高考生物二輪復習專題突破訓練15 基因工程與細胞工程 Word版含答案

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1、 專題突破練15　基因工程與細胞工程 1.(2017東北三省三校一聯,38)馬鈴薯是重要的經濟作物,人類在(馬鈴薯的)基因育種方面取得豐碩成果。 (1)馬鈴薯是雙子葉植物,常用　　　　　　　　　法將目的基因導入馬鈴薯體細胞中。構建好的基因表達載體包括目的基因、　　　　　、　　　　　　、　　　　　、復制原點五部分。? (2)馬鈴薯得病會導致產量下降。基因工程中常用的抗病基因為　　　　　　　　　　　　　　(寫一種即可)。? (3)科學家還培育出抗除草劑的轉基因馬鈴薯,主要從兩個方面進行設計: ①修飾除草劑作用的靶蛋白,使其對除草劑　　　　　,或使靶蛋白過量表達,植物吸收除草劑后仍能

2、正常代謝。? ②引入酶或酶系統(tǒng),在除草劑發(fā)生作用前　　　　　　。? (4)將目的基因導入受體細胞后,還需對轉基因植物進行　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? 答案 (1)土壤農桿菌轉化　啟動子　終止子　標記基因　(2)病毒外殼蛋白基因、病毒的復制酶基因、幾丁質酶基因和抗毒素合成基因　(3)①不敏感?、诒环纸狻?4)目的基因的檢測與鑒定 解析 (1)將目的基因導入植物細胞的常用方法是土壤農桿菌轉化法。構建好的基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子、標記基因、復制原點等。(2)基因工程中常用的抗病基因有病毒外殼蛋白基因、病毒的復制酶基因、幾丁質酶基因和抗毒素合成基因(寫一種

3、即可)。(3)①為了避免馬鈴薯對除草劑敏感,可以修飾除草劑作用的靶蛋白;或者增加馬鈴薯中靶蛋白的表達量,這樣植物吸收除草劑后仍能正常代謝。②還可以通過基因工程引入能夠快速分解除草劑的酶或酶系統(tǒng),從而將除草劑在發(fā)生作用前分解。(4)將目的基因導入受體細胞后,需檢測目的基因是否導入受體細胞。即使目的基因導入了受體細胞,也不一定能夠表達,故一定要在受體生物中檢測出目的基因的產物——相關蛋白質,即要進行目的基因的鑒定。 2.(2017湖北武漢一模,38)基因敲除是應用DNA重組原理發(fā)展起來的一門新興技術?！盎蚯贸毎钡臉嫿ㄟ^程如下: 第一步,從小鼠囊胚中分離出胚胎干細胞(ES),在培養(yǎng)基中擴增

4、。這些細胞中需要改造的基因稱為“靶基因”; 第二步,構建基因表達載體。取與靶基因序列同源的目的基因(同源臂),在同源臂上接入neoR(新霉素抵抗基因)等。由于同源臂與靶基因的DNA正好配對,所以能像“準星”一樣,將表達載體準確地帶到靶基因的位置; 第三步,將表達載體導入胚胎干細胞,并與其內靶基因同源重組,完成胚胎干細胞的基因改造; 第四步,基因改造后的胚胎干細胞增殖、篩選?；驹砣鐖D所示。 請根據上述資料,回答下列問題。 (1)實施基因工程的核心步驟是　　　　　　　　　　,基因表達載體中的　　　　　是位于基因首端的有特殊結構的DNA片段;在構建的過程中所需要的工具酶是　　　　　

5、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (2)如果要獲得一只含目的基因的小鼠,則選擇的受體細胞通常是　　　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (3)上述資料中neoR基因的作用最可能是　　　　　　　　　　　　　　　　。為了鑒定目的基因是否成功表達,有時進行抗原—抗體雜交,目的蛋白相當于　　　　。? (4)該項技術具有廣闊的應用前景,請試舉一例:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? 答案 (1)構建基因表達載體　啟動子　限制性核酸內切酶和DNA連接酶　(2)受精卵　動物受精卵具有全能性(動物不能像植物那樣,利用

