2025届高考生物二轮专题复习与测试专题强化练十四细胞工程与基因工程

专题强化练（十四）细胞工程与基因工程一、选择题1．马铃薯通过母株的块茎进行繁殖，易受到病毒侵袭，造成品种退化。下图表示利用植物组织培养技术获得脱毒苗的基本过程。下列叙述正确的是(C)外植体eq\o(→,\s\up7(脱分化))愈伤组织eq\o(→,\s\up7(果胶酶处理),\s\do5(再分化))胚状体→脱毒苗A．外植体选择马铃薯的叶肉组织更易获得脱毒苗B．果胶酶的作用是将愈伤组织制备成原生质体C．该技术能实现马铃薯的快速繁殖从而提高产量D．再分化过程用天然的植物激素比人工合成的激素类似物效果更好解析：培育脱毒苗需要利用植物顶端分生区附近的细胞，该部分细胞病毒极少，甚至无病毒，A错误；果胶酶的作用是使愈伤组织细胞分散开，而不是获得原生质体，B错误；植物组织培养技术能实现马铃薯的快速繁殖从而提高产量，C正确；人工合成的激素类似物因为在植物体内一般没有与其对应的酶而更加稳定，D错误。2．中国航天文创(CASCI)于2021年农历七夕节前销售200枝太空玫瑰，1秒内售空。这些玫瑰花朵直径与大拇指宽度相当，花期特别长，最初的种子搭载神舟四号飞船进入太空，返回地球后经过多年的选育，利用植物组织培养等技术培育而成。下列叙述正确的是(D)A．太空中的宇宙射线辐射、微重力和弱地磁等因素，可诱发种子发生基因重组B．接种外植体→诱导愈伤组织→诱导生芽→生成试管苗，都在同一个锥形瓶内完成C．从接种外植体到诱导愈伤组织的过程，是再分化过程D．生长素和细胞分裂素是植物组织培养中影响植物细胞发育方向的关键激素解析：太空中的宇宙射线辐射、微重力和弱地磁等因素，可诱发种子发生基因突变，A错误；接种外植体→诱导愈伤组织→诱导生芽→生成试管苗，这一系列过程中所需要的培养基中的成分和激素等不同，故不能在同一个锥形瓶内完成，B错误；从接种外植体到诱导愈伤组织的过程，是脱分化过程，C错误；生长素和细胞分裂素是植物组织培养中影响植物细胞发育方向的关键激素，如生长素和细胞分裂素的比例高时，可促进生根，D正确。3．(2024·茂名高三一模)我国科学家首次培育了体细胞克隆猴，轰动了全世界，此研究一般需要用到的技术是(C)①动物细胞培养②动物细胞融合③细胞去核④体外受精⑤胚胎培养⑥胚胎分割⑦胚胎移植A．①②③④⑦ B．①③⑤⑥⑦C．①②③⑤⑦ D．①③④⑤⑦解析：培育体细胞克隆猴，首先需要对获取的细胞进行动物细胞培养，卵母细胞通过显微操作进行去核，将供体细胞注入去核的卵母细胞，通过电融合法使两细胞融合，形成重构胚，接着进行胚胎培养和胚胎移植才能成功获得克隆猴，故此研究一般需要用到的技术是①②③⑤⑦，C符合题意。4．科学家在研究基因定位时，将人的不能利用次黄嘌呤的突变细胞株(HGPRT－)和小鼠不能利用胸腺脱氧核苷的突变细胞株(TK－)进行融合，然后利用选择培养基进行筛选，得到3株能在选择培养基上增殖的稳定的细胞株(如下表所示)。据此分析，下列说法错误的是(B)细胞株编号123所含人染色体编号11，14，17，227，11，14，175，7，17，21A.可用PEG诱导人和小鼠细胞融合B．在选择培养基上增殖的细胞株1中最多有4条人的染色体C．该选择培养基中应该添加次黄嘌呤和胸腺脱氧核苷D．由表中信息可推测人的TK基因可能位于17号染色体上解析：诱导动物细胞融合的方法有电融合法、PEG融合法、灭活病毒诱导法等，A正确；在选择培养基上增殖的细胞株1中，如果细胞处于有丝分裂后期，则一个细胞中含有8条人的染色体，B错误；结合题干“将人的不能利用次黄嘌呤的突变细胞株(HGPRT－)和小鼠不能利用胸腺脱氧核苷的突变细胞株(TK－)进行融合，然后利用选择培养基进行筛选，得到3株能在选择培养基上增殖的稳定的细胞株”可知，该选择培养基上应添加次黄嘌呤和胸腺脱氧核苷以筛选出成功融合的细胞，C正确；分析题表数据可知，细胞株1、2、3均含有人的17号染色体，结合题干“与小鼠不能利用胸腺脱氧核苷的突变细胞株(TK－)进行融合”可推测，人的TK基因可能位于17号染色体上，D正确。5．(2024·梅州高三二模)医学和农业生产上经常应用胚胎工程技术，相关叙述正确的是(D)A．