2019-2020年高考生物二輪復習基因工程與克隆技術學前診斷.doc

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2019-2020年高考生物二輪復習基因工程與克隆技術學前診斷 考點一 基因工程與蛋白質工程 (3)用基因工程方法制備血紅蛋白時，可先提取早期紅細胞中的____________，以其作為模板，在______________酶的作用下反轉錄合成cDNA。cDNA與載體需在____________________酶的作用下，拼接構建基因表達載體，導入受體菌后進行表達。 (4)檢測受體菌是否已合成血紅蛋白，可從受體菌中提取________，用相應的抗體進行__________雜交，若出現(xiàn)雜交帶，則表明該受體菌已合成血紅蛋白。 解析：(1)基因是具有遺傳效應的DNA片段，遺傳信息儲存在基因堿基對的排列順序中。(2)蛋白質工程是指通過基因修飾或基因合成，對現(xiàn)有蛋白質進行改造，或制造一種新的蛋白質，以滿足人類的生產和生活的需求，故題中所述不屬于蛋白質工程。(3)利用逆轉錄法獲取目的基因時，需先提取mRNA，在逆轉錄酶的作用下逆轉錄合成cDNA。cDNA與載體需要在限制酶和DNA連接酶的作用下拼接構建成基因表達載體，才可導入受體菌。(4)檢測目的基因是否翻譯成蛋白質，需要從轉基因生物中提取蛋白質，用相應的抗體進行抗原—抗體雜交。 答案：(1)堿基對　(2)不屬于　沒有對現(xiàn)有的蛋白質進行改造　(3)mRNA　逆轉錄　限制酶和DNA連接　(4)蛋白質　抗原—抗體 2．下圖是科學家利用大腸桿菌生產人胰島素的部分過程。請結合相關知識回答問題： (1)除圖示方法獲得目的基因(人胰島素基因)外，還可通過__________的方法獲得目的基因。 (2)圖示所獲得的人胰島素基因在大腸桿菌中不能表達，需要質粒為其提供________________等調控因子；質粒含有一個或多個__________切割位點，供目的基因插入其中；質粒上還含有______，供重組DNA的鑒定和選擇。 (3)圖中切割人胰島素基因和質粒的酶(酶A)相同，其目的是________________。將重組DNA分子導入大腸桿菌前，常需用________處理大腸桿菌，使其成為感受態(tài)細胞。 (4)由于大腸桿菌中沒有________________________等結構，其內合成的人胰島素沒有活性，需要經過再加工。解析：(1)獲得目的基因的方法除題圖所示方法外，還有人工合成法。(2)圖示所獲得的人胰島素基因由于不含啟動子和終止子，因此需要載體——質粒提供。質粒上還應含有一個或多個限制酶切割位點，供目的基因插入其中；質粒上還含有標記基因，供重組DNA的鑒定和選擇。(3)用同一種限制酶切割目的基因和質粒，以便獲得相同的末端。將重組DNA分子導入大腸桿菌前，需用Ca2＋處理大腸桿菌，使其成為感受態(tài)細胞。(4)由于大腸桿菌中沒有內質網、高爾基體等結構，其內合成的人胰島素沒有活性，需要經過再加工。 答案：(1)人工合成　(2)啟動子、終止子　限制酶　標記基因　(3)獲得相同的末端　Ca2＋　(4)內質網、高爾基體 3．(xx天津高考)人血清白蛋白(HSA)具有重要的醫(yī)用價值，只能從人血漿中制備。下圖是以基因工程技術獲取重組HSA(rHSA)的兩條途徑。 (1)為獲取HSA基因，首先需采集人的血液，提取______合成總cDNA，然后以cDNA為模板，使用PCR技術擴增HSA基因。下圖中箭頭表示一條引物結合模板的位置及擴增方向，請用箭頭在方框內標出另一條引物的位置及擴增方向。 (2)啟動子通常具有物種及組織特異性，構建在水稻胚乳細胞內特異表達rHSA的載體，需要選擇的啟動子是________(填寫字母，單選)。 A．人血細胞啟動子　　　 　B．水稻胚乳細胞啟動子 C．大腸桿菌啟動子 D．農桿菌啟動子 (3)利用農桿菌轉化水稻受體細胞的過程中，需添加酚類物質，其目的是________________________________________________________________________。 (4)人體合成的初始HSA多肽，需要經過膜系統(tǒng)加工形成正確空間結構才有活性。