2019高考生物二轮复习第18练基因工程与细胞工程练习.docx

第18基因工程与细胞工程非选择题1.(2018陕西榆林四模,38)(9分)人白细胞介素是一种重要的免疫活性调节因子。科研人员将人白细胞介素基因导入衣藻细胞的叶绿体基因组中并高效表达,该技术被称为叶绿体基因工程。请回答下列问题:(1)质粒是基因工程中最常用的运载体,质粒作为运载体需具备的条件是(需答出两点)。基因工程的操作工具中,除了运载体外,还需要。(2)在构建基因表达载体时,应将目的基因插入之间,表达载体上标记基因的作用是。(3)植物叶肉细胞中能使目的基因表达的细胞器除了叶绿体外还有。从基因工程与环境安全的角度分析,叶绿体基因工程的优点是。2.(2018辽宁鞍山一中四模,38)(8分)干扰素基因缺失的个体免疫力严重下降。科学家利用胚胎干细胞(ES细胞)对干扰素基因缺失的患者进行基因治疗。请回答下列问题:(1)利用PCR技术扩增干扰素基因时,需在的作用下进行。PCR扩增时,退火温度的设定是成败的关键。退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关,长度相同但的引物需要设定更高的退火温度。如果PCR反应得不到任何扩增产物,则可以采取的改进措施有(填序号:升高退火温度降低退火温度重新设计引物)。(2)有人得到如图所示的含有目的基因的表达载体,但其不能在宿主细胞中表达目的基因产物,分析目的基因不能表达的原因是。(3)对改造后的ES细胞进行培养的过程中,为了防止污染,可在培养基中添加一定量的。(4)干扰素的作用机理是:干扰素作用于宿主细胞膜上的相应受体,激活细胞核中基因表达产生多种抗病毒蛋白,其中有些蛋白可通过激活使病毒的RNA水解。3.(2018江西上饶二模,38)(9分)口蹄疫是由口蹄疫病毒引起的一种动物传染病,目前常用接种弱毒疫苗的方法预防。疫苗的主要成分是该病毒的一种结构蛋白VP1。科学家尝试利用转基因番茄来生产口蹄疫疫苗。请回答下列问题:(1)如图是VP1基因、农杆菌Ti质粒结构示意图,若用以构建具有VP1基因的基因表达载体,还需要在质粒中插入。(2)口蹄疫病毒的遗传物质为RNA,则获得可重组到质粒的VP1基因必须用到酶。要获得大量该VP1基因,可利用技术进行扩增。(3)通常用BamH、Hind两种限制酶切割VP1基因和Ti质粒的目的是;要筛选出含有该目的基因表达载体的农杆菌,首先需要在含的培养基上进行。(4)VP1基因应插入到农杆菌Ti质粒的T-DNA上,通过转化作用进入番茄细胞并插入到,使VP1基因能够稳定存在并发挥作用。(5)获得表达VP1蛋白的番茄植株以后,要进行免疫效力的测定,具体方法是:将从转基因番茄叶片中提取的VP1蛋白质注射到一定数量的豚鼠体内,每半个月注射一次,三次注射后检测豚鼠血液中产生的数量,为了使结果可信,应设置空白对照组,注射。4.(2018湖北重点中学联考,38)(9分)乙肝病毒表面有T1蛋白和T2蛋白,免疫接种实验表明这两种蛋白质都可引起实验动物的免疫反应。科研人员用农杆菌转化法培育出转基因番茄,用于生产可口服的乙肝病毒疫苗,回答下列问题:(1)T1蛋白和T2蛋白进入实验动物的肠道后,会被实验动物小肠黏膜上的一种M细胞当做处理,进而引发一系列的免疫反应,最终产生相应的,使实验动物获得了对乙肝病毒的免疫能力。(2)用转基因番茄生产可口服的乙肝病毒疫苗(含T1蛋白),所用的目的基因是,所用的运载体是土壤农杆菌的。(3)可利用PCR技术扩增目的基因,其前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成。PCR一般要经历三十多次循环,目的基因在乙肝病毒DNA中的位置如图所示,则在(填“第一次”“第二次”或“第三次”)次循环结束后,即可出现两条链等长的目的基因片段。