1、1专题能力训练十六 基因工程、细胞工程1.(2017 全国理综)真核生物基因中通常有内含子,而原核生物基因中没有,原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的 RNA 序列的机制。已知在人体中基因 A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白 A)。回答下列问题。(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因 A,以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白 A,其原因是 。(2)若用家蚕作为表达基因 A 的受体,在噬菌体和昆虫病毒两种载体中,不选用 作为载体,其原因是 。 (3)若要高效地获得蛋白 A,可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比,大肠杆菌具有 (答出两点即可)等优点。 (4)若要检测基因 A
2、是否翻译出蛋白 A,可用的检测物质是 (填“蛋白 A 的基因”或“蛋白 A 的抗体”)。 (5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明 DNA 是遗传物质做出了重要贡献,也可以说是基因工程的先导,如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示,那么,这一启示是 。 2.(2018 全国理综)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 E1E
3、4 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。 2(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
4、 PCR 模板。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。限制酶 BamH Bcl Sau3A Hind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 BamH酶切的 DNA 末端与 Bcl酶切的 DNA 末端连接,
5、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 Sau3A切图 1 质粒最多可能获得 种大小不同的 DNA 片段。 4.下图为利用生物技术获得生物新品种的过程,据图回答下列问题。3(1)在基因工程中,A 表示目的基因的获取,通过 PCR 技术可大量产生,PCR 技术的原理是 ,B表示构建的基因表达载体,其组成除了目的基因外,还必须有启动子、终止子以及 等,其中启动子是 酶识别和结合的部位。 (2)BC 为转基因绵羊的培育过程,其中过程常用的方法是 ,使用的绵羊受体细胞为 ,用到的生物技术主要有动物细胞培养和 。 (3)BD 为
6、转基因抗虫棉的培育过程,其中过程常用的方法是 ,过程的原理是 ,要确定目的基因(抗虫基因)导入受体细胞后,在棉花细胞中是否成功表达,从分子水平上鉴定可以采用的方法是 。 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(kan R)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)
7、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。4组 别 死亡率/%转基因植株 1 60.00实验组转基因植株 2 53.33对照组 13.33对照组应饲喂等量的 。 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。 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
8、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)过程和过程依次为 ,过程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
9、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。 57.(2017 全国理综).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)。
10、 (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 。 . 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
11、因片段。用 Hind 和 Pst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。 6专题能力训练十六 基因工程、细胞工程1.答案 (1)基因 A 有内含子,在大肠杆菌中,其初始转录产物中与内含子对应的 RNA 序列不能被切除,无法表达出蛋白 A (2)噬菌体 噬菌体的宿主是细菌,而不是家蚕 (3)繁殖快、容易培养 (4)蛋白 A 的抗体 (5)DNA 可以从一种生物个体转移到另一种生物个体2.答案 (1)E1 和
12、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 DNA3.答案 (1) Bcl和 Hind 连接 感受 (2)四环素 引物甲和引物丙 (3) T GATC CA CTAG G(G GATC AC CTAG T)都不能 (4)74.答案 (1)DNA(双链)复制 标记基因 RNA 聚合 (2)显微注射法 受精卵 早期胚胎培养(或胚胎移植)(3)农杆菌转化法 植物细胞的全能性 抗原抗体杂交5.答案 (1)Ca 2+(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)
13、转基因菊花的 DNA(或“含目的基因的菊花的DNA”) (5)非转基因菊花嫩茎及叶片与人工饲料的混合物 实验组与对照组死亡率6.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(或 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
14、,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(或 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。77.答案 .(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.(1)细胞核 (2)维持培养液的 pH (3)核苷酸序列 Hind和 Pst (4)蛋白质