专题15 基因工程和细胞工程-2018年高考生物二轮复习精品资料（教师版）

专业文档1．在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kan)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。如图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答下列问题：(1)A过程需要的酶有________和________________。(2)要把重组质粒导入土壤农杆菌，首先必须用________处理土壤农杆菌，使土壤农杆菌转变为________态；然后将__________________在缓冲液中混合培养完成转化过程。(3)含有重组质粒的土壤农杆菌侵染离体棉花叶片组织后，将离体棉花叶片组织培养成再生植株要经过C____________和E____________。如果要确保再生植株中含有抗虫基因，可在C过程的培养基中加入________________________________________。(4)目的基因能否在棉花植株体内维持和表达其遗传特性的关键是_______________。这需要通过检测才能知道，检测采用的方法是_____________________。答案：(1)限制酶　DNA连接酶(2)Ca2＋　感受　重组质粒和感受态细胞(3)脱分化　再分化　卡那霉素(4)目的基因是否插入受体细胞的DNA分子上　DNA分子杂交技术2．抗凝血酶Ⅲ珍贵文档 专业文档蛋白是一种血浆糖蛋白，临床上主要用于血液性疾病的治疗。凝乳酶是奶酪生产中的关键性酶。下列是生产这两种酶的相关思路，请回答下列问题：(1)图1为通过培育转基因奶牛获得抗凝血酶Ⅲ蛋白的流程。①图中过程a指的是利用________法将目的基因导入受精卵，受体细胞不选用体细胞的理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②在胚胎移植前，需进行____________，目的是确定要培育的个体能产奶。③可采用________法来鉴定牛奶中是否含有抗凝血酶Ⅲ蛋白。(2)从牛胃液中分离得到的凝乳酶以其催化能力强而被广泛应用，研究人员运用基因工程技术，将编码该酶的基因转移到了微生物细胞中。①从牛胃细胞中提取mRNA，再通过________形成cDNA。以此cDNA为模板通过PCR扩增目的基因，有时需要在引物的5′端设计________(填“限制酶”、“DNA连接酶”或“RNA聚合酶”)识别序列，以便构建重组DNA分子。②为提高重组DNA分子的比例，在构建重组DNA分子(如图2所示)时最好选用______________作限制酶。珍贵文档 专业文档③经研究发现，如果将该凝乳酶的第20位和24位氨基酸变为半胱氨酸，则其催化能力将提高2倍。现已知通过蛋白质工程可生产高效凝乳酶，请写出有关制备步骤：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)①显微注射　动物体细胞的全能性一般不能表现　②性别鉴定　③抗原—抗体杂交(2)①逆转录　限制酶　②BamHⅠ和PstⅠ　③找到相对应的脱氧核苷酸序列→定向改造凝乳酶基因→将改造后的凝乳酶基因导入受体细胞等(答案合理即可)3.如图所示为动物细胞培养过程中，动物细胞增殖情况的变化曲线(图中B、D两点表示经筛选后继续培养)，请据图回答下面的问题：(1)OA段的培养称为________培养，AB段可能发生了________现象，需要用________酶处理，以使组织细胞分散开来。(2)动物细胞培养和植物组织培养过程中，就细胞增殖、分化来说，动植物细胞都要进行________________，不同的是植物细胞还要进行________________________________。(3)为制备单克隆抗体，需将________注射到小鼠体内，以此获取________细胞，同时可选取图中________珍贵文档 专业文档点的细胞与该细胞融合形成杂交细胞，所选取细胞的细胞膜上的________比正常细胞显著减少。为筛选出能够产生单克隆抗体的杂交瘤细胞，可用________培养基达到目的。解析：据图中不同阶段细胞的增殖代数可知，AB段细胞不再增殖，但此时细胞仍有增殖能力，所以此时可能发生了接触抑制，故OA段为原代培养；D点细胞增殖代数达到了60次以上，故此时细胞发生了癌变，获得了无限增殖的能力。答案：(1)原代　接触抑制　胰蛋白(2)增殖(或分裂)　脱分化和再分化(3)抗原　浆　D　糖蛋白　选择4．我们日常吃的大米中铁含量极低，科研人员通过基因工程等技术，培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻，改良了稻米的营养品质。