2021届高考生物二轮复习-课时练基因工程与细胞工程.doc

2021届高考生物二轮复习 课时练基因工程与细胞工程2021届高考生物二轮复习 课时练基因工程与细胞工程年级：姓名：- 12 -高考模拟课下达标（十五） 基因工程与细胞工程1(2019揭阳一模)虫草中的超氧化物歧化酶(PSSOD)具有抗衰老作用。研究人员培育了能合成PSSOD的转基因酵母菌。请结合如图所示回答问题：(1)如图所示的基因表达载体含有启动子，它是_聚合酶识别并结合的位点。(2)将图中的基因表达载体用Hind 和ApaL完全酶切后，可得到_种DNA片段。由于基因表达载体存在氨苄青霉素抗性基因，因此不能导入用于食品生产的酵母菌中，原因是_。据图分析，可用_切除该抗性基因的部分片段使其失效，再用DNA连接酶使表达载体重新连接起来。(3)作为受体细胞的酵母菌缺失URA3基因，必须在含有尿嘧啶的培养基中才能存活，因此，图示表达载体上的URA3基因可作为_，供鉴定和选择；为了筛选出成功导入表达载体的酵母菌，所使用的培养基_(填“需要”或“不需要”)添加尿嘧啶。(4)构建基因组文库是获取目的基因的常用方法。与基因组文库相比，cDNA文库的基因数相对要少，原因是_。根据农杆菌可将目的基因导入双子叶植物的机理，若想将一个抗病基因导入小麦(单子叶植物)，从理论上说，你认为应该怎样做？_。解析：(1)启动子是RNA聚合酶识别并结合的位点。(2)图中基因表达载体含有1个Hind 切割位点和2个ApaL切割位点，因此将图中的基因表达载体用Hind 和ApaL完全酶切后，可得到3种DNA片段。由于基因表达载体存在氨苄青霉素抗性基因，因此不能导入用于食品生产的酵母菌中，原因是氨苄青霉素抗性基因表达的产物通过食品进入人体后，会使氨苄青霉素在人体内所起的杀菌作用减弱或失效(“使人体对抗生素产生抗性”或“会使人体对抗生素不敏感”)。由图可知，限制酶ApaL的切割位点位于抗性基因上，因此可用ApaL切除该抗性基因的部分片段使其失效，再用DNA连接酶使表达载体重新连接起来。(3)作为受体细胞的酵母菌缺失URA3基因，必须在含有尿嘧啶的培养基中才能存活，因此，图示表达载体上的URA3基因可作为标记基因，供鉴定和选择；因为只有含有重组质粒的酵母菌才能在该培养基上生存，因此为了筛选出成功导入表达载体的酵母菌，所使用的培养基不需要添加尿嘧啶。(4)cDNA文库只能收集到生物发育到某时期已发生转录的基因(cDNA文库是用某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的DNA片段，因此只含有某种生物已转录的基因)，而基因组文库能收集到全部基因。因此与基因组文库相比，cDNA文库的基因数相对要少。根据农杆菌可将目的基因导入双子叶植物的机理，若想将一个抗病基因导入小麦(单子叶植物)，从理论上说，应该要选择合适(可以侵染单子叶植物)的农杆菌菌株；要加趋化和诱导的物质，一般为乙酰丁香酮等(或酚类物质和糖类物质)。答案：(1)RNA(2)3氨苄青霉素抗性基因表达的产物通过食品进入人体后，会使氨苄青霉素在人体内所起的杀菌作用减弱或失效(“使人体对抗生素产生抗性”或“会使人体对抗生素不敏感”)ApaL(3)标记基因不需要(4)cDNA文库只能收集到生物发育到某时期已发生转录的基因(cDNA文库是用某种生物发育的某个时期的mRNA反转录产生的DNA片段，因此只含有某种生物已转录的基因)，而基因组文库能收集到全部基因要选择合适(可以侵染单子叶植物)的农杆菌菌株；要加趋化和诱导的物质，一般为乙酰丁香酮等(或酚类物质和糖类物质)2(2019青岛一模)长春花是原产于非洲东海岸的野生花卉，其所含的长春碱具有良好的抗肿瘤作用。基因tms的编码产物能促进生长素的合成，科研人员利用基因tms构建重组Ti质粒，对愈伤组织进行遗传改造，解决了长春碱供不应求的问题，操作流程如下。请回答下列问题： (1)过程是指_，过程采用的方法是_。