第一部分 命题区域7 第一讲 基因工程和细胞工程
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1．(2019·贵州模拟)人类生长因子是一种生物活性肽复合物。研究人员发现转人类生长因子基因猪可以产生和分泌人类生长因子，有助于促进细胞生长和伤口愈合。请回答下列问题：
(1)常通过PCR技术来扩增获得人类生长因子基因，与细胞内的DNA聚合酶相比，扩增过程使用的DNA聚合酶最大的特点是__________。
(2)如图表示在培育转人类生长因子基因猪的过程中，某技术环节的一个核心步骤。
①该环节需要用到的工具酶是__________和DNA连接酶，这两种工具酶的化学本质都是__________。将该表达载体导入猪受精卵后，经______________________技术使其持续发育成转基因猪。
②人类生长因子基因能在猪细胞中稳定遗传的关键是
__________________________________________________________ __________________________________________________________。
③为检测人类生长因子基因在转基因猪的细胞内是否发生转录，可用标记的____________作探针进行分子杂交检测，分子杂交的原理是____________。
解析：(1)采用PCR技术扩增目的基因的过程是在较高温度下进行的，因此使用的DNA聚合酶最大的特点是耐高温。(2)图示为基因表达载体的构建过程，这是基因工程的核心步骤。①构建基因表达载体时，首先需要用限制酶切割含有目的基因的外源DNA和运载体，其次需要用DNA连接酶将目的基因与运载体连接形成重组DNA；这两种工具酶的化学本质都是蛋白质。将该表达载体导入猪受精卵后，经早期胚胎培养、胚胎移植技术使其持续发育成转基因猪。②目的基因能在受体细胞中稳定遗传的关键是目的基因是否插到转基因生物染色体的DNA上。③为检测目的基因是否成功转录，可采用分子杂交技术，即用标记的目的基因作探针进行分子杂交检测，分子杂交的原理是碱基互补配对。
答案：(1)耐高温 (2)①限制酶 蛋白质 早期胚胎培养、胚胎移植 ②人类生长因子
基因是否插到转基因猪染色体的DNA上 ③人类生长因子基因 碱基互补配对
2．如图是利用β乳球蛋白(BLG)基因5′端调控序列和人乳铁蛋白(hLF)基因构建能在羊乳腺细胞特异性表达的运载体的简要流程图，请据图回答下列问题：
(1)②为PCR过程，除了要加入引物、原料外，还需要加入________________，在此过程中引物的作用是__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(2)BamHⅠ的识别序列为—G↓GATTC—，HindⅢ的识别序列为—A↓AGCTT—，选用这两种酶进行操作的意义是________________________________________，除此之外，③过程还需要________酶。
(3)BLG基因5′端调控序列能使hLF基因在羊的乳腺细胞中特异性表达，这是因为__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(4)要获得能表达目的基因的羊，应将重组质粒导入羊的________(填“乳腺细胞”“去核卵细胞”或“受精卵”)，获得优良胚胎后，为了提高胚胎的利用率，常采用________的方法来处理胚胎。
解析：(1)PCR过程中，除了要加入引物、原料外，还需要加入耐高温的DNA聚合酶和模板，引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸。(2)BamHⅠ和HindⅢ切割形成的黏性末端不同，选用这两种酶切割目的基因和质粒，目的是避免目的基因和运载体产生的末端任意连接(环化连接)。构建基因表达载体还需要DNA连接酶。(3)BLG基因5′端调控序列作为启动子，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动hLF基因转录出mRNA，所以能使hLF基因在羊的乳腺细胞中特异性表达。(4)高度分化的动物细胞难以表达全能性，而受精卵易于表达全能性，要获得能表达目的基因的羊，应将重组质粒导入羊的受精卵，获得优良胚胎后，为提高胚胎的利用率，常采用胚胎分割的方法来处理胚胎。
答案：(1)耐高温的DNA聚合酶、模板 使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸 (2)避免目的基因和运载体产生的末端任意连接(环化连接) DNA连接 (3)BLG基因5′端调控序列作为启动子，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动hLF基
因转录出mRNA (4)受精卵 胚胎分割
3．(2019·湖北模拟)人血清白蛋白(HSA)是血浆中含量最丰富的蛋白质，在维持血浆渗透压、抗凝血等方面起着重要作用，具有重要的医用价值。如图是用基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。
(1)为获取HSA基因，首先要提取人血细胞中的mRNA，利用__________法合成cDNA，再利用__________技术进行快速扩增，在这一过程中，需要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成__________。
