高考生物二轮复习专题提能专训15基因工程细胞工程.docx

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高考生物二轮复习专题提能专训15基因工程细胞工程

基因工程、细胞工程

1．植物叶肉细胞原生质体的分离和培养的主要过程可用如图所示图解简单表示：

（1）培育胚状体利用了________________这一项生物技术，胚状体再继续培养，则可培育出完整的植株，这体现了________________。

培养基中除了含有一定的营养外，还必须含有________________等植物激素，还需要对培养基进行严格的____________________。

（2）如果愈伤组织是三七叶肉细胞培养产生的，若为了获得三七的细胞产物，则只需培养到______________；若为了获得三七的人工种子，则需要培养到______________。

如果愈伤组织是棉花叶肉细胞培养产生的，通过基因工程要获取抗虫棉，目的基因导入棉花愈伤组织细胞常用的方法是______________法。

（3）从叶片的叶肉细胞到获得胚状体的过程中，必须要经过______________。

①无丝分裂'②有丝分裂'③减数分裂'④原代培养

⑤传代培养'⑥植物体细胞杂交'⑦细胞融合'⑧脱分化'⑨再分化

答案：

（1）植物组织培养　植物细胞的全能性　细胞分裂素、生长素　灭菌　

（2）愈伤组织　胚状体　农杆菌转化　（3）②⑧⑨

解析：

（1）离体植物细胞通过脱分化形成愈伤组织，通过再分化形成具有根和芽的胚状体，再通过细胞分裂、分化发育成一个完整的植株。

该技术为植物组织培养，其原理为植物细胞的全能性。

培养基的成分为水、无机盐、维生素，氨基酸、蔗糖、植物激素（生长素和细胞分裂素等）等；培养基要求进行严格的灭菌。

（2）三七的细胞产物为细胞的代谢产物，将三七叶肉细胞培养到愈伤组织即可；获得人工种子需培养至胚状体；棉花为双子叶植物，导入抗虫基因常用农杆菌转化法。

（3）离体叶肉细胞培养到胚状体的过程中必须经过脱分化和有丝分裂形成愈伤组织，再分化和有丝分裂形成具有根和芽的胚状体。

2．（2014·东城区检测）大肠杆菌pUC18质粒是基因工程中常用的运载体。

某限制酶在此质粒上的唯一酶切位点位于LacZ基因中，如果没有插入外源基因，LacZ基因便可表达出β－半乳糖苷酶。

当培养基中含有IPTG和X－gal时，X－gal便会被β－半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落。

反之，则形成白色菌落。

下图表示利用此质粒实施基因工程的主要流程。

请分析并回答问题。

（1）对已获得的目的基因可利用________技术进行扩增。

（2）目的基因插入质粒构建重组质粒的过程中，需要DNA连接酶恢复________键。

（3）将试管Ⅰ中的物质和大肠杆菌共同置于试管Ⅱ的目的是__________；大肠杆菌需事先用Ca2＋进行处理，目的是__________________________。

（4）将试管Ⅱ中的菌液接种于选择培养基上培养，培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质________________和生长因子，还应加入IPTG、X－gal以及氨苄青霉素，其中加入氨苄青霉素的作用是筛选出__________________。

（5）若观察到培养基上出现________色菌落，则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒。

如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因，则不利于重组质粒的筛选，原因是________________。

答案：

（1）PCR　

（2）磷酸二酯　（3）进行转化　使大肠杆菌细胞处于感受态　（4）碳源、氮源、无机盐、水　导入pUC18质粒的大肠杆菌　（5）白　无论大肠杆菌中是否导入重组质粒，均会呈现蓝色菌落

3．根据相关信息回答问题。

据报道，科学家发现了“核糖开关”。

核糖开关是自然界细菌、一些植物中天然存在的、有调控作用的传感器，位于细菌等生物体内特定的非翻译区RNA序列区域，核糖开关无需依赖任何蛋白质而直接结合小分子代谢物，从而发生结构变化，参与调控生物的基本代谢。

