1、课时作业17基因工程与细胞工程时间：45分钟分值：120分非选择题(每小题15分，共120分)1人感染埃博拉病毒(EV)会引起致命的出血热。治疗EV病的有效方法一个是注射疫苗，另一个就是注射抗体。冻干剂型埃博拉病毒疫苗于2017年10月在我国研制成功。请回答下列相关问题：(1)作为EV的疫苗需要具备的条件：既能让机体产生针对埃博拉病毒的抗体，同时又没有致病性。(2)若用小鼠生产EV的单克隆抗体，需先对小鼠注射抗原，目的是能从小鼠体内获得产生EV抗体的B淋巴细胞，然后将细胞与骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞。单克隆抗体制备过程中对融合细胞进行两次筛选，最终筛选得到的细胞具有的特点是既能迅速大量繁殖，
2、又有产生所需抗体。(3)植物原生质体融合的诱导方法有物理法和化学法，动物细胞融合特有的诱导方法是灭活的病毒。(4)单克隆抗体制备过程中，应用的技术手段包括动物细胞融合和动物细胞培养。解析：(1)作为EV的疫苗，应能刺激机体产生免疫反应，让机体产生针对埃博拉病毒的抗体和记忆细胞，同时又不会使机体致病。(2)用小鼠生产EV的单克隆抗体，需先对小鼠注射抗原，使小鼠产生能分泌EV抗体的B淋巴细胞，将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞。单克隆抗体制备过程中对融合细胞进行两次筛选，第一次筛选得到杂交瘤细胞，第二次筛选得到既能迅速大量繁殖，又能产生所需抗体的杂交瘤细胞。(3)诱导植物原生质体融合可采用
3、物理法和化学法，物理法如离心、振动、电激等，化学法常用聚乙二醇作为诱导剂，动物细胞融合特有的诱导方法是用灭活病毒诱导细胞融合。(4)单克隆抗体制备过程中，首先需要将B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合，然后对杂交瘤细胞进行培养，用到了动物细胞融合和动物细胞培养技术。2(2019南充模拟)镰刀型细胞贫血症是一种单基因遗传病，患者的血红蛋白分子肽链第6位氨基酸谷氨酸被缬氨酸代替，导致功能异常。回答下列问题：(1)异常血红蛋白的氨基酸序列改变的根本原因是编码血红蛋白基因的碱基(脱氧核苷酸)序列发生改变。(2)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的。此操作不属于(填
4、“属于”或“不属于”)蛋白质工程，理由是该操作没有对现有的蛋白质进行改造(或没有对基因进行修饰)。(3)用基因工程方法制备血红蛋白时，可先提取早期红细胞中的mRNA，以其作为模板，在逆转录酶的作用下逆转录合成cDNA。cDNA与载体需在限制酶和DNA连接酶的作用下，拼接构建基因表达载体，导入受体菌后进行表达。(4)检测受体菌是否已合成血红蛋白，可从受体菌中提取蛋白质，用相应的抗体进行抗原抗体杂交，若出现杂交带，则表明该受体菌已合成血红蛋白。解析：(1)患者的血红蛋白分子肽链第6位的谷氨酸变成了缬氨酸，此氨基酸的变化是由于控制合成血红蛋白分子的DNA的碱基序列发生了改变，从而导致了mRNA上密码
5、子的改变。(2)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的。此操作没有对现有的蛋白质进行改造，不属于蛋白质工程。(3)用基因工程方法制备血红蛋白时，可先提取早期红细胞中的mRNA，以其作为模板，在逆转录酶的作用下合成cDNA。cDNA与载体需在限制酶和DNA连接酶的作用下，拼接构建基因表达载体，导入受体菌后进行表达。(4)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，用相应的抗体进行抗原抗体特异性杂交，若出现杂交带，则表明该受体菌已合成血红蛋白。3(2019内江一模)干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症。将人的干扰素的cDNA在大肠杆菌中进行
6、表达，产生的干扰素的抗病毒活性只有天然产品的十分之一，且体外保存相当困难。研究发现若将第17位的半胱氨酸改变为丝氨酸，生产出的干扰素的抗病毒活性是原来的100倍，并且在70 的条件下，可以保存半年，给广大患者带来福音。(1)从上述资料可知，若要改变干扰素的功能，可以考虑对干扰素氨基酸序列进行改造。(2)对干扰素进行改造，应该直接对干扰素的cDNA(填“干扰素分子”或“干扰素的cDNA”)进行操作来实现，原因是蛋白质的结构由基因决定，蛋白质不能直接遗传，基因可以遗传；对基因的改造比对蛋白质的改造要容易。(3)与蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，不一定符合生产和生活的
