高考生物备考黄金易错点专题17 基因工程和细胞工程易错练兵.docx
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高考生物备考黄金易错点专题17基因工程和细胞工程易错练兵
2018高考生物备考黄金易错点专题17基因工程和细胞工程(易错练兵)
1.HIV属于逆转录病毒,是艾滋病的病原体。
回答下列问题:
(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时,可先提取HIV中的________,以其作为模板,在________的作用下合成________,获取该目的蛋白的基因,构建重组表达载体,随后导入受体细胞。
(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白,该蛋白作为抗原注入机体后,刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是________,该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV,检测的原理是____________________。
(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见,但是在艾滋病患者中却多发。
引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分________细胞,降低了患者免疫系统的防卫功能。
(4)人的免疫系统有________癌细胞的功能。
艾滋病患者由于免疫功能缺陷,易发生恶性肿瘤。
(3)HIV主要攻击人体的T(或T淋巴)细胞,从而降低机体免疫系统的防卫功能。
(4)癌细胞在机体中属于抗原,人体的免疫系统能够监控和清除癌细胞。
【答案】
(1)RNA 逆转录酶 cDNA(或DNA)
(2)抗体 抗原抗体特异性结合 (3)T(或T淋巴) (4)监控和清除
2.植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关。
若从该植物中获得该耐旱基因,并将其转移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。
回答下列问题:
(1)理论上,基因组文库含有生物的________基因;而cDNA文库中含有生物的________基因。
(2)若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文库,再从中________出所需的耐旱基因。
(3)将耐旱基因导入农杆菌,并通过农杆菌转化法将其导入植物________的体细胞中,经过一系列的过程得到再生植株。
要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的________,如果检测结果呈阳性,再在田间试验中检测植株的________是否得到提高。
(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3∶1时,则可推测该耐旱基因整合到了__________________(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)。
过植物组织培养得到再生植株。
要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测该耐旱基因是否合成了相应的蛋白质,即检测此再生植株中该基因的表达产物,如果检测结果呈阳性,说明已经合成了相应的蛋白质,这时再进行个体生物学检测,即在田间试验中检测植株的耐旱性是否得到提高。
(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱和不耐旱植株的数量比为3∶1,符合基因的分离定律,说明得到的二倍体转基因耐旱植株为杂合子,因此可推测该耐旱基因只整合到了同源染色体的一条上。
【答案】
(1)全部 部分
(2)筛选 (3)乙 表达产物 耐旱性 (4)同源染色体的一条上
3.下图是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内,制备“工程菌”的示意图。
据图回答:
(1)获得A有两条途径:
一是以A的mRNA为模板,在________酶的催化作用下,合成互补的单链DNA,然后在________的作用下合成双链DNA,从而获得所需基因;二是根据目标蛋白质的________序列,推测出相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测其DNA的________序列,再通过化学方法合成所需基因。
(2)利用PCR技术扩增DNA时,需要在反应体系中添加的有机物质有________、________、4种脱氧核糖核苷三磷酸和耐热性的DNA聚合酶,扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。
(3)由A和载体B拼接形成的C通常称为________。
(4)在基因工程中,常用Ca2+处理D,其目的是______________________。
【解析】
(1)利用逆转录法合成目的基因的过程是:
以mRNA为模板,在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA,然后在DNA聚合酶作用下,合成双链DNA分子;根据蛋白质工程合成目的基因的过程是:
根据目标蛋白质的氨基酸序列,推测相应的mRNA序列,然后按照碱基互补配对原则,推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序,通过化学方法合成。
(2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。
(3)目的基因和运载体结合,形成重组DNA(基因表达载体)。
(4)在利用大肠杆菌做受体细胞时,需要先用Ca2+处理,使之成为感受态细胞,有利于其吸收重组DNA分子。
【答案】
(1)逆转录 DNA聚合酶 氨基酸 脱氧核苷酸
(2)引物 模板DNA
(3)重组DNA
(4)提高受体细胞的转化率
4.根据基因工程的有关知识,回答下列问题:
(1)限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有________和________。
