2024高考生物二輪復(fù)習第1部分命題區(qū)域7選修部分第1講基因工程和細胞工程作業(yè)含解析

PAGEPAGE8第一講基因工程和細胞工程1．(2024·貴州模擬)人類生長因子是一種生物活性肽復(fù)合物。探討人員發(fā)覺轉(zhuǎn)人類生長因子基因豬可以產(chǎn)生和分泌人類生長因子，有助于促進細胞生長和傷口愈合。請回答下列問題：(1)常通過PCR技術(shù)來擴增獲得人類生長因子基因，與細胞內(nèi)的DNA聚合酶相比，擴增過程運用的DNA聚合酶最大的特點是__________。(2)如圖表示在培育轉(zhuǎn)人類生長因子基因豬的過程中，某技術(shù)環(huán)節(jié)的一個核心步驟。①該環(huán)節(jié)須要用到的工具酶是__________和DNA連接酶，這兩種工具酶的化學本質(zhì)都是__________。將該表達載體導(dǎo)入豬受精卵后，經(jīng)______________________技術(shù)使其持續(xù)發(fā)育成轉(zhuǎn)基因豬。②人類生長因子基因能在豬細胞中穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是____________________________________________________________________________________________________________________。③為檢測人類生長因子基因在轉(zhuǎn)基因豬的細胞內(nèi)是否發(fā)生轉(zhuǎn)錄，可用標記的____________作探針進行分子雜交檢測，分子雜交的原理是____________。解析：(1)采納PCR技術(shù)擴增目的基因的過程是在較高溫度下進行的，因此運用的DNA聚合酶最大的特點是耐高溫。(2)圖示為基因表達載體的構(gòu)建過程，這是基因工程的核心步驟。①構(gòu)建基因表達載體時，首先須要用限制酶切割含有目的基因的外源DNA和運載體，其次須要用DNA連接酶將目的基因與運載體連接形成重組DNA；這兩種工具酶的化學本質(zhì)都是蛋白質(zhì)。將該表達載體導(dǎo)入豬受精卵后，經(jīng)早期胚胎培育、胚胎移植技術(shù)使其持續(xù)發(fā)育成轉(zhuǎn)基因豬。②目的基因能在受體細胞中穩(wěn)定遺傳的關(guān)鍵是目的基因是否插到轉(zhuǎn)基因生物染色體的DNA上。③為檢測目的基因是否勝利轉(zhuǎn)錄，可采納分子雜交技術(shù)，即用標記的目的基因作探針進行分子雜交檢測，分子雜交的原理是堿基互補配對。答案：(1)耐高溫(2)①限制酶蛋白質(zhì)早期胚胎培育、胚胎移植②人類生長因子基因是否插到轉(zhuǎn)基因豬染色體的DNA上③人類生長因子基因堿基互補配對2．如圖是利用β乳球蛋白(BLG)基因5′端調(diào)控序列和人乳鐵蛋白(hLF)基因構(gòu)建能在羊乳腺細胞特異性表達的運載體的簡要流程圖，請據(jù)圖回答下列問題：(1)②為PCR過程，除了要加入引物、原料外，還須要加入________________，在此過程中引物的作用是____________________________________________________________________________________________________________________。(2)BamHⅠ的識別序列為—G↓GATTC—，HindⅢ的識別序列為—A↓AGCTT—，選用這兩種酶進行操作的意義是________________________________________，除此之外，③過程還須要________酶。(3)BLG基因5′端調(diào)控序列能使hLF基因在羊的乳腺細胞中特異性表達，這是因為____________________________________________________________________________________________________________________。(4)要獲得能表達目的基因的羊，應(yīng)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入羊的________(填“乳腺細胞”“去核卵細胞”或“受精卵”)，獲得優(yōu)良胚胎后，為了提高胚胎的利用率，常采納________的方法來處理胚胎。