广西专用2020高考生物二轮复习专题能力训练16基因工程细胞工程含解析

专题能力训练十六　基因工程、细胞工程

1.(2019全国Ⅰ理综)基因工程中可以通过PCR技术扩增目的基因。回答下列问题。

(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成,也可以从基因文库中获得。基因文库包括　　　　　　　　和　　　　　。 

(2)生物体细胞内的DNA复制开始时,解开DNA双链的酶是　　　　　。在体外利用PCR技术扩增目的基因时,使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是　 　　　　　　　　　　　　。上述两个解链过程的共同点是破坏了DNA双链分子中的　　　　　。 

(3)目前在PCR反应中使用Taq酶而不使用大肠杆菌DNA聚合酶的主要原因是　　　　　　　　。

答案:(1)基因组文库　cDNA文库

(2)解旋酶　加热至90~95 ℃　氢键

(3)Taq酶热稳定性高,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会失活

解析:(1)基因文库包括基因组文库和cDNA文库。(2)生物体细胞内的DNA复制开始时,由解旋酶解开DNA双链。在体外利用PCR技术扩增目的基因时,使反应体系中的模板DNA解链为单链的条件是加热至90~95℃。这两个解链过程都破坏了DNA双链分子中的氢键。(3)温度会影响酶的活性。PCR过程是在高温条件下进行的。Taq酶耐高温,而大肠杆菌DNA聚合酶在高温下会变性失活。

2.(2018全国Ⅱ理综)某种荧光蛋白(GFP)在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光,这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达,某科研团队将某种病毒的外壳蛋白(L1)基因连接在GFP基因的5'末端,获得了L1-GFP融合基因(简称为甲),并将其插入质粒P0,构建了真核表达载体P1,其部分结构和酶切位点的示意图如下,图中E1~E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。

回答下列问题。

(1)据图推断,该团队在将甲插入质粒P0时,使用了两种限制酶,这两种酶是　　　　　　　,使用这两种酶进行酶切是为了保证　　　　　　,也是为了保证　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后,若在该细胞中观察到了绿色荧光,则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了　　　　和　　　　过程。 

(3)为了获得含有甲的牛,该团队需要做的工作包括:将能够产生绿色荧光细胞的　　　　　移入牛的　　　　　　　　中,体外培养、胚胎移植等。 

(4)为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中,某同学用PCR方法进行鉴定,在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的　　　　　　　　(填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”)作为PCR模板。 

答案:(1)E1和E4　甲的完整　甲与载体正确连接

(2)转录　翻译

(3)细胞核　去核卵母细胞

(4)核DNA

3.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。

(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切图1质粒最多可能获得　　　　种大小不同的DNA片段。 

答案:(1)BclⅠ和HindⅢ　连接　感受　(2)四环素　引物甲和引物丙　(3)　都不能　(4)7

4.(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2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)包装得到人工种子(如图所示),这种人工种子在适宜条件下可萌发生长。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养成一个完整植株的基本程序是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(用流程图表示)。 

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养成一个完整植株,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)。

5.菊天牛是菊花的主要害虫之一。科研人员将抗虫基因转入菊花,培育出抗虫菊花。下图是获得转基因菊花的技术流程,请据图回答下列问题。

注卡那霉素抗性基因(kanR)作为标记基因,菊花叶片对卡那霉素高度敏感。

(1)为了促进土壤农杆菌吸收重组质粒,可用　　　　　　处理土壤农杆菌,使其处于　　　　　　　以便吸收重组质粒。 

(2)将重组质粒导入土壤农杆菌的目的是利用农杆菌能够　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的特点,使目的基因进入受体细胞中,并插入菊花细胞的　　　　　　　上,最终形成转基因植株。 

(3)将愈伤组织转移到添加一定浓度植物激素和　　　　　　　　　的培养基中,在适宜条件下进行培养,筛选转基因菊花。 

(4)用PCR方法检测转基因菊花是否含有目的基因时,需根据　　　　　　　　　　　的核苷酸序列设计特异引物,以　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　为模板进行第一轮扩增。 

(5)将转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料以适当比例混合后饲喂菊天牛2龄幼虫,实验结果如下表所示。

①对照组应饲喂等量的　　　　　　　　　　　　　　　　。 

②据表分析,　　　　　　　　　　　　　　　　差异显著,说明转基因菊花对菊天牛2龄幼虫有较强的毒杀作用。 

答案:(1)Ca2+(或CaCl2)　感受态　(2)感染菊花(或植物)细胞,并将T-DNA转移至受体细胞　染色体　(3)卡那霉素　(4)抗虫基因(目的基因)　转基因菊花的DNA(或“含目的基因的菊花的DNA”)　(5)①非转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料的混合物　②实验组与对照组死亡率

6.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。

(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。 

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　形成了新的细胞壁　(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)。细胞有丝分裂后期,由于着丝点分裂,姐妹染色单体分开,使得杂种细胞中的染色体数目加倍为2(m+n),经过花粉离体培养形成的植株不论细胞中含有几个染色体组均属于单倍体。

7.(2017全国Ⅱ理综)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:Ⅰ.(1)嫩叶组织细胞易破碎　防止RNA降解　(2)在逆转录酶的作用下,以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA　(3)目的基因无复制原点;目的基因无表达所需启动子

(4)磷酸二酯键　(5)目的基因的转录或翻译异常

Ⅱ.(1)细胞核　(2)维持培养液的pH　(3)核苷酸序列　HindⅢ和PstⅠ　(4)蛋白质