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1、 專題整合訓練(十五)　基因工程和細胞工程 [全員必做題] 1．(2017·江西新余一中高三理科綜合)內(nèi)皮素(ET)是一種含21個氨基酸的多肽。內(nèi)皮素主要通過與靶細胞膜上的內(nèi)皮素受體結(jié)合而發(fā)揮生物學效應。ETA是內(nèi)皮素的主要受體，科研人員試圖通過構(gòu)建表達載體，實現(xiàn)ETA基因在細胞中高效表達，為后期ETA的體外研究奠定基礎。其過程如下(圖中SNAP基因是一種熒光蛋白基因，限制酶ApaⅠ的識別序列為C↓CCGGG，限制酶XhoⅠ的識別序列為C↓TCGAG)。請分析回答： (1)完成過程①需要的酶是________； (2)過程③中，限制酶XhoⅠ切割DNA，使________鍵斷開

2、，形成的黏性末端是________。用兩種限制酶切割，獲得不同的黏性末端，其主要目的是_______________________________________。 (3)過程④中需要________酶，去構(gòu)建重組質(zhì)粒。過程⑥中，要用________預先處理大腸桿菌，使其處于容易吸收外界的DNA。 (4)利用SNAP基因與ETA基因結(jié)合構(gòu)成融合基因，目的是________。 (5)人皮膚黑色素細胞上有內(nèi)皮素的特異受體，內(nèi)皮素與黑色素細胞膜上的受體結(jié)合后，會刺激黑色素細胞的分化、增殖并激活酪氨酸酶的活性，從而使黑色素急劇增加。美容時可以利用注射ETA達到美白祛斑效果，試解釋原因：____

3、_________________________ 抑制了內(nèi)皮素對黑色素細胞的增殖和黑色素的形成。 【答案】　(1)逆轉(zhuǎn)錄酶　(2)磷酸二酯　(或)　可以使目的基因定向連接到載體上 (3)DNA連接酶　Ca2＋(或CaCl2) (4)檢測ETA基因能否表達及表達量 (5)ETA能與內(nèi)皮素結(jié)合，減少了內(nèi)皮素與黑色素細胞膜上內(nèi)皮素受體的結(jié)合 【解析】　(1)圖中過程①是逆轉(zhuǎn)錄，需要逆轉(zhuǎn)錄酶的催化。(2)限制酶能識別特定的脫氧核苷酸序列，并在特定脫氧核苷酸之間切斷磷酸二酯鍵；根據(jù)題意可知限制酶XhoⅠ切割DNA形成的黏性末端是(或)；兩種限制酶切割，獲得不同的黏性末端，其主要目的是可以使

4、目的基因定向連接到載體上(或防止含目的基因的外源DNA片段和質(zhì)粒自身環(huán)化)。(3)過程④是將目的基因與質(zhì)量連接構(gòu)建基因表達載體，需要DNA連接酶催化；過程⑥中，要用CaCl2預先處理大腸桿菌，使其成為處于容易吸收外界DNA的感受態(tài)的細胞。(4)利用SNAP基因與ETA基因結(jié)合構(gòu)成融合基因，可以檢測ETA基因能否表達及表達量。(5)注射的ETA能與內(nèi)皮素結(jié)合，減少了內(nèi)皮素與黑色素細胞膜上內(nèi)皮素受體的結(jié)合，抑制了內(nèi)皮素對黑色素細胞的增殖和黑色素的形成，從而達到美容的目的。 2．(2017·廣西柳州市高三模擬)如圖是從酵母菌中獲取某植物需要的某種酶的基因的流程，結(jié)合所學知識及相關信息回答下列問題：