(2)从_(填“基因组文库”或“cDNA文库”)中获取的基因tms含有启动子，启动子的功能是_。作为运载体的Ti质粒应含有_，用以筛选含目的基因的细胞。(3)用PCR技术扩增目的基因，目的基因DNA受热变性后解链为单链，_与单链相应互补序列结合，然后在_的作用下延伸，如此重复循环。(4)长春碱杀死癌细胞的同时对正常细胞也有毒性作用，为降低长春碱对正常细胞的毒性，可以利用_制备技术制成“生物导弹”进行靶向治疗。解析：(1)图中是指脱分化；中将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法。(2)基因组文库中获取的基因含有启动子；启动子的功能是驱动目的基因转录出mRNA；标记基因的作用是筛选含目的基因的细胞。(3)PCR技术是在较高温度下进行的，需要Taq酶。(4)长春碱杀死癌细胞的同时对正常细胞也有毒性作用，为降低长春碱对正常细胞的毒性，可以利用单克隆抗体制备技术制成“生物导弹”进行靶向治疗。答案：(1)脱分化农杆菌转化法(2)基因组文库驱动目的基因转录出mRNA标记基因(3)引物Taq酶(4)单克隆抗体3(2019崇明区一模)回答下列有关现代生物技术的问题：亨廷顿舞蹈病是由单基因(HTT)突变导致的神经退行性疾病，中科院利用基因编辑(CRISPR/Cas9)技术首个成功培育出亨廷顿舞蹈病的基因“敲入”猪模型，为制备其它神经退行性疾病大动物模型提供了技术范本和理论依据。具体操作过程如图。(1)基因编辑技术所使用的CRISPR/Cas9系统需要对特定的DNA序列识别并切割，其功能类似于基因工程工具酶中的_。(2)过程所利用的生物技术是_。过程体现的生物学原理是_。(3)根据图中信息，结合已有知识判断，基因编辑技术与转基因技术所利用的遗传学原理均是_。(4)图中成纤维细胞中的目的基因是_。A猪的HTT基因B人的HTT基因C含人突变HTT基因片段的猪的HTT基因D猪的突变HTT基因(5)在此研究之前，研究人员已建立转基因亨廷顿舞蹈病的猪模型，但出生不久后即死亡。由图可知，基因“敲入”猪模型比转基因猪模型优势在于_。A可以表现出亨廷顿舞蹈病的症状B致病基因可遗传给后代C培育的时间较短D发生突变的概率更高解析：(1)基因工程工具酶是限制酶和DNA连接酶，其中限制酶能够识别双链DNA分子的某种特定脱氧核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，而DNA连接酶能将两个具有相同末端的DNA片段连接。所以基因编辑技术所使用的 CRISPR/Cas9 系统功能类似于基因工程工具酶中的限制酶。(2)从题图中可以看出，过程是将含有目的基因的成纤维细胞的细胞核移入去核的卵细胞中，所利用的生物技术是细胞核移植技术，过程是重组细胞发育成早期胚胎的过程，体现的生物学原理是动物细胞核的全能性。(3)转基因技术所利用的遗传学原理是基因重组，从图中看，基因编辑技术也是进行了基因重组。(4)从题图中可知，科学家将人的突变HTT基因的部分片段敲入了猪的HTT基因中，得到了一个重组的目的基因，因此图中成纤维细胞中的目的基因是含人突变 HTT 基因片段的猪的 HTT 基因。(5)在转基因亨廷顿舞蹈病的猪模型中，可以明显地观察到相应的病理特征和行为变化。但是，由于表达外源性致病基因片段的毒性过强，实验中的转基因猪基本在出生后较短时间内死亡，同时无法传代。因此，没有办法达到筛选治疗疾病的药物的目的。而基因“敲入”猪模型不存在这样的问题，可以将致病基因遗传给后代。答案：(1)限制酶(2)细胞核移植技术动物细胞核的全能性(3)基因重组(4)C(5)B4(2019南通期末)已知细胞合成DNA有D和S两条途径，其中D途径能被氨基蝶呤阻断。人淋巴细胞中有这两种DNA的合成途径，但一般不能无限增殖。鼠骨髓瘤细胞中尽管没有S途径，但能不断分裂增殖。将这两种细胞在培养皿中混合，加促融剂促进细胞融合，获得杂种细胞，并生产单克隆抗体。