2019届高考生物二轮复习细胞工程和基因工程作业(全国通用)

2019届二轮复习细胞工程和基因工程作业

1．请回答以下有关基因工程的问题：

(1)基因工程中切割DNA的工具酶是________。DNA连接酶根据其来源不同，分为________和________。

(2)利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成________。

(3)____________________是基因工程的核心步骤。启动子是________识别和结合的部位，它能驱动基因转录出mRNA。

(4)将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是________。

(5)要检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，采用的方法是________技术。

解析：(1)切割DNA的工具酶是限制性核酸内切酶(限制酶)。DNA连接酶根据来源不同分为E·coli DNA连接酶和T4 DNA连接酶。(2)利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列以便合成引物。(3)基因工程的核心步骤是构建基因表达载体。启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位。(4)目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法。(5)检测转基因生物的DNA上是否插入了目的基因，需要采用DNA分子杂交技术。

答案：(1)限制性核酸内切酶(限制酶)E·coli DNA连接酶T4DNA连接酶(顺序可颠倒)

(2)引物(引物对)

(3)基因表达载体的构建RNA聚合酶

(4)农杆菌转化法(5)DNA分子杂交

2．油菜中油酸为不饱和脂肪酸，能降低人体血液的胆固醇含量，减少人体患心血管病的风险。F基因控制合成的油酸酯氢酶催化油酸形成饱和脂肪酸，转反义F基因油菜能提高菜籽油的油酸含量。请分析回答下列问题：

(1)从油菜细胞的染色体DNA获取F基因后进行大量扩增的方法为________。利用该方法扩增目的基因的前提是________________。

(2)构建反义F基因表达载体时，需要用到的工具酶有________________；农杆菌可用来将反义F基因表达载体导入油菜细胞，从分子角度分析，其具有的特点是

________________________________________________________________________。

构建反义F基因表达载体时没有设计标记基因，其可能的原因是

________________________________________________________________________。

(3)Le启动子为种子特异性启动子，将F基因反向连接在Le启动子之后构建了反义F基因。检测转反义F基因油菜细胞内F基因转录的mRNA含量，结果表明，因杂交形成双链RNA，细胞内F基因的mRNA水平下降。由此推测，反义F基因的转录抑制了F基因的________(填“复

制”“转录”或“翻译”)过程。若F基因转录时，两条单链(a1、a2)中a1为转录的模板链，则反义F基因转录时的模板链为________。

解析：(1)PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术，采用该技术能在短时间内获得大量目的基因，在扩增目的基因之前要利用一段F基因的核苷酸序列合成特定的引物。(2)构建基因表达载体时，首先需要用限制酶切割含有目的基因的外源DNA分子和运载体，其次还需要用DNA连接酶将目的基因与运载体连接形成重组DNA分子；因农杆菌的Ti 质粒上的T－DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上，故农杆菌转化法为常用的将目的基因导入植物细胞的方法；标记基因表达产物，可能会对食品安全构成威胁，所以构建反义F基因表达载体时没有设计标计基因，这样不会产生标记基因表达产物，有利于食品安全。(3)mRNA是翻译的模板，转反义F基因油菜细胞内F基因转录的mRNA含量下降，可见反义F基因的转录抑制了F基因的翻译过程。F基因转录形成的RNA能与反义F基因转录形成的RNA互补配对，若F基因转录时，两条单链(a1、a2)中a1为转录的模板链，推测反义F 基因转录时的模板链为a2。

答案：(1)PCR技术有一段F基因的核苷酸序列

(2)限制酶、DNA连接酶其Ti质粒上的T－DNA可转移至受体细胞，并且整合到受体细胞染色体的DNA上无标记基因表达产物，有利于食品安全

(3)翻译a2

3．克隆猪成功率较低，与早期胚胎细胞异常凋亡有关。Bcl2基因是细胞凋亡抑制基因，用PCR技术可以检测该基因转录水平，进而了解该基因与不同胚胎时期细胞凋亡的关系。克隆猪的培育及该基因转录水平检测流程如图。

