水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉,直链淀粉所占比例越小糯性越…——2020 高考生物第 27 题答案解析

2020_山东卷 (生物)

2020 山东 第 27 题 填空题 区分题
2020_山东卷 (生物)

25. 水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉,直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系
统的 DNA 序列转入水稻,实现了对直链淀粉合成酶基因(Wx 基因) 启动子序列的定点编辑,从而获得了3
个突变品系。

(1)将能表达出基因编辑系统的DNA 序列插入 Ti 质粒构建重组载体时,所需的酶是______, 重组载体进
入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为_____________。
(2)根据启动子的作用推测,Wx 基因启动子序列的改变影响了______,从而改变了 Wx 基因的转录水平。
与野生型水稻相比,3 个突变品系中 Wx 基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列___ (填:发生或不发
生)改变,原因是_____________。
(3)为检测启动子变化对 Wx 基因表达的影响,科研人员需要检测 Wx 基因转录产生的 mRNA (Wx
mRNA)的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA,经_____过程获得总 cDNA 。通过 PCR 技术可在
总 cDNA 中专一性的扩增出 Wx 基因的 cDNA,原因是_____________。
(4)各品系 Wx mRNA 量的检测结果如图所示,据图推测糯性最强的品系为_____,原因是
_____________。

参考答案

(1) 限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶; (2) 转化; (3) RNA 聚合酶与启动子的识别和 结合; (4) 不发生; (5) 编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含启动子; (6) 逆转录(或:反转录); (7) 引物是根据 Wx 基因的一段已知序列设计合成的(或:引物能与 Wx 基因的 cDNA 特异性结合); (8) 品系 3; (9) 品系 3 的 Wx mRNA 最少,控制合成的直链淀粉合成酶最少,直链淀粉合成量最少,糯 性最强

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【答案】 ①. 限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶 ②. 转化 ③. RNA 聚合酶与启动子的识别和
结合 ④. 不发生 ⑤. 编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含启动子 ⑥. 逆转录(或:反转录)
⑦. 引物是根据 Wx 基因的一段已知序列设计合成的(或:引物能与 Wx 基因的 cDNA 特异性结合)
⑧. 品系 3 ⑨. 品系 3 的 Wx mRNA 最少,控制合成的直链淀粉合成酶最少,直链淀粉合成量最少,糯
性最强
【解析】
【分析】基因工程的操作步骤:
1、获取目的基因(从基因组文库中获取、利用 PCR 技术扩增目的基因、化学合成法) ;
2、基因表达载体的构建(这也是基因工程的核心) ;一个完整的基因表达载体包括:
(1)启动子:位于基因的首端,是RNA 聚合酶识别并结合的位点,驱动目的基因的转录; (2)目的基因:
编码蛋白质的基因; (3)终止子:位于基因的尾端,其作用使转录在需要的地方停止; (4)标记基因:作
用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因,从而将含有目的基因的受体细胞筛选出来。
3、将目的基因导入受体细胞(植物、动物、微生物) :目的基因进入受体细胞内,并且在受体细胞内维持
稳定和表达的过程,称为转化。
4、目的基因的检测与鉴定 (DNA 分子杂交技术,分子杂交技术、抗原抗体杂交) 。
【详解】 (1)将目的基因与 Ti 质粒构建基因表达载体时,需要限制酶的切割,将目的基因插入载体时需要
DNA 连接酶的连接,重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程叫做转化。
(2) 根据以上分析可知,启动子是RNA 聚合酶识别并结合的位点,如果启动子序列改变将会影响RNA 聚
合酶与之结合和识别,进而影响基因的转录水平。在真核生物中,编码蛋白质的序列是基因中编码区,编
码区中不包括启动子序列,因此直链淀粉合成酶的基因碱基序列中不含有启动子,因此3 个突变品系中 Wx
基因中控制合成直链淀粉酶的氨基酸序列不发生改变。

(3) 以mRNA 为模板合成cDNA 的过程为逆转录,利用PCR 技术扩增 Wx 基因的 cDNA,需要以Wx 基因
合成的引物,这样引物能够在总 cDNA 中与 Wx 基因的 cDNA 特异性结合,从而利用 PCR 扩增技术专一性
扩增出 Wx 基因的cDNA。
(4) 识图分析可知,图中品系3 的 Wx 基因的 mRNA 的含量最少,那么合成的直链淀粉酶最少,直链淀粉
合成量最少,因此该水稻胚乳中含的直链淀粉比例最小,糯性最强。
【点睛】本题考查基因工程的知识点,要求学生掌握基因工程的操作工具和操作步骤是解决问题的关键。
识记并理解基因工程中工具酶的种类和作用,把握基因表达载体构建的过程,理解启动子的功能和编码蛋
白质的基因的结构,这是该题考查的难点;把握 PCR 扩增技术的操作过程和引物的作用,这是突破第(3)
问的关键。

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