高考生物大二輪復(fù)習(xí)精品練案：專題十六-基因工程和細(xì)胞工程-Word含答案

1、模塊六專題十六1、(2021·深圳調(diào)研)葉綠體轉(zhuǎn)基因技術(shù)是將外源基因整合到葉綠體基因組中,該技術(shù)能有效改進植物的品質(zhì)。請答復(fù)：(1)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的核心步驟是_基因表達(dá)載體的構(gòu)建_,完成該步驟所需要的酶有_限制酶和DNA連接酶_。(2)將植物體細(xì)胞處理得到原生質(zhì)體,再通過_農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法_或_基因槍_法,將目的基因?qū)朐|(zhì)體,使原生質(zhì)體再生出細(xì)胞壁之后,通過_植物組織培養(yǎng)_技術(shù)培養(yǎng)可得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)基因幼苗。(3)來自原核生物中有重要價值的外源基因,無需改造和修飾就可在葉綠體中高效表達(dá),就此分析,原因是_葉綠體DNA與原核生物DNA結(jié)構(gòu)類似(由于葉綠體大多數(shù)基因的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)錄與翻譯系統(tǒng)均與原核

2、生物類似)_。(4)對大多數(shù)高等植物而言,與傳統(tǒng)的細(xì)胞核轉(zhuǎn)基因相比,葉綠體轉(zhuǎn)基因更穩(wěn)定,其遺傳方式_不遵循_(答“遵循或“不遵循)別離定律,不會隨_花粉_(“花粉或“卵細(xì)胞)傳給后代,從而保持了_母本_(“父本或“母本)的遺傳特性。解析(1)基因工程的核心步驟是基因表達(dá)載體的構(gòu)建,所需要的酶有限制酶和DNA連接酶;(2)植物細(xì)胞導(dǎo)入受體細(xì)胞的方法有農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法、基因槍法和花粉管通道法。原生質(zhì)體再生細(xì)胞壁之后,通過植物組織培養(yǎng)獲取幼苗;(3)葉綠體DNA與原核生物DNA結(jié)構(gòu)類似。(4)別離定律適用于有性生殖過程中細(xì)胞核遺傳,故葉綠體轉(zhuǎn)基因不遵循別離定律,為母系遺傳。2、(2021·天津

3、市和平區(qū)生物一模)某傳染性疾病的病原體為RNA病毒,該病毒外表的A蛋白為主要抗原。疫苗的生產(chǎn)和抗體的制備流程如圖1所示。請答復(fù)以下問題：(1)過程代表的是_逆轉(zhuǎn)錄_,過程構(gòu)建A基因重組載體時,啟動子和終止子是重新構(gòu)建的,它們應(yīng)該能被受體細(xì)胞的_RNA聚合酶_所識別,以便于其催化轉(zhuǎn)錄過程。(2)如圖2為A基因的結(jié)構(gòu)示意圖,區(qū)的堿基數(shù)是2000個,其中陰影區(qū)域堿基數(shù)是800個,空白區(qū)域中G和C的總數(shù)共有400個,那么由該區(qū)域能指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的片段轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA中A和U總數(shù)是_400_個。(3)在給小鼠皮下注射A蛋白時,要重復(fù)注射幾次的目的是通過二次免疫,增加小鼠體內(nèi)的_漿細(xì)胞_數(shù)目。(4)在將

4、X進行擴大培養(yǎng)前,至少需要經(jīng)過2次篩選,第一次是將_雜交瘤細(xì)胞_篩選出來,第二次是將_能分泌所需抗體的雜交瘤細(xì)胞_篩選出來。(5)對健康人進行該傳染病免疫預(yù)防時,可選用圖中基因工程生產(chǎn)的_A蛋白_來制備疫苗。對該傳染病疑似患者確診時,可以從疑似患者體內(nèi)別離出病毒與病毒進行核酸序列比擬,或用圖中的_抗A蛋白的單克隆抗體_與別離出的病毒進行特異性檢測。解析(1)由以上分析可知是逆轉(zhuǎn)錄。啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的位點,能啟動轉(zhuǎn)錄過程。(2)圖中區(qū)的堿基數(shù)是2000個,其中陰影區(qū)域堿基數(shù)是800個,那么空白區(qū)域中堿基總數(shù)為1200個,又空白區(qū)域中G和C的總數(shù)為400個,那么AT總數(shù)為800個,每