解析：(1)PCR過程中，除了要加入引物、原料外，還須要加入耐高溫的DNA聚合酶和模板，引物的作用是使DNA聚合酶能夠從引物的3′端起先連接脫氧核苷酸。(2)BamHⅠ和HindⅢ切割形成的黏性末端不同，選用這兩種酶切割目的基因和質(zhì)粒，目的是避開目的基因和運載體產(chǎn)生的末端隨意連接(環(huán)化連接)。構(gòu)建基因表達載體還須要DNA連接酶。(3)BLG基因5′端調(diào)控序列作為啟動子，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動hLF基因轉(zhuǎn)錄出mRNA，所以能使hLF基因在羊的乳腺細胞中特異性表達。(4)高度分化的動物細胞難以表達全能性，而受精卵易于表達全能性，要獲得能表達目的基因的羊，應(yīng)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入羊的受精卵，獲得優(yōu)良胚胎后，為提高胚胎的利用率，常采納胚胎分割的方法來處理胚胎。答案：(1)耐高溫的DNA聚合酶、模板使DNA聚合酶能夠從引物的3′端起先連接脫氧核苷酸(2)避開目的基因和運載體產(chǎn)生的末端隨意連接(環(huán)化連接)DNA連接(3)BLG基因5′端調(diào)控序列作為啟動子，是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動hLF基因轉(zhuǎn)錄出mRNA(4)受精卵胚胎分割3．(2024·湖北模擬)人血清白蛋白(HSA)是血漿中含量最豐富的蛋白質(zhì)，在維持血漿滲透壓、抗凝血等方面起著重要作用，具有重要的醫(yī)用價值。如圖是用基因工程技術(shù)獲得重組HSA(rHSA)的兩條途徑。(1)為獲得HSA基因，首先要提取人血細胞中的mRNA，利用__________法合成cDNA，再利用__________技術(shù)進行快速擴增，在這一過程中，須要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便依據(jù)這一序列合成__________。(2)構(gòu)建在水稻胚乳細胞內(nèi)特異表達rHSA的載體時，須要選擇水稻胚乳細胞啟動子，而不能選擇其他物種和組織細胞的啟動子，緣由可能是____________________。(3)在利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細胞的過程中，為了吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細胞，需添加__________物質(zhì)。(4)選用大腸桿菌作為受體細胞的優(yōu)點有____________(答出兩點即可)。但相比于水稻胚乳細胞，利用大腸桿菌獲得的rHSA也有一些缺點，請從生物膜系統(tǒng)的角度進行分析____________________________________________________________________________________________________________________。(5)利用上述方法獲得的rHSA不能干脆用于臨床醫(yī)療，你推想的緣由是____________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)利用mRNA為模板合成cDNA的過程為逆轉(zhuǎn)錄；獲得的cDNA一般采納PCR技術(shù)進行擴增，擴增時須要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便依據(jù)這一序列合成引物。(2)由于啟動子具有(物種及組織)特異性，所以構(gòu)建能在水稻胚乳細胞內(nèi)特異表達rHSA的載體時，須要選擇水稻胚乳細胞啟動子，而不能選擇其他物種和組織細胞的啟動子。(3)在利用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化水稻受體細胞的過程中，需添加酚類物質(zhì)，目的是為了吸引農(nóng)桿菌移向水稻受體細胞。(4)大腸桿菌是原核生物，具有繁殖快、單細胞、遺傳物質(zhì)少等優(yōu)點，常作為基因工程的受體細胞；但是大腸桿菌沒有生物膜系統(tǒng)(或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體)，不能對rHSA進行深加工，獲得的rHSA可能沒有生物活性。