(2)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下:
AATTC……G
G……CTTAA
为使运载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外,还可用另一种限制性内切酶切割,该酶必须具有的特点是___________________________________________________________。
(3)按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即________DNA连接酶和________DNA连接酶。
(4)反转录作用的模板是________,产物是________。
若要在体外获得大量反转录产物,常采用________技术。
(5)基因工程中除质粒外,________和________也可作为运载体。
(6)若用重组质粒转化大肠杆菌,一般情况下,不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞,原因是________________________________________________________________。
动植物病毒也可作为运载体。
如果用大肠杆菌作受体细胞,必须用钙离子处理,使其处于感受态(此状态吸收外源DNA的能力增强)。
【答案】
(1)黏性末端 平末端
(2)切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同 (3)大肠杆菌 T4 (4)mRNA(或RNA) cDNA(或DNA) PCR (5)噬菌体 动植物病毒 (6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱
5.某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z),每只小鼠免疫5次,每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数),结果如下图所示。
若要制备杂交瘤细胞,需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目40条),并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目60条)按一定比例加入试管中,再加入聚乙二醇诱导细胞融合,经筛选培养及抗体检测,得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。
回答下列问题:
(1)制备融合所需的B淋巴细胞时,所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16000以上,则小鼠最少需要经过________次免疫后才能有符合要求的。
达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中,最适合用于制备B淋巴细胞的是________小鼠,理由是___________________________________________________________。
(2)细胞融合实验完成后,融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外,可能还有________,体系中出现多种类型细胞的原因是______________。
(3)杂交瘤细胞中有________个细胞核,染色体数目最多是________条。
(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活,原因是_________。
胞遗传信息的单核细胞。
杂交瘤细胞的细胞核中的染色体数目为40+60=100条。
(4)正常细胞的分裂次数是有限的,且经过免疫的B淋巴细胞高度分化,不能无限增殖,而是经多次传代培养后逐渐衰老死亡。
【答案】
(1)4 Y Y小鼠的血清抗体效价最高
(2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞 细胞融合是随机的,且融合率达不到100%
(3)1 100 (4)不能无限增殖
6.下图是利用现代生物技术改良草莓品系的过程:
(1)将野生绿色草莓的叶片离体组织培养成四倍体试管苗的过程,体现了植物细胞的________性,此过程中秋水仙素的作用机理是________________。
(2)①过程中欲获得抗虫草莓,可从蛋白酶抑制剂基因、生长素诱导基因中选择__________________作为目的基因,通常用____________方法导入受体细胞,基因表达载体除包括目的基因外,还必须有____________及标记基因等。
(3)②过程可以先用花药离体培养分别获得抗虫草莓和凤梨草莓的单倍体,再利用____________技术获得同时具凤梨风味和抗虫特性的六倍体草莓,该技术常用的酶有__________________,常用的化学诱导剂是________。
择蛋白酶抑制剂基因作为目的基因。
通常用农杆菌转化方法将此目的基因导入受体细胞,基因表达载体除包括目的基因外,还必须有启动子、终止子及标记基因等。
(3)欲利用抗虫草莓(4N)和凤梨草莓(8N)的单倍体来获得具凤梨风味和抗虫特性的六倍体草莓,可利用植物体细胞杂交技术,该技术常用的酶有纤维素酶和果胶酶,常用的化学诱导剂是聚乙二醇。
【答案】
(1)全能 抑制纺锤体形成(从而引起细胞内染色体数目加倍)
(2)蛋白质抑制剂基因 农杆菌转化法 启动子、终止子 (3)植物体细胞杂交 纤维素酶和果胶酶 聚乙二醇
7.现有两种同科不同属的农作物,甲作物高产不耐盐,乙作物低产但耐盐。
欲培育出既高产又耐盐的植株,以适应于盐碱地栽培。
请回答下面的问题:
(1)采用________(填“杂交”、“嫁接”或“转基因”)方法可以达到上述目的,这种育种方法的优点是__________________。
(2)采用细胞工程育种的方法如下:
杂种细胞→愈伤组织
胚状体
目的植株
①甲、乙原生质体经诱导融合完成的标志是______________。
以胚状体为材料,经过人工薄膜包装得到的人工种子,在适宜条件下同样能够萌发成幼苗,与天然种子相比,人工种子具有哪些显著的优点?
