1、课时分层集训(三十九) 基因工程(建议用时：45 分钟)(对应学生用书第 339 页)A 组 基础达标1(2015全国卷 )HIV 属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。回答下列问题：(1)用基因工程方法制备 HIV 的某蛋白( 目的蛋白 )时，可先提取 HIV 中的_，以其作为模板，在_的作用下合成_，获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，随后导入受体细胞。(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是_，该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的 HIV，检测的原理是_。(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发
2、。引起这种现象的根本原因是 HIV 主要感染和破坏了患者的部分_细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。(4)人的免疫系统有 _癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。解析 (1)HIV 的遗传物质是 RNA，所以要想获得相应的目的基因，应以HIV 的 RNA 为模板，在逆转录酶的作用下合成 cDNA(或 DNA)。(2)目的蛋白注入机体后相当于抗原。在抗原的刺激下，机体进行体液免疫，由浆细胞产生相应抗体(分泌蛋白)，由于该抗体能与目的蛋白(抗原)发生特异性结合，所以可通过抗体检测出有无目的蛋白，从而确定体内有无 HIV。(3)HIV 主要攻击人体的 T(或 T 淋巴)细胞，从而
3、降低机体免疫系统的防卫功能。(4)癌细胞在机体中属于抗原，人体的免疫系统能够监控和清除癌细胞。答案 (1)RNA 逆转录酶 cDNA( 或 DNA)(2)抗体 抗原抗体特异性结合 (3)T(或 T 淋巴) (4)监控和清除2(2014全国卷 )植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关。若从该植物中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。 【导学号：67110095】回答下列问题：(1)理论上，基因组文库含有生物的_基因；而 cDNA 文库中含有生物的_基因。(2)若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，再从中_出所需的耐旱基因。(3)将耐
4、旱基因导入农杆菌，并通过农杆菌转化法将其导入植物_的体细胞中，经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的_，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的_是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为 31 时，则可推测该耐旱基因整合到了_(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。解析 (1)基因组文库含有生物的全部基因，而 cDNA 文库中含有生物的部分基因。(2) 植物甲具有极强的耐旱性，其耐旱性与某个基因有关，若要从植物甲中获得耐旱基因，可首先建立该植物的基因组文库，包含该生物
5、的所有基因，然后再从中筛选出所需的耐旱基因。(3)若从植物甲中获得该耐旱基因，并将其转移到耐旱性低的植物乙中，通常采用的方法是农杆菌转化法。将耐旱基因导入植物乙的体细胞后，经过植物组织培养得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测该耐旱基因是否合成了相应的蛋白质，即检测此再生植株中该基因的表达产物，如果检测结果呈阳性，说明已经合成了相应的蛋白质，这时再进行个体生物学检测，即在田间试验中检测植株的耐旱性是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱和不耐旱植株的数量比为 31，符合基因的分离定律，说明得到的二倍体转基因耐旱植株为杂合子，因此可推测该耐旱基
