届高考高三二轮复习统考版生物专题复习十五基因工程和细胞工程 整合训练.docx
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届高考高三二轮复习统考版生物专题复习十五基因工程和细胞工程整合训练
整合训练（十五） 基因工程和细胞工程
全员必做题
1．[2020·赣粤湘三省六校高三联考]科学工作者欲培育能产生含铁量较高的转基因花生新品种，Ti质粒中含有潮霉素抗性基因，具体步骤如图：
（1）完整的Ti质粒除了图示结构外，还应该包括启动子、终止子等，其中启动子位于基因的首段，它的作用是________________________________________________________________________。
（2）若铁结合蛋白基因来自菜豆，获取该目的基因需要用到的工具酶的特点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）图中将目的基因（铁结合蛋白基因）导入受体细胞的方法为________；为确定转基因花生是否培育成功，首先应检测________________________________，这是目的基因能否在受体细胞内稳定遗传的关键；其次，利用________检测目的基因是否转录出相应的mRNA；最后，利用抗原—抗体杂交法检测目的基因是否翻译成蛋白质。
（4）图中用到的植物细胞工程技术是______________，培养基1中经过脱分化得到愈伤组织，培养基2中筛选的方法是在培养基中加入一定量的________，培养基3的作用是________________________________________________________________________。
2．[2020·东北三省四市教研联合体高三模拟]微卫星DNA是广泛分布于真核生物基因组中的简单重复序列。
由于重复单位和重复次数在个体间表现出一定的遗传性和差异性，因此微卫星DNA可以作为分子标记，并有着广泛应用。
（1）可以用标记的________________为探针，与基因组文库进行杂交筛选，然后再经多个步骤获取微卫星DNA。
（2）扩增微卫星DNA序列A710的PCR反应体系中含缓冲液、模板DNA、dNTP（包含dATP、dCTP、dGTP、dTTP）、引物及耐热的DNA聚合酶。
其中dNTP的作用是________________；PCR技术扩增目的基因的前提是________________，以便根据这一序列合成引物，所以引物应选用下图中的________（填图中标号）。
PCR的基本反应步骤为______________________________，其产物以________________形式扩增。
（3）根据“微卫星DNA”的特点判断，应用这种标记可进行的研究有________（填字母）。
①人类亲子鉴定 ②调查某地大熊猫种群数量 ③诱导基因突变 ④冠状病毒遗传物质测序
A．①②B．②③
C．③④D．①④
3．[2020·安徽省皖江名校联盟高三联考]β珠蛋白是哺乳动物血红蛋白的重要组成成分，当它成分异常时，动物可能会患贫血症。
现利用基因工程改造大肠杆菌，生产出β珠蛋白下图表示所用的质粒以及酶切位点，已知质粒的总长为3.8kb（1kb＝1000碱基对），其中的lacZ基因表达能使白色的大肠杆菌菌落呈现蓝色。
回答下列问题：
（1）质粒通过BamHⅠ切割后，含有EcoRⅠ切割位点的DNA长度为________kb。
利用BamHⅠ和BglⅡ分别切割目的基因的两端，再将其与BamHⅠ切割后的质粒结合时，需要加入________酶，以构成重组质粒。
在目的基因与质粒结合时，质粒上BamHⅠ切割位点与目的基因某一端的BglⅡ切割位点能结合的原因是________________________________________________________________________。
（2）若上述的重组质粒长度为4.65kb，则酶切后的目的基因长度为________kb。
根据重组质粒经BamHⅠ和EcoRⅠ共同切割后的产物不同，可将重组质粒分为两种类型。
若其中的一种可以获得2个长度分别为1.5kb和3.15kb的DNA片段，则另一种重组质粒通过BamHⅠ和EcoRⅠ共同切割后，获得的2个DNA片段长度分别为________kb。