6、一個除受精卵以外的獨立的體細胞直接培養(yǎng)成完整的個體)　(3)作為標記基因,以便于篩選　抗原　(4)基因治療、動植物改良、利用動植物生產藥物等 解析 (1)基因工程的核心步驟是基因表達載體的構建?；虮磉_載體中的啟動子是位于基因首端的有特殊結構的DNA片段,是RNA聚合酶識別和結合的位點,能啟動轉錄過程;在構建基因表達載體時,首先要用限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和運載體,其次需要用DNA連接酶將目的基因和運載體連接形成重組DNA分子。(2)受精卵的全能性最高,因此要獲得一只含目的基因的小鼠,常選擇受精卵作為受體細胞。(3)上述資料中,neoR基因(新霉素抵抗基因)可作為標記基因,以便

7、于篩選。為了鑒定目的基因是否成功表達,要進行抗原—抗體雜交,目的蛋白相當于抗原。(4)該項技術具有廣闊的應用前景,可用于基因治療、動植物改良、利用動植物生產藥物等。 3.(2017河北衡水中學一模,38)科學家從某細菌中提取抗鹽基因,轉入煙草并培育成轉基因抗鹽煙草。下圖是轉基因抗鹽煙草的培育過程,含目的基因的DNA和質粒上的箭頭表示相關限制酶的酶切位點。請分析回答下列問題。 (1)在該過程中,研究人員首先獲取了抗鹽基因(目的基因),并采用　　　　　　　　　　技術對目的基因進行擴增,該技術需要的條件是　　　　、酶、原料、模板,該技術必須用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

8、　　　　　　酶;然后構建基因表達載體,基因表達載體中除了具有目的基因、啟動子和終止子之外,還需具有　　　　　　　　。? (2)用圖中的質粒和目的基因構建重組質粒,不能使用SmaⅠ酶切割,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。圖中①②過程為防止質粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化,應選用　　　　　　　　　　　　　酶對外源DNA、質粒進行切割。? (3)為確定轉基因抗鹽煙草是否培育成功,既要用放射性同位素標記的　　　　　　　　　　　作探針進行分子雜交檢測,又要在個體水平上鑒定,后者具體過程是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

9、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ?導學號50074050?? 答案 (1)PCR(聚合酶鏈式反應)　引物　耐高溫的DNA聚合或熱穩(wěn)定DNA聚合　標記基因　(2)SmaⅠ會破壞質粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因　BamHⅠ和HindⅢ　(3)抗鹽基因(或目的基因)　將培育的煙草幼苗栽培于含有一定鹽的土壤中,觀察該煙草植株的生長狀態(tài) 解析 (1)依題意可知:抗鹽基因屬于目的基因,可采用PCR(聚合酶鏈式反應)技術擴增目的基因,該技術需要的條件是引物、酶、原料、模板;利用PCR技術擴增目的基因時,每次循環(huán)都是在 95 ℃ 時進行變性、在55 ℃時進行復制、在72 ℃

10、時延伸,所以該技術必須用耐高溫的DNA聚合酶或熱穩(wěn)定DNA聚合酶(或Taq酶)?；虮磉_載體由目的基因、啟動子、終止子、標記基因等組成。(2)題圖顯示:質粒上的M抗生素抗性基因和目的基因中都含有SmaⅠ酶的識別和酶切位點,若使用SmaⅠ酶切割,會破壞質粒的抗性基因和外源DNA中的目的基因,因此不能使用SmaⅠ酶切割?？果}基因(或目的基因)的兩側都有EcoRⅠ酶的識別和酶切位點,因此用EcoRⅠ酶切割目的基因會出現自身環(huán)化;BamHⅠ和HindⅢ酶識別和酶切位點分別位于目的基因的兩側,而且質粒中也有相應的酶切位點,因此用BamHⅠ和HindⅢ同時進行酶切,能完整地切下該抗原基因,同時保證目的基因

11、與質粒的連接方式的唯一性,防止質粒和含目的基因的外源DNA片段自身環(huán)化。(3)檢測目的基因是否導入受體細胞,在分子水平上進行檢測時,要用放射性同位素標記的抗鹽基因(或目的基因)作探針進行分子雜交檢測;在個體水平上進行鑒定時,可將培養(yǎng)的煙草幼苗栽培于含有一定鹽的土壤中,觀察該煙草植株的生長狀態(tài)。 4.我國菊花主要有杭菊、亳菊、懷菊、貢菊等8種,是藥食兼優(yōu)的代表性植物。研究發(fā)現杭菊具有明顯的抗炎作用,懷菊具有良好的抗病毒作用(但是抗炎作用很弱)。結合所學知識回答下列問題。 (1)欲培育兼有明顯抗炎、抗病毒療效的菊花新品種,用杭菊和懷菊雜交的方法是做不到的,原因是? 　。? (2)基因工程方

