高考生物二輪總復(fù)習(xí)專題能力訓(xùn)練十六基因工程細(xì)胞工程

專題能力訓(xùn)練十六基因工程、細(xì)胞工程1.(2021全國乙理綜)用DNA重組技術(shù)可以賦予生物以新的遺傳特性,創(chuàng)造出更符合人類需要的生物產(chǎn)品。在此過程中需要使用多種工具酶,其中4種限制性核酸內(nèi)切酶的切割位點(diǎn)如下圖所示。請回答下列問題。(1)常用的DNA連接酶有E·coliDNA連接酶和T4DNA連接酶。上圖中酶切割后的DNA片段可以用E·coliDNA連接酶連接。上圖中酶切割后的DNA片段可以用T4DNA連接酶連接。

(2)DNA連接酶催化目的基因片段與質(zhì)粒載體片段之間形成的化學(xué)鍵是。(3)DNA重組技術(shù)中所用的質(zhì)粒載體具有一些特征。如質(zhì)粒DNA分子上有復(fù)制原點(diǎn),可以保證質(zhì)粒在受體細(xì)胞中能;質(zhì)粒DNA分子上有,便于外源DNA插入;質(zhì)粒DNA分子上有標(biāo)記基因(如某種抗生素抗性基因),利用抗生素可篩選出含質(zhì)粒載體的宿主細(xì)胞,方法是

。

(4)表達(dá)載體含有啟動(dòng)子,啟動(dòng)子是

。

2.下表是幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn),圖1、圖2中標(biāo)注了相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn),其中切割位點(diǎn)相同的酶不重復(fù)標(biāo)注。請回答下列問題。限制酶BamHⅠBclⅠSau3AⅠHindⅢ識(shí)別序列及切割位點(diǎn)(1)用圖中質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒,應(yīng)選用兩種限制酶切割,酶切后的載體和目的基因片段,通過酶作用后獲得重組質(zhì)粒。為了擴(kuò)增重組質(zhì)粒,需將其轉(zhuǎn)入處于態(tài)的大腸桿菌。

(2)為了篩選出轉(zhuǎn)入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌,應(yīng)在篩選平板培養(yǎng)基中添加,平板上長出的菌落,常用PCR鑒定,所用的引物組成為圖2中。

(3)若BamHⅠ酶切的DNA末端與BclⅠ酶切的DNA末端連接,連接部位的6個(gè)堿基對序列為,對于該部位,這兩種酶(填“都能”“都不能”或“只有一種能”)切開。

(4)若用Sau3AⅠ切割圖1質(zhì)粒,最多可能獲得種大小不同的DNA片段。

3.(2019全國Ⅱ理綜)植物組織培養(yǎng)技術(shù)在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。回答下列問題。(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一種途徑。與常規(guī)的種子繁殖方法相比,這種微型繁殖技術(shù)的特點(diǎn)是(答出兩點(diǎn)即可)。

(2)通過組織培養(yǎng)技術(shù),可把植物組織細(xì)胞培養(yǎng)成胚狀體,再通過人工種皮(人工薄膜)包裹得到人工種子(如右圖所示),這種人工種子在適宜條件下可萌發(fā)長成幼苗。人工種皮具備透氣性的作用是。人工胚乳能夠?yàn)榕郀铙w生長提供所需的物質(zhì),因此應(yīng)含有植物激素、和等幾類物質(zhì)。

(3)用脫毒苗進(jìn)行繁殖,可以減少作物感染病毒。為了獲得脫毒苗,可以選取植物的進(jìn)行組織培養(yǎng)。

(4)植物組織培養(yǎng)技術(shù)可與基因工程技術(shù)相結(jié)合獲得轉(zhuǎn)基因植株。將含有目的基因的細(xì)胞培育成一個(gè)完整植株的基本程序是(用流程圖表示)。

4.(2022四川自貢三模)活疫苗是指用人工的方法使病原體減毒或從自然界中篩選某病原體的無毒株或微毒株,制成活微生物制劑。而滅活疫苗是用物理或化學(xué)方法將病原體殺死后制成的疫苗。下表為兩種新型冠狀病毒疫苗的研發(fā)方法。請回答下列問題。方法技術(shù)路線基因工程疫苗S蛋白基因→基因表達(dá)載體→大腸桿菌→S蛋白→人體腺病毒載體重組疫苗S蛋白基因→腺病毒基因表達(dá)載體→人體→S蛋白(1)不管是滅活疫苗,還是活疫苗,都能作為誘發(fā)機(jī)體產(chǎn)生特異性免疫反應(yīng);上述基因工程疫苗應(yīng)該類似于(填“滅活”或“活”)疫苗。

