1、第16讲现代生物科技专题 一、单项选择题1.下列关于基因工程技术的叙述,正确的是()A.切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列B.PCR中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应C.载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因D.抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达答案D限制性核酸内切酶大多能特异性地识别6个核苷酸序列,但也有少数限制性核酸内切酶能识别4个、5个或8个核苷酸序列,A错误。PCR中温度的周期性变化是为变性、复性和延伸创造条件。另外,耐高温的DNA聚合酶只是在延伸阶段发挥催化作用,变性和复性过程不需要酶的催化,B错误。载体质粒上的抗生素
2、抗性基因可作为标记基因,供重组DNA的鉴定和选择,而不是抗生素合成基因,C错误。目的基因导入受体细胞后不一定能正常表达,D正确。2.chlL基因是蓝藻拟核DNA上控制叶绿素合成的基因。为了研究该基因对叶绿素合成的控制,需要构建缺失chlL基因的蓝藻细胞。技术路线如图所示,对此技术描述中,正确的是()A.过程共形成2个磷酸二酯键B.过程都需要使用限制性核酸内切酶和DNA连接酶C.该项技术操作成功的标志是目的基因的表达D.红霉素抗性基因是标记基因,用于筛选含有chlL基因的受体细胞答案B过程为红霉素抗性基因与重组质粒1结合,该过程中重组质粒1与红霉素抗性基因有两个切口需要连接,故共形成4个磷酸二酯
3、键,A错误。过程需要用同种限制性核酸内切酶切割质粒和chlL基因,然后用DNA连接酶连接chlL基因和质粒,过程也需要用同种限制酶切割质粒和红霉素抗性基因,然后用DNA连接酶连接,B项正确。该技术是为了获得缺失chlL基因的蓝藻细胞,故该技术成功的标志是蓝藻细胞无chlL基因控制的性状即蓝藻不能合成叶绿素,C项错误。红霉素抗性基因不属于标记基因,红霉素抗性基因可插入到蓝藻拟核DNA以破坏蓝藻拟核DNA上的chlL基因,最终可获得缺失chlL基因的蓝藻细胞,D项错误。3.科学家利用基因工程技术将鱼的抗冻蛋白基因导入番茄,使番茄的耐寒能力大大提高。在培养转基因番茄的过程中,下列操作不合理的是()A
4、.可用PCR技术或逆转录法获得抗冻蛋白基因B.利用选择性培养基对构建的基因表达载体直接筛选C.利用农杆菌转化法将基因表达载体导入番茄体细胞D.在低温条件下筛选已导入抗冻蛋白基因的番茄植株答案B利用逆转录法可获得cDNA;构建的基因表达载体不可直接在选择培养基上进行筛选,需要先导入受体细胞中再进行筛选;农杆菌转化法是将目的基因导入受体细胞的常用方法;可利用低温条件对耐寒番茄进行个体性状水平的检测,筛选成功转基因的耐寒番茄植株。4.下列关于蛋白质工程应用的叙述,不正确的是()A.通过对基因结构的改造生产出自然界从未存在的蛋白质种类目前还很少B.通过蛋白质工程可以改变蛋白质的活性C.将人的胰岛素基因
5、导入大肠杆菌细胞内,使大肠杆菌产生人的胰岛素的技术属于蛋白质工程D.蛋白质工程可以对胰岛素进行改造和修饰,合成速效型胰岛素制剂答案C通过对基因结构的改造产生新型蛋白质的种类不多,A正确;蛋白质工程可以改变蛋白质的活性,如-干扰素的抗病毒活性,B正确;将人的胰岛素基因导入大肠杆菌体内,使其产生大量胰岛素的技术属于基因工程,C错误;蛋白质工程可以通过改造胰岛素基因来对胰岛素进行改造和修饰,从而合成速效型胰岛素制剂,D正确。5.细胞工程中,选择合适的生物材料是成功的关键。下列叙述不正确的是()A.选择高度分化的动物体细胞进行培养有利于获得大量的细胞B.选择去核的卵母细胞作为核受体进行核移植可提高克隆