为使雌性动物超数排卵，可在其饲料中添加适量的促性腺激素B．可以使用雄性动物新鲜的精子与处于MⅡ期卵母细胞完成受精作用C．我国政府允许在医学上应用生殖性克隆人胚胎解决不孕不育D．为提高胚胎利用率，可采用胚胎分割等繁殖技术解析：促性腺激素属于蛋白质类激素，在饲料中添加的促性腺激素会在动物的消化道中被分解而失去作用，A错误；雄性动物新鲜的精子获能后才具备受精能力，B错误；我国政府不赞成、不允许、不支持、不接受任何生殖性克隆人实验，我国允许应用试管婴儿技术解决不孕不育，C错误；为提高胚胎利用率，可采用胚胎分割、胚胎移植等无性繁殖技术，D正确。6．“筛选”是生物工程中常用的技术手段，下列关于筛选的叙述，错误的是(D)A．单克隆抗体制备过程中，在完成细胞融合后，第一次筛选出的是杂交瘤细胞B．基因工程中通过标记基因筛选出的细胞不一定含有重组质粒C．植物体细胞杂交过程中，原生质体融合后获得的细胞需要进行筛选D．用选择培养基对微生物进行筛选时，实验组接种微生物，对照组不接种微生物解析：单克隆抗体制备过程中，在完成细胞融合后，第一次筛选出的是杂交瘤细胞，第二次筛选出的是既能无限增殖又能产生特定抗体的杂交瘤细胞，A正确；基因工程中通过标记基因筛选出的细胞不一定含有重组质粒，可能只含有普通质粒，B正确；植物体细胞杂交过程中，原生质体融合后获得的细胞需要进行筛选，选出杂种细胞，C正确；用选择培养基对微生物进行筛选时，实验组和对照组均接种相同数量的微生物，若实验组菌落数少于对照组菌落数，说明选择培养基具有筛选作用，D错误。7．现代生物工程的操作常常涉及下面的流程，下列说法正确的是(B)A．若图为核移植过程，则②从卵巢中获取的卵母细胞直接作为受体细胞和①供体细胞融合B．若图为单克隆抗体的制备过程，需要筛出产生所需抗体的杂交瘤细胞C．若图为试管动物的培育过程，需培育到原肠胚才能进行胚胎分割与胚胎移植D．若图为植物体细胞杂交过程，则形成③常用灭活的病毒直接处理两种植物细胞解析：若题图为核移植过程，在体细胞核移植过程中，应选择处于MⅡ期的卵母细胞作为受体细胞，因此需要将卵母细胞培养至MⅡ期，而不是直接作为受体，A错误；若题图为单克隆抗体的制备过程，则①和②分别是B淋巴细胞和骨髓瘤细胞，形成融合细胞需要经过筛选，筛出产生所需抗体的杂交瘤细胞，B正确；若题图为试管动物的培育过程，需培育到桑葚胚或者囊胚才能进行胚胎分割与胚胎移植，C错误；诱导原生质体融合的方法有物理法包括电融合法、离心法等，化学法一般是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂进行融合，灭活病毒诱导法是诱导动物细胞融合的方法，D错误。8．红细胞生成素(EPO)是人体内促进红细胞生成的一种糖蛋白，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限，某科研团队采用基因工程培育转基因羊作为乳腺生物反应器，使其能合成EPO。下列有关叙述错误的是(A)A．构建表达载体时需将EPO基因插入乳腺蛋白基因的启动子的上游B．一般情况下，该转基因羊中的EPO基因只在羊的乳腺细胞中表达C．可用显微注射技术将含有EPO基因的表达载体导入羊的受精卵中D．用PCR扩增人EPO基因，需要一段已知的EPO基因核苷酸序列解析：启动子是一段有特殊序列结构的DNA片段，位于基因的上游，是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，故构建基因表达载体时需将EPO基因(目的基因)插入乳腺蛋白基因的启动子的下游，A错误；结合题干“某科研团队采用基因工程培育转基因羊作为乳腺生物反应器，使其能合成EPO”可知，该转基因羊中的EPO基因只在羊的乳腺细胞中表达，到合适时期收集羊的乳汁进行相关产物的检测与鉴定，B正确；将目的基因导入动物受精卵最常用的方法是利用显微注射法将目的基因注入动物的受精卵(全能性高)中，整个受精卵发育成为具有新性状的动物，C正确；用PCR扩增人EPO基因，前提是需要一段已知的EPO基因核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物，D正确。9．