2020版高考二輪生物練習-專題強化練(十九) 基因工程與細胞工程

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1、專題強化練(十九)基因工程與細胞工程 時間:45分鐘 非選擇題 1. (2019四川攀枝花模擬)基因工程又稱為DNA重組技術(shù),回答相關問題。 (1) 在基因工程中，獲取目的基因主要有兩大途徑，即和從生物材料中分離;分子水平 上檢測目的基因是否成功導入酵母菌的方法。 (2) 在基因表達載體中，啟動子是聚合酶識別并結(jié)合的部位;若采用原核生物作為基因表達載 體的受體細胞，最常用的原核生物；假設某種轉(zhuǎn)基因作物因為受到病毒感染而 減產(chǎn)，若要以該轉(zhuǎn)基因作物為材料獲得脫毒苗，應選用.作為外植體進行組織培養(yǎng)。 (3) 利用某植物的成熟葉片為材料，同時構(gòu)建cDNA文庫和基因組文庫,兩個文庫相比

2、，cDNA文庫中含 有的基因數(shù)目比基因組文庫中的少，其原因。 答案(1)人工合成DNA分子雜交 (2) RNA大腸桿菌莖尖 (3) cDNA文庫只有葉細胞已轉(zhuǎn)錄(或已表達)的基因，而基因組文庫中含有該植物的全部基因解析(1)在基因工程中，獲取目的基因主要有兩大途徑，即人工合成和從生物材料中分離，人工合成可通過反轉(zhuǎn)錄法或人工化學合成法，從生物材料中分離即通過基因文庫法;分子水平上檢測目的基因是否成功導入酵母菌的方法是DNA分子雜交。 (2) 基因表達載體的組成包括目的基因+啟動子+終止子+標記基因,其中啟動子是RNA聚合酶識 別并結(jié)合的部位;若采用原核生物作為基因表達載體的受體細胞，

3、由于細菌繁殖速度快，故最常用的原核生物是大腸桿菌等細菌。假設某種轉(zhuǎn)基因作物因為受到病毒感染而減產(chǎn)，若要以該轉(zhuǎn)基因作物為材料獲得脫毒苗，應選用莖尖作為外植體進行組織培養(yǎng)。 (3) 由于cDNA文庫中只含有葉細胞已轉(zhuǎn)錄(或已表達)的基因，而基因組文庫中含有該植物的全部基因，故兩個文庫相比,cDNA文庫中含有的基因數(shù)目比基因組文庫中的少。 2. (2019山東德州一模)Bar基因存在于青麻、黑麥草等生物體內(nèi)，其編碼的酶可使除草劑草丁膦失去毒害作用。培育轉(zhuǎn)Bar基因大豆，對于控制豆田雜草有重要意義。為了把Bar基因?qū)氪蠖辜毎?，需將Bar基因插入pUC18質(zhì)粒中構(gòu)建中間表達載體,然后與Ti質(zhì)粒重組

4、為重組表達載體系統(tǒng)。如圖為 pUC18質(zhì)粒的結(jié)構(gòu)示意圖，回答下列問題。 iacZ 競：飆節(jié)密需索抗性菇因 廉點沁;卩-半乳購肯醉辛因r其編叫的p半乳粉斷可以將培養(yǎng)基申的X—gHl水銀.使曲莓呈藍爸.否剛，篤藩呈白色* (1) 不能利用黑麥草與大豆進行有性雜交的方法讓大豆獲得Bar基因，原因 是。 (2) 構(gòu)建中間表達載體時，為了便于篩選出含有Bar基因的重組質(zhì)粒，需將Bar基因插入到pUC18質(zhì)粒 的中形成重組質(zhì)粒并導入大腸桿菌，然后在添加的培養(yǎng)基 上培養(yǎng)大腸桿菌,菌落呈白色的即為含中間表達載體的大腸桿菌。 ⑶中間表達載體需插入到Ti質(zhì)粒的中才能將Bar基因整合到植

5、物細胞的染色體 DNA上，原因」。 (4) 可通過法直接將重組表達載體導入大豆細胞的原生質(zhì)體。導入Bar基因的 原生質(zhì)體需，經(jīng)脫分化形，再進一步分化才能獲得轉(zhuǎn)Bar 基因大豆植株。 答案(1)黑麥草與大豆之間存在生殖隔離 (2) lacZ氨芐青霉素和X-gal (3) T-DNAT-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細胞并整合到受體細胞的染色體DNA上 (4) 顯微注射再生出細胞壁愈傷組織 解析⑴由于黑麥草與大豆之間存在生殖隔離，因此不能利用黑麥草與大豆進行有性雜交的方法讓大豆獲得Bar基因。 (2) 根據(jù)圖中信息可知,lacZ基因編碼卩-半乳糖苷酶,卩-半乳糖苷酶可以將培養(yǎng)基中的X-ga

