高考生物二輪專題總復習 專題整合訓練：十五基因工程和細胞工程

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1、 專題整合訓練(十五)　基因工程和細胞工程 [全員必做題] 1．(2017·江西新余一中高三理科綜合)內皮素(ET)是一種含21個氨基酸的多肽。內皮素主要通過與靶細胞膜上的內皮素受體結合而發(fā)揮生物學效應。ETA是內皮素的主要受體，科研人員試圖通過構建表達載體，實現(xiàn)ETA基因在細胞中高效表達，為后期ETA的體外研究奠定基礎。其過程如下(圖中SNAP基因是一種熒光蛋白基因，限制酶ApaⅠ的識別序列為C↓CCGGG，限制酶XhoⅠ的識別序列為C↓TCGAG)。請分析回答： (1)完成過程①需要的酶是________； (2)過程③中，限制酶XhoⅠ切割DNA，使________鍵斷開

2、，形成的黏性末端是________。用兩種限制酶切割，獲得不同的黏性末端，其主要目的是_______________________________________。 (3)過程④中需要________酶，去構建重組質粒。過程⑥中，要用________預先處理大腸桿菌，使其處于容易吸收外界的DNA。 (4)利用SNAP基因與ETA基因結合構成融合基因，目的是________。 (5)人皮膚黑色素細胞上有內皮素的特異受體，內皮素與黑色素細胞膜上的受體結合后，會刺激黑色素細胞的分化、增殖并激活酪氨酸酶的活性，從而使黑色素急劇增加。美容時可以利用注射ETA達到美白祛斑效果，試解釋原因：____

3、_________________________ 抑制了內皮素對黑色素細胞的增殖和黑色素的形成。 【答案】　(1)逆轉錄酶　(2)磷酸二酯　(或)　可以使目的基因定向連接到載體上 (3)DNA連接酶　Ca2＋(或CaCl2) (4)檢測ETA基因能否表達及表達量 (5)ETA能與內皮素結合，減少了內皮素與黑色素細胞膜上內皮素受體的結合 【解析】　(1)圖中過程①是逆轉錄，需要逆轉錄酶的催化。(2)限制酶能識別特定的脫氧核苷酸序列，并在特定脫氧核苷酸之間切斷磷酸二酯鍵；根據(jù)題意可知限制酶XhoⅠ切割DNA形成的黏性末端是(或)；兩種限制酶切割，獲得不同的黏性末端，其主要目的是可以使

4、目的基因定向連接到載體上(或防止含目的基因的外源DNA片段和質粒自身環(huán)化)。(3)過程④是將目的基因與質量連接構建基因表達載體，需要DNA連接酶催化；過程⑥中，要用CaCl2預先處理大腸桿菌，使其成為處于容易吸收外界DNA的感受態(tài)的細胞。(4)利用SNAP基因與ETA基因結合構成融合基因，可以檢測ETA基因能否表達及表達量。(5)注射的ETA能與內皮素結合，減少了內皮素與黑色素細胞膜上內皮素受體的結合，抑制了內皮素對黑色素細胞的增殖和黑色素的形成，從而達到美容的目的。 2．(2017·廣西柳州市高三模擬)如圖是從酵母菌中獲取某植物需要的某種酶的基因的流程，結合所學知識及相關信息回答下列問題：

5、 (1)圖中cDNA文庫________基因組文庫(填“大于”或“等于”或“小于”)。 (2)①過程提取的DNA需要________的切割，B過程是________過程。 (3)為在短時間內大量獲得目的基因，可用的技術是________，其原理是____________________________________。 (4)目的基因獲取之后，需要進行________，其組成必須有________及標記基因等，此步驟是基因工程的核心。 (5)將該目的基因導入某雙子葉植物細胞，常采用的方法是________，其能否在此植物體內穩(wěn)定遺傳的關鍵是________，可以用________

6、技術進行檢測。 【答案】　(1)小于　(2)限制酶　反轉錄 (3)PCR技術　DNA分子的半保留復制 (4)基因表達載體的構建　啟動子、終止子、目的基因(復制原點可不答) (5)土壤農桿菌轉化法　目的基因是否整合到植物細胞的染色體上　DNA分子雜交 【解析】　(1)基因組文庫包含某種生物所有的基因。部分基因文庫包含某種生物的部分基因。如：cDNA文庫。(2)①過程是獲取目的基因，需要限制酶切割。B過程是有mRNA獲取DNA過程，是反轉錄過程。(3)PCR全稱為聚合酶鏈式反應，是一項在生物體外復制特定DNA的核酸合成技術，其原理是DNA復制。(4)基因表達載體的構建是基因工程的核心，目

