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1、阶段评估检测(八)(选修3)(60分钟100分)1.(16分)(2022葫芦岛模拟)近年来,生物工程运用分子生物学的最新成就,开展出一系列的技术,可以为人类健康、生产、生活等效劳。运用所学知识答复以下问题。(1)科学家为了建立生产干扰素的乳腺生物反响器,利用基因工程技术,构建含有启动子、目的基因、终止子、复制原点和_的基因表达载体,一般通过_法导入哺乳动物的_中,然后再将它送入母体内,最终发育成能生产干扰素的转基因哺乳动物。(2)单克隆抗体具有特异性强、_、可以大量制备等优点。制备单克隆抗体有两个重要的理论根底:一是在动物免疫反响的过程中每一个B淋巴细胞_;二是小鼠骨髓瘤细胞能够_。(3)在胚
2、胎工程中,通过对供体母羊注射_,促进其超数排卵,从而获得大量羊的卵母细胞;获取的卵母细胞需要培养至_,才能与获能的精子结合。【解析】(1)一个基因表达载体的组成,除了目的基因外,还必须有复制原点、启动子、终止子以及标记基因。由于受精卵发育的全能性最高,所以常采用显微注射技术将目的基因导入哺乳动物的受精卵中。(2)单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、可以大量制备等优点。制备单克隆抗体有两个重要的理论根底:一是在动物免疫反响的过程中每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体;二是小鼠骨髓瘤细胞能够无限增殖。(3)在胚胎工程中,通过对供体母羊注射促性腺激素,促进其超数排卵,从而获得大量羊的卵母细胞;获取的卵
3、母细胞需要培养至减数第二次分裂中期,才能与获能的精子结合。答案:(1)标记基因显微注射受精卵(2)灵敏度高只分泌一种特异性抗体无限增殖(3)促性腺激素减数第二次分裂中期2.(14分)人抗凝血酶是人体血液中一种重要的抗凝血因子,具有抑制血液中凝血酶活性的作用,利用人工合成的人抗凝血酶对治疗抗凝血酶缺失症有显著效果。以下图表示利用乳腺生物反响器生产人抗凝血酶的过程。答复以下问题:(1)乳腺生物反响器是指将目的基因与_的启动子等调控组件重组在一起,通过显微注射导入哺乳动物受精卵,最终获得转基因动物。转基因动物进入哺乳期后,可以通过分泌乳汁来生产所需要的药品。假设将上述过程中受体细胞改为大肠杆菌,生产
4、出来的人抗凝血酶往往不具有生物活性,原因是_。(2)人抗凝血酶基因导入受精卵需要“分子运输车(载体)。“分子运输车应具备的条件是_。(3)完成过程所需的技术是_;早期胚胎能够在代孕羊体内存活的原因是_。(4)为了能从乳汁中别离出人抗凝血酶,需要对转基因羊进行性别鉴定,在胚胎移植前,最好取囊胚期的_细胞进行性别鉴定。转基因羊只有乳腺细胞分泌的乳汁中含有人抗凝血酶,其根本原因是_。【解析】(1)该过程中目的基因是人抗凝血酶基因,利用基因工程技术最终通过分泌乳汁来生产所需要的人抗凝血酶,因此应该将该目的基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起。假设将受体细胞改为大肠杆菌,由于大肠杆菌没有内质网
5、和高尔基体,不能对蛋白质进行加工和修饰,因此生产出来的人抗凝血酶往往不具有生物活性。(2)基因工程中,作为运输目的基因的载体必须具备的条件有:有自我复制的能力、有一个或多个限制酶的切割位点、带有标记基因、分子大小适宜等。(3)过程表示早期胚胎培养技术;由于受体细胞对外来胚胎一般不发生免疫排斥,因此早期胚胎能够在代孕羊体内存活。(4)用囊胚期胚胎进行性别鉴定时,可用分割针分割局部滋养层细胞进行性别鉴定;由于人抗凝血酶基因只能在乳腺细胞中选择性表达,所以转基因羊只有乳腺细胞分泌的乳汁中含有人抗凝血酶。答案:(1)乳腺蛋白基因大肠杆菌不含内质网和高尔基体,不能对蛋白质进行加工和修饰(2)有自我复制的