12、法為培育上述新品種提供了可能性,在實施基因工程過程中,最關鍵的步驟是　　　　　　　　　　　　　。受體細胞的選擇直接關系到實驗的成功與否以及新生植株的品質,我們一般選取未開花的幼枝的芽尖,理由有　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(寫出兩個)。若想確定杭菊的受體細胞中是否導入了懷菊的抗病毒基因,常用的檢測方法是　　　　　　　　　　　　。? (3)如果利用植物體細胞雜交的方法培育“杭菊懷菊”雜種植株,首先要獲得這兩種植物細胞的　　　　　　　,用聚乙二醇誘導處理后,誘導實驗材料再生出　　　　　,再利用植物組織培養(yǎng)技術培育出雜種植株。? (4)理論上利用植物體細

13、胞雜交和基因工程的方法均可以培育出抗炎、抗病毒的優(yōu)良菊花,這兩項技術的共同特點有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? 答案 (1)二者存在生殖隔離　(2)基因表達載體的構建　不含病毒或含病毒極少　分化程度低或易誘導脫分化和再分化(答案必須是兩個方面)　DNA分子雜交技術　(3)原生質體　細胞壁　(4)定向改造生物(或克服了遠緣雜交不親和的障礙) 解析 (1)杭菊和懷菊屬于兩個不同的物種,二者之間存在生殖隔離,所以二者之間不能進行有性雜交。(2)基因工程的關鍵步驟是基因表達載體的構建;由于幼枝的芽尖具有不含病毒或含病毒極少、分化程度低或易誘導脫分化和再分化的特點,所以通常選取未

14、開花的幼枝的芽尖作為受體細胞;可用DNA分子雜交技術檢測懷菊的抗病毒基因(目的基因)是否導入了受體細胞。(3)植物體細胞雜交技術首先要獲得這兩種植物細胞的原生質體,用聚乙二醇誘導處理后,誘導實驗材料再生出細胞壁,再利用植物組織培養(yǎng)技術培育出雜種植株。(4)植物體細胞雜交技術和基因工程的共同特點是定向改造生物(或克服了遠緣雜交不親和的障礙)。 5.利用相關工程技術可以獲得抗黑腐病雜種黑芥—花椰菜植株,已知野生黑芥具有黑腐病的抗性基因,而花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病,技術人員用一定劑量的紫外線處理黑芥原生質體可使其染色體片段化,并喪失再生能力,再利用此原生質體作為部分遺傳物質的供體與完整的

15、花椰菜原生質體融合,流程如下圖。 據圖回答下列問題。 (1)該過程用到的工程技術有　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　　。? (2)過程①所需的酶是　　　　　　　　　　　　,過程②PEG的作用是　　　　　　　　　　　,經過②操作后,需篩選出融合的雜種細胞,顯微鏡下觀察融合的活細胞中有供體的葉綠體存在,可作為初步篩選雜種細胞的標志。? (3)原生質體培養(yǎng)液中需要加入適宜濃度的甘露醇以保持一定的滲透壓,其作用是　　　　　　　　　　　　　。原生質體經過細胞壁再生,進而分裂和脫分化形成　　　　　　　　　。? (4)若分析再生植株的染色體變異類型,應剪取再生植株和雙親植株的根尖,制成裝

16、片,然后在顯微鏡下觀察比較染色體的　　　　　　　　　;將雜種植株栽培在含有　　　　　　　　的環(huán)境中,可篩選出具有高抗性的雜種植株。?導學號50074051?? 答案 (1)植物體細胞雜交　植物組織培養(yǎng)　(2)纖維素酶和果膠酶　促進原生質體的融合　(3)保持原生質體完整性　愈傷組織　(4)形態(tài)和數目　黑腐病菌 解析 (1)據題圖可知,該流程圖表示先去掉兩種植物細胞的細胞壁,然后誘導融合獲得雜種細胞,通過植物組織培養(yǎng)獲得雜種植株。(2)植物細胞細胞壁的成分是纖維素和果膠,因此采用纖維素酶和果膠酶去掉植物細胞的細胞壁;聚乙二醇(PEG)的作用是讓原生質體融合。(3)去掉細胞壁后獲得的原生質體需要

