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1、通用版通用版 20222022 版高考生物大二版高考生物大二轮复习专题突破练轮复习专题突破练 1818 基因工程基因工程和细胞工程含解析和细胞工程含解析专题突破练专题突破练 1818基因工程和细胞工程基因工程和细胞工程1.1.胰岛素是人体内唯一一种能降低血糖的激素胰岛素是人体内唯一一种能降低血糖的激素,对对于糖尿病的治疗具有重要的意义于糖尿病的治疗具有重要的意义,胰岛素基因在人胰岛素基因在人体细胞内经转录、翻译形成的胰岛素原需要经过内体细胞内经转录、翻译形成的胰岛素原需要经过内质网、高尔基体的加工才能形成胰岛素。如图是运质网、高尔基体的加工才能形成胰岛素。如图是运用基因工程技术制备胰岛素的局部
2、流程图用基因工程技术制备胰岛素的局部流程图,据图答据图答复以下有关问题。复以下有关问题。(1)(1)过程表示从过程表示从(填“胰岛填“胰岛A A 细胞“胰岛细胞“胰岛 B B 细胞或“胰岛细胞或“胰岛 A A 细胞和胰岛细胞和胰岛 B B 细细胞胞)中获取胰岛素基因相应中获取胰岛素基因相应 mRNA,mRNA,原因原因是是。(2)(2)过程需要的酶是过程需要的酶是,得到的胰得到的胰岛素基因可以通过岛素基因可以通过(填技术的中文名称填技术的中文名称)进行扩增进行扩增,该技术除可以将目该技术除可以将目的基因大量扩增外的基因大量扩增外,还可以用于从还可以用于从 DNADNA 分子上获取目分子上获取目
3、2 2的基因的基因,至少需要循环至少需要循环次次,才能得到目的基才能得到目的基因。因。(3)(3)过程需要用到的酶过程需要用到的酶是是,A,A 除含有胰岛素基因除含有胰岛素基因外外,还应有还应有,以便进行目的基因的以便进行目的基因的鉴定与选择。鉴定与选择。(4)(4)过程需用过程需用处理大肠杆菌处理大肠杆菌,使其成使其成为为,以便从周围环境中吸收以便从周围环境中吸收DNADNA 分子。分子。为了检测胰岛素基因是否在受体大肠杆菌为了检测胰岛素基因是否在受体大肠杆菌中成功表达中成功表达,可采用可采用技技术。术。(5)(5)通过图示过程得到的是通过图示过程得到的是(填填“胰岛素或“胰岛素原“胰岛素或
4、“胰岛素原),),原因原因是是。3 32.2.研究人员将乙肝病毒的外表抗原研究人员将乙肝病毒的外表抗原(HBsAg)(HBsAg)基因转基因转入番茄幼叶细胞中入番茄幼叶细胞中,获得能产生乙肝疫苗的番茄植获得能产生乙肝疫苗的番茄植株。答复以下问题。株。答复以下问题。(1)(1)利用利用 PCRPCR 技术扩增技术扩增HBsAgHBsAg基因时基因时,目的基因目的基因 DNADNA受热变性后的单链与引物互补序列结合受热变性后的单链与引物互补序列结合,在在酶的作用下进行延伸。酶的作用下进行延伸。设计的引物含有设计的引物含有ClaCla酶切位酶切位点和点和SacSac酶切位点酶切位点,用作载体的用作载
5、体的 DNADNA 分子分子(填“含有或“不含有填“含有或“不含有)ClaCla酶切位点和酶切位点和SacSac酶切位点酶切位点,理由理由是是。(2)(2)将将HBsAgHBsAg基因导入番茄幼叶细胞最常用的方法基因导入番茄幼叶细胞最常用的方法是是,该方法可以使目的基该方法可以使目的基因插入到细胞中因插入到细胞中的的 DNADNA上。上。(3)(3)可利用植物组织培养技术获得转基因番茄植株可利用植物组织培养技术获得转基因番茄植株,该技术利用的原理是该技术利用的原理是。4 4(4)(4)通过电镜对番茄果实提取物进行观察通过电镜对番茄果实提取物进行观察,发现了发现了HBsAgHBsAg 颗粒颗粒,
6、说明目的基因导入受体细胞说明目的基因导入受体细胞后后。用。用获得的转基因番茄果实饲喂小鼠获得的转基因番茄果实饲喂小鼠,如果在小鼠血清如果在小鼠血清中检测中检测到到,说明转基因植物疫苗可口服。说明转基因植物疫苗可口服。3.3.利用雄性不育系生产杂种一代较为经济、有效利用雄性不育系生产杂种一代较为经济、有效,该该方法在水稻、玉米、油菜等作物中应用广泛。芥菜方法在水稻、玉米、油菜等作物中应用广泛。芥菜是我国著名的蔬菜之一是我国著名的蔬菜之一,育种工作者运用基因工程育种工作者运用基因工程将烟草将烟草 TA29TA29 花药绒毡层特异启动子驱动下的核糖核花药绒毡层特异启动子驱动下的核糖核酸酶酸酶Barn
