届二轮复习 细胞工程 作业全国通用.docx

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届二轮复习细胞工程作业全国通用

课时作业（十五）　基因工程和细胞工程

[全员必做题]

1．[2018·安徽芜湖高三一模]请回答基因工程方面的问题：

（1）基因工程中目的基因的来源是______________和______________。

（2）实践中常用某些病毒载体作为基因工程工具，除具备普通“质粒载体”的条件外，还应具有的条件是______________、________________（答出两点即可）。

在基因表达载体中，启动子的功能是______________。

定性检测目的基因表达产物可采用__________________的方法。

（3）让人干扰素基因在大肠杆菌细胞中正确表达，需要将该目的基因中______________除去；若将该基因表达载体导入牛受精卵细胞常用方法是________________________________

_________________________________________________。

（4）假设以大肠杆菌质粒作为运载体，以同种限制酶切割运载体与目的基因，将切割后的运载体、目的基因片段和DNA连接酶混合。

在适宜条件下可能产生的环状DNA分子有______________、______________、______________。

【解析】　

（1）基因工程中目的基因的来源有两个方面：

一是从生物材料中分离；二是人工合成目的基因。

（2）用某些病毒载体作为基因工程的载体，除具备普通“质粒载体”的条件外，还应具有对靶细胞具有较高的转化效率和在宿主细胞中不会引起免疫排斥等条件。

在基因表达载体中，启动子的作用是RNA聚合酶识别并结合的部位，启动转录过程。

目的基因表达产物为蛋白质，将它看作抗原，可用抗体进行定性检测，所以检测方法是抗原—抗体杂交法。

（3）人干扰素基因是真核基因，与原核基因的区别是含有内含子，所以将人干扰素基因导入大肠杆菌细胞中，要使其正常表达，则需要将该目的基因中内含子除去；若将目的基因表达载体导入牛受精卵细胞常用方法是显微注射法。

（4）用环状质粒作为运载体，以同种限制酶切割质粒与目的基因，将切割后的质粒、目的基因片段与DNA连接酶混合，在适宜条件下可能产生的环状DNA分子有三种情况：

质粒（运载体）自连、目的基因片段自连和质粒（运载体）与目的基因片段相连。

【答案】　

（1）从生物材料中分离　人工合成目的基因

（2）对靶细胞具有较高的转化效率　在宿主细胞中不会引起免疫排斥　RNA聚合酶识别并结合的部位，启动转录过程　抗原－抗体杂交

（3）内含子　显微注射法

（4）运载体自连　目的基因片段自连　运载体与目的基因片段相连

2．[2018·安徽滁州高三期末]苹果等果实的果肉细胞液泡中有丰富的无色的多酚类营养物质，其他一些囊泡结构中含有多酚氧化酶（PPO），催化多酚氧化成褐色物质，此过程称为果实褐变。

科学家利用基因沉默技术培育了一种不褐变的转基因苹果。

回答下列问题：

（1）将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是__________________，该方法中需将目的基因插入到农杆菌的__________________上。

（2）培育不褐变的苹果采用的是第二代基因工程技术，导入的是苹果细胞原本就有的多酚氧化酶基因（PPO基因），当细胞内有许多份PPO基因时，PPO基因____________________形成的mRNA之间容易形成双链区而失去________________机会，从而导致多酚氧化酶含量大大减少。

基因沉默分为转录水平的沉默（TGS）和转录后水平的沉默（PTGS），则培育不褐变苹果的转基因沉默属于______________（填“TGS”或“PTGS”）。

（3）可用________________酶从苹果基因组中切取PPO基因，也可用PCR技术从苹果基因组中克隆出PPO基因，则要实现PCR定点克隆DNA片段，最关键的是设计________________。

【解析】　

（1）将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法，此外还有基因枪法、花粉管通道法等；该方法中，应该将目的基因插入到农杆菌Ti质粒的T－DNA（可转移DNA）上。