17、放在適宜濃度的甘露醇溶液中,保持原生質體的完整性,避免失水或吸水;在植物組織培養(yǎng)中,經過脫分化后形成愈傷組織。(4)由于染色體在顯微鏡下能看見,因此可以制作臨時裝片,觀察染色體的形態(tài)和數目,以確定是否發(fā)生染色體變異;對雜種植株進行鑒定最簡單的方法是從個體水平上進行檢測,即接種黑腐病菌,觀察植物是否抗病。 6.(2017河北衡水中學押題檢測,38)細胞的種類不同,特異性表達的蛋白質也不同,如效應T細胞可以產生干擾素,乳腺細胞可以分泌乳腺蛋白,膀胱壁細胞可分泌尿血小板溶素膜蛋白。其中效應T細胞產生的干擾素(IFN)具有抑制細胞分裂、調節(jié)免疫、抗病毒、抗腫瘤等多種作用。請回答下列問題。 (1)通

18、過分析干擾素的氨基酸序列,可人工合成編碼干擾素的　　　　　　　　序列,該序列　　　　　　　(填“是”或“不是”)唯一的。利用PCR的方法對人工合成的干擾素基因擴增時,用　　　　　　方法使DNA變性。? (2)若將干擾素基因導入癌細胞,在　　　　　　的環(huán)境、一定的營養(yǎng),適宜的溫度和pH,氣體環(huán)境等條件下培養(yǎng)癌細胞,可從培養(yǎng)液中源源不斷地提取到干擾素。? (3)目的基因在血液中表達的轉基因動物叫做血液生物反應器。由于某些物質進入血液會影響動物的健康,因此血液生物反應器比較適合生產　　　　　　(選填“胰島素”“抗體”或“干擾素”中的一種或多種)。? (4)乳腺生物反應器的原理是外源基因與　　　

19、　　　　的啟動子構建成基因表達載體,使干擾素基因在乳腺中表達,通過回收乳汁獲得干擾素。? (5)膀胱生物反應器可將干擾素基因插入　　　　　　　　　　　　　基因中,使干擾素分泌到尿液中。與乳腺生物反應器相比,膀胱反應器的優(yōu)勢表現在　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? 答案 (1)脫氧核苷酸　不是　加熱　(2)無菌、無毒　(3)抗體、干擾素　(4)乳腺蛋白基因　(5)尿血小板溶素膜蛋白　生產周期短、不受性別和年齡的限制 解析 (1)目的基因的獲取可以采用人工合成的方法,即通過分析干擾素的氨基酸序列,可人工合成編碼干擾素的脫氧核苷酸序列,由于一種氨基酸可以由多種密碼子決定,因此通過該

20、方法獲得的序列不是唯一的。利用PCR的方法對人工合成的干擾素基因擴增時,用加熱方法使DNA變性。(2)若將干擾素基因導入癌細胞,采用動物細胞培養(yǎng)技術培養(yǎng)癌細胞,可從培養(yǎng)液中源源不斷地提取到干擾素。(3)胰島素在動物的血液中會降低動物的血糖,對動物有害;而抗體和干擾素屬于免疫活性物質,對動物健康有利,因此血液生物反應器比較適合生產抗體、干擾素。(4)乳腺生物反應器的原理是外源基因與乳腺蛋白基因的啟動子構建成基因表達載體,使干擾素基因在乳腺中表達,通過回收乳汁獲得干擾素。(5)膀胱生物反應器可將干擾素基因插入尿血小板溶素膜蛋白基因中,使干擾素分泌到尿液中。與乳腺生物反應器相比,膀胱生物反應器的優(yōu)勢

21、表現在生產周期短、不受性別和年齡的限制。 7.(2017遼寧大連二模,38)白細胞介素4(IL-4)是具有多種免疫學調節(jié)功能的細胞因子,臨床及研究中需要大量高純度的IL-4,以及其高效檢測試劑。下圖是利用單克隆抗體技術制備抗IL-4特異性抗體的過程。回答相關問題。 (1)在免疫系統(tǒng)組成中,IL-4屬于　　　　　　物質。研究人員從外周血中提取到IL-4蛋白分子的mRNA,將其反轉錄成　　　　　　,構建特定表達載體,利用工程菌獲得用于臨床及研究需要的高純度的IL-4蛋白。? (2)圖中所示的a培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)的是　　　　　　細胞,其與M細胞融合產生雙核或多核細胞,再經　　　　　,進一步形成兩

