科学家将人的生长激素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组doc.docx

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科学家将人的生长激素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组doc

科学家将人的生长激素基因与大肠杆菌的DNA分子进行重组，并成功地在大肠杆菌中得以表达。

但在进行基因工程的操作过程中，需使用特定的限制酶切割目的基因和质粒，便于重组和筛选。

已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—↓GATC—，请据图回答：

（1）过程①所需要的酶是________。

（2）在构建基因表达载体的过程中，应用限制酶______切割质粒，用限制酶______切割目的基因。

用限制酶切割目的基因和载体后形成的黏性末端通过__________________原则进行连接。

人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分子进行重组，原因是

________________________________________________________________________。

（3）在过程③中一般将受体大肠杆菌用________________进行处理，以增大____________的通透性，使含有目的基因的重组质粒容易进入受体细胞。

（4）将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上，得到如图a所示的结果（圆点表示菌落），该结果说明能够生长的大肠杆菌中已导入了____________________，反之则没有导入；再将灭菌绒布按到培养基a上，使绒布表面沾上菌落，然后将绒布按到含四环素的培养基上培养，得到如图b所示的结果（圆圈表示与图a中培养基上对照无菌落的位置）。

与图b圆圈相对应的图a中的菌落表现型是__________________________，这些大肠杆菌中导入了________________。

（5）人体的生长激素基因能在大肠杆菌体内成功表达是因为______________________。

目的基因导入大肠杆菌中后表达的过程是______________________________________。

答案　

（1）逆转录酶　

（2）Ⅰ　Ⅱ　碱基互补配对　人的基因与大肠杆菌DNA分子的双螺旋结构相同　（3）CaCl2溶液　细胞壁　（4）普通质粒或重组质粒　抗氨苄青霉素而不抗四环素　重组质粒　（5）二者共用一套密码子　生长激素基因→mRNA→生长激素

解析　

（1）目的基因的获取途径有三条，很明显，题图中是通过逆转录法来获取目的基因的，过程①所需要的酶应是逆转录酶。

（2）根据限制酶Ⅰ的识别序列和切点为“—G↓GATCC—”、限制酶Ⅱ的识别序列和切点为“—↓GATC—”，结合图示质粒及目的基因上的相关碱基序列推知，在构建基因表达载体的过程中，应用限制酶Ⅰ切割质粒，用限制酶Ⅱ切割目的基因。

人的生长激素基因与大肠杆菌的DNA分子可以进行重组，说明人的基因与大肠杆菌DNA分子的双螺旋结构相同，即基因是生物遗传物质结构和功能的基本单位。

（3）将目的基因导入细菌细胞中的方法是Ca2＋处理法，使其细胞壁通透性增强，便于将含有目的基因的重组质粒导入受体细胞。

（4）在含氨苄青霉素的培养基上能形成菌落，说明导入了普通质粒或重组质粒，再将其在含有四环素的培养基上培养，得到如图b所示的结果，说明与图b圆圈相对应图a中的菌落是含有重组质粒的大肠杆菌。

（5）目的基因能成功地在大肠杆菌中得以表达，则说明人和大肠杆菌等生物共用一套（遗传）密码子。

人的生长激素基因通过转录形成信使RNA，再通过翻译，形成人的生长激素，其表达的过程即生长激素基因→mRNA→生长激素。

10．植物组织培养是克隆植物的一种方法，其过程如图所示，据图回答下列问题。

（1）为了获得脱毒植株，外植体往往取自植物的花芽、叶芽等处的分生组织，其原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）培养皿中的培养基中除需添加营养物质外，还需要添加植物激素，其目的是诱导外植体________________。

（3）在生产实践中为获得大量的细胞产物，如紫杉醇，可将①______________放入液体培养基中，经机械作用分散成单个细胞，制备成细胞悬浮液，再经过____________即可获得大量细胞。

（4）植物组织培养过程需要在植物生长和繁殖的最适条件下进行，否则在光学显微镜下可能观察到细胞的______________________发生了异常，进而导致植物性状遗传不稳定甚至出现不育。