下面为培育转基因水稻过程示意图，请回答：(1)在上述工程中，铁结合蛋白基因称为________，获取该基因后常用________技术进行扩增。(2)构建重组Ti质粒时，通常要用同种限制酶分别切割___________和________。将重组Ti质粒转入农杆菌时，可以用________处理农杆菌，使重组Ti质粒易于导入。(3)将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时，通过培养基2的筛选培养，可以获得________________；培养基3与培养基2的区别是____________________________。(4)检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要检测转基因水稻________________。答案：(1)目的基因　PCR　(2)含目的基因的DNA片段　质粒　CaCl2　(3)珍贵文档 专业文档含有重组质粒的愈伤组织　生长素和细胞分裂素的浓度比例　(4)种子中铁含量5．为探究SHH基因与角化囊肿发生的相关性，科研人员利用SHH基因的非模板链转录合成的RNA作为探针，进行分子杂交实验，以检测SHH基因在角化囊肿中的表达情况。其基本流程如下图(Amp表示氨苄青霉素抗性基因；LacZ基因被SHH基因插入后不表达)。请回答：(1)重组载体中SHH基因转录合成RNA探针时，________(填“需要”或“不需要”)启动子。(2)步骤②中，用Ca2＋处理大肠杆菌，使之成为________细胞，然后导入重组载体。实验中，用添加氨苄青霉素的培养基培养大肠杆菌，未导入质粒的细菌将会死亡，原因是这些细菌不含有________基因。(3)能表达LacZ基因的大肠杆菌在含有IPTG和Xgal的培养基上会形成蓝色菌落，易于识别。根据上述原理可以初步判断____(填“蓝色”或“白色”)菌落中的大肠杆菌为重组菌。(4)将制备的探针加入角化囊肿切片中，探针将与__________形成杂交带，进而判断SHH基因的转录情况。答案：(1)需要　(2)感受态　Amp(或氨苄青霉素抗性或抗性)　(3)白色　(4)SHH转录的mRNA(只写mRNA不对)6．马铃薯是种植广泛的农作物，病毒侵染后导致产量大幅下降，培育脱毒的马铃薯品种是提高产量的有效方法。请分析并回答。(1)珍贵文档 专业文档马铃薯茎尖病毒极少甚至无病毒，因此可将马铃薯茎尖接种在培养基中，经过人工培养获得脱毒苗。培养基中添加____________(填激素名称)，诱导离体细胞经过________和________完成组织培养过程，从而形成脱毒苗。为监控脱毒苗的质量，可采用_________的方法检测病毒的蛋白质。(2)研究人员研究了茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响，实验结果如图。实验结果表明，茎尖越小，________________，因此马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为________mm。解析：(1)离体的植物组织必须在植物激素的作用下才能经脱分化形成愈伤组织，然后经再分化形成具有根、茎、叶的植物体。检测病毒的蛋白质要用抗原—抗体杂交法。(2)据图可知，茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低，当茎尖大小为0.27mm时脱毒率和成苗率相对都较高。答案：(1)生长素和细胞分裂素　脱分化　再分化　抗原—抗体杂交(2)脱毒率越高，成苗率越低　0.277．如图是植物体细胞杂交过程示意图，如果A、B植物均为二倍体，据图回答下列问题：(1)图中所示过程的原理有：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)图中的①过程是________________________________________________________________________。珍贵文档 专业文档(3)植物体细胞融合成功的标志是________________________________________________________________________，其产生与细胞内________(细胞器)有关。(4)③和④过程分别是________和________过程。该杂交植株有________个染色体组。(5)该技术的最显著优势是：________________________________________________________________________。