单元评估检测十一 现代生物科技专题.docx

1、单元评估检测十一 现代生物科技专题单元评估检测(十一)现代生物科技专题(时间:40分钟分值:100分)测控导航表知识点题号1.基因工程和蛋白质工程1,2,3,42.细胞工程53.胚胎工程及生态工程6,7,81.(13分)透明质酸酶在临床上常用作药物渗透剂,目前主要从动物组织中提取。科研人员尝试将透明质酸酶基因转入大肠杆菌,使其得到高效表达。下图中Nco和Xho为限制酶,重叠延伸PCR是一种定点突变技术。据图回答下列问题:(1)步骤的目的是为了保护 ,PCR的原理是;PCR扩增的过程是目的基因DNA受热变性后解链为单链,引物与单链相应互补序列结合,然后,如此重复循环。(2)若图中的透明质酸酶基因

2、来自cDNA文库,则在进行步骤之前需在其前、后端分别接上特定的,否则该基因就不能转录。步骤需要用(酶)切割质粒。(3)图中A是;早期实验人员利用大肠杆菌作为受体,后来发现用毛霉或酵母菌作受体更具优势,从生物体结构角度分析,最可能的原因是 。(4)目的基因导入受体细胞后,是否可以稳定地维持和表达其遗传特性,只有通过检测和鉴定才能知道。检测转基因生物DNA上是否插入了目的基因的方法是 。解析:(1)图中目的基因的中间存在Nco限制酶的切割位点,因此步骤的目的是为了保护透明质酸酶基因,防止Nco限制酶破坏目的基因。PCR的原理是DNA双链复制;PCR扩增的过程是高温变性低温退火中温延伸。即目的基因D

3、NA受热变性后解链为单链,引物与单链相应互补序列结合,然后在DNA聚合酶作用下延伸,如此重复循环。(2)cDNA文库是用mRNA逆转录得到的DNA,只含有编辑对应蛋白质的信息,不含启动子、终止子及内含子等,因此在进行步骤之前需在透明质酸酶基因前、后端分别接上特定的启动子、终止子。步骤需要用Nco和Xho切割质粒。(3)图中A是基因表达载体。大肠杆菌为原核生物,细胞中只含核糖体一种细胞器,毛霉或酵母菌为真核生物,含有内质网和高尔基体等,可对蛋白质进行加工、修饰等。(4)检测转基因生物DNA上是否插入了目的基因的方法是利用目的基因制作成的探针进行DNA分子杂交。答案:(除标注外,每空2分)(1)透

4、明质酸酶基因,防止Nco限制酶破坏目的基因DNA双链复制(1分)在DNA聚合酶作用下延伸(2)启动子、终止子(1分)Nco和Xho(3)基因表达载体(1分)毛霉或酵母菌是真核细胞,有内质网和高尔基体加工、修饰蛋白质(4)利用目的基因制作成的探针进行DNA分子杂交2.(12分)用噬菌体抗体库技术获得人的单克隆抗体,方法是将人抗体基因插入噬菌体载体,然后让该噬菌体感染大肠杆菌,抗体可能和病毒蛋白以融合蛋白的形式,附着在噬菌体表面,也可能通过大肠杆菌分泌出去。回答下列问题:(1)获取人抗体基因时,可从人的(填“B”“T”或“体”)细胞中获取总RNA,逆转录成cDNA,再通过PCR技术扩增出抗体基因。

5、在PCR反应体系中,加入dNTP(dCTP、dATP、dGTP和dTTP)的作用是。(2)在噬菌体抗体库的构建过程中,理论上可以不利用Ca2+处理大肠杆菌,依据是 。(3)从噬菌体抗体库中筛选特异性抗体的方法是,原理是。(4)在抗体基因与噬菌体基因之间设计了一个终止密码子(UAG)的对应序列在终止密码子突变型的菌株表达时,抗体基因的表达产物是(填“融合蛋白”或“分泌型抗体”)。(5)与利用杂交瘤技术生产的单克隆抗体相比,用该技术省去了(步骤),使制备更简单易行。解析:(1)抗体基因在B细胞中表达,在T细胞、体细胞中均不表达,因此只能从B细胞中才能获取到人的抗体基因的mRNA。dNTP断裂两个高

