基因工程、細胞工程.doc

專題檢測卷(十四)基因工程、細胞工程(45分鐘100分)1.(12分)(2013南通模擬)利用轉基因奶牛乳腺生物反應器生產人的生長激素,需要構建一種能高水平表達的表達載體,選擇合適的基因啟動子至關重要。由于無法由基因表達產物推知啟動子的堿基序列,運用PCR技術單獨克隆啟動子存在困難?？蒲腥藛T經過長期研究,終于發(fā)明了下圖所示的一種克隆啟動子的方法。請回答:(1)培育轉基因奶牛時,需要在生長激素編碼序列前插入乳腺蛋白基因的。(2)由基因表達產物無法推知啟動子堿基序列,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)過程中可以根據基因編碼序列兩端的部分堿基序列設計進行擴增。擴增過程中,在第輪循環(huán)產物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段。2.(11分)(2013濱州模擬)轉基因草莓中有能表達乙肝病毒表面抗原的基因,由此可獲得用來預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代表結構或細胞):(1)圖中過程用到的酶是,所形成的B叫做。(2)過程常用處理農桿菌,使之成為細胞,利于完成轉化過程。(3)圖中過程叫做,過程叫做,將葉盤培養(yǎng)成草莓幼苗的技術是。(4)在分子水平上,可采用的方法來檢測轉基因草莓果實提取液中有無相應的抗原。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培育出轉G基因番茄,實現(xiàn)G蛋白的大量生產。其基本技術流程如下圖。請回答:(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基因已有效表達的轉基因番茄果實(填“能”或“不能”)預防狂犬病。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,請據圖回答下列有關問題。(1)若限制酶的識別序列和切點是-GATC-,限制酶識別序列和切點是-GGATCC-,那么在過程中,應用限制酶切割質粒,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,若能夠生長說明已導入了普通質?；蛑亟M質粒,反之則說明沒有導入。(3)要確定抗蟲基因導入后,是否能穩(wěn)定遺傳并表達,需進行檢測和鑒定工作,則在個體水平上的鑒定過程可簡述為: 。經篩選分析,該植株細胞中含有一個攜帶抗蟲基因的DNA片段,因此可以把它看作是雜合子。理論上,該轉基因植株自交產生的F1中,仍具有抗蟲特性的植株占總數的。(4)過程所用的現(xiàn)代生物技術稱為,從遺傳學角度來看,細胞通過過程能形成棉植株的根本原因是細胞具有 。5.(10分)(2013新課標全國卷)甲、乙是染色體數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含有A和B的新型藥用植物?；卮鹣铝袉栴}:(1)為了培育該新型藥用植物,可取甲和乙的葉片,先用酶和酶去除細胞壁,獲得具有活力的,再用化學誘導劑誘導二者融合。形成的融合細胞進一步培養(yǎng)形成組織,然后經過形成完整的雜種植株。這種培育技術稱為。(2)上述雜種植株屬于多倍體,多倍體是指。假設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。利用雜交瘤技術制備出抗HSV-1的單克隆抗體可快速檢測HSV-1?；卮鹣铝袉栴}:(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,一段時間后,若小鼠血清中抗的抗體檢測呈陽性,說明小鼠體內產生了反應,再從小鼠的中獲取B淋巴細胞。將該B淋巴細胞與小鼠的細胞融合,再經過篩選、檢測,最終可獲得所需的雜交瘤細胞,該細胞具有的特點是 。(2)若要大量制備抗該蛋白的單克隆抗體,可將該雜交瘤細胞注射到小鼠的中使其增殖,再從中提取、純化獲得。(3)通過上述方法得到的單克隆抗體可準確地識別這種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)運用動物體細胞融合技術可實現(xiàn)基因定位。研究發(fā)現(xiàn):用人體細胞與小鼠體細胞進行雜交得到的雜種細胞含有雙方的染色體。雜種細胞在持續(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酶突變細胞株(HGPRT-)和小鼠的缺乏TK酶細胞株(TK-)融合后并在HAT培養(yǎng)液中培養(yǎng)的過程,結果表明最終人的染色體在融合細胞中僅存有3號染色體或17號染色體或兩者都有。