（新课标）高考生物二轮复习 素能演练提升18 专题9 现代生物科技专题 1 基因工程和细胞工程（含解析）.doc

素能演练提升(十八) 基因工程和细胞工程(满分:100分时间:45分钟)1.(12分)(2015江西十校联考)生物技术在农业生产、优良动物繁育及疾病诊治等方面,展现出诱人的前景。请根据以下材料回答相关问题。材料一:经过一个世纪的发展,植物细胞工程技术解决了人类生存的关键问题(如粮食问题、花卉苗木生产等),为人类创造了巨大的财富。(1)用植物花药进行离体培养时,要经过过程才能培养成单倍体幼苗。(2)枣庄的优质石榴、长红枣等植物的生产都可通过微型繁殖技术来提供试管苗,其优点是不仅可以,还可以高效快速地实现无病毒种苗的大量繁殖。材料二:中科院动物所和福州大熊猫研究中心合作,通过将大熊猫的细胞核植入去核的兔子的卵母细胞中,在世界上最早克隆出一批大熊猫早期胚胎,这表明我国的大熊猫繁殖研究再次走在世界前列。(3)克隆大熊猫过程中使用的生物技术手段有。(至少写两种)(4)实验中选取的兔子的卵母细胞实际是处于期的卵母细胞。如果多个供体细胞来自同一只大熊猫,培育的这些大熊猫在性状上也不完全相同,分析其原因,下列正确的是()a.性状变异可由环境条件引起b.基因可能会发生突变c.受体细胞的细胞质基因不同d.细胞核基因发生了重组(5)用于核移植的供体细胞一般选用传代10代以内的细胞,是因为这些细胞。材料三:利用乳腺生物发生器生产出的人类胰岛素,具有产量高、质量好、成本低、易提取等优点,该项技术的诞生可有效地缓解临床上胰岛素不足的难题,从而为糖尿病患者带来福音。(6)在乳腺生物发生器的操作过程中,目的基因导入受体细胞的方法是,人的胰岛素基因能够成功插入牛细胞的染色体上的原因是;并能合成出人的胰岛素的原因是。解析:(1)植物花药进行离体培养过程就是植物组织培养技术,需要经过脱分化和再分化两个阶段。(2)微型繁殖技术是一种无性繁殖技术,所以它繁殖无病毒种苗的优点是能保持优良母本品种的遗传特性。(3)克隆动物首先需要核移植技术得到重组细胞,然后通过早期胚胎培养技术培养重组细胞为早期胚胎,再通过胚胎移植技术把早期胚胎移植到发情的受体动物子宫内完成后期的胚胎发育,直至幼体的产出。(4)用于接受供体细胞核的受体细胞是具备受精能力的去核卵母细胞,所以需要在卵母细胞分裂到减数第二次分裂中期才行。由于受体卵母细胞中所含的细胞质基因不完全相同,或者不同克隆个体生长环境条件不同或者基因发生了不同的突变等都可能导致克隆个体表现型不完全相同。(5)选用传代10代以内的培养细胞是由于这个时期的细胞内遗传物质一般未发生改变,能保持正常的二倍体核型。(6)乳腺生物发生器是指转基因克隆动物,培育它需要将目的基因通过显微注射技术注入受精卵内培育。能跨物种将一种生物的基因导入并插入受体生物细胞的染色体上,原因是目的基因和受体dna的化学组成和结构相同,最终能在受体细胞内表达成功,说明二者共用一套遗传密码。答案:(除注明外,每空1分)(1)脱分化、再分化(2)保持优良品种的遗传特性(3)核移植技术、早期胚胎培养技术和胚胎移植技术(2分)(4)m中a、b、c(2分)(5)能保持正常的二倍体核型(6)显微注射技术遗传物质化学组成和结构相同(2分)所有生物共用一套遗传密码2.(8分)(2015山东理综,36)治疗性克隆对解决供体器官缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。流程如下:(1)过程采用的是细胞工程中的技术,过程采用的是胚胎工程中的技术。(2)体细胞进行体外培养时,所需气体主要有o2和co2,其中co2的作用是维持培养液(基)的。(3)如果克隆过程中需进行基因改造,在构建基因表达载体(重组载体)时必须使用和两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外,还需有基因,以便选出成功导入基因表达载体的细胞。(4)胚胎干细胞可以来自于囊胚中的。在一定条件下,胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组织器官移植给个体(填“a”或“b”),则不会发生免疫排斥反应。解析:本题主要考查了动物细胞工程、胚胎工程的技术手段,以及基因工程的工具。(1)把个体b的体细胞核移植到个体a去核的卵母细胞中,得到的重组细胞再经过早期胚胎培养获得发育到不同时期的早期胚胎。(2)动物细胞培养需要在含有95%空气和5%二氧化碳的混合气体的培养箱中进行培养,二氧化碳可维持培养液的ph(酸碱度)。(3)构建基因表达载体时需对目的基因和运载体用限制酶和dna连接酶进行改造。