2016_2017学年高中生物专题5生态工程模块综合检测新人教版.docx

生态工程模块综合检测(时间：60分钟满分：100分)1(10分)胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。图1是该方法所用的基因表达载体，图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程(融合蛋白A、B分别表示半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白)。请回答下列问题。图1图2(1)图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是_。(2)图1中启动子是_酶识别和结合的部位，有了它才能启动目的基因的表达；氨苄青霉素抗性基因的作用是_。(3)构建基因表达载体时必需的工具酶有_。(4)半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达，可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部，其意义在于_。(5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链，且半乳糖苷酶被切成多个肽段，这是因为_。(6)根据图2中胰岛素的结构，请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。你的推测结果是_，理由是_。答案：(1)终止子(2)RNA聚合作为标记基因，将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来(3)限制酶和DNA连接酶(4)防止胰岛素的A、B 链被菌体内蛋白酶降解(5)半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸，而胰岛素A、B 链中不含甲硫氨酸(6)至少2个两条肽链的一端各有一个游离的氨基，氨基酸R 基团中可能还含有游离的氨基2(10分)GDNF是一种神经营养因子，对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。研究人员构建了含GDNF基因的表达载体(如图1所示)，并导入到大鼠神经干细胞中，用于干细胞基因治疗的研究。请据图回答下列问题。(1)在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中，使用胰蛋白酶的目的是_。(2)构建含GDNF基因的表达载体时，需选择图1中的_限制酶进行酶切。(3)经酶切后的载体和GDNF基因进行连接，连接产物经筛选得到的载体主要有3种：单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接(如图1所示)。为鉴定这3种连接方式，选择Hpa酶和BamH酶对筛选得到的载体进行双酶切，并对酶切后的DNA片段进行电泳分析，结果如图2所示。图中第_泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。(4)将正向连接的表达载体导入神经干细胞后，为了检测GDNF基因是否成功表达，可用相应的_与提取的蛋白质杂交。当培养的神经干细胞达到一定密度时，需进行_培养以得到更多数量的细胞，用于神经干细胞移植治疗实验。解析：(1)动物细胞间的物质主要成分是蛋白质，用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理一段时间，目的是使组织中的细胞分散成单个细胞。(2)据图1可知，GDNF基因两端和载体上都有Xho限制酶的酶切位点。(3)据图1可知，用Hpa和Bam H限制酶对三种载体进行酶切，单个载体自连只有Hpa限制酶的酶切位点，得到6 000 bp DNA的片段；正向连接重组载体有Hpa和 Bam H限制酶的酶切位点，得到700 bp DNA的片段和6 000 bp DNA的片段；反向连接重组载体有Hpa和 Bam H限制酶的酶切位点，得到200 bp DNA的片段和6 500 bp DNA的片段。(4)检测目的基因是否成功表达，可采用抗原抗体杂交法。培养的原代细胞贴满瓶壁重新用胰蛋白酶等处理，然后分瓶继续培养，让细胞继续增殖，这样的培养过程通常称为传代培养。传代培养的细胞一般传至10代后就不易传下去，科研上使用的正常细胞通常为10代以内，以保持细胞正常的二倍体核型。答案：(1)使细胞分散开(2)Xho(3)(4)抗体传代3(10分)科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白，其技术路线如图。(1)由过程获得的A为_。(2)在核移植之前，必须先去掉受体卵母细胞的核，目的是_。受体应选用_期卵母细胞。(3)进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生_，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。(4)采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为_。 