5、條鏈中AT總數(shù)為400個,根據(jù)堿基互補配對原那么,由該區(qū)轉(zhuǎn)錄形成的成熟mRNA中A和U總數(shù)也是400個。(3)在給小鼠皮下注射A蛋白時,要重復(fù)注射幾次的目的是通過二次免疫,增加小鼠體內(nèi)的漿細(xì)胞數(shù)目。(4)在將X進行擴大培養(yǎng)前,至少需要經(jīng)過2次篩選,第一次是用選擇培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細(xì)胞,第二次是采用抗體陽性檢測法篩選出能夠產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞。(5)對健康人進行該傳染病免疫預(yù)防時,可選用圖中基因工程生產(chǎn)的A蛋白所制備的疫苗。對該傳染病疑似患者確診時,可以從疑似患者體內(nèi)別離出病毒,與病毒進行核酸序列比擬;或采用抗原抗體雜交法,即用圖中的抗A蛋白的單克隆抗體進行特異性結(jié)合檢測。3、如圖為三種質(zhì)

6、粒和一個含目的基因的DNA片段,其中ApR為氨芐青霉素抗性基因,TcR為四環(huán)素抗性基因,lacZ為藍(lán)色顯色基因,EcoR (0.7 kb)、Pvu (0.8 kb)等為限制酶和其切割位點及其與復(fù)制原點之間的距離。1 kb1 000個堿基對,請答復(fù)以下問題：(1)片段D為目的基因中的某一片段,那么DNA聚合酶和DNA連接酶的作用形成的鍵依次是_(填圖中數(shù)字)。(2)圖中作為目的基因運載體最理想的質(zhì)粒是_B_(填“A“B或“C),請據(jù)圖分析,其他兩種質(zhì)粒一般不能作為運載體的理由分別是_質(zhì)粒A不含有標(biāo)記基因;質(zhì)粒C在用和目的基因相同的限制酶切割時,復(fù)制原點會被破壞,使該質(zhì)粒無法進行復(fù)制_。(3)用E

7、coR 全酶切目的基因和質(zhì)粒B形成的重組質(zhì)粒,并進行電泳觀察,可出現(xiàn)長度分別為1、1 kb和_5.6_kb的兩個片段,或者長度分別為_3.6_kb和3.1_kb_的兩個片段(重組質(zhì)粒上目的基因的插入位點與EcoR的識別位點之間的堿基對忽略不計)。(4)將分別用限制酶Pvu切開的質(zhì)粒B溶液與目的基因溶液混合,參加DNA連接酶后,進行大腸桿菌受體細(xì)胞導(dǎo)入操作,那么受體細(xì)胞的類型包含_ABD_(多項選擇)。A、ApR藍(lán)色B、ApR白色C、ApS、藍(lán)色D、ApS白色(5)動物基因工程通常以受精卵作為受體細(xì)胞的根本原因是_B_。A、受精卵能使目的基因高效表達(dá)B、受精卵可發(fā)育成動物個體C、受精卵更易接受D

