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2019-2020年高考生物二輪復(fù)習(xí) 第一部分 專題八 現(xiàn)代生物科技專題 命題源17 基因工程與細(xì)胞工程 1．(xx江蘇兩市一模)為增加油菜種子的含油量，研究人員嘗試將酶D基因與位于葉綠體膜上的轉(zhuǎn)運肽基因相連，導(dǎo)入油菜細(xì)胞并獲得了轉(zhuǎn)基因油菜品種。 (1)研究人員依據(jù)基因的已知序列設(shè)計引物，采用________法從陸地棉基因文庫中獲取酶D基因，從擬南芥基因文庫中獲取轉(zhuǎn)運肽基因，所含三種限制酶(ClaⅠ、SacⅠ、XbaⅠ)的切點如圖一所示。則用____________和________酶處理兩個基因后，可得到_____端與_____端(填圖中字母)相連的融合基因。 (2)將上述融合基因插入圖二所示Ti質(zhì)粒的TDNA中，構(gòu)建____________并導(dǎo)入農(nóng)桿菌中。將獲得的農(nóng)桿菌接種在含________的固體平板上培養(yǎng)得到含融合基因的單菌落，再利用液體培養(yǎng)基振蕩培養(yǎng)，可以得到用于轉(zhuǎn)化的侵染液。 (3)剪取油菜的葉片放入侵染液中一段時間，此過程的目的是______________________________，進(jìn)一步篩選后獲得轉(zhuǎn)基因油菜細(xì)胞，該細(xì)胞通過________________技術(shù)，可培育成轉(zhuǎn)基因油菜植株。 (4)用____________法可檢測轉(zhuǎn)基因油菜植株中的融合基因是否成功表達(dá)。 解析：(1)由題中“已知序列設(shè)計引物”可想到PCR擴增DNA的做法。由圖示中酶D基因和轉(zhuǎn)運肽基因都有ClaⅠ酶切位點，想到用ClaⅠ酶酶切后，酶D基因的A端和轉(zhuǎn)運肽基因的D端可用DNA連接酶將其連成融合基因。(2)將融合基因插入Ti質(zhì)?？尚纬芍亟M質(zhì)?；蛘呋虮磉_(dá)載體。由Ti質(zhì)粒上具有四環(huán)素抗性基因，所以想到在培養(yǎng)基上添加四環(huán)素以實現(xiàn)目的基因的篩選和鑒定。(3)油菜的葉片放入侵染液中一段時間后能篩選獲得轉(zhuǎn)基因油菜，說明侵染液中有農(nóng)桿菌，用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法將融合基因?qū)胗筒思?xì)胞中。轉(zhuǎn)基因油菜細(xì)胞培育為轉(zhuǎn)基因油菜植株，用植物組織培養(yǎng)技術(shù)。(4)檢測轉(zhuǎn)基因油菜植株中的融合基因是否成功表達(dá)，即檢查轉(zhuǎn)基因油菜中是否合成了融合基因相應(yīng)蛋白，所以用抗原—抗體雜交技術(shù)。 答案：(1)PCR　ClaⅠ　DNA連接　A　D (2)基因表達(dá)載體(或“重組質(zhì)?！? 　四環(huán)素 (3)利用農(nóng)桿菌將融合基因?qū)胗筒思?xì)胞　植物組織培養(yǎng) (4)抗原—抗體雜交 2．(xx寧夏銀川三模)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉是人們應(yīng)用較早的基因重組技術(shù)推廣項目，目前轉(zhuǎn)基因技術(shù)有了新的改進(jìn)，如下圖所示，請根據(jù)所學(xué)知識回答： (1)圖中轉(zhuǎn)基因過程通常選擇的限制酶是____________________，啟動子的作用是與________________識別和結(jié)合，從而驅(qū)動基因的轉(zhuǎn)錄過程。目的基因與載體結(jié)合主要依靠二者含有共同的________________。 (2)需要進(jìn)行離體組織培養(yǎng)的過程是________(用標(biāo)號)。由棉株1獲得單倍體苗的途徑為：花粉通過誘導(dǎo)首先形成________進(jìn)而再分化為試管苗。一般試管苗的形成，先誘導(dǎo)生成________(“叢芽”或“根”)，說明原因________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)棉株1、2、3中各隨機取出一個葉肉細(xì)胞，其細(xì)胞核中含有的目的基因個數(shù)分別為________。 解析：(1)分析圖示可知，目的基因的兩側(cè)以及質(zhì)粒上都有EcoRⅠ和BamHⅠ限制酶的識別位點，所以圖中轉(zhuǎn)基因過程通常選擇的限制酶是EcoRⅠ和BamHⅠ。啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，所以啟動子的作用是與RNA聚合酶識別和結(jié)合，從而驅(qū)動基因的轉(zhuǎn)錄過程。目的基因與載體結(jié)合主要依靠二者含有共同的黏性末端。(2)由棉株1獲得單倍體苗的①過程為花藥離體培養(yǎng)，需要用到植物組織培養(yǎng)技術(shù)，由受體細(xì)胞培養(yǎng)成棉株2的③過程也需用到植物組織培養(yǎng)技術(shù)，所以需要進(jìn)行離體組織培養(yǎng)的過程是①和③。棉株1的花粉通過誘導(dǎo)首先形成愈傷組織進(jìn)而再分化為試管苗。試管苗的形成，一般先誘導(dǎo)其生成叢芽，有利于進(jìn)行光合作用合成有機物，進(jìn)而利于生長。(3)圖示顯示目的基因?qū)氲氖荏w細(xì)胞來源于單倍體幼苗，由受體細(xì)胞通過③過程培養(yǎng)成的棉株2為單倍體，由棉株2通過④過程培養(yǎng)成棉株3，需要人工誘導(dǎo)染色體加倍，目的基因也隨之加倍，所以，棉株1、2、3中各隨機取出一個葉肉細(xì)胞，其細(xì)胞核中含有的目的基因個數(shù)分別為0、1、2。 答案：(1)EcoR Ⅰ和BamH Ⅰ　RNA聚合酶　黏性末端 (2)①和③　愈傷組織　叢芽　進(jìn)行光合作用合成有機物，利于生長 (3)0、1、2 3．(xx山東文登二模)下面是科學(xué)家利用現(xiàn)代生物技術(shù)研制用于癌癥治療的鼠—人嵌合抗體的流程圖。請回答： (1)利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)對鼠源雜交瘤抗體進(jìn)行改造時，首先必須根據(jù)預(yù)期________________，設(shè)計________________，進(jìn)一步推測應(yīng)有的氨基酸序列，最終通過基因拼接，將鼠源抗體基因改造成鼠—人嵌合抗體基因，然后導(dǎo)入鼠淋巴細(xì)胞中使其________。在Ig基因表達(dá)載體構(gòu)建的過程中，人和鼠的基因要用____________切割核苷酸之間的磷酸二酯鍵。 (2)圖中嵌合載體啟動子位于基因的首端，它是______識別和結(jié)合的部位，終止子是________的終點；嵌合載體中還應(yīng)含有________________，以便重組DNA的鑒定和篩選。 (3)圖中的“抗體分泌細(xì)胞”名稱是________，檢測目的基因在淋巴細(xì)胞中是否得到表達(dá)可采用________________技術(shù)。 (4)在制備單克隆嵌合抗體過程中要進(jìn)行篩選，第二次篩選的目的是________________________________________________________________________。 解析：(1)蛋白質(zhì)工程的基本途徑是：從預(yù)期的蛋白質(zhì)功能出發(fā)→設(shè)計預(yù)期的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)→推測應(yīng)有的氨基酸序列→找到相對應(yīng)的脫氧核糖核苷酸序列(DNA)。所以，利用蛋白質(zhì)工程技術(shù)對鼠源雜交瘤抗體進(jìn)行改造時，首先必須根據(jù)預(yù)期嵌合抗體的功能，設(shè)計嵌合抗體的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步推測應(yīng)有的氨基酸序列，最終通過基因拼接，將鼠源抗體基因改造成鼠—人嵌合抗體基因，然后導(dǎo)入鼠淋巴細(xì)胞中使其表達(dá)。在基因表達(dá)載體構(gòu)建的過程中，人和鼠的基因要用同種限制酶切割核苷酸之間的磷酸二酯鍵，以產(chǎn)生相同的黏性末端。(2)啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，終止子是轉(zhuǎn)錄終止的信號；基因表達(dá)載體由啟動子、終止子、目的基因和標(biāo)記基因等組成，其中標(biāo)記基因用于重組DNA的鑒定和篩選。(3)圖中的“抗體分泌細(xì)胞”的名稱是漿細(xì)胞；檢測目的基因在受體細(xì)胞中是否表達(dá)，常采用抗原—抗體雜交技術(shù)。(4)制備單克隆抗體時要經(jīng)過兩次篩選，第一次篩選的目的是獲得雜交瘤細(xì)胞，第二次篩選的目的是獲得能夠產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞。 