6、l水解，使菌落呈藍色，否則菌落呈白色。因此，構(gòu)建中間表達載體時,為了便于篩選出含有Bar基因的重組質(zhì)粒，需將Bar基因插入到pUC18質(zhì)粒的lacZ中形成重組質(zhì)粒并導入大腸桿菌,然后在添加氨芐青霉素和X-gal的培養(yǎng)基上培養(yǎng)大腸桿菌,菌落呈白色的即為含中間表達載體的大腸桿菌。 (3) Ti質(zhì)粒上的T-DNA可轉(zhuǎn)移至受體細胞，并且整合到受體細胞染色體的DNA上。根據(jù)這一特點，如果將目的基因插入到Ti質(zhì)粒的T-DNA上，通過農(nóng)桿菌的轉(zhuǎn)化作用,就可以把目的基因整合到植物細胞中染色體的DNA上。 (4) 可通過顯微注射法直接將重組表達載體導入大豆細胞的原生質(zhì)體。導入Bar基因的原生質(zhì)體需再生出細胞

7、壁，經(jīng)脫分化形成愈傷組織，再進一步分化才能獲得轉(zhuǎn)Bar基因大豆植株。 3. (2019湖南衡陽一模)胰島素是治療胰島素依賴糖尿病的特效藥物，但是天然胰島素在人體內(nèi)的壽命只有幾個小時，通過蛋白質(zhì)工程改變胰島素的空間結(jié)構(gòu)，以延長胰島素的半衰期，可以得到長效胰島素如圖是用蛋白質(zhì)工程設計長效胰島素的生產(chǎn)過程。 回答下列問題。 (1) 基因工程中限制酶切割后的運載體與目的基因能再次拼接的理由。 (2) 在基因工程中獲取目的基因的方法除圖中方法，還有利用PCR技術(shù)擴增 和。 (3) 上述基因工程中除質(zhì)粒外,也可作為運載體。 (4) 構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關鍵，圖中構(gòu)建新的胰島素

8、模型的主要依據(jù) 是。 (5) 若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細胞，原因 是。 ⑹新的胰島素為什么還要加工、修飾?。 答案(1)切割產(chǎn)生的末端相同 (2) 從基因文庫中獲取 (3) 噬菌體 (4) 蛋白質(zhì)的預期功能 (5) 未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱 (6) 大腸桿菌沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體無法加工胰島素 解析(1)基因工程中用相同的限制酶切割目的基因和質(zhì)粒使其具有相同的末端，再依據(jù)堿基互補配對的原則進行拼接。 ⑵在基因工程中獲取目的基因的方法除圖中人工合成的方法以外，還有利用PCR技術(shù)擴增和從基因文庫中獲取。

9、 (3) 上述基因工程的受體細胞是大腸桿菌，運載體可以是質(zhì)粒，也可以是噬菌體。 (4) 構(gòu)建新的蛋白質(zhì)模型是蛋白質(zhì)工程的關鍵，圖中構(gòu)建新的胰島素模型的主要依據(jù)是蛋白質(zhì)的預期功能。 (5) 若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細胞，原因是未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱。 (6) 新的胰島素是由大腸桿菌合成的，因為大腸桿菌沒有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體，無法加工胰島素，所以新的胰島素還要加工、修飾。 4. (2019陜西西安一模)草莓是人們經(jīng)常食用的一種水果，有較高的營養(yǎng)價值。草莓是無性繁殖的作物，長期種植會使病毒積累在體內(nèi)，產(chǎn)量降低，品質(zhì)下降。

10、如圖是利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育草莓脫毒苗的過程，請據(jù)圖回答下列問題。 —~■二’—~~:也—7n—— 外植體1-T愈傷組織1-胚狀體k脫毒苗k草莓植株 (1) 外植體能夠形成幼苗所依據(jù)的原理是。培育脫毒苗時，一般選取 作為外植體，其依據(jù)是_。 (2) ①是脫分化過程，細胞脫分化是指已經(jīng)分化的細胞，經(jīng)過誘導后，失去其而轉(zhuǎn)變 為未分化細胞的過程。②是過程。 (3) 研究表明，多倍體草莓產(chǎn)量高于二倍體,利用組織培養(yǎng)技術(shù)獲得多倍體草莓的方法有兩種:一是使用. (藥劑)處理草莓的愈傷組織，再經(jīng)培養(yǎng)獲得多倍體植株;二是利用(藥劑)誘導草莓 體細胞融合形成雜種細胞后，再經(jīng)組織培養(yǎng)獲得多倍體