5、 (1)圖中cDNA文庫________基因組文庫(填“大于”或“等于”或“小于”)。 (2)①過程提取的DNA需要________的切割，B過程是________過程。 (3)為在短時間內(nèi)大量獲得目的基因，可用的技術(shù)是________，其原理是____________________________________。 (4)目的基因獲取之后，需要進行________，其組成必須有________及標記基因等，此步驟是基因工程的核心。 (5)將該目的基因?qū)肽畴p子葉植物細胞，常采用的方法是________，其能否在此植物體內(nèi)穩(wěn)定遺傳的關鍵是________，可以用________

6、技術(shù)進行檢測。 【答案】　(1)小于　(2)限制酶　反轉(zhuǎn)錄 (3)PCR技術(shù)　DNA分子的半保留復制 (4)基因表達載體的構(gòu)建　啟動子、終止子、目的基因(復制原點可不答) (5)土壤農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　目的基因是否整合到植物細胞的染色體上　DNA分子雜交 【解析】　(1)基因組文庫包含某種生物所有的基因。部分基因文庫包含某種生物的部分基因。如：cDNA文庫。(2)①過程是獲取目的基因，需要限制酶切割。B過程是有mRNA獲取DNA過程，是反轉(zhuǎn)錄過程。(3)PCR全稱為聚合酶鏈式反應，是一項在生物體外復制特定DNA的核酸合成技術(shù)，其原理是DNA復制。(4)基因表達載體的構(gòu)建是基因工程的核心，目

7、的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在并且可以遺傳給下一代并表達和發(fā)揮作用，基因表達載體的組成：目的基因＋啟動子＋終止子＋標記基因。(5)受體細胞是雙子葉植物，常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將目的基因轉(zhuǎn)入到受體細胞中，利用農(nóng)桿菌的Ti質(zhì)粒的T－DNA可轉(zhuǎn)移至受體細胞，并整合到受體細胞的染色體上的功能，能否轉(zhuǎn)化成功，還需要用DNA分子雜交技術(shù)對受體細胞中DNA進行檢測。 3．青蒿素是治療瘧疾的重要藥物。研究人員已經(jīng)弄清了青蒿細胞中青蒿素的合成途徑(如圖中實線方框內(nèi)所示)，并且發(fā)現(xiàn)酵母細胞也能夠產(chǎn)生合成青蒿素的中間產(chǎn)物FPP(如圖中虛線方框內(nèi)所示)。結(jié)合所學知識回答下列問題： (1)瘧疾俗稱“打擺子”，是由

8、瘧原蟲引起的寒熱往來癥狀的疾病。當瘧原蟲寄生在人體中時，會引起人的免疫反應，使________細胞產(chǎn)生淋巴因子。同時B細胞在受到刺激后，在淋巴因子的作用下增殖分化成________細胞，產(chǎn)生抗體。 (2)根據(jù)圖示代謝過程，科學家在培育能產(chǎn)生青蒿素的酵母細胞過程中，要向________中導入的基因是________，具體操作中可利用________技術(shù)檢測轉(zhuǎn)基因生物的DNA上是否插入目的基因。 (3)構(gòu)建基因表達載體時，用不同類型的________切割DNA后，可能產(chǎn)生________末端，也可能產(chǎn)生________末端。 (4)實驗發(fā)現(xiàn)，酵母細胞導入相關基因后，該基因能正常表達，但酵母菌

9、合成的青蒿素仍很少，根據(jù)圖解分析原因可能是________。 【答案】　(1)T　漿　(2)酵母細胞　ADS酶基因　DNA分子雜交　(3)限制酶　黏性　平　(4)酵母細胞中部分FPP用于合成固醇 【解析】　(1)當瘧原蟲寄生在人體中時，會引起人的免疫反應，使T細胞產(chǎn)生淋巴因子。同時B細胞在受到刺激后，在淋巴因子的作用下增殖分化成漿細胞，產(chǎn)生抗體。(2)由于酵母細胞中也能合成FPP，F(xiàn)PP形成青蒿素過程還需要ADS酶參與，所以需要導入ADS酶基因，RNA聚合酶參與DNA的轉(zhuǎn)錄過程。(3)構(gòu)建基因表達載體時，用不同類型的限制酶切割DNA后，可能產(chǎn)生黏性末端，也可能產(chǎn)生平末端。(4)由圖可知，酵

