[在應(yīng)用中落實(shí)]1.(2023·新課標(biāo)卷)某同學(xué)擬用限制酶(酶1、酶2、酶3和酶4)、DNA連接酶為工具,將目的基因(兩端含相應(yīng)限制酶的識(shí)別序列和切割位點(diǎn))和質(zhì)粒進(jìn)行切割、連接,以構(gòu)建重組表達(dá)載體。限制酶的切割位點(diǎn)如圖所示。
下列重組表達(dá)載體構(gòu)建方案合理且效率最高的是(  )A.質(zhì)粒和目的基因都用酶3切割,用E.cli DNA連接酶連接B.質(zhì)粒用酶3切割、目的基因用酶1切割,用T4 DNA連接酶連接C.質(zhì)粒和目的基因都用酶1和酶2切割,用T4 DNA連接酶連接D.質(zhì)粒和目的基因都用酶2和酶4切割,用E.cli DNA連接酶連接
解析:只用一種限制酶切割質(zhì)粒和目的基因,會(huì)使質(zhì)粒和目的基因發(fā)生自身環(huán)化或者使目的基因在質(zhì)粒中反向連接,且E.cli DNA連接酶無(wú)法連接酶3切出的平末端,A不符合題意;用酶1切割目的基因,產(chǎn)生的是黏性末端,用酶3切割質(zhì)粒,產(chǎn)生的是平末端,兩者切割后無(wú)法相互連接,B不符合題意;質(zhì)粒和目的基因都用酶1和酶2切割后,可使用T4 DNA連接酶連接,使目的基因定向插到質(zhì)粒中,C符合題意;酶2和酶4切割后產(chǎn)生的黏性末端相同,易導(dǎo)致目的基因和質(zhì)粒自身環(huán)化或者使目的基因在質(zhì)粒中反向連接,并且用酶4切割會(huì)破壞標(biāo)記基因,D不符合題意。答案:C 
(2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法利用了農(nóng)桿菌的什么特性?
[在應(yīng)用中落實(shí)]1.為了增加菊花花色類型,研究者從其他植物中克隆出花色C基因(圖1),擬將其與質(zhì)粒(圖2)重組,再借助農(nóng)桿菌導(dǎo)入菊花中。下列操作與實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟环氖?  )
A.用限制性內(nèi)切核酸酶EcRⅠ和DNA連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒B.用含C基因的農(nóng)桿菌侵染菊花愈傷組織,將C基因?qū)爰?xì)胞C.在培養(yǎng)基中添加卡那霉素,篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細(xì)胞D.用PCR技術(shù)檢測(cè)C基因是否整合到菊花染色體上解析:目的基因(C基因)兩端有EcRⅠ酶切割位點(diǎn),可用限制性內(nèi)切核酸酶EcRⅠ和DNA連接酶構(gòu)建重組質(zhì)粒,A正確;一般用農(nóng)桿菌等作為媒介去侵染植物的愈傷組織等,將含有目的基因的質(zhì)粒導(dǎo)入細(xì)胞,B正確;據(jù)圖可知,質(zhì)粒中含有潮霉素抗性基因,不含卡那霉素抗性基因,故無(wú)法用卡那霉素來(lái)篩選被轉(zhuǎn)化的菊花細(xì)胞,C錯(cuò)誤;檢測(cè)C基因是否整合到菊花染色體上,常采用PCR技術(shù),D正確。答案:C 
解析:(1)據(jù)圖示可知,酶1催化逆轉(zhuǎn)錄的過(guò)程,故為逆轉(zhuǎn)錄酶;利用PCR擴(kuò)增目的基因時(shí),使反應(yīng)體系中的模板DNA解旋為單鏈的條件是加熱超過(guò)90℃,目的是破壞DNA分子中的氫鍵,使DNA解旋為單鏈。(2)在構(gòu)建重組Ti質(zhì)粒的過(guò)程中,需將目的基因插入Ti質(zhì)粒的TDNA中,以使目的基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞的染色體DNA上。(3)檢驗(yàn)?zāi)康幕蚴欠裾系角噍锘蚪M中,可用DNA分子雜交法,即將fps基因、fps基因的mRNA做成分子探針與青蒿基因組DNA雜交。由于青蒿素產(chǎn)量增高,故與野生型相比,該探針與轉(zhuǎn)基因青蒿DNA形成的雜交帶的量較多。(4)判斷該課題組的研究目的是否達(dá)到,必須檢測(cè)轉(zhuǎn)基因青蒿植株中的青蒿素產(chǎn)量,若產(chǎn)量增高,則說(shuō)明達(dá)到了目的。答案:(1)逆轉(zhuǎn)錄酶 氫 (2)TDNA (3)fps基因、fps基因的mRNA 較多 (4)青蒿素產(chǎn)量
[例1] 下列關(guān)于DNA片段的電泳鑒定原理的說(shuō)法,正確的是(  )A.在一定的pH條件下DNA分子可帶上正電荷或負(fù)電荷B.帶電DNA分子在電場(chǎng)的作用下會(huì)向著與它所帶電荷相同的電極移動(dòng)C.DNA分子在凝膠中的遷移速率與DNA分子大小、構(gòu)象等有關(guān),與凝膠等無(wú)關(guān)D.凝膠中的DNA分子直接可以在波長(zhǎng)為300 nm的紫外燈下被檢測(cè)
[解析] 在一定的pH條件下DNA分子可帶上正電荷或負(fù)電荷,從而能在電泳的條件下發(fā)生定向移動(dòng),A正確;帶電DNA分子在電場(chǎng)的作用下會(huì)向著與它所帶電荷相反的電極移動(dòng),B錯(cuò)誤;DNA分子在凝膠中的遷移速率除了與DNA分子大小、構(gòu)象等有關(guān)外,還與凝膠的濃度有關(guān),C錯(cuò)誤;凝膠中的DNA分子需要經(jīng)過(guò)染色,才能在波長(zhǎng)為300 nm的紫外燈下被檢測(cè)出來(lái),D錯(cuò)誤。[答案] A