11、植株,這種育種技術(shù)被稱為 技術(shù)。 答案(1)植物細胞的全能性莖尖(或芽尖或根尖)植物分生區(qū)附近(莖尖)病毒極少，甚至無病毒 (2) 特有的結(jié)構(gòu)和功能再分化 (3) 秋水仙素聚乙二醇(PEG)植物體細胞雜交 解析|(1)植物體的任何一個細胞都具有發(fā)育成完整植株的潛能，稱為植物細胞的全能性。外植體能夠形成幼苗所依據(jù)的原理是植物細胞的全能性。培育脫毒苗時，一般選取莖尖(或芽尖或根尖)作為外植體，其依據(jù)是植物分生區(qū)附近(莖尖)病毒極少，甚至無病毒。 (2) 已分化的細胞經(jīng)過誘導后失去其特有的結(jié)構(gòu)和功能而轉(zhuǎn)變成未分化細胞的過程叫脫分化。 ②是再分化過程,再分化是指已經(jīng)脫分化的愈傷組織在一定

12、條件下，再分化出胚狀體，形成完整植株。 (3) 秋水仙素可以誘導產(chǎn)生多倍體,使用秋水仙素處理草莓的愈傷組織,再經(jīng)培養(yǎng)獲得多倍體植株;也可以利用聚乙二醇(PEG)誘導草莓體細胞融合形成雜種細胞后，再經(jīng)組織培養(yǎng)獲得多倍體植株，這種育種技術(shù)被稱為植物體細胞雜交(技術(shù))。 5. (2019遼寧撫順一模)如圖為某同學根據(jù)雜交瘤技術(shù)的方法，設計生產(chǎn)破傷風桿菌抗體的實驗方案。請據(jù)圖回答下列問題。 m淋巴刪胞 &⑤(小跟脫腳 丹腿摘輜胞 (1) 制備單克隆抗體的過程中用到的動物細胞工程的技術(shù)手段 和。 (2) 制備單克隆抗體的免疫學基本原理。 (3) 該方案能達到預期效果嗎?，原因。

13、(4) 圖中過程②中常用作為誘導劑。如果能成功獲得理想的雜交瘤細胞,該細胞 的特點是(答兩點)。 (5) 破傷風桿菌的抗體最終可從和小鼠腹水中提取。 答案(1)動物細胞培養(yǎng)動物細胞融合(2)每一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體(3)不能沒有將抗原注入小鼠體內(nèi)，無法獲得產(chǎn)生單一抗體的B淋巴細胞(4)滅活的病毒既能產(chǎn)生專一抗體,又能迅速大量繁殖 (5)細胞培養(yǎng)液 解析|(1)制備單克隆抗體的過程中用到的動物細胞工程的技術(shù)手段有動物細胞培養(yǎng)和動物細胞融合兩項生物技術(shù)。 (2) 制備單克隆抗體的免疫學基本原理是每一個B淋巴細胞只分泌一種特異性抗體。 ⑶要制備單克隆抗體，首先要將抗原注

14、入到小鼠體內(nèi)，從小鼠脾臟中獲得能夠產(chǎn)生單一抗體的B淋巴細胞，因此圖中實驗不能達到預期效果。 (4) 圖中過程②中常用滅活的仙臺病毒作為誘導劑。如果能成功獲得理想的雜交瘤細胞,該細胞具有雙親細胞的遺傳物質(zhì)，既能產(chǎn)生專一抗體，又能迅速大量繁殖。 (5) 破傷風桿菌的抗體最終可從細胞培養(yǎng)液和小鼠腹水中提取。 6. (2019山西模擬)如圖表示通過現(xiàn)代生物技術(shù)制備單克隆抗體的兩種途徑，其中①?⑥表示相關過程。請分析并回答下列問題。 注VI基因是無限增殖調(diào)控基因。 (1)細胞A的名稱。與通過傳統(tǒng)方法獲得的抗體相比，通過上述兩種途徑得到的單克 隆抗體具有的顯著優(yōu)點是。 (2) 通過過

