2024高考生物二轮复习第1部分命题区域7选修部分第1讲基因工程和细胞工程作业含解析

PAGEPAGE8第一讲基因工程和细胞工程1．(2024·贵州模拟)人类生长因子是一种生物活性肽复合物。探讨人员发觉转人类生长因子基因猪可以产生和分泌人类生长因子，有助于促进细胞生长和伤口愈合。请回答下列问题：(1)常通过PCR技术来扩增获得人类生长因子基因，与细胞内的DNA聚合酶相比，扩增过程运用的DNA聚合酶最大的特点是__________。(2)如图表示在培育转人类生长因子基因猪的过程中，某技术环节的一个核心步骤。①该环节须要用到的工具酶是__________和DNA连接酶，这两种工具酶的化学本质都是__________。将该表达载体导入猪受精卵后，经______________________技术使其持续发育成转基因猪。②人类生长因子基因能在猪细胞中稳定遗传的关键是____________________________________________________________________________________________________________________。③为检测人类生长因子基因在转基因猪的细胞内是否发生转录，可用标记的____________作探针进行分子杂交检测，分子杂交的原理是____________。解析：(1)采纳PCR技术扩增目的基因的过程是在较高温度下进行的，因此运用的DNA聚合酶最大的特点是耐高温。(2)图示为基因表达载体的构建过程，这是基因工程的核心步骤。①构建基因表达载体时，首先须要用限制酶切割含有目的基因的外源DNA和运载体，其次须要用DNA连接酶将目的基因与运载体连接形成重组DNA；这两种工具酶的化学本质都是蛋白质。将该表达载体导入猪受精卵后，经早期胚胎培育、胚胎移植技术使其持续发育成转基因猪。②目的基因能在受体细胞中稳定遗传的关键是目的基因是否插到转基因生物染色体的DNA上。③为检测目的基因是否胜利转录，可采纳分子杂交技术，即用标记的目的基因作探针进行分子杂交检测，分子杂交的原理是碱基互补配对。答案：(1)耐高温(2)①限制酶蛋白质早期胚胎培育、胚胎移植②人类生长因子基因是否插到转基因猪染色体的DNA上③人类生长因子基因碱基互补配对2．如图是利用β乳球蛋白(BLG)基因5′端调控序列和人乳铁蛋白(hLF)基因构建能在羊乳腺细胞特异性表达的运载体的简要流程图，请据图回答下列问题：(1)②为PCR过程，除了要加入引物、原料外，还须要加入________________，在此过程中引物的作用是____________________________________________________________________________________________________________________。(2)BamHⅠ的识别序列为—G↓GATTC—，HindⅢ的识别序列为—A↓AGCTT—，选用这两种酶进行操作的意义是________________________________________，除此之外，③过程还须要________酶。(3)BLG基因5′端调控序列能使hLF基因在羊的乳腺细胞中特异性表达，这是因为____________________________________________________________________________________________________________________。(4)要获得能表达目的基因的羊，应将重组质粒导入羊的________(填“乳腺细胞”“去核卵细胞”或“受精卵”)，获得优良胚胎后，为了提高胚胎的利用率，常采纳________的方法来处理胚胎。解析：(1)PCR过程中，除了要加入引物、原料外，还须要加入耐高温的DNA聚合酶和模板，引物的作用是使DNA聚合酶能够从引物的3′端起先连接脱氧核苷酸。(2)BamHⅠ和HindⅢ切割形成的黏性末端不同，选用这两种酶切割目的基因和质粒，目的是避开目的基因和运载体产生的末端随意连接(环化连接)。构建基因表达载体还须要DNA连接酶。(3)BLG基因5′端调控序列作为启动子，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动hLF基因转录出mRNA，所以能使hLF基因在羊的乳腺细胞中特异性表达。(4)高度分化的动物细胞难以表达全能性，而受精卵易于表达全能性，要获得能表达目的基因的羊，应将重组质粒导入羊的受精卵，获得优良胚胎后，为提高胚胎的利用率，常采纳胚胎分割的方法来处理胚胎。