K12教育学习资料高考生物深化复习+命题热点提分专题16基因工程和细胞工程.docx

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K12教育学习资料高考生物深化复习+命题热点提分专题16基因工程和细胞工程

专题16基因工程和细胞工程

1．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（其他合理答案也可）

（3）大肠杆菌　T4

（4）mRNA（或RNA）　cDNA（或DNA）　PCR

（5）噬菌体　动植物病毒（其他合理答案也可）

（6）未处理的大肠杆菌吸收质粒（外源DNA）的能力极弱（其他合理答案也可）

2．下图表示胚胎发育某一时期示意图和利用高等动物细胞融合技术制备单克隆抗体的部分过程，请据图回答下列问题：

（1）图1为胚胎发育的________期，其中②为_________________________。

（2）若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对图1所示时期的胚胎进行________________处理，再移入受体内。

这一操作要求是均等分割③________，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

（3）若图2表示动物细胞融合的过程，则有：

①过程a常用________________作为诱导剂（此诱导剂不能用于植物细胞融合）。

②由甲乙融合得到丙细胞的基本原理是________________________；若甲细胞有m条染色体，乙细胞有n条染色体，筛选后的丁细胞有________条染色体。

【答案】　

（1）囊胚　滋养层　

（2）胚胎分割　内细胞团　（3）①灭活的病毒　②细胞膜的流动性　m＋n

3．下图是制备抗埃博拉病毒VP40蛋白的单克隆抗体的过程，请回答：

（1）过程①中选用EcoRⅠ和XhoⅠ两种限制酶切割的优点是____________，此外还要用到________酶。

（2）过程②中首先需要用________处理大肠杆菌，使其处于感受态，VP40基因进入大肠杆菌后维持稳定并表达的过程称为________。

（3）与植物原生质体融合相比，过程④特有的方法是用________处理。

通常在选择培养基中需加入抗生素，目的是________________________。

选择培养基上存活的杂交瘤细胞产生的抗体________（填“是”或“不是”）单克隆抗体。

（4）图示过程应用的生物技术有________________________________________________________（至少答出三种）。

（2）图中②过程用人工方法，使体外重组的DNA分子转移到受体细胞内，一般将受体大肠杆菌用Ca2＋处理，以增大细胞壁的通透性，使含有目的基因的重组质粒容易进入受体细胞。

VP40基因进入大肠杆菌称之为导入，导入后维持稳定并表达的过程称为转化。

（3）过程④表示B淋巴细胞与骨髓瘤细胞的融合，动物的细胞融合要利用促融剂—灭活的病毒。

动物细胞培养的培养基中要加入抗生素，因抗生素能防止细胞在培养过程被污染。

经选择性培养基筛选出来的杂交瘤细胞能产生多种抗体，还需要进一步筛选出能产生单一抗体的杂交瘤细胞才能产生单克隆抗体。

（4）据图示分析，图中涉及的现代生物技术有基因工程、动物细胞培养和动物细胞融合。

【答案】　

（1）防止目的基因自身环化（其他合理答案也可）　DNA连接　

（2）Ca2＋　转化　（3）灭活的病毒　防止培养过程中的污染　不是　（4）基因工程、动物细胞培养、动物细胞融合

4．应用生物工程技术获得人们需要的生物新品种或新产品，是生物科学技术转化为生产力的重要体现。

请据图回答下列问题：

（1）在培育转基因牛的过程中，①过程需要的工具酶是________________，②过程常用的方法是________。

（2）转基因牛可通过分泌乳汁来生产人生长激素，在基因表达载体中，人生长激素基因的首端必须含有________，其作用是能够被________识别和结合，从而启动转录过程。

（3）PrG基因的产物能激发细胞不断分裂，通过基因工程导入该调控基因来制备单克隆抗体，Ⅱ最可能是________细胞，Ⅲ代表的细胞具有________________的特点。

（4）在抗虫棉培育过程中，需将抗虫基因（Bt毒蛋白基因）插入Ti质粒的________上，通过农杆菌的转化作用就可以使抗虫基因进入棉花受体细胞。

要检测抗虫基因是否翻译成Bt毒蛋白，应从抗虫棉中提取蛋白质，并用________方法进行检测。

【答案】　

（1）限制酶和DNA连接酶　显微注射法　

（2）启动子　RNA聚合酶　（3）效应B　既能无限增殖，又能产生特定抗体　（4）TDNA　抗原—抗体杂交

5．（植物组织培养技术被广泛应用于无病毒植株培育、育种及获得细胞产物的工厂化生产等。

结合下图中番茄植株的培育过程，回答相关问题：

（1）①过程中通常使用______________酶来获取植物细胞原生质体，此处使用的外界溶液浓度不宜过小，以防止细胞原生质体_______________________。

