1、专题突破练18基因工程和细胞工程1.胰岛素是人体内唯一一种能降低血糖的激素,对于糖尿病的治疗具有重要的意义,胰岛素基因在人体细胞内经转录、翻译形成的胰岛素原需要经过内质网、高尔基体的加工才能形成胰岛素。如图是运用基因工程技术制备胰岛素的部分流程图,据图回答下列有关问题。(1)过程表示从(填“胰岛A细胞”“胰岛B细胞”或“胰岛A细胞和胰岛B细胞”)中获取胰岛素基因相应mRNA,原因是。(2)过程需要的酶是,得到的胰岛素基因可以通过(填技术的中文名称)进行扩增,该技术除可以将目的基因大量扩增外,还可以用于从DNA分子上获取目的基因,至少需要循环次,才能得到目的基因。(3)过程需要用到的酶是,A除含
2、有胰岛素基因外,还应有,以便进行目的基因的鉴定与选择。(4)过程需用处理大肠杆菌,使其成为,以便从周围环境中吸收DNA分子。为了检测胰岛素基因是否在受体大肠杆菌中成功表达,可采用技术。(5)通过图示过程得到的是(填“胰岛素”或“胰岛素原”),原因是。2.研究人员将乙肝病毒的表面抗原(HBsAg)基因转入番茄幼叶细胞中,获得能产生乙肝疫苗的番茄植株。回答下列问题。(1)利用PCR技术扩增HBsAg基因时,目的基因DNA受热变性后的单链与引物互补序列结合,在酶的作用下进行延伸。设计的引物含有Cla酶切位点和Sac酶切位点,用作载体的DNA分子(填“含有”或“不含有”)Cla酶切位点和Sac酶切位点
3、,理由是。(2)将HBsAg基因导入番茄幼叶细胞最常用的方法是,该方法可以使目的基因插入到细胞中的DNA上。(3)可利用植物组织培养技术获得转基因番茄植株,该技术利用的原理是 。(4)通过电镜对番茄果实提取物进行观察,发现了HBsAg颗粒,说明目的基因导入受体细胞后。用获得的转基因番茄果实饲喂小鼠,如果在小鼠血清中检测到,说明转基因植物疫苗可口服。3.利用雄性不育系生产杂种一代较为经济、有效,该方法在水稻、玉米、油菜等作物中应用广泛。芥菜是我国著名的蔬菜之一,育种工作者运用基因工程将烟草TA29花药绒毡层特异启动子驱动下的核糖核酸酶Barnase基因导入芥菜细胞中,获得彻底败育的雄性不育植株。
4、请回答下列问题。(1)基因工程中获取Barnase基因的方法有、利用PCR技术扩增和人工合成。利用PCR扩增目的基因时,一般要经历三十多次循环,每次循环可以分为变性、和三步。(2)将获取的Barnase基因转入芥菜细胞的常用方法为,Barnase基因需插入到Ti质粒的上,该重组质粒还必须含有,用于鉴别受体细胞中是否含有目的基因。(3)检测Barnase基因在转基因芥菜植株中是否转录出mRNA的方法是,请简要写出该方法的实验思路:。4.转基因抗虫棉的培育过程如图所示。苏云金芽孢杆菌中的抗虫基因(阴影表示)与质粒上有Pst、Sma、EcoR、Apa等限制酶的切割位点(箭头所示),质粒上还有唯一标记
5、基因抗卡那霉素基因(阴影表示)。有人通过实验,获得的农杆菌细胞有的未被转化,有的被转化。被转化的农杆菌细胞有三种,分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的农杆菌。请据此回答下列问题。(1)构建含抗虫基因的重组质粒A时,应选用的限制酶是,对进行切割。(2)若抗虫蛋白分子是由m条肽链组成的,控制其合成的基因含n个碱基对,氨基酸的平均相对分子质量为g,则抗虫蛋白的相对分子质量最大约为(不考虑终止密码)。(3)如果用含有卡那霉素的培养基进行筛选,在上述四种农杆菌中,未被转化的和仅含环状目的基因的农杆菌是不能区分的,其原因是;并且的农杆菌也是不能区分的,其原因是。5.下图为利
6、用生物技术获得生物新品种的过程示意图。(1)在培育转基因植物的研究中,卡那霉素抗性基因(kan)常作为标记基因,只有含的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。上图为获得抗虫棉技术的流程。A过程需要的酶有、。图中将目的基因导入植物受体细胞采用的方法是。C过程的培养基除含有必要营养物质、琼脂和激素外,还必须加入。 (2)离体棉花叶片组织经C、D、E成功地培育出了转基因抗虫植株,此过程涉及的细胞工程技术是,该技术的原理是。(3)检测目的基因是否转录出mRNA的具体方法是使用与提取出的做分子杂交。(4)科学家将植物细胞培养到阶段,再包上人工种皮,制成了神奇的人工种子,以便更好地大面积推广培养。6.1971年