(2)构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体时，需要选择水稻胚乳细胞启动子，而不能选择其他物种和组织细胞的启动子，原因可能是____________________。
(3)在利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，为了吸引农杆菌移向水稻受体细胞，需添加__________物质。
(4)选用大肠杆菌作为受体细胞的优点有____________(答出两点即可)。但相比于水稻胚乳细胞，利用大肠杆菌获得的rHSA也有一些缺点，请从生物膜系统的角度进行分析__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(5)利用上述方法获得的rHSA不能直接用于临床医疗，你推测的原因是__________________________________________________________
__________________________________________________________。
解析：(1)利用mRNA为模板合成cDNA的过程为逆转录；获得的cDNA一般采用PCR技术进行扩增，扩增时需要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。(2)由于启动子具有(物种及组织)特异性，所以构建能在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体时，需要选择水稻胚乳细胞启动子，而不能选择其他物种和组织细胞的启动子。(3)在利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，目的是为了吸引农杆菌移向水稻受体细胞。(4)大肠杆菌是原核生物，具有繁殖快、单细胞、遗传物质少等优点，常作为基因工程的受体细胞；但是大肠杆菌没有生物膜系统(或内质网和高尔基体)，不能对rHSA进行深加工，获得的rHSA可能没有生物活性。(5)根据以上分析已知，通过以上方法获得的rHSA可能没有生物活性(或功能性较差或rHSA可能有安全隐患)，因此不能直接用于临床医疗。
答案：(1)逆转录(或反转录) PCR 引物 (2)启动子具有(物种及组织)特异性 (3)酚类
(4)繁殖快、单细胞、遗传物质少 大肠杆菌没有生物膜系统(或内质网和高尔基体)，不能对rHSA进行深加工 (5)rHSA可能没有生物活性或功能性较差或rHSA可能有安全隐患
4．(2019·宜宾模拟)如图为培育蓝玫瑰的过程(字母 A 代表相应的结构，数字代表过程或方法)。回答下列问题：
(1)可以根据基因的__________________________________________________________ __________________________________________________________
(答出三点)等特性，从基因文库中得到我们所需要的目的基因，如蓝色素基因。 (2)过程①需要用到的工具酶有______________。经③和④得到蓝玫瑰的过程体现了植物细胞的__________。
(3)一个基因表达载体的组成，除了目的基因以外，还必须有启动子、终止子和标记基因等。标记基因的作用是__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(4)过程②中采用最多的方法是农杆菌转化法。采用农杆菌感染时，常将含重组质粒的农杆菌与受伤的叶片等共同培养，采用受伤叶片的原因是__________________________________________________________
__________________________________________________________。 (5)可以通过____________的方法来检测目的基因是否翻译成蛋白质。
解析：(1)从基因文库中得到我们所需要的目的基因，可根据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因转录的产物mRNA、基因的表达产物蛋白质等特性。(2)过程①是基因表达载体构建，需要使用的工具酶是限制酶和DNA连接酶，经③和④得到蓝玫瑰的过程体现了植物细胞的全能性。(3)一个基因表达载体的组成，除了目的基因以外，还必须有启动子、终止子和标记基因等。标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。(4)采用农杆菌感染时，常将含重组质粒的农杆菌与受伤的叶片等共同培养，采用受伤叶片的原因是受伤的叶片伤口处的细胞能分泌酚类化合物，吸引农杆菌移向细胞。(5)检测目的基因是否翻译成蛋白质可采用抗原—抗体杂交的方法。
答案：(1)核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因转录的产物mRNA、基因的表达产物蛋白质 (2)限制酶和DNA连接酶 全能性 (3)为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来 (4)受伤的叶片伤口处的细胞能分泌