2019年高考生物 专题辅导与训练九 第1讲基因工程、细胞工程.doc

2019年高考生物 专题辅导与训练九 第1讲基因工程、细胞工程1.(12分)(xx南通模拟)利用转基因奶牛乳腺生物反应器生产人的生长激素,需要构建一种能高水平表达的表达载体,选择合适的基因启动子至关重要。由于无法由基因表达产物推知启动子的碱基序列,运用PCR技术单独克隆启动子存在困难。科研人员经过长期研究,终于发明了下图所示的一种克隆启动子的方法。请回答：(1)培育转基因奶牛时,需要在生长激素编码序列前插入的启动子。(2)由基因表达产物无法推知启动子碱基序列,其原因是 。(3)过程需选择的限制酶是,过程需选择的限制酶是。过程需要使用的工具酶是 。(4)过程中可以根据基因编码序列两端的部分碱基序列设计进行扩增。扩增过程中,在第轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。2.(12分)(xx滨州模拟)转基因草莓中有能表达乙肝病毒表面抗原的基因,由此可获得用来预防乙肝的一种新型疫苗,其培育过程如图所示(至代表过程,A至C代表结构或细胞)：(1)图中过程用到的酶是,所形成的B叫做。(2)过程常用处理农杆菌,使之成为细胞,利于完成转化过程。(3)图中过程叫做,过程叫做,将叶盘培养成草莓幼苗的技术是。(4)在分子水平上,可采用的方法来检测转基因草莓果实提取液中有无相应的抗原。3.(12分)(xx江苏高考改编)某研究组对籼稻开展了组织培养及相关研究,请回答下列问题：(1)2,4-D常用于籼稻愈伤组织的诱导,对形态的发生有一定的抑制作用。为促进愈伤组织再分化,在配制分化培养基时需(填“升高”“保持”或“降低”)2,4-D的浓度。(2)当籼稻愈伤组织在只含有细胞分裂素的培养基上培养时,出现具有分生能力的绿色芽点,但不能继续出芽,通常在培养基中添加,以促进幼苗形成。(3)研究中用显微镜可以观察到的现象是 (填下列序号)。绿色芽点细胞排列松散刚融合的籼稻和稗草杂交细胞发生质壁分离胚状体细胞中有叶绿体分化的愈伤组织的各细胞的形态大小一致(4)胚乳(3n)由一个精子与两个极核受精发育而成。若用籼稻种子的胚乳诱导愈伤组织,培育三倍体,需适时剔除胚,以免胚的存在影响愈伤组织细胞的,还可避免再生苗中混有。4.(14分)(xx青岛模拟)下图表示利用基因工程培育抗虫棉的过程,请据图回答下列有关问题。(1)若限制酶的识别序列和切点是-GATC-,限制酶识别序列和切点是-GGATCC-,那么在过程中,应用限制酶切割质粒,用限制酶切割抗虫基因。(2)将通过过程得到的大肠杆菌涂布在含有的培养基上,若能够生长说明已导入了普通质粒或重组质粒,反之则说明没有导入。(3)要确定抗虫基因导入后,是否能稳定遗传并表达,需进行检测和鉴定工作,则在个体水平上的鉴定过程可简述为： 。经筛选分析,该植株细胞中含有一个携带抗虫基因的DNA片段,因此可以把它看作是杂合子。理论上,该转基因植株自交产生的F1中,仍具有抗虫特性的植株占总数的。(4)过程所用的现代生物技术称为,从遗传学角度来看,细胞通过过程能形成棉植株的根本原因是细胞具有 。5.(12分)(能力挑战题)植物叶肉细胞原生质体的分离和培养的主要过程可用如图所示图解简单表示：叶片原生质体悬液纯净的原生质体愈伤组织胚状体植株(1)培育胚状体利用了这一项生物技术,胚状体再继续培养,则可培育出完整的植株,这体现了。培养基中除了含有一定的营养外,还必须含有等植物激素,还需要对培养基进行严格的。(2)如果愈伤组织是三七叶肉细胞培养产生的,若为了获得三七的细胞产物,则只需培养到 ；若为了获得三七的人工种子,则需要培养到。如果愈伤组织是棉花叶肉细胞培养产生的,通过基因工程要获取抗虫棉,目的基因导入棉花愈伤组织细胞常用的方法是法。(3)从叶片的叶肉细胞到获得胚状体的过程中,必须要经过。无丝分裂有丝分裂减数分裂原代培养传代培养植物体细胞杂交细胞融合脱分化再分化6.