请回答：

(1)图中重组细胞的细胞核来自________细胞，早期胚胎移入受体子宫继续发育，经桑椹胚、囊胚和________胚最终发育为克隆猪。

(2)在PCR过程中可检测出cDNA中Bcl 2 cDNA的分子数，进而计算总mRNA中Bcl 2 mRNA的分子数，从而反映出Bcl2基因的转录水平。

①图中X表示________过程。

②在PCR过程中利用________技术可检测出cDNA中Bcl 2 cDNA的分子数。

(3)该过程所涉及的现代生物技术有早期胚胎培养、胚胎移植、________和________。

(4)目前使用的供体细胞一般都选择传代10代以内的细胞，原因为

________________________________________________________________________。

解析：(1)图中卵母细胞是受体细胞，良种猪的体细胞是供体细胞提供细胞核，形成重组细胞；早期胚胎发育经桑椹胚、囊胚和原肠胚，最终形成克隆猪。(2)①mRNA→cDNA的过程表示反转录过程。②在PCR过程中利用DNA分子杂交技术可检测出cDNA中Bcl 2 cDNA的分子数。(3)据图分析，该过程利用的技术有早期胚胎培养、胚胎移植、动物细胞培养和核移植技术。(4)供体细胞一般都选择传代10代以内的细胞，原因是传代10代以内的细胞能保持正常的二倍体核型。

答案：(1)体原肠

(2)①反转录②DNA分子杂交

(3)动物细胞培养核移植技术

(4)传代10代以内的细胞保持正常的二倍体核型

4．为增加油菜种子的含油量，科研人员将酶D基因与位于叶绿体膜上的转运肽基因相连，导入油菜细胞并获得了转基因油菜品种。

(1)研究人员采用PCR技术获取酶D基因和转运肽基因，该技术是利用________的原理，使相应基因呈指数增加。所含三种限制酶(XbaⅠ、ClaⅠ、SacⅠ)的切点如图所示，则用________和________处理两个基因后，可得到酶D基因和转运肽基因的融合基因。

(2)将上述融合基因插入上图所示Ti质粒的________中，构建基因表达载体并导入农杆菌中。为了获得含融合基因的单菌落，应进行的操作是______________________________。

随后再利用液体培养基将该单菌落菌株振荡培养，可以得到用于转化的侵染液。

(3)剪取油菜的叶片放入侵染液中一段时间的目的是_____________________________，

进一步筛选后获得转基因油菜细胞，提取上述转基因油菜的mRNA，在逆转录酶的作用下获得cDNA，再依据________的DNA片段设计引物进行扩增，对扩增结果进行检测，可判断融合基因是否完成________。最后采用抗原—抗体杂交法可检测转基因油菜植株中的融合基因是否成功表达。

解析：(1)采用PCR技术扩增目的基因，利用的是DNA双链复制的原理。转运肽基因、酶D基因具有相同的酶切位点ClaⅠ，故用ClaⅠ和DNA连接酶处理两个基因后可得到两基因相连的融合基因。(2)利用农杆菌转化法导入目的基因，需要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的TDNA 中，所以构建基因表达载体需要将上述的融合基因插入Ti质粒的TDNA中。重组Ti质粒上有

四环素抗性基因，所以筛选含有融合基因的单菌落需要将获得的农杆菌接种在含有四环素的固体培养基上培养，再利用液体培养基将筛选得到的单菌落菌株振荡培养，可以得到用于转化的侵染液。(3)受体细胞是植物细胞时通常采用农杆菌转化法，故需剪取油菜的叶片放入侵染液中一段时间，利用农杆菌将融合基因导入油菜细胞。若融合基因完成转录，则提取转基因油菜的mRNA，再逆转录获得cDNA，cDNA可以在融合基因的引物作用下进行扩增，故可通过检测扩增结果判断融合基因是否完成转录。

答案：(1)DNA双链复制ClaⅠDNA连接酶

(2)TDNA将获得的农杆菌接种在含四环素的固体培养基上培养

(3)利用农杆菌将融合基因导入油菜细胞融合基因转录

5．人外周血单核细胞能合成白细胞介素2(IL2)。该蛋白可增强机体免疫功能，但在体内易被降解。研究人员将IL2基因与人血清白蛋白(HSA)基因拼接成一个融合基因，在酵母菌中表达出具有IL2生理功能且不易降解的IL2HSA融合蛋白，技术流程如图。请回答：

(1)图中③过程的模板是________，表达载体1中的位点________应为限制酶BglⅡ的识别位点，才能成功构建表达载体2。

(2)表达载体2导入酵母菌后，融合基因转录出的mRNA中，与IL2蛋白对应的碱基序列不能含有__________，才能成功表达出IL2HSA融合蛋白。启动子是________识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA。

(3)培养人外周血单核细胞时，需要将温度控制在________℃，此外还需要通入________________(气体)。

(4)应用____________技术可检测酵母菌是否表达出IL2HSA融合蛋白。

(5)如果基因表达载体2导入的是优质奶牛的受精卵细胞，经胚胎培养后移入受体母牛子宫内可以存活的生理学基础是__________________________________________________。