_______________________________________________________(请举出1条)。
②动物细胞工程应用较广泛的是单克隆抗体的制备,单克隆抗体最主要的优点是____________________________。
单克隆抗体的应用主要有两个方面,一个是作为________试剂,能准确地识别各种抗原物质的细微差别,并跟一定抗原发生________。
另一方面可以用于____________和运载药物。
②单克隆抗体最主要的优点是特异性强,灵敏度高,并可大量制备。
单克隆抗体的应用主要有两个方面,一个是作为诊断试剂,能准确地识别各种抗原物质的细微差别,并跟一定抗原发生特异性反应,另一方面,可以用于治疗、预防疾病和运载药物。
【答案】
(1)转基因 能定向的改变生物的性状
(2)①形成新的细胞壁 生产不受季节限制、不会出现性状分离、能保持优良品种的遗传特性、方便贮存和运输(写出任一合理答案均得分) ②特异性强,灵敏度高,并可大量制备 诊断 特异性反应 治疗、预防疾病
8.下面是利用奶山羊乳腺生物反应器制备药用白蛋白的流程图,请回答下列问题:
(1)若要大量获得目的基因,可使用________扩增白蛋白基因,通过③构建的重组表达载体包括目的基因、启动子、终止子和________、复制原点等部分。
该重组表达载体导入的受精卵性染色体组成应为________。
(2)如果需要通过①采集到更多的卵子,常用的激素是________;通过②采集的精子需________后才能进行受精作用。
(3)在体外培养受精卵时,除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外,还需要提供________(气体)以维持________。
(4)为使⑤能成功进行,需要对奶山羊C进行________处理,使之与供体的生理状况保持相同。
(3)在体外培养受精卵时,除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外,还需要提供CO2以维持培养液的pH。
(4)为了使胚胎移植能成功,需要对代孕奶山羊C进行同期发情处理,使之与供体的生理状况保持相同。
【答案】
(1)PCR技术 标记基因 XX
(2)促性腺激素 获能 (3)CO2 培养液的pH (4)同期发情
9.根据基因工程的有关知识,回答下列问题:
(1)限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有________和________。
(2)质粒载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下:
AATTC……G
G……CTTAA
为使载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外,还可用另一种限制性核酸内切酶切割,该酶必须具有的特点是__________________________________。
(3)按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即________DNA连接酶和________DNA连接酶。
(4)逆转录作用的模板是________,产物是________。
若要在体外获得大量逆转录产物,常采用________技术。
(5)基因工程中除质粒外,____________和____________也可作为载体。
(6)若用重组质粒转化大肠杆菌,一般情况下,不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞,原因是_____________________________________________________________。
解析:
(1)DNA分子经限制性核酸内切酶切割产生的DNA片段末端通常有黏性末端和平末端两种类型。
(2)为使载体与目的基因相连,应使二者被切割后产生的末端相同,故用另一种限制性核酸内切酶切割产生的末端必须与EcoRⅠ切割产生的末端相同。
(3)根据酶的来源不同,DNA连接酶分为从大肠杆菌中分离得到的E·coli连接酶和T4DNA连接酶。
(4)以RNA为模板,合成DNA的过程称为逆转录,若要体外获得大量DNA分子,可以使用PCR技术。
(5)在基因工程中,通常利用质粒作为载体,另外λ噬菌体的衍生物和动植物病毒也可作为载体。
(6)大肠杆菌作为受体细胞时,常用Ca2+处理,使之成为能吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞。