已知只有同時具有HGPRT酶和TK酶的融合細胞才可在HAT培養(yǎng)液中長期存活與繁殖。(1)體細胞雜交克服了,過程常用的生物方法是 。(2)過程中,為了防止細菌的污染,所用培養(yǎng)液應該添加一定量的,此外還要定期用處理細胞,使貼壁生長的細胞脫落形成細胞懸液。(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)從圖示結果看,可以確定人的基因位于號染色體;該方法可以對鼠基因定位嗎?。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保障。下圖為花卉育種的過程(字母代表相應的物質或結構,數字代表過程或方法)。(1)下圖A為4種限制酶的識別序列和酶切位點,圖B為含有目的基因的DNA片段及其具有的限制酶切點。若需利用酶切法獲得目的基因,且只選擇一種限制酶,則最好應選擇的酶是。限制酶MspBamHMboSma酶切位點CCGGGGCCGGATCCCCTAGGGATCCTAGCCCGGGGGGCCC圖A圖B(2)常用的方法是 ,檢測轉基因生物的DNA上是否插入了目的基因,需要采用技術。(3)培育轉基因花卉主要運用了轉基因技術和技術。過程的理論依據是。答案解析1.【解析】(1)利用轉基因奶牛乳腺生物反應器生產人的生長激素,應使生長激素基因與乳腺蛋白基因相連接,以使乳腺細胞在產生乳腺蛋白的同時產生人的生長激素。(2)啟動子部分不能被轉錄,與蛋白質分子的氨基酸序列不存在對應關系,因此由基因表達產物無法推知啟動子堿基序列。(3)根據圖示,過程切出啟動子和基因編碼序列,應使用限制酶BamH,其他兩種限制酶會破壞基因編碼序列;通過過程使啟動子序列置于克隆DNA片段中間、已知序列的基因編碼序列位于兩端,應使用限制酶Hind。限制酶Mbo與BamH有相同的酶切位點,會使環(huán)狀結構恢復原狀。(4)PCR過程中,需要根據模板DNA已知的堿基序列設計引物;在擴增過程中,在第三輪循環(huán)產物中開始出現(xiàn)兩條脫氧核苷酸鏈等長的DNA片段。答案:(1)啟動子(2)基因中啟動子的堿基序列不能被轉錄(3)BamHHind耐高溫的DNA聚合酶(TaqDNA聚合酶)(4)引物三【知識總結】基因工程的應用成果乳腺生物反應器(1)概念:使外源基因在哺乳動物的乳腺中特異性表達,生產人類需要的藥物蛋白。(2)受體細胞:動物的受精卵。(3)導入目的基因方式:顯微注射法。(4)結構基礎:動物的基因結構與人類的基因結構相同。(5)表達產物:生產的藥物蛋白與天然蛋白質相同。(6)藥物提取:從動物乳汁中提取。(7)生產條件:不需嚴格滅菌,外界條件對其影響較小。(8)生產設備:畜牧業(yè)生產。2.【解析】(1)A是目的基因,圖中過程用到的酶是DNA連接酶,B是基因表達載體(重組質粒);(2)圖中過程是將目的基因導入受體細胞農桿菌;首先用CaCl2溶液(Ca2+)處理細胞,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)細胞,完成轉化過程;(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)成草莓幼苗的技術是組織培養(yǎng)技術;(4)目的基因是否表達的檢測方法是從轉基因生物中提取蛋白質,用相應的抗原進行抗原-抗體雜交,若出現(xiàn)雜交帶,表明目的基因已表達。答案:(1)DNA連接酶基因表達載體(重組質粒)(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G基因番茄的培育過程。(1)為反轉錄法獲取目的基因M,為基因操作程序的第三步,將目的基因導入植物受體細胞(番茄細胞)采用最多的方法是農桿菌轉化法。(2)N為番茄細胞脫分化形成的愈傷組織,為再分化過程。(3)G基因已有效表達的轉基因番茄果實含有G蛋白,經食用被消化,故不能預防狂犬病。答案:(1)反轉錄農桿菌轉化法(2)愈傷組織再分化(3)不能4.【解析】(1)在切割質粒時不能同時將兩個標記基因切開,至少保留一個,所以只能用限制酶切割,如果用限制酶切割則兩個標記基因將都會被破壞。而從目的基因兩側堿基序列可知,只能用限制酶才可得到含目的基因的DNA片段。(2)如果導入了重組質粒,此時重組質粒中四環(huán)素抗性基因能正常表達,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,說明導入了重組質粒。