與途徑Ⅱ相比，選擇途徑Ⅰ獲取rHSA的優(yōu)勢是____________________________________ ________________________。 (5)為證明rHSA具有醫(yī)用價值，須確認rHSA與______的生物學功能一致。 解析：(1)要想合成總cDNA，需要采集人的血液獲得總RNA。由于DNA的復制只能從脫氧核苷酸單鏈的5′端向3′端延伸，因而引物均應結合在DNA單鏈的3′端，而DNA的兩條鏈反向平行，由此可以確定引物在另一條脫氧核苷酸單鏈的位置和方向。(2)若要從水稻胚乳細胞內獲得目的產物，需要控制該目的基因只在水稻胚乳細胞內表達。由題干中的信息“啟動子通常具有物種及組織特異性”可知，此處需要選擇水稻胚乳細胞啟動子。(3)酚類物質能吸引農桿菌，因此在水稻受體細胞中添加該類物質，能吸引農桿菌移向水稻受體細胞，有利于目的基因的成功轉化。(4)途徑Ⅰ和Ⅱ的主要區(qū)別是途徑Ⅰ的受體細胞是真核細胞，途徑Ⅱ的受體細胞是原核細胞。由于人體合成的初始HSA多肽需要經膜系統(tǒng)加工形成正確的空間結構才有生物活性，所以選擇途徑Ⅰ獲取rHSA更具有優(yōu)勢。(5)rHSA是基因工程的產物，其是否具有醫(yī)用價值，還需要在個體水平上進一步確認其與HSA的生物學功能是否一致。 答案：(1)總RNA(或mRNA) (2)B　(3)吸引農桿菌移向水稻受體細胞，有利于目的基因成功轉化　(4)水稻是真核生物，具有膜系統(tǒng)，能對初始rHSA多肽進行高效加工　(5)HSA 4.(xx江蘇高考)下表是幾種限制酶識別序列及其切割位點，圖1、圖2中標注了相關限制酶的酶切位點，其中切割位點相同的酶不重復標注。請回答下列問題： 限制酶 BamHⅠ BclⅠ Sau3AⅠ HindⅢ 識別序 列及切 割位點 圖1 圖2 (1)用圖中質粒和目的基因構建重組質粒，應選用__________________兩種限制酶切割，酶切后的載體和目的基因片段，通過________酶作用后獲得重組質粒。為了擴增重組質粒，需將其轉入處于________態(tài)的大腸桿菌。 (2)為了篩選出轉入了重組質粒的大腸桿菌，應在篩選平板培養(yǎng)基中添加________，平板上長出的菌落，常用PCR鑒定，所用的引物組成為圖2中________________________________________________________________________。 (3)若BamHⅠ酶切的DNA末端與BclⅠ酶切的DNA末端連接，連接部位的6個堿基對序列為________________________，對于該部位，這兩種酶________(填“都能”“都不能”或“只有一種能”)切開。 (4)若用Sau3AⅠ切圖1質粒最多可能獲得________種大小不同的DNA片段。 解析：(1)基因工程中選擇合適的限制酶切割質粒和目的基因時，應保留目的基因和至少一個標記基因結構的完整性，即遵循“目的基因切兩側，標記基因留一個”的基本原則，最好選擇切割產生不同末端的兩種限制酶同時切割質粒和目的基因，以避免目的基因的反向插入帶來的不正常表達，因此據圖分析應選擇的限制酶為BclⅠ和HindⅢ，切割后質粒上保留的四環(huán)素抗性基因作為標記基因。酶切后的載體和目的基因通過DNA連接酶的作用形成重組質粒，重組質粒需要導入Ca2＋處理后的處于感受態(tài)的大腸桿菌(處于感受態(tài)的大腸桿菌細胞膜的通透性大大增加，便于重組質粒進入)。(2)由上述分析可知，為了篩選出導入重組質粒的大腸桿菌，應先配制含四環(huán)素的選擇培養(yǎng)基，平板上長出的菌落為導入普通質?；蛑亟M質粒的大腸桿菌菌落，進一步鑒定出導入重組質粒的大腸桿菌，可利用PCR擴增的方式，結合電泳技術來分析處理。DNA的兩條鏈是反向平行的，在PCR過程中，當引物與DNA母鏈通過堿基互補配對結合后，DNA聚合酶只能從引物的3′端延伸DNA鏈，因此應選擇引物甲和引物丙。(3)因為BclⅠ和BamHⅠ酶切產生的黏性末端相同，所以可以被DNA連接酶連接，連接部位的6個堿基對序列為，但是連接后形成的DNA中不再具有BclⅠ和BamHⅠ的識別序列，連接部位不能被這兩種酶切開。