答案:
(1)黏性末端 平末端
(2)切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同(合理即可) (3)E·coli T4 (4)mRNA(或RNA) cDNA(或DNA) PCR (5)λ噬菌体的衍生物 动植物病毒 (6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱(合理即可)
10.紫杉醇是从红豆杉属植物中提取的最有效的抗癌制剂之一。
目前,生产紫杉醇的主要原料是天然生长的红豆杉树皮,而大量剥取树皮会造成树木的死亡和资源的破坏。
请回答下列问题:
(1)科研人员尝试从红豆杉的愈伤组织中提取紫杉醇,可采用________________技术来获得红豆杉的愈伤组织。
由红豆杉叶肉细胞得到愈伤组织的过程叫做________。
(2)在林业生产上,若连年种植红豆杉单一品种,往往会造成病虫害增加,这违反了生态工程的______________原理。
科研人员欲利用基因工程技术培育具有抗虫特性的红豆杉,该过程的核心步骤是_____________________________________________________。
(3)红豆杉生长速度比其他本土树木缓慢。
科研人员尝试采用植物体细胞杂交技术培育能产生紫杉醇的速生“桉树—红豆杉”杂种植株。
①上述育种方法与传统杂交育种方法相比,优点在于________________________。
②在进行体细胞杂交之前,必须先利用____________酶去除细胞壁,获得具有活力的原生质体。
进行原生质体间的融合时,常使用的诱导剂是________________。
由杂种细胞发育成一个完整的杂种植株体现了植物细胞具有____________________的特点。
纤维素酶和果胶酶去除正常植物细胞的细胞壁。
诱导原生质体间的融合常使用的诱导剂是聚乙二醇(PEG)。
由单个植物细胞得到完整生物体体现了植物细胞具有全能性的特点。
答案:
(1)植物组织培养 脱分化
(2)物种多样性 基因表达载体的构建 (3)①克服了不同生物远缘杂交不亲和的障碍 ②纤维素酶和果胶 聚乙二醇(PEG) 全能性
11.如图为单克隆抗体生产过程示意图,请据图回答问题:
(1)要获得已免疫的小鼠,需要向小鼠体内反复注射某种抗原,目的是使________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
然后从动物________中分离所需B细胞(浆细胞)。
(2)与诱导植物原生质体融合不同的是,②过程还可以使用__________________进行诱导融合。
②过程诱导后,用选择性培养基筛选出杂交瘤细胞,杂交瘤细胞的特点是________________________________________________________________________。
(3)在体外培养杂交瘤细胞时,防止杂菌污染的措施除了无菌操作,还需________________________________________________________________________。
(4)给某患者连续隔周注射某种鼠源性单抗治疗一种病毒感染性疾病,开始时病毒量明显减少,一段时间后,病毒量又开始上升,上升的原因可能是病毒发生了______,也可能是人体产生了能与鼠源性单抗特异性结合的________,使鼠源性单抗不能发挥抗病毒作用。
(5)研究人员可应用________技术,改造鼠源性单抗分子的结构,降低人体对鼠源性单抗的免疫反应。
加入抗生素。
(4)一段时间后,病毒量又开始上升的原因可能是病毒发生了变异,因单抗具有特异性,所以不能起作用;也可能是人体产生了能与鼠源性单抗特异性结合的抗体,使鼠源性单抗不能发挥抗病毒作用。
(5)若要实现对鼠源性单抗分子结构的改造,需要借助蛋白质工程。
答案:
(1)B细胞和记忆细胞增殖、分化为浆细胞,获得大量能产生特定抗体的浆细胞 血清
(2)灭活的病毒 既可大量增殖,又能产生特异性抗体 (3)加入抗生素 (4)变异 抗体 (5)蛋白质工程
12.菊天牛是菊花的主要害虫之一。
科研人员将抗虫基因转入菊花,培育出抗虫菊花。
下图是获得转基因菊花的技术流程,请据图回答:
→
→
注:
卡那霉素抗性基因(kanR)作为标记基因,菊花叶片对卡那霉素高度敏感。
(1)为了促进土壤农杆菌吸收重组质粒,可用______处理土壤农杆菌,使其处于感受态。
