基因工程、細(xì)胞工程.doc

專題檢測(cè)卷(十四)基因工程、細(xì)胞工程(45分鐘100分)1.(12分)(2013南通模擬)利用轉(zhuǎn)基因奶牛乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)人的生長(zhǎng)激素,需要構(gòu)建一種能高水平表達(dá)的表達(dá)載體,選擇合適的基因啟動(dòng)子至關(guān)重要。由于無法由基因表達(dá)產(chǎn)物推知啟動(dòng)子的堿基序列,運(yùn)用PCR技術(shù)單獨(dú)克隆啟動(dòng)子存在困難。科研人員經(jīng)過長(zhǎng)期研究,終于發(fā)明了下圖所示的一種克隆啟動(dòng)子的方法。請(qǐng)回答:(1)培育轉(zhuǎn)基因奶牛時(shí),需要在生長(zhǎng)激素編碼序列前插入乳腺蛋白基因的。(2)由基因表達(dá)產(chǎn)物無法推知啟動(dòng)子堿基序列,其原因是 。(3)過程需選擇的限制酶是,過程需選擇的限制酶是。過程需要使用的工具酶是 。(4)過程中可以根據(jù)基因編碼序列兩端的部分堿基序列設(shè)計(jì)進(jìn)行擴(kuò)增。擴(kuò)增過程中,在第輪循環(huán)產(chǎn)物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長(zhǎng)的DNA片段。2.(11分)(2013濱州模擬)轉(zhuǎn)基因草莓中有能表達(dá)乙肝病毒表面抗原的基因,由此可獲得用來預(yù)防乙肝的一種新型疫苗,其培育過程如圖所示(至代表過程,A至C代表結(jié)構(gòu)或細(xì)胞):(1)圖中過程用到的酶是,所形成的B叫做。(2)過程常用處理農(nóng)桿菌,使之成為細(xì)胞,利于完成轉(zhuǎn)化過程。(3)圖中過程叫做,過程叫做,將葉盤培養(yǎng)成草莓幼苗的技術(shù)是。(4)在分子水平上,可采用的方法來檢測(cè)轉(zhuǎn)基因草莓果實(shí)提取液中有無相應(yīng)的抗原。3.(13分)(2013泉州模擬)狂犬病的病原體為RNA病毒,其表面的G蛋白可作為主要抗原用于制備狂犬病疫苗。研究人員利用生物工程技術(shù)培育出轉(zhuǎn)G基因番茄,實(shí)現(xiàn)G蛋白的大量生產(chǎn)。其基本技術(shù)流程如下圖。請(qǐng)回答:(1)圖中,過程稱為;過程采用最多的方法是。(2)圖中,N稱為;過程稱為 。(3)食用G基因已有效表達(dá)的轉(zhuǎn)基因番茄果實(shí)(填“能”或“不能”)預(yù)防狂犬病。4.(14分)(2013青島模擬)下圖表示利用基因工程培育抗蟲棉的過程,請(qǐng)據(jù)圖回答下列有關(guān)問題。(1)若限制酶的識(shí)別序列和切點(diǎn)是-GATC-,限制酶識(shí)別序列和切點(diǎn)是-GGATCC-,那么在過程中,應(yīng)用限制酶切割質(zhì)粒,用限制酶切割抗蟲基因。(2)將通過過程得到的大腸桿菌涂布在含有的培養(yǎng)基上,若能夠生長(zhǎng)說明已導(dǎo)入了普通質(zhì)?；蛑亟M質(zhì)粒,反之則說明沒有導(dǎo)入。(3)要確定抗蟲基因?qū)牒?是否能穩(wěn)定遺傳并表達(dá),需進(jìn)行檢測(cè)和鑒定工作,則在個(gè)體水平上的鑒定過程可簡(jiǎn)述為: 。經(jīng)篩選分析,該植株細(xì)胞中含有一個(gè)攜帶抗蟲基因的DNA片段,因此可以把它看作是雜合子。理論上,該轉(zhuǎn)基因植株自交產(chǎn)生的F1中,仍具有抗蟲特性的植株占總數(shù)的。(4)過程所用的現(xiàn)代生物技術(shù)稱為,從遺傳學(xué)角度來看,細(xì)胞通過過程能形成棉植株的根本原因是細(xì)胞具有 。5.(10分)(2013新課標(biāo)全國(guó)卷)甲、乙是染色體數(shù)目相同的兩種二倍體藥用植物,甲含有效成分A,乙含有效成分B。