（2）PPO基因通过转录形成mRNA，若形成的mRNA过多，相互之间容易形成双链区，导致不能正常翻译形成蛋白质（多酚氧化酶），导致多酚氧化酶含量大大降低；由于以上过程导致翻译不能正常进行，因此属于转录后水平的沉默（PTGS）。

（3）PPO基因为目的基因，可以利用限制酶对其进行切割；实现PCR定点克隆DNA片段的技术是PCR，该技术最关键是设计引物序列。

【答案】　

（1）农杆菌转化法　Ti质粒的T—DNA

（2）转录　翻译　PTGS

（3）限制　引物序列

3．[2018·河南信阳高三大考]如图为某生殖医学中心的“试管婴儿”流程示意图，请回答下列问题：

（1）检测排卵实际上是检测________，排卵前后完成了__________分裂。

（2）在女方卵巢中吸取的卵子要在专门的培养液中培养至________期，精子也要经过________，才具有受精能力。

（3）随着二胎政策开放，众多“高龄产妇”跃跃欲试，但其也面临出生胎儿缺陷多的风险。

“唐筛”可以判断胎儿患有先天性愚型的风险程度，先天性愚型属于__________遗传病，患者体内________（填“有”或“没有”）该病的致病基因。

（4）该生育过程属于________繁殖，整个生育过程应用的生物技术有________。

【解析】　

（1）排卵是指卵子从卵泡中排出，排卵前后完成了减数第一次分裂。

（2）在女方卵巢中吸取的卵子没有发育成熟，要在专门的培养液中培养至MⅡ中期，精子也要经过获能处理，才具有受精能力。

（3）先天性愚型是21号染色体多一条，属于染色体异常遗传病，患者体内没有该病的致病基因。

（4）试管婴儿应用的技术手段有体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植，该过程属于有性生殖。

【答案】　

（1）卵子（是否）从卵泡中排出　减数第一次

（2）减数第二次中　获能处理

（3）染色体异常　没有

（4）有性　体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植

4．[2018·广东省六校高三联考理综试题]我国某些地区常年干旱少雨，将小麦耐旱基因TaLEA3导入到不耐旱的药用植物丹参中，可提高后者的耐旱性。

回答下列问题：

（1）TaLEA3基因是种子成熟后期大量表达的一类基因，请推测该基因所表达蛋白的主要功能是______________________________________________________

___________________________________________________。

（答出两点即可）

（2）为确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达，应检测此再生植株中该基因的________，如果检测结果呈阳性，再在田间试验中检测植株的________是否得到提高。

（3）假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3：

1时，则可推测该耐旱基因的整合情况是______________________________________________。

（4）叶绿体内大多数基因的排列方式、转录与翻译系统均与________（填“原核生物”或“真核生物”）相似，将目的基因导入到叶绿体基因组内能避免传统基因工程所带来的基因污染，其原因是______________________________________________