7、aseBarnase基因导入芥菜细胞中基因导入芥菜细胞中,获得彻底败育的获得彻底败育的雄性不育植株。请答复以下问题。雄性不育植株。请答复以下问题。(1)(1)基因工程中获取基因工程中获取BarnaseBarnase基因的方法基因的方法有有、利用、利用 PCRPCR 技术扩增技术扩增和人工合成。利用和人工合成。利用 PCRPCR 扩增目的基因时扩增目的基因时,一般要经历一般要经历三十屡次循环三十屡次循环,每次循环可以分为变性、每次循环可以分为变性、和和三步。三步。5 5(2)(2)将获取的将获取的BarnaseBarnase基因转入芥菜细胞的常用方法基因转入芥菜细胞的常用方法为为,Barnase
8、Barnase基因需插入到基因需插入到TiTi 质粒的质粒的上上,该重组质粒还必须含该重组质粒还必须含有有,用于鉴别受体细胞中是否含用于鉴别受体细胞中是否含有目的基因。有目的基因。(3)(3)检测检测BarnaseBarnase基因在转基因芥菜植株中是否转录基因在转基因芥菜植株中是否转录出出 mRNAmRNA 的方法的方法是是,请请简要写出该方法的实验思简要写出该方法的实验思路路:。4.4.转基因抗虫棉的培育过程如下图。苏云金芽孢杆转基因抗虫棉的培育过程如下图。苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因菌中的抗虫基因(阴影表示阴影表示)与质粒上有与质粒上有PstPst、SmaSma、EcoEcoR、R、Apa
9、Apa等限制酶的切割位点等限制酶的切割位点(箭头所箭头所示示),),质粒上还有唯一标记基因抗卡那霉素基因质粒上还有唯一标记基因抗卡那霉素基因(阴影表示阴影表示)。有人通过实验。有人通过实验,获得的农杆菌细胞有的获得的农杆菌细胞有的6 6未被转化未被转化,有的被转化。被转化的农杆菌细胞有三种有的被转化。被转化的农杆菌细胞有三种,分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的农杆菌。请据此答复以入了目的基因的重组质粒的农杆菌。请据此答复以下问题。下问题。(1)(1)构建含抗虫基因的重组质粒构建含抗虫基因的重组质粒 A A 时时,应选
10、用的限制应选用的限制酶是酶是,对对进行切割。进行切割。(2)(2)假设抗虫蛋白分子是由假设抗虫蛋白分子是由m m条肽链组成的条肽链组成的,控制其控制其合成的基因含合成的基因含n n个碱基对个碱基对,氨基酸的平均相对分子质氨基酸的平均相对分子质量为量为g g,那么抗虫蛋白的相对分子质量最大约为那么抗虫蛋白的相对分子质量最大约为(不考虑终止密码不考虑终止密码)。(3)(3)如果用含有卡那霉素的培养基进行筛选如果用含有卡那霉素的培养基进行筛选,在上述在上述四种农杆菌中四种农杆菌中,未被转化的和仅含环状目的基因的未被转化的和仅含环状目的基因的农杆菌是不能区分的农杆菌是不能区分的,其原因其原因是是;并且
11、并且的农杆菌也是不能区分的的农杆菌也是不能区分的,其原因其原因7 7是是。5.5.以下图为利用生物技术获得生物新品种的过程示以下图为利用生物技术获得生物新品种的过程示意图。意图。(1)(1)在培育转基因植物的研究中在培育转基因植物的研究中,卡那霉素抗性基因卡那霉素抗性基因(kan)(kan)常作为标记基因常作为标记基因,只有含只有含的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。上图为获得的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。上图为获得抗虫棉技术的流程。抗虫棉技术的流程。A A 过程需要的酶过程需要的酶有有、。图中将目的基因导入植物受体细。图中将目的基因导入植物受体细胞采用的方法是胞采用的方法是。C C 过程过