(2)将重组质粒导入土壤农杆菌的目的是利用农杆菌能够__________________的特点,使目的基因进入受体细胞中,并插入到菊花细胞的______上,最终形成转基因植株。
(3)将愈伤组织转移到添加一定浓度植物激素和______的培养基中,在适宜条件下进行培养,筛选转基因菊花。
(4)用PCR方法检测转基因菊花是否含有目的基因时,需根据______________的核苷酸序列设计特异引物,以______________为模板进行第一轮扩增。
(5)将转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料以适当比例混合后饲喂菊天牛2龄幼虫,实验结果如下表所示。
组别
死亡率(%)
实验组
转基因植株1
60.00
转基因植株2
53.33
对照组
13.33
①对照组应饲喂等量的______________________。
②据表分析,____________________________差异显著,说明转基因菊花对菊天牛2龄幼虫有较强的毒杀作用。
为模板进行第一轮扩增。
(5)本实验分为对照组和实验组,对照组饲喂等量的非转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料混合物,实验组饲喂转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料混合物,通过实验组与对照组死亡率比较说明转基因菊花对菊天牛2龄幼虫有较强的毒杀作用。
答案:
(1)Ca2+
(2)感染菊花细胞,并将TDNA转移至受体细胞 染色体DNA (3)卡那霉素 (4)抗虫基因(目的基因) 转基因菊花的DNA(或含目的基因的菊花DNA) (5)①非转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料混合物 ②实验组与对照组死亡率.
13.胰岛B细胞移植是一种有效治疗糖尿病的方法。
利用小鼠再生胰腺提取物(RPE)可定向诱导人羊膜间充质干细胞(hAMSCs)分化成胰岛B细胞。
请回答下列问题:
(1)取人羊膜组织刮除血块、上皮细胞,冲洗后剪碎,然后用________________酶处理,最终制成hAMSCs悬液。
将细胞悬液放入培养瓶中进行原代培养,当细胞贴壁生长到一定阶段时,出现________________现象,此时细胞停止分裂增殖,这时需要将细胞进行相关处理,然后进行传代培养。
(2)取传至第3代的hAMSCs放入细胞培养板,同时加入RPE进行诱导分化培养。
该代hAMSCs能保持细胞正常的________________。
诱导分化培养15天后,提取细胞的________________,用胰岛素基因探针进行分子杂交,可初步检测hAMSCs是否分化成胰岛B细胞。
(3)用人的杂交瘤细胞来生产人源单克隆抗体难以成功,因此单克隆抗体大都来自鼠源。
但鼠源单抗在人体内使用时,会产生较强的免疫原性,为解决这一问题,发明了嵌合抗体,大致过程如图所示:
嵌合抗体能降低鼠源抗体的免疫原性,从图中可以推测,免疫原性的产生主要与抗体的________(填“V区”或“C区”)有关,嵌合抗体的生产属于________________工程范畴。
(4)科学家们用细胞融合实验证明,分化的细胞中存在“闲置不用”的结构基因。
他们把大鼠肝肿瘤细胞和小鼠成纤维细胞融合成杂交瘤细胞,筛选出含有两套肝细胞染色体和一套成纤维细胞染色体的细胞。
这些细胞既保持了合成大鼠肝细胞3种特异蛋白的能力,也保持了合成小鼠肝细胞这3种蛋白的能力,但是在正常的小鼠成纤维细胞中从不合成这些蛋白质。
由此可见,融合实验证明了小鼠成纤维细胞___________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
(1)用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)处理人羊膜组织,可制成hAMSCs悬液。
将细胞悬液放入培养瓶中进行原代培养,当细胞贴壁生长到一定阶段时,出现接触抑制现象。
(2)10代以内的细胞可以保持正常的二倍体核型,因此传至第3代的hAMSCs能保持细胞正常的(二倍体)核型。
细胞分化的实质是基因的选择性表达,因此要检测hAMSCs是否分化成胰岛B细胞,可提取细胞的RNA(或mRNA),用胰岛素基因探针进行分子杂交。
(3)从图中可以推测,免疫原性的产生主要与抗体的C区有关。
嵌合抗体的生产属于蛋白质工程范畴。
(4)融合实验证明了小鼠成纤维细胞含有不表达的但肝细胞专一表达的
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