（5）植物组织培养技术不仅应用于花卉和果树的快速大量繁殖以及脱毒植株的获取，还广泛应用于______________________、______________、____________等育种过程。

答案　

（1）这些部位很少受到病毒等的侵害　

（2）脱分化和再分化　（3）愈伤组织　细胞分裂　（4）染色体结构或数目

（5）植物体细胞杂交育种　基因工程育种　单倍体育种

解析　

（1）刚长出的茎尖或芽尖还没有受到病毒的侵染，因此用这些部位的细胞作植物组织培养的材料，可以获得脱毒植株。

（2）在植物组织培养时，常用生长素和细胞分裂素来诱导外植体形成愈伤组织，生根发芽，从而形成新的植物体。

（3）紫杉醇是细胞代谢产物，可通过对愈伤组织进行机械处理获得大量的单细胞，再经过细胞有丝分裂获得大量细胞，以形成大量的细胞代谢产物。

（4）在植物形成愈伤组织时，很容易发生细胞融合，从而使植物发生染色体结构或数目的变异。

（5）植物组织培养技术除了用于微型繁殖、脱毒植株的培育，还可以用于植物体细胞杂交育种、基因工程育种和单倍体育种等多个方面。

11．（2013·天津卷，9节选）花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病。

野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。

用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。

再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株。

流程如下图：

据图回答下列问题：

（1）过程①所需的酶是______________________________________________________。

（2）过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的________存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。

（3）原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是________________。

原生质体经过________再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织。

（4）若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和________植株的根尖，通过________、________、染色和制片等过程制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。

答案　

（1）纤维素酶和果胶酶　

（2）叶绿体　（3）保持

原生质体完整性　细胞壁　（4）双亲（或花椰菜和黑芥）　解离　漂洗

解析　

（1）过程①是利用纤维素酶和果胶酶去除幼叶细胞和根细胞的细胞壁，制备相应原生质体；

（2）过程②在PEG的作用下两个原生质体融合在一起，形成杂种细胞，来自幼叶的原生质体中有叶绿体存在，可以作为显微镜下初步筛选杂种细胞的标志；（3）原生质体及刚形成的杂种细胞因为没有了细胞壁的束缚作用，必须浸泡在适宜浓度且无毒害作用的等渗溶液中，以保持原生质体的完整性，原生质体经过细胞壁的再生后，才能进而分裂和脱分化形成愈伤组织。

（4）若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和双亲植株的分生组织（如根尖），通过解离、漂洗、染色和制片等过程制成装片，再在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。

12．下面是将乙肝病毒控制合成病毒表面主蛋白的基因HBsAg导入巴斯德毕赤酵母菌生产乙肝疫苗的过程及有关资料，请分析回答下列问题。

资料1　巴斯德毕赤酵母菌是一种甲基营养型酵母菌，能将甲醇作为其唯一碳源，同时AOX1基因也会因受到诱导而表达。

资料2　巴斯德毕赤酵母菌体内无天然质粒，所以科学家改造出了图1所示的pPIC9K质粒用作载体，其与目的基因形成的重组质粒经酶切后可以与酵母菌染色体发生同源重组，将目的基因整合于染色体中以实现表达。

（1）如果要将HBsAg基因和pPIC9K质粒重组，应该在HBsAg基因两侧的A和B位置接上________、_______限制酶识别序列，这样设计的优点是避免质粒和目的基因自身环化。

（2）酶切获取HBsAg基因后，需用________将其连接到pPIC9K质粒上，形成重组质粒，并将其导入大肠杆菌以获取________________。

（3）步骤3中应选用限制酶________来切割重组质粒获得重组DNA，然后将其导入巴斯德毕赤酵母菌细胞。

（4）为了确认巴斯德毕赤酵母菌转化是否成功，在培养基中应该加入卡拉霉素以便筛选，转化后的细胞中是否含有HBsAg基因，可以用__________________方法进行检测。

