过程，需要逆转录酶的催化，A正确；过程②表示利用PCR技术扩增目的基因，在PCR过程中不需要解旋酶催化，是通过把握温度达到解旋的目的，B错误；利用氯化钙处理大肠杆菌，使之成为感受态细胞，C错误；检测目的基因是否成功导入受体细胞可接受DNA分子杂交，或者是标记基因检测，D正确。
答案 AD
2．(2022·海南卷，31)下面是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。
请据图回答：
(1)获得A有两条途径：一是以A的mRNA为模板，在________酶的催化下，合成互补的单链DNA，然后在________作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；二是依据目标蛋白质的________序列，推想出相应的mRNA序列，然后依据碱基互补配对原则，推想其DNA的________序列，再通过化学方法合成所需基因。
(2)利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有________、________、4种脱氧核苷酸三磷酸和耐热性的DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。
(3)由A和载体B拼接形成的C通常称为________。
(4)在基因工程中，常用Ca2＋处理D，其目的是____________________________
_________________________________________________________________。
解析 (1)利用逆转录法合成目的基因的过程是：以mRNA为模板，在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA，然后在DNA聚合酶作用下，合成双链DNA分子；依据蛋白质工程合成目的基因的过程是：依据目标蛋白质的氨基酸序列，推想相应的mRNA序列，然后依据碱基互补配对原则，推想DNA中脱氧核苷酸的排列挨次，通过化学方法合成。(2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。(3)目的基因和运载体结合，形成基因表达载体。(4)在利用大肠杆菌做受体细胞时，需要先用Ca2＋处理，使之成为感受态细胞，有利于其吸取重组DNA分子。
答案 (1)逆转录 DNA聚合酶 氨基酸 脱氧核苷酸
(2)引物 模板DNA
(3)重组DNA
(4)提高受体细胞的转化率
创新猜测
3．(2022·南京三模)下图是利用生物工程技术生产人生长激素的示意图。质粒上的Ampr表示青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因，限制酶PstⅠ、EcoRⅠ和Hind Ⅲ切割形成的末端均不相同。据图回答问题：
(1)将人生长激素基因导入小鼠体内来生产生长激素。图中对供体雌鼠甲用促性腺激素处理一段时间后与雄鼠乙交配，然后通过手术的方法从雌鼠甲的________中取出受精卵。图中早期胚胎应保证发育到________________阶段，才能进行后续过程的操作。
(2)①过程不能利用人的皮肤细胞，其缘由是____________________________
________________________________________________________________。
(3)为了使目的基因和质粒定向连接并且有利于受体细胞的筛选，切割质粒时应选用的酶是__________________________________________________。
(4)大肠杆菌细胞内应不含________基因，以利于筛选出含重组质粒的受体菌。
(5)假如从限制酶PstⅠ、EcoRⅠ和HindⅢ中任选两种酶对质粒进行切割，均会将质粒切成两段，则形成的DNA片段共有________种，其中含有完整四环素 抗性基因的DNA片段占________。
(6)依据图示的操作，将三角瓶中的大肠杆菌先接种到甲培育基上，然后分别接种到乙和丙两个培育基的相同位置，一段时间后，菌落的生长状况如乙、丙图所示。据图分析丙培育基中含人生长激素基因的菌落有____________个。