8、NA的插入D、受精卵體積較大,便于DNA導(dǎo)入操作解析(1)DNA聚合酶和DNA連接酶的作用形成的鍵均為磷酸二酯鍵,因此都應(yīng)為。(2)由題圖可知,切割目的基因應(yīng)用Pvu,但該限制酶會將c質(zhì)粒的復(fù)制原點破壞,使該質(zhì)粒無法進行復(fù)制,而質(zhì)粒A不含有標(biāo)記基因,因此兩者都不能作為運載體。(3)根據(jù)題意,質(zhì)粒B長度為2.7 kb,目的基因長度為4.0 kb,所以重組質(zhì)粒長度為6.7 kb,如果出現(xiàn)長度為1、1 kb的一個片段,那么另外一個片段的長度為5.6 kb。假設(shè)目的基因與運載體反向連接,可形成長度分別為3.1 kb和3.6 kb的兩個片段。(4)將分別用限制酶Pvu切開的質(zhì)粒B溶液與目的基因溶液混合,

9、參加DNA連接酶后,可得到質(zhì)粒自身環(huán)化形成的普通質(zhì)粒、重組質(zhì)粒和目的基因自身連接的DNA環(huán)三種類型。如果導(dǎo)入的是普通質(zhì)粒,受體細(xì)胞的類型為A(ApR、藍(lán)色),如果導(dǎo)入的是重組質(zhì)粒,受體細(xì)胞的類型為B(ApR、白色),如果導(dǎo)入的是DNA環(huán),受體細(xì)胞的類型為D(ApS、白色)。(5)動物基因工程通常選用受精卵作為受體細(xì)胞的根本原因是受精卵可發(fā)育成動物個體。4、人乳頭狀瘤病毒(HPV)與宮頸癌的發(fā)生密切相關(guān),抗HPV的單克隆抗體可以準(zhǔn)確檢測出HPV,從而及時監(jiān)控宮頸癌的發(fā)生,以下是以HPV衣殼蛋白為抗原制備出單克隆抗體的過程,請據(jù)圖答復(fù)以下問題：(1)單克隆抗體制備過程中涉及的細(xì)胞工程技術(shù)有_動物細(xì)

10、胞培養(yǎng)、動物細(xì)胞融合_。(2)假設(shè)要分析雜交瘤細(xì)胞中染色體,可通過_解離、漂洗、染色和制片_等過程制成裝片,然后在顯微鏡下觀察。雜交瘤細(xì)胞中染色體數(shù)目與普通淋巴細(xì)胞相比具有的特點是_染色體數(shù)目加倍_,在HAT培養(yǎng)基上存活的細(xì)胞可能包括_(填以下序號)。無抗體分泌的細(xì)胞抗HPV抗體的分泌細(xì)胞其他無關(guān)抗體的分泌細(xì)胞(3)對于抗體檢測呈_陽_性的雜交瘤細(xì)胞應(yīng)盡早進行克隆化,克隆化的方法最常用的是有限稀釋法,即稀釋細(xì)胞到310個/ mL,每孔參加細(xì)胞稀釋液_0.1_mL,使每個孔內(nèi)不多于一個細(xì)胞,到達(dá)單克隆培養(yǎng)的目的。(4)由上述過程生產(chǎn)出的單克隆抗體不能直接用于人體,理由是_小鼠形成的抗體對人體來說

11、是抗原,存在著排異反響_。(5)科學(xué)家從某些無限增殖細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中別離出了無限增殖調(diào)控基因(prG),該基因能激發(fā)動物細(xì)胞分裂,這為單克隆抗體的制備提供了更多的思路。除此題描述的制備單克隆抗體技術(shù)外,請再簡要寫出一種制備單克隆抗體的思路。_通過基因工程向漿細(xì)胞中導(dǎo)入prG;利用核移植技術(shù)將漿細(xì)胞的細(xì)胞核移植到去核的無限增殖細(xì)胞中(答對其一即可)_。解析(2)利用顯微鏡觀察有絲分裂過程中的染色體,需先制作臨時裝片;雜交瘤細(xì)胞中含有漿細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞的染色體,所以比普通淋巴細(xì)胞的染色體數(shù)目多一倍;在HAT培養(yǎng)基上生存的細(xì)胞均為雜交細(xì)胞,這些雜交細(xì)胞中有分泌HPV抗體的細(xì)胞,有分泌其他抗體的細(xì)胞,也