7、的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在并且可以遺傳給下一代并表達和發(fā)揮作用，基因表達載體的組成：目的基因＋啟動子＋終止子＋標記基因。(5)受體細胞是雙子葉植物，常用農桿菌轉化法將目的基因轉入到受體細胞中，利用農桿菌的Ti質粒的T－DNA可轉移至受體細胞，并整合到受體細胞的染色體上的功能，能否轉化成功，還需要用DNA分子雜交技術對受體細胞中DNA進行檢測。 3．青蒿素是治療瘧疾的重要藥物。研究人員已經弄清了青蒿細胞中青蒿素的合成途徑(如圖中實線方框內所示)，并且發(fā)現(xiàn)酵母細胞也能夠產生合成青蒿素的中間產物FPP(如圖中虛線方框內所示)。結合所學知識回答下列問題： (1)瘧疾俗稱“打擺子”，是由

8、瘧原蟲引起的寒熱往來癥狀的疾病。當瘧原蟲寄生在人體中時，會引起人的免疫反應，使________細胞產生淋巴因子。同時B細胞在受到刺激后，在淋巴因子的作用下增殖分化成________細胞，產生抗體。 (2)根據(jù)圖示代謝過程，科學家在培育能產生青蒿素的酵母細胞過程中，要向________中導入的基因是________，具體操作中可利用________技術檢測轉基因生物的DNA上是否插入目的基因。 (3)構建基因表達載體時，用不同類型的________切割DNA后，可能產生________末端，也可能產生________末端。 (4)實驗發(fā)現(xiàn)，酵母細胞導入相關基因后，該基因能正常表達，但酵母菌

9、合成的青蒿素仍很少，根據(jù)圖解分析原因可能是________。 【答案】　(1)T　漿　(2)酵母細胞　ADS酶基因　DNA分子雜交　(3)限制酶　黏性　平　(4)酵母細胞中部分FPP用于合成固醇 【解析】　(1)當瘧原蟲寄生在人體中時，會引起人的免疫反應，使T細胞產生淋巴因子。同時B細胞在受到刺激后，在淋巴因子的作用下增殖分化成漿細胞，產生抗體。(2)由于酵母細胞中也能合成FPP，F(xiàn)PP形成青蒿素過程還需要ADS酶參與，所以需要導入ADS酶基因，RNA聚合酶參與DNA的轉錄過程。(3)構建基因表達載體時，用不同類型的限制酶切割DNA后，可能產生黏性末端，也可能產生平末端。(4)由圖可知，酵

10、母細胞中部分FPP用于合成固醇，使合成青蒿素的量減少。 4．(2017·四川雅安中學高三理科綜合)請回答下列有關基因工程和細胞工程方法的問題： (1)培育轉基因植物過程的核心步驟是________________，其目的是使目的基因在受體細胞中________________；基因表達載體中的啟動子是________________識別和結合的部位。 (2)用兩種限制酶XbaI和SacI(兩種酶切出的黏性末端不同)切割某DNA分子，獲得含目的基因的片段，若用該片段構建基因表達載體，適合選用的Ti質粒是上圖中的________。 (3)細胞工程是通過細胞水平和________水平上的

11、操作，按照人的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品的一門綜合科學技術。 (4)植物細胞工程的基本技術包括：植物組織培養(yǎng)和________。其中，后者的原理是_______________________________。 【答案】　(1)構建基因表達載體　穩(wěn)定存在并表達　RNA聚合酶 (2)甲 (3)細胞器 (4)植物體細胞雜交(技術)　植物細胞膜的流動性和植物細胞的全能性 【解析】　(1)基因工程的核心步驟是構建基因表達載體，目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在并表達；基因表達載體中的啟動子是RNA聚合酶識別和結合的部位。(2)該Ti質粒中含有限制酶XbaI和SacI的切割位

