第15讲答案.docx

专题九现代生物科技专题第15讲基因工程与细胞工程(1)()(2)()(3)()(4)()(5)()(6)()(7)()(8)()(9)()(10)()1提示：原核生物容易受到自然界外源DNA的入侵，但是生物在长期的进化过程中形成了一套完善的防御机制，以防止病原物的侵害。当外源DNA侵入时，限制酶会将DNA切割掉，以保证自身的安全。2提示：不可以。因为目的基因在表达载体中得到表达并发挥作用，还需要有其他控制元件，如启动子、终止子、标记基因等。3提示：在蛋白质的肽链上加上糖链，需要内质网和高尔基体才能完成，大肠杆菌不存在这两种细胞器，故大肠杆菌不能合成糖蛋白。1解析：(1)将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达，该过程证明了体外重组的质粒可以进入体细胞，真核生物基因可在原核细胞中表达等。(2)体外重组的质粒可通过Ca2处理，目的是以增大细胞的通透性，使重组的质粒能够导入到受体细胞内，因此体外重组的质粒可通过Ca2参与的转化方法导入大肠杆菌细胞。体外重组的噬菌体DNA通常需与蛋白质外壳组装成完整的噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组噬菌体DNA导入受体细胞，噬菌体侵染的是细菌，而不能寄生在其它细胞中，因此可作为重组噬菌体宿主细胞的是细菌。(3)真核生物基因(目的基因)在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解，为防止蛋白质被降解，可以选用不能产生该蛋白酶的缺陷细菌以及使用能够抑制蛋白酶活性的药物，因此为防止蛋白质被降解，在实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加蛋白酶的抑制剂。答案：(1)体外重组的质粒可以进入体细胞；真核生物基因可在原核细胞中表达(2)转化外壳蛋白(或噬菌体蛋白)细菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶2解析：(1)基因A的编码区中有内含子和外显子，在真核生物细胞内把内含子转录来的RNA切除，而原核生物细胞内基因转录后不切除，转录后直接表达，所以翻译形成的蛋白质不是A蛋白。(2)由于噬菌体是专性寄生在细菌体内的病毒，无法侵染到真核生物家蚕细胞内，所以不能用噬菌体作为运载体。而家蚕属于昆虫，故可用昆虫病毒作为运载体。(3)大肠杆菌作为受体菌具有繁殖周期短、易培养、遗传物质含量少、产物易分离、不会造成基因污染等。(4)检测目的基因是否表达通常用抗原抗体杂交技术，注入抗体看是否出现杂交带，若出现则表达。(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，不仅证明了生物的遗传物质是DNA，还证明了DNA可以从一种生物转移到另一种生物个体。答案：(1)基因A有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出蛋白A(2)噬菌体噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕(3)繁殖快、容易培养(4)蛋白A的抗体(5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体3解析：(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、逆转录和翻译。(3)蛋白质工程的基本途径：从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相应的脱氧核苷酸序列。通过蛋白质工程合成的蛋白质还需要进行生物活性的鉴定即功能鉴定，看是否达到人们的需求。答案：(1)氨基酸序列(或结构)(2)PP1DNA和RNA(或遗传物质)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3)设计蛋白质结构推测氨基酸序列功能4解析：(1)要保证目的基因在受体细胞中能够正确表达，目的基因的首端应有启动子，尾端应有终止子。甲是将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5末端而获得的L1GFP融合基因，据此结合题意并分析图示可知：该团队在将甲插入质粒P0时，如果用E2或E3，则目的基因不完整，而使用E1和E4这两种限制酶进行酶切保证了甲的完整，而且也保证了甲与载体正确连接，因此，使用的两种限制酶，是E1和E4。(2)构建的真核表达载体P1中含有GFP基因，而GFP基因的表达产物“某种荧光蛋白(GFP)”在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光。若在导入P1的牛皮肤细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了表达。基因的表达过程包括转录和翻译。(3)若要获得含有甲的牛，可采用核移植技术，即将能够产生绿色荧光细胞的细胞核移入牛的去核卵母细胞中获得重组细胞，并将该重组细胞在体外培养成重组胚胎，再经过胚胎移植等获得含有甲的牛。(4)PCR是多聚酶链式反应的缩写，是一种在生物体外复制特定DNA片断的核酸合成技术。若利用PCR方法检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，则应分别以该牛不同组织细胞中的核DNA作为PCR模板。