12、有不能分泌抗體的細(xì)胞。(3)抗體檢驗呈陽性,說明該雜交瘤細(xì)胞可產(chǎn)生所需抗體;為保證每個小孔不多于一個細(xì)胞,根據(jù)濃度可推斷參加細(xì)胞稀釋液的量：設(shè)參加細(xì)胞稀釋液的最大量是X,那么10個/ mL×X1個,X0.1 mL。(4)小鼠形成的抗體與人體抗體不同,故在人體內(nèi)可引起免疫反響,所以上述過程生產(chǎn)出的單克隆抗體不能直接用于人體。(5)根據(jù)所給信息可知,還可通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)或核移植技術(shù)獲得既能大量增殖,又能產(chǎn)生特定抗體的雜交細(xì)胞。5、(2021·陜西西安長安一中第一次檢測)以下圖是植物體細(xì)胞雜交過程示意圖,請據(jù)圖答復(fù)：(1)植物體細(xì)胞雜交的第步是去掉細(xì)胞壁,別離出有活力的原生質(zhì)體。目

13、前此步驟最常用的方法是酶解法,也就是在溫和的條件下用_纖維素酶、果膠酶_等分解植物的細(xì)胞壁。(2)過程的發(fā)生,必須進行人工誘導(dǎo)。人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合常用的化學(xué)方法是用_聚乙二醇_試劑作為誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)融合。動物細(xì)胞融合還常用到_滅活的病毒_作為誘導(dǎo)劑。(3)與過程密切相關(guān)的具有單層膜結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器為_高爾基體_。(4)過程稱為_脫分化_,過程稱為_再分化_。假設(shè)利用此技術(shù)生產(chǎn)治療癌癥的藥物紫杉醇,培養(yǎng)將進行到_e_(填字母編號)即可。(5)植物體細(xì)胞雜交在育種工作中具有廣泛的應(yīng)用價值,其突出的優(yōu)點是可以_克服遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙_。解析(1)植物體細(xì)胞雜交的第步是用纖維素酶和果膠酶去掉細(xì)胞壁,別離出

14、有活力的原生質(zhì)體。(2)人工誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合常用的化學(xué)方法是用聚乙二醇試劑作為誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)融合。動物細(xì)胞融合還常用到滅活的病毒作為誘導(dǎo)劑。(3)過程是雜種細(xì)胞生出細(xì)胞壁,高爾基體與植物細(xì)胞壁形成有關(guān)。(4)過程分別為脫分化和再分化,治療癌癥的藥物紫杉醇是從紫杉細(xì)胞中提取的,只需將植物組織培養(yǎng)進行到愈傷組織階段即可。(5)植物體細(xì)胞雜交在育種工作中具有廣泛的應(yīng)用價值,其突出的優(yōu)點是可以克服遠(yuǎn)緣雜交不親和障礙,大大擴展可用于雜交的親本組合范圍。6、(2021·全國卷)某種熒光蛋白(GFP)在紫外光或藍(lán)光激發(fā)下會發(fā)出綠色熒光,這一特性可用于檢測細(xì)胞中目的基因的表達(dá)。某科研團隊將某種病毒的外殼