(5)依據(jù)以上分析已知，通過以上方法獲得的rHSA可能沒有生物活性(或功能性較差或rHSA可能有平安隱患)，因此不能干脆用于臨床醫(yī)療。答案：(1)逆轉(zhuǎn)錄(或反轉(zhuǎn)錄)PCR引物(2)啟動子具有(物種及組織)特異性(3)酚類(4)繁殖快、單細胞、遺傳物質(zhì)少大腸桿菌沒有生物膜系統(tǒng)(或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體)，不能對rHSA進行深加工(5)rHSA可能沒有生物活性或功能性較差或rHSA可能有平安隱患4．(2024·宜賓模擬)如圖為培育藍玫瑰的過程(字母A代表相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，數(shù)字代表過程或方法)?；卮鹣铝袉栴}：(1)可以依據(jù)基因的____________________________________________________________________________________________________________________(答出三點)等特性，從基因文庫中得到我們所須要的目的基因，如藍色素基因。(2)過程①須要用到的工具酶有______________。經(jīng)③和④得到藍玫瑰的過程體現(xiàn)了植物細胞的__________。(3)一個基因表達載體的組成，除了目的基因以外，還必需有啟動子、終止子和標記基因等。標記基因的作用是____________________________________________________________________________________________________________________。(4)過程②中采納最多的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。采納農(nóng)桿菌感染時，常將含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與受傷的葉片等共同培育，采納受傷葉片的緣由是____________________________________________________________________________________________________________________。(5)可以通過____________的方法來檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)。解析：(1)從基因文庫中得到我們所須要的目的基因，可依據(jù)基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色體上的位置、基因轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物mRNA、基因的表達產(chǎn)物蛋白質(zhì)等特性。(2)過程①是基因表達載體構(gòu)建，須要運用的工具酶是限制酶和DNA連接酶，經(jīng)③和④得到藍玫瑰的過程體現(xiàn)了植物細胞的全能性。(3)一個基因表達載體的組成，除了目的基因以外，還必需有啟動子、終止子和標記基因等。標記基因的作用是為了鑒別受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來。(4)采納農(nóng)桿菌感染時，常將含重組質(zhì)粒的農(nóng)桿菌與受傷的葉片等共同培育，采納受傷葉片的緣由是受傷的葉片傷口處的細胞能分泌酚類化合物，吸引農(nóng)桿菌移向細胞。(5)檢測目的基因是否翻譯成蛋白質(zhì)可采納抗原—抗體雜交的方法。答案：(1)核苷酸序列、基因的功能、基因在染色體上的位置、基因轉(zhuǎn)錄的產(chǎn)物mRNA、基因的表達產(chǎn)物蛋白質(zhì)(2)限制酶和DNA連接酶全能性(3)為了鑒別受體細胞中是否含有目的基因，從而將含有目的基因的細胞篩選出來(4)受傷的葉片傷口處的細胞能分泌酚類化合物，吸引農(nóng)桿菌移向細胞(5)抗原—抗體雜交5．(2024·鹽城期末)人參是一種珍貴藥材，具有良好的滋補作用。口服α-干擾素在慢性乙肝、丙肝及部分腫瘤的治療中有肯定療效。如圖為科研人員制備能合成干擾素的人參愈傷組織細胞的流程，①～④表示相關(guān)的操作，標記基因是四環(huán)素抗性基因，EcoRⅠ、BamHⅠ為限制酶，它們的識別序列及切割位點如表所示。