借助核糖开关，这些细菌能“一对一”地识别氨基糖苷类抗生素，进而产生相应的酶，将抗生素灭活。

长久以来，以庆大霉素和新霉素等为代表的氨基糖苷类抗生素，临床上主要用于治疗一些由“敏感需氧革兰氏阴性杆菌”所导致的脑膜炎、肺炎和关节炎等感染，但具有“核糖开关”的细菌却能导致此类抗生素失效，现在，人类有望通过阻止核糖开关的功能，使细菌失去抗药性。

（1）核糖开关________（填“能”或“不能”）作为基因工程的载体，因为________；合成“核糖开关”需要________聚合酶。

（2）若某种蛋白质X经过修饰后即能阻止核糖开关的功能，人们可以通过修饰过的蛋白质X的三维结构推测其应有的__________序列，进而找到相对应的________，再通过动物细胞培养技术，获得大量的修饰过的蛋白质X。

获得蛋白质X基因及将基因转移至受体细胞的技术称为________。

（3）利用动物细胞生产能阻止核糖开关功能的蛋白质，在培养的过程中，需要定期________，以防止细胞代谢产物对细胞自身造成危害。

同时，还要采用培养皿或培养瓶，将其置于含有5%二氧化碳的培养箱中进行培养，二氧化碳的主要作用是维持________。

答案：

（1）不能　核糖开关是RNA，基因工程的载体是双链DNA　RNA　

（2）氨基酸　脱氧核糖核苷酸序列　蛋白质工程　（3）更换培养液　培养液的pH

4．以下为人工合成reAnti基因，转入猪成纤维细胞，做成转基因克隆猪的培育过程示意图，请据图回答：

（1）构建的重组质粒除了要有reAnti基因和标记基因外，还要有________________和________。

（2）过程③将重组质粒导入猪胎儿成纤维细胞后，要通过DNA分子杂交技术，来检测reAnti基因是否已重组到猪胎儿成纤维细胞的______________上。

（3）从猪中取胎儿成纤维细胞，用______________处理，然后进行分散培养。

培养时，将培养瓶置于含________的混合气体培养箱中进行培养。

（4）去核前的卵母细胞应培养到______________期。

其去核后与成纤维细胞通过电刺激后融合，形成重组细胞，再利用物理或化学方法刺激，使之完成细胞____________，在体外培养成重组早期胚胎。

（5）在进行过程⑦操作前，应用激素对受体母猪进行______________处理。

答案：

（1）（Anti基因的）启动子　终止子　

（2）染色体DNA　（3）胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）　95%空气加5%CO2

（4）MⅡ中　分裂和发育　（5）同期发情

5．某质粒上有SalⅠ、HindⅢ、BamHⅠ三种限制酶切割位点，同时还含有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因。

利用此质粒获得转基因抗盐烟草的过程如图所示，请回答下列问题。

（1）将抗盐基因导入烟草细胞内，使烟草植株产生抗盐性状，这种新性状（变异性状）的来源属于________。

（2）如果将抗盐基因直接导入烟草细胞，一般情况下，烟草不会具有抗盐特性，原因是抗盐基因在烟草细胞中不能________，也不能________。

（3）在构建重组质粒时，应选用________和________两种酶对________和________进行切割，以保证重组DNA序列的唯一性。

（4）基因工程中的检测筛选是一个重要的步骤。

为筛选出导入了重组质粒的农杆菌，下图表示运用影印培养法（使一系列培养皿的相同位置上能出现相同菌落的一种接种培养方法）检测基因表达载体是否导入了农杆菌。

培养基除了含有细菌生长繁殖必需的成分外，培养基A和培养基B分别还含有________、________。

从检测筛选的结果分析，含有目的基因的是________菌落中的细菌。

为了确定抗盐烟草是否培育成功，既要用放射性同位素标记的________作探针进行分子杂交检测，又要用________的方法从个体水平鉴定烟草植株的耐盐性。

（5）将转入抗盐基因的烟草细胞培育成完整的植株需要用______________技术，愈伤组织经______________进而形成完整植株，此过程除营养物质外还必须向培养基中添加________。