15、蛋白(L1)基因連接在GFP基因的5末端,獲得了L1GFP融合基因(簡稱為甲),并將其插入質(zhì)粒P0,構(gòu)建了真核表達(dá)載體P1,其局部結(jié)構(gòu)和酶切位點的示意圖如下,圖中E1E4四種限制酶產(chǎn)生的黏性末端各不相同。答復(fù)以下問題：(1)據(jù)圖推斷,該團隊在將甲插入質(zhì)粒P0時,使用了兩種限制酶,這兩種酶是_E1和E4_。使用這兩種酶進行酶切是為了保證_甲的完整_,也是為了保證_甲與載體正確連接_。(2)將P1轉(zhuǎn)入體外培養(yǎng)的牛皮膚細(xì)胞后,假設(shè)在該細(xì)胞中觀察到了綠色熒光,那么說明L1基因在牛的皮膚細(xì)胞中完成了_轉(zhuǎn)錄_和_翻譯_過程。(3)為了獲得含有甲的牛,該團隊需要做的工作包括：將能夠產(chǎn)生綠色熒光細(xì)胞的_細(xì)胞核

16、_移入牛的_去核卵母細(xì)胞_中、體外培養(yǎng)、胚胎移植等。(4)為了檢測甲是否存在于克隆牛的不同組織細(xì)胞中,某同學(xué)用PCR方法進行鑒定,在鑒定時應(yīng)分別以該牛不同組織細(xì)胞中的_核DNA_(填“mRNA“總RNA或“核DNA)作為PCR模板。解析(1)由題意可知,L1基因和GFP基因合成了L1GFP融合基因(簡稱為甲),題圖中顯示了四個酶切位點,當(dāng)將L1GFP融合基因插入質(zhì)粒P0時,可用E1和E4限制酶進行酶切,用這兩種酶進行酶切不會破壞甲的完整性,同時能保證甲按照正確的方向與載體連接。(2)假設(shè)在牛皮膚細(xì)胞中觀察到了綠色熒光,那么說明L1GFP融合基因得到表達(dá),即目的基因在受體細(xì)胞中通過轉(zhuǎn)錄和翻譯合成

17、了熒光蛋白。(3)為了獲得含有甲的牛,可將含有目的基因的細(xì)胞的細(xì)胞核移入牛的去核卵母細(xì)胞中,然后進行體外培養(yǎng)、胚胎移植等。(4)利用PCR技術(shù)擴增目的基因,可以檢測目的基因是否存在。PCR擴增的模板是DNA。7、(2021·天津卷)甲型流感病毒為RNA病毒,易引起流感大規(guī)模流行。我國科學(xué)家在2021年創(chuàng)造了一種制備該病毒活疫苗的新方法,主要環(huán)節(jié)如下。(1)改造病毒的局部基因,使其失去在正常宿主細(xì)胞內(nèi)的增殖能力。以病毒RNA為模板,逆轉(zhuǎn)錄成對應(yīng)DNA后,利用_PCR_技術(shù)擴增,并將其中某些基因(不包括外表抗原基因)內(nèi)個別編碼氨基酸的序列替換成編碼終止密碼子的序列。與改造前的基因相比,改

18、造后的基因表達(dá)時不能合成完整長度的_多肽(或蛋白質(zhì))_,因此不能產(chǎn)生子代病毒。將該改造基因、外表抗原等其他基因分別構(gòu)建重組質(zhì)粒,并保存。(2)構(gòu)建適合改造病毒增殖的轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞。設(shè)計合成一種特殊tRNA的基因,其產(chǎn)物的反密碼子能與(1)中的終止密碼子配對結(jié)合,并可攜帶一個非天然氨基酸(Uaa)。將該基因與_載體_連接后導(dǎo)入宿主細(xì)胞。提取宿主細(xì)胞的_總RNA_進行分子雜交鑒定,篩選獲得成功表達(dá)上述tRNA的轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞。(3)利用轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞制備疫苗。將(1)中的重組質(zhì)粒導(dǎo)入(2)中的轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞,并在補加_非天然氨基酸(Uaa)_的培養(yǎng)基中進行培養(yǎng),那么該宿主細(xì)胞能利用上述特殊tRNA