（5）转化的酵母菌在培养基上培养一段时间后，需要向其中加入________以维持其生活，同时诱导HBsAg基因表达。

（6）与大肠杆菌等细菌相比，用巴斯德毕赤酵母菌细胞作为基因工程的受体细胞，其优点是在蛋白质合成后，细胞可以对其进行________并分泌到细胞外，便于提取。

答案　

（1）SnaBⅠ　AvrⅡ　

（2）DNA连接酶　大量重组质粒　（3）BglⅡ　（4）DNA分子杂交　（5）甲醇　（6）加工（修饰）

解析　

（1）重组质粒上的目的基因若要表达，需要目的基因的首尾含有启动子和终止子。

而SnaBⅠ、AvrⅡ识别的序列在启动子和终止子之间，只要在目的基因两侧的A和B位置分别接上这两种序列，并用SnaBⅠ、AvrⅡ这两种限制酶对质粒和目的基因同时进行切割，便会各自出现相同的黏性末端，便于重组与表达，同时可防止自身环化，因此在HBsAg基因两侧的A和B位置应接上SnaBⅠ和AvrⅡ限制酶的识别序列。

（2）①用DNA连接酶可将切割后的HBsAg基因和pPIC9K质粒连接成重组质粒；②将重组质粒导入大肠杆菌体内，目的是利用大肠杆菌的无性繁殖，短时间内获取大量的重组质粒。

（3）重组DNA的两侧分别是启动子和终止子，除BglⅡ外，其他限制酶均会破坏含有启动子、终止子的目的基因。

（4）可用DNA分子杂交技术检测巴斯德毕赤酵母菌内是否导入了目的基因。

（5）资料1显示，甲醇为该酵母菌的唯一碳源，同时可诱导HBsAg基因表达。

（6）酵母菌为真核生物，细胞内具有能对分泌蛋白进行加工的内质网和高尔基体等细胞器，细菌等原核生物不具有内质网和高尔基体等细胞器。

根据基因工程的有关知识，回答下列问题：

（1）限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段，

其末端类型有__________和__________。

（2）质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：

AATTC……G

G……CTTAA

为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性核酸内切酶切割，该酶必须具有的特点是____________________________。

（3）按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即__________DNA连接酶和__________DNA连接酶。

（4）反转录作用的模板是__________，产物是______。

若要在体外获得大量反转录产物，常采用__________技术。

（5）基因工程中除质粒外，__________和__________也可作为运载体。

（6）若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是______________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）黏性末端　平末端　

（2）切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同　（3）E·coli　T4　（4）mRNA（或RNA）　cDNA（或DNA）　PCR　（5）λ噬菌体的衍生物　动植物病毒　（6）未处理的大肠杆菌吸收质粒（外源DNA）的能力极弱

解析　限制性核酸内切酶切割DNA分子形成的末端通常有两种，即黏性末端和平末端。

为使运载体和目的基因连接，二者必须具有相同的黏性末端，因而当使用除EcoRⅠ之外的其他酶进行切割时，应该产生相同的黏性末端。

DNA连接酶的来源有两个：

一是大肠杆菌，二是T4噬菌体。

反转录是由RNA形成DNA的过程，获得大量反转录产物时常用PCR扩增技术。

基因工程常用的运载体是质粒，除此以外，λ噬菌体的衍生物和动植物病毒也可作为运载体。

如果用大肠杆菌作为受体细胞，必须用钙离子处理，使其处于感受态（此状态吸收外源DNA的能力增强）。

5．有性生殖的生物产生后代需进行受精作用，植物体细胞杂交要进行原生质体的融合，单克隆抗体的制备需进行动物细胞融合，可见细胞的融合技术有着广泛的应用。

如图为细胞融合的简略过程，请据图回答相关问题：

（1）若a、b分别表示白菜和

甘蓝两种植物的体细胞，则采用化学法形成c时，一般是

用________作为诱导剂。

由d形成杂交植株的过程所依据的原理是______________，

从本质上讲，“白菜—甘蓝”杂种植株具有的性状是____________________的结果。

（2）若a、b分别是基因型为Hhrr、hhRr的两个烟草品种的花粉，且这两对基因分别位于两对同源染色体上。

由于一对隐性纯合基因（rr或hh）的作用，在光照强度大于800lx时都不能生长。

要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为HhRr的杂种细胞，较为简便的筛选方法是____________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）若a、b分别为骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，假设仅考虑某两个细胞的融合，则可形成________种类型的细胞d，因此需用特定的选择培养基筛选出________细胞用于培养。

