某同学采用基因工程技术在大肠杆菌中表达蛋白E。回答下列问题…——2024 高考生物第 12 题答案解析

2024_全国甲卷

2024 全国 第 12 题 解答题 区分题
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12. 某同学采用基因工程技术在大肠杆菌中表达蛋白E。回答下列问题。

(1)该同学利用PCR扩增目的基因。PCR的每次循环包括变性、复性、延伸3个阶段,其中DNA 双链打开成为单链的阶段是 $\_$,引物与模板DNA 链碱基之间的化学键是

(2)质粒载体上有限制酶a、b、c的酶切位点,限制酶的切割位点如图所示。构建重组质粒时,与用酶a单酶切相比,用酶a和酶b双酶切的优点体现在 (答出两点即可);使用酶c单酶切构建重组质粒时宜选用的连接酶是 0

(3)将重组质粒转入大肠杆菌前,通常先将受体细胞处理成感受态,感受态细胞的特点是 $\_\_$;若要验证转化的大肠杆菌中含有重组质粒,简要的实验思路和预期结果是

(4)蛋白 E 基因中的一段 DNA 编码序列(与模板链互补)是 GGGCCCAAGCTGAGATGA,编码从GGG 开始,部分密码子见表。若第一个核苷酸 G 缺失,则突变后相应肽链的序列是

<table><tr><td colspan="1" rowspan="1">氨基酸</td><td colspan="1" rowspan="1">密码子</td></tr><tr><td colspan="1" rowspan="1">赖氨酸</td><td colspan="1" rowspan="1">AAG</td></tr><tr><td colspan="1" rowspan="1">精氨酸</td><td colspan="1" rowspan="1">AGA</td></tr><tr><td colspan="1" rowspan="1">丝氨酸</td><td colspan="1" rowspan="1">AGC</td></tr><tr><td colspan="1" rowspan="1">脯氨酸</td><td colspan="1" rowspan="1">CCA</td></tr><tr><td colspan="1" rowspan="1"></td><td colspan="1" rowspan="1">CCC</td></tr><tr><td colspan="1" rowspan="1">亮氨酸</td><td colspan="1" rowspan="1">CUG</td></tr><tr><td colspan="1" rowspan="2">甘氨酸</td><td colspan="1" rowspan="1">GGC</td></tr><tr><td colspan="1" rowspan="1">GGG</td></tr><tr><td colspan="1" rowspan="1">终止</td><td colspan="1" rowspan="1">UGA</td></tr></table>

参考答案

(1) ①. 变性; (2) 氢键 (2) ①. 避免目的基因和质粒的任意连接、防止目的基因和质粒的自身环化 $\mathrm { T _ { 4 } D N A }$ 连接酶; (3) ①. 细胞处于一种能吸收周围环境中DNA 分子的生理状态 ②. 利用DNA 分子杂交技术,将大肠杆菌的基因组 DNA 提取出来,在含有目的基因的 DNA 片段上用放射性同位素等作标记,以此作为探针,使探针与基因组DNA 杂交,如果显示出杂交带,表明大肠杆菌中含有重组质粒; (4) 甘氨酸-脯氨酸-丝氨酸

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【答案】(1) ①. 变性 ②. 氢键

(2) ①. 避免目的基因和质粒的任意连接、防止目的基因和质粒的自身环化 $\mathrm { T _ { 4 } D N A }$ 连接酶

(3) ①. 细胞处于一种能吸收周围环境中DNA 分子的生理状态 ②. 利用DNA 分子杂交技术,将大肠杆菌的基因组 DNA 提取出来,在含有目的基因的 DNA 片段上用放射性同位素等作标记,以此作为探针,使探针与基因组DNA 杂交,如果显示出杂交带,表明大肠杆菌中含有重组质粒

(4)甘氨酸-脯氨酸-丝氨酸

【解答】
【分析】1、基因工程基本工具:限制性核酸内切酶(限制酶)、DNA 连接酶、运载体。

2、基因工程的基本操作步骤主要包括四步:①目的基因的获取;②基因表达载体的构建;③将目的基因导入受体细胞;④目的基因的检测与鉴定。

【小问1详解】

PCR的每次循环包括变性、复性、延伸3个阶段,其中DNA 双链打开成为单链的阶段是变性,引物与模板DNA 链碱基之间的化学键是氢键。

【小问 2 详解】

构建重组质粒时,与单一酶酶切相比,采用的双酶切方法,可以形成不同的黏性末端,双酶切可以避免目的基因和质粒的反向连接、目的基因和质粒的自身环化。酶c单酶切后形成平末端,需用 $\mathrm { T _ { 4 } D N A }$ 连接酶连接。

【小问 3 详解】

大肠杆菌细胞最常用的转化方法是:首先用 $\mathrm { C a } ^ { 2 + } .$ 处理细胞,使细胞处于一种能吸收周围环境中 DNA 分子的生理状态,这种细胞称为感受态细胞。若要验证转化的大肠杆菌中含有重组质粒,可利用DNA 分子杂交技术,将大肠杆菌的基因组DNA 提取出来,在含有目的基因的DNA 片段上用放射性同位素等作标记,以此作为探针,使探针与基因组DNA 杂交,如果显示出杂交带,表明大肠杆菌中含有重组质粒

【小问4详解】

蛋白 E 基因中的一段 DNA 编码序列是 GGGCCCAAGCTGAGATGA,编码链与模板链互补,模板链与mRNA 互补,因此 mRNA 上的序列为 GGGCCCAAGCUGAGAUGA,若第一个核苷酸 G 缺失,则 mRNA上的序列变为 GGCCCAAGCUGAGAUGA,肽链序列是甘氨酸-脯氨酸-丝氨酸。

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