22、個新的單核雜交細胞。? (3)b培養(yǎng)瓶所示過程中,要用特定的選擇性培養(yǎng)基進行細胞篩選,得到的　　　　　　　　　細胞能在體外培養(yǎng)增殖生長。經b獲得的細胞,還需要進行　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (4)c培養(yǎng)瓶中培養(yǎng)的細胞是　　　　　　　　　　　　的雜交瘤細胞。制備IL-4單克隆抗體的過程中,細胞培養(yǎng)瓶通常置于特定培養(yǎng)箱中進行細胞培養(yǎng),要求培養(yǎng)瓶松蓋,主要目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? 答案 (1)免疫活性　cDNA　(2)骨髓瘤　有絲分裂　(3)融合的雜種(雜交瘤)　克隆化培養(yǎng)和抗體檢測(或答“克隆化培

23、養(yǎng)和專一抗體陽性檢測”)　(4)分泌抗IL-4抗體(答出此意即可)　讓O2進入培養(yǎng)瓶以供細胞代謝、使CO2進入培養(yǎng)瓶維持培養(yǎng)液的pH 8.近年來,由于食品安全、環(huán)境污染等問題的加重,胃癌的發(fā)病率不斷增加。常見的切除、化療、放療等治療手段對病人的身體副作用較大,而“生物導彈”(借助單克隆抗體的導向作用,能將藥物定向帶到癌細胞所在位置)的定向治療為胃癌患者帶來了福音。下圖是“生物導彈”——抗人體胃癌的單克隆抗體的制備過程。 回答下列問題。 (1)幽門螺旋桿菌的感染與胃癌的發(fā)生密切相關,幽門螺旋桿菌從細胞結構上與人體細胞相比,最顯著的特點是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?

24、 (2)從免疫學的角度分析,圖中實驗小鼠注射的甲是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,從小鼠的　　　　(免疫器官)中可獲得相應的B淋巴細胞。? (3)誘導細胞融合形成細胞乙的原理是　　　　　　　。若只考慮細胞的兩兩聯合,理論上乙有　　　種類型,符合要求的細胞特點是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? (4)丙需進行克隆化培養(yǎng)和專一抗體檢測,經多次篩選后可獲得數量較多的能分泌所需抗體的細胞丁,細胞丁可在體外條件下大規(guī)模培養(yǎng),也可以注射到小鼠　　　　內進行體內培養(yǎng),從而獲得大量的單克隆抗體。該抗胃癌單克隆抗體與從動物血清中分離的抗體相比,最主要的優(yōu)點是　　　　　　　

25、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。? 答案 (1)沒有核膜包被的細胞核　(2)能與抗人體胃癌抗體特異性結合的抗原　脾臟　(3)細胞膜的流動性　3　既能大量繁殖又能產生特異性抗體　(4)腹腔　特異性強,靈敏度高,并可大量制備 解析 (1)幽門螺旋桿菌是原核生物,幽門螺旋桿菌從細胞結構上與人體細胞相比,最顯著的特點是沒有核膜包被的細胞核。(2)從免疫學的角度分析,圖中實驗小鼠注射的甲是能與抗人體胃癌抗體特異性結合的抗原,從小鼠的脾臟中可獲得相應的B淋巴細胞。(3)誘導細胞融合形成細胞乙的原理是細胞膜的流動性,若只考慮細胞的兩兩融合,理論上乙有3類,B淋巴細胞與B淋巴細胞的融合,骨髓瘤細胞與骨髓瘤細胞的融合,B淋巴細胞與骨髓瘤細胞的融合。符合要求的細胞的特點是既能無限制增殖,又能產生特異性抗體。(4)經過篩選后的雜交瘤細胞,可在體外條件下大規(guī)模培養(yǎng),也可以注射到小鼠腹腔內進行體內培養(yǎng),從而獲得大量的單克隆抗體。該胃癌單克隆抗體與從動物血清中分離的抗體相比,最主要的優(yōu)點是特異性強,靈敏度高,可大量制備。