高考生物二輪復(fù)習(xí) 專題限時(shí)集訓(xùn)15 第1部分 板塊6 專題15 第1講 基因工程和細(xì)胞工程

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專題限時(shí)集訓(xùn)(十五) (限時(shí)：40分鐘) 1．(2015全國卷Ⅰ)HIV屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒，是艾滋病的病原體?；卮鹣铝袉栴}： (1)用基因工程方法制備HIV的某蛋白(目的蛋白)時(shí)，可先提取HIV中的________，以其作為模板，在________的作用下合成________，獲取該目的蛋白的基因，構(gòu)建重組表達(dá)載體，隨后導(dǎo)入受體細(xì)胞。 (2)從受體細(xì)胞中分離純化出目的蛋白，該蛋白作為抗原注入機(jī)體后，刺激機(jī)體產(chǎn)生的可與此蛋白結(jié)合的相應(yīng)分泌蛋白是________，該分泌蛋白可用于檢測受試者血清中的HIV，檢測的原理是____________________。 (3)已知某種菌導(dǎo)致的肺炎在健康人群中罕見，但是在艾滋病患者中卻多發(fā)。引起這種現(xiàn)象的根本原因是HIV主要感染和破壞了患者的部分________細(xì)胞，降低了患者免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)功能。 (4)人的免疫系統(tǒng)有________癌細(xì)胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易發(fā)生惡性腫瘤。 【解析】　(1)HIV的遺傳物質(zhì)是RNA，所以要想獲得相應(yīng)的目的基因，應(yīng)以HIV的RNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下合成cDNA(或DNA)。 (2)目的蛋白注入機(jī)體后相當(dāng)于抗原。在抗原的刺激下，機(jī)體進(jìn)行體液免疫，由漿細(xì)胞產(chǎn)生相應(yīng)抗體(分泌蛋白)，由于該抗體能與目的蛋白(抗原)發(fā)生特異性結(jié)合，所以可通過抗體檢測出有無目的蛋白，從而確定體內(nèi)有無HIV。 (3)HIV主要攻擊人體的T(或T淋巴)細(xì)胞，從而降低機(jī)體免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)功能。 (4)癌細(xì)胞在機(jī)體中屬于抗原，人體的免疫系統(tǒng)能夠監(jiān)控和清除癌細(xì)胞。 【答案】　(1)RNA　逆轉(zhuǎn)錄酶　cDNA(或DNA)　(2)抗體　抗原抗體特異性結(jié)合　(3)T(或T淋巴)　(4)監(jiān)控和清除 2．(2014全國卷Ⅱ)植物甲具有極強(qiáng)的耐旱性，其耐旱性與某個(gè)基因有關(guān)。若從該植物中獲得該耐旱基因，并將其轉(zhuǎn)移到耐旱性低的植物乙中，有可能提高后者的耐旱性。 回答下列問題： 【導(dǎo)學(xué)號：15482076】 (1)理論上，基因組文庫含有生物的________基因；而cDNA文庫中含有生物的________基因。 (2)若要從植物甲中獲得耐旱基因，可首先建立該植物的基因組文庫，再從中________出所需的耐旱基因。 (3)將耐旱基因?qū)朕r(nóng)桿菌，并通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將其導(dǎo)入植物________的體細(xì)胞中，經(jīng)過一系列的過程得到再生植株。要確認(rèn)該耐旱基因是否在再生植株中正確表達(dá)，應(yīng)檢測此再生植株中該基因的________，如果檢測結(jié)果呈陽性，再在田間試驗(yàn)中檢測植株的________是否得到提高。 (4)假如用得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交，子代中耐旱與不耐旱植株的數(shù)量比為3∶1時(shí)，則可推測該耐旱基因整合到了__________________(填“同源染色體的一條上”或“同源染色體的兩條上”)。 【解析】　(1)基因組文庫含有生物的全部基因，而cDNA文庫中含有生物的部分基因。