（3）将原始质粒和重组质粒分别导入大肠杆菌，则菌落颜色为________色的受体菌可能会产生β珠蛋白。
4．[2020·湖南省高三二模]干扰素是动物或人体细胞受到病毒侵染后产生的一种糖蛋白，它是一种抗病毒的特效药。
中国“干扰素之父”侯云德院士利用基因工程的方法获得了人干扰素a lb，用于临床疾病的治疗。
回答下列相关问题。
（1）获得基因工程用的干扰素基因，需从________细胞的细胞质中获得mRNA，经逆转录获得cDNA，该基因中不包括正常干扰素基因的________________________片段，再利用PCR技术扩增干扰素基因，扩增干扰素基因的前提是________________________，以便合成引物。
（2）大肠杆菌和酵母菌均可作为基因工程的受体菌，生产干扰素a lb时宜选用后者，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）有人尝试让植物细胞产生干扰素，探索发现水稻胚乳细胞作为反应器的效果比较好。
若用农杆菌转化法进行目的基因的导入，添加一定量的酚类物质效果更好，原因是________________________________________。
在用农杆菌Ti质粒构建基因表达载体时，应将干扰素基因插入T DNA片段______（填“内”或“外”），Ti质粒上的T DNA的作用是________________________________。
鉴定水稻胚乳细胞中干扰素基因是否表达可采用的方法是______________________。
重点选做题
1．[2020·广东省高三二模]在植物基因工程中，通常借助标记基因来达到选择的目的，但某些标记基因的存在可能引起其他问题。
研究表明，在一定条件下用农杆菌转化法转化植物时，一个Ti质粒中的两段T DNA可分别整合到染色体不同位点上。
科学家利用此研究成果培育出了不带hpt（抗潮霉素基因）的抗虫转基因籼稻。
回答下列问题。
（1）在成功构建的重组Ti质粒中，hpt与抗虫基因在Ti质粒中应排列在________（填“同一段”或“两段”）T DNA上。
（2）取籼稻的幼胚进行________处理后，接种到培养基上培养，幼胚细胞通过________形成愈伤组织，随后用含重组Ti质粒的农杆菌侵染该愈伤组织，然后转接到含有________的培养基进行初次筛选，获得转基因的愈伤组织后，再转接到含有________（植物激素）的分化培养基培养出幼苗，移栽后继续培养成植株。
（3）对所得植株进行连续自交，通过________________和________________对后代进行筛选，最终可获得不带hpt的抗虫转基因籼稻。
（4）与种植携带hpt的抗虫转基因籼稻相比，种植上述不带hpt的抗虫转基因籼稻的优点是________________________________（写出1点即可）。
2．[2020·江西省高三二模]新冠肺炎（COVID 19）是由新冠病毒感染引起的呼吸道传染病，研究表明新冠病毒侵染的关键是病毒表面的S蛋白与人体细胞表面ACE2特异结合。
请回答下列问题：
（1）为及时确诊，科学家研制了基因检测试剂盒，其机理为：
分离待测个体细胞的总RNA，在________酶的作用下得到相应的DNA，再利用________技术扩增将样本中微量的病毒信息放大，最后以荧光的方式读取信号。
（2）预防新冠肺炎（COVID 19）的有效措施是接种疫苗，核酸疫苗已成为疫苗研发的新领域。
与DNA疫苗（通过抗原蛋白基因在动物细胞中表达引起机体免疫应答）相比，mRNA疫苗的安全性更有优势。
这是因为mRNA不需要进入细胞核，无______________________________的风险，且易被________水解，不会遗传给子细胞。
（3）研制S蛋白的单克隆抗体可能成为治疗新冠肺炎的途径，请利用小鼠作实验材料，简要写出制备S蛋白的单克隆抗体的实验过程：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（4）构建乳腺生物反应器可生产相应的药物蛋白，用来治疗新冠肺炎。
构建的方法有多种，一是通过转基因技术将重组基因导入到受精卵中，使其生长发育成转基因动物；二是通过转基因体细胞核移植技术生产克隆动物作为生物反应器。
两种方法获得的胚胎都要借助________技术和________技术才能获得转基因动物个体。