(4)由圖可知，能被限制酶BclⅠ和BamHⅠ切割的序列也能被Sau3AⅠ識別并切割，因此圖中質粒上存在3個Sau3AⅠ的切割位點，若將3個切割位點之間的DNA片段分別編號為a、b和c，則完全酶切(3個切割位點均被切割)會產生3種大小的DNA片段，即為a、b和c；考慮只切1個切割位點，有三種情況，都產生一種大小的DNA片段，即大小均為a＋b＋c；考慮切2個切割位點，則會產生a＋b、c、a＋c、b、b＋c、a幾種不同大小的DNA片段。綜上所述，若用Sau3AⅠ識別并切割圖中質粒，最多可獲得7種大小的DNA片段，即為a＋b＋c、a＋b、a＋c、b＋c、a、b、c。 答案：(1)BclⅠ和HindⅢ　連接　感受　(2)四環(huán)素　引物甲和引物丙　(3) 都不能　(4)7 5．多聚半乳糖醛酸酶(PG)能降解果膠，使細胞壁破損。成熟的番茄果實PG的合成量顯著增加，能使果實變紅變軟，但不利于保鮮。利用基因工程的方法減少PG基因的表達，可延長番茄的保質期?？茖W家將PG基因接到Ti質粒上，導入番茄細胞中，得到轉基因番茄。請回答下列問題： (1)轉基因番茄的培育過程中涉及的工程手段所依據的生物學原理是______________________________。對該農產品進行銷售時需進行標注，以維護消費者對轉基因產品的__________和__________。一些消費者擔心轉基因番茄的安全性，主要表現(xiàn)在________________________________________________________________________ (至少答出一點。) (2)將PG基因接到Ti質粒上，屬于基因工程操作流程中的________________________________________________________________________。 (3)將含有目的基因的番茄細胞培育成轉基因番茄植株，需經過____________和____________的過程。若想獲得轉基因番茄的人工種子，需以植物組織培養(yǎng)得到的______________________________________等為材料，經過人工薄膜包裝而得到。 解析：(1)轉基因番茄的培養(yǎng)過程用到的工程手段有基因工程和植物細胞工程，應用的原理分別是基因重組和植物細胞的全能性；我國的《基因工程安全管理辦法》是為了維護消費者對轉基因產品的知情權和選擇權。一些消費者認為不能對轉基因食品的安全性掉以輕心，主要表現(xiàn)在擔心出現(xiàn)滯后效應、擔心出現(xiàn)新的過敏原、擔心營養(yǎng)成分的改變等。(2)將PG基因接到Ti質粒上，屬于基因工程的核心步驟，即基因表達載體的構建。(3)植物組織培養(yǎng)過程需經過脫分化和再分化過程。所謂人工種子，就是以植物組織培養(yǎng)得到的胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽等為材料，經過人工薄膜包裝得到的種子。 答案：(1)基因重組和植物細胞的全能性　知情權　選擇權　擔心出現(xiàn)滯后效應(或擔心出現(xiàn)新的過敏原、擔心營養(yǎng)成分改變等)　(2)基因表達載體的構建　(3)脫分化　再分化　胚狀體、不定芽、頂芽和腋芽 考點二 克隆技術 6.研究小組用土壤農桿菌與陸地棉葉肉細胞原生質體共同培養(yǎng)獲得了轉基因陸地棉，過程如下。請回答下列問題： (1)圖a表示從已經消毒的葉片中剪取部分植物組織細胞，圖b表示制備原生質體，培養(yǎng)皿中要加纖維素酶和果膠酶，其原因是_____________________________________________。 (2)圖c表示用培養(yǎng)基培養(yǎng)原生質體，培養(yǎng)基中加入了適宜濃度的蔗糖，其主要作用是_____________________和__________________。培養(yǎng)一段時間后，將其與土壤農桿菌混合培養(yǎng)，使重組Ti質粒進入________________，重組Ti質粒上______________段攜帶了目的基因，可以整合到植物細胞的 __________________上。然后通過離心(圖d)的方法，除去多余的土壤農桿菌。 (3)圖e表示將原生質體培養(yǎng)成愈傷組織，然后將其轉移到含有一定抗生素的培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)(圖f)，抗生素的作用是_______________________________。 (4)將愈傷組織轉移培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)(圖g)，同時注意調整植物生長調節(jié)劑的種類和含量，其原因是______________________________________，最終獲得完整的植株(圖h)。 解析：圖示是通過土壤農桿菌與植物細胞原生質體共培養(yǎng)的方法獲得轉基因植物的過程。a為獲取植物細胞；b為去除細胞壁獲取原生質體的過程；c為用培養(yǎng)基培養(yǎng)原生質體；d為土壤農桿菌與植物細胞原生質體共培養(yǎng)；e表示脫分化過程；f表示用選擇培養(yǎng)基進行篩選培養(yǎng)；g表示再分化過程；h表示轉基因植物幼苗。(1)圖b表示用纖維素酶和果膠酶兩種酶來制備原生質體，原因是植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，纖維素酶和果膠酶可除去細胞壁。(2)圖c表示用培養(yǎng)基培養(yǎng)原生質體，培養(yǎng)基中加入了適宜濃度的蔗糖，其主要作用是為原生質體提供碳源和能源和調節(jié)滲透壓維持原生質體的形態(tài)，將其與土壤農桿菌共同培養(yǎng)，使攜帶目的基因的Ti質粒的TDNA進入植物細胞，整合到植物細胞的染色體(染色體DNA)上，然后通過離心的方法，除去多余的土壤農桿菌。(3)圖e表示將原生質體培養(yǎng)成愈傷組織，然后將其轉移到含有一定抗生素的培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)(圖f)，抗生素的作用是篩選出含目的基因的植物細胞。(4)植物生長調節(jié)劑的種類和含量會影響愈傷組織的分化，故將愈傷組織轉移培養(yǎng)基繼續(xù)培養(yǎng)(圖g)，同時注意調整植物生長調節(jié)劑的種類和含量。 答案：(1)植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，纖維素酶和果膠酶可除去細胞壁　(2)為原生質體提供碳源和能源　調節(jié)滲透壓維持原生質體的形狀　原生質體(植物細胞)　TDNA　染色體(染色體DNA)　(3)篩選出含目的基因的植物細胞　(4)植物生長調節(jié)劑的種類和含量會影響愈傷組織的分化 7．(xx永州三校聯(lián)考)下圖為單克隆抗體制備流程示意圖。 (1)圖中①過程是________________。對動物細胞來說，②過程獨有的方法是________________。③過程的目的是____________。④過程的目的是獲得________________________________。 (2)在培養(yǎng)過程中為防止雜菌感染，應向培養(yǎng)液中添加__________；其體外培養(yǎng)需用CO2培養(yǎng)箱，其中CO2的主要作用是______________。 (3)若要大量制備抗該蛋白的單克隆抗體，可將該雜交瘤細胞注射到小鼠的______中使其增殖。 (4)單克隆抗體與傳統(tǒng)抗體相比，其優(yōu)點是__________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：②過程表示誘導漿細胞與骨髓瘤細胞融合，動物細胞特有的誘導融合方法是用滅活的病毒處理。單克隆抗體制備過程中需兩步篩選：③是利用選擇培養(yǎng)基篩選雜交瘤細胞，④過程是利用克隆化培養(yǎng)和抗體檢測篩選能產生特異性抗體的雜交瘤細胞。動物細胞培養(yǎng)需要提供無菌、無毒條件，還需要一定的氣體環(huán)境。雜交瘤細胞可在小鼠腹水中進行體內培養(yǎng)。 答案：(1)向老鼠體中注射特定抗原　滅活的病毒處理　篩選雜交瘤細胞　能產生特異性抗體的雜交瘤細胞　(2)抗生素　維持培養(yǎng)液的pH　(3)腹水　(4)特異性強，靈敏度高，可大量制備 8．