请回答：(1)生产单克隆抗体时，一般不直接利用一个 B 淋巴细胞，主要原因是_。(2)过程中，常用的与植物细胞融合不同的诱导因素是_。(3)过程为_培养；为了从培养液中分离出杂种细胞，需在过程向培养液中加入_，理由是杂交瘤细胞可利用_途径合成 DNA，从而才能在该培养液中增殖。(4)过程的目的是选育出_细胞，需要进行克隆化培养和抗体检测，克隆化的方法最常用的是有限稀释法，即稀释细胞到 310 个细胞/mL，每孔滴入_(填“0.1”“1”或“10”) mL细胞稀释液。(5)表示杂交瘤细胞的扩大培养，其既可在体外培养，也可注射到小鼠_内培养。与体外培养相比，体内培养的优点是_。解析：(1)B淋巴细胞不能无限增殖，故生产单克隆抗体时，一般不直接利用一个B淋巴细胞。(2)过程中，常用的与植物细胞融合不同的诱导因素是灭活的病毒。(3)过程为动物细胞培养；在培养液中加入氨基蝶呤，培养后收集增殖细胞。加入氨基蝶呤后，使D合成途径阻断，仅有D合成途径的骨髓细胞及其彼此融合的细胞就不能增殖，淋巴细胞一般不分裂增殖。因此培养液中加入该物质后，不能生长的细胞有骨髓瘤细胞、融合的淋巴细胞、融合的骨髓瘤细胞、淋巴细胞。人淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后的杂种细胞可以利用淋巴细胞中的S途径合成DNA而增殖。(4)过程的目的是选育出能产生特定抗体的杂交瘤细胞，需要进行克隆化培养和抗体检测，克隆化的方法最常用的是有限稀释法，即稀释细胞到 310 个细胞/mL，每孔滴入0.1 mL 细胞稀释液。(5)表示杂交瘤细胞的扩大培养，其既可在体外培养，也可注射到小鼠腹腔内培养。与体外培养相比，体内培养的优点是无需再提供营养物质以及无菌环境，操作简便。答案：(1)B淋巴细胞不能无限增殖(2)灭活的病毒(3)动物细胞氨基蝶呤淋巴细胞中的S(4)能产生特定抗体的杂交瘤0.1(5)腹腔无需再提供营养物质以及无菌环境，操作简便5(2019贵州模拟)人类生长因子是一种生物活性肽复合物。研究人员发现转人类生长因子基因猪可以产生和分泌人类生长因子，有助于促进细胞生长和伤口愈合。请回答下列问题：(1)常通过PCR技术来扩增获得人类生长因子基因，与细胞内的DNA聚合酶相比，扩增过程使用的DNA聚合酶最大的特点是_。(2)如图表示在培育转人类生长因子基因猪的过程中，某技术环节的一个核心步骤。该环节需要用到的工具酶是_和DNA连接酶，这两种工具酶的化学本质都是_。将该表达载体导入猪受精卵后，经_技术使其持续发育成转基因猪。人类生长因子基因能在猪细胞中稳定遗传的关键是_。为检测人类生长因子基因在转基因猪的细胞内是否发生转录，可用标记的_作探针进行分子杂交检测，分子杂交的原理是_。解析：(1)采用PCR技术扩增目的基因的过程是在较高温度下进行的，因此使用的DNA聚合酶最大的特点是耐高温。(2)图示为基因表达载体的构建过程，这是基因工程的核心步骤。构建基因表达载体时，首先需要用限制酶切割含有目的基因的外源DNA和运载体，其次需要用DNA连接酶将目的基因与运载体连接形成重组DNA；这两种工具酶的化学本质都是蛋白质。将该表达载体导入猪受精卵后，经早期胚胎培养、胚胎移植技术使其持续发育成转基因猪。目的基因能在受体细胞中稳定遗传的关键是目的基因是否插到转基因生物染色体的DNA上。为检测目的基因是否成功转录，可采用DNA分子杂交技术，即用标记的目的基因作探针进行分子杂交检测，分子杂交的原理是碱基互补配对。答案：(1)耐高温(2)限制酶蛋白质早期胚胎培养、胚胎移植人类生长因子基因是否插到转基因猪染色体的DNA上人类生长因子基因碱基互补配对6(2019梅州一模)电影中，“蜘蛛侠”能产生高强度的蜘蛛丝，现实中的基因工程也创造出了“蜘蛛羊”。该羊的乳汁中含有蛛丝蛋白，高强度的蛛丝蛋白可制成防弹背心、降落伞绳等用于许多重要的特种工业领域、还可被制成人造韧带和人造肌腱等医学用品为人类健康带来福音。