12、程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外,还必还必须参加须参加。(2)(2)离体棉花叶片组织经离体棉花叶片组织经 C C、D D、E E 成功地培育出了成功地培育出了转基因抗虫植株转基因抗虫植株,此过程涉及的细胞工程技术此过程涉及的细胞工程技术8 8是是,该技术的原该技术的原理是理是。(3)(3)检测目的基因是否转录出检测目的基因是否转录出 mRNAmRNA 的具体方法是使的具体方法是使用用与提取出的与提取出的做分子杂交。做分子杂交。(4)(4)科学家将植物细胞培养到科学家将植物细胞培养到阶段阶段,再包上人工种皮再包上人工种皮,制成了神奇的人工种子制成
13、了神奇的人工种子,以便更好以便更好地大面积推广培养。地大面积推广培养。6.19716.1971 年年,美国化学家从红豆杉树皮中别离出高抗美国化学家从红豆杉树皮中别离出高抗癌活性的紫杉醇癌活性的紫杉醇,从此从此,国家重点保护珍稀植物国家重点保护珍稀植物红豆杉遭受了掠夺式的砍伐。为拯救红豆杉红豆杉遭受了掠夺式的砍伐。为拯救红豆杉,同时获同时获得紫杉醇得紫杉醇,科研小组设计了如以下图所示的实验流科研小组设计了如以下图所示的实验流程。程。请答复以下问题。请答复以下问题。(1)(1)选用茎尖分生组织进行组织培养的目的选用茎尖分生组织进行组织培养的目的是是,诱导茎尖分生组织诱导茎尖分生组织9 9形成愈伤组
14、织的过程叫形成愈伤组织的过程叫。利用愈伤组。利用愈伤组织诱导形成的胚状体经人工薄膜包装后就可得织诱导形成的胚状体经人工薄膜包装后就可得到到。(2)(2)茎尖分生组织细胞具有全能性的原因是茎尖分生组织细胞具有全能性的原因是。在生物生长发育过程中在生物生长发育过程中,细胞并不会表现出全能性细胞并不会表现出全能性,原因是原因是。(3)(3)现有植物甲中提取的物质现有植物甲中提取的物质 X,X,能提高紫杉醇的抗能提高紫杉醇的抗癌效果。科研小组欲获得既能产生紫杉醇又能产生癌效果。科研小组欲获得既能产生紫杉醇又能产生物质物质 X X 的植株的植株,可利用可利用技术技术获得杂种植株。该方法首先要利用获得杂种
15、植株。该方法首先要利用除去细胞壁获得具有活力的原生质体除去细胞壁获得具有活力的原生质体,再经再经(试剂试剂)诱导融合形成杂种细胞。诱导融合形成杂种细胞。7.7.制备单克隆抗体的过程中要用到动物细胞融合和制备单克隆抗体的过程中要用到动物细胞融合和动物细胞培养技术。答复以下问题。动物细胞培养技术。答复以下问题。(1)(1)制备单克隆抗体的过程中制备单克隆抗体的过程中,需要给小鼠注射特定需要给小鼠注射特定的抗原蛋白的抗原蛋白,这一操作的目的这一操作的目的是是1010。动物细胞融合常用的诱导因素有聚乙二醇。动物细胞融合常用的诱导因素有聚乙二醇(PEG)(PEG)、电激、电激、等。等。(2)(2)制备单
16、克隆抗体的过程中制备单克隆抗体的过程中,诱导细胞融合后诱导细胞融合后,需需用特定的选择性培养基进行筛选用特定的选择性培养基进行筛选,其目的其目的是是。为了获得足够数量的能分泌所需抗体。为了获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞的细胞,还需要进还需要进行行,再经屡次再经屡次筛选即可。筛选即可。(3)(3)在体外培养所获得的细胞时在体外培养所获得的细胞时,通常将细胞置于含通常将细胞置于含的混合气体的培养箱中进行培养的混合气体的培养箱中进行培养;另外另外,应定期更换应定期更换培养液培养液,其目的其目的是是。如图是血清对。如图是血清对正常细胞和癌细胞体外培养影响的实验结果正常细胞和癌细胞体外培养影响的实验
17、结果,据图据图可知可知,培养基中是否补充血清对培养基中是否补充血清对细胞的培细胞的培养影响较大。养影响较大。1111(4)(4)制备的单克隆抗体可用于基因工程中检测目的制备的单克隆抗体可用于基因工程中检测目的基因是否成功表达基因是否成功表达,这利用的原理这利用的原理是是。参考答案参考答案专题突破练专题突破练 1818基因工程和基因工程和细胞工程细胞工程1.1.答案答案(1)(1)胰岛胰岛 B B 细胞细胞胰岛素基因只在胰岛胰岛素基因只在胰岛 B B 细细胞中表达胞中表达,只有胰岛只有胰岛B B细胞中有胰岛素基因相应细胞中有胰岛素基因相应mRNAmRNA(2)(2)逆转录酶逆转录酶多聚酶链式反响