答案：(1)耐高温的DNA聚合酶、模板使DNA聚合酶能够从引物的3′端起先连接脱氧核苷酸(2)避开目的基因和运载体产生的末端随意连接(环化连接)DNA连接(3)BLG基因5′端调控序列作为启动子，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动hLF基因转录出mRNA(4)受精卵胚胎分割3．(2024·湖北模拟)人血清白蛋白(HSA)是血浆中含量最丰富的蛋白质，在维持血浆渗透压、抗凝血等方面起着重要作用，具有重要的医用价值。如图是用基因工程技术获得重组HSA(rHSA)的两条途径。(1)为获得HSA基因，首先要提取人血细胞中的mRNA，利用__________法合成cDNA，再利用__________技术进行快速扩增，在这一过程中，须要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便依据这一序列合成__________。(2)构建在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体时，须要选择水稻胚乳细胞启动子，而不能选择其他物种和组织细胞的启动子，缘由可能是____________________。(3)在利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，为了吸引农杆菌移向水稻受体细胞，需添加__________物质。(4)选用大肠杆菌作为受体细胞的优点有____________(答出两点即可)。但相比于水稻胚乳细胞，利用大肠杆菌获得的rHSA也有一些缺点，请从生物膜系统的角度进行分析____________________________________________________________________________________________________________________。(5)利用上述方法获得的rHSA不能干脆用于临床医疗，你推想的缘由是____________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)利用mRNA为模板合成cDNA的过程为逆转录；获得的cDNA一般采纳PCR技术进行扩增，扩增时须要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便依据这一序列合成引物。(2)由于启动子具有(物种及组织)特异性，所以构建能在水稻胚乳细胞内特异表达rHSA的载体时，须要选择水稻胚乳细胞启动子，而不能选择其他物种和组织细胞的启动子。(3)在利用农杆菌转化水稻受体细胞的过程中，需添加酚类物质，目的是为了吸引农杆菌移向水稻受体细胞。(4)大肠杆菌是原核生物，具有繁殖快、单细胞、遗传物质少等优点，常作为基因工程的受体细胞；但是大肠杆菌没有生物膜系统(或内质网和高尔基体)，不能对rHSA进行深加工，获得的rHSA可能没有生物活性。(5)依据以上分析已知，通过以上方法获得的rHSA可能没有生物活性(或功能性较差或rHSA可能有平安隐患)，因此不能干脆用于临床医疗。答案：(1)逆转录(或反转录)PCR引物(2)启动子具有(物种及组织)特异性(3)酚类(4)繁殖快、单细胞、遗传物质少大肠杆菌没有生物膜系统(或内质网和高尔基体)，不能对rHSA进行深加工(5)rHSA可能没有生物活性或功能性较差或rHSA可能有平安隐患4．(2024·宜宾模拟)如图为培育蓝玫瑰的过程(字母A代表相应的结构，数字代表过程或方法)。回答下列问题：(1)可以依据基因的____________________________________________________________________________________________________________________(答出三点)等特性，从基因文库中得到我们所须要的目的基因，如蓝色素基因。(2)过程①须要用到的工具酶有______________。经③和④得到蓝玫瑰的过程体现了植物细胞的__________。(3)一个基因表达载体的组成，除了目的基因以外，还必需有启动子、终止子和标记基因等。标记基因的作用是____________________________________________________________________________________________________________________。(4)过程②中采纳最多的方法是农杆菌转化法。采纳农杆菌感染时，常将含重组质粒的农杆菌与受伤的叶片等共同培育，采纳受伤叶片的缘由是____________________________________________________________________________________________________________________。