6、能磷酸键后可以得到4种脱氧核苷酸和能量,因此在PCR技术中,dNTP的作用是提供合成DNA的原料和能量。(2)Ca2+处理大肠杆菌的目的是使大肠杆菌易于吸收周围环境中的DNA分子,但由于噬菌体可以侵染大肠杆菌,可将重组DNA分子注入大肠杆菌,因此在噬菌体抗体库的构建过程中,理论上可以不利用Ca2+处理大肠杆菌。(3)由于抗原和抗体特异性结合,因此可以采用抗原抗体杂交技术从噬菌体抗体库中筛选特异性抗体。(4)在抗体基因与噬菌体基因之间设计了一个终止密码子(UAG)的对应序列,终止密码子为翻译的终点,由于终止密码子突变型菌株转录的产物无原来设计的终止密码子,因此抗体基因的表达产物是融合蛋白(抗体和

7、噬菌体的蛋白质)。(5)由于利用杂交瘤技术生产的单克隆抗体,需要对骨髓瘤细胞和B淋巴细胞进行融合,然后筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞,最后获得单克隆抗体。但用噬菌体抗体库技术获得人的单克隆抗体无须动物细胞融合,使制备更简单易行。答案:(除标注外,每空2分)(1)B(1分)提供合成DNA的原料和能量(2)噬菌体可以侵染大肠杆菌,可将重组DNA分子注入大肠杆菌(3)抗原抗体杂交抗原和抗体特异性结合(4)融合蛋白(1分)(5)动物细胞融合3.(12分)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

8、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31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、

9、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)检测小麦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。即需要在田间试验中检测植株的耐旱性是否得到提高。(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31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

10、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:(每空2分)(1)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)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4.(12分)下图1所示为用Pvu限制酶切下的某目的基因及其上DNA片段示意图;图2所示为三种质粒示意图。图中Ap为氨苄青霉素抗性基因,Tc为四环素抗性基因。EcoR、Pvu等为限制酶及其切割的位点与复制原点的距

11、离。复制原点是在基因组上复制起始的一段序列,是指质粒在受体细胞中复制时的起点。(1)组成片段D的基本骨架与细胞膜的基本骨架相同的元素是。(2)图2中质粒A、质粒C能否作为目的基因运载体最理想的质粒?(填“能”或“否”),请说明理由 。(3)重组质粒成功导入受体细胞的概率一般仅在10-7,用质粒B构建重组质粒,为了筛选出导入了重组质粒的大肠杆菌,在导入完成后,将所有大肠杆菌分别在含有四环素和氨苄青霉素的培养基中培养,大肠杆菌在两种培养基的生长状况不可能的是 ,可能性最大的是 。(4)若想在山羊的乳汁中收获上述目的基因的表达产物,则需要将重组质粒导入至山羊的(细胞)中。解析:(1)脱氧核糖和磷酸交

12、替连接构成DNA片段D的基本骨架,脱氧核糖由C、H、O三种元素组成,组成磷酸的元素是H、P、O;磷脂双分子层构成细胞膜的基本骨架,磷脂分子是由C、H、O、N、P组成;可见,组成片段D的基本骨架与细胞膜的基本骨架相同的元素是C、H、O、P。(2)质粒A缺少标记基因,质粒C在使用与目的基因相同的限制酶Pvu切割时,复制原点会被限制酶切割,进而影响重组质粒的自主复制,所以质粒A、质粒C均不能作为目的基因运载体最理想的质粒。(3)用质粒B构建重组质粒,当用和目的基因相同的限制酶(Pvu)切割时,Tc(四环素抗性基因)遭到破坏,而Ap(氨苄青霉素抗性基因)结构完好,因此在重组质粒导入完成后,将所有大肠杆