(12分)(xx新课标全国卷)甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物,甲含有效成分A,乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。回答下列问题：(1)为了培育该新型药用植物,可取甲和乙的叶片,先用 酶和 酶去除细胞壁,获得具有活力的,再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成组织,然后经过形成完整的杂种植株。这种培育技术称为。(2)上述杂种植株属于多倍体,多倍体是指。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的,而上述杂种植株是可育的,造成这种差异的原因是 。(3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。7.(12分)(xx海南高考)单纯疱疹病毒型(HSV-1)可引起水泡性口唇炎。利用杂交瘤技术制备出抗HSV-1的单克隆抗体可快速检测HSV-1。回答下列问题：(1)在制备抗HSV-1的单克隆抗体的过程中,先给小鼠注射一种纯化的HSV-1蛋白,一段时间后,若小鼠血清中抗的抗体检测呈阳性,说明小鼠体内产生了反应,再从小鼠的中获取B淋巴细胞。将该B淋巴细胞与小鼠的细胞融合,再经过筛选、检测,最终可获得所需的杂交瘤细胞,该细胞具有的特点是 。(2)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体,可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的中使其增殖,再从中提取、纯化获得。(3)通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种HSV-1蛋白,其原因是该抗体具有和等特性。8.(14分)(能力挑战题)(xx无锡模拟)运用动物体细胞融合技术可实现基因定位。研究发现：用人体细胞与小鼠体细胞进行杂交得到的杂种细胞含有双方的染色体。杂种细胞在持续分裂过程中保留鼠的染色体而人类染色体则会逐渐丢失,最后只剩一条或几条。下图表示人的缺乏HGPRT酶突变细胞株(HGPRT-)和小鼠的缺乏TK酶细胞株(TK-)融合后并在HAT培养液中培养的过程,结果表明最终人的染色体在融合细胞中仅存有3号染色体或17号染色体或两者都有。已知只有同时具有HGPRT酶和TK酶的融合细胞才可在HAT培养液中长期存活与繁殖。(1)体细胞杂交克服了,过程常用的生物方法是 。(2)过程中,为了防止细菌的污染,所用培养液应该添加一定量的,此外还要定期用处理细胞,使贴壁生长的细胞脱落形成细胞悬液。(3)从培养过程看,HAT培养液不仅能提供养料,还起作用。(4)从图示结果看,可以确定人的基因位于号染色体;该方法可以对鼠基因定位吗?。答案解析1.【解析】(1)利用转基因奶牛乳腺生物反应器生产人的生长激素,应使生长激素基因与乳腺蛋白基因相连接,以使乳腺细胞在产生乳腺蛋白的同时产生人的生长激素。(2)启动子部分不能被转录,与蛋白质分子的氨基酸序列不存在对应关系,因此由基因表达产物无法推知启动子碱基序列。(3)根据图示,过程切出启动子和基因编码序列,应使用限制酶BamH,其他两种限制酶会破坏基因编码序列;通过过程使启动子序列置于克隆DNA片段中间、已知序列的基因编码序列位于两端,应使用限制酶Hind。限制酶Mbo与BamH有相同的酶切位点,会使环状结构恢复原状。(4)PCR过程中,需要根据模板DNA已知的碱基序列设计引物;在扩增过程中,在第三轮循环产物中开始出现两条脱氧核苷酸链等长的DNA片段。