高考生物二轮总复习专题能力训练十六基因工程细胞工程

专题能力训练十六基因工程、细胞工程1.(2021全国乙理综)用DNA重组技术可以赋予生物以新的遗传特性,创造出更符合人类需要的生物产品。在此过程中需要使用多种工具酶,其中4种限制性核酸内切酶的切割位点如下图所示。请回答下列问题。(1)常用的DNA连接酶有E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。上图中酶切割后的DNA片段可以用E·coliDNA连接酶连接。上图中酶切割后的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接。

(2)DNA连接酶催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成的化学键是。(3)DNA重组技术中所用的质粒载体具有一些特征。如质粒DNA分子上有复制原点,可以保证质粒在受体细胞中能;质粒DNA分子上有,便于外源DNA插入;质粒DNA分子上有标记基因(如某种抗生素抗性基因),利用抗生素可筛选出含质粒载体的宿主细胞,方法是

。

(4)表达载体含有启动子,启动子是

。

2.下表是几种限制酶识别序列及其切割位点,图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点,其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题。限制酶BamHⅠBclⅠSau3AⅠHindⅢ识别序列及切割位点(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒,应选用两种限制酶切割,酶切后的载体和目的基因片段,通过酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒,需将其转入处于态的大肠杆菌。

(2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌,应在筛选平板培养基中添加,平板上长出的菌落,常用PCR鉴定,所用的引物组成为图2中。

(3)若BamHⅠ酶切的DNA末端与BclⅠ酶切的DNA末端连接,连接部位的6个碱基对序列为,对于该部位,这两种酶(填“都能”“都不能”或“只有一种能”)切开。

(4)若用Sau3AⅠ切割图1质粒,最多可能获得种大小不同的DNA片段。

3.(2019全国Ⅱ理综)植物组织培养技术在科学研究和生产实践中得到了广泛的应用。回答下列问题。(1)植物微型繁殖是植物繁殖的一种途径。与常规的种子繁殖方法相比,这种微型繁殖技术的特点是(答出两点即可)。

(2)通过组织培养技术,可把植物组织细胞培养成胚状体,再通过人工种皮(人工薄膜)包裹得到人工种子(如右图所示),这种人工种子在适宜条件下可萌发长成幼苗。人工种皮具备透气性的作用是。人工胚乳能够为胚状体生长提供所需的物质,因此应含有植物激素、和等几类物质。

(3)用脱毒苗进行繁殖,可以减少作物感染病毒。为了获得脱毒苗,可以选取植物的进行组织培养。

(4)植物组织培养技术可与基因工程技术相结合获得转基因植株。将含有目的基因的细胞培育成一个完整植株的基本程序是(用流程图表示)。

4.(2022四川自贡三模)活疫苗是指用人工的方法使病原体减毒或从自然界中筛选某病原体的无毒株或微毒株,制成活微生物制剂。而灭活疫苗是用物理或化学方法将病原体杀死后制成的疫苗。下表为两种新型冠状病毒疫苗的研发方法。请回答下列问题。方法技术路线基因工程疫苗S蛋白基因→基因表达载体→大肠杆菌→S蛋白→人体腺病毒载体重组疫苗S蛋白基因→腺病毒基因表达载体→人体→S蛋白(1)不管是灭活疫苗,还是活疫苗,都能作为诱发机体产生特异性免疫反应;上述基因工程疫苗应该类似于(填“灭活”或“活”)疫苗。

(2)将基因表达载体导入大肠杆菌时,首先用处理大肠杆菌,使其处于感受态,再将基因表达载体与处于感受态的大肠杆菌放入中完成转化。构建腺病毒基因表达载体之前应该对腺病毒进行改造,腺病毒作为载体应具备的条件是(答出两点即可)。

(3)若表格中的S蛋白基因完全相同,两种路线中表达产生的S蛋白结构(填“相同”“不相同”或“无法确定”)。

(4)与基因工程疫苗相比,腺病毒载体重组疫苗的优点体现在。

5.科学家利用植物体细胞杂交技术成功获得了番茄—马铃薯杂种植株,为了便于杂种细胞的筛选和鉴定,科学家利用红色荧光和绿色荧光分别标记番茄和马铃薯的原生质体膜上的蛋白质,其培育过程如下图所示。回答下列问题。(1)植物体细胞杂交依据的生物学原理有。

(2)过程①常用的酶是,细胞融合完成的标志是。

(3)植物原生质体融合常利用(化学试剂)诱导,在鉴定杂种原生质体时可用显微镜观察,根据细胞膜表面的荧光的不同可观察到种不同的两两融合类型的原生质体,当观察到时,可判断该原生质体是由番茄和马铃薯融合而成的。

(4)过程③和过程④依次为,过程④中的培养基常添加的植物激素是。

(5)若番茄体细胞内有m条染色体,马铃薯体细胞内有n条染色体,则“番茄—马铃薯”细胞在有丝分裂后期含条染色体。若杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体,则此杂种植株的花粉经离体培育得到的植株属于植株。