某研究小組擬培育同時(shí)含有A和B的新型藥用植物。回答下列問題:(1)為了培育該新型藥用植物,可取甲和乙的葉片,先用酶和酶去除細(xì)胞壁,獲得具有活力的,再用化學(xué)誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)二者融合。形成的融合細(xì)胞進(jìn)一步培養(yǎng)形成組織,然后經(jīng)過形成完整的雜種植株。這種培育技術(shù)稱為。(2)上述雜種植株屬于多倍體,多倍體是指。假設(shè)甲與乙有性雜交的后代是不育的,而上述雜種植株是可育的,造成這種差異的原因是 。(3)這種雜種植株可通過制作人工種子的方法來大量繁殖。經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的等材料用人工薄膜包裝后可得到人工種子。6.(12分)(2013海南高考)單純皰疹病毒型(HSV-1)可引起水泡性口唇炎。利用雜交瘤技術(shù)制備出抗HSV-1的單克隆抗體可快速檢測(cè)HSV-1。回答下列問題:(1)在制備抗HSV-1的單克隆抗體的過程中,先給小鼠注射一種純化的HSV-1蛋白,一段時(shí)間后,若小鼠血清中抗的抗體檢測(cè)呈陽(yáng)性,說明小鼠體內(nèi)產(chǎn)生了反應(yīng),再?gòu)男∈蟮闹蝎@取B淋巴細(xì)胞。將該B淋巴細(xì)胞與小鼠的細(xì)胞融合,再經(jīng)過篩選、檢測(cè),最終可獲得所需的雜交瘤細(xì)胞,該細(xì)胞具有的特點(diǎn)是 。(2)若要大量制備抗該蛋白的單克隆抗體,可將該雜交瘤細(xì)胞注射到小鼠的中使其增殖,再?gòu)闹刑崛?、純化獲得。(3)通過上述方法得到的單克隆抗體可準(zhǔn)確地識(shí)別這種HSV-1蛋白,其原因是該抗體具有和等特性。7.(14分)(2013無錫模擬)運(yùn)用動(dòng)物體細(xì)胞融合技術(shù)可實(shí)現(xiàn)基因定位。研究發(fā)現(xiàn):用人體細(xì)胞與小鼠體細(xì)胞進(jìn)行雜交得到的雜種細(xì)胞含有雙方的染色體。雜種細(xì)胞在持續(xù)分裂過程中保留鼠的染色體而人類染色體則會(huì)逐漸丟失,最后只剩一條或幾條。下圖表示人的缺乏HGPRT酶突變細(xì)胞株(HGPRT-)和小鼠的缺乏TK酶細(xì)胞株(TK-)融合后并在HAT培養(yǎng)液中培養(yǎng)的過程,結(jié)果表明最終人的染色體在融合細(xì)胞中僅存有3號(hào)染色體或17號(hào)染色體或兩者都有。已知只有同時(shí)具有HGPRT酶和TK酶的融合細(xì)胞才可在HAT培養(yǎng)液中長(zhǎng)期存活與繁殖。(1)體細(xì)胞雜交克服了,過程常用的生物方法是 。(2)過程中,為了防止細(xì)菌的污染,所用培養(yǎng)液應(yīng)該添加一定量的,此外還要定期用處理細(xì)胞,使貼壁生長(zhǎng)的細(xì)胞脫落形成細(xì)胞懸液。(3)從培養(yǎng)過程看,HAT培養(yǎng)液不僅能提供養(yǎng)料,還起作用。(4)從圖示結(jié)果看,可以確定人的基因位于號(hào)染色體;該方法可以對(duì)鼠基因定位嗎?。8.(14分)(能力挑戰(zhàn)題)(2013福州模擬)基因工程打破了物種之間交流的界限,為花卉育種提供了新的技術(shù)保障。下圖為花卉育種的過程(字母代表相應(yīng)的物質(zhì)或結(jié)構(gòu),數(shù)字代表過程或方法)。(1)下圖A為4種限制酶的識(shí)別序列和酶切位點(diǎn),圖B為含有目的基因的DNA片段及其具有的限制酶切點(diǎn)。若需利用酶切法獲得目的基因,且只選擇一種限制酶,則最好應(yīng)選擇的酶是。