資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
【生物新高考一輪復習】
熱點微練29　PCR技術的應用
1.(2021·江西南昌四校聯考)2019年6月17日，新華社報道了屠呦呦及其團隊經過多年攻堅，在“抗瘧機理研究”“抗藥性成因”“調整治療手段”等方面取得新突破。之后屠呦呦團隊提出應對“青蒿素抗藥性”難題的切實可行的治療方案。某課題組為得到青蒿素產量高的新品系，讓青蒿素合成過程的某一關鍵酶基因fps在野生青蒿中過量表達，其過程如圖：
重組質粒青蒿
回答下列問題：
(1)圖中酶1是　　　　，酶2是　　　　。利用PCR技術擴增目的基因時，使反應體系中的模板DNA解鏈為單鏈的條件是加熱至90～95 ℃，目的是破壞DNA分子中的　　　　鍵。在構建重組Ti質粒的過程中，需將目的基因插入Ti質粒的　　　　　　　　。
(2)檢驗目的基因是否整合到青蒿基因組，可以將放射性同位素標記的　　　　制成基因探針，與青蒿基因組DNA雜交。理論上，與野生青蒿相比，該探針與轉基因青蒿DNA形成的雜交帶的量　　　　(填“較多”或“較少”)。
(3)據圖分析，農桿菌的作用是　　　　　　　　　　　。為準確判斷該課題組的研究目的是否達到，必須檢測轉基因青蒿植株中的　　　　　　　　。
答案　(1)逆轉錄酶　限制酶　氫　T－DNA　(2)fps基因　較多　(3)感染植物，將目的基因轉移到受體細胞中　青蒿素產量
解析　(1)據圖示可知，酶1促進逆轉錄的過程，故為逆轉錄酶，酶2用于切割目的基因和質粒，故為限制性內切核酸酶(限制酶)。利用PCR技術擴增目的基因時，使反應體系中的模板DNA解鏈為單鏈的條件是加熱至90～95 ℃，目的是破壞DNA分子中的氫鍵。構建重組Ti質粒的過程中，需將目的基因插入Ti質粒的T－DNA。(2)檢驗目的基因是否整合到青蒿基因組，可用DNA分子雜交法，即將fps基因制成基因探針，與青蒿基因組DNA雜交。與野生青蒿相比，該探針與轉基因青蒿DNA形成的雜交帶的量較多。(3)將目的基因導入植物細胞常用的方法是農桿菌轉化法，由圖可知，農桿菌的作用是感染植物，將目的基因轉移到受體細胞中。為準確判斷該課題組的研究目的是否達到，必須檢測轉基因青蒿植株中的青蒿素產量，若產量增高，則說明達到了目的。
2.(2021·四川大數據統一監測)如圖是利用轉基因技術生產干擾素的簡化流程。回答下列問題：
(1)進行Ⅰ過程的前提是要根據干擾素基因的　　　　　　　　設計引物。
(2)Ⅰ過程需加熱至90～95 ℃，然后冷卻至55～60 ℃，如此操作的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　。據圖可知，欲獲得干擾素基因，至少需要復制　　　　次。
(3)圖中A的名稱是　　　　，A上與RNA聚合酶識別和結合的部位稱為　　　　。
(4)為檢測干擾素基因在酵母菌細胞中是否轉錄，可用　　　　　　　　　　　　　　　　作探針，與從細胞中提取的　　　　進行分子雜交。
答案　(1)一段核苷酸序列　(2)使DNA解鏈，然后使引物結合到互補DNA鏈上　3　(3)重組質粒　啟動子　(4)放射性同位素、生物素或熒光染料等標記的干擾素(目的)基因　mRNA
解析　(1)進行PCR的前提條件是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便合成一對引物，因此進行Ⅰ過程的前提是要根據干擾素基因的一段核苷酸序列設計引物。(2)PCR過程中需加熱至90～95 ℃，目的是使DNA雙鏈解旋，然后冷卻至55～60 ℃，目的是使引物結合到互補DNA鏈上。根據PCR復制的特點，結合圖示可知，圖示中干擾素基因的兩條鏈均應是第二次復制才能形成的子鏈，所以至少需要復制三次才能形成圖中的干擾素基因。(3)圖中A是干擾素基因和質粒連接形成的重組質粒(或基因表達載體)，A上與RNA聚合酶識別和結合的部位稱為啟動子。(4)基因轉錄的產物包括mRNA，由于轉錄過程中遵循堿基互補配對原則，因此為檢測干擾素基因在酵母菌細胞中是否轉錄，可用放射性同位素、生物素或熒光染料等標記的干擾素(目的)基因作探針，與從細胞中提取的mRNA進行分子雜交。
3.(2021·廣東省六校聯考)現有甲、乙兩種雙子葉植物，植物甲因含有抗旱基因而具有極強的抗旱性，植物乙抗旱性低。若將該抗旱基因轉移至植物乙中，有可能提高后者的抗旱性。目前，基因工程中使用的限制酶主要是從原核生物中分離純化獲得的。含有限制酶的細胞通常還具有相應的甲基化酶，它可對自身DNA序列進行甲基化修飾。回答下列問題：
