高考生物二轮专题总复习 专题整合训练十五基因工程和细胞工程.docx

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高考生物二轮专题总复习专题整合训练十五基因工程和细胞工程

专题整合训练（十五）　基因工程和细胞工程

[全员必做题]

1．（2017·江西新余一中高三理科综合）内皮素（ET）是一种含21个氨基酸的多肽。

内皮素主要通过与靶细胞膜上的内皮素受体结合而发挥生物学效应。

ETA是内皮素的主要受体,科研人员试图通过构建表达载体,实现ETA基因在细胞中高效表达,为后期ETA的体外研究奠定基础。

其过程如下（图中SNAP基因是一种荧光蛋白基因,限制酶ApaⅠ的识别序列为C↓CCGGG,限制酶XhoⅠ的识别序列为C↓TCGAG）。

请分析回答：

（1）完成过程①需要的酶是________；

（2）过程③中,限制酶XhoⅠ切割DNA,使________键断开,形成的黏性末端是________。

用两种限制酶切割,获得不同的黏性末端,其主要目的是_______________________________________。

（3）过程④中需要________酶,去构建重组质粒。

过程⑥中,要用________预先处理大肠杆菌,使其处于容易吸收外界的DNA。

（4）利用SNAP基因与ETA基因结合构成融合基因,目的是________。

（5）人皮肤黑色素细胞上有内皮素的特异受体,内皮素与黑色素细胞膜上的受体结合后,会刺激黑色素细胞的分化、增殖并激活酪氨酸酶的活性,从而使黑色素急剧增加。

美容时可以利用注射ETA达到美白祛斑效果,试解释原因：

_____________________________

抑制了内皮素对黑色素细胞的增殖和黑色素的形成。

【答案】　

（1）逆转录酶　

（2）磷酸二酯　

（或

）　可以使目的基因定向连接到载体上

（3）DNA连接酶　Ca2＋（或CaCl2）

（4）检测ETA基因能否表达及表达量

（5）ETA能与内皮素结合,减少了内皮素与黑色素细胞膜上内皮素受体的结合

【解析】　

（1）图中过程①是逆转录,需要逆转录酶的催化。

（2）限制酶能识别特定的脱氧核苷酸序列,并在特定脱氧核苷酸之间切断磷酸二酯键；根据题意可知限制酶XhoⅠ切割DNA形成的黏性末端是

（或

）；两种限制酶切割,获得不同的黏性末端,其主要目的是可以使目的基因定向连接到载体上（或防止含目的基因的外源DNA片段和质粒自身环化）。

（3）过程④是将目的基因与质量连接构建基因表达载体,需要DNA连接酶催化；过程⑥中,要用CaCl2预先处理大肠杆菌,使其成为处于容易吸收外界DNA的感受态的细胞。

（4）利用SNAP基因与ETA基因结合构成融合基因,可以检测ETA基因能否表达及表达量。

（5）注射的ETA能与内皮素结合,减少了内皮素与黑色素细胞膜上内皮素受体的结合,抑制了内皮素对黑色素细胞的增殖和黑色素的形成,从而达到美容的目的。

2．（2017·广西柳州市高三模拟）如图是从酵母菌中获取某植物需要的某种酶的基因的流程,结合所学知识及相关信息回答下列问题：

（1）图中cDNA文库________基因组文库（填“大于”或“等于”或“小于”）。

（2）①过程提取的DNA需要________的切割,B过程是________过程。

（3）为在短时间内大量获得目的基因,可用的技术是________,其原理是____________________________________。

（4）目的基因获取之后,需要进行________,其组成必须有________及标记基因等,此步骤是基因工程的核心。

（5）将该目的基因导入某双子叶植物细胞,常采用的方法是________,其能否在此植物体内稳定遗传的关键是________,可以用________技术进行检测。

【答案】　

（1）小于　

（2）限制酶　反转录

（3）PCR技术　DNA分子的半保留复制

（4）基因表达载体的构建　启动子、终止子、目的基因（复制原点可不答）

（5）土壤农杆菌转化法　目的基因是否整合到植物细胞的染色体上　DNA分子杂交

【解析】　

（1）基因组文库包含某种生物所有的基因。

部分基因文库包含某种生物的部分基因。

如：

cDNA文库。

（2）①过程是获取目的基因,需要限制酶切割。

B过程是有mRNA获取DNA过程,是反转录过程。

（3）PCR全称为聚合酶链式反应,是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术,其原理是DNA复制。