（2）铺平板类似于微生物接种，平板培养基中添加蔗糖的目的除了调节渗透压外，还有________的作用。

（3）图中属于再分化的过程是________（填序号）。

（4）多倍体番茄植株所结果实中维生素含量更高，若想培育多倍体番茄，可选择在图中的过程③中添加________（物质）进行处理，也可以选择在过程⑥中添加一定浓度的________（物质）进行处理。

（5）植物组织培养技术不仅可以保持优良品种的________特性，还可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。

（6）“人工种子”由胚状体，包埋胚状体的胶质以及人造种皮等3部分组成，包埋胚状体的胶质中富含有机营养，这是因为胚状体在萌发初期不能进行________，为了满足胚状体代谢的需求，“人造种皮”则必须具有良好的透水、________的性能。

（5）植物组织培养技术属于无性繁殖，不仅可以保持优良品种的遗传特性，还

可以高效快速地实现种苗的大量繁殖。

（6）胚状体在萌发初期不能进行光合作用，因此包埋胚状体的胶质中富含有机营养，以供胚状体在萌发初期细胞生命活动的需要。

胚状体细胞要进行细胞呼吸等代谢活动，因此“人造种皮”则必须具有良好的透水、透气的性能。

【答案】　

（1）纤维素酶和果胶（答纤维素酶也可）　吸水涨破（或破裂）　

（2）提高营养　（3）⑨⑩（答⑨或⑩均可）　（4）聚乙二醇　秋水仙素　（5）遗传　（6）光合作用　透气

6.（在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因（kan）常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。

下图为获得抗虫棉的技术流程。

请据图回答：

（1）A过程需要的酶有________________。

（2）要把重组质粒导入土壤农杆菌，首先必须用________处理土壤农杆菌，使土壤农杆菌转变为________态；将________在缓冲液中混合培养完成转化过程。

（3）含有重组质粒的土壤农杆菌侵染离体棉花叶片组织后，将离体棉花叶片组织培养成再生植株要经过[D]________和[E]________。

如要确保再生植株中含有抗虫基因，可在C过程的培养基中加入________。

（4）如想利用分子杂交技术检测再生植株中的抗虫基因是否转录，应该用放射性同位素标记的目的基因作为探针与________杂交。

【解析】

（1）图中A为基因表达载体的构建过程，该过程需要限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体，还需DNA连接酶将目的基因和运载体连接形成重组质粒。

【答案】

（1）（同一种）限制酶、DNA连接酶（缺一不可）

（2）Ca2＋　感受　重组质粒和感受态（农杆菌

）细胞（答一个不给分）

（3）脱分化　再分化　卡那霉素

（4）mRNA

7.为增加油菜种子的含油量，研究人员尝试将酶D基因与位于叶绿体膜上的转运肽基因相连，导入油菜细胞并获得了转基因油菜品种。

（1）研究人员依据基因的已知序列设计引物，采用________法从陆地棉基因文库中获取酶D基因，从拟南芥基因文库中获取转运肽基因。

在上述引物设计时，分别在引物中加入如图甲所示酶的识别序列，这样可以用________酶处理两个基因后，得到________端（填图中字母）相连的融合基因。

（2）将上述融合基因插入图乙所示Ti质粒的T－DNA中，构建________并导入农杆菌中。

将获得的农杆菌接种在含____________的固体平板上培养得到单菌落，再利用______________培养基震荡培养，可以得到用于转化的浸染液。

（3）剪取油菜的叶片放入侵染液中一段时间，此过程的目的是_______________，

进一步筛选后获得转基因油菜。

（4）提取上述转基因油菜的mRNA，在________酶的作用下获得cDNA，再依据________的DNA片段设计引物进行扩增，对扩增结果进行检测，可判断融合基因是否完成________。

（3）剪取油菜的叶片放入侵染液中一段时间，此过程的目的是利用农杆菌将融合基因导入油菜细胞，进一步筛选后获得转基因油菜。

（4）提取上述转基因油菜的mRNA，在逆转录酶的作用下获得cDNA，再依据融合基因的DNA片段设计引物进行扩增，对扩增结果进行检测，可判断融合基因是否完成转录。

【答案】

（1）PCR　ClaⅠ（限制酶）和DNA连接　A、D

（2）表达载体（或“重组质粒”）　四环素　液体

（3）利用农杆菌将融合基因导入油菜细胞

（4）逆转录　融合基因　转录

8.下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。

请回答：

（1）天然质粒往往需经过改造才能作为基因工程中的运载体，经改造后的质粒同时具备的条件有____________（填序号）。

①标记基因　②多个限制酶切割位点　③对受体细胞无害　④启动子　⑤起始密码子

（2）若对图1中质粒进行改造，插入的SmaⅠ酶切位点越多，质粒的热稳定性将会________。

（3）用图2中的人乳铁蛋白目的基因和图1所示的质粒构建重组质粒时，选用的限制酶是________（从“EcoRⅠ”、“BamHⅠ/HindⅢ”、“SmaⅠ/HindⅢ”中选择）。