生产流程如图，请回答相关问题：(1)为保证实验成功，产生蛛丝蛋白的基因需要从_(填“基因组”或“cDNA”)文库中获取。(2)将蛛丝蛋白基因和运载体通过甲过程形成的X为_，该过程通常用相同的限制酶进行切割，原因是_。(3)细胞培养过程中，为防止代谢产物积累对细胞造成伤害，应采取的措施是_，将细胞置于5%CO2气体环境中的目的是_。(4)在早期胚胎的培养中，因为我们对细胞所需的营养条件还没有完全搞清楚，因此往往还需要添加_。将获得的重组细胞培养成早期胚胎后，需要移植到经过_处理的代孕母羊子宫内。(5)蜘蛛羊的性状除了能产生蛛丝蛋白外，与提供ES受体细胞的个体不完全相同的原因有_。(答出两点即可)解析：(1)cDNA文库是利用mRNA反转录获得的，除去了基因结构中内含子的干扰，实验容易成功。(2)甲表示基因表达载体的构建过程，因此该过程形成的X为基因表达载体；构建基因表达载体时通常用相同的限制酶进行切割，这样可以使目的基因和运载体有相同的黏性末端，便于连接。(3)细胞培养过程中，为防止代谢产物积累对细胞造成伤害，应定期更换培养液；将细胞置于5%CO2气体环境中的目的是维持pH的相对稳定。(4)在早期胚胎的培养中，因为我们对细胞所需的营养条件还没有完全搞清楚，因此往往还需要添加动物血清。将获得的重组细胞培养成早期胚胎后，需要移植到经过同期发情处理的代孕母羊子宫内。(5)蜘蛛羊的性状除了能产生蛛丝蛋白外，与提供ES受体细胞的个体不完全相同的原因有：性状是基因与环境共同作用的结果；个体发育过程中有可能发生基因突变(变异)等。答案：(1)cDNA(2)(蛛丝蛋白)基因表达载体使目的基因和运载体有相同的黏性末端，便于连接(3)定期更换培养液维持pH的相对稳定(4)动物血清同期发情(5)性状是基因与环境共同作用的结果；个体发育过程中有可能发生基因突变(变异)等7人血清白蛋白(HSA)是血浆中含量最丰富的蛋白质，在维持血浆渗透压、抗凝血等方面起着重要作用，具有重要的医用价值。如图是用基因工程技术获取重组HSA(rHSA)的两条途径。(1)为获取HSA基因，首先要提取人血细胞中的mRNA，利用_法合成cDNA，再利用_技术进行快速扩增，在这一过程中，需要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成_。(2)构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体时，需要选择水稻胚乳细胞启动子，而不能选择其他物种和组织细胞的启动子，原因可能是_。(3)在利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，为了吸引农杆菌移向水稻受体细胞，需添加_物质。(4)选用大肠杆菌作为受体细胞的优点有_(答出两点即可)。但相比于水稻胚乳细胞，利用大肠杆菌获得的rHSA也有一些缺点，请从生物膜系统的角度进行分析_。(5)利用上述方法获得的rHSA不能直接用于临床医疗，你推测的原因是_。解析：(1)利用mRNA为模板合成cDNA的过程为逆转录；获得的cDNA一般采用PCR技术进行扩增，扩增时需要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。(2)由于启动子具有(物种及组织)特异性，所以构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体时，需要选择水稻胚乳细胞启动子，而不能选择其他物种和组织细胞的启动子。(3)在利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，目的是为了吸引农杆菌移向水稻受体细胞。(4)大肠杆菌是原核生物，具有繁殖快、单细胞、遗传物质少等优点，常作为基因工程的受体细胞；但是大肠杆菌没有生物膜系统(或内质网和高尔基体)，不能对rHSA进行深加工，获得的rHSA可能没有生物活性。