10、母細胞中部分FPP用于合成固醇，使合成青蒿素的量減少。 4．(2017·四川雅安中學高三理科綜合)請回答下列有關基因工程和細胞工程方法的問題： (1)培育轉(zhuǎn)基因植物過程的核心步驟是________________，其目的是使目的基因在受體細胞中________________；基因表達載體中的啟動子是________________識別和結(jié)合的部位。 (2)用兩種限制酶XbaI和SacI(兩種酶切出的黏性末端不同)切割某DNA分子，獲得含目的基因的片段，若用該片段構(gòu)建基因表達載體，適合選用的Ti質(zhì)粒是上圖中的________。 (3)細胞工程是通過細胞水平和________水平上的

11、操作，按照人的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學技術(shù)。 (4)植物細胞工程的基本技術(shù)包括：植物組織培養(yǎng)和________。其中，后者的原理是_______________________________。 【答案】　(1)構(gòu)建基因表達載體　穩(wěn)定存在并表達　RNA聚合酶 (2)甲 (3)細胞器 (4)植物體細胞雜交(技術(shù))　植物細胞膜的流動性和植物細胞的全能性 【解析】　(1)基因工程的核心步驟是構(gòu)建基因表達載體，目的是使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定存在并表達；基因表達載體中的啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位。(2)該Ti質(zhì)粒中含有限制酶XbaI和SacI的切割位

12、點，且用這兩種酶切割可將目的基因插入T－DNA中，甲正確；該Ti質(zhì)粒中不含限制酶SacI的切割位點，乙錯誤；該Ti質(zhì)粒中含有限制酶XbaI和SacI的切割位點，但用這兩種酶切割不會將目的基因插入T－DNA中，丙錯誤；該Ti質(zhì)粒中不含限制酶XbaI的切割位點，丁錯誤。(3)細胞工程是通過細胞水平和細胞器水平上的操作，按照人的意愿來改變細胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)或獲得細胞產(chǎn)品的一門綜合科學技術(shù)。(4)植物細胞工程的基本技術(shù)包括：植物組織培養(yǎng)和植物體細胞雜交。其中，植物體細胞雜交的原理是植物細胞膜的流動性和植物細胞的全能性。 5．(2017·廣西高級中學高三理綜)科學家通過利用PCR定點突變技術(shù)改造Rubi

13、sco酶基因，提髙了光合作用過程中Rubisco酶對CO2的親和力，從而顯著提高了植物的光合作用速率。請回答下列問題： (1)PCR過程所依據(jù)的原理是________，該過程需要加入的酶是________。利用PCR技術(shù)擴增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成________。 (2)該技術(shù)不直接改造Rubisco酶，而通過對Rubisco酶基因進行改造，從而實現(xiàn)對Rubisco酶的改造，其原因是________。和傳統(tǒng)基因工程技術(shù)相比較，定點突變技術(shù)最突出的優(yōu)點是________，PCR定點突變技術(shù)屬于________的范疇。 (3)可利用定點突變的D

14、NA構(gòu)建基因表達載體，常用________將基因表達載體導入植物細胞，將該細胞經(jīng)植物組織培養(yǎng)技術(shù)培育成幼苗，從細胞水平分析所依據(jù)的原理是________。 【答案】　(1)DNA雙鏈復制　耐高溫的DNA聚合酶(或Taq酶)　引物 (2)蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)較為復雜，改造困難　能生產(chǎn)出自然界不存在的蛋白質(zhì)　蛋白質(zhì)工程 (3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　植物細胞的全能性 【解析】　(1)PCR技術(shù)是DNA擴增的技術(shù)，所以其原理是DNA雙鏈復制，但是該過程需要耐高溫的DNA聚合酶(或Taq酶)的催化。利用PCR技術(shù)擴增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物。(2)由于蛋白質(zhì)空