(4)获得转基因番茄植株后,通过分子检测,已确定该植株所结番茄中含有T2蛋白,此后还需要进行个体生物学水平的鉴定,例如。5.(2018黑龙江哈尔滨三中二模,38)(13分)草莓是无性繁殖的作物,感染的病毒很容易传播给后代,病毒在作物体内逐年积累,就会导致产量变低,品质变差。可以利用细胞工程培育脱毒草莓或利用基因工程培育抗病毒草莓。回答下列问题:(1)为了获得脱毒草莓,外植体往往取自植物分生区附近(如茎尖),其原因是。利用植物组织培养,能获得试管苗,其原理是植物细胞具有全能性,草莓细胞具有全能性的原因是。(2)植物组织培养过程中可出现不同的结果,这些结果的出现主要与培养基中两种激素有关,这两种激素是;在培养形成完整新植株过程中,对这两种激素的调控关键是。(3)构建的基因表达载体除含有标记基因外,还必须有。草莓是双子叶植物,将目的基因导入受体细胞采用最多的方法是。(4)要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因,检测方法是。用作为探针与草莓基因组DNA杂交,如果,就表明目的基因已插入染色体DNA中。6.(2018河南安阳三模,38)(12分)中国科学家成功突破了克隆猴这个世界生物学前沿的难题,率先建立起可有效模拟人类疾病的动物模型,实现了我国在非人灵长类研究领域由国际“并跑”到“领跑”的转变。据此回答下列问题:(1)克隆猴的诞生,体现了动物细胞的具有全能性。相对于植物组织培养而言,动物尤其是高等动物的克隆比较困难的原因是。克隆过程中一般利用未受精的去核卵细胞作为受体细胞,原因是。(2)克隆猴培养过程中需要用酶处理使细胞从瓶壁上分离下来。为了提高动物细胞克隆形成率,可以选择适宜的培养基、添加等天然成分,以滋养细胞支持生长。培养箱中通常要维持一定的CO2浓度,CO2的作用是。克隆猴除了用到动物细胞工程的相关生物技术手段外,还必须用到(答出两种技术)。7.(2018辽宁大连二模,38)(10分)某大学科研人员用小鼠ES细胞(即胚胎干细胞)免疫兔,获得大量分泌单克隆抗体的杂交瘤细胞株,从而建立了胚胎干细胞的抗体库。此类单克隆抗体能够识别ES细胞的特异性分子标志,该标志对胚胎干细胞的鉴定、分离以及自我更新和分化机制的研究有着十分重要的意义。请依据相关知识回答下列问题:(1)制备单克隆抗体所用到的生物技术手段主要有和。制备此单克隆抗体之前,必须对兔注射,使兔产生免疫反应。(2)从兔的脾脏中提取的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合,可形成多种融合细胞,此时需要用特定的选择性培养基进行筛选,在该培养基上的细胞不能生存。(3)上述筛选过程中获得的杂交瘤细胞还需进行克隆化培养和检测,经多次筛选,就可获得能分泌所需抗体的细胞,该细胞在体外培养时应在含有的混合气体的恒温培养箱中进行,最终获得大量的单克隆抗体。该抗体与传统方法制备的抗体相比,最主要的优点是。(4)通过ES细胞的体外诱导分化,还可以培育出人造组织器官,解决器官移植时存在的的问题。8.(2018河北衡水中学七调,38)(10分)科学家利用细胞融合技术研究细胞膜的结构特性,进行了下列实验。(1)将鼠细胞和人细胞在培养箱中培养一段时间,用处理,获取实验用的单细胞悬液。(2)将两种细胞在37 下混合培养,在培养液中加入诱导融合,形成融合细胞,一般两两融合的细胞有种。(3)细胞膜的主要成分是磷脂和蛋白质。将连接了荧光染料的抗体与融合细胞在一定条件下培养,抗体与融合细胞的膜蛋白(抗原)特异性结合,其目的是标记膜蛋白,以便于显微镜观察。用荧光显微镜观察融合细胞表面荧光的颜色和,开始时,鼠的细胞为绿色,人的细胞为红色,两种颜色不混合;一段时间后,可观察到红绿荧光交替分布的“嵌合体”。统计,结果如下图所示。(4)科学家据此提出两种假说解释嵌合体的形成。