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1、专题强化练(十九)基因工程与细胞工程时间:45分钟非选择题1.(2019四川攀枝花模拟)基因工程又称为DNA重组技术,回答相关问题。(1)在基因工程中,获取目的基因主要有两大途径,即和从生物材料中分离;分子水平上检测目的基因是否成功导入酵母菌的方法是。(2)在基因表达载体中,启动子是聚合酶识别并结合的部位;若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞,最常用的原核生物是;假设某种转基因作物因为受到病毒感染而减产,若要以该转基因作物为材料获得脱毒苗,应选用作为外植体进行组织培养。(3)利用某植物的成熟叶片为材料,同时构建cDNA文库和基因组文库,两个文库相比,cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库
2、中的少,其原因是 。答案(1)人工合成DNA分子杂交(2)RNA大肠杆菌茎尖(3)cDNA文库只有叶细胞已转录(或已表达)的基因,而基因组文库中含有该植物的全部基因解析(1)在基因工程中,获取目的基因主要有两大途径,即人工合成和从生物材料中分离,人工合成可通过反转录法或人工化学合成法,从生物材料中分离即通过基因文库法;分子水平上检测目的基因是否成功导入酵母菌的方法是DNA分子杂交。(2)基因表达载体的组成包括目的基因+启动子+终止子+标记基因,其中启动子是RNA聚合酶识别并结合的部位;若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞,由于细菌繁殖速度快,故最常用的原核生物是大肠杆菌等细菌。假设某种转基
3、因作物因为受到病毒感染而减产,若要以该转基因作物为材料获得脱毒苗,应选用茎尖作为外植体进行组织培养。(3)由于cDNA文库中只含有叶细胞已转录(或已表达)的基因,而基因组文库中含有该植物的全部基因,故两个文库相比,cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少。2.(2019山东德州一模)Bar基因存在于青麻、黑麦草等生物体内,其编码的酶可使除草剂草丁膦失去毒害作用。培育转Bar基因大豆,对于控制豆田杂草有重要意义。为了把Bar基因导入大豆细胞,需将Bar基因插入pUC18质粒中构建中间表达载体,然后与Ti质粒重组为重组表达载体系统。如图为pUC18质粒的结构示意图,回答下列问题。(1)不能利
4、用黑麦草与大豆进行有性杂交的方法让大豆获得Bar基因,原因是。(2)构建中间表达载体时,为了便于筛选出含有Bar基因的重组质粒,需将Bar基因插入到pUC18质粒的中形成重组质粒并导入大肠杆菌,然后在添加的培养基上培养大肠杆菌,菌落呈白色的即为含中间表达载体的大肠杆菌。(3)中间表达载体需插入到Ti质粒的中才能将Bar基因整合到植物细胞的染色体DNA上,原因是。(4)可通过法直接将重组表达载体导入大豆细胞的原生质体。导入Bar基因的原生质体需,经脱分化形成,再进一步分化才能获得转Bar基因大豆植株。答案(1)黑麦草与大豆之间存在生殖隔离(2)lacZ氨苄青霉素和X-gal(3)T-DNAT-D
5、NA可转移至受体细胞并整合到受体细胞的染色体DNA上(4)显微注射再生出细胞壁愈伤组织解析(1)由于黑麦草与大豆之间存在生殖隔离,因此不能利用黑麦草与大豆进行有性杂交的方法让大豆获得Bar基因。(2)根据图中信息可知,lacZ基因编码-半乳糖苷酶,-半乳糖苷酶可以将培养基中的X-gal水解,使菌落呈蓝色,否则菌落呈白色。因此,构建中间表达载体时,为了便于筛选出含有Bar基因的重组质粒,需将Bar基因插入到pUC18质粒的lacZ中形成重组质粒并导入大肠杆菌,然后在添加氨苄青霉素和X-gal的培养基上培养大肠杆菌,菌落呈白色的即为含中间表达载体的大肠杆菌。(3)Ti质粒上的T-DNA可转移至受体
6、细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上。根据这一特点,如果将目的基因插入到Ti质粒的T-DNA上,通过农杆菌的转化作用,就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上。(4)可通过显微注射法直接将重组表达载体导入大豆细胞的原生质体。导入Bar基因的原生质体需再生出细胞壁,经脱分化形成愈伤组织,再进一步分化才能获得转Bar基因大豆植株。3.(2019湖南衡阳一模)胰岛素是治疗胰岛素依赖糖尿病的特效药物,但是天然胰岛素在人体内的寿命只有几个小时,通过蛋白质工程改变胰岛素的空间结构,以延长胰岛素的半衰期,可以得到长效胰岛素。如图是用蛋白质工程设计长效胰岛素的生产过程。回答下列问题。(1)基因工程