答案：(1)IL2的cDNA a

(2)终止密码子RNA聚合酶

(3)37无菌的95%空气和5%CO2

(4)抗原—抗体杂交

(5)母牛子宫对外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应

6．(2018·广东肇庆模拟)“今又生”是我国为数不多的首创基因治疗药物之一，其本质是利用腺病毒和人P53基因(抑癌基因)拼装得到的重组病毒。人的P53蛋白可对癌变前的DNA损伤进行修复，使其恢复正常，或诱导其进入休眠状态或细胞凋亡，阻止细胞癌变。“今又生”的载体采用第一代人5型腺病毒，其致病力很弱，其基因不整合到宿主细胞的基因组中，无遗传毒性；载体经基因工程改造后，只对细胞实施一次感染，不能复制，不会污染。

请回答下列问题：

(1)在“今又生”的生产中，为了获得更高的安全性能，在载体一般应具备的条件中，科学家选择性地放弃了一般载体都应具有的________________特点。检测P53基因的表达产物，可以采用________________________技术。

(2)如果要大量扩增P53基因，一般采用PCR技术，该技术中需使用一种特殊的酶：________________________。与体内DNA复制相比较，PCR反应要在______________中才能进行，并且要严格控制________条件。

(3)如果要获得胚胎干细胞进行研究，则胚胎干细胞可来源于囊胚的________________，或胎儿的原始性腺；在培养时，细胞充满培养皿底部后停止分裂，这种现象称为________。如果想继续培养则需要重新用________处理，然后分瓶继续培养，这样的培养过程通常被称为传代培养。

解析：(1)根据题干信息“载体经基因工程改造后，只对细胞实施一次感染，不能复制”可知，在“今又生”的生产中，为了获得更高的安全性能，科学家选择性地放弃了具有复制原点的载体。检测目的基因是否表达产生蛋白质可采用抗原—抗体杂交技术。(2)PCR技术是在较高温度下进行的，因此该技术中需使用热稳定DNA聚合酶；与体内DNA复制相比较，PCR反应要在一定的缓冲溶液中才能进行，并且要严格控制温度等条件。(3)胚胎干细胞来源于囊胚的内细胞团或胎儿的原始性腺；在培养时，细胞充满培养皿底部后停止分裂，这种现象称为接触抑制。如果想继续培养则需要重新用胰蛋白酶处理，然后分瓶继续培养，这样的培养过程通常被称为传代培养。

答案：(1)自我复制抗原—抗体杂交

(2)热稳定DNA聚合酶(Taq酶)一定的缓冲溶液温度

(3)内细胞团接触抑制胰蛋白酶

7．应用植物组织培养技术，不仅可实现种苗的快速繁殖，培育无病毒植株，也可加快作物及苗木育种。下面是培育柑橘耐盐植株的实验流程：

茎段→愈伤

组织

―――――――――――――――→

处理1：先用γ射线照射

处理2：后在培养基中加入物质X

挑选生

长的愈

伤组织

→耐盐植株

回答下列问题：

(1)愈伤组织是由离体的茎段经________________过程形成的，此时愈伤组织细胞_______________(填“具有”或“不具有”)细胞的全能性。

(2)对愈伤组织进行了两次处理，处理1中γ射线照射的目的是________________，用γ射线不直接处理茎段而是处理愈伤组织，原因是________________________________；处理2中添加的物质X为________。

(3)植物组织培养技术也被广泛应用于其他作物的育种中。在培育白菜—甘蓝、三倍体无子西瓜、农杆菌转化法获得的抗虫棉中，必须用到植物组织培养技术的是________________。

解析：(1)离体的茎段经过脱分化过程可形成愈伤组织，此时愈伤组织具有未分化的特点，细胞依然具有较高的全能性。(2)图中对愈伤组织进行了两次处理，第一次处理是用γ射线照射诱发愈伤组织细胞发生基因突变。愈伤组织细胞分裂能力强，易受到培养条件和外界压力的影响而发生基因突变。第二次处理是抗盐接种实验，即在培养基中加入氯化钠，适应一定浓度盐的愈伤组织才可以生长，不适应的愈伤组织死亡。(3)作物育种研究中常用农杆菌转化法将含抗虫基因的Ti质粒导入植物体细胞中，再利用植物组织培养技术获得抗虫的农作物。运用细胞工程培育白菜—甘蓝杂种植株，需要采用植物组织培养技术将杂种细胞培养成杂种植株。

答案：(1)脱分化具有

(2)诱发基因突变愈伤组织细胞分裂能力强，易诱发基因突变NaCl(或盐)

(3)白菜—甘蓝、抗虫棉

8．如图为植物体细胞杂交技术流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，其基因型分别是AA和BB。据图分析回答：

