高考生物二輪復(fù)習 專題限時集訓15 第1部分 板塊6 專題15 第1講 基因工程和細胞工程

專題限時集訓(十五)(限時：40分鐘)1(2015全國卷)HIV屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒，是艾滋病的病原體?；卮鹣铝袉栴}：(1)用基因工程方法制備HIV的某蛋白(目的蛋白)時，可先提取HIV中的_，以其作為模板，在_的作用下合成_，獲取該目的蛋白的基因，構(gòu)建重組表達載體，隨后導(dǎo)入受體細胞。(2)從受體細胞中分離純化出目的蛋白，該蛋白作為抗原注入機體后，刺激機體產(chǎn)生的可與此蛋白結(jié)合的相應(yīng)分泌蛋白是_，該分泌蛋白可用于檢測受試者血清中的HIV，檢測的原理是_。(3)已知某種菌導(dǎo)致的肺炎在健康人群中罕見，但是在艾滋病患者中卻多發(fā)。引起這種現(xiàn)象的根本原因是HIV主要感染和破壞了患者的部分_細胞，降低了患者免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)功能。(4)人的免疫系統(tǒng)有_癌細胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易發(fā)生惡性腫瘤。【解析】(1)HIV的遺傳物質(zhì)是RNA，所以要想獲得相應(yīng)的目的基因，應(yīng)以HIV的RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成cDNA(或DNA)。(2)目的蛋白注入機體后相當于抗原。在抗原的刺激下，機體進行體液免疫，由漿細胞產(chǎn)生相應(yīng)抗體(分泌蛋白)，由于該抗體能與目的蛋白(抗原)發(fā)生特異性結(jié)合，所以可通過抗體檢測出有無目的蛋白，從而確定體內(nèi)有無HIV。(3)HIV主要攻擊人體的T(或T淋巴)細胞，從而降低機體免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)功能。(4)癌細胞在機體中屬于抗原，人體的免疫系統(tǒng)能夠監(jiān)控和清除癌細胞。【答案】(1)RNA逆轉(zhuǎn)錄酶cDNA(或DNA)(2)抗體抗原抗體特異性結(jié)合(3)T(或T淋巴)(4)監(jiān)控和清除2(2014全國卷)植物甲具有極強的耐旱性，其耐旱性與某個基因有關(guān)。若從該植物中獲得該耐旱基因，并將其轉(zhuǎn)移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。回答下列問題： 【導(dǎo)學號：15482076】(1)理論上，基因組文庫含有生物的_基因；而cDNA文庫中含有生物的_基因。(2)若要從植物甲中獲得耐旱基因，可首先建立該植物的基因組文庫，再從中_出所需的耐旱基因。(3)將耐旱基因?qū)朕r(nóng)桿菌，并通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將其導(dǎo)入植物_的體細胞中，經(jīng)過一系列的過程得到再生植株。要確認該耐旱基因是否在再生植株中正確表達，應(yīng)檢測此再生植株中該基因的_，如果檢測結(jié)果呈陽性，再在田間試驗中檢測植株的_是否得到提高。(4)假如用得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交，子代中耐旱與不耐旱植株的數(shù)量比為31時，則可推測該耐旱基因整合到了_(填“同源染色體的一條上”或“同源染色體的兩條上”)?！窘馕觥?1)基因組文庫含有生物的全部基因，而cDNA文庫中含有生物的部分基因。(2)植物甲具有極強的耐旱性，其耐旱性與某個基因有關(guān)，若要從植物甲中獲得耐旱基因，可首先建立該植物的基因組文庫，包含該生物的所有基因，然后再從中篩選出所需的耐旱基因。(3)若從植物甲中獲得該耐旱基因，并將其轉(zhuǎn)移到耐旱性低的植物乙中，通常采用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。將耐旱基因?qū)胫参镆业捏w細胞后，經(jīng)過植物組織培養(yǎng)得到再生植株。要確認該耐旱基因是否在再生植株中正確表達，應(yīng)檢測該耐旱基因是否合成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)，即檢測此再生植株中該基因的表達產(chǎn)物，如果檢測結(jié)果呈陽性，說明已經(jīng)合成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)，這時再進行個體生物學檢測，即在田間試驗中檢測植株的耐旱性是否得到提高。