________________________________________________________________________。

【解析】　

（1）TaLEA3基因属于小麦耐旱基因，其表达的蛋白质可以保护细胞中的酶免受细胞脱水而损伤、保护细胞器如线粒体免受细胞脱水而损伤、保护细胞膜免受细胞脱水而损伤。

（2）检测耐旱基因是否正确表达，可利用抗原—抗体杂交实验，因此应检测此再生植株中该基因的表达产物。

如果检测结果呈阳性，还需要进行个体生物学水平鉴定。

需要在田间试验中检测植株的耐旱性是否真正得到提高。

（3）二倍体转基因耐旱植株自交，子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3：

1时，说明其亲本为杂合体，则可推测一个耐旱基因整合到了不耐旱植株的一条染色体上，而另一条染色体上无耐旱基因。

（4）叶绿体内的DNA未与蛋白质结合形成染色体，与原核生物相似。

因此叶绿体大多数基因的排列方式、转录与翻译系统均与原核生物相似。

将目的基因导入到叶绿体基因组内能避免传统基因工程所带来的基因污染，其原因是叶绿体基因组不会进入花粉中，随花粉传递，而可能造成的“基因逃逸”问题。

【答案】　

（1）①保护细胞中的酶免受细胞脱水而损伤　②保护细胞器如线粒体免受细胞脱水而损伤　③保护细胞膜免受细胞脱水而损伤

（2）表达产物　耐旱性

（3）一个耐旱基因整合到了不耐旱植株的一条染色体上

（4）原核生物　叶绿体基因组不会进入花粉中，随花粉传递，而可能造成的“基因逃逸”问题

5．[2018·河北武邑高三质检]白血病是由于造血干细胞增殖分化异常而引起的恶性增殖性疾病，目前治疗白血病的主要方法是骨髓移植，但骨髓配型的成功率较低，大大限制了白血病的治疗。

新生婴儿的脐带血中含有丰富的干细胞，将其采集以后在特定条件下保存，既可以用于自体的细胞移植，也可用于异体干细胞移植。

请据此回答下列有关问题：

（1）骨髓移植必须进行骨髓配型实验，原因是防止移植后发生强烈的________；目前临床上通常通过使用免疫抑制剂抑制________的增殖来提髙移植细胞的成活率。

使用脐带血干细胞进行异体移植也会发生这样的问题，但程度会明显减轻，原因是脐带血干细胞相对于成体的骨髓干细胞的________程度低，某些________没有表达。

（2）造血干细胞移植之前先要进行培养，培养时除需要适宜的温度、无菌无毒等环境条件以外，营养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和________等，还要向培养液中通入O2和CO2。

通入O2的目的是________，通入CO2的目的是________。

（3）在进行细胞移植前，若对移植的细胞进行基因改造，基因改造是否成功，需要对受体细胞进行检测，在分子水平上检测是否翻译出相应蛋白质的方法是________。

【解析】　

（1）因为移植的骨髓相当于抗原，机体会发生免疫排斥反应，所以骨髓移植之前必须进行骨髓配型实验；目前临床上通常通过使用免疫抑制剂抑制T细胞（或T细胞和B细胞）的增殖来提高移植的成活率。

脐带血干细胞相对于成体的骨髓干细胞的分化程度低，某些抗原基因没有表达，因此使用脐带血干细胞进行异体移植也会发生这样的问题，但程度会明显减轻。

（2）动物细胞培养时除需要适宜的温度、无菌无毒等环境条件以外，营养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清或血浆等，还要向培养液中通入氧气和二氧化碳；通入氧气可以保证细胞能够进行有氧呼吸，通入二氧化碳可以维持培养液的pH。

（3）对受体细胞进行检测包括分子水平上的检测和个体水平上的检测，在分子水平上检测目的基因是否翻译出相应蛋白质的方法是抗体—抗原杂交。

【答案】　

（1）免疫排斥反应　T细胞（或“T细胞和B细胞”）　分化　抗原基因

（2）动物血清（或血浆）　保证细胞能够进行有氧呼吸（或保证细胞代谢正常进行）　维持培养液的pH

（3）抗原—抗体杂交法

6．[2018·河南南阳一中高三试题]黄连素具有促进排卵和提高受孕率的生殖疗效。

作为一种重要的生物碱，黄连素可从中草药黄连、黄柏、三颗针等植物中提取。

临床常用来治疗细菌性胃肠炎、痢疾等消化道疾病。

请回答下列有关问题。

（1）某生物科研小组利用植物组织培养技术快速大量繁殖含黄连素的黄连等植物。

该技术利用的原理是______________________________________________________。

在培养过程中，离体的黄连茎切段需经过________、

________，然后培养出根、芽，才能形成完整的黄连小植株。

（2）黄连素具有促进排卵的疗效。

卵子在发生过程中，减数第二次分裂是在________的过程中完成的。

获能的精子与卵子相遇时，首先发生________________反应，使顶体内的酶释放出来。

卵子完成受精的标志是_________________________________。

（3）某生物科研小组想利用基因工程的方法获取催化合成黄连素的酶。

基因工程操作过程中的核心步骤是________；将目的基因导入大肠杆菌细胞内，首先要用________处理细胞，使之成为感受态细胞。

【解析】　

（1）植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性；植物组织培养过程中，离体的黄连茎切段需经过脱分化和再分化过程，培养出胚芽和胚根进而发育为完整的个体。