(2024·梅州高三二模)光敏色素基因在调节作物生长发育中具有重要作用。为探讨玉米中光敏色素基因A(含大约256个碱基对)在棉花种质资源创制中的利用价值，研究人员将A基因转入到棉花中，对棉花受体细胞进行检测，并通过电泳技术分析结果。该过程所用质粒与含光敏色素基因的DNA上相关限制酶的酶切位点分别如图甲、乙所示，电泳检测结果如图丙所示。下列相关叙述正确的是(C)A．为构建正确连接的表达载体，应选用BamHⅠ和HindⅢ这两种限制酶B．PCR扩增目的基因过程中每次循环都要经历一次升温和两次降温C．表达载体导入受体细胞后，可用含四环素的选择培养基进行初步筛选D．由图丙电泳结果可知，1、2、3、4号转基因棉花均培育成功解析：由题图可知，构建基因表达载体时，应选用BclⅠ和HindⅢ这两种限制酶，A错误；PCR反应过程中每次循环都要经历目的各不相同的两次升温(第一次使目的基因变性，第二次使目的基因延伸)和一次降温(使目的基因复性)，B错误；在构建基因表达载体的过程中，卡那霉素抗性基因被破坏，而四环素抗性基因在目的基因表达载体中存在，因此，在表达载体导入受体细胞后，可用含四环素的选择培养基进行初步筛选，C正确；光敏色素基因A含大约256个碱基对，由题图丙电泳结果可知，1、2、3、4号均成功导入光敏色素基因A，但转基因棉花是否培育成功还需要进行生物个体水平上的鉴定，D错误。10．T-2毒素是一种常见的霉菌毒素，可通过污染饲料引起畜禽中毒。CYP3A是猪体内降解T-2毒素的关键酶，T-2毒素可诱导其表达水平升高。CCAATbox和GCbox是CYP3A基因启动子的两个调控序列。研究者将不同调控序列分别和CYP3A基因启动子及LUC基因(荧光素酶基因)连接构建表达载体，导入猪肝细胞，在培养基中加入T-2毒素，24h后计算启动子活性相对值，结果如下图所示。下列叙述正确的是(C)A．④为对照组，把仅含LUC基因的表达载体导入细胞B．与④组相比，①组中加入T-2毒素的含量大大增加C．可通过检测荧光素酶的活性来计算启动子活性相对值D．调控序列的缺失使T-2毒素不能诱导CYP3A基因表达解析：④为对照组，把含CYP3A基因启动子及LUC基因的表达载体导入细胞，A错误；T-2毒素是无关变量，每组加入的含量要相同，因此与④组相比，①组中加入T-2毒素的含量相同，B错误；实验的因变量是荧光素酶的活性，可通过检测荧光素酶的活性来计算启动子活性相对值，荧光素酶的活性越大，启动子活性相对值就越大，C正确；由题图可知，②③④这三组的启动子活性相对值都大于0，说明调控序列的缺失使T-2毒素可以诱导CYP3A基因表达，D错误。二、非选择题11．2017年，我国科学家首次培育了体细胞克隆猴。在培育过程中，我国科学家经过多年的反复试验，可以在10s之内对卵母细胞进行去核操作，在15s之内将体细胞注入去核的卵母细胞中。培育克隆猴的流程如下图所示，请结合下图回答问题。注：Kdm4d：组蛋白去甲基化酶；TSA：组蛋白脱乙酰酶抑制剂。(1)为获得数量较多的卵母细胞，采集前应先用____________激素处理母猴，从卵巢采集到的卵母细胞经成熟培养后进行“去核”处理，这里的“核”是指____________。在对卵母细胞去核时，还应同时去除透明带内的____________(细胞)。(2)研究人员在将胎猴的体细胞注入去核卵母细胞前，用灭活的仙台病毒进行了短暂处理。在此过程中，灭活的仙台病毒所起的作用是____________________。将体细胞注入去核卵母细胞比早期核移植中将核注入去核卵母细胞更有进步意义，原因是__________________。(3)研究人员将Kdm4d的mRNA注入了重构胚，同时用TSA处理了重构胚。这两种物质都是通过改变组蛋白的表观遗传修饰来调控基因表达，即Kdm4d的mRNA的作用是__________________________；TSA的作用是_________________________________，最终调节相关基因的表达，提高胚胎的发育率和妊娠率。(4)该项技术的成功使短期培育大批具有相同遗传背景的克隆猴成为可能，有什么意义？___________________________________________________________(答出1点即可)。