6、动物的成功率C.选择植物的愈伤组织进行诱变处理可获得有用的突变体D.选择一定大小的植物茎尖进行组织培养可获得脱毒苗答案A高度分化的细胞已经失去分裂能力,因此选择高度分化的动物体细胞进行培养不易获得大量的细胞,A错误;卵母细胞的细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质,因此选择去核的卵母细胞作为核受体进行核移植可提高克隆动物的成功率,B正确;愈伤组织细胞处于分生状态,易受外界环境因素影响,因此选择植物的愈伤组织进行诱变处理,再进行人工选择,可获得优质的突变体,C正确;茎尖等分生区组织几乎不含病毒,因此选择一定大小的植物茎尖进行组织培养可获得脱毒苗,D正确。6.如图为制备人工种子部分流程示意图,下列
7、叙述正确的是()A.胚状体是外植体在培养基上脱分化形成的一团愈伤组织B.该过程以海藻酸钠作为营养成分,以CaCl2溶液作为凝固剂C.可在海藻酸钠溶液中添加蔗糖,为胚状体提供碳源D.包埋胚状体的凝胶珠能够隔绝空气,有利于人工种子的储藏答案C胚状体是愈伤组织再分化得到的,A错误;海藻酸钠是凝固剂,B错误;在海藻酸钠溶液中添加蔗糖,不仅能为胚状体提供能量,还能调节培养物渗透压,C正确;凝胶珠具有空间网状结构,不能隔绝空气,D错误。7.如图表示制备单克隆抗体的基本过程,下列叙述错误的是()A.是从小鼠的脾脏中提取B淋巴细胞和骨髓瘤细胞B.促进细胞融合可利用聚乙二醇(PEG)或灭活病毒诱导C.中的筛选是
8、通过放射性或荧光标记的抗原与抗体特异性结合进行的D.可以无限增殖产生大量单克隆抗体,运用了动物细胞培养技术答案A是从小鼠的脾脏中提取B淋巴细胞,从肿瘤中提取骨髓瘤细胞,故A错误;促进细胞融合可利用物理、化学、生物等方法,其中化学方法有利用聚乙二醇,生物方法有使用灭活的病毒诱导,故B正确;中筛选的原理是抗原与抗体特异性结合,故C正确;杂交瘤细胞的特点是既能无限增殖又能产生特异性抗体,运用了动物细胞培养技术,实现细胞的大量增殖,故D正确。8.iPS细胞是利用病毒将四个基因(Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc)导入动物体细胞使其转化为类似胚胎干细胞的一种细胞,在iPS细胞培育过程中()A.运用
9、了基因工程、动物细胞培养等现代生物技术B.病毒的作用只是通过侵染将基因导入体细胞C.使用的工具酶主要有DNA聚合酶和DNA连接酶D.仅有Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc能够转录、翻译答案A病毒作为运输载体,不仅要将目的基因导入受体细胞,还要让其在受体细胞中稳定存在并表达和发挥作用。在构建表达载体的过程中,使用的工具酶主要是限制酶和DNA连接酶。在iPS细胞中不仅导入的这些基因能表达,原有的基因也必须表达才能使细胞进行正常的生命活动。9.培育“试管山羊”的基本过程如图所示,有关叙述正确的是()A.图中采集的精子可以直接和卵母细胞受精B.乙表示受精作用,该过程在子宫中进行C.过程丙的培养液
10、中应该添加动物血清D.丁过程应将原肠胚移植到代孕母羊子宫内答案C精子只有获能后才能与卵母细胞发生受精作用,A项错误。试管动物的受精作用在体外完成,B项错误。胚胎移植常用桑椹胚或囊胚,D项错误。10.(2016江苏单科)印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物,通过胚胎工程技术,可以让家猫代孕而繁育,主要步骤如图所示。下列相关叙述正确的是()A.步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割B.诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞C.受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于培养液D.步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同答案B步骤甲、乙分别指体外受精、胚胎移植,A错误;诱导超数排卵所注射的激素是促性腺激素