答案：(1)细胞膜具有一定的流动性、植物细胞具有全能性(缺一不可)　(2)(去壁)制备原生质体　(3)形成新的细胞壁　高尔基体　(4)脱分化　再分化　四　(5)克服远缘杂交不亲和的障碍8．如图是科学家利用小鼠成纤维细胞获得单克隆抗体的示意图。请据图回答：(1)获取转录因子基因需要的工具酶是________，因成纤维细胞较小，过程①将目的基因导入小鼠成纤维细胞时常用的载体是________。(2)过程②称为________，在此过程中，成纤维细胞在转录因子基因的作用下，转化为iPS胚性细胞，在体外培养条件下，iPS胚性细胞能不断进行________。(3)过程③为动物细胞融合，此过程常用________、灭活的病毒、电刺激等诱导细胞融合，融合后的Y细胞具有________________________________________________的特性。(4)对杂种细胞Y进行________和________后，才能筛选出能产生特异性抗体的杂种细胞。珍贵文档 专业文档答案：(1)限制酶　动物病毒(2)动物细胞培养　细胞增殖(细胞分裂)(3)聚乙二醇(PEG)　既能大量增殖，又能产生单一抗体(4)克隆化培养　(抗原—)抗体检测9．研究人员利用生物工程技术，探究猪bmp15基因在不同组织细胞中的特异性表达。该工程技术基本流程如下图(EGFP基因控制合成增强型绿色荧光蛋白；过程②表示表达载体2成功导入各组织细胞)。请回答：(1)过程①中，需利用________________限制酶处理表达载体1。(2)过程②中，常采用________技术将表达载体2成功导入受体细胞。(3)在实验结果的基础上，提取上述猪肌肉细胞的____________(填“mRNA”或“DNA”)，利用标记的________作探针，进行分子杂交，可进一步探究猪bmp15基因特异性表达的原因。(4)据实验结果推测，猪bmp15基因在________细胞特异性表达。解析：（1）据图示可知，切割目的基因时使用的限制酶XhoⅠ和HindⅢ，构建基因表达载体时，需用同种限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体，因此过程①中，需利用XhoⅠ和HindⅢ限制酶处理表达载体1．（2）将目的基因导入动物细胞的方法是显微注射技术．因此，过程②珍贵文档 专业文档中常采用显微注射技术将表达载体2成功导入受体细胞．（4）据实验结果，只有在猪卵巢细胞中检测出绿色荧光，而猪肌肉细胞核猪羊水干细胞中均没有检测出绿色荧光，因此推测猪bmp15基因在猪卵巢细胞特异性表达．答案：(1)XhoⅠ和HindⅢ　(2)显微注射(3)mRNA　EGFP基因(4)猪卵巢10．如图表示构建转入了人抗体基因的小鼠生产人源性单克隆抗体的流程。请据图回答下列问题：(1)图示过程涉及的生物技术有_____________、_____________、______________。(2)构建的基因表达载体除含有人抗体基因、标记基因外，还应具有____________。(3)向转基因小鼠注射特定的抗原后，从小鼠的________中提取B淋巴细胞；②过程通常用_______________诱导。(4)细胞X是_____________，体外培养细胞X所用的培养液必须添加______________等天然成分，培养过程中会产生接触抑制吗？________。解析：（1）图示过程涉及的生物技术有转基因技术、动物细胞培养技术、动物细胞融合技术、体外受精技术等．（2）基因表达载体由启动子、终止子、标记基因和目的基因组成．诱导动物细胞融合可用聚乙二醇或灭活的病毒．（3）向转基因小鼠注射特定的抗原后，从小鼠的脾脏中提取B淋巴细胞；诱导动物细胞融合的方法包括物理法（离心、振动和电刺激）、化学法（聚乙二醇）和生物法（如灭活的病毒）．珍贵文档 专业文档答案：(1)转基因技术　动物细胞培养　动物细胞融合(其他合理答案亦可)　(2)启动子、终止子　(3)脾脏　聚乙二醇或灭活的病毒　(4)杂交瘤细胞　血浆或血清　不会11．阅读如下资料：资料甲：科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵中，得到了体型巨大的“超级小鼠”；科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。资料乙：T4溶菌酶在温度较高时易失去活性。科学家对编码T4溶菌酶的基因进行了改造，使其表达的T4溶菌酶第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸，在该半胱氨酸与第97位的半胱氨酸之间形成了一个二硫键，提高了T4溶菌酶的耐热性。