18、多聚酶链式反响三三1212(3)(3)限制酶和限制酶和 DNADNA 连接酶连接酶标记基因标记基因(4)Ca(4)Ca感受态细胞感受态细胞抗原抗体杂交抗原抗体杂交(5)(5)胰岛素原胰岛素原大肠杆菌是原核生物大肠杆菌是原核生物,细胞内没细胞内没有内质网和高尔基体有内质网和高尔基体,无法对胰岛素原进行加工和无法对胰岛素原进行加工和修饰修饰,故只能得到胰岛素原故只能得到胰岛素原,无法得到有活性的胰岛无法得到有活性的胰岛素素2.2.答案答案(1)(1)热稳定热稳定 DNADNA 聚合聚合含有含有供供HBsAgHBsAg基因基因插入载体插入载体 DNADNA 中中(2)(2)农杆菌转化法农杆菌转化法染
19、色体染色体(3)(3)具有某种植物全部遗传信息的任何一个细具有某种植物全部遗传信息的任何一个细胞胞,都具有发育成完整个体的潜能都具有发育成完整个体的潜能(植物细胞具有全植物细胞具有全能性能性)(4)(4)可以维持稳定和表达可以维持稳定和表达抗乙肝病毒的抗体抗乙肝病毒的抗体3.3.答案答案(1)(1)从基因文库中获取从基因文库中获取复性复性延伸延伸(2)(2)农杆菌转化法农杆菌转化法T-DNAT-DNA标记基因标记基因(3)(DNA(3)(DNARNA)RNA)分子杂交技术分子杂交技术从转基因芥菜从转基因芥菜中提取出中提取出mRNA,mRNA,在含有目的基因的在含有目的基因的DNADNA片段上用
20、放射片段上用放射13132+2+性同位素等作标记性同位素等作标记,以此作为探针以此作为探针,与与 mRNAmRNA 杂交杂交,检检测是否出现杂交带测是否出现杂交带(合理即可合理即可)4.4.答案答案(1)(1)SmaSma、ApaApa目的基因目的基因(或含抗虫基因或含抗虫基因的的 DNA)DNA)、质粒、质粒(2)(2)ng/ng/3 3-18(18(n/n/3 3-m-m)(3)(3)二者均不含有卡那霉素抗性基因二者均不含有卡那霉素抗性基因,在该培养在该培养基上均不生长基上均不生长含有质粒载体、重组质粒含有质粒载体、重组质粒二者均二者均含有卡那霉素抗性基因含有卡那霉素抗性基因,在该培养基上
21、均能生长在该培养基上均能生长5.5.答案答案(1)(1)卡那霉素抗性基因卡那霉素抗性基因限制性核酸内切酶限制性核酸内切酶DNADNA 连接酶连接酶农杆菌转化法农杆菌转化法卡那霉素卡那霉素(2)(2)植物组织培养植物组织培养细胞全能性细胞全能性(3)(3)标记的目的基因标记的目的基因mRNAmRNA 分子分子(4)(4)胚状体胚状体6.6.答案答案(1)(1)获得脱毒苗获得脱毒苗脱分化脱分化人工种子人工种子(2)(2)茎尖分生组织细胞含有该种生物的全部遗茎尖分生组织细胞含有该种生物的全部遗传信息传信息在特定的时间和空间条件下在特定的时间和空间条件下,细胞中的基细胞中的基1414因会有选择性地表达
22、出各种蛋白质因会有选择性地表达出各种蛋白质,从而构成生物从而构成生物体的不同组织和器官体的不同组织和器官(3)(3)植物体细胞杂交植物体细胞杂交纤维素酶和果胶酶纤维素酶和果胶酶聚聚乙二醇乙二醇(PEG)(PEG)7.7.答案答案(1)(1)获得能够产生特异性抗体的获得能够产生特异性抗体的 B B 淋巴细胞淋巴细胞灭活的病毒灭活的病毒(2)(2)筛选出不同种细胞融合而来的杂种细胞筛选出不同种细胞融合而来的杂种细胞(或或筛选出既能大量增殖筛选出既能大量增殖,又能产生专一抗体的杂交瘤又能产生专一抗体的杂交瘤细胞细胞)克隆化培养和抗体检测克隆化培养和抗体检测(3)95%(3)95%空气加空气加 5%CO5%CO2 2去除细胞代谢产物去除细胞代谢产物,防止防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害正常正常(4)(4)抗体与相应抗原之间能够特异性结合抗体与相应抗原之间能够特异性结合(合理合理即可即可)15151616