届高考生物二轮专题复习测试题 专题17基因工程和细胞工程 Word版含答案.docx

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届高考生物二轮专题复习测试题专题17基因工程和细胞工程Word版含答案

课时作业（十七）

1.近年兴起CRISPK－Cas技术被用于预防和治疗多种人类遗传病。

该技术的核心是一段具有特定序列的RNA（CRISPRRNA）及与该RNA结合在一起的Cas蛋白构成。

回答下列问题：

（1）治疗人类遗传病最有效的手段是基因治疗，通常又分为________和________两种类型。

（2）用该技术治疗遗传病的基本过程是：

根据遗传病致病基因的序列设计一段RNA（即CRISPRRNA），将该RNA与Cas蛋白结合形成复合体，并导入患者细胞中，导入方法与外源基因导入人体细胞相似，可采用________法；进入细胞后的复合体RNA按照________原则准确的结合在致病基因部位，而Cas蛋白则对致病基因进行切割。

由此可见，Cas蛋白应该是一种________酶。

（3）对于患遗传病的个体来说，不可能对每个细胞都注射该复合体，因此，研究人员选用________为运载体，从而使复合体在运载体的协助下能够大量主动进入人体细胞，但在使用前需要对运载体进行________处理，以保证其安全性。

该运载体进入人体细胞的方式通常是________。

答案　

（1）体内基因治疗　体外基因治疗

（2）显微注射　碱基互补配对　限制性核酸内切

（3）动物病毒　灭毒（或（减毒）　胞吞

解析　

（1）基因治疗分为体内基因治疗和体外基因治疗两种类型。

（2）将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法；进入细胞后的复合体RNA按照碱基互补配对原则准确的结合在致病基因部位；Cas蛋白可对致病基因进行切割。

由此可见，Cas蛋白应该是一种限制性核酸内切酶。

（3）利用动物病毒侵染动物细胞的特性，可选用动物病毒为运载体，从而使复合体在运载体的协助下能够大量主动进入人体细胞，但在使用前需要对运载体进行灭毒（或（减毒）处理，以保证其安全性。

该运载体进入人体细胞的方式通常是胞吞。

2.（2017·合肥市三模）下图表示细胞工程的流程图（a、b表示过程），请据图回答下列问题：

（1）若图示为动物细胞融合的过程，则a特有的诱导剂是________。

以动物细胞融合为基础发展起来的杂交瘤技术为制造单克隆抗体开辟了新途径，通过把能产生抗体的________细胞与能在体外大量增殖的________细胞进行融合，得到既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体的杂交瘤细胞。

（2）若图示为植物体细胞杂交过程，则在甲、乙融合之前，需要用________（填工具酶）制备________。

这项工程的意义是___________。

（3）由甲乙融合得到丙细胞的基本原理是________。

答案　

（1）灭活的病毒　B淋巴（浆）　骨髓瘤

（2）纤维素酶和果胶酶　原生质体　克服有性杂交远缘不亲合障碍，扩大亲本组合的范围

（3）细胞膜的流动性

解析　据图分析，甲细胞与乙细胞通过a过程形成丙细胞，a为诱导细胞融合的过程，在动植物细胞融合过程中，该方法不完全相同。

（1）若a是诱导动物细胞融合，则特有的方法是灭活的病毒诱导。

在单克隆抗体的制备过程中，利用浆细胞与骨髓瘤细胞融合，形成杂交瘤细胞，该细胞既可以无限增值，又可以产生单一性抗体。

（2）在植物体细胞杂交过程中，需要对甲乙细胞先用纤维素酶和果胶酶去壁，然后再诱导甲乙的原生质体融合。

该技术可以克服有性杂交远缘不亲合障碍，扩大亲本组合的范围。

（3）甲乙细胞融合形成丙细胞，利用了细胞膜的流动性。

3.（2017·福州一模）番茄的成熟、腐烂与乙烯基因表达有关。

为了提高番茄的耐贮运性能，科研人员运用基因工程技术减缓乙烯的生成。

（1）以番茄________的数据库为基础，找到乙烯生成相关的基因yx－1，采用________技术可得到大量的yx－1基因，这个基因的表达需要________等不可缺少的调控组件。

（2）如图所示，CRISPR－Cas9是一种新型的基因组定点编辑系统，根据yx－1的序列设计sgRNA（向导RNA），该sgRNA的序列与yx－1基因部分互补配对诱导Cas9n蛋白结合于基因的特异性位点并切割，使yx－1基因发生碱基对的________，导致基因突变。