請回答下列問題：限制酶識別序列和切割位點EcoRⅠ↓GAATTCBamHⅠ↓GGATCC(1)若用圖中所示的限制酶BamHⅠ切割外源DNA，形成的黏性末端可以表示為__________。(2)本試驗中運用雙酶切的主要優(yōu)點是能使目的基因__________插入運載體中，削減自連。(3)過程②所構(gòu)建的基因表達載體中未標注出的必需元件還有__________；過程③中需先用Ca2＋處理根瘤農(nóng)桿菌以獲得__________細胞；侵染時應(yīng)選用能在含__________的培育基上生長的根瘤農(nóng)桿菌。(4)過程④可用__________雜交技術(shù)檢測受體細胞中是否表達干擾素?？蒲腥藛T探討發(fā)覺轉(zhuǎn)干擾素基因的人參愈傷組織加工成的藥物比單純干擾素的療效要好，說明白干擾素和人參中的有效成分在增加免疫調(diào)整等方面發(fā)揮著__________作用。(5)若想獲得能分泌人的干擾素的轉(zhuǎn)基因哺乳動物，受體細胞要選擇__________。解析：(1)依據(jù)限制酶BamHⅠ的識別序列和切割位點可知，其切割形成的黏性末端可以表示為。(2)運用不同酶切可保證目的基因定向插入運載體中，保證目的基因能夠正確表達。(3)基因表達載體的組成包括目的基因、標記基因、啟動子、終止子和復(fù)制原點，因此過程②所構(gòu)建的基因表達載體中未標注出的必需元件還有復(fù)制原點；微生物細胞作為受體細胞時，須要鈣離子處理使其變?yōu)楦惺軕B(tài)細胞，即過程③中需先用Ca2＋處理根瘤農(nóng)桿菌以便將基因表達載體導(dǎo)入細胞。標記基因是四環(huán)素抗性基因，因此侵染時應(yīng)選用能在含四環(huán)素的培育基上生長的根瘤農(nóng)桿菌。(4)檢測目的基因是否表達產(chǎn)生相應(yīng)的蛋白質(zhì)可采納抗原—抗體雜交技術(shù)?？蒲腥藛T探討發(fā)覺轉(zhuǎn)干擾素基因的人參愈傷組織加工成的藥物比單純干擾素的療效要好，說明白干擾素和人參中的有效成分在增加免疫調(diào)整等方面發(fā)揮著協(xié)同(或相互促進)作用。(5)培育轉(zhuǎn)基因動物，需將含目的基因的重組質(zhì)粒導(dǎo)入受精卵，因為受精卵的全能性最高。答案：(1)(2)定向(3)復(fù)制原點感受態(tài)四環(huán)素(4)抗原—抗體協(xié)同(或相互促進)(5)受精卵6．(2024·金臺區(qū)期中)干擾素是動物體內(nèi)合成的一種蛋白質(zhì)，可以用于治療病毒感染和癌癥，但體外保存相當困難，假如將其分子中的一個半胱氨酸變成絲氨酸，就可以在－70℃條件下保存半年，給廣闊患者帶來了福音。蛋白質(zhì)的合成是受基因限制的，因此獲得能夠限制合成“可以保存的干擾素”的基因是生產(chǎn)的關(guān)鍵，依據(jù)以下技術(shù)原理，設(shè)計試驗流程，讓動物生產(chǎn)“可以保存的干擾素”：(1)圖流程屬于____________工程范疇。流程中的A是__________________，流程B是__________________。(2)基因工程在原則上只能生產(chǎn)________________的蛋白質(zhì)，而該工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系為基礎(chǔ)，通過__________或____________，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，進而確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得__________基因，再經(jīng)表達、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還須要對蛋白質(zhì)的生物功能進行鑒定。從而制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿意人類的生產(chǎn)和生活須要。(3)蛋白質(zhì)工程實施的難度很大，緣由是蛋白質(zhì)具有非常困難的____________結(jié)構(gòu)。(4)對自然蛋白質(zhì)進行改造，應(yīng)當干脆對__________(填“蛋白質(zhì)分子”或“基因”)的操作來實現(xiàn)。解析：(1)圖流程屬于蛋白質(zhì)工程范疇。流程中的A是預(yù)期的蛋白質(zhì)功能，流程B是推想應(yīng)有的氨基酸序列。