2020-2021学年高中生物-专题1-基因工程-3-基因工程的应用课时提升训练新人教版选修3.doc

2020-2021学年高中生物 专题1 基因工程 3 基因工程的应用课时提升训练新人教版选修3

2020-2021学年高中生物 专题1 基因工程 3 基因工程的应用课时提升训练新人教版选修3

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基因工程的应用
(20分钟　50分)
1.(10分)如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__________。 
A.启动子　　　　　　　　　　B.tetR
C.复制原点 D.ampR
(3)过程①可采用的操作方法是__________(填选项)法。 
A.农杆菌转化
B.大肠杆菌转化
C.显微注射
D.细胞融合
(4)为检测人乳铁蛋白是否成功表达,可采用________(填选项)法。 
A.核酸分子杂交 B.基因序列分析
C.抗原—抗体杂交 D.PCR
【解题指南】解答本题需要注意以下内容:
(1)正确识图,注意目的基因与质粒对照,共有的限制酶是BamHⅠ、HindⅢ;
(2)掌握基因工程的各步操作过程。
【解析】(1)由图中信息可知,载体上有HindⅢ和BamHⅠ酶切位点,目的基因上也有它们的酶切位点,因此需用这两种限制酶。当人乳铁蛋白基因和质粒连接成重组质粒后,tetR基因被破坏,而ampR基因是完整的,所以筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含氨苄青霉素的培养基上进行。
(2)能让目的基因开始表达的是启动子,启动子是RNA聚合酶特异性识别和结合的DNA序列,是基因的一个组成部分,控制基因表达(转录)的起始时间和表达的程度。
(3)将目的基因导入动物细胞中常用显微注射法。
(4)一般检测目的基因是否表达需用抗原—抗体杂交的方法。
答案:(1)HindⅢ和BamHⅠ　氨苄青霉素
(2)A　 (3)C 　(4)C
2.（12分）（2018·天津高考）甲型流感病毒为RNA病毒，易引起流感大规模流行。我国科学家在2017年发明了一种制备该病毒活疫苗的新方法，主要环节如下。
（1）改造病毒的部分基因，使其失去在正常宿主细胞内的增殖能力。以病毒RNA为模板，逆转录成对应DNA后，利用___________技术扩增，并将其中某些基因（不包括表面抗原基因）内个别编码氨基酸的序列替换成编码终止密码子的序列。与改造前的基因相比，改造后的基因表达时不能合成完整长度的_________，因此不能产生子代病毒。将该改造基因、表面抗原等其他基因分别构建重组质粒，并保存。
（2）构建适合改造病毒增殖的转基因宿主细胞。设计合成一种特殊tRNA的基因，其产物的反密码子能与（1）中的终止密码子配对结合，并可携带一个非天然氨基酸（Uaa）。将该基因与_________连接后导入宿主细胞。提取宿主细胞的_________进行分子杂交鉴定，筛选获得成功表达上述tRNA的转基因宿主细胞。
（3）利用转基因宿主细胞制备疫苗。将（1）中的重组质粒导入（2）中的转基因宿主细胞，并在补加___________的培养基中进行培养，则该宿主细胞能利用上述特殊tRNA，翻译出改造病毒基因的完整蛋白，产生大量子代病毒，用于制备疫苗。特殊tRNA基因转录时，识别其启动子的酶是_______ （单选）。
A.病毒的DNA聚合酶
B.宿主的DNA聚合酶
C.病毒的RNA聚合酶
D.宿主的RNA聚合酶
（4）上述子代病毒不能在正常宿主细胞中增殖，没有致病性，因此不经灭活或减毒即可制成疫苗。与不具有侵染性的流感病毒灭活疫苗相比，该病毒活疫苗的优势之一是可引起__________________免疫，增强免疫保护效果。
【解析】本题考查基因工程中目的基因的扩增、将目的基因导入受体细胞等知识。
（1）PCR技术是扩增目的基因的有效手段；根据题意，若个别编码氨基酸的序列替换成编码终止密码子的序列，则翻译提前终止，故不能合成完整长度的多肽（或蛋白质），不能形成子代病毒。
（2）目的基因需要跟载体结合才能导入宿主细胞；取目的基因的单链制成分子探针，提取宿主细胞内的总RNA，若该基因成功表达，则能与探针通过碱基配对形成杂交区域，从而进行分子水平的判断。
（3）读题可知，（1）中的重组质粒导入（2）中的转基因宿主细胞，需要在培养基中补充非天然氨基酸（Uaa）才能翻译出改造病毒基因的完整蛋白；特殊tRNA基因转录时，识别启动子，启动转录过程的是宿主的RNA聚合酶。
（4）上述子代病毒能侵染宿主细胞与不具有侵染性的流感病毒灭活疫苗相比，该病毒活疫苗的优势之一是可引起细胞免疫。
答案：（1）PCR 多肽（或蛋白质） （2）载体 总RNA
（3）非天然氨基酸 （Uaa） D （4）细胞
3.(14分)(2018·潍坊高二检测)如图是将乙肝表面抗原基因转移到烟草细胞内生产乙肝疫苗的示意图,请据图回答下列问题。