解析：(1)根据题意可知，要将人凝血因子IX基因导入绵羊胎儿成纤维细胞，必须构建基因表达载体，所以由过程获得的A为基因表达载体。(2)为保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞，在核移植之前，必须先去掉受体卵母细胞的核。受体应选用减数第二次分裂中(M中)期卵母细胞。(3)进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。(4)采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养。答案：(1)含目的基因的表达载体(2)保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞M中 (3)免疫排斥反应(4)整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养4(10分)某课题组为解决本地奶牛产奶量低的问题，引进了具高产奶基因但对本地适应性差的纯种公牛。(1)拟进行如下杂交：A(具高产奶基因的纯种)B(具适宜本地生长基因的纯种)C选择B作为母本，原因之一是胚胎能在母体内正常_。若C中的母牛表现为适宜本地生长，但产奶量并不提高，说明高产奶是_性状。为获得产奶量高且适宜本地生长的母牛，根据现有类型，最佳杂交组合是_，后代中出现这种母牛的概率是_(假设两对基因分别位于不同对常染色体上)。(2)用以上最佳组合，按以下流程可加速获得优良个体。精子要具有受精能力，需对其进行_处理；卵子的成熟在过程_中完成。在过程的培养基中含有葡萄糖，其作用是_。为筛选出具有优良性状的母牛，过程前应鉴定胚胎的_。子代母牛的优良性状与过程_的基因重组有关。(3)为了提高已有胚胎的利用率，可采取_技术。解析：(1)由于胚胎能在母体内进行正常的胚胎发育，所以可选择适宜当地生长的纯种牛做母本。用纯种高产奶牛与适宜当地生长的纯种牛杂交，获得了C牛，表现为适宜当地生长，但产奶量并没提高，这说明不适宜当地生长是隐性性状，适宜当地生长是显性性状，高产奶是隐性性状，低产奶是显性性状。由于控制奶牛的产奶量的基因和对本地的适应性的基因分别位于不同的染色体上，说明他们在遗传时遵循基因的自由组合定律，若控制奶牛的产奶量的等位基因为A和a，对本地的适应性的等位基因为B和b，可推知雄牛A的基因型为aabb，雌牛B为AABB，C为AaBb，可见要获得产奶量高且适宜当地生长的母牛(aaB )，最佳的实验组合为AC，此时后代出现所需牛(aaBb)的概率为1/41/21/8。(2)精子需获能后才具备受精的能力；由于排卵时排出的卵子只发育到减数M，而减数第二次分裂形成卵细胞是在受精过程中完成的，即卵子的成熟是在体外受精过程中完成；在胚胎培养过程中，培养基中的葡萄糖能为胚胎发育过程提供能量；为了筛选出具有优良性状的母牛，在胚胎移植之前需对胚胎的性别、高产奶和适宜生长的基因进行鉴定；母牛在减数分裂过程中发生基因重组，产生具有优良性状基因的卵细胞，子代母牛的优良性状与此有关。(3)通过胚胎分割技术可产生遗传性状相同的多个胚胎，从而提高胚胎的利用率。答案：(1)生长发育或胚胎发育隐性AC1/8(2)获能或增强活力供能性别、高产奶和适宜生长的基因(3)胚胎分割5(10分)如图为A、B不同物种间体细胞杂交示意图，请回答下列问题。(1)去除细胞壁而不损伤细胞可用_、_处理。在用促融剂处理时，使用的促融剂主要有_。(2)融合细胞中可能包括_种类型，其中杂种细胞的遗传物质组成是_。(3)由杂种细胞经人工诱导培养，经_分裂增加细胞数目并不断分化，逐渐发育成C植株。该植株的性状与D亲本植物的性状区别是_。(4)整个培养过程应用了细胞工程的_和_两大技术，这种培育杂种植株的意义是_。答案：(1)纤维素酶果胶酶PEG(或聚乙二醇)(2)3A和B植物的遗传物质之和(3)有丝具有A和B两种植物的性状(4)体细胞杂交植物组织培养克服生物远缘杂交不亲和的障碍6(10分)克隆羊的成功轰动世界，它不仅奠定了疾病克隆性治疗的基础又解决了器官移植中供体不足的问题，同时也给人类带来了一些过去尚未遇到的问题。如图为人类对克隆羊技术的拓展图和应用。请据图回答问题。(1)图中所涉及的现代生物技术有_和_等。(2)使用培养基进行胚胎干细胞培养时，通常要加入_等天然成分，除了保证被培养细胞处于无菌、无毒及充足氧气的环境中，还需要保证细胞生活所需的_和适宜的温度与pH等；早期胚胎发育在_阶段以前的细胞是全能干细胞。(3)图中从“内细胞团到胚胎干细胞”的培养过程中，必须用_处理内细胞团，使之分散成单个细胞。干细胞形成组织、器官时必须要进行细胞的分裂和分化。(4)在体外培养胚胎干细胞能否获得动物器官？为什么？_。解析：本题综合考查细胞核移植、胚胎干细胞等知识。(1)图中获得重组细胞是细胞核移植技术，由重组细胞发育为早期胚胎，以及由早期胚胎历经内细胞团培养干细胞是细胞培养。(2)使用培养基进行胚胎干细胞培养，使用的天然成分有动物血清或血浆，培养条件是无菌、无毒、氧气充足，以及必需的营养物质、适宜的温度和pH，早期胚胎发育在桑葚胚阶段以前的细胞是全能干细胞。(3)细胞培养过程中使细胞团分散成单个细胞需要用胰蛋白酶处理。(4)胚胎干细胞培养必须要在体内才能进行细胞分化，所以在体外培养胚胎干细胞是不能获得动物器官的。答案：(1)核移植细胞培养(另外写早期胚胎培养也对)(2)动物血清或血浆营养物质桑葚胚(3)胰蛋白酶(4)不能，胚胎干细胞在体外培养条件下可以增殖而不发生分化7(13分)2012年诺贝尔生理学或医学奖授予英国科学家约翰格登和日本科学家山中伸弥。