1、专题九现代生物科技专题第1讲基因工程和细胞工程(建议用时：45分钟)1(2013高考大纲全国卷) 下列实践活动包含基因工程技术的是()A水稻F1花药经培养和染色体加倍，获得基因型纯合新品种 B抗虫小麦与矮秆小麦杂交，通过基因重组获得抗虫矮秆小麦 C将含抗病基因的重组DNA导入玉米细胞，经组织培养获得抗病植株 D用射线照射大豆使其基因结构发生改变，获得种子性状发生变异的大豆 2利用基因工程技术可使大肠杆菌生产人的胰岛素原。下列相关叙述中正确的是()A人和大肠杆菌在合成胰岛素原时，转录和翻译的场所是相同的BDNA连接酶能在两个相同黏性末端经配对后的磷酸与脱氧核糖之间形成化学键C通过检测大肠杆菌中没
2、有胰岛素原产生，则可判断重组质粒未导入受体菌D人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原有生物活性3(2013高考广东卷)从某海洋动物中获得一基因，其表达产物为一种抗菌性和溶血性均较强的多肽P1。目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是()A合成编码目的肽的DNA片段B构建含目的肽DNA片段的表达载体C依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽D筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽4(2013高考浙江卷)实验小鼠皮肤细胞培养(非克隆培养)的基本过程如图所示。下列叙述错误的是 ()A甲过程需要对实验小鼠进行消毒 B乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶消化 C丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型
3、 D丁过程得到的细胞具有异质性 5(2013高考江苏卷)小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应，为了克服这个缺陷， 可选择性扩增抗体的可变区基因(目的基因)后再重组表达。下列相关叙述正确的是(多选)()A设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列B用PCR 方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列CPCR 体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA 聚合酶D一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞6下列有关体细胞杂交的说法，正确的是()A植物体细胞杂交的最终目的是获得杂种细胞B动物体细胞杂交的最终目的是获得杂种细胞C可根据细胞中染色体数目和形态的差异来鉴定某细胞
4、是否是杂种细胞D动植物体细胞杂交的基本原理、促融方法、操作步骤基本相同7大肠杆菌pUC18质粒是基因工程中常用的运载体。某限制酶在此质粒上的唯一酶切位点位于LacZ基因中，如果没有插入外源基因，LacZ基因便可表达出半乳糖苷酶。当培养基中含有IPTG和Xgal时，Xgal便会被半乳糖苷酶水解成蓝色，大肠杆菌将形成蓝色菌落。反之，则形成白色菌落。下图表示利用此质粒实施基因工程的主要流程。请分析并回答：(1)已获得的目的基因可利用_技术进行扩增。(2)目的基因插入质粒构建重组质粒的过程中，需要DNA连接酶恢复_键。(3)将试管中的物质和大肠杆菌共同置于试管的目的是_；大肠杆菌需事先用Ca2进行处理
5、，目的是_。(4)将试管中的菌液接种于选择培养基上培养，培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质：_和生长因子，还应加入IPTG、Xgal以及氨苄青霉素，其中加入氨苄青霉素的作用是筛选出_。(5)若观察到培养基上出现_色菌落，则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒。如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因，则不利于重组质粒的筛选，原因是_。8基因工程和植物细胞工程技术在科研和生产实践中有广泛应用，请据图回答： (1)获取目的基因的方法包括_(答一种即可)和用化学方法直接人工合成。(2)基因表达载体的组成除目的基因外，还必须有_和标记基因。(3)过程采用最多的是农杆菌转化法，原因是农杆菌中Ti质粒
6、上的_可转移到受体细胞并整合到受体细胞的染色体DNA上，检测目的基因是否翻译成蛋白质的方法是从转基因生物中提取蛋白质，用相应的抗体进行_。(4)图中过程须在无菌条件下进行，培养基中除加入营养物质外，还需添加_等物质，作用是促进细胞分裂、生长、分化。(5)若要获取转基因植物人工种子，需培养到_阶段，再进行人工种皮的包裹；若用植物细胞实现目的基因所表达的蛋白质类药物的工厂化生产，培养到_阶段即可。(6)从含有目的基因的受体细胞发育成完整的植物体依据的原理是_。9(2013山东日照一模)我们日常吃的大米中铁含量极低，科研人员通过基因工程等技术，培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻，改良了稻米