资料丙：兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体，科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙体内，成功产出兔甲的后代，证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。回答下列问题：(1)资料甲属于基因工程的范畴。将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用________法。构建基因表达载体常用的工具酶是________和________。在培育有些转基因植物时，常用农杆菌转化法，农杆菌的作用是________________________________________________________________________________________________________。(2)资料乙属于__________工程的范畴，该工程是指以分子生物学相关理论为基础，通过基因修饰或基因合成，对________进行改造，或制造一种________的技术。在该实例中，引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的________序列发生了改变。(3)资料丙属于胚胎工程的范畴。胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到________种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内，使之继续发育成新个体的技术。在资料丙的实例中，兔甲称为________体，兔乙称为________体。珍贵文档 专业文档答案：(1)显微注射　限制性核酸内切酶(限制酶)　DNA连接酶　农杆菌可感染植物，将目的基因转移到受体细胞中　(2)蛋白质　现有的蛋白质　新蛋白质　氨基酸　(3)同　供　受12．埃博拉病毒(EBOV)是一种能引起人类和灵长类动物发生埃博拉出血热(EBHF)的烈性病毒，利用相应的生物学技术制备出抗EBOV的单克隆抗体，可快速检测EBOV。请回答下列问题：(1)方法一：给小鼠注射纯化的EBOV蛋白，一段时间后，从小鼠的________中获取浆细胞，将获得的浆细胞与小鼠的________细胞融合，再经过至少________次筛选、检测，最终可获得所需的杂交瘤细胞。(2)方法二：科学家从细胞中分离出无限增殖基因(prG)，可将prG基因导入能产生抗EBOV抗体的小鼠浆细胞中，导入prG基因的浆细胞具有____________________的特点。(3)以上两种方法获得的杂交瘤细胞或带有prG基因的浆细胞，可在____________的环境、营养充足、适宜的__________和一定的气体环境等条件下进行体外培养，以便源源不断的产生抗EBOV的单克隆抗体。(4)方法二中，若用PCR扩增方法获取目的基因，则需要用到________酶，该方法能够成功获取目的基因的前提是__________，以便合成引物。解析：(1)给小鼠注射抗原一段时间后，可从小鼠的脾脏中获得浆细胞，浆细胞和小鼠骨髓瘤细胞融合，第一次筛选出杂交瘤细胞，第二次筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。(2)将能无限增殖的prG基因导入浆细胞，由于prG基因具有调控细胞无限增殖的功能，因此得到的浆细胞既能无限增殖，又能产生特异性抗体。(3)以上两种方法获得的杂交瘤细胞或带有prG基因的浆细胞，可在无菌、无毒的环境、营养充足、适宜的温度和pH及一定的气体环境等条件下进行体外培养，以便源源不断的产生抗EBOV的单克隆抗体。(4)体外扩增prG基因可采用PCR技术，其中需要热稳定DNA聚合酶(Taq酶)。该方法能够成功获取目的基因的前提是已知目的基因的一段序列，以便合成引物。珍贵文档 专业文档答案：(1)脾脏　骨髓瘤　两　(2)既能无限增殖，又能产生抗EBOV的(特异性或专一性或所需的)抗体　(3)无菌、无毒　温度和pH　(4)耐高温的DNA聚合(或“Taq酶”)　要有一段已知目的基因的核苷酸序列13．良种猪繁殖成功率较低，该现象与早期胚胎细胞的异常凋亡有关。Bc1－2基因是细胞凋亡抑制基因，用PCR技术可检测出该基因的转录水平，进而了解该基因与不同胚胎时期细胞凋亡的关系。克隆猪的培育及该基因转录水平检测流程如下图，图中a、b、c、d分别代表流程中某过程。请回答：(1)图中重组细胞的细胞核来自________细胞。a过程采用的技术手段称作________________技术。(2)b过程所用的培养液与植物组织的培养基从成分上主要区别是前者必须含有________；c过程表示____________。