6、能力;有一个或多个限制酶的切割位点;带有标记基因;分子大小适宜(3)早期胚胎培养受体对外来胚胎一般不发生免疫排斥(4)滋养层人抗凝血酶基因只能在乳腺细胞中选择性表达(或基因的选择性表达)3.(12分)(2022天水模拟)人的血清白蛋白在临床上需求量很大,利用转基因奶牛乳腺生物反响器可生产人的血清白蛋白。答复以下问题:(1)导入目的基因的受精卵需培养到_阶段才可进行胚胎移植。暂不移入的早期胚胎可使用_方法保存。(2)进行胚胎移植前需要进行_,目前最有效最准确的方法是SRY PCR法,操作的根本程序是:从被检测的囊胚中取出几个_细胞,提取DNA进行扩增,用位于Y染色体上的性别决定基因(即SRY基因
7、)制成的探针进行检测,假设未出现杂交链,那么胚胎性别为_,而基因工程中的_步骤也会用到DNA探针。【解析】(1)导入目的基因的受精卵需培养到桑椹胚或囊胚阶段才可进行胚胎移植。暂不移入的胚胎可使用冷冻(或低温)方法保存,具体方法是放入-196 (零下196 )的液氮。(2)进行胚胎移植前需要进行性别鉴定,目前,对胚胎的性别进行鉴定的最有效最准确的方法是SRY-PCR法,操作的根本程序是:从被测的囊胚中取出几个滋养层细胞,提取DNA;然后用位于Y染色体上的性别决定基因(即SRY基因)的一段碱基序列作引物,在热稳定DNA聚合酶(Taq酶)催化作用下进行PCR扩增;与SRY特异性探针出现阳性反响(杂交
8、链)者,说明其含有Y染色体,为雄牛,假设未出现杂交链,那么胚胎性别为雌牛,而基因工程中的目的基因的检测和鉴定步骤也会用到DNA探针。答案:(1)桑椹胚或囊胚冷冻(或低温)(2)性别鉴定滋养层雌牛目的基因的检测和鉴定4.(12分)图1所示为用Pvu限制酶切下的某目的基因及其上DNA片段示意图;图2所示为三种质粒示意图。图中Ap为氨苄青霉素抗性基因,Tc为四环素抗性基因。EcoR、Pvu等为限制酶及其切割的位点与复制原点的距离。复制原点是在基因组上复制起始的一段序列,是指质粒在受体细胞中复制时的起点。(1)组成片段D的根本骨架与细胞膜的根本骨架相同的元素是_。(2)图2中质粒A、质粒C能否作为目的
9、基因运载体最理想的质粒?_(填“能或“否),请说明理由_。(3)重组质粒成功导入受体细胞的概率一般仅为10-7,用质粒B构建重组质粒,为了筛选出导入了重组质粒的大肠杆菌,在导入完成后,将所有大肠杆菌分别在含有四环素和氨苄青霉素的培养基中培养,大肠杆菌在两种培养基的生长状况不可能的是_,可能性最大的是_。(4)假设想在山羊的乳汁中收获上述目的基因的表达产物,那么需要将重组质粒导入山羊的_(细胞)中。【解析】(1)脱氧核糖和磷酸交替连接构成DNA片段D的根本骨架,脱氧核糖由C、H、O三种元素组成,组成磷酸的元素是H、P、O;磷脂双分子层构成细胞膜的根本骨架,磷脂分子是由C、H、O、N、P组成;可见
10、,组成片段D的根本骨架与细胞膜的根本骨架相同的元素是C、H、O、P。(2)质粒A缺少标记基因,质粒C在使用与目的基因相同的限制酶Pvu切割时,复制原点会被限制酶切割,进而影响重组质粒的自主复制,所以质粒A、质粒C均不能作为目的基因运载体最理想的质粒。(3)用质粒B构建重组质粒,当用和目的基因相同的限制酶(Pvu)切割时,Tc(四环素抗性基因)遭到破坏,而Ap(氨苄青霉素抗性基因)结构完好,因此在重组质粒导入完成后,将所有大肠杆菌分别在含有四环素和氨苄青霉素的培养基中培养,大肠杆菌在两种培养基的生长状况,不可能的是在含四环素的培养基上能正常生长,在含氨苄青霉素的培养基上不能正常生长。因重组质粒成
11、功导入受体细胞的概率一般仅为10-7,所以可能性最大的是在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基上都不能正常生长。(4)假设想在山羊的乳汁中收获上述目的基因的表达产物,那么需要将重组质粒导入山羊的受精卵中。答案:(1)C、H、O、P(2)否质粒A缺少标记基因;质粒C在用和目的基因相同的限制酶切割时,复制原点会被限制酶切割,会影响重组质粒的自主复制(3)在含四环素的培养基上能正常生长,在含氨苄青霉素的培养基上不能正常生长在含氨苄青霉素的培养基和含四环素的培养基上都不能正常生长(4)受精卵5.(12分)答复以下有关植物细胞工程应用的问题:(1)植物细胞工程可用于培养脱毒苗,这一方法的原理是_。(2