（4）基因表达载体的构建是基因工程的核心,目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在并且可以遗传给下一代并表达和发挥作用,基因表达载体的组成：

目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因。

（5）受体细胞是双子叶植物,常用农杆菌转化法将目的基因转入到受体细胞中,利用农杆菌的Ti质粒的T－DNA可转移至受体细胞,并整合到受体细胞的染色体上的功能,能否转化成功,还需要用DNA分子杂交技术对受体细胞中DNA进行检测。

3．青蒿素是治疗疟疾的重要药物。

研究人员已经弄清了青蒿细胞中青蒿素的合成途径（如图中实线方框内所示）,并且发现酵母细胞也能够产生合成青蒿素的中间产物FPP（如图中虚线方框内所示）。

结合所学知识回答下列问题：

（1）疟疾俗称“打摆子”,是由疟原虫引起的寒热往来症状的疾病。

当疟原虫寄生在人体中时,会引起人的免疫反应,使________细胞产生淋巴因子。

同时B细胞在受到刺激后,在淋巴因子的作用下增殖分化成________细胞,产生抗体。

（2）根据图示代谢过程,科学家在培育能产生青蒿素的酵母细胞过程中,要向________中导入的基因是________,具体操作中可利用________技术检测转基因生物的DNA上是否插入目的基因。

（3）构建基因表达载体时,用不同类型的________切割DNA后,可能产生________末端,也可能产生________末端。

（4）实验发现,酵母细胞导入相关基因后,该基因能正常表达,但酵母菌合成的青蒿素仍很少,根据图解分析原因可能是________。

【答案】　

（1）T　浆　

（2）酵母细胞　ADS酶基因　DNA分子杂交　（3）限制酶　黏性　平　（4）酵母细胞中部分FPP用于合成固醇

【解析】　

（1）当疟原虫寄生在人体中时,会引起人的免疫反应,使T细胞产生淋巴因子。

同时B细胞在受到刺激后,在淋巴因子的作用下增殖分化成浆细胞,产生抗体。

（2）由于酵母细胞中也能合成FPP,FPP形成青蒿素过程还需要ADS酶参与,所以需要导入ADS酶基因,RNA聚合酶参与DNA的转录过程。

（3）构建基因表达载体时,用不同类型的限制酶切割DNA后,可能产生黏性末端,也可能产生平末端。

（4）由图可知,酵母细胞中部分FPP用于合成固醇,使合成青蒿素的量减少。

4．（2017·四川雅安中学高三理科综合）请回答下列有关基因工程和细胞工程方法的问题：

（1）培育转基因植物过程的核心步骤是________________,其目的是使目的基因在受体细胞中________________；基因表达载体中的启动子是________________识别和结合的部位。

（2）用两种限制酶XbaI和SacI（两种酶切出的黏性末端不同）切割某DNA分子,获得含目的基因的片段,若用该片段构建基因表达载体,适合选用的Ti质粒是上图中的________。

（3）细胞工程是通过细胞水平和________水平上的操作,按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。

（4）植物细胞工程的基本技术包括：

植物组织培养和________。

其中,后者的原理是_______________________________。

【答案】　

（1）构建基因表达载体　稳定存在并表达　RNA聚合酶

（2）甲

（3）细胞器

（4）植物体细胞杂交（技术）　植物细胞膜的流动性和植物细胞的全能性

【解析】　

（1）基因工程的核心步骤是构建基因表达载体,目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在并表达；基因表达载体中的启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。

（2）该Ti质粒中含有限制酶XbaI和SacI的切割位点,且用这两种酶切割可将目的基因插入T－DNA中,甲正确；该Ti质粒中不含限制酶SacI的切割位点,乙错误；该Ti质粒中含有限制酶XbaI和SacI的切割位点,但用这两种酶切割不会将目的基因插入T－DNA中,丙错误；该Ti质粒中不含限制酶XbaI的切割位点,丁错误。