7、需要，而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过基因修饰或基因合成，得到符合要求的基因，再通过转录和翻译(填生理过程)实现相应蛋白质的合成，满足生产和生活需要。解析：(1)从上述资料可知，若将第17位的半胱氨酸改变为丝氨酸，生产出的干扰素的抗病毒活性是原来的100倍，故若要改变干扰素的功能，可以考虑对干扰素氨基酸序列进行改造。(2)对干扰素进行改造，应该直接对干扰素的cDNA进行操作来实现，原因是蛋白质的结构由基因决定，蛋白质不能直接遗传，基因可以遗传；对基因的改造比对蛋白质的改造要容易。(3)与蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，不一定符
8、合生产和生活的需要，而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过基因修饰或基因合成，得到符合要求的基因，再通过转录和翻译实现相应蛋白质的合成，满足生产和生活需要。4(2019湖南永州三校联考)下图为单克隆抗体制备流程示意图。(1)图中过程是向老鼠中注射特定抗原。对动物细胞来说，过程独有的方法是灭活的病毒处理。过程的目的是筛选杂交瘤细胞。过程的目的是获得能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。(2)在培养过程中为防止杂菌感染，应向培养液中添加抗生素；其体外培养需用CO2培养箱，其中CO2的主要作用是维持培养液的pH。(3)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体，可将该杂交瘤细胞注射到小鼠
9、的腹水中使其增殖。(4)单克隆抗体与传统抗体相比，其优点是特异性强，灵敏度高，可大量制备。解析：(1)过程表示诱导浆细胞与骨髓瘤细胞融合，动物细胞特有的诱导融合方法是用灭活的病毒处理。单克隆抗体制备过程中需两步筛选：是利用选择培养基筛选杂交瘤细胞，过程是利用克隆化培养和抗体检测筛选能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。(2)动物细胞培养需要提供无菌、无毒条件，还需要一定的气体环境。(3)杂交瘤细胞可在小鼠腹水中进行体内培养。5根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有黏性末端和平末端。(2)质粒运载体用EcoR切割后产生的片段如下：AATTCGGC
10、TTAA为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoR切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是切割产生的DNA片段末端与EcoR_切割产生的相同(其他合理答案也可)。(3)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即大肠杆菌DNA连接酶和T4DNA连接酶。(4)反转录作用的模板是mRNA(或RNA)，产物是cDNA(或DNA)。若要在体外获得大量反转录产物，常采用PCR技术。(5)基因工程中除质粒外，噬菌体和动植物病毒(其他合理答案也可)也可作为运载体。(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是未处理的大
11、肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱(其他合理答案也可)。解析：此题考查基因工程应用的相关知识。(1)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有黏性末端和平末端两种类型。(2)为使运载体与目的基因相连，应使二者被切割后产生的末端相同，故用另一种限制酶切割产生的末端必须与EcoR切割产生的末端相同。(3)根据酶的来源不同，DNA连接酶分为大肠杆菌DNA连接酶和T4 DNA连接酶。(4)以RNA为模板，合成DNA的过程称为逆转录，若要在体外获得大量DNA分子，可以使用PCR技术。(5)在基因工程中，通常利用质粒作为运载体，另外噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。(6)大肠杆菌作为受体细胞时，