7、的营养品质。如图为培育转基因水稻过程示意图，请回答：(1)在上述工程中，铁结合蛋白基因称为_，获取该基因后常用_技术进行扩增。(2)构建重组Ti质料时，通常要用同种限制酶分别切割_和_。将重组Ti质粒转入农杆菌时，可以用_处理农杆菌，使重组Ti质粒易于导入。(3)将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时，通过培养基2的筛选培养，可以获得_；培养基3与培养基2的区别是_。(4)检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要检测转基因水稻_。10(2013高考天津卷)花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病。野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生
8、能力。再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株。流程如下图。据图回答下列问题：(1)过程所需的酶是_。(2)过程后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的_存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。(3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是_。原生质体经过_再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织。(4)若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和_植株的根尖，通过_、 _、染色和制片等过程制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。(5)采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差
9、异性条带，可用于杂种植株的鉴定。下图是用该引物对双亲及再生植株14进行PCR 扩增的结果。据图判断，再生植株14中一定是杂种植株的有_。(6)对杂种植株进行_接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。11.某实验室做了如图所示的实验研究，请据图回答：(1)与纤维母细胞相比，过程形成的诱导干细胞的全能性较_。(2)过程是诱导干细胞中基因_的结果。(3)过程需要用_性培养基进行筛选，得到的Z细胞还需进行_培养和_，经多次筛选，就可以得到足够数量的能分泌所需抗体的细胞。(4)科学家找到一种“无限增殖调控基因”，其能激发细胞不断分裂，通过基因工程技术将该基因导入特定的_细胞(填细胞名称)，来制备单克隆抗
10、体，基因导入并成功表达后，受体细胞将具有_的特点，在上述操作中用到了PCR扩增仪，其作用是_。12如图为利用人成纤维细胞(具分裂能力、能在HAT培养基上存活)和小鼠骨髓瘤细胞(具分裂能力、不能在HAT培养基上存活)进行人类基因定位的操作示意图，请回答相关问题。(1)图示方法是_技术的应用，该技术的基础是_技术。(2)操作所用的成纤维细胞应传代_代以内，诱导融合时需要加入的促融剂是_。(3)人、鼠细胞先经过细胞膜融合形成_细胞，再经过一次_，形成单核细胞。(4)HAT培养基起_培养作用，培养时温度应为_，操作中加入乌本苷的目的是_。(5)如表所示为杂交细胞A、B、C中存在的人类染色体及人类特有的
11、4种酶(“”表示存在，“”表示不存在)，这4种酶均为单基因编码产生，据表判断，编码_酶的基因位于染色体2上，排列方式呈_。杂交细胞ABC人类染色体123酶mnpq答案专题九现代生物科技专题第1讲基因工程和细胞工程1【解析】选C。A项为单倍体育种，原理是染色体变异；B项为杂交育种，原理为基因重组；C项为基因工程育种，需要利用基因工程技术将重组DNA分子导入受体细胞，原理为基因重组；D项为诱变育种，原理为基因突变。2【解析】选B。人细胞内转录和翻译的场所分别是细胞核和核糖体，大肠杆菌的转录和翻译都发生在细胞质中。磷酸与脱氧核糖之间的磷酸二酯键可由DNA连接酶作用形成。大肠杆菌中没有胰岛素原产生的原
12、因可能是基因表达受阻或含目的基因的重组质粒未导入受体细胞。胰岛素原需经过内质网和高尔基体的加工才具备生物活性。3【解析】选C。由题可知，多肽P1为抗菌性和溶血性均较强的多肽，要设计出抗菌性强但溶血性弱的多肽，即在P1的基础上设计出自然界原本不存在的蛋白质，用蛋白质工程技术可以实现。蛋白质工程的基本途径是：从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列。故要想在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物，首先要做的是依据P1的氨基酸序列设计出多条模拟肽，然后进行改造，从而确定抗菌性强但溶血性弱的多肽的氨基酸序列。4【解析】选C。甲过程表示从实验小鼠身上