12、點，且用這兩種酶切割可將目的基因插入T－DNA中，甲正確；該Ti質粒中不含限制酶SacI的切割位點，乙錯誤；該Ti質粒中含有限制酶XbaI和SacI的切割位點，但用這兩種酶切割不會將目的基因插入T－DNA中，丙錯誤；該Ti質粒中不含限制酶XbaI的切割位點，丁錯誤。(3)細胞工程是通過細胞水平和細胞器水平上的操作，按照人的意愿來改變細胞內的遺傳物質或獲得細胞產品的一門綜合科學技術。(4)植物細胞工程的基本技術包括：植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交。其中，植物體細胞雜交的原理是植物細胞膜的流動性和植物細胞的全能性。 5．(2017·廣西高級中學高三理綜)科學家通過利用PCR定點突變技術改造Rubi

13、sco酶基因，提髙了光合作用過程中Rubisco酶對CO2的親和力，從而顯著提高了植物的光合作用速率。請回答下列問題： (1)PCR過程所依據(jù)的原理是________，該過程需要加入的酶是________。利用PCR技術擴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，以便根據(jù)這一序列合成________。 (2)該技術不直接改造Rubisco酶，而通過對Rubisco酶基因進行改造，從而實現(xiàn)對Rubisco酶的改造，其原因是________。和傳統(tǒng)基因工程技術相比較，定點突變技術最突出的優(yōu)點是________，PCR定點突變技術屬于________的范疇。 (3)可利用定點突變的D

14、NA構建基因表達載體，常用________將基因表達載體導入植物細胞，將該細胞經植物組織培養(yǎng)技術培育成幼苗，從細胞水平分析所依據(jù)的原理是________。 【答案】　(1)DNA雙鏈復制　耐高溫的DNA聚合酶(或Taq酶)　引物 (2)蛋白質空間結構較為復雜，改造困難　能生產出自然界不存在的蛋白質　蛋白質工程 (3)農桿菌轉化法　植物細胞的全能性 【解析】　(1)PCR技術是DNA擴增的技術，所以其原理是DNA雙鏈復制，但是該過程需要耐高溫的DNA聚合酶(或Taq酶)的催化。利用PCR技術擴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，以便根據(jù)這一序列合成引物。(2)由于蛋白質空

15、間結構較為復雜，改造困難，所以該技術不直接改造Rubisco酶，而通過對Rubisco酶基因進行改造，從而實現(xiàn)對Rubisco酶的改造；和傳統(tǒng)基因工程技術相比較，定點突變技術最突出的優(yōu)點是能生產出自然界不存在的蛋白質，PCR定點突變技術屬于蛋白質工程的范疇。(3)將基因表達載體導入植物細胞常用農桿菌轉化法；植物組織培養(yǎng)技術的原理是植物細胞的全能性。 6．(2017·寧夏育才中學高三理科綜合)甲型流感(H1N1)病毒在世界各地大面積蔓延，有些國家還出現(xiàn)了死亡病例?？茖W家已分離出甲型H1N1病毒(一種RNA病毒)。某制藥廠根據(jù)下面流程圖生產預防和治療甲型流感的抗體，請據(jù)圖回答有關問題。 (

16、1)進行過程a之前，必須對小鼠注________，使小鼠產生免疫反應。若細胞甲是小鼠骨髓瘤細胞，則細胞乙是從小鼠體內提取的________細胞。 (2)促進b過程常用的化學誘導劑是________。假設僅考慮某兩個細胞的融合，則可形成________種類型的細胞丙，因此需要特定的選擇培養(yǎng)基篩選出______細胞用于培養(yǎng)。選出此細胞后，還需進行克隆化培養(yǎng)和______檢測，經多次篩選，就可獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的細胞。 (3)理論上，注射了該抗體的人群不能長期具有對甲型流感的免疫能力，試分析原因________(至少寫出兩點)。 【答案】　(1)滅活的甲型流感(H1N1)病毒　B淋巴

17、 (2)聚乙二醇　三　雜交瘤　抗體 (3)抗體存留時間較短、H1N1病毒變異 【解析】　(1)在單克隆抗體的制備過程中，先要對小鼠進行抗原注射，即用滅活的甲型流感(H1N1)病毒注射，使得小鼠產生免疫反應，提取出來的細胞乙是已經免疫的B細胞，即漿細胞，與骨髓瘤細胞結合，形成雜交瘤細胞。(2)b過程是誘導漿細胞與骨髓瘤細胞融合的過程，常用PEG進行誘導，一共可以形成三種兩兩融合的細胞，其中只有雜交瘤細胞是符合要求的，所以需要用特定的選擇培養(yǎng)基進行篩選。選出此細胞后，還需進行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測。(3)抗體在人體內存留時間較短，且H1N1病毒是RNA病毒，容易發(fā)生變異，所以注射了該抗體的人群