12、常用Ca2处理，使之成为能吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞。6肺细胞中的let7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图1。请回答：图1(1)进行过程时，需用限制性核酸内切(或限制)酶切开载体以插入let7基因。载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位，以驱动let7基因转录，该部位称为启动子。(2)进行过程时，需用胰蛋白酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养。(3)研究发现，let7基因能影响癌基因RAS的表达，其影响机理如图2。据图分析，可从细胞中提取RNA进行分
13、子杂交，以直接检测let7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中RAS蛋白(RASmRNA/RAS蛋白)含量减少引起的。图2解析：此题考查基因工程应用的相关知识。(1)构建基因表达载体时，需要用同种限制酶切割目的基因和载体，使之产生相同的黏性末端。载体应有启动子、终止子和标记基因，其中启动子是RNA聚合酶识别和结合部位，驱动基因转录。(2)动物细胞培养时，常用胰蛋白酶处理贴壁的细胞，使之相互分离，以利于传代培养。(3)检验目的基因是否表达，常用分子杂交法。从被导入目的基因的细胞内提取RNA，与目的基因单链杂交，如果出现杂交带，说明目的基因已转录。由图2知，当let7基因转录出来的
14、miRNA与癌基因RAS转录出的mRNA杂交时，就会抑制RAS蛋白的产生，故肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中RAS蛋白含量减少引起的。7(2019宁夏银川一中第二次月考)为扩大可耕地面积，增加粮食产量，黄河三角洲等盐碱地的开发利用备受关注。我国科学家应用耐盐基因培育出了耐盐水稻新品系。(1)获得耐盐基因后，可通过PCR技术扩增目的基因。构建重组DNA分子所用的限制性核酸内切酶作用于图中的a(填“a”或“b”)处，DNA连接酶作用于a(填“a”或“b”)处。(2)将重组DNA分子导入水稻受体细胞常用的方法有农杆菌转化法和基因枪(或花粉管通道)法。(3)为了确定耐盐转基因水稻是否培育成功，既
15、要用放射性同位素标记的耐盐基因(目的基因)作探针进行分子杂交检测，又要用一定浓度盐水浇灌(移栽到盐碱地中)的方法从个体水平鉴定水稻植株的耐盐性。(4)若将该转基因植株的花药在高盐碱的培养基上作离体培养，则获得的再生植株群体中耐盐型植株大约占100%。(5)利用基因工程技术培育耐盐水稻新品系，相比传统的杂交育种方法，其优点主要表现为能根据人类的需要，定向改造遗传物质，获得优良遗传性状。解析：(1)扩增目的基因的方法是PCR技术。限制酶和DNA连接酶都作用于磷酸二酯键，即a处。(2)将目的基因导入植物细胞常用农杆菌转化法和基因枪法。(3)基因探针为标记的目的基因单链，从个体水平鉴定可用一定浓度盐水
16、浇灌植株。(4)若将该转基因植株的花药在高盐碱的培养基上作离体培养，则获得的再生植株群体中耐盐型植株大约占100%。(5)基因工程的优点是能根据人类的需要，定向改造遗传物质，获得优良遗传性状。8(2019黑龙江哈尔滨三中第三次检测)青蒿素是治疗疟疾的重要药物。研究人员已经弄清了青蒿细胞中青蒿素的合成途径(如图中实线方框内所示)，并且发现酵母细胞也能够产生合成青蒿素的中间产物FPP(如图中虚线方框内所示)。结合所学知识回答下列问题：(1)疟疾俗称“打摆子”，是由疟原虫引起的寒热往来症状的疾病。当疟原虫寄生在人体中时，会引起人的免疫反应，使T细胞产生淋巴因子。同时B细胞在受到刺激后，在淋巴因子的作
17、用下增殖分化成浆细胞，产生抗体。(2)根据图示代谢过程，科学家在培育能产生青蒿素的酵母细胞过程中，要向酵母细胞中导入的基因是ADS酶基因、CYP71AV1酶基因，具体操作中可利用DNA分子杂交技术检测转基因生物的DNA上是否插入目的基因。(3)构建基因表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生平末端。(4)实验发现，酵母细胞导入相关基因后，相关基因能正常表达，但酵母菌合成的青蒿素仍很少，根据图解分析原因可能是酵母细胞中部分FPP用于合成固醇。解析：(1)当疟原虫寄生在人体中时，会引起人的免疫反应，使T细胞产生淋巴因子，同时B细胞在受到刺激后，在淋巴因子的作用下增殖分化成浆细胞，产生抗体。(2)由于酵母细胞中也能合成FPP，FPP形成青蒿素过程还需要ADS酶和CYP71AV1酶参与，所以酵母细胞需要导入ADS酶基因、CYP71AV1酶基因。(3)构建基因表达载体时，用不同类型的限制酶切割DNA后，可能产生黏性末端，也可能产生平末端。(4)由图可知，酵母细胞中部分FPP用于合成固醇，使合成的青蒿素量较少。