(3)d过程需要________酶的催化。从基因组数据库中查询Bc1－2mRNA的核苷酸序列，以便根据这一序列设计合成2种________用于PCR扩增，除此以外在PCR反应体系中还应包含的主要成分有扩增缓冲液、水、4种脱氧核苷酸、模板DNA以及_________，PCR扩增过程第一轮循环的模板是________________。(4)若cDNA经PCR技术n次扩增后检测出其中Bc1－2cDNA的分子数为m，则总mRNA中Bc1－2mRNA的分子数为________，从而说明不同胚胎时期Bc1－2基因的转录水平及其与细胞凋亡的关系。珍贵文档 专业文档答案：(1)良种猪的体细胞　体细胞核移植　(2)动物(猪)血清　胚胎移植　(3)逆转录　引物　TaqDNA聚合酶(热稳定DNA聚合酶)　Bc1－2cDNA　(4)14．根据下面植物体细胞杂交技术流程图，回答相关问题：(1)运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)自然状态下不能得到杂种植株，原因是_________________________________________。(2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中，依据的原理是________，其中过程②称为________，植物体细胞融合完成的标志是________。(3)已知番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，则“番茄—马铃薯”属于________倍体植株。(4)已知柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物，可用植物组织培养来实现柴油的工业化生产。若利用此技术，将柴油树细胞培养到________阶段即可(填字母编号)。(5)若培育抗虫棉，将抗虫基因通过适当的途径导入棉花受精卵，然后进行组织培养，该过程相当于________(填字母编号)。(6)人工种子是由发育到________过程(填字母编号)的结构包裹上人工种皮制备的。[(3)由于番茄、马铃薯分别为四倍体、二倍体，因此“番茄—马铃薯”属异源六倍体。(4)柴油是植物细胞的代谢产物，将柴油树细胞培养到愈伤组织阶段即可提取，愈伤组织阶段为图中的e阶段。(5)若培育抗虫棉，将抗虫基因通过适当的途径导入棉花受精卵，然后进行组织培养，包括脱分化和再分化两个阶段，即图中的④⑤。(6)人工种子是用胚状体包上人工种皮制成的。答案：(1)不同物种的植物存在生殖隔离　(2)细胞的全能性　原生质体融合　产生新的细胞壁　(3)六　珍贵文档 专业文档(4)e　(5)④⑤　(6)f15．下列是生物学技术制备抗体的两个途径模式简图。(1)在获取抗体之前，需要向健康人体注射特定抗原(如乙肝疫苗)，并且每隔一周重复注射一次。免疫细胞A在人体主要介导(参与)________免疫。(2)过程①和②得到的Y细胞称为________。得到的单克隆抗体最主要的优点是___________________________________________。(3)④过程需要________酶，⑤过程则需要特定的限制性核酸内切酶和DNA连接酶。(4)抗体1与抗体2的氨基酸排列顺序相同，两者的空间结构是否相同？________为什么？________________________________________________________________________________________。(5)如果想用棉花产生该种抗体，则⑥过程的受体细胞通常选用________，经过筛选后再侵染棉花体细胞，转化成功后通过________技术获得能产抗体的转基因棉花植株。解析：(1)向健康人体注射特定抗原，提取出A浆细胞(效应B淋巴细胞)，在人体主要参与体液免疫。(2)过程①至②获取的Y细胞称为杂交瘤细胞，得到的单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高、并可能大量制备的优点。(3)④逆转录过程需要逆转录酶，⑤基因表达载体的构建过程则需要特定的限制性核酸内切酶和DNA连接酶。(4)抗体1与抗体2相同之处是氨基酸的排列顺序，由于抗体2形成过程没有经过内质网和高尔基体的加工，抗体1形成过程经过内质网和高尔基体的加工，因此形成的空间结构不同。珍贵文档 专业文档答案：(1)体液　(2)杂交瘤细胞　特异性强、灵敏度高、并可能大量制备　(3)逆转录　(4)不同　抗体2形成过程没有经过内质网和高尔基体的加工，抗体1形成过程经过内质网和高尔基体的加工　(5)农杆菌　植物组织培养珍贵文档