选出此细胞后，还需进行________培养和________检测，经多次筛选，就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。

（4）临床使用的小鼠免疫后制备的鼠源性单抗，存在一些弊端，其中之一是会引起人体抗鼠源性抗体反应。

某病人连续隔周注射某种鼠源性单抗治疗一种病毒感染性疾病，开始病毒量明显减少，一段时间后，这种病毒量又开始上升，排除病毒变异的因素，上升的原因还可能是人体产生________________________，使鼠源性抗体不能发挥抗病毒的作用。

研究人员应用________________，改造了鼠源性抗体分子的结构，降低了鼠源性抗体的人体反应。

答案　

（1）聚乙二醇　植物细胞的全能性　基因选择性表达

（2）在大于800lx的光照条件下培养　（3）3　杂交瘤　克隆化　抗体　（4）抗鼠源性抗体的抗体，中和了鼠源性抗体　蛋白质工程

解析　

（1）诱导植物细胞融合的方法有化学方法和物理方法，化学方法一般用聚乙二醇。

从杂种细胞到杂种植株的过程说明细胞具有全能性，杂种植株具有的性状是基因选择性表达的结果。

（2）由题干信息可知，在大于800lx的光照条件下，基因型中含rr或hh的不能生长，因此要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为HhRr的杂种细胞，应在大于800lx的光照条件下培养。

（3）仅考虑某两个细胞的融合，则可能形成瘤细胞—瘤细胞、B淋巴细胞—B淋巴细胞、瘤细胞—B淋巴细胞3种融合细胞，需要选择性培养既能迅速大量增殖，又能产生专一性抗体的杂交瘤细胞，对选择出的杂交瘤细胞还需进行克隆化培养和抗体检测，经多次筛选，就可以获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。

（4）鼠源性单抗引起人体产生抗鼠源性抗体反应过程中，鼠源性单抗成为抗原，机体针对性产生相应的抗体即抗鼠源性抗体的抗体，抗鼠源性抗体的抗体会中和鼠源性单抗使之失去抗病毒的功效。

用蛋白质工程改造鼠源性抗体分子的结构，可降低鼠源性抗体的人体反应。

人绒毛膜促性腺激素（HCG）是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，制备抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。

如图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图，请分析回答问题。

（1）制备单克隆抗体过程中要用到____________和____________技术。

（2）制备单克隆抗体过程中，给小鼠注射的HCG相当于_

_______，使小鼠产生分泌相应________的淋巴细胞，此过程属于特异性免疫中的________免疫。

（3）细胞内DNA的合成一般有两条途径，主途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基嘌呤可以阻断此途径。

辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下，经酶的催化作用合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。

①利用DNA合成途径不同的特点配制的HAT培养基含有多种成分，其中添加的__________成分具有筛选杂交瘤细胞的作用。

②最终筛选获得的杂交瘤细胞的特点是_____________

_________________________

________________________________________________________________________。

（4）此过程生产的单克隆抗体可以与__________________________________特异性结合，从而诊断早孕。

个性分析　

（1）制备单克隆抗体过程中，需要将骨髓瘤细胞和能产生特定抗体的B淋巴细胞进行融合形成杂种细胞，因此用到动物细胞融合技术；培育、筛选符合要求的杂种细胞用到动物细胞培养技术。

（2）给小鼠注射HCG，刺激小鼠进行体液免疫，生成产生抗HCG抗体的B淋巴细胞，因此HCG属于抗原。

（3）骨髓瘤细胞的DNA合成没有辅助途径，只有主途径，所以在培养基中加入氨基嘌呤，可阻断骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合体的增殖。