7、,美国化学家从红豆杉树皮中分离出高抗癌活性的紫杉醇,从此,国家重点保护珍稀植物红豆杉遭受了掠夺式的砍伐。为拯救红豆杉,同时获得紫杉醇,科研小组设计了如下图所示的实验流程。请回答下列问题。(1)选用茎尖分生组织进行组织培养的目的是,诱导茎尖分生组织形成愈伤组织的过程叫。利用愈伤组织诱导形成的胚状体经人工薄膜包装后就可得到。(2)茎尖分生组织细胞具有全能性的原因是。在生物生长发育过程中,细胞并不会表现出全能性,原因是 。(3)现有植物甲中提取的物质X,能提高紫杉醇的抗癌效果。科研小组欲获得既能产生紫杉醇又能产生物质X的植株,可利用技术获得杂种植株。该方法首先要利用除去细胞壁获得具有活力的原生质体,
8、再经(试剂)诱导融合形成杂种细胞。7.制备单克隆抗体的过程中要用到动物细胞融合和动物细胞培养技术。回答下列问题。(1)制备单克隆抗体的过程中,需要给小鼠注射特定的抗原蛋白,这一操作的目的是。动物细胞融合常用的诱导因素有聚乙二醇(PEG)、电激、等。(2)制备单克隆抗体的过程中,诱导细胞融合后,需用特定的选择性培养基进行筛选,其目的是。为了获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞,还需要进行,再经多次筛选即可。(3)在体外培养所获得的细胞时,通常将细胞置于含的混合气体的培养箱中进行培养;另外,应定期更换培养液,其目的是。如图是血清对正常细胞和癌细胞体外培养影响的实验结果,据图可知,培养基中是否补充血清
9、对细胞的培养影响较大。(4)制备的单克隆抗体可用于基因工程中检测目的基因是否成功表达,这利用的原理是。参考答案专题突破练18基因工程和细胞工程1.答案 (1)胰岛B细胞胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达,只有胰岛B细胞中有胰岛素基因相应mRNA(2)逆转录酶多聚酶链式反应三(3)限制酶和DNA连接酶标记基因(4)Ca2+感受态细胞抗原抗体杂交(5)胰岛素原大肠杆菌是原核生物,细胞内没有内质网和高尔基体,无法对胰岛素原进行加工和修饰,故只能得到胰岛素原,无法得到有活性的胰岛素2.答案 (1)热稳定DNA聚合含有供HBsAg基因插入载体DNA中(2)农杆菌转化法染色体(3)具有某种植物全部遗传信息的任
10、何一个细胞,都具有发育成完整个体的潜能(植物细胞具有全能性)(4)可以维持稳定和表达抗乙肝病毒的抗体3.答案 (1)从基因文库中获取复性延伸(2)农杆菌转化法T-DNA标记基因(3)(DNARNA)分子杂交技术从转基因芥菜中提取出mRNA,在含有目的基因的DNA片段上用放射性同位素等作标记,以此作为探针,与mRNA杂交,检测是否出现杂交带(合理即可)4.答案 (1)Sma、Apa目的基因(或含抗虫基因的DNA)、质粒(2)ng/3-18(n/3-m)(3)二者均不含有卡那霉素抗性基因,在该培养基上均不生长含有质粒载体、重组质粒二者均含有卡那霉素抗性基因,在该培养基上均能生长5.答案 (1)卡那
11、霉素抗性基因限制性核酸内切酶DNA连接酶农杆菌转化法卡那霉素(2)植物组织培养细胞全能性(3)标记的目的基因mRNA分子(4)胚状体6.答案 (1)获得脱毒苗脱分化人工种子(2)茎尖分生组织细胞含有该种生物的全部遗传信息在特定的时间和空间条件下,细胞中的基因会有选择性地表达出各种蛋白质,从而构成生物体的不同组织和器官(3)植物体细胞杂交纤维素酶和果胶酶聚乙二醇(PEG)7.答案 (1)获得能够产生特异性抗体的B淋巴细胞灭活的病毒(2)筛选出不同种细胞融合而来的杂种细胞(或筛选出既能大量增殖,又能产生专一抗体的杂交瘤细胞)克隆化培养和抗体检测(3)95%空气加5%CO2清除细胞代谢产物,防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害正常(4)抗体与相应抗原之间能够特异性结合(合理即可)