解析 (1)小鼠的受精作用发生在输卵管中。胚胎移植时需保证早期胚胎发育到桑椹胚或囊胚阶段。(2)①过程为逆转录过程，是利用生长激素的mRNA逆转录形成DNA的过程，而皮肤细胞不能合成生长激素的mRNA。(3)为了使目的基因和质粒定向连接，故不能只选同一种限制酶进行切割。选择两种酶进行切割，为了有利于受体细胞的筛选，则不能将质粒中的两个标记基因都破坏，需保留其中一个抗性基因，故选择的限制酶为EcoR Ⅰ酶和PstⅠ酶或Hind Ⅲ酶。又依据图示中乙、丙上菌落的比较，可知丙上能生长的为抗四环素的大肠杆菌，乙上能生长的为抗四环素和抗青霉素的大肠杆菌，乙上不能生长的菌落为抗四环素、不抗青霉素的菌落，故可知青霉素的抗性基因被破坏，选择的限制酶为PstⅠ酶和EcoRⅠ酶。(4)大肠杆菌细胞内应不含标记[青霉素抗性基因(Ampr)和四环素抗性。(Tetr)]基因，以免对筛选出含重组质粒的受体菌造成干扰。(5)依据图示，任选两种酶对质粒进行切割，均会将质粒切成两段，则形成的DNA片段有6种，选用Hind Ⅲ酶切割会破坏四环素抗性基因，故只有选择Psf Ⅰ酶和EcoRⅠ酶切割，才有完整的四环素抗性基因，这样的DNA片段只有一种。(6)含有重组质粒的大肠杆菌的抗性为抗四环素、不抗青霉素，通过比较乙，丙，培育基中含人生长激素基因的菌落有2个。
答案 (1)输卵管 桑椹胚或囊胚
(2)基因的选择性表达(或皮肤细胞不能合成生长激素的mRNA)
(3)PstⅠ酶和EcoRⅠ酶
(4)标记[青霉素抗性基因(Ampr)和四环素抗性(Tetr)]
(5)6
(6)2
4．土壤农杆菌是一种在土壤中生活的微生物，能侵染双子叶植物和裸子植物，其细胞中含有一种特殊质粒叫Ti质粒，图甲表示Ti质粒的结构，图乙表示Ti质粒的转化过程，请据图回答相关问题：
图甲
图乙
(1)利用图甲所示Ti质粒构建的基因表达载体，需要具有复制起始位点、启动子、标记基因、______和______，其中______是RNA聚合酶的识别位点；而Ti质粒中T－DNA的作用是______________________________________。
(2)要检测目的基因是否成功表达，可以直接在______________________水平上对转基因植物与非转基因植物进行比较。
(3)将图乙中的外植体置于一个选择培育基中进行筛选，筛选的过程利用了基因表达载体中的____________；由图可知，筛选是在外植体经______________(过程)培育成____________之后进行的，筛选之后经过再分化培育成新的植株，最终再对植株进行分子特性鉴定，该鉴定过程需要用到DNA分子杂交技术、______________技术和______________技术。
解析 (1)基因表达载体包括：启动子、终止子、目的基因和标记基因，其中启动子是转录的起点，即RNA聚合酶的识别和结合位点；依据教材中的学问可知，T－DNA可将目的基因转移到受体细胞的染色体DNA上。
(2)基因工程的最终一步是对转基因生物进行鉴定，鉴定过程包括分子水平和个体生物学水平，其中可直接进行比较的是个体生物学水平鉴定。
(3)利用基因表达载体中的标记基因可进行筛选；外植体需要先经过脱分化形成愈伤组织，再经过再分化形成新植株，最终进行分子特性鉴定时，需要从DNA、RNA和蛋白质三个层次进行鉴定，这三个层次需要的技术分别是DNA分子杂交技术、分子杂交技术和抗原—抗体杂交技术。
答案 (1)终止子 目的基因 启动子 将目的基因转移到受体细胞中，并整合到受体细胞染色体的DNA上
(2)个体生物学
(3)标记基因 脱分化 愈伤组织 分子杂交 抗原—抗体杂交
1．区分DNA连接酶和DNA聚合酶、限制性核酸内切酶和解旋酶
(1)DNA连接酶连接两个DNA片段，而DNA聚合酶只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上。
(2)限制性核酸内切酶是切割某种特定的脱氧核苷酸序列，并使两条链在特定的位置断开，而解旋酶是将DNA
的两条链间的氢键打开形成两条单链。
2．启动子≠起始密码；终止子≠终止密码
3．依据受体种类确定基因工程的受体细胞：
(1)植物：植物体细胞或受精卵
(2)动物：受精卵或体细胞
(3)微生物：细菌。
注：目的基因导入受体细胞不是基因工程成功的标志，基因工程是否成功表现在于目的基因是否成功表达。
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