该过程中，sgRNA和Cas9n共同剪切DNA的作用类似于________的作用。

（3）为了验证靶向能力和编辑效率，可以选取番茄细胞用________去除其细胞壁，得到________，利用________技术培育成改良的番茄植株。

答案　

（1）cDNA文库（或者功能基因组文库）　PCR　启动子　终止子

（2）缺失　限制酶

（3）纤维素酶和果胶酶　原生质体　组织培养

解析　

（1）可以从基因文库中获取目的基因；PCR技术可在体外大量扩增目的基因；基因的表达需要启动子（RNA聚合酶结合位点，启动转录过程）、终止子（终止转录）等不可缺少的调控组件。

（2）如图所示，根据yx－1的序列设计sgRNA（向导RNA），该sgRNA的序列与yx－1基因部分互补配对诱导Cas9n蛋白结合于基因的特异性位点并切割，使yx－1基因发生碱基对的缺失，导致基因突变。

该过程中，sgRNA和Cas9n共同剪切DNA的作用类似于限制酶的作用。

（3）为了验证靶向能力和编辑效率，可以选取番茄细胞用纤维素酶和果胶酶去除其细胞壁，得到原生质体，利用植物组织培养技术培育成改良的番茄植株。

4.（2017·甘肃二诊）毛角蛋白Ⅱ型中间丝（KIFⅡ）基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。

获得转KIFⅡ基因的高绒质山羊的简单流程如下图所示：

（1）在①过程中构建KIFⅡ基因表达载体时，最常用的运载工具是________；构建成功的基因表达载体上，目的基因应插入________和________之间，以便成功表达。

（2）从基因文库中获得的KIFⅡ基因可用________技术进行扩增，其原理是________。

（3）通过②过程形成的成纤维细胞在培养过程中，将其置于含95%空气加________的混合气体培养箱中培养，培养液中加入________达到无菌环境。

（4）通过④过程获得的卵（母）细胞，在与成纤维细胞形成重组细胞前，应先通过显微操作去掉________。

答案　

（1）质粒　启动子　终止子

（2）PCR　DNA双链复制

（3）5%CO2　抗生素

（4）细胞核

解析　①图中为构建基因表达载体，②为用胰蛋白酶处理动物组织使其分散成单个细胞，③为获取成熟的去核卵母细胞，之后通过把含目的基因的受体细胞的细胞核移入去核的卵母细胞获得重组细胞，再经过早期胚胎的培育至桑葚胚或囊胚，通过胚胎移植到代孕母羊的子宫内，继续发育，直至分娩出转基因绒三羊。

（1）基因工程中，运载工具包括质粒、噬菌体及动植物病毒等，其中质粒是最常用的运载工具。

目的基因要能成功表达，上游必须有启动子，下游必须有终止子，所以构建基因表达载体时，应将目的基因插在启动子和终止子之间。

（2）扩增从基因文库中获得的KIFⅡ基因，可用PCR技术进行，其原理是DNA双链复制。

（3）在动物细胞培养过程中，为维持培养液的pH值，往往加入5%CO2。

培养中为了抑制杂菌的污染，常常应加入一定量的抗生素。

（4）成熟卵（母）细胞在核移植前需要进行去核处理，以保证克隆后代的遗传性状主要来自于供体核。

5.（2017·潮州市二模）【生物选修3－现代生物科技专题】狂犬病的病原体为RNA病毒，其表面的G蛋白可作为主要抗原用于制备狂犬疫苗，研究人员利用生物工程技术培育出转G基因番茄，实现G蛋白的大量生产。

其基本技术流程如下图。

请回答：

M

N

（1）图中过程①称为________；用PCR扩增方法获取G基因，则需要用到________酶，该方法能够成功获取G基因的前提是________，以便合成引物。

过程②采用最多的方法是________。

（2）图中N称为________；过程③称为________。

（3）食用G基因已有效表达的转基因番茄果实________（能/不能）预防狂犬病。

原因是________。

答案　

（1）反转录（或逆转录）　耐高温的DNA聚合（或“Taq”）　要有一段已知G基因的核苷酸序列　农杆菌转化法

（2）愈伤组织　再分化

（3）不能　G基因的表达产物为G蛋白，口服时会在消化酶的作用下失效

解析　图示通过基因工程培育转基因番茄的流程图，从病毒中提取RNA后，通过①过程反转录形成cDNA（含G基因），再通过PCR技术扩增G基因，然后构建含G基因表达载体，再通过②过程将G基因导入受体番茄细胞，最后经脱分化形成愈伤组织，③再分化形成胚状体等组织培养过程，得到转基因番茄植株。