7、中限制酶切割后的运载体与目的基因能再次拼接的理由是。(2)在基因工程中获取目的基因的方法除图中方法,还有利用PCR技术扩增和。(3)上述基因工程中除质粒外,也可作为运载体。(4)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键,图中构建新的胰岛素模型的主要依据是。(5)若用重组质粒转化大肠杆菌,一般情况下,不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞,原因是。(6)新的胰岛素为什么还要加工、修饰? 。答案(1)切割产生的末端相同(2)从基因文库中获取(3)噬菌体(4)蛋白质的预期功能(5)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱(6)大肠杆菌没有内质网和高尔基体无法加工胰岛素解析(1)基因工程中用相同的
8、限制酶切割目的基因和质粒,使其具有相同的末端,再依据碱基互补配对的原则进行拼接。(2)在基因工程中获取目的基因的方法除图中人工合成的方法以外,还有利用PCR技术扩增和从基因文库中获取。(3)上述基因工程的受体细胞是大肠杆菌,运载体可以是质粒,也可以是噬菌体。(4)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键,图中构建新的胰岛素模型的主要依据是蛋白质的预期功能。(5)若用重组质粒转化大肠杆菌,一般情况下,不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞,原因是未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱。(6)新的胰岛素是由大肠杆菌合成的,因为大肠杆菌没有内质网和高尔基体,无法加工胰岛素,所以新的胰岛素还要加
9、工、修饰。4.(2019陕西西安一模)草莓是人们经常食用的一种水果,有较高的营养价值。草莓是无性繁殖的作物,长期种植会使病毒积累在体内,产量降低,品质下降。如图是利用植物组织培养技术培育草莓脱毒苗的过程,请据图回答下列问题。外植体愈伤组织胚状体脱毒苗草莓植株(1)外植体能够形成幼苗所依据的原理是。培育脱毒苗时,一般选取作为外植体,其依据是。(2)是脱分化过程,细胞脱分化是指已经分化的细胞,经过诱导后,失去其而转变为未分化细胞的过程。是过程。(3)研究表明,多倍体草莓产量高于二倍体,利用组织培养技术获得多倍体草莓的方法有两种:一是使用(药剂)处理草莓的愈伤组织,再经培养获得多倍体植株;二是利用(
10、药剂)诱导草莓体细胞融合形成杂种细胞后,再经组织培养获得多倍体植株,这种育种技术被称为技术。答案(1)植物细胞的全能性茎尖(或芽尖或根尖)植物分生区附近(茎尖)病毒极少,甚至无病毒(2)特有的结构和功能再分化(3)秋水仙素聚乙二醇(PEG)植物体细胞杂交解析(1)植物体的任何一个细胞都具有发育成完整植株的潜能,称为植物细胞的全能性。外植体能够形成幼苗所依据的原理是植物细胞的全能性。培育脱毒苗时,一般选取茎尖(或芽尖或根尖)作为外植体,其依据是植物分生区附近(茎尖)病毒极少,甚至无病毒。(2)已分化的细胞经过诱导后失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程叫脱分化。是再分化过程,再分化是指已
11、经脱分化的愈伤组织在一定条件下,再分化出胚状体,形成完整植株。(3)秋水仙素可以诱导产生多倍体,使用秋水仙素处理草莓的愈伤组织,再经培养获得多倍体植株;也可以利用聚乙二醇(PEG)诱导草莓体细胞融合形成杂种细胞后,再经组织培养获得多倍体植株,这种育种技术被称为植物体细胞杂交(技术)。5.(2019辽宁抚顺一模)如图为某同学根据杂交瘤技术的方法,设计生产破伤风杆菌抗体的实验方案。请据图回答下列问题。(1)制备单克隆抗体的过程中用到的动物细胞工程的技术手段有和。(2)制备单克隆抗体的免疫学基本原理是。(3)该方案能达到预期效果吗?,原因是。(4)图中过程中常用作为诱导剂。如果能成功获得理想的杂交瘤