(4)假如用得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交，子代中耐旱和不耐旱植株的數(shù)量比為31，符合基因的分離定律，說明得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株為雜合子，因此可推測該耐旱基因只整合到了同源染色體的一條上?！敬鸢浮?1)全部部分(2)篩選(3)乙表達產(chǎn)物耐旱性(4)同源染色體的一條上3(2014海南高考)下圖是將某細菌的基因A導(dǎo)入大腸桿菌內(nèi)，制備“工程菌”的示意圖。據(jù)圖回答：(1)獲得A有兩條途徑：一是以A的mRNA為模板，在_酶的催化作用下，合成互補的單鏈DNA，然后在_的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需基因；二是根據(jù)目標蛋白質(zhì)的_序列，推測出相應(yīng)的mRNA序列，然后按照堿基互補配對原則，推測其DNA的_序列，再通過化學方法合成所需基因。(2)利用PCR技術(shù)擴增DNA時，需要在反應(yīng)體系中添加的有機物質(zhì)有_、_、4種脫氧核糖核苷三磷酸和耐熱性的DNA聚合酶，擴增過程可以在PCR擴增儀中完成。(3)由A和載體B拼接形成的C通常稱為_。(4)在基因工程中，常用Ca2處理D，其目的是_。【解析】(1)利用逆轉(zhuǎn)錄法合成目的基因的過程是：以mRNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的催化作用下合成單鏈DNA，然后在DNA聚合酶作用下，合成雙鏈DNA分子；根據(jù)蛋白質(zhì)工程合成目的基因的過程是：根據(jù)目標蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測相應(yīng)的mRNA序列，然后按照堿基互補配對原則，推測DNA中脫氧核苷酸的排列順序，通過化學方法合成。(2)PCR過程中需要酶、底物、模板、引物和能量等條件。(3)目的基因和運載體結(jié)合，形成重組DNA(基因表達載體)。(4)在利用大腸桿菌做受體細胞時，需要先用Ca2處理，使之成為感受態(tài)細胞，有利于其吸收重組DNA分子。【答案】(1)逆轉(zhuǎn)錄DNA聚合酶氨基酸脫氧核苷酸(2)引物模板DNA(3)重組DNA(4)提高受體細胞的轉(zhuǎn)化率4(2012課標卷)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題：(1)限制性內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有_和_。(2)質(zhì)粒運載體用EcoR切割后產(chǎn)生的片段如下：AATTCGGCTTAA為使運載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外，還可用另一種限制性內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點是_。(3)按其來源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即_DNA連接酶和_DNA連接酶。(4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是_，產(chǎn)物是_。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常采用_技術(shù)。(5)基因工程中除質(zhì)粒外，_和_也可作為運載體。(6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細胞，原因是_。【解析】限制性內(nèi)切酶切割DNA分子形成的末端通常有兩種，即黏性末端和平末端。為使運載體和目的基因連接，二者必須具有相同的黏性末端，因而當使用除EcoR之外的其他酶進行切割時，應(yīng)該產(chǎn)生相同的黏性末端。DNA連接酶的來源有兩個：一是大腸桿菌，二是T4噬菌體。反轉(zhuǎn)錄是由RNA形成DNA的過程，獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物時常用PCR擴增技術(shù)?