假说一:融合细胞合成了新的膜蛋白;假说二:原有膜蛋白在细胞膜平面上运动。使用抑制剂和ATP合成抑制剂分别处理融合细胞,均对嵌合体形成没有显著影响,这个结果否定了假说一。在15 、20 和26 的培养温度下重复上述实验,这些实验的结果为,为假说二提供了证据支持。答案全解全析非选择题1.答案(1)具有一个或多个限制性酶切位点;具有标记基因;能在宿主细胞中稳定复制并保存限制酶和DNA连接酶(2)启动子和终止子鉴别受体细胞中是否有目的基因,从而将含目的基因的细胞筛选出来(3)线粒体可防止目的基因通过花粉扩散到环境中(或可防止基因污染环境)解析(1)质粒作为运载体必须具有一个或多个限制性酶切位点,具有标记基因,能在宿主细胞中稳定复制并保存等。基因工程常用的工具有运载体、限制酶和DNA连接酶等。(2)目的基因必须插入质粒上的启动子与终止子之间才能表达;基因表达载体上的标记基因可以用来鉴别受体细胞中是否有目的基因,从而筛选含目的基因的细胞。(3)叶绿体和线粒体中都含有少量的DNA和核糖体,可以进行基因的表达,因此将目的基因导入两者都可以表达出相关蛋白质。植物受粉时,叶绿体基因不会随着花粉进入受精卵,因此叶绿体基因工程可防止目的基因通过花粉扩散到环境中。2.答案(1)Taq酶(或热稳定DNA聚合酶)GC含量高(2)目的基因插入在终止子的下游,目的基因不能被转录(3)抗生素(4)RNA(水解)酶解析(1)PCR技术扩增干扰素基因时,需在耐高温Taq DNA聚合酶的作用下进行;退火温度与时间,取决于引物的长度、碱基组成及其浓度,还有碱基序列的长度,如果引物中GC含量高,需要设定更高的退火温度;PCR反应的关键环节有模板核酸的制备,引物的质量与特异性,酶的质量,PCR循环条件。如果PCR反应得不到任何扩增产物,则可以采取的改进措施有降低退火温度、重新设计引物等。(2)构建目的基因表达载体时,目的基因应插入启动子和终止子之间,以利于目的基因的转录。(3)ES细胞的培养基中除了所需要营养物质外,还应添加一定的抗生素,防止杂菌污染。(4)酶有专一性,催化病毒RNA水解的酶是RNA水解酶。3.答案(1)启动子(2)逆转录PCR(3)防止VP1基因、Ti质粒的自身环化卡那霉素(4)染色体DNA(5)VP1蛋白的抗体等量生理盐水解析(1)构建具有VP1基因的基因表达载体还需要在质粒中插入启动子,启动子是RNA聚合酶的结合位点,能启动转录过程。(2)口蹄疫病毒的遗传物质为RNA,可以以RNA为模板逆转录获得VP1基因;PCR技术可在体外大量扩增目的基因。(3)用限制酶BamH、Hind切割出的末端完全不同,这样可以防止目的基因、运载体自身环化,也能防止目的基因和运载体反向连接,即可以保证目的基因和质粒的定向连接;由图可知,标记基因是卡那霉素抗性基因,因此要筛选出含有该目的基因表达载体的番茄细胞,首先需要在含卡那霉素的培养基上进行。(4)VP1基因应插入到农杆菌Ti质粒的T-DNA上,通过转化作用进入番茄细胞并插入到染色体DNA,使VP1基因能够稳定维持并发挥作用。(5)获得表达VP1蛋白的番茄植株以后,要进行免疫效力的测定,具体方法是:将从转基因番茄叶片中提取的VP1蛋白质注射到一定数量的豚鼠体内,每半个月注射一次,三次注射后检测豚鼠血液中产生的VP1蛋白的抗体数量。为了使结果可信,应设置空白对照组,注射等量生理盐水。4.答案(1)抗原记忆细胞(抗体和记忆细胞)(2)T1蛋白基因Ti质粒(3)引物第三次(4)用转基因番茄植株生产的T2蛋白对实验动物进行免疫接种实验解析(1)T1蛋白和T2蛋白是乙肝病毒表面的蛋白质,进入实验动物的肠道后,会被当做抗原处理,进而引发一系列的免疫反应,最终产生相应的记忆细胞和抗体。(2)用转基因番茄生产可口服的乙肝病毒疫苗(含T1蛋白),目的基因的产物是T1蛋白,因此所用的目的基因是T1蛋白基因。