13、菌分别在含有四环素和氨苄青霉素的培养基中培养,大肠杆菌在两种培养基的生长状况,不可能的是在含四环素的培养基上能正常生长,在含氨苄青霉素的培养基上不能正常生长。因重组质粒成功导入受体细胞的概率一般仅在10-7,所以可能性最大的是在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基上都不能正常生长。(4)若想在山羊的乳汁中收获上述目的基因的表达产物,则需要将重组质粒导入至山羊的受精卵中。答案:(除标注外,每空2分)(1)C、H、O、P(2)否(1分)质粒A缺少标记基因;质粒C在用和目的基因相同的限制酶切割时,复制原点会被限制酶切割,会影响重组质粒的自主复制(3分)(3)在含四环素的培养基上能正常生长,在含氨苄

14、青霉素的培养基上不能正常生长在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基上都不能正常生长(4)受精卵5.(12分)回答下列有关植物细胞工程应用有关的问题:(1)植物细胞工程可用于培养脱毒苗,这一方法的原理是,所以再生的植株可能不带病毒。(2)人工种子是以植物的组织培养技术得到的等为材料,经过人工薄膜包装得到的种子。(3)微型繁殖过程中,适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗,而与配比适用时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长,促使愈伤组织产生和生长,需要使用的生长调节剂是(填“脱落酸”或“2,4-D”)。(4)为了获得植物次生代谢产物,先用植物外植体获得愈伤组织,然后在液体培养基中悬浮培养。请回答下

15、列问题:在愈伤组织悬浮培养时,细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如图所示。细胞干重在12 d后下降的原因有。解析:(1)利用茎尖等分生部位进行组织培养获得脱毒苗的原理是植物体细胞具有全能性。(2)人工种子是以植物的组织培养技术得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料,经过人工薄膜包装得到的种子。(3)适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗生根。微型繁殖培养基中使用的生长素与细胞分裂素比例不同,可以分别诱导根、芽的形成。使用高浓度的植物生长素类似物(如2,4-D)可以抑制试管苗的生长。(4)由蔗糖浓度下降可知,外植体离体培养过程中需要消耗蔗糖,12天后蔗糖浓度变化不大;pH下降会影响酶的活性,愈伤组织

16、细胞不能进行光合作用,对物质的合成小于分解,故细胞干重下降。答案:(每空2分)(1)植物细胞的全能性(2)胚状体、不定芽、顶芽和腋芽(3)生根细胞分裂素2,4-D(4)蔗糖浓度下降,pH降低6.(13分)科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛,如果要加速转基因奶牛的繁育,可以对此转基因奶牛进行克隆(如图所示)。请结合图示回答下列问题:(1)在进行细胞培养时,要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分散处理,形成单个细胞,这个过程中用胰蛋白酶而不用胃蛋白酶处理的理由: 。(2)用于核移植的供体细胞,一般选用10代以内的传代细胞,原因是 。(3)将重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛

17、后,该母牛就会生出与供体奶牛遗传物质相同的犊牛,但也不是100%的复制,原因最可能是 。(4)-抗胰蛋白酶是一种糖蛋白,一般不用传统的转基因大肠杆菌生产,因为 。(5)雄安新区建立以农产品废弃物制沼气为中心的生态工程,主要利用生态工程中原理。解析:(1)动物细胞培养时,常用胰蛋白酶处理动物组织,以分散成单个细胞。这个过程中需要的适宜pH一般为7.27.4,而胃蛋白酶的最适pH约为0.91.5,培养液中的酸碱度不利于胃蛋白酶发挥作用,所以动物细胞培养过程中用来分散组织的酶常用胰蛋白酶而不用胃蛋白酶。(2)一般10代以后的细胞可能发生基因突变,而10代以内的传代细胞代谢旺盛、分裂能力强,且遗传物质

18、没有发生改变,所以一般选用10代以内的传代细胞作为核移植的供体细胞。(3)图中犊牛并非是对体细胞核供体母牛100%的复制,其主要原因是犊牛的细胞质来自卵母细胞,生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制;其次是生物的性状还受环境因素的影响。(4)-抗胰蛋白酶是一种糖蛋白,一般不用传统的转基因大肠杆菌生产,因为大肠杆菌是原核细胞,不含内质网和高尔基体等细胞器,不能对核糖体合成的蛋白质进行加工,不能产生有生物活性的-抗胰蛋白酶。(5)以沼气为中心的生态工程能充分利用废弃物中的能量,这体现了生态工程的物质循环再生原理。答案:(除标注外,每空3分)(1)培养液中的酸碱度不利于胃蛋白酶发挥作用(2分)(