4.(2021·河北高考)采礦污染和不當(dāng)使用化肥導(dǎo)致重金屬鎘(Cd)在土壤中過(guò)量積累。利用植物修復(fù)技術(shù)將土壤中的Cd富集到植物體內(nèi),進(jìn)行后續(xù)處理(例如,收集植物組織器官異地妥善儲(chǔ)存),可降低土壤中Cd的含量。為提高植物對(duì)Cd污染土壤的修復(fù)能力,研究者將酵母液泡Cd轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(YCF1)基因?qū)胧茉囍参?,并檢測(cè)了相關(guān)指標(biāo)?;卮鹣铝袉?wèn)題:(1)為獲取YCF1基因,將酵母細(xì)胞的全部DNA提取、切割后與載體連接,導(dǎo)入受體菌的群體中儲(chǔ)存,這個(gè)群體稱為______________。
(2)將DNA序列插入Ti質(zhì)粒構(gòu)建重組載體時(shí),所需要的兩種酶是________________________。構(gòu)建的重組基因表達(dá)載體中必須含有標(biāo)記基因,其作用是________________________________。(3)進(jìn)行前期研究時(shí),將含有YCF1基因的重組載體導(dǎo)入受試雙子葉植物印度芥菜,采用最多的方法是__________________。研究者進(jìn)一步獲得了轉(zhuǎn)YCF1基因的不育楊樹株系,采用不育株系作為實(shí)驗(yàn)材料的目的是___________________________________________。
(4)將長(zhǎng)勢(shì)一致的野生型和轉(zhuǎn)基因楊樹苗移栽到Cd污染的土壤中,半年后測(cè)定植株干重(圖1)及不同器官中Cd含量(圖2)。據(jù)圖1可知,與野生型比,轉(zhuǎn)基因植株對(duì)Cd具有更強(qiáng)的________(填“耐性”或“富集能力”);據(jù)圖2可知,對(duì)轉(zhuǎn)基因植株的________進(jìn)行后續(xù)處理對(duì)于緩解土壤Cd污染最為方便有效。
(5)已知YCF1特異定位于轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞的液泡膜上。據(jù)此分析,轉(zhuǎn)基因楊樹比野生型能更好地適應(yīng)高Cd環(huán)境的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。相較于草本植物,采用楊樹這種喬木作為Cd污染土壤修復(fù)植物的優(yōu)勢(shì)在于___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(寫出兩點(diǎn)即可)。
解析:(1)為獲取YCF1基因,將酵母細(xì)胞的全部DNA提取、切割后與載體連接,導(dǎo)入受體菌的群體中儲(chǔ)存,這個(gè)群體含有酵母菌的全部基因,稱為基因組文庫(kù)。(2)將DNA序列插入Ti質(zhì)粒構(gòu)建重組載體時(shí),需要用限制酶切割供體DNA和質(zhì)粒,以產(chǎn)生相同的黏性末端,然后用DNA連接酶進(jìn)行連接?;虮磉_(dá)載體中的標(biāo)記基因可用于目的基因的鑒定和篩選。(3)農(nóng)桿菌容易侵染雙子葉植物,其質(zhì)粒中的T-DNA可轉(zhuǎn)移并插入受體細(xì)胞DNA中,將含有YCF1基因的重組載體導(dǎo)入受試雙子葉植物印度芥菜,采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法??紤]轉(zhuǎn)基因技術(shù)的安全性,采用不育株系作為實(shí)驗(yàn)材料,可避免目的基因在自然界中的擴(kuò)散。(4)根據(jù)圖1分析可知,與野生型相比,轉(zhuǎn)基因植株地上部分、地下部分和整株干重均
增加,說(shuō)明轉(zhuǎn)基因植株在Cd污染的土壤中生長(zhǎng)較好,即對(duì)Cd具有更強(qiáng)的耐性;據(jù)圖2分析可知,轉(zhuǎn)基因植株的莖、葉中Cd含量高于野生型,而根中Cd含量無(wú)明顯差異,因此對(duì)轉(zhuǎn)基因植株的莖、葉進(jìn)行后續(xù)處理,可使轉(zhuǎn)基因植株持續(xù)發(fā)揮富集Cd的作用,對(duì)于緩解土壤Cd污染最為方便有效。(5)YCF1特異定位于轉(zhuǎn)基因植物細(xì)胞的液泡膜上,可通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸將Cd運(yùn)到液泡中,提高了細(xì)胞液的濃度,有利于植株吸水,所以轉(zhuǎn)基因楊樹比野生型能更好地適應(yīng)高Cd環(huán)境。相較于草本植物,楊樹具有發(fā)達(dá)的根系和高大的樹冠,更適應(yīng)污染礦區(qū)等不良環(huán)境,同時(shí)可充分吸收土壤中的Cd,木材也方便運(yùn)輸、利用,作為Cd污染土壤修復(fù)植物更具有優(yōu)勢(shì)。

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第2節(jié) 基因工程的基本操作程序

版本: 人教版 (2019)

年級(jí): 選擇性必修3

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