答案：(1)E1和E4甲的完整甲与载体正确连接(2)转录翻译(3)细胞核去核卵母细胞(4)核DNA5解析：(1)该新型药用植物是通过植物体细胞杂交技术获得的。要获得有活力的原生质体才能进行体细胞杂交，因此首先用纤维素酶和果胶酶去掉植物的细胞壁，然后用PEG化学诱导剂(物理方法：离心、振动等)诱导二者的原生质体整合。然后采用植物组织培养技术获得杂种植株，植物组织培养的主要过程是：先脱分化形成愈伤组织，然后再分化形成植物体，利用了植物细胞的全能性。(2)如果植物甲、乙是两个物种，二者不能通过有性杂交产生可育后代，原因是甲、乙有性杂交所产生的后代在减数分裂过程中同源染色体联会异常，也就是存在着生殖隔离。但植物甲、乙通过植物体细胞杂交技术产生的后代却是可育的，因为在减数分裂过程中同源染色体能完成正常的联会，产生正常的配子。由于甲、乙都是二倍体，因此，植物体细胞杂交得到的后代是异源多倍体(四倍体)。(3)人工种子生产不受气候、季节和地域等因素限制，而且可以避免后代不发生性状分离等优点，因此，植物细胞工程重要的应用之一是制备人工种子，用到的核心技术是植物组织培养技术。将植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。答案：(1)纤维素果胶原生质体愈伤再分化(分化)植物体细胞杂交技术(2)体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽6解析：(1)题干信息基因序列(TTCG)，可知其转录出的mRNA上没有起始密码子AUG。(2)根据PCR的条件需要，引物、耐高温DNA聚合酶、模板、四种脱氧核糖核苷酸作为原料。(3)T细胞浓度之所以不增加是因为营养物质耗尽，所以可以更换培养液，补充营养物质；CO2作用为课本基础知识。(4)据图分析，丙与对照接近说明BD片段重要性较弱，甲和乙都有较大影响，他们中共同的片段是C，所以缺少C片段会降低效果。答案：(1)编码乙的DNA序列起始端无ATG，转录出的mRNA无起始密码子(2)模板dNTP(3)进行细胞传代培养维持培养液的pH C7解析：(1) 在第四次免疫后，Y的血清抗体效价大于16 000，所以最少需要经过四次免疫。由图可知，血清抗体效价均达到 16 000 以上时，Y的效价最大，最适合用于制备B淋巴细胞。(2)B细胞与骨髓瘤细胞在一起融合时，可能发生B细胞与骨髓瘤细胞融合，B细胞之间的融合，骨髓瘤细胞之间的融合。由于细胞融合是随机的，且融合率达不到100%故体系中会出现多种类型的细胞。(3)由于核膜也具有流动性，故小鼠的免疫 B 淋巴细胞核与其骨髓瘤细胞核会融合形成一个杂交的细胞核。B细胞有40条染色体，骨髓瘤细胞有60条染色体，融合后的杂交瘤细胞有100条染色体。(4)未融合的B淋巴细胞是已分化的细胞，不能无限增殖，所以多次培养后不能存活。答案： (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细胞融合是随机的，且融合率达不到100%(3)1100(4)不能无限增殖考点一基因工程1解析：(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是嫩叶组织细胞易破碎。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是防止RNA降解。(2)以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA。(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是目的基因无复制原点、目的基因无表达所需启动子和终止子。(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是磷酸二酯键。(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是目的基因的转录或翻译异常。答案：(1)嫩叶组织细胞易破碎防止RNA降解(2)在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA(3)目的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子(4)磷酸二酯键(5)目的基因的转录或翻译异常2解析：(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有：能够自我复制、具有标记基因、具有一个至多个限制酶切割位点等。(2)在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含有环状目的基因的细胞，因二者均不含氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上都不能生长，所以是不能区分的；含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细胞，因二者都含氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上都能生长，因此也是不能区分的。在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌的单菌落，还需使用含有四环素的固体培养基；因目的基因插入后，导致四环素抗性基因(Tetr )失活，含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌在该培养基中不能生长，而含有质粒载体的则能正常生长。