限制酶MspBamHMboSma酶切位點(diǎn)CCGGGGCCGGATCCCCTAGGGATCCTAGCCCGGGGGGCCC圖A圖B(2)常用的方法是 ,檢測(cè)轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入了目的基因,需要采用技術(shù)。(3)培育轉(zhuǎn)基因花卉主要運(yùn)用了轉(zhuǎn)基因技術(shù)和技術(shù)。過程的理論依據(jù)是。答案解析1.【解析】(1)利用轉(zhuǎn)基因奶牛乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)人的生長(zhǎng)激素,應(yīng)使生長(zhǎng)激素基因與乳腺蛋白基因相連接,以使乳腺細(xì)胞在產(chǎn)生乳腺蛋白的同時(shí)產(chǎn)生人的生長(zhǎng)激素。(2)啟動(dòng)子部分不能被轉(zhuǎn)錄,與蛋白質(zhì)分子的氨基酸序列不存在對(duì)應(yīng)關(guān)系,因此由基因表達(dá)產(chǎn)物無法推知啟動(dòng)子堿基序列。(3)根據(jù)圖示,過程切出啟動(dòng)子和基因編碼序列,應(yīng)使用限制酶BamH,其他兩種限制酶會(huì)破壞基因編碼序列;通過過程使啟動(dòng)子序列置于克隆DNA片段中間、已知序列的基因編碼序列位于兩端,應(yīng)使用限制酶Hind。限制酶Mbo與BamH有相同的酶切位點(diǎn),會(huì)使環(huán)狀結(jié)構(gòu)恢復(fù)原狀。(4)PCR過程中,需要根據(jù)模板DNA已知的堿基序列設(shè)計(jì)引物;在擴(kuò)增過程中,在第三輪循環(huán)產(chǎn)物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長(zhǎng)的DNA片段。答案:(1)啟動(dòng)子(2)基因中啟動(dòng)子的堿基序列不能被轉(zhuǎn)錄(3)BamHHind耐高溫的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)(4)引物三【知識(shí)總結(jié)】基因工程的應(yīng)用成果乳腺生物反應(yīng)器(1)概念:使外源基因在哺乳動(dòng)物的乳腺中特異性表達(dá),生產(chǎn)人類需要的藥物蛋白。(2)受體細(xì)胞:動(dòng)物的受精卵。(3)導(dǎo)入目的基因方式:顯微注射法。(4)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ):動(dòng)物的基因結(jié)構(gòu)與人類的基因結(jié)構(gòu)相同。(5)表達(dá)產(chǎn)物:生產(chǎn)的藥物蛋白與天然蛋白質(zhì)相同。(6)藥物提取:從動(dòng)物乳汁中提取。(7)生產(chǎn)條件:不需嚴(yán)格滅菌,外界條件對(duì)其影響較小。(8)生產(chǎn)設(shè)備:畜牧業(yè)生產(chǎn)。2.【解析】(1)A是目的基因,圖中過程用到的酶是DNA連接酶,B是基因表達(dá)載體(重組質(zhì)粒);(2)圖中過程是將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞農(nóng)桿菌;首先用CaCl2溶液(Ca2+)處理細(xì)胞,使其處于一種能吸收周圍環(huán)境中的DNA分子的生理狀態(tài),成為感受態(tài)細(xì)胞,完成轉(zhuǎn)化過程;(3)圖中過程叫做脫分化,過程叫做再分化,C是愈傷組織,將葉盤培養(yǎng)成草莓幼苗的技術(shù)是組織培養(yǎng)技術(shù);(4)目的基因是否表達(dá)的檢測(cè)方法是從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì),用相應(yīng)的抗原進(jìn)行抗原-抗體雜交,若出現(xiàn)雜交帶,表明目的基因已表達(dá)。