(1)為獲取抗旱基因，可以先從植物甲中提取該基因的mRNA，然后經　　　　過程獲得cDNA。基因工程的核心步驟是_____________________________________________。
(2)使用PCR技術擴增抗旱基因時，可選擇圖中A、B、C、D四種單鏈DNA片段中的　　　　作為引物，此過程還需要　　　　酶，但不需要解旋酶，而是利用　　　　使DNA解旋。
(3)原核細胞中的限制酶可切割外源DNA，但不破壞自身DNA，其原因可能是①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(4)在大田里栽培轉基因植物時，要求轉基因植物與傳統作物之間間隔足夠遠的距離，以免________________________________________________________________________。
答案　(1)逆轉錄　構建基因表達載體
(2)B、C　Taq　高溫
(3)①細胞自身的DNA分子沒有該限制酶的識別序列　②甲基化酶對細胞自身的DNA進行甲基化修飾，限制酶無法識別修飾后的DNA序列
(4)目的基因隨花粉傳播到傳統植物中，造成基因污染
解析　(1)從植物甲細胞中提取目的基因的mRNA，需通過逆轉錄獲得cDNA。基因工程的核心步驟是構建基因表達載體。(2)DNA合成的方向為5′→3′，因此使用PCR技術擴增抗旱基因時，應選用圖中的B、C作為引物，該過程需要Taq酶，不需要解旋酶，而是利用高溫使DNA解旋。(3)原核細胞中的限制酶可切割外源DNA，但不破壞自身的DNA，可能的原因是細胞自身DNA分子中沒有該限制酶的識別序列；甲基化酶對細胞自身的DNA進行甲基化修飾，限制酶無法識別修飾后的DNA序列。(4)在大田里栽培轉基因植物時，要求轉基因植物和傳統作物之間間隔足夠遠的距離，以免目的基因隨花粉傳播到傳統植物中，造成基因污染。
4.(2021·廣東珠海質量監測)變異鏈球菌在牙面的黏附、集聚是齲齒發生的先決條件。轉基因防齲疫苗是通過基因工程技術，將變異鏈球菌中與齲齒發生密切相關的抗原基因(PAcA基因)轉入植物的表達載體中，利用植物生物反應器生產的基因工程疫苗。請回答下列相關問題：
(1)轉基因植物的制備
單一使用PAcA基因，機體的免疫應答不理想，霍亂毒素中有增強機體免疫應答的氨基酸序列(CTB)，將CTB基因與PAcA基因連接成嵌合(PAcA－CTB)基因，作為　　　　與Ti質粒的T－DNA拼接，構建表達載體。用　　　　法導入離體的黃瓜葉肉細胞中，經植物組織培養獲得轉基因植株。
(2)轉基因植株目的基因的PCR鑒定與檢測
已知PAcA－CTB基因部分序列如下(左側為基因的首端)：
5′—CCGTGT……ATGCCT—3′
3′—GGCACA……TACGGA—5′
根據上述序列選擇引物　　　　(填字母)對目的基因進行PCR擴增。
A.引物：5′－GGCACA－3′
B.引物：5′－AGGCAT－3′
C.引物：5′－CCGUGU－3′
D.引物：5′－CCGTGT－3′
反應結束后，通過電泳檢測PCR產物，結果如下圖(1號來自未轉化植株，2號是含PAcA－CTB基因的質粒，3～8號來自轉基因植物)，從結果可以看出，　　　　號植物含有PAcA－CTB基因。若獲得的轉基因植物并沒有產生相應的基因工程疫苗，根據中心法則分析，其可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)目的基因　農桿菌轉化　(2)B、D　3、5、8　目的基因(PAcA－CTB基因)沒有轉錄或轉錄的mRNA沒有翻譯
解析　(1)將CTB基因與PAcA基因連接成嵌合(PAcA－CTB)基因，作為目的基因與Ti質粒的T－DNA拼接，構建表達載體。將基因表達載體導入離體的黃瓜葉肉細胞中可以用農桿菌轉化法。(2)PCR技術中，子鏈合成的方向是從5′到3′，因此應該選擇引物B、D。1號來自未轉化植株，2號是含PAcA－CTB基因的質粒，3～8號來自轉基因植物，從結果可以看出，3、5、8號植物含有PAcA－CTB基因。若獲得的轉基因植物并沒有產生相應的基因工程疫苗，根據中心法則分析，可能的原因是目的基因(PAcA－CTB基因)沒有轉錄或轉錄的mRNA沒有翻譯。

展開更多......

收起↑