3．[2020·吉林省高三模拟]科学家研发出抗HPV的单克隆抗体可高效准确检测出HPV，从而及时监控宫颈癌的发生。
回答下列问题：
（1）单克隆抗体具有的主要优点是____________________，单克隆抗体制备过程中涉及的细胞工程技术有__________________________________________________________________（答出两点）。
（2）将B淋巴细胞和骨髓瘤细胞进行融合时，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外（只考虑两两融合），可能还有________________________，出现多种类型细胞的原因是__________________________________，诱导动物细胞融合时，常用的诱导因素有__________________________________（答出三点）等。
（3）据报道，科学家从某些无限增殖细胞的细胞质中分离出了无限增殖调控基因（prG），该基因能激发动物细胞分裂，这为单克隆抗体的制备提供了更多的思路。
请据此设计两种制备单克隆抗体的新思路：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
4．[2020·河北省石家庄高三下学期模拟]人血清白蛋白（HSA）是血浆中含量最丰富的蛋白质，在维持血浆渗透压、抗凝血等方面起着重要作用，具有重要的医用价值。
如图是用基因工程技术获取重组HSA（rHSA）的两条途径。
（1）为获取HSA基因，首先要提取人血细胞中的mRNA，利用________法合成cDNA，再利用PCR技术进行快速扩增，在这一过程中，需要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成________，PCR过程中，温度降低到55℃的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体时，需要选择水稻胚乳细胞启动子，而不能选择其他物种和组织细胞的启动子，原因可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）在利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，为了吸引农杆菌移向水稻受体细胞，需添加________物质。
（4）选用大肠杆菌作为受体细胞的优点有________________________________________________________________________
________________________________________________________________________（答出两点即可）。
但相比于水稻胚乳细胞，利用大肠杆菌获得的rHSA也有一些缺点，请从生物膜系统的角度进行分析________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（5）利用上述方法获得的rHSA不能直接用于临床医疗，你推测的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
5．[2020·江苏扬州高三阶段性检测]基因打靶技术是建立在基因同源重组技术以及胚胎干细胞技术的基础上而发展起来的一种分子生物学技术。
请结合图示回答下列有关问题：
注：
neor是新霉素抗性基因；tk基因的表达可以使无毒的丙氧鸟苷代谢为毒性物质，导致细胞死亡。
（1）将目的基因和与细胞内靶基因同源的DNA片段都重组到________上，构建打靶载体（基因表达载体）。
（2）打靶载体测序验证正确后，利用________酶，将之线性化，以提高重组率。
通过________技术将打靶载体导入胚胎干细胞，这样打靶载体和与细胞内靶基因同源的区段就有机会发生同源重组。
（3）为了筛选发生同源重组的细胞，可在培养液中加入________。
最后还需要通过________技术鉴定同源重组的细胞（去除靶基因），将这样的细胞通过动物细胞培养后，获得大量打靶成功的细胞。
其中，暂时不用的细胞进行________保存。
（4）将打靶成功的细胞注射入小鼠囊胚，移植到同种、________的母鼠体内，一段时间后对受体母鼠进行妊娠检查，确保其生下嵌合体小鼠。