B淋巴细胞虽然有两条途径，但是该细胞没有在体外无限增殖的特点，因此细胞将衰老凋亡。

杂交瘤细胞内含两种DNA的合成途径，因此在选择培养基上杂交瘤细胞能生存并无限增殖。

经免疫的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂交瘤细胞，既能无限增殖，又能产生特异性抗体。

（4）此单克隆抗体是针对人绒毛膜促性腺激素（HCG）作抗原产生的，可以与人绒毛膜促性腺激素（HCG）特异性结合。

答案　

（1）动物细胞培养　动物细胞融合　

（2）抗原　抗体　体液　（3）①氨基嘌呤　②能无限增殖并分泌特异性抗体

（4）人绒毛膜促性腺激素（或HCG）

（2011·新课标全国卷，40）现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。

污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。

回答问题：

（1）污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。

在这个过程中，微生物通过______________

____呼吸将有机物分解。

（2）植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了________（生态系统、群落、种群）。

在植物池的食物网中，植物位于第______

__营养级。

植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于__________所固定的__________能。

（3）生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、_______________________和

________________________等原理。

（4）一般来说，生态工程的主要任务是对________________进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产能力。

个性分析　

（1）厌氧沉淀池主要是无氧呼吸，曝气池为有氧呼吸，兼氧池两种方式均有。

（2）生物群落是指生活在一定区域内所有生物个体的总称，生态系统还包括无机环境。

（3）生态工程的原理包括：

整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理、物种多样性原理、系统学和工程学原理。

答案　

（1）无氧和有氧（或细胞）　

（2）群落　一　生产者　太阳　（3）物质循环再生　物种多样性　（4）已被破坏的生态环境（或受损的生态系统）

我国已实现部分“胚胎工程产业化”，如肉牛、奶牛胚胎工程产业化。

如图所示是科学家采用不同方法产业化培育良种牛的过程，a～h为操作过程，请回答：

（1）培育“试管牛C”技术的操作流程是____________（填字母），d操作的名称是________，h操作的核心是________________________，受精时受体的卵细胞处于________期。

（2）图中数字标号代表的结构名称是：

①________，②________，③________。

若要获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到________________阶段的早期胚胎进行分割处理，在进行胚胎分割时，应注意________________________________________。

（3）图中用到的激素是____________，移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是________________________________________________________________________。

答案　

（1）a→b→f→g　胚胎移植　基因表达载体的构建　MⅡ中　

（2）滋养层　囊胚腔　内细胞团　桑椹胚或囊胚　将内细胞团均等分割　（3）促性腺激素　受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应

解析　胚胎工程包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等多种技术。

（1）培育试管牛C包括体外受精→胚胎移植→后代，即a→b→f→g；d操作是胚胎移植，h操作是基因工程技术，核心是基因表达载体的构建，受精时受体的卵母细胞处于MⅡ中期。

（2）囊胚的结构包括③内细胞团、①滋养层和②囊胚腔，胚胎分割时一般采用的是桑椹胚或囊胚，这个阶段的细胞分化程度相对比较低，囊胚分割时要注意将内细胞团均等分割和不受损伤。

（3）胚胎移植用到的激素是促性腺激素；根据受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应的原理可知，胚胎在受体子宫中能够存活。

4．在社会主义新农村建设中，某县积极发展畜禽养殖和栽桑养蚕两大支柱产业。

在生产总量不断提高的同时，先坚持在发展中解决环境问题，优化生态环境，实现资源的最大化利用，走出了一条适合本地区可持续发展的生态工程之路。

请分析下图，并回答问题：

（1）该系统将多个生产系统通过优化组合，有机整合在一起，提高了系统生产力，这体现了生态工程__________________的原理。

该系统能生产出无公害农产品的原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）图中属于消费者的生物有________，食用菌在该生态系统的成分中属于___________，在农业生产上，常将食用菌房与蔬菜大棚相通，以提高蔬菜产量，其原因是______

________________________________________________________________________。

（3）该系