答案:(1)DNA連接酶基因表達(dá)載體(重組質(zhì)粒)(2)CaCl2溶液(或Ca2+)感受態(tài)(3)脫分化(去分化)再分化組織培養(yǎng)(4)抗原抗體雜交3.【解析】圖示為轉(zhuǎn)G基因番茄的培育過程。(1)為反轉(zhuǎn)錄法獲取目的基因M,為基因操作程序的第三步,將目的基因?qū)胫参锸荏w細(xì)胞(番茄細(xì)胞)采用最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。(2)N為番茄細(xì)胞脫分化形成的愈傷組織,為再分化過程。(3)G基因已有效表達(dá)的轉(zhuǎn)基因番茄果實(shí)含有G蛋白,經(jīng)食用被消化,故不能預(yù)防狂犬病。答案:(1)反轉(zhuǎn)錄農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法(2)愈傷組織再分化(3)不能4.【解析】(1)在切割質(zhì)粒時(shí)不能同時(shí)將兩個(gè)標(biāo)記基因切開,至少保留一個(gè),所以只能用限制酶切割,如果用限制酶切割則兩個(gè)標(biāo)記基因?qū)⒍紩?huì)被破壞。而從目的基因兩側(cè)堿基序列可知,只能用限制酶才可得到含目的基因的DNA片段。(2)如果導(dǎo)入了重組質(zhì)粒,此時(shí)重組質(zhì)粒中四環(huán)素抗性基因能正常表達(dá),所以如果涂布在含有四環(huán)素的培養(yǎng)基上的大腸桿菌群落能夠生長(zhǎng),說明導(dǎo)入了重組質(zhì)粒。(3)在個(gè)體水平上鑒定抗蟲棉是否培育成功,可以用轉(zhuǎn)基因棉葉片飼喂害蟲,觀察害蟲存活情況;如果把攜帶一個(gè)抗蟲基因的DNA片段看作雜合子,可以認(rèn)為是Aa,自交產(chǎn)生的F1中仍具有抗蟲特性的植株占總數(shù)的比例為3/4。(4)把一個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)成植株的技術(shù)稱為植物組織培養(yǎng),依據(jù)的原理是細(xì)胞的全能性。答案:(1)(2)四環(huán)素(3)讓害蟲吞食轉(zhuǎn)基因棉花的葉片,觀察害蟲的存活情況,以確定其是否具有抗蟲性狀3/4(4)植物組織培養(yǎng)發(fā)育成完整個(gè)體的全部遺傳物質(zhì)【方法技巧】解答基因工程題目的一般步驟第一:分辨限制酶的種類及識(shí)別切割位點(diǎn):在切割目的基因和載體時(shí),一般用同一種限制酶,也可用不同的限制酶,但兩種限制酶切割后產(chǎn)生的黏性末端中堿基要能互補(bǔ)配對(duì)。第二:找出標(biāo)記基因、目的基因及其插入位點(diǎn)。一般來說,質(zhì)粒中至少有一個(gè)標(biāo)記基因,如抗生素抗性基因。第三:分析目的基因插入質(zhì)粒后是否破壞了標(biāo)記基因。如果質(zhì)粒中有一個(gè)標(biāo)記基因,插入后一般不破壞標(biāo)記基因;如果質(zhì)粒中有兩個(gè)標(biāo)記基因,則需看標(biāo)記基因中是否有插入位點(diǎn),如果某一標(biāo)記基因中有插入位點(diǎn),則目的基因插入質(zhì)粒后標(biāo)記基因被破壞。第四:理清檢測(cè)目的基因是否導(dǎo)入受體細(xì)胞的方法,包括分子水平檢測(cè)和個(gè)體水平鑒定。5.【解析】本題主要考查植物體細(xì)胞雜交過程。(1)纖維素和果膠是植物細(xì)胞壁的主要成分,去除細(xì)胞壁常用的方法是用纖維素酶和果膠酶處理。去除細(xì)胞壁后,得到原生質(zhì)體。誘導(dǎo)融合后,原生質(zhì)體需要經(jīng)過脫分化過程形成愈傷組織,然后經(jīng)過再分化形成完整的雜種植株。(2)多倍體是指體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體,多倍體后代不育一般是由于減數(shù)分裂過程中同源染色體聯(lián)會(huì)紊亂,無法形成正常配子。