18、不能長期具有對甲型流感的免疫能力。 [重點選做題] 1．(2017·寧夏固原一中高三試題)將目的基因導入動物受精卵內可得到轉基因動物?；卮饐栴}： (1)將目的基因導入動物受精卵內需要構建基因表達載體，基因表達載體除了含有目的基因外，還必須有________等。常用________將目的基因與表達載體導入動物的受精卵中。為檢測目的基因是否表達成功，可采用________方法，若有雜交帶出現(xiàn)，表明目的基因已表達成功。 (2)在體外培養(yǎng)受精卵時，為了維持______________，需向培養(yǎng)液中添加抗生素。受精卵發(fā)育到囊胚時期開始分化，該時期的________屬于胚胎干細胞。該細胞在形態(tài)上表

19、現(xiàn)為________；在功能上具有____________________。 (3)將早期胚胎移植到代孕雌性體內時，為使代孕個體與供體雌性生殖器官的生理變化相同，此前需要代孕個體做________處理。 【答案】　(1)啟動子、終止子和標記因子　顯微注射　抗原一抗體雜交 (2)無菌環(huán)境　內細胞團　體積小、細胞核大，核仁明顯　發(fā)育的全能性 (3)同期發(fā)情 【解析】　(1)基因工程的核心步驟是構建基因表達載體，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記因子。將目的基因導入動物受精卵常用顯微注射法。目的基因表達的產物本質上是蛋白質，所以可以用抗原一抗體雜交檢測目的基因是否表達成功。(2

20、)抗生素可以殺菌，所以在體外培養(yǎng)受精卵時，為了維持無菌環(huán)境，需向培養(yǎng)液中添加抗生素。受精卵發(fā)育到囊胚時期開始分化，該時期的內細胞團屬于胚胎干細胞。該細胞在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小、細胞核大，核仁明顯；在功能上具有發(fā)育的全能性。(3)將早期胚胎移植到代孕雌性體內時，為使代孕個體與供體雌性生殖器官的生理變化相同，此前需要代孕個體做同期發(fā)情處理。 2．(2017·寧夏銀川一中高三理科綜合)早早孕試紙是人們設計出來的一種方便女性檢測自己是否懷孕的產品。人絨毛膜促性腺激素(HCG)是由受孕婦女體內胎盤產生的一種糖蛋白類激素，在孕婦的尿液中大量存在，而非妊娠孕婦尿液中幾乎不含有該激素。膠體金法早早孕檢測試紙采

21、用雙抗體夾心法原理，以膠體金為指示標記制作而成。其測定和判斷方法如下圖： 注：MAX線處含有鼠源性HCG單抗和膠體金，T線處含羊抗HCG的抗體，C線處含有羊抗鼠多克隆抗體 (1)HCG在胎盤細胞的________合成，然后在________上進一步合成加工，最后經________進一步的修飾加工然后分泌到細胞外。 (2)MAX線處包埋的是鼠源性HCG單克隆抗體是由________細胞產生的，由于單克隆抗體具有________、________的特點，所以能準確地識別各種抗原物質的細微差異，并跟一定抗原發(fā)生特異性結合。 (3)制備鼠源性HCG單克隆抗體的過程中，可能運用到了_____

22、___和動物細胞培養(yǎng)等技術，其中后者需要置于95%空氣加5%的CO2的混合氣體的培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)，CO2的作用是________。 【答案】　(1)核糖體　內質網　高爾基體 (2)雜交瘤　純度高　特異性強(靈敏度高) (3)動物細胞融合技術　維持培養(yǎng)液的PH值 【解析】　(1)根據(jù)提供信息已知，人絨毛膜促性腺激素(HCG)的化學本質是一種糖蛋白，所以HCG在核糖體合成，還需要內質網的初步加工，和高爾基體的進一步加工和修飾才能分泌到細胞外。 (2)單克隆抗體是由雜交瘤細胞產生的，具有純度高、特異性強(靈敏度高)等特點。 (3)制備鼠源性HCG單克隆抗體的過程中，可能運用到了動物細胞融合技術和動物細胞培養(yǎng)等技術，其中后者需要置于95%空氣加5%的CO2的混合氣體的培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)，CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH值。