15、間結(jié)構(gòu)較為復雜，改造困難，所以該技術(shù)不直接改造Rubisco酶，而通過對Rubisco酶基因進行改造，從而實現(xiàn)對Rubisco酶的改造；和傳統(tǒng)基因工程技術(shù)相比較，定點突變技術(shù)最突出的優(yōu)點是能生產(chǎn)出自然界不存在的蛋白質(zhì)，PCR定點突變技術(shù)屬于蛋白質(zhì)工程的范疇。(3)將基因表達載體導入植物細胞常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法；植物組織培養(yǎng)技術(shù)的原理是植物細胞的全能性。 6．(2017·寧夏育才中學高三理科綜合)甲型流感(H1N1)病毒在世界各地大面積蔓延，有些國家還出現(xiàn)了死亡病例?？茖W家已分離出甲型H1N1病毒(一種RNA病毒)。某制藥廠根據(jù)下面流程圖生產(chǎn)預防和治療甲型流感的抗體，請據(jù)圖回答有關問題。 (

16、1)進行過程a之前，必須對小鼠注________，使小鼠產(chǎn)生免疫反應。若細胞甲是小鼠骨髓瘤細胞，則細胞乙是從小鼠體內(nèi)提取的________細胞。 (2)促進b過程常用的化學誘導劑是________。假設僅考慮某兩個細胞的融合，則可形成________種類型的細胞丙，因此需要特定的選擇培養(yǎng)基篩選出______細胞用于培養(yǎng)。選出此細胞后，還需進行克隆化培養(yǎng)和______檢測，經(jīng)多次篩選，就可獲得足夠數(shù)量的能分泌所需抗體的細胞。 (3)理論上，注射了該抗體的人群不能長期具有對甲型流感的免疫能力，試分析原因________(至少寫出兩點)。 【答案】　(1)滅活的甲型流感(H1N1)病毒　B淋巴

17、 (2)聚乙二醇　三　雜交瘤　抗體 (3)抗體存留時間較短、H1N1病毒變異 【解析】　(1)在單克隆抗體的制備過程中，先要對小鼠進行抗原注射，即用滅活的甲型流感(H1N1)病毒注射，使得小鼠產(chǎn)生免疫反應，提取出來的細胞乙是已經(jīng)免疫的B細胞，即漿細胞，與骨髓瘤細胞結(jié)合，形成雜交瘤細胞。(2)b過程是誘導漿細胞與骨髓瘤細胞融合的過程，常用PEG進行誘導，一共可以形成三種兩兩融合的細胞，其中只有雜交瘤細胞是符合要求的，所以需要用特定的選擇培養(yǎng)基進行篩選。選出此細胞后，還需進行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測。(3)抗體在人體內(nèi)存留時間較短，且H1N1病毒是RNA病毒，容易發(fā)生變異，所以注射了該抗體的人群

18、不能長期具有對甲型流感的免疫能力。 [重點選做題] 1．(2017·寧夏固原一中高三試題)將目的基因?qū)雱游锸芫褍?nèi)可得到轉(zhuǎn)基因動物?；卮饐栴}： (1)將目的基因?qū)雱游锸芫褍?nèi)需要構(gòu)建基因表達載體，基因表達載體除了含有目的基因外，還必須有________等。常用________將目的基因與表達載體導入動物的受精卵中。為檢測目的基因是否表達成功，可采用________方法，若有雜交帶出現(xiàn)，表明目的基因已表達成功。 (2)在體外培養(yǎng)受精卵時，為了維持______________，需向培養(yǎng)液中添加抗生素。受精卵發(fā)育到囊胚時期開始分化，該時期的________屬于胚胎干細胞。該細胞在形態(tài)上表