；蚬こ坛Ｓ玫倪\載體是質(zhì)粒，除此以外，噬菌體和動植物病毒也可作為運載體。如果用大腸桿菌作受體細胞，必須用鈣離子處理，使其處于感受態(tài)(此狀態(tài)吸收外源DNA的能力增強)?！敬鸢浮?1)黏性末端平末端(2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoR切割產(chǎn)生的相同(3)大腸桿菌T4(4)mRNA(或RNA)cDNA(或DNA)PCR(5)噬菌體動植物病毒(6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱5(2014全國卷)某研究者用抗原(A)分別免疫3只同種小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后測定各小鼠血清抗體的效價(能檢測出抗原抗體反應(yīng)的血清最大稀釋倍數(shù))，結(jié)果如下圖所示。若要制備雜交瘤細胞，需取免疫后小鼠的B淋巴細胞(染色體數(shù)目40條)，并將該細胞與體外培養(yǎng)的小鼠骨髓瘤細胞(染色體數(shù)目60條)按一定比例加入試管中，再加入聚乙二醇誘導(dǎo)細胞融合，經(jīng)篩選培養(yǎng)及抗體檢測，得到不斷分泌抗A抗體的雜交瘤細胞?；卮鹣铝袉栴}：(1)制備融合所需的B淋巴細胞時，所用免疫小鼠的血清抗體效價需達到16 000以上，則小鼠最少需要經(jīng)過_次免疫后才能有符合要求的。達到要求后的X、Y、Z這3只免疫小鼠中，最適合用于制備B淋巴細胞的是_小鼠，理由是_。(2)細胞融合實驗完成后，融合體系中除含有未融合的細胞和雜交瘤細胞外，可能還有_，體系中出現(xiàn)多種類型細胞的原因是_。(3)雜交瘤細胞中有_個細胞核，染色體數(shù)目最多是_條。(4)未融合的B淋巴細胞經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后都不能存活，原因是_。【解析】(1)據(jù)圖分析可知，第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗體效價幾乎都達到16 000以上，小鼠Y的血清抗體的效價最高，最適合用于制備單克隆抗體。(2)融合體系中除了未融合的細胞和雜交瘤細胞之外，還有骨髓瘤細胞的自身融合細胞和B淋巴細胞的自身融合細胞。細胞的融合是隨機的，并且不可能所有細胞都融合，故體系中會出現(xiàn)多種類型的細胞。(3)動物細胞融合后形成的是具有原來兩個或多個細胞遺傳信息的單核細胞。雜交瘤細胞的細胞核中的染色體數(shù)目為4060100條。(4)正常細胞的分裂次數(shù)是有限的，且經(jīng)過免疫的B淋巴細胞高度分化，不能無限增殖，而是經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后逐漸衰老死亡?！敬鸢浮?1)4YY小鼠的血清抗體效價最高(2)B淋巴細胞相互融合形成的細胞、骨髓瘤細胞相互融合形成的細胞細胞融合是隨機的，且融合率達不到100%(3)1100(4)不能無限增殖6下圖是利用現(xiàn)代生物技術(shù)改良草莓品系的過程：(1)將野生綠色草莓的葉片離體組織培養(yǎng)成四倍體試管苗的過程，體現(xiàn)了植物細胞的_性，此過程中秋水仙素的作用機理是_。(2)過程中欲獲得抗蟲草莓，可從蛋白酶抑制劑基因、生長素誘導(dǎo)基因中選擇_作為目的基因，通常用_方法導(dǎo)入受體細胞，基因表達載體除包括目的基因外，還必須有_及標記基因等。(3)過程可以先用花藥離體培養(yǎng)分別獲得抗蟲草莓和鳳梨草莓的單倍體，再利用_技術(shù)獲得同時具鳳梨風味和抗蟲特性的六倍體草莓，該技術(shù)常用的酶有_，常用的化學誘導(dǎo)劑是_。【解析】(1)將野生綠色草莓的葉片離體組織培養(yǎng)成四倍體試管苗的過程，屬于植物組織培養(yǎng)，體現(xiàn)了植物細胞的全能性，此過程中秋水仙素的作用機理是抑制紡錘體的形成。(2)蛋白酶抑制基因表達的蛋白酶抑制劑能阻斷或降低蛋白酶的活性，使昆蟲不能正常消化食物中的蛋白質(zhì)，還會引起害蟲的厭食反應(yīng)，而生長素誘導(dǎo)基因表達的產(chǎn)物對害蟲無作用，所以要獲得抗蟲草莓可選擇蛋白酶抑制劑基因作為目的基因。通常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化方法將此目的基因?qū)胧荏w細胞，基因表達載體除包括目的基因外，還必須有啟動子、終止子及標記基因等。