12、)人工种子是以植物的组织培养技术得到的_等为材料,经过人工薄膜包装得到的种子。(3)微型繁殖过程中,适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗_,而与_配比适宜时可促进芽的增殖。假设要抑制试管苗的生长,促使愈伤组织产生和生长,需要使用的生长调节剂是_(填“脱落酸或“2,4-D)。(4)为了获得植物次生代谢产物,先用植物外植体获得愈伤组织,然后在液体培养基中悬浮培养。请答复以下问题:在愈伤组织悬浮培养时,细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如下图。细胞干重在12 d后下降的原因有_。【解析】(1)利用茎尖等部位进行组织培养获得脱毒苗的原理是植物体细胞具有全能性。(2)人工种子是以植物的组织培养技术得到的胚状
13、体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料,经过人工薄膜包装得到的种子。(3)适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗生根。微型繁殖培养基中使用的生长素与细胞分裂素比例不同,可以分别诱导根、芽的形成。使用高浓度的植物生长素类似物(如2,4-D)可以抑制试管苗的生长。(4)由蔗糖浓度下降可知,愈伤组织培养过程中需要消耗蔗糖,12天后蔗糖浓度变化不大;pH下降会影响酶的活性,愈伤组织细胞不能进行光合作用,对物质的合成小于分解,故细胞干重下降。答案:(1)植物细胞的全能性(2)胚状体、不定芽、顶芽和腋芽(3)生根细胞分裂素2,4-D(4)蔗糖浓度下降,pH降低6.(10分)科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基
14、因的奶牛,如果要加速转基因奶牛的繁育,可以对此转基因奶牛进行克隆(如下图)。请结合图示答复以下问题:(1)在进行细胞培养时,要对取自转基因奶牛的组织进行分散处理,形成单个细胞,这个过程中用胰蛋白酶而不用胃蛋白酶处理的理由是:_。(2)用于核移植的供体细胞,一般选用10代以内的传代细胞,原因是_。(3)将重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛后,该母牛就会生出与供体奶牛遗传物质根本相同的犊牛,但也不是100%的复制,原因最可能是_。(4)-抗胰蛋白酶是一种糖蛋白,一般不用传统的转基因大肠杆菌生产,因为_。(5)雄安新区建立以农产品废弃物制沼气为中心的生态工程,主要利用生态工程中_原理。【
15、解析】(1)动物细胞培养时,常用胰蛋白酶处理动物组织,以分散成单个细胞。这个过程中需要的适宜pH一般为7.27.4,而胃蛋白酶的最适pH为0.91.5,培养液中的酸碱度不利于胃蛋白酶发挥作用,所以动物细胞培养过程中用来分散组织的酶常用胰蛋白酶而不用胃蛋白酶。(2)一般10代以后的细胞可能发生基因突变,而10代以内的传代细胞代谢旺盛、分裂能力强,且遗传物质没有发生改变,所以一般选用10代以内的传代细胞作为核移植的供体细胞。(3)图中犊牛并非是对体细胞核供体母牛100%的复制,其主要原因是犊牛的细胞质来自卵母细胞,生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制;其次是生物的性状还受环境因素的影响。(4
16、)-抗胰蛋白酶是一种糖蛋白,一般不用传统的转基因大肠杆菌生产,因为大肠杆菌是原核细胞,不含内质网和高尔基体等细胞器,不能对核糖体合成的蛋白质进行加工,不能产生有生物活性的-抗胰蛋白酶。(5)以沼气为中心的生态工程能充分利用废弃物中的能量,这表达了生态工程的物质循环再生原理。答案:(1)培养液中的酸碱度不利于胃蛋白酶发挥作用(2)该种细胞代谢旺盛、分裂能力强,且遗传物质没有发生改变(3)生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制;生物的性状还受环境因素的影响(4)大肠杆菌是原核细胞,不含内质网和高尔基体等细胞器,不能对核糖体合成的蛋白质进行加工,不能产生有生物活性的-抗胰蛋白酶(5)物质循环再生