(2)將基因表達(dá)載體導(dǎo)入大腸桿菌時(shí),首先用處理大腸桿菌,使其處于感受態(tài),再將基因表達(dá)載體與處于感受態(tài)的大腸桿菌放入中完成轉(zhuǎn)化。構(gòu)建腺病毒基因表達(dá)載體之前應(yīng)該對腺病毒進(jìn)行改造,腺病毒作為載體應(yīng)具備的條件是(答出兩點(diǎn)即可)。

(3)若表格中的S蛋白基因完全相同,兩種路線中表達(dá)產(chǎn)生的S蛋白結(jié)構(gòu)(填“相同”“不相同”或“無法確定”)。

(4)與基因工程疫苗相比,腺病毒載體重組疫苗的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在。

5.科學(xué)家利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)成功獲得了番茄—馬鈴薯雜種植株,為了便于雜種細(xì)胞的篩選和鑒定,科學(xué)家利用紅色熒光和綠色熒光分別標(biāo)記番茄和馬鈴薯的原生質(zhì)體膜上的蛋白質(zhì),其培育過程如下圖所示?；卮鹣铝袉栴}。(1)植物體細(xì)胞雜交依據(jù)的生物學(xué)原理有。

(2)過程①常用的酶是,細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是。

(3)植物原生質(zhì)體融合常利用(化學(xué)試劑)誘導(dǎo),在鑒定雜種原生質(zhì)體時(shí)可用顯微鏡觀察,根據(jù)細(xì)胞膜表面的熒光的不同可觀察到種不同的兩兩融合類型的原生質(zhì)體,當(dāng)觀察到時(shí),可判斷該原生質(zhì)體是由番茄和馬鈴薯融合而成的。

(4)過程③和過程④依次為,過程④中的培養(yǎng)基常添加的植物激素是。

(5)若番茄體細(xì)胞內(nèi)有m條染色體,馬鈴薯體細(xì)胞內(nèi)有n條染色體,則“番茄—馬鈴薯”細(xì)胞在有絲分裂后期含條染色體。若雜種細(xì)胞培育成的“番茄—馬鈴薯”植株為四倍體,則此雜種植株的花粉經(jīng)離體培育得到的植株屬于植株。

6.Ⅰ.幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成分,幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi),可增強(qiáng)其抗真菌病的能力?；卮鹣铝袉栴}。(1)在進(jìn)行基因工程操作時(shí),若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA,常選用嫩葉而不選用老葉作為實(shí)驗(yàn)材料,原因是。提取RNA時(shí),提取液中需添加RNA酶抑制劑,其目的是。

(2)以mRNA為材料可以獲得cDNA,其原理是。

(3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá),需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,原因是(答出兩點(diǎn)即可)。

(4)當(dāng)幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時(shí),DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是。

(5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高,根據(jù)中心法則分析,其可能的原因是。

Ⅱ.Rag2基因缺失小鼠不能產(chǎn)生成熟的淋巴細(xì)胞?？蒲腥藛T利用胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)對Rag2基因缺失小鼠進(jìn)行基因治療。其技術(shù)流程如下圖所示。(1)步驟①中,在核移植前應(yīng)去除卵母細(xì)胞的(結(jié)構(gòu))。

(2)培養(yǎng)細(xì)胞過程中,要置于CO2培養(yǎng)箱中,其中CO2的主要作用是。(3)步驟③中,需要構(gòu)建含有Rag2基因的表達(dá)載體?？梢愿鶕?jù)Rag2基因的設(shè)計(jì)引物,利用PCR技術(shù)擴(kuò)增Rag2基因片段。用HindⅢ和PstⅠ限制酶分別在片段兩側(cè)進(jìn)行酶切獲得Rag2基因片段。為將該片段直接連接到表達(dá)載體,所選擇的表達(dá)載體上應(yīng)具有酶的酶切位點(diǎn)。

(4)為檢測Rag2基因的表達(dá)情況,可提取治療后小鼠骨髓細(xì)胞的,用抗Rag2蛋白的抗體進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)。

