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课时作业(三十六) 第36讲 基因工程

时间 / 30分钟

基础巩固

1.回答利用农杆菌转化法培育转基因植物的相关问题:

(1)培育转基因植物过程的核心步骤是构建基因表达载体,其目的是使目的基因在受体细胞中 ,并且可以通过复制遗传给下一代,同时,使目的基因表达和发挥作用。 (2)构建基因表达载体时,可利用DNA连接酶连接被限制酶切开的 键。

(3)组成基因表达载体的单体是 。基因表达载体中的启动子是 识别和结合的部位,这种结合完成后才能驱动目的基因通过 (填过程)合成mRNA。

(4)用两种限制酶Xba Ⅰ和Sac Ⅰ(两种酶切出的黏性末端不同)切割某DNA,获得含目的基因的片段。若利用该片段构建基因表达载体,应选用图K36-1中的何种Ti质粒? 。

图K36-1

2.[2017·江苏南通二模] 下表是几种限制酶识别序列及其切割位点,图K36-2中甲、乙中标注了相关限制酶的酶切位点,其中切割位点相同的不再重复标注。请回答下列问题。

限制酶 BamHⅠ BclⅠ Sau3AⅠ HindⅢ ↓↓↓↓GGATCC TGATCA GATC AAGCTT 识别序列及切割位点 CCTAG↑G ACTAG↑T CTAG↑ TTCGA↑A

甲 乙

图K36-2

(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒,应选用限制酶为 ,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。

(2)若BamHⅠ酶切的DNA末端与BclⅠ酶切的DNA末端可直接被DNA连接酶连接,原因是 ,这两种酶 (填“都能” “都不能”或“只有一种能”)切开连接的部位,原因是 。 (3)若用Sau3AⅠ切割图甲质粒最多可能获得 种大小不同的DNA片段。

(4)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乙中的 。

3.[2017·河南濮阳第一次调研] 中国科研人员首次将与Fib-H基因类似的人工丝蛋白基因,导入被敲除Fib-H基因的蚕卵体内,意味着对蚕卵的基因改造获得成功。当它们长大后,吐出的丝中就含有人工合成丝蛋白。通过这种技术还可以让家蚕在吐丝的同时,按照实际需要吐出其他蛋白。含有人工合成丝蛋白的蚕茧,能发出绿色荧光,且比正常的蚕茧更加轻薄。请回答下列问题:

(1)获得人工合成丝蛋白是通过 工程,对 进行改造,最终合成人工丝蛋白,以满足人类生产和生活的需求。与基因工程相比较,蛋白质工程产物具备的特点

是 。基因敲除是一种特殊的基因重组技术,即将外源目

的基因导入细胞从而干扰该细胞内某一基因的功能。将目的基因导入家蚕卵细胞的方法是 ,此处蚕卵是指蚕的 。

(2)将人工丝蛋白基因导入蚕卵体内之前,需要进行的核心步骤是 ,其目的是使该基因在蚕卵中 ,并且可以遗传给下一代,同时,使其能够表达和发挥作用。

(3)绿色荧光蛋白基因可以作为 ,用于鉴别和筛选蚕卵中是否含有人工丝蛋白基因。 能力提升

4.[2017·广东佛山一模] 复合型免疫缺陷症(SCID)患者缺失ada基因。利用基因疗法将人正常ada基因转入患者自身T细胞,可改善患者的免疫功能。如图K36-3显示该基因疗法的两个关键步骤。回答下列问题:

(1)图中所示获取人正常ada基因的方法是 ,若要大量获取该基因,可

通过PCR技术进行扩增。与细胞内DNA复制过程相比,PCR技术的不同点有 (答出两点)。

(2)步骤②是 。在该步骤中,病毒作为 起作用,需使用的工具酶有 。

图K36-3

(3)完成步骤②后,在体外将人正常ada基因导入患者自身的T细胞。此后,在将该T细胞重新输入患者体内之前,还必须完成的操作是 。 5.某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动。具体步骤如下:

材料处理:称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各2份,每份10 g。剪碎后分成两组,一组置于20 ℃条件下,另一组置于-20 ℃条件下,保存24 h。 DNA粗提取:

第一步:将上述材料分别放入研钵中,各加入15 mL研磨液,充分研磨。用两层纱布过滤,取滤液备用。 第二步:先向6只小烧杯中分别注入10 mL滤液,再加入20 mL体积分数为95%的冷酒精溶液,然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌,使絮状物缠绕在玻璃棒上。

第三步:取6支试管,分别加入等量的2 mol/L的NaCl溶液溶解上述絮状物。

DNA检测:在上述试管中各加入4 mL二苯胺试剂。混合均匀后,置于沸水中加热5 min,待试管冷却后比较溶液的颜色深浅,结果如下表:

材料保存温度 花菜 辣椒 蒜黄 20 ℃ ++ + +++ -20 ℃ +++ ++ ++++

(注:“+”越多表示蓝色越深。) 分析上述实验过程,回答下列问题:

(1)该探究性实验课题名称是 。 (2)第二步中“缓缓地”搅拌,这是为了减少 。 (3)根据实验结果,得出结论并分析。

①结论1:与20 ℃相比,相同实验材料在-20 ℃条件下保存,DNA的提取量较多。 结论2:

。

②针对结论1,请提出合理的解释: 。

(4)氯仿密度大于水,能使蛋白质变性沉淀,与水和DNA均不相溶,且对DNA影响极小。为了进一步提高DNA纯度,依据氯仿的特性,在DNA粗提取第三步的基础上继续操作的步骤

是 。然后用体积分数为95%的冷酒精溶液使DNA析出。 综合拓展

6.[2017·湖南衡阳一模] 基因敲除是应用DNA重组原理发展起来的一门新兴技术。“基因敲除细胞”的构建过程如下:

第一步:从小鼠囊胚中分离出胚胎干(ES)细胞,在培养基中扩增。这些细胞中需要改造的基因称为靶基因。

第二步:构建基因表达载体。取与靶基因序列同源的目的基因(同源臂),在同源臂上接入neoR(新霉素抵抗基因)等。由于同源臂与靶基因的DNA正好配对,所以能像“准星”一样,将表达载体准确地带到靶基因的位置。

第三步:将表达载体导入胚胎干细胞,并与其内靶基因同源重组,完成对胚胎干细胞的基因改造。 第四步:对基因改造后的胚胎干细胞进行增殖、筛选。基本原理如图K36-4所示:

图K36-4

请根据上述资料,回答下列问题:

(1)实施基因工程的核心步骤是 ,基因表达载体中的 是位于基因首端的有特殊结构的DNA片段;在构建的过程中所需要的工具酶是 。 (2)如果要获得一只含目的基因的小鼠,则选择的受体细胞通常是 ,原因是 。

(3)上述资料中neoR基因的作用最可能是 。为了鉴定目的基因是否成功表达,有时进行抗原—抗体杂交,目的蛋白相当于 。 (4)该项技术具有广阔的应用前景,请试举一例:

。