这种嵌合体小鼠长大后，体内同时存在被“修饰”过的基因和未被“修饰”的基因。
如果某些小鼠的________（填“体细胞”或“生殖细胞”）恰巧被“修饰”过了，则它们的杂交后代中，就可能出现基因完全被“修饰”过的小鼠。
6．[2020·山东青岛3校高三联考]核基因p53是细胞的“基因组卫士”。
当人体细胞DNA受损时，p53基因被激活，通过下图所示相关途径最终修复或清除受损DNA，从而保持细胞基因组的完整性。
请回答下列问题：
（1）若DNA损伤为DNA双链断裂，则被破坏的化学键是________________，修复该断裂DNA需要的酶是________。
（2）图中过程①发生的场所是________，完成过程②需要的原料是________。
（3）p53基因控制合成的p53蛋白通过过程②合成lncRNA，进而影响过程①，这一调节机制属于________，其意义是________________________________________________________________________
______________________。
（4）当DNA分子受损时，p53蛋白既可启动修复酶基因的表达，也能启动p21基因的表达。
启动p21基因表达的意义是________________________________________________________________________。
整合训练（十五）
[全员必做题]
1．解析：
（1）启动子位于基因的首段，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因的转录。
（2）若铁结合蛋白基因来自菜豆，获取该目的基因需要用到的工具酶是限制酶，限制酶能识别双链DNA分子的某种特定的脱氧核苷酸序列并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
（3）图中将目的基因（铁结合蛋白基因）导入受体细胞的方法为农杆菌转化法；为确定转基因花生是否培育成功，首先应检测转基因花生的DNA上是否插入目的基因；其次，利用分子杂交法检测目的基因是否转录出相应的mRNA；最后，利用抗原—抗体杂交法检测目的基因是否翻译成蛋白质。
（4）图中用到的植物细胞工程技术是植物组织培养；培养基1中经过脱分化得到愈伤组织，培养基2中筛选的方法是在培养基中加入一定量的潮霉素，培养基3的作用是诱导愈伤组织再分化。
答案：
（1）RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因的转录
（2）能识别双链DNA分子的某种特定的脱氧核苷酸序列并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开
（3）农杆菌转化法 转基因花生的DNA上是否插入目的基因 分子杂交法
（4）植物组织培养 潮霉素 诱导愈伤组织再分化
2．解析：
（1）由于微卫星DNA是真核生物基因组中的简单重复序列，而且在个体间表现出一定的遗传性和差异性，因此可以用标记的微卫星DNA（重复序列）为探针，与基因组文库进行杂交筛选，然后再经多个步骤获取微卫星DNA。
（2）PCR反应体系中含缓冲液、模板DNA、dNTP（包含dATP、dCTP、dGTP、dTTP）、引物及耐热的DNA聚合酶。
其中缓冲液模拟的是细胞中DNA复制的环境，dNTP是合成DNA的原料、并能提供能量，引物为子链的合成提供起始点，DNA聚合酶催化DNA的复制过程；PCR技术扩增目的基因的首要条件是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物，引物能够与模板DNA链进行碱基互补配对，而后在DNA聚合酶的作用下，单个的脱氧核苷酸连接到引物的3′端，所以引物应选用下图中的Ⅰ和Ⅳ（填图中标号）。
PCR的步骤包括DNA解链（高温变性）——引物结合到互补链（低温复性）－互补链的合成（中温延伸），其产物大约以2n（指数）形式扩增。
（3）由于“微卫星DNA在个体间表现出一定的遗传性和差异性”因此应用这种标记可进行的研究有：
由于微卫星DNA在个体间表现出一定的遗传性和差异性，因此可以用于人类亲子鉴定，①正确；可利用微卫星DNA的特性进行某地大熊猫种群数量的调查，②正确；诱导基因突变的因素有物理因素、化学因素和生物因素，与微卫星DNA的特性联系不起来，③错误；冠状病毒遗传物质是RNA，其测序过程与微卫星DNA无关，④错误；即①②正确。