（1）图中过程①称为反转录。

用PCR扩增方法获取G基因，在较高温度下合成DNA，所以需要用到具有热稳定的DNA聚合酶（Taq酶）。

该方法能够成功获取G基因的前提是需要有一段已知G基因的核苷酸序列，以便合成引物。

将目的基因导入植物细胞，一般采用的方法是农杆菌转化法。

（2）根据上面的分析可知，从番茄细胞到转基因番茄的过程属于植物组织培养过程，其中N是脱分化形成的愈伤组织；过程③称为再分化。

（3）食用G基因已有效表达的转基因番茄果实还不能预防狂犬病，因为口服G基因表达的蛋白质会在消化道内被分解而失效。

6.（2017·汕头三模）如图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。

现有MspI、BamHI、MboI、SmaI　4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。

（1）图1DNA分子中的一条脱氧核苷酸链中相邻两个脱氧核苷酸之间由________（化学键）连接。

（2）若用限制酶SmaI完全切割图中含有目的基因D的DNA片段，其产物长度分为________。

（3）为了提高试验成功率，需要通过________技术扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝。

在目的基因进行扩增时，加入的引物有A、B两种，引物的作用是______________________________________

_________________________________________________________，

若该目的基因扩增n代，则其中含有A、B引物的DNA分子有________个。

（4）若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是________。

经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最有可能的原因是_________________________________________________

__________________________________________________________。

（5）导入目的基因的植物细胞，经过植物组织培养技术得到幼苗，该技术利用的原理是__________________________________________

________________________________________________________。

答案　

（1）磷酸二酯键

（2）537、790、661

（3）PCR　使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始复制　2n－2

（4）BamH1　同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接

（5）植物细胞具有全能性

解析　

（1）DNA分子中的一条脱氧核苷酸链中相邻两个脱氧核苷酸之间由磷酸二酯键连接。

（2）根据图1中的酶切位点，可判断用限制酶SmaⅠ完全切割该DNA片段，其产物长度为537bp、790bp、661bp。

（3）为了提高试验成功率，需要通过PCR技术扩增目的基因，以获得目的基因的大量拷贝，引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始复制。

PCR技术运用了DNA复制的原理，因此目的基因扩增n代后产生子代DNA分子2n。

又由于亲代DNA分子的两条链中不含引物，因此含有A、B引物的DNA分子有2n－2个。

（4）限制酶MspⅠ和SmaⅠ的切割位点位于目的基因D上，若用这两种酶切割会被破坏目的基因D；运载体的两个标记基因上都有限制酶MboⅠ的切割位点，用该酶切割会破坏这两个标记基因，因此只能选用限制酶BamHⅠ切割外源DNA分子和运载体。

由于同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接，这样会导致部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达。

（5）植物组织培养技术的原理是植物细胞具有全能性。

7.（2017·湛江二模）番茄果实中含丰富的番茄红素，对人体防治肿瘤、心血管疾病以及延缓衰老具有一定作用。

（1）科学家为构建高产番茄红素的酵母细胞应用了转基因技术，其核心步骤是________。

如下图所示其部分模式图，位点1、2、3、4对应的限制酶分别是PacⅠ、SexAⅠ、AscⅠ、PmeⅠ则获取目的基因使用的限制酶是________；PacⅠ能否切割位点2？

________；为什么_____________________________________________________

_______________________________________________________。

（2）为确定目的基因已导入番茄细胞中，常用________技术进行检测，最后再进行个体水平的鉴定。

（3）科学家运用________技术培育出了“番茄一马铃薯”杂种植株，但并没有获得预期的性状，主要原因是_________________________

________________________________________________________。

（4）转基因技术和植物体细胞杂交技术在育种上具有的共同意义是__________________________________________________________