(2)植物甲具有極強(qiáng)的耐旱性，其耐旱性與某個(gè)基因有關(guān)，若要從植物甲中獲得耐旱基因，可首先建立該植物的基因組文庫，包含該生物的所有基因，然后再從中篩選出所需的耐旱基因。(3)若從植物甲中獲得該耐旱基因，并將其轉(zhuǎn)移到耐旱性低的植物乙中，通常采用的方法是農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。將耐旱基因?qū)胫参镆业捏w細(xì)胞后，經(jīng)過植物組織培養(yǎng)得到再生植株。要確認(rèn)該耐旱基因是否在再生植株中正確表達(dá)，應(yīng)檢測該耐旱基因是否合成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)，即檢測此再生植株中該基因的表達(dá)產(chǎn)物，如果檢測結(jié)果呈陽性，說明已經(jīng)合成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)，這時(shí)再進(jìn)行個(gè)體生物學(xué)檢測，即在田間試驗(yàn)中檢測植株的耐旱性是否得到提高。(4)假如用得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株自交，子代中耐旱和不耐旱植株的數(shù)量比為3∶1，符合基因的分離定律，說明得到的二倍體轉(zhuǎn)基因耐旱植株為雜合子，因此可推測該耐旱基因只整合到了同源染色體的一條上。 【答案】　(1)全部　部分　(2)篩選　(3)乙　表達(dá)產(chǎn)物　耐旱性　(4)同源染色體的一條上 3．(2014海南高考)下圖是將某細(xì)菌的基因A導(dǎo)入大腸桿菌內(nèi)，制備“工程菌”的示意圖。 據(jù)圖回答： (1)獲得A有兩條途徑：一是以A的mRNA為模板，在________酶的催化作用下，合成互補(bǔ)的單鏈DNA，然后在________的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需基因；二是根據(jù)目標(biāo)蛋白質(zhì)的________序列，推測出相應(yīng)的mRNA序列，然后按照堿基互補(bǔ)配對原則，推測其DNA的________序列，再通過化學(xué)方法合成所需基因。 (2)利用PCR技術(shù)擴(kuò)增DNA時(shí)，需要在反應(yīng)體系中添加的有機(jī)物質(zhì)有________、________、4種脫氧核糖核苷三磷酸和耐熱性的DNA聚合酶，擴(kuò)增過程可以在PCR擴(kuò)增儀中完成。 (3)由A和載體B拼接形成的C通常稱為________。 (4)在基因工程中，常用Ca2＋處理D，其目的是______________________。 【解析】　(1)利用逆轉(zhuǎn)錄法合成目的基因的過程是：以mRNA為模板，在逆轉(zhuǎn)錄酶的催化作用下合成單鏈DNA，然后在DNA聚合酶作用下，合成雙鏈DNA分子；根據(jù)蛋白質(zhì)工程合成目的基因的過程是：根據(jù)目標(biāo)蛋白質(zhì)的氨基酸序列，推測相應(yīng)的mRNA序列，然后按照堿基互補(bǔ)配對原則，推測DNA中脫氧核苷酸的排列順序，通過化學(xué)方法合成。 (2)PCR過程中需要酶、底物、模板、引物和能量等條件。 (3)目的基因和運(yùn)載體結(jié)合，形成重組DNA(基因表達(dá)載體)。 (4)在利用大腸桿菌做受體細(xì)胞時(shí)，需要先用Ca2＋處理，使之成為感受態(tài)細(xì)胞，有利于其吸收重組DNA分子。 【答案】　(1)逆轉(zhuǎn)錄　DNA聚合酶　氨基酸　脫氧核苷酸 (2)引物　模板DNA (3)重組DNA (4)提高受體細(xì)胞的轉(zhuǎn)化率 4．(2012課標(biāo)卷)根據(jù)基因工程的有關(guān)知識，回答下列問題： (1)限制性內(nèi)切酶切割DNA分子后產(chǎn)生的片段，其末端類型有________和________。 (2)質(zhì)粒運(yùn)載體用EcoRⅠ切割后產(chǎn)生的片段如下： AATTC……G 　　　　　　G……CTTAA 為使運(yùn)載體與目的基因相連，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，還可用另一種限制性內(nèi)切酶切割，該酶必須具有的特點(diǎn)是___________________________________________________________。 (3)按其來源不同，基因工程中所使用的DNA連接酶有兩類，即________DNA連接酶和________DNA連接酶。 (4)反轉(zhuǎn)錄作用的模板是________，產(chǎn)物是________。若要在體外獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，常采用________技術(shù)。 (5)基因工程中除質(zhì)粒外，________和________也可作為運(yùn)載體。 (6)若用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，一般情況下，不能直接用未處理的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，原因是_______________________________________________ ___________________________________________________________。 【解析】　限制性內(nèi)切酶切割DNA分子形成的末端通常有兩種，即黏性末端和平末端。為使運(yùn)載體和目的基因連接，二者必須具有相同的黏性末端，因而當(dāng)使用除EcoRⅠ之外的其他酶進(jìn)行切割時(shí)，應(yīng)該產(chǎn)生相同的黏性末端。DNA連接酶的來源有兩個(gè)：一是大腸桿菌，二是T4噬菌體。反轉(zhuǎn)錄是由RNA形成DNA的過程，獲得大量反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物時(shí)常用PCR擴(kuò)增技術(shù)。基因工程常用的運(yùn)載體是質(zhì)粒，除此以外，噬菌體和動植物病毒也可作為運(yùn)載體。如果用大腸桿菌作受體細(xì)胞，必須用鈣離子處理，使其處于感受態(tài)(此狀態(tài)吸收外源DNA的能力增強(qiáng))。 【答案】　(1)黏性末端　平末端　(2)切割產(chǎn)生的DNA片段末端與EcoRⅠ切割產(chǎn)生的相同　(3)大腸桿菌　T4　(4)mRNA(或RNA)　cDNA(或DNA)　PCR　(5)噬菌體　動植物病毒　(6)未處理的大腸桿菌吸收質(zhì)粒(外源DNA)的能力極弱 5．(2014全國卷Ⅰ)某研究者用抗原(A)分別免疫3只同種小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后測定各小鼠血清抗體的效價(jià)(能檢測出抗原抗體反應(yīng)的血清最大稀釋倍數(shù))，結(jié)果如下圖所示。 若要制備雜交瘤細(xì)胞，需取免疫后小鼠的B淋巴細(xì)胞(染色體數(shù)目40條)，并將該細(xì)胞與體外培養(yǎng)的小鼠骨髓瘤細(xì)胞(染色體數(shù)目60條)按一定比例加入試管中，再加入聚乙二醇誘導(dǎo)細(xì)胞融合，經(jīng)篩選培養(yǎng)及抗體檢測，得到不斷分泌抗A抗體的雜交瘤細(xì)胞。 回答下列問題： (1)制備融合所需的B淋巴細(xì)胞時(shí)，所用免疫小鼠的血清抗體效價(jià)需達(dá)到16 000以上，則小鼠最少需要經(jīng)過________次免疫后才能有符合要求的。達(dá)到要求后的X、Y、Z這3只免疫小鼠中，最適合用于制備B淋巴細(xì)胞的是________小鼠，理由是___________________________________________________________。 (2)細(xì)胞融合實(shí)驗(yàn)完成后，融合體系中除含有未融合的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞外，可能還有________，體系中出現(xiàn)多種類型細(xì)胞的原因是______________。 (3)雜交瘤細(xì)胞中有________個(gè)細(xì)胞核，染色體數(shù)目最多是________條。 (4)未融合的B淋巴細(xì)胞經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后都不能存活，原因是_________。 