解析：(1)用促性腺激素处理母猴，可获得数量较多的卵母细胞。从卵巢采集到的卵母细胞经成熟培养后进行“去核”处理，这里的“核”是指纺锤体—染色体复合物，同时去除透明带内的第一极体。(2)灭活的仙台病毒可以促进动物细胞融合。将体细胞注入去核卵母细胞比早期核移植中将核注入去核卵母细胞更有进步意义，原因是操作简便，对卵母细胞损伤小。(3)Kdm4d是组蛋白去甲基化酶，则Kdm4d的mRNA可以表达组蛋白去甲基化酶，降低组蛋白的甲基化水平。TSA是组蛋白脱乙酰酶抑制剂，可以抑制组蛋白脱乙酰，提高组蛋白的乙酰化水平，最终调节相关基因的表达，提高胚胎的发育率和妊娠率。(4)该项技术的成功使短期培育出大批具有相同遗传背景的克隆猴成为可能，对排斥反应小的器官移植供体的研究、对个体生长发育机制的研究、疾病致病机制的研究、疾病模型动物的获得、新药的研发等具有重要意义。答案：(1)促性腺纺锤体—染色体复合物第一极体(或极体)(2)诱导细胞融合操作简便，对卵母细胞损伤小(3)可以表达组蛋白去甲基化酶，该酶能降低组蛋白的甲基化水平抑制组蛋白脱乙酰，提高组蛋白的乙酰化水平(4)对排斥反应小的器官移植供体的研究、对个体生长发育机制的研究、疾病致病机制的研究、疾病模型动物的获得、新药的研发等具有重要意义12．GFP是水母体内存在的能发绿色荧光的一种蛋白。科研人员以GFP基因为材料，利用基因工程技术获得了能发其他颜色荧光的蛋白。丰富了荧光蛋白的颜色种类。回答下列问题。(1)构建目的基因表达载体。科研人员从构建的GFP突变基因文库中提取目的基因(均为突变基因)构建表达载体，其模式图如下所示(箭头为GFP突变基因的转录方向)。图中①为________；②为________，其作用是________________________________；图中氨苄青霉素抗性基因是一种标记基因，其作用是_______________________________。(2)目的基因的表达。科研人员将构建好的表达载体导入大肠杆菌中进行表达，发现大肠杆菌有的发绿色荧光，有的发黄色荧光，有的不发荧光。请从密码子特点的角度分析，发绿色荧光的可能原因是____________________________________(答出1点即可)。(3)新蛋白与突变基因的关联性分析。将上述发黄色荧光的大肠杆菌分离纯化后，对其所含的GFP突变基因进行测序，发现其碱基序列与GFP基因的不同，将该GFP突变基因命名为YFP基因(黄色荧光蛋白基因)。若要通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达，实验思路是___________________________。解析：(1)一个基因表达载体的组成，除了目的基因外，还必须有启动子、终止子以及标记基因等。①为终止子，②为启动子。启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。标记基因的作用是鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。(2)结合题中信息可知，将构建好的表达载体导入大肠杆菌中进行表达，发现有的大肠杆菌发绿色荧光，即GFP蛋白的荧光颜色，推测发绿色荧光的可能原因是GFP基因突变后编码的蛋白质与突变前相同。(3)基因工程的基本操作程序：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与鉴定。欲通过基因工程的方法探究YFP基因能否在真核细胞中表达，可通过基因工程的方法将目的基因导入酵母菌细胞内，之后检测酵母菌是否发黄色荧光，如果发黄色荧光，则可证明YFP基因能在真核细胞中表达，否则，不能证明YFP基因能在真核细胞中表达。答案：(1)终止子启动子被RNA聚合酶识别并结合，驱动GFP突变基因转录出mRNA鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来(2)密码子具有简并性，GFP基因突变后编码的蛋白质与突变前相同(3)选择合适的载体，利用合适的限制酶和DNA连接酶将YFP基因和载体连接起来，构建基因表达载体，之后将基因表达载体导入酵母菌细胞内，检测其是否会发黄色荧光13．