基因表达载体必须含有标记基因以便于筛选出含目的基因的受体细胞。(4)胚胎干细胞可来自囊胚中的内细胞团。因为该胚胎的细胞核遗传物质全部来自个体b,所以图中获得的组织和器官适合移植给个体b。答案:(每空1分)(1)(体细胞)核移植(早期)胚胎培养(2)ph(或:酸碱度)(3)限制性(核酸)内切酶(或:限制酶)dna连接酶(注:两空可颠倒)标记(4)内细胞团b3.(10分)(2014课标全国理综,40)某研究者用抗原(a)分别免疫3只同种小鼠(x、y和z),每只小鼠免疫5次,每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数),结果如下图所示。若要制备杂交瘤细胞,需取免疫后小鼠的b淋巴细胞(染色体数目40条),并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目60条)按一定比例加入试管中,再加入聚乙二醇诱导细胞融合,经筛选培养及抗体检测,得到不断分泌抗a抗体的杂交瘤细胞。回答下列问题。(1)制备融合所需的b淋巴细胞时,所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000以上,则小鼠最少需要经过次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的x、y、z这3只免疫小鼠中,最适合用于制备b淋巴细胞的是小鼠,理由是。(2)细胞融合实验完成后,融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外,可能还有,体系中出现多种类型细胞的原因是。(3)杂交瘤细胞中有个细胞核,染色体数目最多是条。(4)未融合的b淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活,原因是。解析:本题考查动物单克隆抗体技术的原理及应用。(1)由图看出,到第4次免疫时,y和z的血清抗体效价已达到要求,即16 000以上,而前3次免疫后,3只小鼠的血清抗体效价均未达到要求。从第3次开始,y小鼠的血清抗体效价最高,所以y小鼠最适合用于制备b淋巴细胞。(2)仅考虑细胞之间的两两融合。该融合体系中有5种类型的细胞:2种未融合型(b淋巴细胞、骨髓瘤细胞),3种融合型(b淋巴细胞+b淋巴细胞、骨髓瘤细胞+骨髓瘤细胞、b淋巴细胞+骨髓瘤细胞),由此可看出细胞融合具有随机性。(3)杂交瘤细胞是b淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合形成的,有1个细胞核,核内染色体数为40+60=100。(4)b淋巴细胞不能无限增殖,所以经多次传代培养后都不能存活。答案:(除注明外,每空1分)(1)4yy小鼠的血清抗体效价最高(2)b淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞(2分)细胞融合是随机的,且融合率达不到100%(2分)(3)1100(4)不能无限增殖4.(7分)花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病。野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化,并丧失再生能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合,以获得抗黑腐病杂种植株。流程如下图。据图回答下列问题。(1)过程所需的酶是。(2)过程后,在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的存在,这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。(3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压,其作用是。原生质体经过再生,进而分裂和脱分化形成愈伤组织。(4)若分析再生植株的染色体变异类型,应剪取再生植株和植株的根尖,通过、染色和制片等过程制成装片,然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。解析:(1)据题图分析,为获得有活力的原生质体的过程,常用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。(2)过程为诱导原生质体融合,叶肉细胞中含有叶绿体,融合成功的活细胞中肯定含有叶绿体。