(5)可以通过____________的方法来检测目的基因是否翻译成蛋白质。解析：(1)从基因文库中得到我们所须要的目的基因，可依据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因转录的产物mRNA、基因的表达产物蛋白质等特性。(2)过程①是基因表达载体构建，须要运用的工具酶是限制酶和DNA连接酶，经③和④得到蓝玫瑰的过程体现了植物细胞的全能性。(3)一个基因表达载体的组成，除了目的基因以外，还必需有启动子、终止子和标记基因等。标记基因的作用是为了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。(4)采纳农杆菌感染时，常将含重组质粒的农杆菌与受伤的叶片等共同培育，采纳受伤叶片的缘由是受伤的叶片伤口处的细胞能分泌酚类化合物，吸引农杆菌移向细胞。(5)检测目的基因是否翻译成蛋白质可采纳抗原—抗体杂交的方法。答案：(1)核苷酸序列、基因的功能、基因在染色体上的位置、基因转录的产物mRNA、基因的表达产物蛋白质(2)限制酶和DNA连接酶全能性(3)为了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(4)受伤的叶片伤口处的细胞能分泌酚类化合物，吸引农杆菌移向细胞(5)抗原—抗体杂交5．(2024·盐城期末)人参是一种珍贵药材，具有良好的滋补作用。口服α­干扰素在慢性乙肝、丙肝及部分肿瘤的治疗中有肯定疗效。如图为科研人员制备能合成干扰素的人参愈伤组织细胞的流程，①～④表示相关的操作，标记基因是四环素抗性基因，EcoRⅠ、BamHⅠ为限制酶，它们的识别序列及切割位点如表所示。请回答下列问题：限制酶识别序列和切割位点EcoRⅠ↓GAATTCBamHⅠ↓GGATCC(1)若用图中所示的限制酶BamHⅠ切割外源DNA，形成的黏性末端可以表示为__________。(2)本试验中运用双酶切的主要优点是能使目的基因__________插入运载体中，削减自连。(3)过程②所构建的基因表达载体中未标注出的必需元件还有__________；过程③中需先用Ca2＋处理根瘤农杆菌以获得__________细胞；侵染时应选用能在含__________的培育基上生长的根瘤农杆菌。(4)过程④可用__________杂交技术检测受体细胞中是否表达干扰素。科研人员探讨发觉转干扰素基因的人参愈伤组织加工成的药物比单纯干扰素的疗效要好，说明白干扰素和人参中的有效成分在增加免疫调整等方面发挥着__________作用。(5)若想获得能分泌人的干扰素的转基因哺乳动物，受体细胞要选择__________。解析：(1)依据限制酶BamHⅠ的识别序列和切割位点可知，其切割形成的黏性末端可以表示为。(2)运用不同酶切可保证目的基因定向插入运载体中，保证目的基因能够正确表达。(3)基因表达载体的组成包括目的基因、标记基因、启动子、终止子和复制原点，因此过程②所构建的基因表达载体中未标注出的必需元件还有复制原点；微生物细胞作为受体细胞时，须要钙离子处理使其变为感受态细胞，即过程③中需先用Ca2＋处理根瘤农杆菌以便将基因表达载体导入细胞。标记基因是四环素抗性基因，因此侵染时应选用能在含四环素的培育基上生长的根瘤农杆菌。(4)检测目的基因是否表达产生相应的蛋白质可采纳抗原—抗体杂交技术。科研人员探讨发觉转干扰素基因的人参愈伤组织加工成的药物比单纯干扰素的疗效要好，说明白干扰素和人参中的有效成分在增加免疫调整等方面发挥着协同(或相互促进)作用。(5)培育转基因动物，需将含目的基因的重组质粒导入受精卵，因为受精卵的全能性最高。答案：(1)(2)定向(3)复制原点感受态四环素(4)抗原—抗体协同(或相互促进)(5)受精卵6．(2024·金台区期中)干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症，但体外保存相当困难，假如将其分子中的一个半胱氨酸变成丝氨酸，就可以在－70℃条件下保存半年，给广阔患者带来了福音。蛋白质的合成是受基因限制的，因此获得能够限制合成“可以保存的干扰素”的基因是生产的关键，依据以下技术原理，设计试验流程，让动物生产“可以保存的干扰素”：(1)图流程属于____________工程范畴。流程中的A是__________________，流程B是__________________。