__________________________________________________________。

答案　

（1）构建基因表达载体（目的基因与运载体结合）　SexAⅠ和AscⅠ　不能　因为限制酶具有特异性（合理即可）

（2）DNA分子杂交

（3）植物体细胞杂交　基因的表达不是孤立的，是相互调控、相互影响的（合理即可）

（4）能克服物种间远缘杂交不亲和的障碍（合理即可）

解析　熟记并理解基因工程的基本操作程序、植物体细胞杂交技术等相关的基础知识、形成清晰的知识网络。

在此基础上从题图中提取信息并结合题意作答。

（1）转基因技术的核心步骤是构建基因表达载体（目的基因与运载体结合）。

题图显示：

目的基因插入到了位点2和位点3之间，因此获取目的基因使用的限制酶是SexAⅠ和AscⅠ。

因为限制酶具有特异性，所以PacⅠ不能切割位点2。

（2）为确定目的基因已导入番茄细胞的基因组中，常用DNA分子杂交技术。

（3）科学家运用植物体细胞杂交技术培育出了“番茄一马铃薯”杂种植株，但并没有获得预期的性状，主要原因是：

基因的表达不是孤立的，是相互调控、相互影响的。

（4）转基因技术和植物体细胞杂交技术，都能克服物种间远缘杂交不亲和的障碍。

8.（2017·珠海二模）基因编辑技术指对目标基因进行“编辑”，实现对特定DNA片段的敲除、加入等。

继CRSPRI/Cas9系统基因编辑技术风靡全球实验之后，我国韩春雨研究团队提出了NgAgo－gDNA基因编辑工具，但却引起了科学界的质疑。

为了探究NgAgo－gDNA系统能否引发斑马鱼的Fabplla基因发生突变导致其眼睛发育缺陷，复旦大学和南通大学联合进行了研究。

请回答下列问题。

（1）探究一：

NgAgo－gDNA系统能否使斑马鱼眼睛缺陷？

方法：

首先推测构成NgAgo蛋白的________，在试管中合成mRNA，并将其与单链gDNA混合后注射到斑马鱼胚胎细胞中，进行胚胎培养。

培养液需含有葡萄糖、氨基酸、核苷酸、无机盐、有机盐、维生素和________等。

小斑马鱼的形成________（填“需要”或“不需要”）进行胚胎移植。

单链gDNA与Fabplla基因的碱基互补配对与Fabplla基因转录时的碱基互补配对相比，区别是______________________________________________________

________________________________________________________。

结果：

实验组斑马鱼胚胎出现了严重的眼睛缺陷。

（2）探究二：

斑马鱼眼睛缺陷是否是由Fabplla基因发生突变引起的？

方法：

从异常眼部表现型的斑马鱼胚胎细胞中提取Fabplla基因，对其使用PCR技术进行扩增，并研究该基因在斑马鱼胚胎发育中的功能。

PCR技术扩增Fabplla基因时，需要提供模板、原料、________、引物等条件。

将模板DNA加热至90～95℃，该处理的目的是________________________________________________________

_______________________________________________________。

结果：

NgAgo－gDNA系统引发的眼睛缺陷可通过外源添加Fabplla基因的mRNA来恢复，而且对Fabplla基因测序结果发现其序列与对照组相同。

初步结论：

_____________________________________________

_________________________________________________________。

（3）转基因技术是一把双刃剑，它既可以造福人类，也可能在使用不当时给人类带来灾难。

面对转基因技术可能产生的负面影响，公众不可避免地产生了疑虑，引发了人们在食物安全、生物安全和________三个方面发生激烈的争论。

答案　

（1）氨基酸序列　动物血清（或动物血桨）　不需要　前者碱基A－T配对，后者碱基A－U配对

（2）热稳定DNA聚合酶（或Taq酶）　使目的基因DNA受热变性后解旋为单链　斑马鱼眼睛缺陷是由Fabplla基因转录受阻导致的，而非基因突变引起的

（3）环境安全

解析　

（1）要探究NgAgo－gDNA系统能否使斑马鱼眼睛缺陷，首先推测构成NgAgo蛋白的氨基酸序列，在试管中合成mRNA，并将其与单链gDNA混合后注射到斑马鱼胚胎细胞中，进行胚胎培养。

为了保证营养全面，培养液中还需要添加动物血清（或动物血浆）等。

鱼不是胎生动物，因此小斑马鱼的形成不需要进行胚胎移植。

单链gDNA与Fabplla基因的碱基互补配对（A－T、T－A、C－G、G－C）与Fabplla基因转录时的碱基互补配对（A－U、T－A、C－G、G－C）相比，区别是：

前者碱基A－T配对，后者碱基A－U配对。

（2）要探究斑马鱼眼睛缺陷是否是由Fabplla基因发生突变引起的，可采用PCR技术，即从异常眼部表现型的斑马鱼胚胎细胞中提取Fabplla基因，对其使用PCR技术进行扩增，并研究该基因在斑马鱼胚胎发育中的功能。