19、現(xiàn)為________；在功能上具有____________________。 (3)將早期胚胎移植到代孕雌性體內(nèi)時，為使代孕個體與供體雌性生殖器官的生理變化相同，此前需要代孕個體做________處理。 【答案】　(1)啟動子、終止子和標記因子　顯微注射　抗原一抗體雜交 (2)無菌環(huán)境　內(nèi)細胞團　體積小、細胞核大，核仁明顯　發(fā)育的全能性 (3)同期發(fā)情 【解析】　(1)基因工程的核心步驟是構(gòu)建基因表達載體，基因表達載體包括目的基因、啟動子、終止子和標記因子。將目的基因?qū)雱游锸芫殉Ｓ蔑@微注射法。目的基因表達的產(chǎn)物本質(zhì)上是蛋白質(zhì)，所以可以用抗原一抗體雜交檢測目的基因是否表達成功。(2

20、)抗生素可以殺菌，所以在體外培養(yǎng)受精卵時，為了維持無菌環(huán)境，需向培養(yǎng)液中添加抗生素。受精卵發(fā)育到囊胚時期開始分化，該時期的內(nèi)細胞團屬于胚胎干細胞。該細胞在形態(tài)上表現(xiàn)為體積小、細胞核大，核仁明顯；在功能上具有發(fā)育的全能性。(3)將早期胚胎移植到代孕雌性體內(nèi)時，為使代孕個體與供體雌性生殖器官的生理變化相同，此前需要代孕個體做同期發(fā)情處理。 2．(2017·寧夏銀川一中高三理科綜合)早早孕試紙是人們設計出來的一種方便女性檢測自己是否懷孕的產(chǎn)品。人絨毛膜促性腺激素(HCG)是由受孕婦女體內(nèi)胎盤產(chǎn)生的一種糖蛋白類激素，在孕婦的尿液中大量存在，而非妊娠孕婦尿液中幾乎不含有該激素。膠體金法早早孕檢測試紙采

21、用雙抗體夾心法原理，以膠體金為指示標記制作而成。其測定和判斷方法如下圖： 注：MAX線處含有鼠源性HCG單抗和膠體金，T線處含羊抗HCG的抗體，C線處含有羊抗鼠多克隆抗體 (1)HCG在胎盤細胞的________合成，然后在________上進一步合成加工，最后經(jīng)________進一步的修飾加工然后分泌到細胞外。 (2)MAX線處包埋的是鼠源性HCG單克隆抗體是由________細胞產(chǎn)生的，由于單克隆抗體具有________、________的特點，所以能準確地識別各種抗原物質(zhì)的細微差異，并跟一定抗原發(fā)生特異性結(jié)合。 (3)制備鼠源性HCG單克隆抗體的過程中，可能運用到了_____

22、___和動物細胞培養(yǎng)等技術(shù)，其中后者需要置于95%空氣加5%的CO2的混合氣體的培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)，CO2的作用是________。 【答案】　(1)核糖體　內(nèi)質(zhì)網(wǎng)　高爾基體 (2)雜交瘤　純度高　特異性強(靈敏度高) (3)動物細胞融合技術(shù)　維持培養(yǎng)液的PH值 【解析】　(1)根據(jù)提供信息已知，人絨毛膜促性腺激素(HCG)的化學本質(zhì)是一種糖蛋白，所以HCG在核糖體合成，還需要內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的初步加工，和高爾基體的進一步加工和修飾才能分泌到細胞外。 (2)單克隆抗體是由雜交瘤細胞產(chǎn)生的，具有純度高、特異性強(靈敏度高)等特點。 (3)制備鼠源性HCG單克隆抗體的過程中，可能運用到了動物細胞融合技術(shù)和動物細胞培養(yǎng)等技術(shù)，其中后者需要置于95%空氣加5%的CO2的混合氣體的培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)，CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH值。