（3）细胞工程是通过细胞水平和细胞器水平上的操作,按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。

（4）植物细胞工程的基本技术包括：

植物组织培养和植物体细胞杂交。

其中,植物体细胞杂交的原理是植物细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。

5．（2017·广西高级中学高三理综）科学家通过利用PCR定点突变技术改造Rubisco酶基因,提髙了光合作用过程中Rubisco酶对CO2的亲和力,从而显著提高了植物的光合作用速率。

请回答下列问题：

（1）PCR过程所依据的原理是________,该过程需要加入的酶是________。

利用PCR技术扩增目的基因的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________。

（2）该技术不直接改造Rubisco酶,而通过对Rubisco酶基因进行改造,从而实现对Rubisco酶的改造,其原因是________。

和传统基因工程技术相比较,定点突变技术最突出的优点是________,PCR定点突变技术属于________的范畴。

（3）可利用定点突变的DNA构建基因表达载体,常用________将基因表达载体导入植物细胞,将该细胞经植物组织培养技术培育成幼苗,从细胞水平分析所依据的原理是________。

【答案】　

（1）DNA双链复制　耐高温的DNA聚合酶（或Taq酶）　引物

（2）蛋白质空间结构较为复杂,改造困难　能生产出自然界不存在的蛋白质　蛋白质工程

（3）农杆菌转化法　植物细胞的全能性

【解析】　

（1）PCR技术是DNA扩增的技术,所以其原理是DNA双链复制,但是该过程需要耐高温的DNA聚合酶（或Taq酶）的催化。

利用PCR技术扩增目的基因的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引物。

（2）由于蛋白质空间结构较为复杂,改造困难,所以该技术不直接改造Rubisco酶,而通过对Rubisco酶基因进行改造,从而实现对Rubisco酶的改造；和传统基因工程技术相比较,定点突变技术最突出的优点是能生产出自然界不存在的蛋白质,PCR定点突变技术属于蛋白质工程的范畴。

（3）将基因表达载体导入植物细胞常用农杆菌转化法；植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性。

6．（2017·宁夏育才中学高三理科综合）甲型流感（H1N1）病毒在世界各地大面积蔓延,有些国家还出现了死亡病例。

科学家已分离出甲型H1N1病毒（一种RNA病毒）。

某制药厂根据下面流程图生产预防和治疗甲型流感的抗体,请据图回答有关问题。

（1）进行过程a之前,必须对小鼠注________,使小鼠产生免疫反应。

若细胞甲是小鼠骨髓瘤细胞,则细胞乙是从小鼠体内提取的________细胞。

（2）促进b过程常用的化学诱导剂是________。

假设仅考虑某两个细胞的融合,则可形成________种类型的细胞丙,因此需要特定的选择培养基筛选出______细胞用于培养。

选出此细胞后,还需进行克隆化培养和______检测,经多次筛选,就可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。

（3）理论上,注射了该抗体的人群不能长期具有对甲型流感的免疫能力,试分析原因________（至少写出两点）。

【答案】　

（1）灭活的甲型流感（H1N1）病毒　B淋巴

（2）聚乙二醇　三　杂交瘤　抗体

（3）抗体存留时间较短、H1N1病毒变异

【解析】　

（1）在单克隆抗体的制备过程中,先要对小鼠进行抗原注射,即用灭活的甲型流感（H1N1）病毒注射,使得小鼠产生免疫反应,提取出来的细胞乙是已经免疫的B细胞,即浆细胞,与骨髓瘤细胞结合,形成杂交瘤细胞。

（2）b过程是诱导浆细胞与骨髓瘤细胞融合的过程,常用PEG进行诱导,一共可以形成三种两两融合的细胞,其中只有杂交瘤细胞是符合要求的,所以需要用特定的选择培养基进行筛选。