(2024·深圳高三二模)利用乳酸菌构建表达抗原蛋白的工程菌是研究抗原应用的重要手段之一。口服的乳酸菌可在消化道内定植存活，其表达的抗原蛋白可锚定于细胞表面(穿过细胞膜展示在细胞表面)，诱导机体产生免疫反应。科学家将某病毒抗原蛋白的部分编码序列(RBD)拼接成融合基因2RBD和3RBD，探究RBD的二聚体蛋白和三聚体蛋白能否模拟抗原蛋白中RBD的天然构象并获得高效免疫原性。重组质粒构建流程如图1所示，NcoⅠ和SacⅠ表示pNZ8149质粒上相应限制酶的切割位点，U—M为信号肽—细胞壁锚定蛋白序列。回答下列问题：(1)为满足乳酸菌生长的特殊需求，培养基除了提供碳源、氮源、水和无机盐外，还需要添加__________________，并在________(填“有氧”或“无氧”)的环境条件下培养。(2)拼接形成的融合基因不具备限制酶切割位点，利用PCR对融合基因进行扩增时，所用两种引物的5′端应分别添加________________序列，以实现融合基因定向插入质粒。(3)为鉴定重组质粒是否构建成功，将重组质粒双酶切处理后电泳，结果如图2所示，泳道1为双酶切pNZ8149-2RBD，泳道2为双酶切pNZ8149-3RBD。泳道1两个条带大小分别为2507bp和2020bp，由此可知，融合基因3RBD的长度为______________bp，泳道2呈现一个条带的原因是__________________________________________。(4)实验成功构建了表达融合蛋白的重组乳酸菌，结果发现，在蛋白表达量和稳定性相同的情况下，pNZ8149-2RBD菌株表面二聚体蛋白的含量比pNZ8149-3RBD菌株表面三聚体蛋白多，该现象说明____________________。解析：(1)为满足乳酸菌生长的特殊需求，培养基除了提供碳源、氮源、水和无机盐外，还需要添加维生素，乳酸菌属于厌氧细菌，需要在无氧的环境条件下培养。(2)根据质粒上启动子、终止子与限制酶识别序列的位置关系可知，为保证融合基因定向插入，应选择两种限制酶切割，所用两种引物的5′端应分别添加限制酶NcoⅠ和SacⅠ的识别序列。(3)由题图1可知pNZ8149-2RBD和pNZ8149-3RBD的碱基对分别为4527bp和5193bp，所以RBD长度为5193－4527＝666bp，泳道1为双酶切pNZ8149-2RBD，两个条带大小分别为2507bp和2020bp，所以融合基因3RBD的长度为666＋2020＝2686bp，泳道2呈现一个条带的原因是双酶切pNZ8149-3RBD后产生的两个片段大小相近。(4)实验成功构建了表达融合蛋白的重组乳酸菌，结果发现，在蛋白表达量和稳定性相同的情况下，pNZ8149-2RBD菌株表面二聚体蛋白的含量比pNZ8149-3RBD菌株表面三聚体蛋白多，由于抗原蛋白需穿过细胞膜展示在细胞表面，因此该现象说明二聚体蛋白比三聚体蛋白更容易穿过细胞膜从而展示在细胞表面。答案：(1)维生素无氧(2)限制酶NcoⅠ和SacⅠ的识别(3)2686双酶切pNZ8149-3RBD后产生的两个片段大小相近(4)二聚体蛋白比三聚体蛋白更容易穿过细胞膜从而展示在细胞表面14．(2024·茂名高三模拟)Ⅰ型牛疱疹病毒是牛传染性鼻气管炎的主要病原体，牛被感染后主要呈现急性、热性、持续性感染的特征。为制备Ⅰ型牛疱疹病毒(BHV-1，双链DNA病毒)VP22蛋白抗体，选用分离株BHV-SHJS，在其UL49基因核苷酸序列第518至747位间设计引物扩增目的片段(图中灰色区域)，由231个碱基对(bp)构成，构建pET-28a-UL49原核表达载体，转化载体至感受态细胞——大肠杆菌，经诱导表达并纯化VP22融合蛋白后，用该融合蛋白作抗原，以皮下注射的方式免疫Balb/c小鼠制备多克隆抗体。回答下列问题：(1)进行PCR扩增时，需要提供BHV-1的DNA模板、___________和耐高温的DNA聚合酶，另外，还需根据UL49基因核苷酸序列，设计一对表达VP22蛋白区域的UL49(扩增片段大小为231bp)基因编码区的引物，该