19、,翻譯出改造病毒基因的完整蛋白,產(chǎn)生大量子代病毒,用于制備疫苗。特殊tRNA基因轉(zhuǎn)錄時,識別其啟動子的酶是_D_(單項選擇)。A、病毒的DNA聚合酶B、宿主的DNA聚合酶C、病毒的RNA聚合酶D、宿主的RNA聚合酶(4)上述子代病毒不能在正常宿主細(xì)胞中增殖,沒有致病性,因此不經(jīng)滅活或減毒即可制成疫苗。與不具侵染性的流感病毒滅活疫苗相比,該病毒活疫苗的優(yōu)勢之一是可引起_細(xì)胞_免疫,增強免疫保護效果。解析(1)體外進行DNA擴增采用的技術(shù)手段是聚合酶鏈?zhǔn)椒错?PCR技術(shù))。將基因內(nèi)個別編碼氨基酸的序列改造成編碼終止密碼子的序列后,在翻譯時終止密碼子提前出現(xiàn),不能合成完整長度的多肽(或蛋白質(zhì))。(2

20、)為了使目的基因能夠在受體細(xì)胞中穩(wěn)定存在并正常表達(dá),需要將目的基因與載體(運載體)連接后導(dǎo)入受體細(xì)胞。利用分子雜交技術(shù)鑒定,篩選獲得成功表達(dá)目的RNA的細(xì)胞時,需提取宿主細(xì)胞的總RNA。(3)將(1)中的重組質(zhì)粒導(dǎo)入(2)中的轉(zhuǎn)基因宿主細(xì)胞,宿主細(xì)胞內(nèi)由于沒有Uaa,翻譯將會在終止密碼子處停止,將不能翻譯出改造病毒基因的完整蛋白,所以要想翻譯出完整蛋白,需要在培養(yǎng)基中參加Uaa。轉(zhuǎn)錄時,識別啟動子的酶為RNA聚合酶,因為轉(zhuǎn)錄在宿主細(xì)胞中進行,所以轉(zhuǎn)錄用的酶為宿主細(xì)胞的RNA聚合酶。(4)不具有感染性的滅活病毒不能進入人體細(xì)胞內(nèi),只會引發(fā)體液免疫,而減毒的活疫苗雖然不能在人體細(xì)胞內(nèi)正常增殖,但可

21、以侵入人體細(xì)胞,能引起人體產(chǎn)生細(xì)胞免疫,增強免疫保護效果。8、(2021·江蘇卷)為生產(chǎn)具有特定性能的淀粉酶,研究人員從某種海洋細(xì)菌中克隆了淀粉酶基因(1 656個堿基對),利用基因工程大量制備淀粉酶,實驗流程見以下圖。請答復(fù)以下問題：(1)利用PCR技術(shù)擴增淀粉酶基因前,需先獲得細(xì)菌的_基因組DNA_。(2)為了便于擴增的DNA片段與表達(dá)載體連接,需在引物的_5_端加上限制性酶切位點,且常在兩條引物上設(shè)計參加不同的限制性酶切位點,主要目的是_使DNA片段能定向插入表達(dá)載體,減少自連_。(3)進行擴增時,反響的溫度和時間需根據(jù)具體情況進行設(shè)定,以下選項中_的設(shè)定與引物有關(guān),_的設(shè)定與擴增片段的長度有關(guān)。(填序號)變性溫度退火溫度延伸溫度變性時間退火時間延伸時間(4)以下圖表示篩選獲得的工程菌中編碼淀粉酶的mRNA的局部堿基序列：圖中虛線框內(nèi)mRNA片段包含_8_個密碼子,如虛線框后的序列未知,預(yù)測虛線框后的第一個密碼子最多有_13_種。(5)獲得工程菌表達(dá)的淀粉酶后,為探究影響酶活性的因素,以濃度為1%的可溶性淀粉為底物測定酶活性,結(jié)果如下：緩沖液50 mmol/LNa2HPO4KH2PO450 mmol/LTrisHCl50 mmol/LGlyNaOHpH6.06.57.07.57.58.08.59.09.09.51