（2）卵子在发生过程中，减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的；获能的精子与卵子相遇时，首先发生顶体反应，使顶体内的酶释放出来。

卵子完成受精的标志是在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体。

（3）基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建；将目的基因导入大肠杆菌细胞内，首先要用Ca2＋处理细胞，使之成为感受态细胞，以便目的基因的导入。

【答案】　

（1）植物细胞的全能性　脱分化　再分化

（2）精子和卵子结合　顶体　在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体

（3）基因表达载体的构建　Ca2＋[重点选做题]

1．[2018·广东湛江高三综测]目前明星代言药品广告成了人们的热议，某广告声称其有效成分是一种基因工程生产的蛋白质，服用后具有一定的抑癌功效，你认为其不科学之处是__________________。

某生物兴趣小组的同学从资料上获知：

二氯二乙胺能够与DNA分子发生反应，从而阻止参与DNA复制的酶与DNA相互作用。

他们推测：

二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖，并就此问题设计实验进行了探究。

实验材料：

肝部长有肿瘤的小鼠、二氯二乙胺溶液、蒸馏水、生理盐水、含有全部营养物质的细胞培养液、显微镜、血球计数板、试管、吸管等。

（1）其中某位同学实验操作如下：

（请将实验内容补充完整）

①在无菌培养皿中加入适量的培养液，切取肿瘤组织，剪碎并用胰蛋白酶处理，使其分散开来，置于摇床上培养。

②取无菌的试管5支，加入适量的培养液，编号1、2、3、4、5，并在1—4号试管中加入适量的不同浓度的二氯二乙胺溶液，5号试管中加入________________________________。

③从培养皿中吸取等量的培养液置于1—5号试管中，振荡后，在冰箱中培养一段时间。

④取出5支试管振荡后，从中吸取等量的培养液置于血球计数板内，在显微镜下计数，记录数据。

（2）请你纠正该同学操作上的错误①__________________；②__________________。

（3）另一位同学按照正确的方法进行实验，得到的结果如下：

实验组别

1

2

3

4

5

二氯二乙胺浓度

（mg/mL）

0.1

0.2

0.3

0.4

0

细胞数目（个/mL）

320

275

186

96

560

根据实验结果，你能得出的结论是____________________________________________________。

【解析】　本题以实验为依托，考查学生对实验结果的分析和处理能力。

由题意准确把握实验目的（探究二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖），据此找出实验变量（自变量、因变量、无关变量）；依据实验设计应遵循的单一变量原则和对照原则等，分析实验步骤的合理性并将其加以修正和完善；依据从表中提取的有效信息，采取对比法认真分析表中数据的变化规律，进而对相应问题进行解答。