11、,只能作用于性腺,B正确;受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来自卵细胞,C错误;受精过程使用的培养液是获能溶液或专用的受精溶液,与早期胚胎培养液有区别,D错误。11.生物技术安全性和伦理问题是社会关注的热点。下列叙述正确的是()A.对转基因生物可能会造成前所未有的“外来物种”入侵B.对于克隆人和治疗性克隆,我国的态度是明令禁止C.设计试管婴儿需在植入前对胚胎进行产前诊断D.新型鼠疫病毒和重组流感病毒属于生化毒剂类生物武器,应当严令禁止生产答案A对于克隆我国政府的态度是不赞成、不允许、不支持、不接受任何克隆人的实验,但不反对治疗性克隆;设计试管婴儿需在植入前对胚胎进行遗传学诊断;新型鼠疫病毒和重组
12、流感病毒不属于生化毒剂类生物武器。二、不定项选择题12.从基因型为Aa的绿色植物某器官中获取组织,显微观察如下图。下列对该图所示细胞的叙述错误的是()A.若将X细胞离体培养成完整植株,此过程要涉及纤维素酶和果胶酶B.若将Y细胞离体培养成幼苗后用秋水仙素处理,目的是使其发生染色体结构变异C.X与Y两个细胞融合后,发育成基因型为AAaa的植株是不可育的D.如果X与Y细胞所含蛋白质种类有明显差异,其根本原因是信使RNA的不同答案ABC植物细胞经离体培养成完整植株,此过程不涉及纤维素酶和果胶酶,当进行植物细胞融合时则需要纤维素酶和果胶酶处理植物细胞,去除细胞壁,A错误;将幼苗用秋水仙素处理的主要目的是
13、诱导染色体数目加倍,B错误;X与Y两个细胞融合后,形成杂种细胞,发育成基因型为AAaa的杂种植株为四倍体是可育的,C错误;如果X与Y细胞所含蛋白质种类有明显差异,其根本原因是基因的选择性表达形成不同的信使RNA,从而指导合成了不同的蛋白质,D正确。13.2018年3月14日物理学家霍金去世,他曾经患有肌肉萎缩性侧索硬化症即“渐冻症”。有研究表明,该病是由于突变的基因使神经元合成了某种毒蛋白,从而阻碍了轴突内营养物质的流动;也有最新研究结果表明,利用诱导多功能干细胞(iPS细胞)制作前驱细胞,然后移植给渐冻症实验鼠,能延长其寿命。下列相关描述正确的是()A.将控制合成破坏运动神经元的毒蛋白基因替
14、换,可以起到一定的治疗作用B.植入神经干细胞,使受损的运动功能得到恢复,也可以起到一定的治疗作用C.诱导多功能干细胞分化的实质是基因的选择性表达,细胞种类增多D.诱导多功能干细胞分化成的多种细胞中的核遗传物质不完全相同答案ABC将控制合成破坏运动神经元的毒蛋白基因替换,使神经元不能合成破坏神经元的毒蛋白,可以起到一定的治疗作用,A正确;植入的神经干细胞可增殖分化为相应的运动神经元,使受损的运动功能得到恢复,也可以起到一定的治疗作用,B正确;诱导多功能干细胞分化成多种细胞的过程属于细胞分化,细胞分化的实质是基因的选择性表达,细胞中的遗传物质不变,C正确,D错误。14.L病毒侵染小鼠的脑膜细胞,引
15、起脑膜炎,L蛋白是L病毒的抗原蛋白。科研人员将两只转基因小鼠进行杂交,让能表达L蛋白和L蛋白受体的子代小鼠感染L病毒,会引起严重的糖尿病,如图所示。据此作出的分析,正确的是()A.作为亲本的两只转基因小鼠均为杂合子B.转入基因的遗传一定不遵循自由组合定律C.L病毒侵染的细胞可被效应T细胞裂解D.小鼠患糖尿病的原因是胰岛B细胞被杀伤答案ACD分析题图可知,导入目的基因的个体均相当于杂合子,L蛋白基因用A表示,L蛋白受体基因用B表示,则转L蛋白基因小鼠的基因型可以表示为Aabb,转L蛋白受体基因小鼠的基因型可表示为aaBb。这两个个体杂交结果为25%AaBb(L蛋白、L蛋白受体)、25%Aabb(