PCR技术扩增Fabplla基因时，需要提供模板、原料、热稳定DNA聚合酶（或Taq酶）、引物等条件。

将模板DNA加热至90～95℃，该处理的目的是使目的基因DNA受热变性后解旋为单链。

结果：

NgAgo－gDNA系统引发的眼睛缺陷可通过外源添加Fabplla基因的mRNA来恢复，而且对Fabplla基因测序结果发现其序列与对照组相同。

初步结论：

斑马鱼眼睛缺陷是由Fabplla基因转录受阻导致的，而非基因突变引起的。

（3）转基因技术的安全性问题包括食物安全、生物安全和环境安全三个方面。

9.（2017·桂林一模）请回答下列与单克隆抗体制备流程有关的问题。

（1）培养骨髓瘤细胞时，需用________处理一段时间，这样组织就会分散成单个细胞，此外还应定期更换________，以清除代谢产物，当细胞________（填“原代”或“传代”）培养至10－50代左右时，部分细胞的细胞核型可能发生变化，从而获得不死性的癌细胞。

（2）制备单克隆抗体时，先用特定的选择性培养基进行筛选，获得________；然后对上述细胞进行抗体检测，选取________的细胞克隆化培养；最终获得单克隆抗体，其优点是______________________

__________________________________________________________。

（3）有人提出：

将经特定抗原刺激的B淋巴细胞核移植到去核骨髓瘤细胞中来产生单克隆抗体，该技术称为________。

此方法________（填“能”或“不能”）获得既能分泌抗体、又能无限增殖的细胞。

答案　

（1）胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）　动物细胞培养液　传代

（2）杂交瘤细胞　专一抗体检验阳性（或能产生专一抗体）　特异性强、灵敏度高、可大量制备

（3）核移植技术　不能

解析　

（1）动物细胞间的物质是蛋白质，培养骨髓瘤细胞时，需用胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）处理一段时间，这样组织就会分散成单个细胞，此外还应定期更换动物细胞培养液，以清除代谢产物，当细胞传代培养至10－50代左右时，部分细胞的细胞核型可能发生变化，从而获得不死性的癌细胞。

（2）制备单克隆抗体时，先用特定的选择性培养基进行筛选，获得杂交瘤细胞；然后对上述细胞进行抗体检测，选取或能产生专一抗体的细胞克隆化培养；最终获得单克隆抗体，其优点是特异性强、灵敏度高、可大量制备。

（3）将经特定抗原刺激的B淋巴细胞核移植到去核骨髓瘤细胞中来产生单克隆抗体，该技术称为核移植技术，此方法不能获得既能分泌抗体、又能无限增殖的细胞。

因为无限增殖的基因在小鼠的骨髓瘤细胞核中。

10.（2017·武汉调研）应用植物组织培养技术，不仅可实现种苗的快速繁殖、培育无病毒植株，也可加快作物及苗木育种。

下面是培育柑桔耐盐植株的实验流程：

茎段―→愈伤组织

―→耐盐植株

回答下列问题：

（1）愈伤组织是由离体的茎段经________过程形成的，此时愈伤组织细胞________（填“具有”或“不具有”）细胞的全能性。

（2）对愈伤组织进行了两次处理，处理1中γ射线照射的目的是___________________________________________________________________________________________________________________，

用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织，原因是_____________

__________________________________________________________；

处理2中添加的物质X为________。

（3）植物组织培养技术也被广泛应用于其它作物的育种中。

在培育白菜－甘蓝、三倍体无子西瓜、农杆菌转化法获得抗虫棉中，必需用到植物组织培养技术的是________。

答案　

（1）脱分化　具有

（2）诱发基因突变　愈伤组织细胞分裂能力强，易诱发基因突变　NaCl（或盐）

（3）白菜－甘蓝、抗虫棉

解析　由图可知，培育柑桔耐盐植株是利用了γ射线照射，使得发生基因突变，再利用一定浓度盐的培养基去选择耐盐植株。

（1）离体的茎段经过脱分化过程形成愈伤组织，此时愈伤组织具有未分化的特点，细胞依然具有较高的细胞的全能性。

（2）对愈伤组织进行了两次处理，处理1中γ射线照射的目的是诱导基因突变。

愈伤组织细胞处于不断地分裂状态，易受到培养条件和外界压力的影响而产生突变，因此通常用γ射线处理植物的愈伤组织能获得较好效果。

该技术最终培育成柑桔耐盐植株，因此处理2中添加的物质X为氯化钠，起选择作用，具有能适应一定浓度盐的愈伤组织才可以生长，不适应的愈伤