蛋白质是大分子物质不能直接被人体吸收；服用后，在消化道中的蛋白酶的催化作用下，蛋白质被水解为氨基酸后，才能被人体吸收利用。

（1）实验设置应遵循等量原则、对照原则，所以在实验操作②中，5号试管中应加入等量的生理盐水，和前4只试管进行对照。

（2）分析实验步骤可知，在操作过程中有两处错误：

①是步骤②中的“适量”不科学，应改为“等量”；②是步骤③中“在冰箱中培养”不科学，应改为在“适宜温度下培养”或“在恒温箱”中培养。

（3）表中数据显示：

随着二氯二乙胺浓度逐渐增大，每毫升培养液中细胞数目逐渐减小，说明在一定浓度范围（实验浓度范围）内，二氯二乙胺具有抑癌作用，且作用效果随浓度增加而增加。

【答案】　蛋白质需水解为氨基酸后，才能被人体吸收利用　

（1）等量的生理盐水（缺“等量”不给分）

（2）步骤②中的“适量”不科学　步骤③中“在冰箱中培养”不科学

（3）在一定浓度范围（实验浓度范围），二氯二乙胺具有抑癌作用；且效果随浓度增加而增加

2．[2018·山东德州高三一模]双特异性单克隆抗体是指可同时与癌细胞和药物结合的特异性抗体。

下图是科研人员通过杂交—杂交瘤细胞技术（免疫的B细胞和杂交瘤细胞杂交技术）生产能同时识别癌胚抗原和长春碱（一种抗癌药物）的双特异性单克隆抗体的部分过程。

分析回答：

（1）过程①的目的是_______________________________，制备双特异性单克隆抗体的过程中用到的技术有________________________________________________________________________（至少答出两条）。

（2）过程②诱导融合的方法是________，过程②选用的骨髓瘤细胞________（填“能”或“不能”）在HAT培养基上生长。

（3）经过程③筛选得到的细胞还需转移至多孔培养板中进行过程④，原因是______________________________。

（4）请根据所学知识，用箭头和文字在图中方框内补全获取单克隆杂交—杂交瘤细胞的生产过程。

（5）获得的单克隆杂交—杂交瘤细胞在体外条件下培养或__________________，均可提取出大量的双特异性单克隆抗体。

【解析】　

（1）过程①表示给小鼠注射抗原，目的是刺激小鼠产生能分泌识别癌胚抗原抗体的浆细胞（B淋巴细胞）；根据单克隆抗体制备流程可知，该过程涉及到的技术有动物细胞融合技术、动物细胞培养技术。

（2）过程②诱导细胞融合的方法有聚乙二醇、灭活病毒、电激等；HAT选择培养基的作用是筛选出杂交瘤细胞，而骨髓瘤细胞不能生长。

（3）从小鼠体内提取的B淋巴细胞不止一种类型（筛选得到的杂交瘤细胞产生的抗体并不是单克隆抗体），因此经过程③筛选得到的细胞还需转移至多孔培养板中继续进行过程④。

（4）单克隆抗体制备过程为，将获得的B淋巴细胞与单克隆杂交瘤细胞融合→在选择培养基上筛选出杂交→杂交—杂交瘤细胞→克隆化培养、抗体检测筛选出单克隆的杂交→杂交瘤细胞。