(2)基因工程在原則上只能生產(chǎn)自然界已存在的蛋白質(zhì)，而該工程是以蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)規(guī)律及其與生物功能的關(guān)系為基礎(chǔ)，通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質(zhì)進行改造，進而確定相對應(yīng)的脫氧核苷酸序列，據(jù)此獲得功能基因，再經(jīng)表達、純化獲得蛋白質(zhì)，之后還須要對蛋白質(zhì)的生物功能進行鑒定。從而制造一種新的蛋白質(zhì)，以滿意人類的生產(chǎn)和生活須要。(3)蛋白質(zhì)工程實施的難度很大，緣由是蛋白質(zhì)具有非常困難的空間(或高級)結(jié)構(gòu)。(4)對自然蛋白質(zhì)進行改造，應(yīng)當干脆對基因的操作來實現(xiàn)。答案：(1)蛋白質(zhì)預(yù)期的蛋白質(zhì)功能推想應(yīng)有的氨基酸序列(2)自然界已存在基因修飾基因合成功能(3)空間(或高級)(4)基因7．紫杉醇是紅豆杉細胞中產(chǎn)生的一種高效抗癌物質(zhì)，在植物體中含量極低。為取代從自然植株中提取紫杉醇的方式，可通過植物組織培育和細胞培育技術(shù)來獲得，其過程為：獲得紅豆杉外植體→消毒→誘導(dǎo)愈傷組織→細胞培育→提取紫杉醇?；卮鹣铝袉栴}：(1)獲得的外植體首先要通過__________過程培育出愈傷組織。下表為四種不同外植體在相同培育條件下誘導(dǎo)愈傷組織的試驗結(jié)果，由表中結(jié)果可知誘導(dǎo)愈傷組織較相宜的兩種外植體分別是______________。外植體愈傷組織體積誘導(dǎo)率(%)不帶葉莖段很大99.5帶葉莖段很小90葉片很小20成熟胚較大80注：誘導(dǎo)率(%)＝(形成的愈傷組織數(shù)量/接種的外植體數(shù)量)×100%。(2)將愈傷組織接種到相宜培育液中進行細胞培育，細胞培育的過程____________(填“體現(xiàn)”或“未體現(xiàn)”)細胞的全能性，理由是__________________________。據(jù)圖分析2,4D對細胞生長和紫杉醇合成的作用分別是__________________________，為獲得最大紫杉醇總產(chǎn)量，最適合的2,4D濃度應(yīng)為__________mg/L。注：生長速率＝每天每升培育基中增加的細胞干重克數(shù)。(3)與從自然植株中提取相比，利用上述技術(shù)生產(chǎn)紫杉醇的重要意義是____________________________________(答出兩點)。解析：(1)獲得的外植體首先要通過脫分化過程培育出愈傷組織。由表中結(jié)果可知，不帶葉莖段、成熟胚誘導(dǎo)形成的愈傷組織體積較大，誘導(dǎo)率也相對較高，說明誘導(dǎo)愈傷組織較相宜的兩種外植體分別是不帶葉莖段、成熟胚。(2)將愈傷組織接種到相宜培育液中進行細胞培育，細胞培育的過程未體現(xiàn)細胞的全能性，理由是此過程中細胞沒有再分化，沒有發(fā)育成完整的植株。據(jù)圖分析2,4-D對細胞生長和紫杉醇合成的作用分別是促進細胞生長，抑制紫杉醇的合成。最適合的2,4-D濃度應(yīng)為1.0mg/L。(3)與從自然植株中提取相比，利用上述技術(shù)生產(chǎn)紫杉醇的重要意義是提高了紫杉醇的產(chǎn)量，愛護了紅豆杉資源。答案：(1)脫分化不帶葉莖段、成熟胚(2)未體現(xiàn)此過程中細胞沒有再分化，沒有發(fā)育成完整的植株促進細胞生長，抑制紫杉醇的合成1.0(3)提高了紫杉醇的產(chǎn)量，愛護了紅豆杉資源8．(2024·新疆一模)p27蛋白是組成猴免疫缺陷病毒(SIV)的蛋白質(zhì)，圖1是制備p27蛋白單克隆抗體的過程。(1)在進行動物細胞培育時，要對培育液和全部培育用具進行無菌處理，通常還要在細胞培育液中添加肯定量的__________，以防培育過程中發(fā)生污染。細胞培育也須要相宜的氣體環(huán)境，所需氣體主要有__________________。(2)細胞內(nèi)合成核酸的代謝途徑如圖2所示：B淋巴細胞可通過途徑Ⅰ和途徑Ⅱ合成核酸，骨髓瘤細胞不能合成酶X，只能通過途徑Ⅰ合成核酸，物質(zhì)C可抑制途徑Ⅰ，經(jīng)過程①可得到的兩兩融合的細胞有________________________，在過程②的培育基中加入物質(zhì)C能篩選出__________