(3)在個體水平上鑒定抗蟲棉是否培育成功,可以用轉基因棉葉片飼喂害蟲,觀察害蟲存活情況;如果把攜帶一個抗蟲基因的DNA片段看作雜合子,可以認為是Aa,自交產生的F1中仍具有抗蟲特性的植株占總數的比例為3/4。(4)把一個細胞培養(yǎng)成植株的技術稱為植物組織培養(yǎng),依據的原理是細胞的全能性。答案:(1)(2)四環(huán)素(3)讓害蟲吞食轉基因棉花的葉片,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)育成完整個體的全部遺傳物質【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別切割位點:在切割目的基因和載體時,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生的黏性末端中堿基要能互補配對。第二:找出標記基因、目的基因及其插入位點。一般來說,質粒中至少有一個標記基因,如抗生素抗性基因。第三:分析目的基因插入質粒后是否破壞了標記基因。如果質粒中有一個標記基因,插入后一般不破壞標記基因;如果質粒中有兩個標記基因,則需看標記基因中是否有插入位點,如果某一標記基因中有插入位點,則目的基因插入質粒后標記基因被破壞。第四:理清檢測目的基因是否導入受體細胞的方法,包括分子水平檢測和個體水平鑒定。5.【解析】本題主要考查植物體細胞雜交過程。(1)纖維素和果膠是植物細胞壁的主要成分,去除細胞壁常用的方法是用纖維素酶和果膠酶處理。去除細胞壁后,得到原生質體。誘導融合后,原生質體需要經過脫分化過程形成愈傷組織,然后經過再分化形成完整的雜種植株。(2)多倍體是指體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體,多倍體后代不育一般是由于減數分裂過程中同源染色體聯(lián)會紊亂,無法形成正常配子。(3)經植物組織培養(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)纖維素果膠原生質體愈傷再分化(或分化)植物體細胞雜交技術(2)體細胞中含有三個或三個以上染色體組的個體在減數分裂過程中,前者染色體聯(lián)會異常,而后者染色體聯(lián)會正常(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。(1)給小鼠注射HSV-1蛋白后,小鼠體內發(fā)生體液免疫,小鼠血清中產生抗HSV-1蛋白的抗體。B淋巴細胞是從小鼠的淋巴器官中(如脾、骨髓、扁桃體、胸腺等)獲取。雜交瘤細胞由B淋巴細胞和骨髓瘤細胞融合而來,具有兩個親本細胞的特性:既能無限增殖,又能產生專一抗體。(2)若想獲得大量單克隆抗體,通常有兩種方法:一是將雜交瘤細胞在動物細胞培養(yǎng)液中培養(yǎng),然后從動物細胞培養(yǎng)液中篩選分離出單克隆抗體;二是將雜交瘤細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、純度高的特點。答案:(1)HSV-1蛋白體液免疫脾臟骨髓瘤無限增殖且產生專一抗體(2)腹腔腹水(3)純度高特異性強【誤區(qū)警示】抗體與單克隆抗體的比較名稱產生特點抗體由漿細胞分泌一般從血清中分離,產量低,純度低,特異性差單克隆抗體由雜交瘤細胞分泌特異性強,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,體細胞雜交技術克服了遠緣雜交不親和的障礙。動物細胞融合常用滅活病毒促融。(2)動物細胞培養(yǎng)過程中,為了防止細菌的污染,所用培養(yǎng)液應該添加一定量的抗生素;貼壁生長的細胞可以使用胰蛋白酶處理。(3)因為只有同時具有HGPRT酶和TK酶的融合細胞才可在HAT培養(yǎng)液中長期存活與繁殖,因此可以推知該培養(yǎng)液具有選擇作用。(4)人的缺乏HGPRT酶突變細胞株(HGPRT-)和小鼠的缺乏TK酶細胞株(TK-)融合后并在HAT培養(yǎng)液中培養(yǎng),只有同時具有HGPRT酶和TK酶的融合細胞才可在HAT培養(yǎng)液中長期存活與繁殖。融合細胞具有鼠的全部染色體,如果同時具有人的決定TK酶的基因,則融合細胞可以存活。只有具有17號染色體的融合細胞才能存活,由此可知人的TK酶基因位于17號染色體上。由于融合細胞具有鼠的全部染色體,因此該方法不能對鼠的基因進行基因定位。答案:(1)遠緣雜交不親和的障礙(生殖隔離)滅活病毒誘導融合(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別特定的核苷酸序列并在特定的位點切割。目的基因為熒光素酶基因,由圖A判斷4種限制酶的識別序列和酶