不能选择其他限制酶的理由分别是______________________________。

（4）图3中，①常用的导入方法是________，为了获得雌性转基因牛，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行________，③过程选用的早期胚胎应发育到______阶段。

【答案】

（1）①②③④

（2）提高

（3）BamHⅠ/HindⅢ　若选EcoRⅠ会破坏质粒的复制原点；若选SmaⅠ/HindⅢ，则构建的重组质

粒没有标记基因或复制原点

（4）显微注射法　性别鉴定　桑椹胚或囊胚

9.下图为含铁量较高转基因水稻的培育过程示意图，请分析回答：

注：

MS培养基为植物组织培养所用培养基

（1）铁结合蛋白基因来自菜豆，若利用菜豆细胞内形成的mRNA通过逆转录过程形成cDNA，将这些cDNA用限制酶处理后储存在受体菌群体内，这些受体菌群被称为菜豆的________。

除了通过上述方法可以获取铁结合蛋白基因外，还可以通过化学合成的方法获取铁结合蛋白基因，其前提条件是________。

（2）构建重组Ti质粒时，通常要用同种限制性核酸内切酶分别切割________，该酶作用的部位为________（填化学键名）。

将重组Ti质粒转入农杆菌时，可以用________处理农杆菌，使重组Ti质粒易于导入。

完整的重组Ti质粒除图示结构外，还应包括________等。

（3）将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时，通过培养基2的筛选培养，可以获得________，该筛选过程是通过在培养基2中加入________实现的。

培养基3与培养基2的区别是________。

检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要检测转基因水稻________。

【解析】

（1）基因文库是指将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入到受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因。

基因文库包括基因组文库和部分基因文库。

其中基因组文库包含某种生物所有的基因，而部分基因文库只包含某种生物的部分基因，如：

cDNA文库。

除了通过上述方法可以获取铁结合蛋白基因外，还可以通过化学合成的方法获取铁结合蛋白基因，其前提条件是该基因的脱氧核苷酸序列已知。

（2）限制酶的作用部位为磷酸二酯键。

构建重组质粒的过程中，通常要用同一种限制酶分

【答案】

（1）cDNA文库（或部分基因文库）　该基因的脱氧核苷酸序列已知　

（2）含目的基因的DNA片段和质粒　磷酸二酯键　Ca2＋　启动子、终止子　（3）含有重组质粒（有潮霉素抗性）的愈伤组织　潮霉素　生长素和细胞分裂素的浓度比例　（成熟）种子中铁含量

10．下列是生物学技术制备抗体的两个途径模式简图。

（1）在获取抗体之前，需要向健康人体注射特定抗原（如乙肝疫苗），并且每隔一周重复注射一次。

免疫细胞A在人体主要介导（参与）________免疫。

（2）过程①至②抗体的获取称为____________，其中①是________过程。

（3）④过程需要________酶，⑤过程则需要特定的限制性核酸内切酶和DNA连接酶。

（4）抗体1与抗体2相同之处是________________，不同之处在______________。

（5）如果想用棉花产生该种抗体，则⑥过程的受体细胞通常选用________，经过筛选后再侵染棉花体细胞，转化成功后通过________技术获得能产抗体的转基因棉花植株。

【答案】

（1）体液

（2）单克隆抗体　细胞融合（或B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合）

（3）逆转录

（4）氨基酸的排列顺序　空间结构

（5）土壤农杆菌　植物组织培养

11．菊天牛是菊花的主要害虫之一。

科研人员将抗虫基因转入菊花，培育出抗虫菊花。

下图是获得转基因菊花的技术流程，请据图回答：

―→

―→

注：

卡那霉素抗性基因（kanR）作为标记基因，菊花叶片对卡那霉素高度敏感。

（1）为了促进土壤农杆菌吸收重组质粒，可用______处理土壤农杆菌，使其处于感受态。

（2）将重组质粒导入土壤农杆菌的目的是利用农杆菌能够____________________________________的特点，使目的基因进入受体细胞中，并插入到菊花细胞的______上，最终形成转基因植株。

（3）将愈伤组织转移到添加一定浓度植物激素和______的培养基中，在适宜条件下进行培养，筛选转基因菊花。

（4）用PCR方法检测转基因菊花是否含有目的基因时，需根据________的核苷酸序列设计特异引物，以______为模板进行第一轮扩增。

（5）将转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料以适当比例混合后饲喂菊天牛2龄幼虫，实验结果如下表所示。