故选A。
答案：
（1）微卫星DNA（重复序列）
（2）合成DNA的原料、提供能量 有一段已知目的基因的核苷酸序列 Ⅰ和Ⅳ DNA解链－引物结合到互补链－互补链的合成（变性、复性/退火、延伸） 约为2n（指数）
（3）A
3．解析：
（1）质粒通过BamHⅠ切割后，0.5kb的片段被切割下来，由于原质粒长度为3.8kb，所以剩下的长度为3.3kb，而此片段含EcoRⅠ切割位点；质粒与目的基因通过限制酶切割后，需要加入DNA连接酶，以构成重组质粒；质粒上BamHⅠ切割位点与目的基因某一端的BglⅡ切割位点都能形成GATC的末端，因而能够结合在一起。
（2）切割后的质粒为3.3kb，重组质粒长度为4.65kb，则目的基因长度为4.65－3.3＝1.35kb；用BamHⅠ和EcoRⅠ联合酶切其中一种，只能获得1.5kb和3.15kb两种DNA片段，说明质粒右侧的BamHⅠ和EcoRⅠ之间的长度为1.5，用BamHⅠ和EcoRⅠ联合酶切同等长度的另一种重组质粒，则切割的是BamHⅠ左侧的位点，可获得1.5＋1.35＝2.85kb和4.65－2.85＝1.8kb两种DNA片段。
（3）原始质粒的lacZ基因完整，表达后使菌落呈现蓝色，而重组质粒的lacZ基因中插入了目的基因，无法正常表达，所以菌落为白色，所以白色的大肠杆菌才有可能会产生β珠蛋白。
答案：
（1）3.3 DNA连接 BamHⅠ和BglⅡ切割能够产生相同的黏性末端
（2）1.35 1.8和2.85 （3）白
4．解析：
（1）干扰素的基因在T淋巴细胞中选择性表达，因此需从T淋巴细胞的细胞质中获得mRNA，经逆转录获得的cDNA不包括正常干扰素基因的启动子、终止子和内含子，扩增干扰素基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便合成引物。
（2）干扰素为糖蛋白，酵母菌为真核生物，能对产生的干扰素进行加工，产生有活性的产物，大肠杆菌为原核生物，细胞中没有内质网等细胞器，不能产生有活性的干扰素，因此基因工程中通常选用酵母菌作为受体细胞。
（3）酚类化合物能吸引农杆菌移向水稻细胞，利于农杆菌的侵染，因此添加酚类化合物后的转化效果更好。
应将干扰素基因插入T DNA片段内，Ti质粒上T DNA的作用是可转移至受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上。
鉴定干扰素基因表达需采用抗原—抗体杂交的方法。
答案：
（1）T淋巴 启动子、终止子和内含子 要有一段已知目的基因的核苷酸序列
（2）干扰素为糖蛋白，酵母菌为真核生物，能对产生的干扰素进行加工，产生有活性的产物，大肠杆菌为原核生物，细胞中没有内质网等细胞器，不能产生有活性的干扰素 （3）酚类化合物能吸引农杆菌移向水稻细胞，利于农杆菌的侵染 内 可转移至受体细胞，并整合到受体细胞染色体的DNA上 抗原—抗体杂交
[重点选做题]
1．解析：
（1）在构建重组Ti质粒时，将hpt与抗虫基因排列在Ti质粒的同一段T DNA上，以便同时导入受体细胞并进行筛选。
（2）将籼稻的幼胚接种到诱导培养基上，经过脱分化过程，培养出愈伤组织，然后用农杆菌转化法，将hpt与抗虫基因整合到愈伤组织细胞的染色体DNA上，再将该愈伤组织转接到含有潮霉素的培养基上进行筛选，获得的转基因愈伤组织再转接到含有赤霉素的分化培养基培养出幼苗，移栽后继续培养成植株。
（3）以上过程获得的导入hpt与抗虫基因的植株，相当于两对基因的杂合子，对其进行连续自交，后代会出现不带hpt的抗虫转基因籼稻，再通过DNA分子杂交技术和抗虫接种实验将其筛选出来。
（4）与种植携带hpt的抗虫转基因籼稻相比，种植上述不带hpt的抗虫转基因籼稻可以避免基因污染。
答案：
（1）同一段
（2）脱分化 诱导 潮霉素 赤霉素 （3）DNA分子杂交 抗虫接种实验 （4）不产生基因污染
2．解析：
（1）利用RNA得到相应DNA的方法为逆转录，起作用的酶为逆转录酶，在体外将DNA扩增的技术是PCR（聚合酶链式反应）。
（2）病毒DNA一般进入细胞核，整合到宿主细胞DNA上，与宿主细胞的基因共同转录、翻译，若是应用
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