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1、
專題復習一——基因工程
一、知識點回扣
1. PCR技術與DNA復制的比較
項目
PCR技術
DNA復制
場所
緩沖溶液中(生物體外)
細胞核(葉綠體、線粒體)
酶
耐熱的DNA聚合酶
解旋酶、DNA聚合酶等
能量來源
熱能
ATP直接提供
例1 多聚酶鏈式反應(PCR)是一種體外迅速擴增DNA片段的技術。下列有關該技術與DNA復制的敘述中,不正確的是( )
A.利用高溫使DNA雙鏈解開是PCR技術中的環(huán)節(jié),在細胞內這一過程是由解旋酶完成的
B.PCR技術與DNA復制過程均需要ATP提供能量
C.普通生物細胞內的酶不能用于PCR技術中
D.PCR技術
2、可用于擴增目的基因
【答案】 B
2.啟動子與起始密碼子、終止子與終止密碼子比較
項目
啟動子
起始密碼子
終止子
終止密碼子
存在位置
基因(DNA) 的首端
mRNA上
基因(DNA) 的尾端
mRNA上
功能
RNA聚合酶識別和結合的部位,轉錄開始的“信號”
翻譯開始的“信號”
轉錄停止的“信號”
翻譯停止的“信號”
實質
具有特殊結構的DNA短片段
mRNA上相鄰的三個堿基(通常是AUG)
具有特殊結構的DNA短片段
mRNA上相鄰的三個堿基
例2 下列有關基因表達載體的說法中,正確的是( )
A.一個基因表達載體的組成,除目的基因外,
3、還必須有起始密碼子、終止密碼子及標記基因
B.標記基因的作用是為了鑒別目的基因是否成功表達
C.構建基因表達載體的目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在,并且能夠遺傳和表達
D.基因表達載體中可以沒有啟動子
【答案】 C
3.與遺傳有關的各種酶的比較
名稱
作用
參與生理過程應用
作用位點(如下圖)
DNA連接酶
連接兩個DNA片段
基因工程
a
限制酶
切割某種特定的脫氧核苷酸序列
a
DNA聚合酶
在脫氧核苷酸鏈上添加單個脫氧核苷酸
DNA復制
a
RNA聚合酶
在核糖核苷酸鏈上添加單個核糖核苷酸
轉錄
解旋酶
使堿基間氫鍵斷裂形成脫氧核
4、苷酸單鏈
DNA復制及轉錄
b
逆轉錄酶
以RNA為模板合成DNA
逆轉錄、基因工程
作用位點示意圖
例3在將目的基因通過載體導入大腸桿菌體內,并進行增殖的過程中,用到多種與遺傳相關的酶。請回答下列相關問題。
(1)在構建基因表達載體時所用的限制性核酸內切酶作用于圖中的________處,DNA連接酶作用于________處。(填“a”或“b”)
(2)基因表達載體在大腸桿菌細胞內復制時用到DNA聚合酶,下面的表達式不能正確反映DNA聚合酶的功能,原因是______________________________________
________________
5、____________________________。
(3)在整個過程中涉及多種酶,其中作用過程與磷酸二酯鍵有關的是_________________________________。
【答案】 (1)a a
(2)DNA聚合酶只能將單個脫氧核苷酸連續(xù)結合到雙鏈DNA片段的引物鏈上
(3)限制酶、DNA連接酶和DNA聚合酶
4.DNA探針及應用
制備方法:
(1)方法一:根據翻譯產物蛋白質的氨基酸序列查出相應的核苷酸序列(約30個氨基酸對應的90個左右的核苷酸序列),再從中選出兩個片段,用化學方法合成這兩個片段并用同位素標記,即成為探針。
(2)方法二:用所需的mRN
6、A反轉錄成DNA,標記后成為探針。
(3)DNA探針的應用所依據的原理是DNA雜交。DNA雜交是指DNA片段在適合的條件下能和與之互補的另一個片段結合。如果對最初的DNA片段進行標記,即成為探針。
應用:
(1)從基因文庫中準確提取目的基因。
(2)檢測轉基因生物的染色體DNA上是否插入了目的基因和檢測目的基因是否轉錄出了mRNA。
(3)鑒定物種親緣關系。
(4)疾病的診斷和治療。
(5)環(huán)境監(jiān)測。
例4 下列哪項表述說明了目的基因表達成功( )
A.用DNA探針檢測目的基因出現雜交帶 B.用DNA探針檢測mRNA出現雜交帶
C.用抗原—抗體雜交檢測蛋白
7、質出現雜交帶 D.以上都不能說明
【答案】 D
二、對點演練
1.我國科技工作者利用基因工程方法成功培育出抗蟲棉。下列導入目的基因的做法,正確的是( )
①將毒素蛋白注射到棉受精卵中?、趯⒕幋a毒素蛋白的DNA序列注射到棉受精卵中?、蹖⒕幋a毒素蛋白的DNA序列與細菌質粒重組后導入細菌,用該細菌感染棉的體細胞,再進行組織培養(yǎng)?、芑ǚ酃芪从锨?,剪去柱頭,滴加編碼毒素蛋白的DNA序列,使其借助花粉管通道進入受體細胞
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
2.土壤農桿菌含有一個大型的Ti質粒(如下圖所示),在侵染植物細胞
8、的過程中,其中的T-DNA片段轉入植物的基因組。若想用基因工程并通過土壤農桿菌向某種植物中導入抗旱基因,以下分析不合理的是( )