17、7.(10分)科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞(iPS),继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠,流程如图。请答复以下问题:(1)从黑鼠体内获得体细胞后,对其进行的初次培养称为_,培养的细胞在贴壁生长至铺满培养皿底时停止分裂,这种现象称为_。(2)图中2-细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得,该过程称为_,也可从灰鼠体内取出卵子,通过_后进行早期胚胎培养获得。(3)图中重组囊胚通过_技术移入白鼠子宫内继续发育,此技术对代孕受体的要求是_。在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是_,假设想进一步提高胚胎的利用率,可采用_技术。(4)小鼠胚胎干细胞(ES)可由囊胚的_别
18、离培养获得,iPS与ES细胞同样具有发育全能性,有望在对人类iPS细胞进行定向_后用于疾病的细胞治疗。【解析】(1)原代培养指将动物组织用酶解法分散成单个细胞后进行的初次培养,接触抑制指贴壁的细胞分裂生长到外表相互接触时,细胞就会停止分裂增殖的现象。(2)将早期胚胎从小鼠输卵管冲洗出来的方法叫冲卵;早期胚胎也可利用卵子体外受精或经过体细胞核移植后发育形成。(3)图中重组囊胚经过胚胎移植技术导入受体子宫内发育;胚胎移植要求将胚胎移植到同种、生理状态相同的其他雌性动物体内。优势主要是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。假设想进一步提高胚胎的利用率,可采用胚胎分割技术。(4)胚胎干细胞简称ES或EK
19、细胞,是由早期胚胎或原始性腺中别离出来的一类细胞,其中早期胚胎来自囊胚的内细胞团细胞;iPS与ES细胞一样,可通过定向诱导分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。答案:(1)原代培养接触抑制(2)冲卵(或冲胚)体外受精(或核移植)(3)胚胎移植同种、生理状态相同的其他雌性动物可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力胚胎分割(4)内细胞团细胞诱导分化8.(14分)(2022江苏高考)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中,然后通过核移植技术培育基因编辑猪,可用于生产基因工程疫苗。如图为基因编辑猪培育流程,请答复以下问题:(1)对1号猪使用_处理,使其超数排卵,收集并选取处在_(时期)的卵母细胞用
20、于核移植。(2)采集2号猪的组织块,用_处理获得分散的成纤维细胞,放置于37 的CO2培养箱中培养,其中CO2的作用是_。(3)为获得更多基因编辑猪,可在胚胎移植前对胚胎进行_。产出的基因编辑猪的性染色体来自_号猪。(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达,可采用的方法有_(填序号)。DNA测序染色体倍性分析体细胞结构分析抗原抗体杂交【解析】(1)据图分析可知,1号猪提供的是卵母细胞,注射促性腺激素可使其超数排卵,获得的卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期才能进行核移植。(2)需要先用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理2号猪的组织块,使其分散成单个的成纤维细胞。该细胞的培养应在37 含5%的CO2的恒温培养箱中进行,其中CO2的主要作用是维持培养液的pH。(3)利用胚胎分割技术对早期胚胎进行分割,可以获得更多的相同遗传物质组成的基因编辑猪;核移植的重组细胞的细胞核来自2号猪,因此产出的基因编辑猪的性染色体来自2号猪。(4)可以采用DNA分子杂交法检测目的基因的序列,检测病毒外壳蛋白基因(目的基因)是否导入4号猪;目的基因表达的最终产物属于蛋白质成分(病毒外壳蛋白),因此可以利用抗原-抗体杂交法进行检测,所以选。答案:(1)促性腺激素减数第二次分裂中期(2)胰蛋白酶(胶原蛋白酶)维持培养液的pH(3)分割2(4)