(3)欲利用抗蟲草莓(4N)和鳳梨草莓(8N)的單倍體來獲得具鳳梨風味和抗蟲特性的六倍體草莓，可利用植物體細胞雜交技術(shù)，該技術(shù)常用的酶有纖維素酶和果膠酶，常用的化學誘導(dǎo)劑是聚乙二醇?！敬鸢浮?1)全能抑制紡錘體形成(從而引起細胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍)(2)蛋白質(zhì)抑制劑基因農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法啟動子、終止子(3)植物體細胞雜交纖維素酶和果膠酶聚乙二醇7(2016銀川市一模)現(xiàn)有兩種同科不同屬的農(nóng)作物，甲作物高產(chǎn)不耐鹽，乙作物低產(chǎn)但耐鹽。欲培育出既高產(chǎn)又耐鹽的植株，以適應(yīng)于鹽堿地栽培。請回答下面的問題：(1)采用_(填“雜交”、“嫁接”或“轉(zhuǎn)基因”)方法可以達到上述目的，這種育種方法的優(yōu)點是_。(2)采用細胞工程育種的方法如下：雜種細胞愈傷組織胚狀體目的植株甲、乙原生質(zhì)體經(jīng)誘導(dǎo)融合完成的標志是_。以胚狀體為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的人工種子，在適宜條件下同樣能夠萌發(fā)成幼苗，與天然種子相比，人工種子具有哪些顯著的優(yōu)點？_(請舉出1條)。動物細胞工程應(yīng)用較廣泛的是單克隆抗體的制備，單克隆抗體最主要的優(yōu)點是_。單克隆抗體的應(yīng)用主要有兩個方面，一個是作為_試劑，能準確地識別各種抗原物質(zhì)的細微差別，并跟一定抗原發(fā)生_。另一方面可以用于_和運載藥物。【解析】(1)由于不同種生物之間存在生殖隔離，因此不能采用雜交法；由于嫁接屬于無性繁殖，該方法只能保留嫁接上去的接穗的優(yōu)良性狀，因此不能采用嫁接法；所以，培養(yǎng)出既高產(chǎn)又耐鹽的植株，需要用轉(zhuǎn)基因方法，這種方法能定向改變生物的性狀。(2)甲、乙原生質(zhì)體經(jīng)誘導(dǎo)融合完成的標志是形成新的細胞壁。與天然種子相比，人工種子具有的優(yōu)點有：生產(chǎn)不受季節(jié)限制、不會出現(xiàn)性狀分離、能保持優(yōu)良品種的遺傳特性、方便貯存和運輸?shù)取慰寺】贵w最主要的優(yōu)點是特異性強，靈敏度高，并可大量制備。單克隆抗體的應(yīng)用主要有兩個方面，一個是作為診斷試劑，能準確地識別各種抗原物質(zhì)的細微差別，并跟一定抗原發(fā)生特異性反應(yīng)，另一方面，可以用于治療、預(yù)防疾病和運載藥物。【答案】(1)轉(zhuǎn)基因能定向的改變生物的性狀(2)形成新的細胞壁生產(chǎn)不受季節(jié)限制、不會出現(xiàn)性狀分離、能保持優(yōu)良品種的遺傳特性、方便貯存和運輸(寫出任一合理答案均得分)特異性強，靈敏度高，并可大量制備診斷特異性反應(yīng)治療、預(yù)防疾病8(2016大慶一中三模)下面是利用奶山羊乳腺生物反應(yīng)器制備藥用白蛋白的流程圖，請回答下列問題：(1)若要大量獲得目的基因，可使用_擴增白蛋白基因，通過構(gòu)建的重組表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和_、復(fù)制原點等部分。該重組表達載體導(dǎo)入的受精卵性染色體組成應(yīng)為_。(2)如果需要通過采集到更多的卵子，常用的激素是_；通過采集的精子需_后才能進行受精作用。(3)在體外培養(yǎng)受精卵時，除了給予一定量的O2以維持細胞呼吸外，還需要提供_(氣體)以維持_。(4)為使能成功進行，需要對奶山羊C進行_處理，使之與供體的生理狀況保持相同。【解析】(1)若已知目的基因的堿基序列，一般采用PCR擴增獲取目的基因?；虮磉_載體包括目的基因、乳腺蛋白基因的啟動子、終止子、標記基因等部分。只有母羊才能產(chǎn)奶，因此該重組表達載體導(dǎo)入的受精卵性染色體組成應(yīng)為XX。(2)對供體母畜注射促性腺激素可促使其超數(shù)排卵。采集精子需要經(jīng)過獲能處理才能參與受精。(3)在體外培養(yǎng)受精卵時，除了給予一定量的O2以維持細胞呼吸外，還需要提供CO2以維持培養(yǎng)液的pH。(4)為了使胚胎移植能成功，需要對代孕奶山羊C進行同期發(fā)情處理，使之與供體的生理狀況保持相同?！敬鸢浮?1)PCR技術(shù)標記基因XX(2)促性腺激素獲能(3)CO2培養(yǎng)液的pH (4)同期發(fā)情