A.若用Ti質粒作為抗旱基因的載體,目的基因的插入位置應該在T-DNA片段內,且要保證復制起始點和用于轉移T-DNA的基因片段不被破壞
B.將重組Ti質粒導入土壤農桿菌中時,可以用Ca2+處理細菌
C.用含有重組Ti質粒的土壤農桿菌去感染植物細胞,可以通過植物組織培養(yǎng)形成具有抗旱基因的植物
D.若能夠在植物細胞中檢測到抗旱目的基因,則說明該基因工程項目獲得成功
3.某人用人的胰島素基因制成的DNA探針,檢測下列物質,可能形成雜交分子的是( )
①
9、該人胰島A細胞中的DNA ②該人胰島B細胞中的mRNA?、墼撊艘葝uA細胞中的mRNA ④該人肝細胞中的mRNA
A.①② B.③④ C.①④ D.①②④
4.下列關于各種酶作用的敘述,不正確的是( )
A.DNA連接酶能使不同脫氧核苷酸的磷酸與脫氧核糖連接
B.RNA聚合酶能與基因的特定位點結合,催化遺傳信息的轉錄
C.一種限制酶能識別多種核苷酸序列,切割出多種目的基因
D.限制酶將一個DNA分子片段切割成兩個片段需消耗兩個水分子
5.生物分子間特異性結合的性質廣泛用于生命科學研究。以下實例為體外處理“蛋白質-DNA復合
10、體”獲得DNA片段信息的過程圖。
據圖回答:
(1)過程①酶作用的部位是________鍵,此過程只發(fā)生在非結合區(qū)DNA,過程②酶作用的部位是________鍵。
(2)①、②兩過程利用了酶的________特性。
(3)若將得到的DNA片段用于構建重組質粒,需要將過程③的測序結果與________酶的識別序列進行比對,以確定選用何種酶。
(4)如果復合體中的蛋白質為RNA聚合酶,則其識別、結合的DNA序列區(qū)為基因的________。
(5)以下研究利用了生物分子間特異性結合性質的有________(多選)。
A.分離得到核糖體,用蛋白酶酶解后提取rRNA
B.用無水乙醇處
11、理菠菜葉片,提取葉綠體基粒膜上的光合色素
C.通過分子雜交手段,用熒光物質標記的目的基因進行染色體基因定位
D.將抑制成熟基因導入番茄,其mRNA與催化成熟酶基因的mRNA互補結合,終止后者翻譯,延遲果實成熟
6.圖1表示含有目的基因D的DNA片段長度(bp即堿基對)和部分堿基序列,圖2表示一種質粒的結構和部分堿基序列?,F有Msp Ⅰ、BamH Ⅰ、MboⅠ、SmaⅠ4種限制性核酸內切酶,它們識別的堿基序列和酶切位點分別為C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。請回答下列問題。
圖1 圖2
(1)圖1的一條脫氧核苷酸鏈中
12、相鄰兩個堿基之間依次由__________________________________連接。
(2)若用限制酶SmaⅠ完全切割圖1中DNA片段,產生的末端是________末端,其產物長度為________________________。
(3)若圖1中虛線方框內的堿基對被T—A堿基對替換,那么基因D就突變?yōu)榛騞。從雜合子中分離出圖1及其對應的DNA片段,用限制酶SmaⅠ完全切割,產物中共有________種不同長度的DNA片段。
(4)若將圖2中質粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進行連接,形成重組質粒,那么應選用的限制酶是________。在導入重組質粒后,為了篩選出含重組質
13、粒的大腸桿菌,一般需要用添加________的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。經檢測,部分含有重組質粒的大腸桿菌菌株中目的基因D不能正確表達,其最可能的原因是_______________________________________________________________。
7.下表中列出了幾種限制酶識別序列及其切割位點,圖1和圖2中箭頭表示相關限制酶的酶切位點。請回答下列問題:
限制酶
BamHⅠ
Hind Ⅲ
EcoRⅠ
SmaⅠ
識別序列及切割位點
↓
GGATCC
CCTAGG↑
↓AAGCTT
TTCGAA
↑
↓GAATTC
CTTAAG
↑
14、
↓
CCCGGG
GGGCCC
↑
圖1 圖2
(1)一個圖1所示的質粒分子經SmaⅠ切割前后,分別含有________個游離的磷酸基團。
(2)若對圖中質粒進行改造,插入的SmaⅠ酶切位點越多,質粒的熱穩(wěn)定性越________。
(3)用圖中的質粒和外源DNA構建重組質粒,不能使用SmaⅠ切割,原因是____________________________。
(4)與只使用EcoRⅠ相比較,使用BamHⅠ和HindⅢ兩種限制酶同時處理質粒、外源DNA的優(yōu)點在于可以防止_____________________________________。
(5)為了獲取重組質粒,將切割后的質粒與目的基因片段混合,并加入________________酶。
(6)重組質粒中抗生素抗性基因的作用是為了__________________。
5