6、因只整合到了同源染色体的一条上。答案 (1)全部 部分 (2)筛选 (3)乙 表达产物 耐旱性 (4)同源染色体的一条上B 组 能力提升3植物的抗旱机制很大程度上依赖植物激素脱落酸。2016 年 2 月，中、美两国科学家宣布发现了 PYL9 蛋白(脱落酸的一种受体蛋白 )，利用转基因技术实现了启动子 pRD29A 控制 PYL9 过量表达，让水稻自身产生大量 PYL9 蛋白，显著提高了其抗旱性。请回答：(1)已知 PYL9 蛋白的氨基酸序列，培育转基因抗旱水稻可用_法来获得 PYL9 基因。(2)一个 PYL9 基因进行扩增最简便的方法是使用_技术，如果这个过程中消耗了引物 62 个，则进行了
7、_轮的 DNA 复制。(3)科学家通过农杆菌转化法成功培育了该转基因水稻。构建的基因表达载体上除了图示标注外，还必须含有_，所填充的这些序列_(填“需要”或“不需要”)全部转入到农杆菌 Ti 质粒的 TDNA 区域。(4)导入目的基因的重组细胞可通过_技术培育成完整植株。(5)检测水稻细胞是否含有 PYL9 基因的分子工具是_。从个体水平上检测转基因水稻是否有抗性及抗性程度的方法是_。解析 (1)已知 PYL9 蛋白的氨基酸序列，可以推测基因的脱氧核苷酸序列，因此培育转基因抗旱水稻可用人工合成方法来获得目的基因。(2)一个 PYL9 基因进行扩增最简便的方法是使用 PCR 技术。第一轮：1 个
8、DNA 含 2 条脱氧核苷酸链复制得 2 个 DNA 4 条脱氧核苷酸链消耗 2 个引物；第二轮：2 个 DNA 含 4 条脱氧核苷酸链复制得 4 个 DNA 8 条脱氧核苷酸链消耗(2 22) 226 个引物；第三轮：2 2 个 DNA 含 8 条脱氧核苷酸链复制得 23 个 DNA 16 条脱氧核苷酸链消耗(2 32)2214 个引物；第四轮：23 个 DNA 含 16 条脱氧核苷酸链复制得 24 个 DNA，含 32 条脱氧核苷酸链消耗(2 42) 2230 个引物；第五轮：2 4 个 DNA 含 32 条脱氧核苷酸链复制得 25 个 DNA，含 64 条脱氧核苷酸链消耗(2 5 2)2
9、262 个引物。(3)基因表达载体的组成包括目的基因(PYL9 基因 )、标记基因、复制原点、启动子和终止子等。科学家通过农杆菌转化法成功培育了该转基因水稻。需要将目的基因转入到农杆菌 Ti 质粒的 TDNA 区域，之后才可以转移到水稻细胞的染色体上。(4)导入目的基因的重组细胞培育成完整植株，所用的技术是植物组织培养技术，这一过程体现了植物细胞的全能性。(5)检测目的基因是否导入受体细胞常用 DNA 分子杂交技术，该方法常用的分子工具是基因探针；从个体水平上检测转基因水稻是否有抗性及抗性程度的方法是将转基因水稻植株分别种植在干旱程度(或含水量)不同的田地里(观察其生长状况以检测其是否有抗性及
10、抗性程度)。答案 (1)人工合成 (2)PCR 5 (3) 启动子 pRD29A、PYL9 基因、终止子 需要 (4) 植物组织培养 (5)DNA 分子探针/基因探针 将转基因水稻植株分别种植在干旱程度(或含水量)不同的田地里(观察其生长状况以检测其是否有抗性及抗性程度)4(2018广东省惠州市模拟)青蒿素为名贵药材，由青蒿生产。科研人员尝试从以下方面获得青蒿素：(1)利用_ 技术，由青蒿外植体通过_(生理过程)形成愈伤组织。经检测愈伤组织不含青蒿素，而丛芽含少量，造成这种差异的根本原因是_。(2)图 1 表示青蒿和酵母菌细胞内的物质代谢过程，DXP 、FPP 、青蒿二烯均为青蒿素前体产物，各
11、种酶由相应基因指导合成。图 2 表示基因工程实验结果。图 1据图 1，如果要通过基因工程技术让酵母菌生产青蒿二烯，则目的基因是_基因，基因表达载体除目的基因外，还需要有_基因便于后期筛选。将 DXR 基因导入青蒿，让 DXR 基因在青蒿中过量表达，通过增加 FPP量最终提高青蒿素产量。除了提高青蒿素前体产物的方法外，要获得高产青蒿植株，据图 1 分析，思路还有：_。图 2 中，导入空白运载体的实验数据能用来说明_。解析 (1)利用植物组织培养技术，由青蒿外植体通过脱分化形成愈伤组织；经检测愈伤组织不含青蒿素，而丛芽含少量，这是基因选择性表达的结果。(2)要通过基因工程技术让酵母菌生产青蒿二烯，
12、目的基因是 ADS 酶基因；基因表达载体中标记基因的作用是检测目的基因是否导入了受体细胞，便于筛选。据图 1 分析，可以通过抑制 GAS 酶、SQS 酶活性，减少香叶烯、角鲨烯的生成量，让 FPP 转化成更多的青蒿二烯，达到提高青蒿素产量目的。图 2 中，导入空白运载体的实验数据，说明转入的不含 DXR 基因的运载体并没有影响青蒿素产量或青蒿导入 DXR 基因后产量提高，与目的基因表达有关。答案 (1)(植物) 组织培养 脱分化 基因选择性表达 (2) ADS(酶) 标记通过抑制 GAS 酶、SQS 酶活性，减少香叶烯、角鲨烯的生成量，让 FPP转化成更多的青蒿二烯，达到提高青蒿素产量目的 转入的不含 DXR 基因的运载体并没有影响青蒿素产量或青蒿导入 DXR 基因后产量提高，与目的基因表达有关