答案：

（1）基因重组　

（2）复制　表达（合成抗盐基因的mRNA）　（3）SalⅠ　HindⅢ　质粒　含抗盐基因的DNA　（4）氨苄青霉素　四环素（氨苄青霉素和四环素）　4和6　抗盐基因　一定浓度的盐水浇灌烟草植株（将烟草植株移栽到盐碱地中）　（5）植物组织培养　细胞增殖和分化　植物激素（生长素和细胞分裂素）

6．基因工程和植物细胞工程技术在科研和生产实践中有广泛应用，请据图回答有关问题。

（1）获取目的基因的方法包括________（答一种即可）和用化学方法直接人工合成。

（2）基因表达载体的组成除目的基因外，还必须有________和标记基因。

（3）①②过程采用最多的是农杆菌转化法，原因是农杆菌中Ti质粒上的________可转移到受体细胞并整合到受体细胞的染色体DNA上，检测目的基因是否翻译成蛋白质的方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行________。

（4）图中③④过程须在无菌条件下进行，培养基中除加入营养物质外，还需添加________等物质，作用是促进细胞分裂、生长、分化。

（5）若要获取转基因植物人工种子，需培养到________阶段，再进行人工种皮的包裹；若用植物细胞实现目的基因所表达的蛋白质类药物的工厂化生产，培养到________阶段即可。

（6）从含有目的基因的受体细胞发育成完整的植物体依据的原理是____________________________________________。

答案：

（1）从基因文库获取、利用PCR技术扩增（答一种即可）　

（2）启动子、终止子（答全得分）　（3）TDNA（可转移的DNA）　抗原—抗体杂交　（4）植物激素（植物生长调节剂）　（5）胚状体　愈伤组织　（6）植物细胞的全能性

7．下面是一项“利用转基因番茄生产人胰岛素的方法”的专利摘要，请回答：

本发明利用转基因番茄作为生物反应器生产人胰岛素。

所用的人胰岛素基因是依据植物“偏爱”的密码子来设计所含的密码子，通过某方法合成若干DNA片段，拼接而成，重组DNA分子可通过农杆菌介导的方法转入番茄中，在番茄的果实中表达人胰岛素。

（1）本专利是采用________方法获得目的基因。

获得的人胰岛素基因与人体细胞中胰岛素基因的碱基序列不同，但两者所编码的蛋白质中氨基酸序列相同，原因是_____________。

要想在体外获得大量该目的基因的片段，可以采用______技术。

该技术中使用的关键酶是________；原料是四种脱氧核苷酸。

（2）根据上述摘要，转基因操作时所用的载体是________，载体上的________可以转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上。

（3）如果要检测在受体细胞中是否存在目的基因可采用________技术，再经________方法培养成个体。

答案：

（1）人工合成　密码子具有简并性，基因序列不同，蛋白质可以相同　PCR　热稳定性DNA聚合酶（或Taq酶）　

（2）农杆菌的Ti质粒　TDNA　（3）DNA分子杂交　组织培养

8．基因工程被广泛应用于药物制备、动植物育种等，下图所示为基因工程在动物乳腺生物反应器——转基因山羊和抗虫棉的培育过程。

据图回答：

（1）在图示①过程中，使用的限制酶能够识别________的某种特定核苷酸序列，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，从而获得A。

也可采用________（填技术名称）从人的DNA分子或苏云金芽孢杆菌中对已知序列的A进行分离并扩增。

（2）基因工程的关键环节之一是构建B，其完整结构至少包括________等部分，在此过程中除了使用工具酶外，还需使用的工具是________。

（3）在通过⑤过程形成转基因抗虫棉时，一般要用到植物组织培养技术，但若在③过程中采用________法则不需要；在形成转基因山羊C的过程中，需要从雌性动物体内取出卵，在②过程中通过________将目的基因导入________，在形成转基因山羊的过程中除了基因工程技术外，还需要用到________技术。