根据题干中“用农杆菌转化法培育出转基因番茄”可知:所用的运载体是土壤农杆菌的Ti质粒。(3)PCR技术扩增的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成引物。由图可知:X基因第一次复制得到两个、两种DNA片段:和;X基因第二次复制得到四个、四种DNA片段:复制得和、复制得和;X基因第三次复制得到八个、五种DNA片段:复制得和、复制得和、复制得和、复制得和。结合以上分析:在第三次循环结束后,即可出现两条链等长的目的基因片段。(4)获得转基因番茄植株后,通过分子检测,已确定该植株所结番茄中含有T2蛋白。根据题干“乙肝病毒表面有T1蛋白和T2蛋白,免疫接种实验表明这两种蛋白质都可引起实验动物的免疫反应”,因此在个体生物学水平上,用转基因番茄植株生产的T2蛋白对实验动物进行免疫接种实验来鉴定。5.答案(1)分生区附近的病毒极少,甚至无病毒具有草莓的全部遗传信息(2)生长素和细胞分裂素恰当调控好不同培养期培养基中生长素与细胞分裂素的浓度和比例(3)启动子、终止子、目的基因农杆菌转化法(4)DNA分子杂交技术放射性同位素标记的目的基因显示出杂交带解析(1)植物分生区细胞分裂旺盛,附近的病毒极少,甚至无病毒。为了获得脱毒草莓,外植体往往取自植物分生区附近。草莓分生区附近细胞具有草莓全部遗传信息,故其具有全能性。(2)植物组织培养过程中,当生长素和细胞分裂素用量的比值低时,有利于芽的分化、抑制根的形成;当该比值高时,有利于根的分化、抑制芽的形成;当比例适中时促进愈伤组织的形成。可见,在培养形成完整新植株过程中,对这两种激素的调控关键是调控好不同培养期培养基中生长素与细胞分裂素的浓度和比例。(3)构建的基因表达载体除了含有标记基因外,还必须有启动子、终止子、目的基因。草莓是双子叶植物,将目的基因导入受体细胞采用最多的方法是农杆菌转化法。(4) 要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因,可采用DNA分子杂交技术进行检测。用放射性同位素标记的目的基因作为探针与草莓基因组DNA杂交,如果显示出杂交带,就表明目的基因已插入染色体DNA中。6.答案(1)细胞核细胞难以脱分化,体细胞核内虽然有全套基因,但大部分基因在分化后就不再表达,很难被激活卵细胞体积大,易操作,营养丰富,未受精的卵细胞的细胞质中含有激活体细胞的细胞核全能性的物质(或未受精的卵细胞的细胞质易激发体细胞的细胞核全能性表达)(2)胰蛋白(或胶原蛋白)动物血清维持培养液的pH早期胚胎培养、胚胎移植技术解析(1)克隆猴的诞生,体现了动物细胞的细胞核具有全能性。由于动物细胞难以脱分化,体细胞核内虽然有全套基因,但大部分基因在分化后就不再表达,很难被激活,因此动物尤其是高等动物的克隆比较困难。卵细胞体积大,易操作,营养丰富,未受精的卵细胞的细胞质中含有激活体细胞的细胞核全能性的物质,所以克隆过程中一般利用未受精的去核卵细胞作为受体细胞。(2)动物细胞培养中需要用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上分离下来。培养过程中需添加动物血清等。动物细胞培养中添加CO2的作用是维持培养液的pH。克隆猴除了用到动物细胞工程的相关生物技术手段外,还必须用到胚胎工程中的早期胚胎培养、胚胎移植等技术。7.答案(1)动物细胞培养动物细胞融合小鼠胚胎干细胞(或“小鼠ES细胞”)(2)未融合的亲本细胞和融合的具有同种核(3)(专一)抗体5%CO2和95%的空气特异性强、灵敏度高,并能大量制备(4)供体器官不足和免疫排斥解析(1)单克隆抗体的制备过程涉及动物细胞培养技术和动物细胞融合技术。在制备此单克隆抗体之前,必须对兔注射抗原(小鼠胚胎干细胞),以刺激机体产