(3)經(jīng)植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽或腋芽,包裹上人工種皮即可形成人工種子。答案:(1)纖維素果膠原生質(zhì)體愈傷再分化(或分化)植物體細(xì)胞雜交技術(shù)(2)體細(xì)胞中含有三個(gè)或三個(gè)以上染色體組的個(gè)體在減數(shù)分裂過程中,前者染色體聯(lián)會(huì)異常,而后者染色體聯(lián)會(huì)正常(3)胚狀體、不定芽、頂芽、腋芽6.【解析】本題考查單克隆抗體的制備過程、單克隆抗體的特點(diǎn)。(1)給小鼠注射HSV-1蛋白后,小鼠體內(nèi)發(fā)生體液免疫,小鼠血清中產(chǎn)生抗HSV-1蛋白的抗體。B淋巴細(xì)胞是從小鼠的淋巴器官中(如脾、骨髓、扁桃體、胸腺等)獲取。雜交瘤細(xì)胞由B淋巴細(xì)胞和骨髓瘤細(xì)胞融合而來,具有兩個(gè)親本細(xì)胞的特性:既能無限增殖,又能產(chǎn)生專一抗體。(2)若想獲得大量單克隆抗體,通常有兩種方法:一是將雜交瘤細(xì)胞在動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液中培養(yǎng),然后從動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)液中篩選分離出單克隆抗體;二是將雜交瘤細(xì)胞注射到小鼠的腹腔中使其增殖,然后從小鼠的腹水中提取純化獲得。(3)單克隆抗體具有特異性強(qiáng)、純度高的特點(diǎn)。答案:(1)HSV-1蛋白體液免疫脾臟骨髓瘤無限增殖且產(chǎn)生專一抗體(2)腹腔腹水(3)純度高特異性強(qiáng)【誤區(qū)警示】抗體與單克隆抗體的比較名稱產(chǎn)生特點(diǎn)抗體由漿細(xì)胞分泌一般從血清中分離,產(chǎn)量低,純度低,特異性差單克隆抗體由雜交瘤細(xì)胞分泌特異性強(qiáng),靈敏度高,可大量制備7.【解析】(1)人與鼠屬于不同的物種,二者之間存在生殖隔離,體細(xì)胞雜交技術(shù)克服了遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙。動(dòng)物細(xì)胞融合常用滅活病毒促融。(2)動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)過程中,為了防止細(xì)菌的污染,所用培養(yǎng)液應(yīng)該添加一定量的抗生素;貼壁生長(zhǎng)的細(xì)胞可以使用胰蛋白酶處理。(3)因?yàn)橹挥型瑫r(shí)具有HGPRT酶和TK酶的融合細(xì)胞才可在HAT培養(yǎng)液中長(zhǎng)期存活與繁殖,因此可以推知該培養(yǎng)液具有選擇作用。(4)人的缺乏HGPRT酶突變細(xì)胞株(HGPRT-)和小鼠的缺乏TK酶細(xì)胞株(TK-)融合后并在HAT培養(yǎng)液中培養(yǎng),只有同時(shí)具有HGPRT酶和TK酶的融合細(xì)胞才可在HAT培養(yǎng)液中長(zhǎng)期存活與繁殖。融合細(xì)胞具有鼠的全部染色體,如果同時(shí)具有人的決定TK酶的基因,則融合細(xì)胞可以存活。只有具有17號(hào)染色體的融合細(xì)胞才能存活,由此可知人的TK酶基因位于17號(hào)染色體上。由于融合細(xì)胞具有鼠的全部染色體,因此該方法不能對(duì)鼠的基因進(jìn)行基因定位。答案:(1)遠(yuǎn)緣雜交不親和的障礙(生殖隔離)滅活病毒誘導(dǎo)融合(2)抗生素胰蛋白酶(3)選擇(4)TK酶17不能8.【解析】(1)限制酶具有特異性,即一種限制酶只能識(shí)別特定的核苷酸序列并在特定的位點(diǎn)切割。目的基因?yàn)闊晒馑孛富?由圖A判斷4種限制酶的識(shí)別序列和酶