(3)噬菌体是专门寄生在细菌细胞中的病毒，在侵染细菌时，噬菌体的DNA进入到细菌细胞中，而蛋白质外壳仍留在细胞外；在噬菌体的DNA的指导下，利用细菌细胞中的物质来合成噬菌体的组成成分，据此可推知：基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自于受体细胞。答案：(1)能自我复制、具有标记基因(2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长含有质粒载体含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒)二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长四环素(3)受体细胞3解析：(1)基因工程常用的运载体有大肠杆菌质粒、噬菌体的衍生物、动植物病毒；未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱，因此不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞。(2)基因工程的核心步骤是构建基因表达载体。(3)胰岛素基因只能在胰岛B细胞选择性表达，因此应该从胰岛B细胞提取胰岛素mRNA，经过逆转录形成胰岛素基因，再通过PCR技术大量扩增目的基因。答案：(1)噬菌体的衍生物动植物病毒未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱(2)基因表达载体的构建(3)胰岛B逆转录PCR4解析：(1)将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法，此外还有基因枪法、花粉管通道法等；该方法中，应该将目的基因插入农杆菌Ti质粒的TDNA(可转移DNA)上。(2)PPO基因通过转录形成mRNA，若形成的mRNA过多，容易形成双链区，导致不能正常翻译形成蛋白质(多酚氧化酶)，导致多酚氧化酶含量大大降低；由于以上过程导致翻译不能正常进行，因此属于转录后水平的沉默(PTGS)。(3)PPO基因为目的基因，可以利用限制酶进行切割；实现PCR定点克隆DNA片段的技术是PCR，该技术最关键是设计引物序列。答案：(1)农杆菌转化法Ti质粒的TDNA(2)转录翻译PTGS(3)限制引物序列5解析：(1)由于菌液中含解毒酶，意味着细胞中解毒酶基因的正常(完成了)表达，所以过程应选择甲菌液的细胞提取总RNA。(2)由于DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3端延伸DNA链，因此过程中，需要用引物。(3)构建酵母工程菌时，常用的运载体是质粒，关键步骤是构建基因表达载体；转录的产物是mRNA，可以利用分子杂交法进行检测。(4)蛋白质工程的本质是通过基因改造或基因合成，对现有蛋白质进行改造或制造一种新的蛋白质，所以设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列，从而提高酶的活性。答案：(1)菌液中含解毒酶，意味着细胞中解毒酶基因的正常(完成了)表达(2)DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3端延伸DNA链(3)质粒构建基因表达载体分子杂交(4)蛋白质结构 脱氧核苷酸序列考点二克隆技术1解析：(1)植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性。(2)蔗糖水解后可得到葡萄糖、果糖。用细胞作为材料进行培养获得幼苗，细胞必须具有完整细胞核，才具有发育为个体的一整套完整遗传信息。(3)影响植物组织培养的两种主要激素是细胞分裂素和生长素。愈伤组织是叶肉细胞经脱分化形成的。(4)由于花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，组织培养得到花卉基因型不同于原植株，导致不能保留亲本性状。答案：(1)绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性，在一定条件下能发育成完整的植株(2)葡萄糖、果糖具有完整的细胞核(3)细胞分裂素、生长素脱分化(4)不能对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同。用花粉粒进行组织培养得到花卉基因型不同于原植株2解析：(1)培育马铃薯脱毒苗是对植物组织培养技术的应用，所依据的原理是植物细胞全能性；该培育过程涉及脱分化和再分化两个阶段。(2)据图可知：茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低；培养脱毒苗茎尖的适宜大小为0.27mm。(3)由于番茄和马铃薯属于两个不同物种，而不同种的植物存在生殖隔离，所以若想培育出“番茄马铃薯”植株，运用传统有性杂交不能得到可育的杂种植株。(4)若马铃薯细胞中含m条染色体，番茄细胞内有n条染色体，则“番茄马铃薯”细胞中含有(mn)条染色体，在有丝分裂后期含2(mn)条染色体。答案：(1)植物细胞全能性脱分化再分化(2)越高越低0.27mm(3)否(或不能)，不同种的植物存在生殖隔离(4)2(mn)3解析：(1)动物细胞培养需要一定的气体环境，因此需要放到二氧化碳培养箱中培养；由于胰蛋白酶能水解细胞膜表面的蛋白质，因此常用胰蛋白酶处理动物组织，使组织细胞分散开，进而制成细胞悬液。(2)诱导动物细胞融合常用(灭活的)病毒(或PEG)；合成后的融合细胞一般有3种。(3)细胞膜主要由磷脂和蛋白质组成；抗体与荧光染料结合