（4）由于转基因表达产物存在于山羊的乳汁中。

检测其体内是否出现药用蛋白，在分子水平上的检测方法是从转基因生物中提取蛋白质，用________，表明目的基因已形成蛋白质产品。

答案：

（1）双链DNA分子　PCR（或多聚酶链式反应）　

（2）目的基因、启动子、终止子、复制原点和标记基因　载体　（3）花粉管通道　显微注射　受精卵　胚胎移植　（4）相应的抗体进行抗原—抗体杂交，若有杂交带出现

9．（2014·河南中原名校第一次联考）蓝色妖姬（蓝玫瑰）因其色彩华贵而一直为人们所梦想，但玫瑰没有产生蓝色素的基因，无法生长蓝色花瓣。

下图是利用蓝三叶草中的蓝色素基因培植蓝玫瑰的过程（PstⅠ、SamⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制酶）。

请回答下列问题：

（1）构建表达载体A时，应选用限制酶______________，基因工程中通常情况下使用两种不同酶同时处理质粒和外源DNA，优点是可以防止____________________。

（2）为使蓝色素基因在玫瑰细胞中高效表达，一般需要把蓝色素基因插入表达载体A的________和终止子之间，将蓝色素基因导入受体细胞的常用方法是________。

（3）要检测蓝色素基因是否插入到玫瑰细胞染色体DNA上，应采用____________技术，在个体水平上是否需要检测？

________（填“是”或“否”）。

（4）由玫瑰组织块培育蓝色妖姬过程中①②分别为________和________。

答案：

（1）PstⅠ、EcoRⅠ（答一个不给分）　质粒和目的基因自身连接环状化　

（2）启动子　农杆菌转化法　（3）DNA分子杂交　否　（4）脱分化　再分化

10．（2014·湖北荆州毕业班质量检查）口蹄疫是由RNA病毒引起的一种偶蹄动物传染病。

科学家尝试利用转基因番茄生产口蹄疫疫苗（其主要成分是该病毒的一种结构蛋白VP1），过程如下图所示。

请据图回答下列问题：

（1）图示②成功构建重组质粒的过程中，需要用到的工具酶除限制性核酸内切酶外，还需要______________。

（2）图示⑤代表的过程是________。

经过该过程形成的细胞所具有的主要特点是_________________。

（3）若要检测转化成功的番茄植株，除检测标记基因的产物外，还可采用______________技术，检测目的基因在番茄体内是否转录。

（4）图示⑤⑥⑦代表的过程所涉及的生物工程技术是________________________________________________________。

答案：

（1）DNA连接酶　

（2）脱分化　分裂能力强，分化程度低　（3）分子杂交　（4）植物细胞工程（或植物组织培养）

11．（2014·太原阶段测评二）如图所示为动物细胞培养过程中，动物细胞增殖情况的变化曲线（图中B、D两点表示经筛选后继续培养）。

请据图回答：

（1）OA段的培养称为__________培养，AB段可能发生了__________现象，需要用__________酶处理使组织细胞分散开来。

（2）G点之后的细胞能克服__________，并朝着__________的方向发展。

（3）为使进行同体细胞或组织移植时细胞的核型不变，实际使用或冷冻保存的细胞应为图中__________的细胞。

（4）动物细胞培养和植物组织培养过程中，就细胞增殖、分化来说，动植物细胞都要进行__________，不同的是植物细胞还要进行__________。

（5）为制备单克隆抗体，需将__________注射到小鼠体内，以此获取__________细胞，同时可选取图中__________点的细胞与该细胞融合形成杂交细胞，所选取的细胞，其细胞膜上的__________比正常细胞显著减少。