(1)过程①表示______________。为了使目的基因正常表达,其首端必须有启动子,它是____________识别和结合的部位。若限制酶切出了平末端,要选择____________________(填“E·coli DNA连接酶”或“T4DNA连接酶”)进行连接。 
(2)图中将乙肝表面抗原基因导入烟草细胞的方法称为________________。它是利用载体Ti质粒中含有________________序列,可以将目的基因整合到宿主细胞的染色体DNA上。 
(3)检测烟草植株细胞中乙肝表面抗原基因是否翻译出乙肝表面抗原蛋白,采用的方法是____________。 
【解析】(1)据题图可知:过程①表示基因表达载体的构建,启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,RNA聚合酶与其结合后可以驱动基因的转录。若限制酶切出了平末端,要选择T4DNA连接酶进行连接。
(2)将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法,故将乙肝表面抗原基因导入烟草细胞的方法称为农杆菌转化法。它是利用载体Ti质粒中含有T-DNA序列,可以将目的基因整合到宿主细胞的染色体DNA上。
(3)检测乙肝表面抗原基因是否翻译出乙肝表面抗原蛋白的方法是抗原-抗体杂交法。
答案:(1)基因表达载体的构建　RNA聚合酶
T4DNA连接酶
(2)农杆菌转化法　T-DNA
(3)抗原-抗体杂交法
【补偿训练】
病毒疫苗的研制是现代生物技术应用最广泛的领域,现在研发的第二、三代病毒疫苗都是基于DNA重组技术而建立的。请分析回答下列问题:
(1)第二代疫苗是以编码病毒抗原蛋白的RNA为模板,经________酶的作用获得目的基因,再利用__________酶构建重组质粒。形成的重组质粒与经过__________处理的大肠杆菌细胞混合转化大肠杆菌,扩增大肠杆菌以获得大量的抗原蛋白。
(2)在构建好的重组质粒中,引导目的基因表达的序列是__________,它是__________的识别和结合位点。
(3)第三代疫苗即“DNA疫苗”是将编码某种抗原蛋白的DNA注射到动物体内,该DNA可在人体内________出相应的抗原蛋白。
【解析】(1)以编码病毒抗原蛋白的RNA为模板合成目的基因DNA的过程称为逆转录,此过程需要逆转录酶。获得目的基因后,再利用限制酶和DNA连接酶构建重组质粒。将目的基因导入微生物细胞时,需用Ca2+处理受体细胞,使受体细胞变成感受态细胞。 
(2)在构建好的重组质粒中,引导目的基因表达的序列是启动子,它是RNA聚合酶的识别和结合位点。
(3)第三代疫苗即“DNA疫苗”,该“DNA疫苗”要产生抗原蛋白需要经过转录和翻译的过程。
答案:(1)逆转录　限制酶和DNA连接
氯化钙溶液(Ca2+)
(2)启动子　RNA聚合酶
(3)翻译(转录和翻译/表达)
4.(14分)科学家们对一位缺乏腺苷酸脱氨酶基因而患严重复合型免疫缺陷症的美国女孩进行基因治疗,其方法是首先将患者的淋巴细胞取出进行体外培养,然后用反转录病毒将正常腺苷酸脱氨酶基因转入人工培养的淋巴细胞中,再将这些转基因淋巴细胞回输到患者体内,经过多次治疗,患者的免疫功能趋于正常。
(1)基因治疗是把健康的____________________导入有______________的细胞中,以达到治疗疾病的目的。 
(2)在基因治疗过程中,反转录病毒的作用相当于基因工程中基因操作工具中的____________。此基因工程中的目的基因是__________,目的基因的受体细胞是__________。 
(3)将转基因淋巴细胞多次回输到患者体内后,免疫能力趋于正常是由于淋巴细胞中能合成__。 
(4)人的腺苷酸脱氨酶基因与胰岛素基因相比,其主要差别是_____________。 
【解析】(1)基因治疗就是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,以达到治疗疾病的目的。
(2)反转录病毒的作用是作为载体,将目的基因(腺苷酸脱氨酶基因)导入淋巴细胞中。
(3)目的基因在受体细胞中经过转录和翻译,表达产生腺苷酸脱氨酶。
(4)人的不同基因的脱氧核苷酸的排序是不同的。
答案:(1)外源基因　基因缺陷
(2)载体(或基因的运载工具)　腺苷酸脱氨酶基因　淋巴细胞
(3)腺苷酸脱氨酶　(4)脱氧核苷酸的排序不同
【延伸探究】
(1)题目第(3)问中提到将转基因淋巴细胞多次回输到患者体内后,免疫能力趋于正常,该患者恢复的免疫能力能否传给子代?为什么?
提示:不能,免疫能力恢复是因为部分淋巴细胞的功能得到恢复而实现的,并没有改变生殖细胞的遗传物质。
(2)被修复的淋巴细胞内是否还存在缺陷基因?
提示:存在,基因治疗过程是将正常的基因导入缺陷细胞内,通过正常基因的表达使缺陷细胞功能得到恢复,并没有改变原有基因。