（5）获得的单克隆杂交—杂交瘤细胞在体外条件下培养或注射到小鼠腹腔内增殖，均可提取出大量的双特异性单克隆抗体。

【答案】　

（1）使小鼠产生能分泌识别癌胚抗原抗体的浆细胞（B淋巴细胞）　动物细胞融合、动物细胞培养

（2）聚乙二醇（PEG）诱导、电激等　不能

（3）从小鼠体内提取的B淋巴细胞不止一种类型（筛选得到的杂交瘤细胞产生的抗体并不是单克隆抗体）

（4）将获得的B淋巴细胞与单克隆杂交瘤细胞融合→在选择培养基上筛选出杂交—杂交瘤细胞→克隆化培养、抗体检测筛选出单克隆的杂交→杂交瘤细胞

（5）注射到小鼠腹腔内增殖

3．[2018·广东茂名高三理综]现代生物科技日新月异，请据图回答：

（1）图中的prG、生长激素基因都是目的基因，可从基因文库或cDNA文库获得后，常用________技术扩增。

扩增后，如何鉴定其化学本质，请简要写出实验设计思路。

__________________________________________________

________________________________________________。

（2）获得转生长激素基因牛的核心步骤是_______________________________________________，

过程②通常用____________法把目的基因导入受精卵；过程③若要得到两头基因型一样的牛，可在____________阶段采用胚胎分割技术获得。

（3）将prG导入浆细胞制备单克隆抗体，应进行多次专一性抗体检测，Ⅰ到Ⅱ间检测筛选的目的是__________________。

（4）简述⑤的培养流程。

_______________________________。

【解析】　

（1）扩增目的基因，可采用PCR技术。

基因是有遗传效应的DNA片段；若要鉴定目的基因的化学本质，可将扩增产物溶解于盐溶液后与二苯胺加热反应，若生成蓝色，则鉴定为DNA。

（2）获得转入生长激素基因的牛需采用基因工程技术，该技术的核心步骤是基因表达载体的构建；通常用显微注射法把目的基因导入受精卵。

若要得到两头基因型一样的牛，可在早期胚胎发育的桑椹胚或囊胚阶段采用胚胎分割技术。

（3）分析图示可知：

Ⅰ为浆细胞，将无限增殖调控基因导入Ⅰ后，Ⅰ到Ⅱ间检测筛选的目的是：

筛选出既能无限增殖又能产生特异性抗体的转基因浆细胞。

（4）⑤表示植物组织培养，其培养流程为受体细胞

愈伤组织

丛芽或胚状体→幼苗。

【答案】　

（1）PCR　将扩增产物溶解于盐溶液后与二苯胺加热反应，若生成蓝色，则鉴定为DNA

（2）基因表达载体的构建　显微注射　桑椹胚或囊胚

（3）筛选出既能无限增殖又能产生特异性抗体的杂交瘤细胞

（4）受体细胞

愈伤组织

丛芽或胚状体→幼苗

4．[2018·河北唐山高三一模]内蒙古农业大学生命科学院培育出世界首例转乳糖分解酶基因奶牛，为培育“低乳糖奶牛”新品种提供了重要的技术基础。

（1）乳糖分解酶可以将乳糖分解为_______________________________。

（2）目的基因的获取方法：

从________、人工合成。

人工合成目的基因的常用方法有_______________________________。

（3）乳糖分解酶基因表达载体的组成，必须有________和标记基因，标记基因的作用是________。

将乳糖分解酶基因表达载体导入________（细胞）中，一般导入的方法为________。

（4）培育转乳糖分解酶基因奶牛的过程中，利用了________技术。

【解析】　

（1）乳糖为二糖，乳糖分解酶可以将乳糖分解为半乳糖和葡萄糖。

（2）目的基因的获取方法有：

从基因文库中获得、PCR扩增和人工合成；人工合成目的基因的常用方法有反转录法和化学合成法。

（3）乳糖分解酶基因表达载体的组成，必须有乳糖分解酶基因（目的基因）、启动子、终止子和标记基因；其中标记基因的作用是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来；要培育转乳糖分解酶基因奶牛，需要将乳糖分解酶基因表达载体导入（奶牛）受精卵中，一般导入的方法为显微注射法。

（4）培育转乳糖分解酶基因奶牛的过程中，利用了基因工程（转基因）、早期胚胎培养（动物细胞培养）和胚胎移植技术。

【答案】　

（1）半乳糖和葡萄糖

（2）基因文库中获得、PCR扩增　反转录法和化学合成法

（3）乳糖分解酶基因（目的基因）、启动子、终止子　为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来　（奶牛）受精卵　显微注射法

（4）基因工程（转基因）、早期胚胎培养（动物细胞培养）、胚胎移植

5．[2018·广东汕头高三模拟]新型的微生物蛋白农药是由微生物产生的一类蛋白质药物，能够激活农作物的防御系统，提高农作物抗病抗虫的能力。

科研人员在某个真菌菌株上发现了激活蛋白AP45，并进行了相关研究（见下图）。

（1）上图中的①是______________；②是______________。

（2）所设计的引物对，