12、细胞,该细胞的特点是(答两点)。(5)破伤风杆菌的抗体最终可从和小鼠腹水中提取。答案(1)动物细胞培养动物细胞融合(2)每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体(3)不能没有将抗原注入小鼠体内,无法获得产生单一抗体的B淋巴细胞(4)灭活的病毒既能产生专一抗体,又能迅速大量繁殖(5)细胞培养液解析(1)制备单克隆抗体的过程中用到的动物细胞工程的技术手段有动物细胞培养和动物细胞融合两项生物技术。(2)制备单克隆抗体的免疫学基本原理是每一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。(3)要制备单克隆抗体,首先要将抗原注入到小鼠体内,从小鼠脾脏中获得能够产生单一抗体的B淋巴细胞,因此图中实验不能达到预期效果。(4)
13、图中过程中常用灭活的仙台病毒作为诱导剂。如果能成功获得理想的杂交瘤细胞,该细胞具有双亲细胞的遗传物质,既能产生专一抗体,又能迅速大量繁殖。(5)破伤风杆菌的抗体最终可从细胞培养液和小鼠腹水中提取。6.(2019山西模拟)如图表示通过现代生物技术制备单克隆抗体的两种途径,其中表示相关过程。请分析并回答下列问题。注V1基因是无限增殖调控基因。(1)细胞A的名称是。与通过传统方法获得的抗体相比,通过上述两种途径得到的单克隆抗体具有的显著优点是。(2)通过过程 可获得V1基因。用技术可以获得更多的V1基因。(3)抗体1与抗体2的氨基酸排列顺序相同,两者的生物活性(填“相同”或“不相同”),原因是。(4
14、)除通过上述途径获得的单克隆抗体外,请再写一种目前应用动物细胞工程技术生产的生物制品:。答案(1)浆细胞特异性强、灵敏度高、可大量制备(2)逆转录PCR(3)不相同抗体2是大肠杆菌产生的,其形成过程没有经过内质网和高尔基体的加工,抗体1是杂交瘤细胞产生的,其形成过程经过了内质网和高尔基体的加工(4)疫苗、干扰素、酶、激素等解析(1)由图示可知,细胞A的名称是浆细胞。与通过传统方法获得的抗体相比,通过上述两种途径得到的单克隆抗体具有的显著优点是特异性强、灵敏度高、可大量制备。(2)由图示可知,通过过程逆转录可获得V1基因。用PCR技术可以获得更多的V1基因。(3)抗体1与抗体2的氨基酸排列顺序相
15、同,两者的生物活性不相同,原因是抗体2是大肠杆菌产生的,其形成过程没有经过内质网和高尔基体的加工,抗体1是杂交瘤细胞产生的,其形成过程经过了内质网和高尔基体的加工。(4)应用动物细胞工程技术生产的生物制品很多,如:疫苗、干扰素、酶、激素等。7.(2019黑龙江齐齐哈尔一模)马铃薯植株在长期栽培过程中容易遭受病毒的侵染,从而导致严重减产。科学家通过基因工程技术将抗病毒的PVX基因成功导入马铃薯细胞中,培育出抗病毒的马铃薯植株。回答下列问题。(1)以相关mRNA为材料在酶的作用下,可以获得抗病毒的PVX基因。将获得的PVX基因在体外进行扩增,可以采用(填中文名称),该技术中所利用的特殊酶是。(2)
16、若要使抗病毒的PVX基因在受体细胞中复制并表达,需要通过质粒载体而不能直接将抗病毒的PVX基因导入受体细胞,其原因是目的基因无。(答出两点即可)(3)在进行基因操作时,将抗病毒的PVX基因导入马铃薯细胞常用的方法为。检测目的基因是否表达出相应的蛋白质,在个体水平上可以用。(4)相比于将抗病毒基因导入植物细胞的细胞核中,若将抗病毒基因导入植物细胞的叶绿体基因组中具有很多优势,从环境保护和生物工程安全性问题的角度分析,其优势体现在。答案(1)反转录聚合酶链式反应热稳定DNA聚合酶(2)复制原点、表达所需的启动子、终止子(3)农杆菌转化法相应病毒接种马铃薯植株(4)花粉中的精子细胞中通常不存在叶绿体
17、,导入叶绿体基因组中的抗病毒基因不会随花粉扩散传播,从而不会产生基因污染解析(1)以RNA为模板合成DNA的过程为逆转录过程,该过程需要逆转录酶的催化;体外扩增目的基因可采用PCR技术,其中文名称为聚合酶链式反应,该技术中所利用的特殊酶是热稳定DNA聚合酶。(2)若要使抗病毒的PVX基因在受体细胞中复制并表达,需要通过质粒载体而不能直接将抗病毒的PVX基因导入受体细胞,其原因是目的基因无复制原点、表达所需的启动子、终止子。(3)将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法;检测目的基因是否表达出相应的蛋白质,在个体水平上可以采用相应病毒接种马铃薯植株。(4)相比于将抗病毒基因导入植物细胞的细胞核中,若将抗病毒基因导入植物细胞的叶绿体基因组中具有很多优势,体现在花粉中的精子细胞中通常不存在叶绿体,导入叶绿体基因组中的抗病毒基因不会随花粉扩散传播,从而不会产生基因污染。8