15、程④可獲得V1基因。用技術(shù)可以獲得更多的V1基因。 ⑶抗體1與抗體2的氨基酸排列順序相同,兩者的生物活f傾“相同”或“不相同”)，原 因是。 ⑷除通過上述途徑獲得的單克隆抗體外，請再寫一種目前應用動物細胞工程技術(shù)生產(chǎn)的生物制品:一 答案1(1)漿細胞特異性強、靈敏度高、可大量制備 (2)逆轉(zhuǎn)錄PCR (3) 不相同抗體2是大腸桿菌產(chǎn)生的,其形成過程沒有經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工,抗體1是雜交瘤細胞產(chǎn)生的,其形成過程經(jīng)過了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工 (4) 疫苗、干擾素、酶、激素等 解析1(1)由圖示可知，細胞A的名稱是漿細胞。與通過傳統(tǒng)方法獲得的抗體相比，通過上述兩種途徑得到的單克

16、隆抗體具有的顯著優(yōu)點是特異性強、靈敏度高、可大量制備。 (2) 由圖示可知，通過過程④逆轉(zhuǎn)錄可獲得V1基因。用PCR技術(shù)可以獲得更多的V1基因。 (3) 抗體1與抗體2的氨基酸排列順序相同,兩者的生物活性不相同,原因是抗體2是大腸桿菌產(chǎn)生的，其形成過程沒有經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工，抗體1是雜交瘤細胞產(chǎn)生的，其形成過程經(jīng)過了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工。 (4) 應用動物細胞工程技術(shù)生產(chǎn)的生物制品很多，如:疫苗、干擾素、酶、激素等。 7. (2019黑龍江齊齊哈爾一模)馬鈴薯植株在長期栽培過程中容易遭受病毒的侵染，從而導致嚴重減產(chǎn)科學家通過基因工程技術(shù)將抗病毒的PVX基因成功導入馬鈴薯細胞中

17、，培育出抗病毒的馬鈴薯植株回答下列問題。 ⑴以相關mRNA為材料在酶的作用下，可以獲得抗病毒的PVX基因。將獲得 的PVX基因在體外進行擴增，可以采用(填中文名稱)，該技術(shù)中所利用的特殊酶 是 (2) 若要使抗病毒的PVX基因在受體細胞中復制并表達,需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將抗病毒的 PVX基因?qū)胧荏w細胞,其原因是目的基因無。(答出兩 點即可) (3) 在進行基因操作時，將抗病毒的PVX基因?qū)腭R鈴薯細胞常用的方法為。 檢測目的基因是否表達出相應的蛋白質(zhì),在個體水平上可以用。 (4) 相比于將抗病毒基因?qū)胫参锛毎募毎酥校魧⒖共《净驅(qū)胫参锛毎娜~綠體基因組中具有

18、很多優(yōu)勢，從環(huán)境保護和生物工程安全性問題的角度分析，其優(yōu)勢體現(xiàn) 在。 答案1(1)反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈式反應熱穩(wěn)定DNA聚合酶 (2)復制原點、表達所需的啟動子、終止子 (3) 農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法相應病毒接種馬鈴薯植株 (4) 花粉中的精子細胞中通常不存在葉綠體，導入葉綠體基因組中的抗病毒基因不會隨花粉擴散傳播，從而不會產(chǎn)生基因污染 解析|(1)以RNA為模板合成DNA的過程為逆轉(zhuǎn)錄過程，該過程需要逆轉(zhuǎn)錄酶的催化;體外擴增目的基因可采用PCR技術(shù)，其中文名稱為聚合酶鏈式反應,該技術(shù)中所利用的特殊酶是熱穩(wěn)定DNA聚合酶。 (2) 若要使抗病毒的PVX基因在受體細胞中復制并表達，需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將抗病毒 的PVX基因?qū)胧荏w細胞,其原因是目的基因無復制原點、表達所需的啟動子、終止子。 (3) 將目的基因?qū)胫参锛毎Ｓ棉r(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法;檢測目的基因是否表達出相應的蛋白質(zhì)，在個體水平上可以采用相應病毒接種馬鈴薯植株。 (4) 相比于將抗病毒基因?qū)胫参锛毎募毎酥校魧⒖共《净驅(qū)胫参锛毎娜~綠體基因組中具有很多優(yōu)勢，體現(xiàn)在花粉中的精子細胞中通常不存在葉綠體，導入葉綠體基因組中的抗病毒基因不會隨花粉擴散傳播，從而不會產(chǎn)生基因污染。 7