(5)根据以上分析已知，通过以上方法获得的rHSA可能没有生物活性(或功能性较差或rHSA可能有安全隐患)，因此不能直接用于临床医疗。答案：(1)反转录PCR引物(2)启动子具有(物种及组织)特异性(3)酚类(4)繁殖快；单细胞；遗传物质少大肠杆菌没有生物膜系统(或内质网和高尔基体)，不能对rHSA进行深加工(5)rHSA可能没有生物活性或功能性较差或rHSA可能有安全隐患8(2019佛山一模)紫杉醇是目前最好的抗肿瘤药物之一，但其药源植物红豆杉十分稀缺。大多数红豆杉细胞培养物的紫杉醇产量较低，研究人员通过构建紫杉醇合成关键酶(Bapt)基因的超表达载体来提高紫杉醇产量，其流程如图所示。(1)过程使用的工具酶分别是_和_。(2)p1303载体上有一种叫增强子的元件，结合题意推测增强子的作用是_。除了与目的基因表达有关的功能元件之外，p1303载体上还应有_标记基因和_。(3)能否通过Bapt基因探针来检测步骤是否成功？为什么？_。(4)为检验最终的实验目的是否达到，还应检测_。解析：(1)为逆转录过程，需要逆转录酶的催化；为PCR扩增过程，该过程需要使用Taq酶。(2)根据题干信息可知，p1303载体上增强子的作用是促进Bapt基因的表达。基因表达载体的组成包括启动子、终止子、标记基因、目的基因、复制原点等，由图可知，标记基因是潮霉素抗性基因，因此除了与目的基因表达有关的功能元件(启动子和终止子)之外，p1303载体上还应有标记基因(潮霉素抗性基因)和复制原点。(3)因为红豆杉细胞中本身存在Bapt基因，不管超表达载体是否成功导入，都能与Bapt基因探针形成杂交分子，因此不能通过Bapt基因探针来检测步骤是否成功。(4)根据题干信息可知，为检验最终的实验目的是否达到，还应检测紫杉醇的产量。答案：(1)逆转录酶Taq酶(2)促进Bapt基因的表达潮霉素复制原点(3)不能，因为红豆杉细胞中本身存在Bapt基因，不管超表达载体是否成功导入，都能与Bapt基因探针形成杂交分子(4)紫杉醇的产量9紫杉醇是红豆杉细胞中产生的一种高效抗癌物质，在植物体中含量极低。为取代从天然植株中提取紫杉醇的方式，可通过植物组织培养和细胞培养技术来获取，其过程为：获取红豆杉外植体消毒诱导愈伤组织细胞培养提取紫杉醇。回答下列问题：(1)获取的外植体首先要通过_过程培养出愈伤组织。下表为四种不同外植体在相同培养条件下诱导愈伤组织的实验结果，由表中结果可知诱导愈伤组织较适宜的两种外植体分别是_。外植体愈伤组织体积诱导率(%)不带叶茎段很大99.5带叶茎段很小902叶片很小20成熟胚较大80注：诱导率(%)(形成的愈伤组织数量/接种的外植体数量)100%(2)将愈伤组织接种到适宜培养液中进行细胞培养，细胞培养的过程_(填“体现”或“未体现”)细胞的全能性，理由是_。据图分析2,4D对细胞生长和紫杉醇合成的作用分别是_，为获得最大紫杉醇总产量，最适合的2,4D浓度应为_(填“0.5”、“1.0”或“2.0”)mg/L。(3)与从天然植株中提取相比，利用上述技术生产紫杉醇的重要意义是_(答出两点)。解析：(1)获取的外植体首先要通过脱分化过程培养出愈伤组织。由表中结果可知，不带叶茎段、成熟胚诱导形成的愈伤组织体积较大，诱导率也相对较高，说明诱导愈伤组织较适宜的两种外植体分别是不带叶茎段、成熟胚。(2)将愈伤组织接种到适宜培养液中进行细胞培养，细胞培养的过程未体现细胞的全能性，理由是此过程中细胞没有再分化，没有发育成完整的植株。据图分析2,4D对细胞生长和紫杉醇合成的作用分别是促进细胞生长和抑制紫杉醇的合成。最适合的2,4D浓度应为1.0 mg/L。(3)与从天然植株中提取相比，利用上述技术生产紫杉醇的重要意义是提高了紫杉醇的产量，保护了红豆杉资源。答案：(1)脱分化不带叶茎段、成熟胚(2)未体现此过程中细胞没有再分化，没有发育成完整的植株 促进细胞生长，抑制紫杉醇的合成1.0(3)提高了紫杉醇的产量，保护了红豆杉资源