16、L蛋白)、25%aaBb(L蛋白受体)、25%aabb(无)相当于每对基因进行测交,在遵循基因自由组合定律的前提下,杂交子代比例为1111。由分析可知,两个亲本小鼠均导入了一个目的基因,均可以表示为杂合子,A正确。若转入的基因随非同源染色体上的非等位基因自由组合而重新组合,表现出性状分离的现象,则可能遵循自由组合定律,B错误。L病毒侵染的细胞可被效应T细胞识别为靶细胞,通过接触使之裂解,释放病原体,C正确。小鼠患糖尿病的原因是胰岛B细胞表面有病毒抗原基因表达的L蛋白,因此被抗体攻击杀伤,D正确。15.如图表示抗人体胃癌的单克隆抗体的制备过程,有关叙述正确的是()A.图中实验小鼠注射的甲是能与抗
17、人体胃癌抗体特异性结合的抗原B.利用聚乙二醇、灭活的病毒和电激等方法均可诱导细胞融合获得乙C.用特定的选择培养基对乙进行筛选,融合细胞均能增殖,未融合细胞均不能增殖D.丙需进行克隆化培养和抗体检测,经多次筛选后可获得能分泌所需抗体的细胞答案ABD图中实验小鼠注射的甲是能与抗人体胃癌抗体特异性结合的抗原,A正确;诱导动物细胞融合的方法有物理法(离心、振动、电激等)、化学法(聚乙二醇)、生物法(灭活的病毒),B正确;用特定的选择培养基对乙进行筛选,在该培养基中只有杂交瘤细胞能增殖,其他细胞(未融合的B细胞和瘤细胞融合后的B-B细胞和瘤-瘤细胞)均不能增殖,C错误;丙需进行克隆化培养和抗体检测,经多
18、次筛选后可获得能分泌所需抗体的细胞,D正确。16.下列关于生态工程的叙述,正确的是()A.鄱阳湖湿地生态恢复工程属于群落演替中的初生演替B.“无废弃物农业”主要体现了物种多样性原理C.在应用植物修复技术治理被重金属污染的土壤时,需要选择符合要求的植物,这遵循了生态工程中的整体性原理D.“四位一体”农业生态工程中,往往将蔬菜棚与猪圈连通起来提高经济效益,这遵循了生态工程中的系统学和工程学原理答案D鄱阳湖湿地生态恢复工程属于群落演替中的次生演替,A错误;“无废弃物农业”主要体现了物质循环再生原理,B错误;选择符合要求的植物治理被重金属污染的土壤,遵循了协调与平衡原理,C错误;“四位一体”农业生态工
19、程遵循系统学和工程学原理中的系统的结构决定功能原理,D正确。三、非选择题17.(2019山东威海二模)基因打靶技术是指利用外源性DNA与细胞DNA的相同或相似序列,在特定位点上进行替换,从而改变细胞遗传特性的方法。该技术可应用于解决人体对移植的猪器官产生的免疫排斥反应上,即利用基因打靶技术对猪细胞-1,3半乳糖苷转移酶基因进行改造,以消除-1,3半乳糖苷转移酶引起的免疫排斥。其主要过程如下:第一步:从猪囊胚中分离出胚胎干细胞。第二步:在与靶基因(需要改造的基因)相同的外源性DNA上,插入新霉素抗性基因,构建打靶载体。第三步:打靶载体导入胚胎干细胞,与细胞DNA中的靶基因进行替换。第四步:改造后
20、的胚胎干细胞筛选、增殖等。回答下列问题:(1)选取猪胚胎干细胞作为基因改造的细胞,原因是胚胎干细胞在功能上具有。(2)该改造过程中,靶基因具体是指;插入新霉素抗性基因需要的酶是,插入该抗性基因的作用是(答出两点)。(3)改造后的胚胎干细胞经过诱导发生增殖和分化,培育出不合成-1,3半乳糖苷转移酶的特定器官,再经过一系列改造后为器官移植做准备。(4)运用基因打靶技术进行基因改造的原理是,该技术在一定程度上解决了人体移植器官的短缺难题。答案(1)发育的全能性(2)(猪细胞的)-1,3半乳糖苷转移酶基因限制酶和DNA连接酶破坏靶基因,使靶基因不能表达;起筛选作用(3)定向(4)基因重组解析(1)胚胎