(1)经过①过程得到的是________，此过程中用到的试剂是________________________。

(2)将若干a和b等量混合后转移到培养基上培养，再经过②和③，得到的c细胞可能的类型有________________(用基因型表示)。

(3)植物体细胞融合成功的标志是________，其产生与细胞内________(细胞器)有关。

(4)④和⑤过程分别是________，获得的杂种植物有________个染色体组。

(5)植物体细胞杂交与自然状况下的杂交育种相比，前者的主要意义是

________________________________________________________________________。

解析：(1)①过程是去除细胞壁，所以经过①过程得到的是原生质体，此过程中用到的试剂是纤维素酶和果胶酶。(2)在融合培养基中含有五种类型的细胞(包括没有发生融合的a和b细胞、自身融合的a—a及b—b细胞，以及二者融合的a—b细胞)，结合题干信息可知c细胞的类型有AABB、AAAA、BBBB、AA、BB五种。(3)植物体细胞融合成功的标志是形成新的细胞壁，细胞壁的产生与细胞内高尔基体有关。(4)④过程是脱分化，⑤过程是再分化，获得的杂种植物有四个染色体组。(5)植物体细胞杂交与自然状况下的杂交育种相比，前者的主要意义是克服远缘杂交不亲和的障碍。

答案：(1)原生质体纤维素酶和果胶酶

(2)AABB、AAAA、BBBB、AA、BB

(3)形成新的细胞壁高尔基体

(4)脱分化和再分化四

(5)克服远缘杂交不亲和的障碍

9．请回答下列关于生物工程的有关问题：

(1)基因工程的核心是____________________；将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是________，将目的基因导入动物细胞最有效的方法是________。

(2)植物体细胞杂交技术中，诱导原生质体融合的化学方法一般是用________作为诱导剂来诱导细胞融合；动物细胞工程中________技术是其他动物细胞工程技术的基础，动物细胞工程的一项重要应用是单克隆抗体的制备，与普通抗体相比单克隆抗体的最主要优点是________________________________________________________________________。

(3)胚胎工程中，为了获得产奶量高的奶牛，要对性别进行鉴定，需要取样囊胚期的________做DNA分析，若对囊胚进行胚胎分割，要注意__________________，否则影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。

解析：(1)基因工程的核心是基因表达载体的构建；将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法，将目的基因导入动物细胞最有效的方法是显微注射法。(2)植物体细胞杂交技术中，诱导原生质体融合的化学方法一般是用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂；动物细胞培养技术是动物细胞工程中其他动物细胞工程技术的基础；与普通抗体相比，单克隆抗体的最主要优点是特异性强、灵敏度高，并可大量制备。(3)胚胎工程中，要对性别进行鉴定，需要取样囊胚期的滋养层做DNA分析，若对囊胚进行胚胎分割，要注意将内细胞团均等分割。

答案：(1)基因表达载体的构建农杆菌转化法显微注射法

(2)聚乙二醇(PEG)动物细胞培养特异性强、灵敏度高，并可大量制备

(3)滋养层将内细胞团均等分割

10．单克隆抗体的制备过程如图所示：

(1)植物体细胞杂交和单克隆抗体制备，都应用了细胞融合技术，电激和聚乙二醇都可以诱导相应的细胞融合，在诱导动物细胞融合时，还可以用________。细胞融合的原理是________________。

(2)融合后的细胞，仅仅由两个细胞互相融合的类型有________种，其中符合要求的细胞是________，其特点为_________________________________________________________。

(3)向动物体内反复注射某种抗原，并从动物血清中分离出抗体，这种抗体与单克隆抗体相比，存在的缺点是________________________。由单克隆抗体技术研制成的“生物导弹”由两部分构成，其中一部分被称为“瞄准装置”，它作用的原理是________，其特点为________________________________________________________________________。

解析：(1)电激和聚乙二醇都可以诱导相应的细胞融合，在诱导动物细胞融合时，还可以用灭活的病毒诱导。细胞融合的原理是细胞膜的流动性。(2)融合后的细胞，仅仅由两个细胞互相融合的类型有3种，其中符合要求的细胞是杂交瘤细胞，其特点为既能无限增殖，又能产生特定的抗体。(3)向动物体内反复注射某种抗原，并从动物血清中分离出抗体，这种抗体与单克隆抗体相比，存在的缺点是产量低、纯度低、特异性差。由单克隆抗体技术研制成的“生物导弹”由两部分构成，其中一部分被称为“瞄准装置”，它作用的原理是抗原与抗体杂交，其特点为特异性强。

答案：(1)灭活的病毒诱导细胞膜的流动性

(2)3杂交瘤细胞既能无限增殖，又能产生特定的抗体

(3)产量低、纯度低、特异性差抗原与抗体杂交特异性强