为筛选能够产生单克隆抗体的杂交细胞，可用__________培养基达到目的。

答案：

（1）原代　细胞接触性抑制（接触性抑制）　胰蛋白　

（2）细胞寿命的自然极限，获得不死性（含义对即可）　等同于癌细胞（癌细胞）　（3）B～C　（4）细胞增殖（细胞分裂）　脱分化和再分化　（5）抗原反复（抗原）　浆（效应B）　G　糖蛋白　选择

12．（2014·乌鲁木齐诊断测试二）科学家从某耐盐植物中得到耐盐基因（R），培育出耐盐转基因农作物。

回答下列问题：

（1）在基因工程中，耐盐基因（R）被称为________。

（2）如果用农杆菌转化法将R基因导入农作物细胞，应先将R基因插入农杆菌的________中，然后用该农杆菌感染农作物细胞，将R基因插入农作物细胞的________上。

（3）上述过程中用到的DNA连接酶分为两类，其中T4DNA连接酶既能连接双链DNA分子片段的________，也能连接________。

DNA连接酶的功能是连接两个脱氧核苷酸之间的________。

（4）若得到的耐盐转基因农作物的基因类型有甲、乙两种，R基因的整合位点如图（只考虑其中的两对染色体，R基因都能正常表达）。

让植株自花传粉（植株的减数分裂正常，且不考虑交叉互换），会产生含两个R基因配子的植株为图________类型；若子代耐盐植株所占比例为100%，则R基因的整合位点属于图________类型。

答案：

（1）目的基因　

（2）Ti质粒的TDNA　染色体DNA　（3）黏性末端　平末端　磷酸二酯键　（4）乙　甲

13．（2014·山东潍坊高三四月模拟）下图表示应用现代生物技术制备H7N9病毒单克隆抗体的流程，请回答下列问题：

（1）①过程表示____________________，②过程用到的工具酶是______________。

（2）构建基因表达载体时，目的基因的首端必须含有__________________，③过程常用的方法是____________________，目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是__________________。

（3）从分子水平上鉴定目的基因是否转录可采用________技术，对于转基因成功的细胞Ⅱ还要进行克隆化培养和________检测，经多次筛选获得足够数量的该类细胞。

（4）细胞Ⅰ是________，细胞Ⅱ的特点是______________。

（5）若要预防H7N9禽流感，可用图中的__________作为疫苗。

答案：

（1）逆转录　限制性核酸内切酶（限制酶）　

（2）启动子　显微注射法　转基因生物的DNA上是否插入了目的基因　（3）分子杂交　抗体　（4）浆细胞　既能无限增殖，又能产生抗体　（5）抗原蛋白

解析：

本题考查基因工程及单克隆抗体制备的知识，意在考查能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，能用文字、图表以及数学方式等多种表达形式准确地描述生物学方面的内容。

能运用所学知识的观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，做出合理的判断或得出正确的结论的能力。