19、2)该种细胞代谢旺盛、分裂能力强,且遗传物质没有发生改变(3)生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制;生物的性状还受环境因素的影响(4)大肠杆菌是原核细胞,不含内质网和高尔基体等细胞器,不能对核糖体合成的蛋白质进行加工,不能产生有生物活性的-抗胰蛋白酶(5)物质循环再生(2分)7.(13分)科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞(iPS),继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠,流程如下。请回答下列问题:(1)从黑鼠体内获得体细胞后,对其进行的初次培养称为 ,培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂,这种现象称为。(2)图中2- 细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管

20、内获得,该过程称为,也可从灰鼠体内取出卵子,通过后进行早期胚胎培养获得。(3)图中重组囊胚通过技术移入白鼠子宫内继续发育,此技术对代孕受体的要求是。在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是 ,若想进一步提高胚胎的利用率,可采用技术。(4)小鼠胚胎干细胞(ES)可由囊胚的分离培养获得,iPS与ES细胞同样具有发育全能性,有望在对人类iPS细胞进行定向后用于疾病的细胞治疗。解析:(1)原代培养指将动物组织用酶解法分散成单个细胞后进行的初次培养,接触抑制指贴壁的细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就会停止分裂增殖的现象。(2)将早期胚胎从小鼠输卵管或母牛子宫中冲洗出来的方法叫冲卵;早期胚胎也可利用卵子体外

21、受精或经过体细胞核移植后发育形成。(3)图中重组囊胚经过胚胎移植技术导入到受体子宫内发育;胚胎移植要求将胚胎移植到同种、生理状态相同的其他雌性动物体内。优势主要是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。若想进一步提高胚胎的利用率,可采用胚胎分割技术。(4)胚胎干细胞简称ES或EK细胞,是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞,其中早期胚胎来自囊胚的内细胞团细胞;iPS与ES细胞一样,可通过定向诱导分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。答案:(除标注外,每空1分)(1)原代培养接触抑制(2)冲卵(或冲胚)体外受精(或核移植)(3)胚胎移植同种、生理状态相同的其他雌性动物(2分)可以充分发挥雌性优良

22、个体的繁殖潜力胚胎分割(4)内细胞团细胞(2分)诱导分化(2分)8.(13分)池塘养殖普遍存在由于饵料、鱼类排泄物、换水不及时等引起的水体污染现象,研究者设计了一种循环水池塘养殖系统(如图)。请回答下列问题:(1)与自然池塘相比,人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性。人工养殖池塘水体的N、P含量容易升高,会引起水体的富营养化;藻类等浮游生物大量繁殖、加之死亡后被微生物分解,引起水体的溶氧量下降,造成鱼类等死亡,进一步破坏了生态系统稳态,这种调节方式称为。(2)与传统养殖池塘相比,该养殖系统增加的生态工程设施有。可以通过在这些设施内栽植水生植物、放养虑食动物等措施,起到对水体的,有效减少水体中的N、

23、P等含量。(3)该养殖系统设计为前一池塘上层水流入后一池塘底部,实现水层交换,其目的有、。(4)该养殖系统中串联的池塘不宜过多,因为。(5)保持池塘水体中适当的N、P含量是必要的,该养殖系统可以通过、进行调控。解析:与自然池塘相比,人工养殖池塘生态系统结构简单,恢复力稳定性高。污染发生后引发的一系列反应使污染进一步加重,这种调节属于正反馈。该养殖系统比传统养殖池塘增加了生态塘和潜流湿地。该养殖系统中,越往后,N、P的含量越高,因此串联的池塘不宜过多。该养殖系统可以通过补水和排水、水泵控制水的流量(循环频次)对池塘水体中的N、P含量进行调控。答案:(除标注外,每空1分)(1)高正反馈(2)生态塘和潜流湿地净化作用(3)增加水中的溶氧量(2分)提高饵料的利用率(2分)(4)后面池塘水体中的N和P含量(浓度)越来越高(2分)(5)补水和排水水泵控制水的流量(循环频次)(2分)