13、取皮肤组织小块，该过程需要对小鼠进行消毒，故A项正确。乙过程表示将皮肤组织分散为单个细胞，可用胰蛋白酶进行酶解消化，故B项正确。丙过程表示由组织细胞培养到细胞系的过程，小鼠细胞是二倍体细胞，其细胞系大多数为有限细胞系，能继续培养下去具有异倍体核型的连续细胞系很少，故C项错误。丁过程表示通过选择或纯化从细胞系中获得具有特殊性质的细胞株的过程，细胞株具有异质性，故D项正确。5【解析】选BD。设计引物时应当考虑需扩增的目的基因与载体两端的序列进行互补配对，A项错误；利用PCR技术扩增目的基因只需要知道基因两端的序列，据此设计合适的引物即可，不必知道基因的全部序列，B项正确；PCR体系中应该用耐高温的
14、DNA聚合酶，而不是从受体细胞中提取的普通DNA聚合酶，C项错误；需根据目的基因的编码产物的特性来选择合适的受体细胞，如果是分泌蛋白，则最好选用真核细胞作为受体细胞，D项正确。6【解析】选C。植物体细胞杂交的最终目的是获得杂种植物。动物体细胞杂交的最终目的是获得单克隆抗体等细胞工程产品。与原物种细胞中的染色体作比较，可根据细胞中染色体数目和形态的差异来鉴定某细胞是否是杂种细胞。动植物体细胞杂交基本原理的区别：动物体细胞杂交的原理为细胞膜的流动性，植物的为细胞膜的流动性和全能性；促融方法的区别：植物的有物理方法和化学方法两种，动物的除上述两种方法外，还有灭活病毒促融法；操作步骤的区别：植物的有酶
15、解法去除细胞壁，而动物的没有。可见二者在三方面存在较大差异。7【解析】(1)PCR技术是一种体外扩增DNA的方法。(2)DNA连接酶作用于磷酸二酯键。(3)将试管中的物质和大肠杆菌共同置于试管的目的是进行转化；大肠杆菌需事先用Ca2进行处理，使其转变为一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态感受态。(4)培养基中应含有大肠杆菌必需的营养物质，包括碳源、氮源、无机盐、水和生长因子，氨苄青霉素抗性基因作为标记基因，作用是筛选出导入pUC18质粒的大肠杆菌。(5)若观察到培养基上出现白色菌落，则说明大肠杆菌中已成功导入了重组质粒。如果作为受体细胞的大肠杆菌也含有LacZ基因，则无论大肠杆菌是否导入重
16、组质粒，均会呈现蓝色菌落，故不利于重组质粒的筛选。【答案】(1)PCR(2)磷酸二酯(3)进行转化使大肠杆菌细胞处于感受态(4)碳源、氮源、无机盐、水导入pUC18质粒的大肠杆菌(5)白无论大肠杆菌是否导入重组质粒，均会呈现蓝色菌落8(1)从基因文库获取、利用PCR技术扩增(答一种即可)(2)启动子、终止子(3)TDNA(可转移的DNA)抗原抗体杂交(4)激素(植物生长调节剂)(5)胚状体愈伤组织(6)植物细胞的全能性9【解析】本题中培育转基因水稻的目的是获得铁含量比普通大米高的大米，因此目的基因为铁结合蛋白基因，要大量获得一般采用PCR技术进行扩增。要构建重组质粒要用同种限制酶切割含目的基因
17、的DNA片段和质粒。将外植体培养成试管苗的过程要用到不同的培养基，各培养基最明显的差别在于所添加激素的比例不同。【答案】(1)目的基因PCR(2)含目的基因的DNA片段质粒CaCl2(3)含有重组质粒的愈伤组织生长素和细胞分裂素的浓度比例不同(4)种子中铁含量10【解析】(1)获取植物细胞的原生质体可用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞。(2)根据题干信息可知，供体使用的是叶肉细胞的原生质体，所以可将融合的细胞是否含叶绿体作为初步筛选杂种细胞的标志。(3)原生质体因没有了细胞壁，在低渗溶液中容易吸水涨破，加入甘露醇可保持一定的渗透压，以保持原生质体的完整性。原生质体需再生出细胞壁形成杂种细胞，然后经
18、分裂、脱分化形成愈伤组织。(4)若要分析再生植株的染色体变异类型，需对再生植株细胞和双亲细胞的染色体形态与数目进行比较。植物细胞有丝分裂装片的制作包括解离、漂洗、染色和制片四个步骤。(5)由图可知，植株1、2、4的条带中除了具有花椰菜的DNA片段外，还有来自黑芥的DNA片段，所以是杂种植株。(6)对杂种植株进行病原体(黑腐病菌)接种实验，若不患黑腐病，即为高抗性杂种植株。【答案】(1)纤维素酶和果胶酶 (2)叶绿体(3)保持原生质体完整性 细胞壁 (4)双亲(或花椰菜和黑芥)解离漂洗 (5)1、2、4 (6)黑腐病菌11(1)高(2)选择性表达(3)选择克隆化抗体检测(4)浆既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体大量获得目的基因12(1)动物细胞融合动物细胞培养(2)10PEG(或灭活病毒)(3)多核有丝分裂(4)选择36.50.5除去未发生融合的细胞(5)m和p线性