（1）据图分析可知，①过程表示逆转录过程，②为从DNA上获取目的基因的过程，需要的工具酶是限制性核酸内切酶。

（2）基因表达载体主要由目的基因、标记基因、启动子、终止子组成。

③过程为重组DNA导入受体细胞，常用显微注射法，目的基因能否在受体细胞中稳定遗传的关键是转基因生物的DNA上是否插入了目的基因。

（3）可采用分子杂交技术鉴定目的基因是否转录，转基因成功的细胞Ⅱ要进行抗体检测。

（4）小鼠受抗原刺激后，可由B细胞增殖分化形成浆细胞，即细胞Ⅰ，浆细胞可产生抗体。

细胞Ⅱ为杂交瘤细胞，既能无限增殖，又能产生抗体。

（5）图中抗原蛋白是H7N9病毒基因表达的产物，可作为疫苗预防H7N9禽流感。

14．（2014·江苏扬州中学高三模拟）重叠延伸PCR技术是一种通过寡聚核苷酸链之间重叠的部分互相搭桥、互为模板，通过多次PCR扩增，从而获得目的基因的方法。

该技术在扩增较长片段的DNA、不同来源的DNA片段拼接、基因的定点诱变等方面具有广泛的应用前景。

如图是利用重叠延伸PCR技术扩增某目的基因的过程。

其主要设计思路是用具有互补配对片段的引物（图中引物2、引物3），分别PCR，获得有重叠链的两种DNA片段，再在随后的扩增反应中通过重叠链的延伸获得目的基因。

结合所学知识，分析下列问题。

（1）引物中G＋C的含量影响着引物与模板DNA结合的稳定性，引物中G＋C的含量越高，结合稳定性________________________。

（2）在第一阶段获得两种具有重叠片段DNA的过程中，必须将引物1、2和引物3、4置于不同反应系统中，这是因为_________。

（3）引物1、引物2组成的反应系统和引物3、引物4组成的反应系统中均进行一次复制，共产生________种双链DNA分子。

（4）在引物1、引物2组成的反应系统中，经第一阶段形成图示双链DNA至少要经过________次复制。

（5）若利用微生物扩增该目的基因，其基本步骤包括：

________________、__________________、微生物的筛选和培养、从菌群中获取目的基因。

答案：

（1）越高　

（2）引物2和引物3存在互补配对片段，置于同一反应系统中它们会发生结合而失去作用　（3）3　（4）2　（5）目的基因与载体结合（基因表达载体的构建）　将目的基因导入受体细胞

解析：

本题考查基因工程的相关知识，意在考查理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系的能力。

（1）G与C配对需要形成三个氢键，所以引物中G＋C的含量越高，结合的稳定性越高。

（2）引物2和引物3存在互补配对片段，置于同一反应系统中它们会发生结合而失去作用，所以必须将引物1、2和引物3、4置于不同反应系统中。

（3）由图分析可知，共产生3种双链DNA分子。

（4）在引物1、引物2组成的反应系统中，经第一阶段形成图示双链DNA至少要经过两次复制。

（5）扩增目的基因的基本步骤包括基因与载体结合（基因表达载体的构建）、将目的基因导入受体细胞、微生物的筛选和培养，从菌群中获取目的基因。

15．（2014·东北三校联考）抗冻蛋白是一类抑制冰晶生长的蛋白质，能降低水溶液的冰点，从而导致水溶液的熔点和冰点出现差值，这个温度差称为热滞值。

昆虫抗冻蛋白的热滞值最高，为3℃～6℃，鱼的热滞值为0.7℃～1.5℃，因此，昆虫抗冻蛋白在实际应用上具有更大的潜力。

为了扩展一些植物的生存范围，科学家利用昆虫抗冻蛋白（AFPS）的异源表达，现已成功地提高了烟草的抗冻能力。

请分析回答相关问题：

（1）基因工程的核心步骤是________，这一过程需要的酶是________。

将AFPS基因导入烟草细胞中，常用________法，这是因为烟草属于________（填“单”或“双”）子叶植物，当植物体受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量的________，此操作过程中使用的运载体是________。

（2）若检测AFPS基因是否整合到烟草的染色体上，一般采用________技术，若检测是否产生抗冻蛋白，一般采用________方法检测杂交带；还可以从________生物学水平进行抗冻鉴定。

（3）生产上可将上述转基因烟草大范围种植，提高了农民的经济收入，从生态工程角度分析，主要体现了________原理。

答案：

（1）基因表达载体的构建　限制酶和DNA连接酶　农杆菌转化　双　酚类化合物　Ti质粒　

（2）DNA分子杂交　抗原—抗体杂交　个体　（3）整体性

解析：

本题考查基因工程和生态工程，难度中等。

（1）构建基因表达载体是基因工程的核心步骤，这一过程需要限制酶和DNA连接酶；将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法；农杆菌能感染双子叶植物；当植物体受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物，吸引农杆菌移向这些