(3)原生质体在培养液浓度过高时会失水皱缩,在培养液浓度过低时则会吸水涨破;在培养液中加入适宜浓度的甘露醇以保持与原生质体内相同的渗透压,目的是维持原生质体的正常形态,保持其完整性。原生质体再生出新细胞壁后,可经脱分化形成愈伤组织。(4)染色体变异在显微镜下可见,为确定再生植株的变异类型,可选取再生植株与双亲植株根尖分生区细胞,经解离、漂洗、染色、制片后,观察比较它们之间染色体的不同。答案:(每空1分)(1)纤维素酶和果胶酶(2)叶绿体(3)保持原生质体完整性细胞壁(4)双亲(或花椰菜和黑芥)解离漂洗5.(8分)已知sars是由一种rna病毒感染所引起的疾病。sars病毒表面的s蛋白是主要的病毒抗原,在sars病人康复后的血清中有抗s蛋白的特异性抗体。某研究小组为了研制预防sars病毒的疫苗,开展了前期研究工作。其简要的操作流程如下:(1)实验步骤所代表的反应过程是。(2)步骤构建重组表达载体a和重组表达载体b必须使用。(3)如果省略步骤而将大量扩增的s基因直接导入大肠杆菌,一般情况下,不能得到表达的s蛋白,其原因是s基因在大肠杆菌中不能,也不能。(4)为了检验步骤所表达的s蛋白是否与病毒s蛋白有相同的免疫反应特征,可用与进行抗原抗体特异性反应实验,从而得出结论。(5)步骤和的结果相比,原核细胞表达的s蛋白与真核细胞表达的s蛋白的氨基酸序列(填“相同”或“不同”),根本原因是。解析:(1)图中rnadna表示通过逆转录方式获得目的基因。(2)基因表达载体构建时,需用限制酶对载体和目的基因进行剪切,形成黏性末端,然后用dna连接酶将目的基因和载体连接起来,形成重组载体。(3)目的基因导入受体细胞后,需要借助于载体在受体细胞中进行复制而扩增目的基因,从而获得大量的表达产物,而直接导入则容易被受体细胞中的dna水解酶所水解,导致得不到表达产物。(4)s蛋白为sars病毒表面主要的病毒抗原,因此用抗原抗体特异性反应实验可检测其是否具有同样的抗原性。(5)步骤和相比,基因相同,只是导入的受体细胞的种类不同,因为真核生物和原核生物共用一套密码子,所以表达产物相同。答案:(每空1分)(1)逆转录(2)限制性核酸内切酶和dna连接酶(3)复制以其为模板合成s基因的mrna(或转录)(4)大肠杆菌中表达的s蛋白sars康复病人血清(5)相同表达蛋白质所用的基因相同6.(15分)某质粒上有sal 、hind 、bamh 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。解析:(1)通过基因工程的方法使一种生物获得另一种生物的性状,其变异来源属于基因重组。(2)目的基因必须通过构建基因表达载体导入到受体细胞中,否则既不能复制,也不能表达。(3)由图示可知,bamh 在目的基因的内部,如果用bamh 切割则会破坏目的基因,因此只能用sal和hind 处理目的基因和运载体。(4)图示质粒中含有抗氨苄青霉素基因和抗四环素基因,重组质粒中抗四环素基因被破坏,因此在培养基a、b中分别加入氨苄青霉素和四环素,普通质粒在加入氨苄青霉素和四环素的培养基中都能生存,而重组质粒在加入四环素的培养基中不能生存,培养基b中4、6位置没有生长出菌落,说明此处的细菌是导入重组质粒的类型,即培养基a中对应的4、6位置的菌落就是导入重组质粒的细菌。用荧光标记或放射性同位素标记的目的基因制备探针进行dna分子杂交检测,或者直接将转基因植株栽培在盐碱地中进行个体水平检测。(5)利用植物组织培养技术可将转入抗盐基因的烟草细胞培育成完整的植株,在此过程中需要添加适宜浓度的生长素和细胞分裂素。答案:(每空1分)(1)基因重组(2)复制表达(合成抗盐基因的mrna)(3)salhind 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)植物组织培养再分化(细胞增殖和分化)植物激素(生长素和细胞分裂素)7.(11分)(2015山东临沂二模)我国目前临床使用的乙肝疫苗大多为基因工程疫苗,其有效成分是乙肝表面抗原蛋白。下图是将乙肝表面抗原基因转移到烟草细胞内生产乙肝疫苗的示意图,请据图回答下列问题。(1)过程表示。为了使目的基因正常表达,其首端必须有识别和结合的部位。若限制酶切出了平末端,要选择进行连接。(2)目的基因通过过程进入农杆菌细胞内,并在农杆菌细胞内维持稳定和表达的过程称为。(3)将乙肝表面抗原基因导入烟草细胞的方法称为。(4)将乙肝表面抗原基因导入烟草细胞后,需要进行基因的检测与鉴定:首先检测是否插入了乙肝表面抗原基因;其次检测是否转录出相应的mrna;最后检测乙肝表面抗原基因是否翻译出乙肝表面抗原蛋白,检测的方法是。