6.Ⅰ.几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分,几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内,可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题。(1)在进行基因工程操作时,若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA,常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料,原因是。提取RNA时,提取液中需添加RNA酶抑制剂,其目的是。

(2)以mRNA为材料可以获得cDNA,其原理是。

(3)若要使目的基因在受体细胞中表达,需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞,原因是(答出两点即可)。

(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时,DNA连接酶催化形成的化学键是。

(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高,根据中心法则分析,其可能的原因是。

Ⅱ.Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如下图所示。(1)步骤①中,在核移植前应去除卵母细胞的(结构)。

(2)培养细胞过程中,要置于CO2培养箱中,其中CO2的主要作用是。(3)步骤③中,需要构建含有Rag2基因的表达载体。可以根据Rag2基因的设计引物,利用PCR技术扩增Rag2基因片段。用HindⅢ和PstⅠ限制酶分别在片段两侧进行酶切获得Rag2基因片段。为将该片段直接连接到表达载体,所选择的表达载体上应具有酶的酶切位点。

(4)为检测Rag2基因的表达情况,可提取治疗后小鼠骨髓细胞的,用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。

答案:1.答案:(1)EcoRⅠ、PstⅠEcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ(2)磷酸二酯键(3)自我复制一个至多个限制酶切割位点用含有该种抗生素的培养基培养宿主细胞,能存活的细胞含有质粒载体(4)一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶识别和结合的部位解析:(1)E·coliDNA连接酶只能连接黏性末端,故EcoRⅠ、PstⅠ酶切割后的DNA片段可以用E·coliDNA连接酶连接;T4DNA连接酶可以连接黏性末端和平末端,故EcoRⅠ、SmaⅠ、PstⅠ、EcoRⅤ酶切割后的DNA片段可以用T4DNA连接酶连接。(2)DNA连接酶可催化目的基因片段与质粒载体片段之间形成磷酸二酯键。(3)复制原点可以确保质粒在受体细胞中能自我复制。质粒DNA分子上有一个至多个限制酶切割位点,酶切后可以产生不同的末端,便于外源DNA插入。标记基因有助于筛选出含质粒载体的宿主细胞,方法是用含有该种抗生素的培养基培养宿主细胞,不含质粒载体的细胞被抗生素杀死,能存活的细胞含有质粒载体。(4)启动子是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶识别和结合的部位。2.答案:(1)BclⅠ和HindⅢDNA连接感受(2)四环素引物甲和引物丙(3)TGATCCACTAGG3.答案:(1)能保持植物原有的遗传特性,繁殖速度快(2)有利于胚状体进行呼吸作用矿质元素糖(3)茎尖(4)含目的基因的细胞愈伤组织小植株解析:(1)基于植物组织培养技术的微型繁殖实现了植物克隆,属于无性繁殖技术。与常规的种子繁殖方法(有性生殖)相比,微型繁殖技术可以保持植物原有的遗传特性,快速实现种苗的大量繁殖。(2)人工种子的人工种皮要保证胚状体正常的生命活动,一方面要有透气性,使胚状体能够进行呼吸作用;另一方面要有子叶或胚乳的功能,为胚状体生长发育提供必需的植物激素、矿质元素和糖等几类物质。(3)植物分生区附近(如茎尖)的病毒很少,甚至无病毒。用茎尖进行组织培养,再生的植株就有可能不带病毒,从而获得脱毒苗。(4)将含有目的基因的细胞培育成一个完整植株,应首先对含有目的基因的细胞进行脱分化处理获得愈伤组织,然后诱导其再分化,即可获得试管苗(小植株)。4.答案:(1)抗原灭活(2)CaCl2(或Ca2+)缓冲液具有一个至多个限制酶切割位点;能自我复制;具有标记基因(答出两点即可)(3)不相同(4)持续表达抗原,免疫应答更持久5.答案:(1)细胞膜的流动性、植物细胞的全能性(2)纤维素酶和果胶酶形成新的细胞壁(3)聚乙二醇(PEG)3融合的细胞表面既有红色荧光又有绿色荧光(4)脱分化和再分化生长素和细胞分裂素(5)2(m+n)单倍体解析:(1)植物体细胞杂交要将不同种的植物细胞诱导融合成一个杂种细胞,再利用植物组织培养技术将杂种细胞培育成植株,体现的生物学原理为细胞膜的流动性和植物细胞的全能性。(2)植物细胞融合时需先用纤维素酶和果胶酶去除植物细胞的细胞壁获得原生质体,杂种细胞再生出新的细胞壁是细胞融合完成的标志。(3)植物原生质体融合过程常利用化学试剂聚乙二醇(PEG),融合后有3种不同的两两融合类型的原生质体,分别是番茄细胞自身融合细胞(红色荧光)、马铃薯细胞自身融合细胞(绿色荧光)、番茄—马铃薯融合细胞(红色+绿色荧光)三类。(4)杂种细胞形成愈伤组织的过程属于植物组织培养过程中的脱分化,愈伤组织形成植物体的过程属于再分化。(5)杂种细胞的染色体数为融合前两种细胞染色体数之和,即(m+n)条。细胞有丝分裂后期