21、干细胞具有全能性,无论在体外还是体内环境,ES细胞都能被诱导分化为机体几乎所有类型的细胞。(2)分析题干和题图可知,靶基因具体是指能引起人体产生免疫反应的猪细胞的-1,3半乳糖苷转移酶基因。插入新霉素抗性基因构建打靶载体过程中需要限制酶和DNA连接酶;从新霉素抗性基因插入位点可知,该抗性基因的作用是破坏靶基因,使靶基因不能表达;新霉素抗性基因作为标记基因也可用于筛选。(3)胚胎干细胞具有全能性,根据题意可知,改造后的胚胎干细胞经过诱导发生增殖和定向分化,培育出不合成-1,3半乳糖苷转移酶的特定器官,再经过一系列改造后为器官移植做准备。(4)基因打靶技术是指利用外源性DNA与细胞DNA的相同或相
22、似序列,在特定位点上进行替换,从而改变细胞遗传特性的方法,属于DNA重组技术,遵循的原理是基因重组。18.(2019山西太原二模)为培育出含-胡萝卜素的“黄金大米”,科研人员提出以下两套培育方案。请分析回答下列问题:甲方案:玉米体细胞-胡萝卜素基因水稻体细胞“黄金大米”乙方案:(1)甲方案中,-胡萝卜素基因能在玉米和水稻体内出现相同表达结果的原因是。若研究人员已知-胡萝卜素基因序列,可采用方法获得-胡萝卜素基因。过程中可用技术检测水稻体细胞DNA上是否插入了-胡萝卜素基因。(2)乙方案中,在体细胞杂交前需要用酶除去细胞壁获得原生质体,诱导其融合的化学试剂常用。通过获得“黄金大米”幼苗需要经过两
23、个过程,依据的原理是。在培养过程中,除了在培养基中添加营养物质外,还需要添加。(3)与传统育种方法相比,甲、乙两套方案共同的优点是。答案(1)所有生物共用一套遗传密码(密码子)人工合成DNA分子杂交(2)纤维素酶和果胶聚乙二醇脱分化和再分化(植物)细胞的全能性(植物)激素(生长素和细胞分裂素)(3)克服了远缘杂交不亲和的障碍(打破生殖隔离)解析(1)玉米的基因能在水稻体内表达的原因是所有生物共用一套遗传密码。若已知基因序列,可采用人工合成的方法获得目的基因。检测目的基因是否插入水稻体细胞中可用DNA分子杂交技术。(2)在植物体细胞杂交前需要用纤维素酶和果胶酶除去细胞壁获得原生质体,诱导体细胞融
24、合的化学试剂常用聚乙二醇。乙方案中通过获得“黄金大米”幼苗需要经过脱分化和再分化两个过程,依据的原理是植物细胞的全能性,在培养过程中,除了在培养基中添加营养物质外,还需要添加植物激素。(3)与传统育种方法相比,两套方案共同的优点是克服了远缘杂交不亲和的障碍。19.(2019山东临沂三模)中山大学眼科中心主任葛坚领导的研究小组培育成了猴鼠嵌合体“猴鼠”,期待将成果用于人体角膜等组织或器官的移植。回答相关问题。(1)人体器官移植面临的主要问题有供体器官短缺和,目前临床通过应用免疫抑制剂抑制的增殖来提高器官移植的成活率。(2)过程中,培养基需通过来保证无菌无毒环境,然后加入诱导因子,作用是。再将皮肤
25、干细胞注入小鼠囊胚的部位,最终培养成组织或器官。(3)实验中雌鼠和代孕母鼠需要同时注射激素在操作上称为。过程中,所选代孕母鼠应满足的条件是。(4)研究发现猴鼠嵌合体的器官可替代人体器官,但其表面的某些抗原决定簇仍可引起排异。为此,科学家在猴鼠嵌合体基因组中,导入某些调节因子对器官进行改造并取得成功,所导入调节因子的作用是。答案(1)免疫排斥T细胞(2)添加一定量的抗生素并定期更换培养液促使皮肤细胞恢复分裂增殖能力内细胞团(3)同期发情处理同种、健康、生理状态相同的其他雌鼠(4)抑制抗原决定簇基因的表达解析(1)人体器官移植面临的主要问题有供体器官短缺和免疫排斥,目前临床通过应用免疫抑制剂抑制T细胞的增殖来提高器官移植的成活率。(2)过程中,培养基需通过添加一定量的抗生素并定期更换培养液来保证无菌无毒环境,然后加入诱导因子,作用是促使皮肤细胞恢复分裂增殖能力。再将皮肤干细胞注入小鼠囊胚的内细胞团部位,最终培养成组织或器官。(3)实验中雌鼠和代孕母鼠需要同时注射激素在操作上称为同期发情处理。过程中,所选代孕母鼠应满足的条件是同种、健康、生理状态相同的其他雌鼠。(4)研究发现猴鼠嵌合体的器官可替代人体器官,但其表面的某些抗原决定簇仍可引起排异。为此,科学家在猴鼠嵌合体基因组中,导入某些调节因子对器官进行改造并取得成功,所导入调节因子的作用是抑制抗原决定簇基因的表达。