答案：(1)乳腺蛋白基因(2)基因中启动子的碱基序列不能被转录(3)BamHHind耐高温的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)(4)引物三【知识总结】基因工程的应用成果乳腺生物反应器(1)概念：使外源基因在哺乳动物的乳腺中特异性表达,生产人类需要的药物蛋白。(2)受体细胞：动物的受精卵。(3)导入目的基因方式：显微注射法。(4)结构基础：动物的基因结构与人类的基因结构相同。(5)表达产物：生产的药物蛋白与天然蛋白质相同。(6)药物提取：从动物乳汁中提取。(7)生产条件：不需严格灭菌,外界条件对其影响较小。(8)生产设备：畜牧业生产。2.【解析】(1)A是目的基因,图中过程用到的酶是DNA连接酶,B是基因表达载体(重组质粒);(2)图中过程是将目的基因导入受体细胞农杆菌;首先用CaCl2溶液(Ca2+)处理细胞,使其处于一种能吸收周围环境中的DNA分子的生理状态,成为感受态细胞,完成转化过程;(3)图中过程叫做脱分化,过程叫做再分化,C是愈伤组织,将叶盘培养成草莓幼苗的技术是组织培养技术;(4)目的基因是否表达的检测方法是从转基因生物中提取蛋白质,用相应的抗原进行抗 原-抗体杂交,若出现杂交带,表明目的基因已表达。答案：(1)DNA连接酶基因表达载体(重组质粒)(2)CaCl2溶液(或Ca2+)感受态(3)脱分化(去分化)再分化组织培养(4)抗原抗体杂交3.【解析】(1)2,4-D常用于植物愈伤组织的诱导和生长,但它抑制植物形态的发生,当愈伤组织再分化形成新的植株个体时,要减弱2,4-D抑制植物形态发生的作用。所以在配制分化培养基时需降低2,4-D的浓度。(2)根据题意,此时已经出现具有分生能力的绿色芽点,但不能继续出芽。由于生长素能促进再分化过程中芽的生长,所以在培养基中添加适量的生长素,以促进幼苗形成。(3)绿色芽点细胞为分生区细胞,排列紧密;刚融合的杂种细胞没有细胞壁,不可能发生质壁分离;愈伤组织细胞排列疏松无规则;再分化产生胚状体,需要光照刺激,会促进叶绿体的形成,可在光学显微镜下观察到叶绿体。(4)利用胚乳诱导愈伤组织,由于胚中含有植物激素,会影响愈伤组织的增殖和分化,所以需适时剔除胚。因为胚是由受精卵发育而来的,是二倍体,故剔除胚也可以避免再生苗中混有二倍体幼苗。答案：(1)降低(2)适量的生长素(3)(4)增殖与分化二倍体幼苗4.【解析】(1)在切割质粒时不能同时将两个标记基因切开,至少保留一个,所以只能用限制酶切割,如果用限制酶切割则两个标记基因将都会被破坏。而从目的基因两侧碱基序列可知,只能用限制酶才可得到含目的基因的DNA片段。(2)如果导入了重组质粒,此时重组质粒中四环素抗性基因能正常表达,所以如果涂布在含有四环素的培养基上的大肠杆菌群落能够生长,说明导入了重组质粒。(3)在个体水平上鉴定抗虫棉是否培育成功,可以用转基因棉叶片饲喂害虫,观察害虫存活情况;如果把携带一个抗虫基因的DNA片段看作杂合子,可以认为是Aa,自交产生的F1中仍具有抗虫特性的植株占总数的比例为3/4。(4)把一个细胞培养成植株的技术称为植物组织培养,依据的原理是细胞的全能性。答案：(1)(2)四环素(3)让害虫吞食转基因棉花的叶片,观察害虫的存活情况,以确定其是否具有抗虫性状3/4(4)植物组织培养发育成完整个体的全部遗传物质【方法技巧】解答基因工程题目的一般步骤第一：分辨限制酶的种类及识别切割位点：在切割目的基因和载体时,一般用同一种限制酶,也可用不同的限制酶,但两种限制酶切割后产生的黏性末端中碱基要能互补配对。第二：找出标记基因、目的基因及其插入位点。一般来说,质粒中至少有一个标记基因,如抗生素抗性基因。第三：分析目的基因插入质粒后是否破坏了标记基因。如果质粒中有一个标记基因,插入后一般不破坏标记基因;如果质粒中有两个标记基因,则需看标记基因中是否有插入位点,如果某一标记基因中有插入位点,则目的基因插入质粒后标记基因被破坏。