【解析】　(1)據(jù)圖分析可知，第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗體效價(jià)幾乎都達(dá)到16 000以上，小鼠Y的血清抗體的效價(jià)最高，最適合用于制備單克隆抗體。(2)融合體系中除了未融合的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞之外，還有骨髓瘤細(xì)胞的自身融合細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的自身融合細(xì)胞。細(xì)胞的融合是隨機(jī)的，并且不可能所有細(xì)胞都融合，故體系中會出現(xiàn)多種類型的細(xì)胞。(3)動物細(xì)胞融合后形成的是具有原來兩個(gè)或多個(gè)細(xì)胞遺傳信息的單核細(xì)胞。雜交瘤細(xì)胞的細(xì)胞核中的染色體數(shù)目為40＋60＝100條。(4)正常細(xì)胞的分裂次數(shù)是有限的，且經(jīng)過免疫的B淋巴細(xì)胞高度分化，不能無限增殖，而是經(jīng)多次傳代培養(yǎng)后逐漸衰老死亡。 【答案】　(1)4　Y　Y小鼠的血清抗體效價(jià)最高 (2)B淋巴細(xì)胞相互融合形成的細(xì)胞、骨髓瘤細(xì)胞相互融合形成的細(xì)胞　細(xì)胞融合是隨機(jī)的，且融合率達(dá)不到100% (3)1　100　(4)不能無限增殖 6．下圖是利用現(xiàn)代生物技術(shù)改良草莓品系的過程： (1)將野生綠色草莓的葉片離體組織培養(yǎng)成四倍體試管苗的過程，體現(xiàn)了植物細(xì)胞的________性，此過程中秋水仙素的作用機(jī)理是________________。 (2)①過程中欲獲得抗蟲草莓，可從蛋白酶抑制劑基因、生長素誘導(dǎo)基因中選擇__________________作為目的基因，通常用____________方法導(dǎo)入受體細(xì)胞，基因表達(dá)載體除包括目的基因外，還必須有____________及標(biāo)記基因等。 (3)②過程可以先用花藥離體培養(yǎng)分別獲得抗蟲草莓和鳳梨草莓的單倍體，再利用____________技術(shù)獲得同時(shí)具鳳梨風(fēng)味和抗蟲特性的六倍體草莓，該技術(shù)常用的酶有__________________，常用的化學(xué)誘導(dǎo)劑是________。 【解析】　(1)將野生綠色草莓的葉片離體組織培養(yǎng)成四倍體試管苗的過程，屬于植物組織培養(yǎng)，體現(xiàn)了植物細(xì)胞的全能性，此過程中秋水仙素的作用機(jī)理是抑制紡錘體的形成。 (2)蛋白酶抑制基因表達(dá)的蛋白酶抑制劑能阻斷或降低蛋白酶的活性，使昆蟲不能正常消化食物中的蛋白質(zhì)，還會引起害蟲的厭食反應(yīng)，而生長素誘導(dǎo)基因表達(dá)的產(chǎn)物對害蟲無作用，所以要獲得抗蟲草莓可選擇蛋白酶抑制劑基因作為目的基因。通常用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化方法將此目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞，基因表達(dá)載體除包括目的基因外，還必須有啟動子、終止子及標(biāo)記基因等。 (3)欲利用抗蟲草莓(4N)和鳳梨草莓(8N)的單倍體來獲得具鳳梨風(fēng)味和抗蟲特性的六倍體草莓，可利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)，該技術(shù)常用的酶有纖維素酶和果膠酶，常用的化學(xué)誘導(dǎo)劑是聚乙二醇。 【答案】　(1)全能　抑制紡錘體形成(從而引起細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目加倍)　(2)蛋白質(zhì)抑制劑基因　農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　啟動子、終止子　(3)植物體細(xì)胞雜交　纖維素酶和果膠酶　聚乙二醇 7．(2016銀川市一模)現(xiàn)有兩種同科不同屬的農(nóng)作物，甲作物高產(chǎn)不耐鹽，乙作物低產(chǎn)但耐鹽。欲培育出既高產(chǎn)又耐鹽的植株，以適應(yīng)于鹽堿地栽培。請回答下面的問題： (1)采用________(填“雜交”、“嫁接”或“轉(zhuǎn)基因”)方法可以達(dá)到上述目的，這種育種方法的優(yōu)點(diǎn)是__________________。 (2)采用細(xì)胞工程育種的方法如下： 雜種細(xì)胞→愈傷組織胚狀體目的植株 ①甲、乙原生質(zhì)體經(jīng)誘導(dǎo)融合完成的標(biāo)志是______________。以胚狀體為材料，經(jīng)過人工薄膜包裝得到的人工種子，在適宜條件下同樣能夠萌發(fā)成幼苗，與天然種子相比，人工種子具有哪些顯著的優(yōu)點(diǎn)？ _______________________________________________________(請舉出1條)。 ②動物細(xì)胞工程應(yīng)用較廣泛的是單克隆抗體的制備，單克隆抗體最主要的優(yōu)點(diǎn)是____________________________。單克隆抗體的應(yīng)用主要有兩個(gè)方面，一個(gè)是作為________試劑，能準(zhǔn)確地識別各種抗原物質(zhì)的細(xì)微差別，并跟一定抗原發(fā)生________。另一方面可以用于____________和運(yùn)載藥物。 【解析】　(1)由于不同種生物之間存在生殖隔離，因此不能采用雜交法；由于嫁接屬于無性繁殖，該方法只能保留嫁接上去的接穗的優(yōu)良性狀，因此不能采用嫁接法；所以，培養(yǎng)出既高產(chǎn)又耐鹽的植株，需要用轉(zhuǎn)基因方法，這種方法能定向改變生物的性狀。 (2)①甲、乙原生質(zhì)體經(jīng)誘導(dǎo)融合完成的標(biāo)志是形成新的細(xì)胞壁。與天然種子相比，人工種子具有的優(yōu)點(diǎn)有：生產(chǎn)不受季節(jié)限制、不會出現(xiàn)性狀分離、能保持優(yōu)良品種的遺傳特性、方便貯存和運(yùn)輸?shù)取? ②單克隆抗體最主要的優(yōu)點(diǎn)是特異性強(qiáng)，靈敏度高，并可大量制備。單克隆抗體的應(yīng)用主要有兩個(gè)方面，一個(gè)是作為診斷試劑，能準(zhǔn)確地識別各種抗原物質(zhì)的細(xì)微差別，并跟一定抗原發(fā)生特異性反應(yīng)，另一方面，可以用于治療、預(yù)防疾病和運(yùn)載藥物。 【答案】　(1)轉(zhuǎn)基因　能定向的改變生物的性狀　(2)①形成新的細(xì)胞壁　生產(chǎn)不受季節(jié)限制、不會出現(xiàn)性狀分離、能保持優(yōu)良品種的遺傳特性、方便貯存和運(yùn)輸(寫出任一合理答案均得分)　②特異性強(qiáng)，靈敏度高，并可大量制備　診斷　特異性反應(yīng)　治療、預(yù)防疾病 8．(2016大慶一中三模)下面是利用奶山羊乳腺生物反應(yīng)器制備藥用白蛋白的流程圖，請回答下列問題： (1)若要大量獲得目的基因，可使用________擴(kuò)增白蛋白基因，通過③構(gòu)建的重組表達(dá)載體包括目的基因、啟動子、終止子和________、復(fù)制原點(diǎn)等部分。該重組表達(dá)載體導(dǎo)入的受精卵性染色體組成應(yīng)為________。 (2)如果需要通過①采集到更多的卵子，常用的激素是________；通過②采集的精子需________后才能進(jìn)行受精作用。 (3)在體外培養(yǎng)受精卵時(shí)，除了給予一定量的O2以維持細(xì)胞呼吸外，還需要提供________(氣體)以維持________。 (4)為使⑤能成功進(jìn)行，需要對奶山羊C進(jìn)行________處理，使之與供體的生理狀況保持相同。 【解析】　(1)若已知目的基因的堿基序列，一般采用PCR擴(kuò)增獲取目的基因?；虮磉_(dá)載體包括目的基因、乳腺蛋白基因的啟動子、終止子、標(biāo)記基因等部分。只有母羊才能產(chǎn)奶，因此該重組表達(dá)載體導(dǎo)入的受精卵性染色體組成應(yīng)為XX。 (2)對供體母畜注射促性腺激素可促使其超數(shù)排卵。采集精子需要經(jīng)過獲能處理才能參與受精。 (3)在體外培養(yǎng)受精卵時(shí)，除了給予一定量的O2以維持細(xì)胞呼吸外，還需要提供CO2以維持培養(yǎng)液的pH。 (4)為了使胚胎移植能成功，需要對代孕奶山羊C進(jìn)行同期發(fā)情處理，使之與供體的生理狀況保持相同。 【答案】　(1)PCR技術(shù)　標(biāo)記基因　XX　(2)促性腺激素　獲能　(3)CO2　培養(yǎng)液的pH 　(4)同期發(fā)情