组别

死亡率（%）

实验组

转基因植株1

60.00

转基因植株2

53.33

对照组

13.33

①对照组应饲喂等量的______________________。

②据表分析，____________________________差异显著，说明转基因菊花对菊天牛2龄幼虫有较强的毒杀作用。

【答案】

（1）Ca2＋（或“CaCl2”）

（2）感染菊花（或“植物”）细胞，并将TDNA转移至受体细胞　染色体DNA

（3）卡那霉素

（4）抗虫基因（目的基因）　转基因菊花的DNA（或“含目的基因的菊花DNA”）

（5）①非转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料混合物　②实验组与对照组死亡率

12．如图是绿色荧光蛋白转基因克隆猪的培育过程示意图，请据图回答：

（1）分析可知，科学家获取绿色荧光蛋白基因所运用的限制酶是图中所示的________，最终获得的绿色荧光蛋白基因的末端类型属于________。

（2）图示工程中，将重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞常用的方法是________。

（3）图示中，作为受体细胞的去核卵母细胞一般处在________期，常通过________（物理方法）进行激活，使其完成减数分裂和发育进程。

（4）培养图示重组细胞时，将细胞所需的营养物质按其种类、数量严格配制而成的培养基称为________培养基。

通常在培养基中还需要加入适量的________等天然成分。

（5）图示重组细胞培养至一定阶段可通过________方法，从而一次获得多个转基因猪。

过程⑧的实质是________________。

【解析】

（1）从图中可知，水母的含有荧光蛋白基因的DNA片段含有三种限制酶切点，但要保证既能获得目的基因，又保证基因的完整性，则只能使用PstⅠ和EcoRⅠ进行切割；从图中切割获得的目的基因末端形态可知，最终获得的绿色荧光蛋白基因的末端属于黏性末端。

（2）将目的基因导入动物细胞时，常使用显微注射法。

（3）图示体细胞核移植过程中，作为受体细胞的去核卵母细胞一般处在减数第二次分裂的中期，激活动物细胞使其完成分裂和发育进程的物理方法一般是电刺激。

（4）将细胞所需的营养物质按其种类、数量严格配制而成的培养基称为合成培养基。

由于人们对动物细胞培养所需要的成分还不清楚，因此通常在培养基中加入适量的血清（或血浆）等天然成分。

（5）一个重组细胞只能发育为一个个体，若想使一个重组细胞发育为多个个体，可以对胚胎进行胚胎分割后再移植；图中过程⑧是将体外培养的早期胚胎移植到母体内的过程，其实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移。

【答案】

（1）PstⅠ和EcoRⅠ　黏性末端　

（2）显微注射法　（3）MⅡ中（减数第二次分裂中）　电脉冲（或电刺激）　（4）合成　血清（或血浆）　（5）胚胎分割、胚胎移植　早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移

13．下图为利用生物技术生产单克隆抗体和经体外受精培育优质奶牛的过程。

请回答下列问题：

（1）细胞A的形成过程中常用的诱导因素有________________________（至少答两种）。

（2）在Ⅰ图制备单克隆抗体的过程中，包括__________和________两个过程。

直接产生的A细胞可能有3种，经选择性培养的杂交瘤细胞，还需进行________________________________________________，

经多次筛选就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞，进行体内或体外培养。

（3）单克隆抗体与常规的血清抗体相比，其最大的优越性是________________________________________________________________________。

（4）若要同时获得多头与此优质奶牛相同的小牛，可对Ⅱ中囊胚进行__________，操作过程需要特别注意的问题是______________________。

【答案】

（1）灭活的病毒、聚乙二醇、电激等　

（2）动物细胞融合　动物细胞培养　克隆化培养和抗体检测　（3）特异性强，灵敏度高　（4）胚胎分割（移植）　注意将囊胚的内细胞团进行均等分割

14．下图表示制备单克隆抗体过程。

（1）在获得B淋巴细胞之前，小鼠已被多次注射________（填“相同”或“不同”）抗原，注射后小鼠体内发生相应的________（填“细胞”或“体液”）免疫反应，生成能产生抗体的B淋巴细胞。

（2）①过程中，融合结果随机出现多种不同的杂交细胞，②过程在特定的______上进行筛选，从而得到________细胞。

③培养的气体环境为_______________________________。

（3）由于单克隆抗体与传统方法获得的抗体相比，具有________________________

的特点，广泛用于疾病的诊断等方面。

【答案】

（1）相同　体液

（2）选择培养基　杂交瘤　95%的空气＋5%的CO2

（3）特异性强、灵敏度高，可大量制备