(2)基因工程在原则上只能生产________________的蛋白质，而该工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过__________或____________，对现有蛋白质进行改造，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得__________基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还须要对蛋白质的生物功能进行鉴定。从而制造一种新的蛋白质，以满意人类的生产和生活须要。(3)蛋白质工程实施的难度很大，缘由是蛋白质具有非常困难的____________结构。(4)对自然蛋白质进行改造，应当干脆对__________(填“蛋白质分子”或“基因”)的操作来实现。解析：(1)图流程属于蛋白质工程范畴。流程中的A是预期的蛋白质功能，流程B是推想应有的氨基酸序列。(2)基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，而该工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得功能基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还须要对蛋白质的生物功能进行鉴定。从而制造一种新的蛋白质，以满意人类的生产和生活须要。(3)蛋白质工程实施的难度很大，缘由是蛋白质具有非常困难的空间(或高级)结构。(4)对自然蛋白质进行改造，应当干脆对基因的操作来实现。答案：(1)蛋白质预期的蛋白质功能推想应有的氨基酸序列(2)自然界已存在基因修饰基因合成功能(3)空间(或高级)(4)基因7．紫杉醇是红豆杉细胞中产生的一种高效抗癌物质，在植物体中含量极低。为取代从自然植株中提取紫杉醇的方式，可通过植物组织培育和细胞培育技术来获得，其过程为：获得红豆杉外植体→消毒→诱导愈伤组织→细胞培育→提取紫杉醇。回答下列问题：(1)获得的外植体首先要通过__________过程培育出愈伤组织。下表为四种不同外植体在相同培育条件下诱导愈伤组织的试验结果，由表中结果可知诱导愈伤组织较相宜的两种外植体分别是______________。外植体愈伤组织体积诱导率(%)不带叶茎段很大99.5带叶茎段很小90叶片很小20成熟胚较大80注：诱导率(%)＝(形成的愈伤组织数量/接种的外植体数量)×100%。(2)将愈伤组织接种到相宜培育液中进行细胞培育，细胞培育的过程____________(填“体现”或“未体现”)细胞的全能性，理由是__________________________。据图分析2,4D对细胞生长和紫杉醇合成的作用分别是__________________________，为获得最大紫杉醇总产量，最适合的2,4D浓度应为__________mg/L。注：生长速率＝每天每升培育基中增加的细胞干重克数。(3)与从自然植株中提取相比，利用上述技术生产紫杉醇的重要意义是____________________________________(答出两点)。解析：(1)获得的外植体首先要通过脱分化过程培育出愈伤组织。由表中结果可知，不带叶茎段、成熟胚诱导形成的愈伤组织体积较大，诱导率也相对较高，说明诱导愈伤组织较相宜的两种外植体分别是不带叶茎段、成熟胚。(2)将愈伤组织接种到相宜培育液中进行细胞培育，细胞培育的过程未体现细胞的全能性，理由是此过程中细胞没有再分化，没有发育成完整的植株。据图分析2,4­D对细胞生长和紫杉醇合成的作用分别是促进细胞生长，抑制紫杉醇的合成。最适合的2,4­D浓度应为1.0mg/L。(3)与从自然植株中提取相比，利用上述技术生产紫杉醇的重要意义是提高了紫杉醇的产量，爱护了红豆杉资源。答案：(1)脱分化不带叶茎段、成熟胚(2)未体现此过程中细胞没有再分化，没有发育成完整的植株促进细胞生长，抑制紫杉醇的合成1.0(3)提高了紫杉醇的产量，爱护了红豆杉资源8．(2024·新疆一模)p27蛋白是组成猴免疫缺陷病毒(SIV)的蛋白质，图1是制备p27蛋白单克隆抗体的过程。(1)在进行动物细胞培育时，要对培育液和全部培育用具进行无菌处理，通常还要在细胞培育液中添加肯定量的__________，以防培育过程中发生污染。细胞培育也须要相宜的气体环境，所需气体主要有__________________。(2)细胞内合成核酸的代谢途径如图2所示：B淋巴细胞可通过途径Ⅰ和途径Ⅱ合成核酸，骨髓瘤细胞不能合成酶X，只能通过途径Ⅰ合成核酸，物质C可抑制途径Ⅰ，经过程①可得到的两两融合的细胞有________________________，在过程②的培育基中加入物质C能筛选出__________