下圖所示為動物細胞培養(yǎng)過程中，動物細胞增殖情況的變化曲線(圖中B、D兩點表示經篩選后繼續(xù)培養(yǎng))，請據圖回答下面的問題： (1)OA段的培養(yǎng)稱為________培養(yǎng)，AB段可能發(fā)生了____________現(xiàn)象，需要用________酶處理，以使組織細胞分散開來。 (2)動物細胞培養(yǎng)和植物組織培養(yǎng)過程中，就細胞增殖、分化來說，動植物細胞都要進行____________，不同的是植物細胞還要進行______________________________。 (3)為制備單克隆抗體，需將________注射到小鼠體內，以此獲取________細胞，同時可選取圖中________點的細胞與該細胞融合形成雜交細胞，所選取細胞的細胞膜上的________比正常細胞顯著減少。為篩選出能夠產生單克隆抗體的雜交細胞，可用________培養(yǎng)基達到目的。 解析：據圖中不同階段細胞的增殖代數(shù)可知，AB段細胞不再增殖，但此時細胞仍有增殖能力，所以此時可能發(fā)生了接觸抑制，故OA段為原代培養(yǎng)；D點細胞增殖代數(shù)達到了60次以上，故此時細胞發(fā)生了癌變，獲得了無限增殖的能力。 答案：(1)原代　接觸抑制　胰蛋白　(2)增殖(或分裂)　脫分化和再分化　(3)抗原　漿　D　糖蛋白　選擇 9．DHA對腦神經發(fā)育至關重要。以A、B兩種單細胞真核藻為親本，利用細胞融合技術選育高產DHA融合藻。兩種藻特性如下表。 親本藻 優(yōu)勢代 謝類型 生長速率 [g/(Ld)] 固體培養(yǎng)基 上藻落直徑 DHA含 量(‰) A藻 自養(yǎng) 0.06 小 0.7 B藻 異養(yǎng) 0.14 大 無 據表回答： (1)選育的融合藻應具有A藻____________________與B藻________________的優(yōu)點。 (2)誘導融合前需用纖維素酶處理兩種藻，其目的是獲得________________。 (3)通過以下三步篩選融合藻，步驟________可淘汰B藻，步驟________可淘汰生長速率較慢的藻落，再通過步驟________獲取生產所需的融合藻。 步驟a：觀察藻落的大?。? 步驟b：用不含有機碳源的培養(yǎng)基進行光照培養(yǎng)； 步驟c：測定DHA含量。 (4)以獲得的融合藻為材料進行甲、乙、丙三組實驗，結果如下圖。 ①甲組條件下，融合藻產生[H]的細胞器是__________；丙組條件下產生ATP的細胞器是________。 ②與甲、丙兩組相比，乙組融合藻生長速率較快，原因是在該培養(yǎng)條件下________________________________________________________________________。 甲、乙兩組DHA產量均較高，但實際生產中往往采用甲組的培養(yǎng)條件，其原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)據表可知，A藻具有自養(yǎng)和能產生DHA的優(yōu)點，B藻具有能快速生長的優(yōu)點，故選育的融合藻應同時具有兩者優(yōu)點。(2)植物細胞具有細胞壁，用纖維素酶處理可以去除細胞壁獲得原生質體。(3)B藻為異養(yǎng)型，在不含有機碳源的培養(yǎng)基上無法生存；藻落的大小和生長速率成正比；選育的融合藻除了自養(yǎng)、生長快速的優(yōu)點外，還要能產生DHA。(4)①甲組融合藻有光照，既可進行細胞呼吸也可進行光合作用，因此葉綠體和線粒體中均可以產生[H]；丙組黑暗處理，融合藻不能進行光合作用，所以產生ATP的細胞器只有線粒體。解答本題時應注意細胞質基質中也能產生ATP，但是不屬于細胞器。②融合藻同時具有A藻和B藻的特點，所以既能自養(yǎng)又能異養(yǎng)，在乙組條件下，融合藻可同時進行自養(yǎng)和異養(yǎng)，故生長速率較快。在實際生產中應考慮成本，相比甲組，乙組消耗葡萄糖，提高了成本，培養(yǎng)液中富含葡萄糖還易引起雜菌生長。 答案：(1)產生DHA，自養(yǎng)特性　快速生長　(2)原生質體　(3)b　a　c　(4)①線粒體、葉綠體　線粒體?、谌诤显寮饶芄饽茏责B(yǎng)又能異養(yǎng)　融合藻利用光能和簡單的無機物即能生長，不需添加葡萄糖，可降低成本，也可防止雜菌生長