约翰格登在20世纪60年代做过一个划时代的实验：把美洲爪蟾的小肠上皮细胞核注入去核的卵细胞，结果发现一部分卵依然可以发育成蝌蚪，其中的一部分蝌蚪可以继续发育成为成熟的爪蟾。山中伸弥等科学家将四个关键基因转入小鼠的成纤维细胞，使其变成多功能干细胞(iPS)，这些干细胞可再转化成小鼠体内任何种类的细胞。回答下列问题。(1)约翰格登之后，科学界利用该技术进行更多细胞核转移实验，复制出多种哺乳类动物。在哺乳动物的核转移实验中，一般通过_(物理方法)将受体细胞激活，使其进行细胞分裂和发育，当胚胎发育到_阶段时，将胚胎移入受体(代孕)动物体内。(2)从卵巢中吸取的卵母细胞，一般要培养到_阶段才能用于实验。(3)利用体细胞进行核移植技术的难度明显高于胚胎细胞核移植的原因是_。(4)在山中伸弥的实验中，利用了逆转录病毒，该病毒的作用是_。(5)一般情况下，体外扩增目的基因常用的方法是_。在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的_。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用_处理。(6)iPS细胞能分化成任何种类细胞的实质是_。解析：在核移植时，要用物理法或化学法(如电脉冲、钙离子载体、乙醇、蛋白酶合成抑制剂等)激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程。其中电脉冲属于物理法；当胚胎发育到桑葚胚或囊胚阶段时，将胚胎移入受体(代孕)动物体内；动物进行正常繁殖过程中，卵母细胞是边分裂边排出输卵管的，在输卵管中与精子结合时，卵母细胞刚好分裂到减数第二次分裂中期，其内含有生物生长发育的全部信息及营养，且有助于动物细胞核全能性的表达；相对于体细胞，胚胎细胞的分化程度更低，全能性更高，所以胚胎核移植成功的可能性就大；体外扩增目的基因常用的方法PCR技术；动物细胞有贴壁生长现象并具有接触抑制的特点；iPS细胞能分化成任何种类细胞的实质是基因的选择性表达。答案：(1)电脉冲(或电刺激)桑葚胚或囊胚(2)M中期(减数分裂第二次分裂中期)(3)体细胞分化程度高，不容易恢复全能性(4)目的基因的载体(5)PCR技术(多聚酶链式反应)接触抑制胰蛋白酶(6)基因的选择性表达8(13分)阅读如下材料：材料一科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。材料二T4溶菌酶在温度较高时易失去活性。科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造，使其表达的T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。材料三兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。回答下列问题。(1)材料一属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用_法。构建基因表达载体常用的工具酶是_和_。在培育有些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用是_。(2)材料二中的技术属于_工程的范畴，该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对_进行改造，或制造一种_的技术。在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的_序列发生了改变。(3)材料三属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到_种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。在材料三的实例中，兔甲称为_体，兔乙称为_体。解析：(1)基因工程中，将目的基因导入动物细胞常用显微注射法。构建基因表达载体常用的工具酶是限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA连接酶。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细胞，农杆菌中的Ti质粒上的TDNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上，因此用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞时，农杆菌的作用是将目的基因导入受体细胞。(2)材料二中是对T4溶菌酶进行改造，属于蛋白质工程。蛋白质工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新蛋白质的技术。改造后的T4溶菌酶和原T4溶菌酶相比，第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，即肽链中的氨基酸序列发生改变。答案：(1)显微注射限制性内切酶DNA连接酶农杆菌可感染植物，将目的基因转移到受体细胞中(2)蛋白质现有的蛋白质新蛋白质氨基酸(3)同供受9(14分)阅读下列材料，回答