选出此细胞后,还需进行克隆化培养和抗体检测。

（3）抗体在人体内存留时间较短,且H1N1病毒是RNA病毒,容易发生变异,所以注射了该抗体的人群不能长期具有对甲型流感的免疫能力。

[重点选做题]

1．（2017·宁夏固原一中高三试题）将目的基因导入动物受精卵内可得到转基因动物。

回答问题：

（1）将目的基因导入动物受精卵内需要构建基因表达载体,基因表达载体除了含有目的基因外,还必须有________等。

常用________将目的基因与表达载体导入动物的受精卵中。

为检测目的基因是否表达成功,可采用________方法,若有杂交带出现,表明目的基因已表达成功。

（2）在体外培养受精卵时,为了维持______________,需向培养液中添加抗生素。

受精卵发育到囊胚时期开始分化,该时期的________属于胚胎干细胞。

该细胞在形态上表现为________；在功能上具有____________________。

（3）将早期胚胎移植到代孕雌性体内时,为使代孕个体与供体雌性生殖器官的生理变化相同,此前需要代孕个体做________处理。

【答案】　

（1）启动子、终止子和标记因子　显微注射　抗原一抗体杂交

（2）无菌环境　内细胞团　体积小、细胞核大,核仁明显　发育的全能性

（3）同期发情

【解析】　

（1）基因工程的核心步骤是构建基因表达载体,基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记因子。

将目的基因导入动物受精卵常用显微注射法。

目的基因表达的产物本质上是蛋白质,所以可以用抗原一抗体杂交检测目的基因是否表达成功。

（2）抗生素可以杀菌,所以在体外培养受精卵时,为了维持无菌环境,需向培养液中添加抗生素。

受精卵发育到囊胚时期开始分化,该时期的内细胞团属于胚胎干细胞。

该细胞在形态上表现为体积小、细胞核大,核仁明显；在功能上具有发育的全能性。

（3）将早期胚胎移植到代孕雌性体内时,为使代孕个体与供体雌性生殖器官的生理变化相同,此前需要代孕个体做同期发情处理。

2．（2017·宁夏银川一中高三理科综合）早早孕试纸是人们设计出来的一种方便女性检测自己是否怀孕的产品。

人绒毛膜促性腺激素（HCG）是由受孕妇女体内胎盘产生的一种糖蛋白类激素,在孕妇的尿液中大量存在,而非妊娠孕妇尿液中几乎不含有该激素。

胶体金法早早孕检测试纸采用双抗体夹心法原理,以胶体金为指示标记制作而成。

其测定和判断方法如下图：

注：

MAX线处含有鼠源性HCG单抗和胶体金,T线处含羊抗HCG的抗体,C线处含有羊抗鼠多克隆抗体

（1）HCG在胎盘细胞的________合成,然后在________上进一步合成加工,最后经________进一步的修饰加工然后分泌到细胞外。

（2）MAX线处包埋的是鼠源性HCG单克隆抗体是由________细胞产生的,由于单克隆抗体具有________、________的特点,所以能准确地识别各种抗原物质的细微差异,并跟一定抗原发生特异性结合。

（3）制备鼠源性HCG单克隆抗体的过程中,可能运用到了________和动物细胞培养等技术,其中后者需要置于95%空气加5%的CO2的混合气体的培养箱中进行培养,CO2的作用是________。

【答案】　

（1）核糖体　内质网　高尔基体

（2）杂交瘤　纯度高　特异性强（灵敏度高）

（3）动物细胞融合技术　维持培养液的PH值

【解析】　

（1）根据提供信息已知,人绒毛膜促性腺激素（HCG）的化学本质是一种糖蛋白,所以HCG在核糖体合成,还需要内质网的初步加工,和高尔基体的进一步加工和修饰才能分泌到细胞外。

（2）单克隆抗体是由杂交瘤细胞产生的,具有纯度高、特异性强（灵敏度高）等特点。

（3）制备鼠源性HCG单克隆抗体的过程中,可能运用到了动物细胞融合技术和动物细胞培养等技术,其中后者需要置于95%空气加5%的CO2的混合气体的培养箱中进行培养,CO2的作用是维持培养液的pH值。