解析:(1)过程表示基因表达载体的构建。正常基因表达,首先要rna聚合酶识别并结合在基因的启动子部位才能启动转录,直至终止子结束转录。平末端需要t4dna连接酶才能连接。(2)(3)过程表示目的基因进入农杆菌细胞内并在农杆菌细胞内维持稳定和表达,该过程称为转化。而整个将乙肝表面抗原基因导入烟草细胞的方法称为农杆菌转化法。(4)对目的基因的检测与鉴定时,首先检测烟草细胞的染色体dna上是否插入了乙肝表面抗原基因;其次检测乙肝表面抗原基因是否转录出相应的mrna;检测的方法都是用特定的基因探针进行分子杂交。最后检测乙肝表面抗原基因是否翻译出乙肝表面抗原蛋白,检测的方法是抗原抗体杂交法。答案:(除注明外,每空1分)(1)基因表达载体的构建rna聚合酶t4dna连接酶(2分)(2)转化(3)农杆菌转化法(4)烟草细胞的染色体dna上(2分)乙肝表面抗原基因(2分)抗原抗体杂交法8.(11分)(2015江苏徐州、连云港、宿迁三市联考)拟南芥某突变体可用于验证相关基因的功能。野生型拟南芥的种皮为深褐色(tt),某突变体的种皮为黄色(tt)。下图是利用该突变体验证油菜种皮颜色基因(tn)功能的流程示意图。请据图回答下列问题。(1)图中为,形成过程中需要酶;tn基因能够和质粒连接成的主要原因是。(2)拟南芥t基因的mrna的末端序列为“agcgcgaccugacucuaa”,而油菜tn基因的mrna与其相比,只有末端序列中的uga变为aga,则tn比t多编码个氨基酸(起始密码子位置相同,uga、uaa为终止密码子)。油菜tn基因能在油菜突变体中表达的原因是。(3)若不能在含抗生素kan的培养基上生长,则原因是。若转基因拟南芥的种皮颜色为,则说明油菜tn基因与拟南芥t基因的功能可能相同。(4)采用pcr技术扩增目的基因时,需在pcr反应体系加入引物等物质,若共用了引物62个,则目的基因扩增了代。解析:(1)图中为重组质粒,需要用同一种限制酶对目的基因和运载体质粒进行切割,以便使两者具有相同的黏性末端,将目的基因与质粒结合需要用dna连接酶将磷酸二酯键连接起来。(2)拟南芥t基因的mrna的末端序列中uga变为aga,则终止密码子延后了2个决定氨基酸的密码子,所以翻译后tn比t多编码两个氨基酸。油菜tn基因能够在油菜和拟南芥细胞中表达,因为所有生物都共用一套密码子。(3)质粒上带有标记基因抗生素kan的抗性基因,该基因表达则细菌具有抗抗生素kan的特性,因此可在培养基中加入抗生素kan筛选成功导入重组质粒的农杆菌。若导入的基因与拟南芥t基因控制的颜色相同,即为深褐色,则证明油菜tn基因与拟南芥t基因的功能可能相同。(4)采用pcr技术扩增目的基因时,若扩增1次需要引物2个;扩增2次,需要引物4+2=6个;扩增3次需要引物8+6=14个;扩增4次,需要引物16+14=30个;扩增5次需要引物32+30=62个。答案:(除注明外,每空1分)(1)重组质粒限制酶和dna连接 酶切后具有相同的黏性末端(2)2(2分)所有生物都共用一套密码子(3)重组质粒未导入(目的基因未成功表达)(2分)深褐色(4)5(2分)9.(10分)(2015课标全国理综,40)已知生物体内有一种蛋白质(p),该蛋白质是一种转运蛋白,由305个氨基酸组成。如果将p分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质(p1)不但保留p的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列问题。(1)从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的进行改造。(2)以p基因序列为基础,获得p1基因的途径有修饰基因或合成基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括的复制;以及遗传信息在不同分子之间的流动,即:。(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过和,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,再经表达、纯化获得蛋白质,之后还需要对蛋白质的生物进行鉴定。解析:本题考查蛋白质工程和基因工程的原理及操作流程。(1)由题干信息可知,改造蛋白质的功能可通过改变蛋白质的结构实现。(2)依据蛋白质工程的定义及题中信息可知,获得p1基因的途径有修饰现有(p)基因或合成新(p1)基因。中心法则的全部内容包括dna的复制、rna的复制、转录、逆转录和翻