第四：理清检测目的基因是否导入受体细胞的方法,包括分子水平检测和个体水平鉴定。5.【解析】(1)离体植物细胞通过脱分化形成愈伤组织,通过再分化形成具有根和芽的胚状体,再通过细胞分裂、分化发育成一个完整的植株。该技术为植物组织培养,其原理为植物细胞的全能性。培养基的成分为水、无机盐、维生素、氨基酸、蔗糖、植物激素(生长素和细胞分裂素等)等;培养基要求进行严格的灭菌。(2)三七的细胞产物为细胞的代谢产物,将三七叶肉细胞培养到愈伤组织即可;获得人工种子需培养至胚状体;棉花为双子叶植物,导入抗虫基因常用农杆菌转化法。(3)离体叶肉细胞培养到胚状体的过程中必须经过脱分化和有丝分裂形成愈伤组织,再分化和有丝分裂形成具有根和芽的胚状体。答案：(1)植物组织培养植物细胞的全能性细胞分裂素、生长素灭菌(2)愈伤组织胚状体农杆菌转化(3)6.【解析】本题主要考查植物体细胞杂交过程。(1)纤维素和果胶是植物细胞壁的主要成分,去除细胞壁常用的方法是用纤维素酶和果胶酶处理。去除细胞壁后,得到原生质体。诱导融合后,原生质体需要经过脱分化过程形成愈伤组织,然后经过再分化形成完整的杂种植株。(2)多倍体是指体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体,多倍体后代不育一般是由于减数分裂过程中同源染色体联会紊乱,无法形成正常配子。(3)经植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽或腋芽,包裹上人工种皮即可形成人工种子。答案：(1)纤维素果胶原生质体愈伤再分化(或分化)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7.【解析】本题考查单克隆抗体的制备过程、单克隆抗体的特点。(1)给小鼠注射HSV-1蛋白后,小鼠体内发生体液免疫,小鼠血清中产生抗HSV-1蛋白的抗体。B淋巴细胞是从小鼠的淋巴器官中(如脾、骨髓、扁桃体、胸腺等)获取。杂交瘤细胞由B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合而来,具有两个亲本细胞的特性：既能无限增殖,又能产生专一抗体。(2)若想获得大量单克隆抗体,通常有两种方法：一是将杂交瘤细胞在动物细胞培养液中培养,然后从动物细胞培养液中筛选分离出单克隆抗体;二是将杂交瘤细胞注射到小鼠的腹腔中使其增殖,然后从小鼠的腹水中提取纯化获得。(3)单克隆抗体具有特异性强、纯度高的特点。答案：(1)HSV-1蛋白体液免疫脾脏骨髓瘤无限增殖且产生专一抗体(2)腹腔腹水(3)纯度高特异性强【误区警示】抗体与单克隆抗体的比较名 称产生特点抗体由浆细胞分泌一般从血清中分离,产量低,纯度低,特异性差单克隆抗体由杂交瘤细胞分泌特异性强,灵敏度高,可大量制备8.【解析】(1)人与鼠属于不同的物种,二者之间存在生殖隔离,体细胞杂交技术克服了远缘杂交不亲和的障碍。动物细胞融合常用灭活病毒促融。(2)动物细胞培养过程中,为了防止细菌的污染,所用培养液应该添加一定量的抗生素;贴壁生长的细胞可以使用胰蛋白酶处理。(3)因为只有同时具有HGPRT酶和TK酶的融合细胞才可在HAT培养液中长期存活与繁殖,因此可以推知该培养液具有选择作用。(4)人的缺乏HGPRT酶突变细胞株(HGPRT-)和小鼠的缺乏TK酶细胞株(TK-)融合后并在HAT培养液中培养,只有同时具有HGPRT酶和TK酶的融合细胞才可在HAT培养液中长期存活与繁殖。融合细胞具有鼠的全部染色体,如果同时具有人的决定TK酶的基因,则融合细胞可以存活。只有具有17号染色体的融合细胞才能存活,由此可知人的TK酶基因位于17号染色体上。由于融合细胞具有鼠的全部染色体,因此该方法不能对鼠的基因进行基因定位。答案：(1)远缘杂交不亲和的障碍(生殖隔离)灭活病毒诱导融合(2)抗生素胰蛋白酶(3)选择(4)TK酶17不能