答案:1.答案:(1)EcoRⅠ、PstⅠEcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ(2)磷酸二酯鍵(3)自我復(fù)制一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn)用含有該種抗生素的培養(yǎng)基培養(yǎng)宿主細(xì)胞,能存活的細(xì)胞含有質(zhì)粒載體(4)一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位解析:(1)E·coliDNA連接酶只能連接黏性末端,故EcoRⅠ、PstⅠ酶切割后的DNA片段可以用E·coliDNA連接酶連接;T4DNA連接酶可以連接黏性末端和平末端,故EcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ酶切割后的DNA片段可以用T4DNA連接酶連接。(2)DNA連接酶可催化目的基因片段與質(zhì)粒載體片段之間形成磷酸二酯鍵。(3)復(fù)制原點(diǎn)可以確保質(zhì)粒在受體細(xì)胞中能自我復(fù)制。質(zhì)粒DNA分子上有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn),酶切后可以產(chǎn)生不同的末端,便于外源DNA插入。標(biāo)記基因有助于篩選出含質(zhì)粒載體的宿主細(xì)胞,方法是用含有該種抗生素的培養(yǎng)基培養(yǎng)宿主細(xì)胞,不含質(zhì)粒載體的細(xì)胞被抗生素殺死,能存活的細(xì)胞含有質(zhì)粒載體。(4)啟動(dòng)子是一段有特殊結(jié)構(gòu)的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位。2.答案:(1)BclⅠ和HindⅢDNA連接感受(2)四環(huán)素引物甲和引物丙(3)TGATCCACTAGG3.答案:(1)能保持植物原有的遺傳特性,繁殖速度快(2)有利于胚狀體進(jìn)行呼吸作用礦質(zhì)元素糖(3)莖尖(4)含目的基因的細(xì)胞愈傷組織小植株解析:(1)基于植物組織培養(yǎng)技術(shù)的微型繁殖實(shí)現(xiàn)了植物克隆,屬于無性繁殖技術(shù)。與常規(guī)的種子繁殖方法(有性生殖)相比,微型繁殖技術(shù)可以保持植物原有的遺傳特性,快速實(shí)現(xiàn)種苗的大量繁殖。(2)人工種子的人工種皮要保證胚狀體正常的生命活動(dòng),一方面要有透氣性,使胚狀體能夠進(jìn)行呼吸作用;另一方面要有子葉或胚乳的功能,為胚狀體生長發(fā)育提供必需的植物激素、礦質(zhì)元素和糖等幾類物質(zhì)。(3)植物分生區(qū)附近(如莖尖)的病毒很少,甚至無病毒。用莖尖進(jìn)行組織培養(yǎng),再生的植株就有可能不帶病毒,從而獲得脫毒苗。(4)將含有目的基因的細(xì)胞培育成一個(gè)完整植株,應(yīng)首先對含有目的基因的細(xì)胞進(jìn)行脫分化處理獲得愈傷組織,然后誘導(dǎo)其再分化,即可獲得試管苗(小植株)。4.答案:(1)抗原滅活(2)CaCl2(或Ca2+)緩沖液具有一個(gè)至多個(gè)限制酶切割位點(diǎn);能自我復(fù)制;具有標(biāo)記基因(答出兩點(diǎn)即可)(3)不相同(4)持續(xù)表達(dá)抗原,免疫應(yīng)答更持久5.答案:(1)細(xì)胞膜的流動(dòng)性、植物細(xì)胞的全能性(2)纖維素酶和果膠酶形成新的細(xì)胞壁(3)聚乙二醇(PEG)3融合的細(xì)胞表面既有紅色熒光又有綠色熒光(4)脫分化和再分化生長素和細(xì)胞分裂素(5)2(m+n)單倍體解析:(1)植物體細(xì)胞雜交要將不同種的植物細(xì)胞誘導(dǎo)融合成一個(gè)雜種細(xì)胞,再利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)將雜種細(xì)胞培育成植株,體現(xiàn)的生物學(xué)原理為細(xì)胞膜的流動(dòng)性和植物細(xì)胞的全能性。(2)植物細(xì)胞融合時(shí)需先用纖維素酶和果膠酶去除植物細(xì)胞的細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體,雜種細(xì)胞再生出新的細(xì)胞壁是細(xì)胞融合完成的標(biāo)志。(3)植物原生質(zhì)體融合過程常利用化學(xué)試劑聚乙二醇(PEG),融合后有3種不同的兩兩融合類型的原生質(zhì)體,分別是番茄細(xì)胞自身融合細(xì)胞(紅色熒光)、馬鈴薯細(xì)胞自身融合細(xì)胞(綠色熒光)、番茄—馬鈴薯融合細(xì)胞(紅色+綠色熒光)三類。(4)雜種細(xì)胞形成愈傷組織的過程屬于植物組織培養(yǎng)過程中的脫分化,愈傷組織形成植物體的過程屬于再分化。(5)雜種細(xì)胞的染色體數(shù)為融合前兩種細(xì)胞染色體數(shù)之和,即(m+n)條。細(xì)胞有絲分裂后期