答案：(1)嵌合抗體的功能　嵌合抗體的結(jié)構(gòu)　表達(dá)　同種限制酶 (2)RNA聚合酶　轉(zhuǎn)錄　標(biāo)記基因 (3)漿細(xì)胞　抗原—抗體雜交 (4)獲得能夠產(chǎn)生特異性抗體的雜交瘤細(xì)胞 4．(xx吉林三模)目前栽培的主要香蕉品種是三倍體或多倍體，不結(jié)種子，因此無性繁殖成了主要種植方式。長期以來，香蕉生產(chǎn)遭受病害的嚴(yán)重威脅，制約了其發(fā)展，為提高其產(chǎn)量，某生物小組利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育抗病香蕉。培育過程如圖所示： (1)獲得抗病基因后，常利用________技術(shù)進(jìn)行擴增，該技術(shù)的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成________。該技術(shù)需要的酶是____________________。 (2)將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞常用的方法有多種，圖中所示方法為____________________。欲檢測轉(zhuǎn)基因香蕉的DNA上是否插入了目的基因，可采用____________________技術(shù)。 (3)培養(yǎng)基中的卡那霉素會抑制香蕉愈傷組織細(xì)胞的生長，欲利用該培養(yǎng)基篩選已導(dǎo)入抗病基因的香蕉細(xì)胞，應(yīng)使基因表達(dá)載體A中含有________________，作為標(biāo)記基因。 (4)香蕉的抗病性狀主要存在野生的二倍體香蕉品種中，但絕大多數(shù)香蕉抗病性狀的分子背景尚不清楚。小組同學(xué)認(rèn)為還可以利用________________技術(shù)將三倍體香蕉體細(xì)胞與二倍體香蕉體細(xì)胞進(jìn)行融合培育抗病香蕉，該技術(shù)常用的化學(xué)誘導(dǎo)劑是____________。 解析：(1)抗病基因為基因工程中的目的基因，可用PCR技術(shù)進(jìn)行擴增；PCR技術(shù)的前提是要有一段已知的目的基因的核苷酸序列，以便根據(jù)這一序列合成引物，該技術(shù)需要TaqDNA聚合酶(熱穩(wěn)定DNA聚合酶)。(2)圖示中將目的基因?qū)胫参锛?xì)胞的方法為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。檢測轉(zhuǎn)基因香蕉的DNA上是否插入了目的基因，可采用DNA分子雜交技術(shù)。(3)培養(yǎng)基中的卡那霉素會抑制香蕉愈傷組織細(xì)胞的生長，欲利用該物質(zhì)培養(yǎng)篩選已導(dǎo)入抗病基因的香蕉細(xì)胞，應(yīng)使基因表達(dá)載體A中含有卡那霉素抗性基因，作為標(biāo)記基因。(4)將三倍體香蕉體細(xì)胞與二倍體香蕉體細(xì)胞進(jìn)行融合培育抗病香蕉，可采用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)，該技術(shù)常用的化學(xué)誘導(dǎo)劑是聚乙二醇(PEG)。 答案：(1)PCR　引物　TaqDNA聚合酶 (2)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　DNA分子雜交 (3)抗卡那霉素基因(或答卡那霉素抗性基因) (4)植物體細(xì)胞雜交　聚乙二醇(PEG) 5．(xx黑龍江哈爾濱期末)細(xì)胞融合技術(shù)有著廣泛應(yīng)用。下圖為細(xì)胞融合的簡略過程，據(jù)圖回答相關(guān)問題： (1)若a、b分別是基因型為yyRr和YYrr兩個玉米品種的花粉，且這兩對基因分別位于兩對同源染色體上?？茖W(xué)家分別將它們的花粉除去細(xì)胞壁，然后誘導(dǎo)其融合，再把這些融合細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，培育出了玉米新品種。 ①這兩個品種的花粉可用化學(xué)誘導(dǎo)劑____________誘導(dǎo)融合，共可產(chǎn)生____種基因型的融合細(xì)胞(僅考慮兩兩融合)，這些融合細(xì)胞經(jīng)過脫分化形成____________，再經(jīng)培養(yǎng)可以得到____種不同于親本表現(xiàn)型的玉米新品種。 ②若想培育出基因型為yyRR的玉米植株，也可直接用yyRr植株的花粉培養(yǎng)，再經(jīng)過________________處理并篩選獲得，這種方法叫做________________。 (2)若a、b表示番茄和馬鈴薯兩種植物的體細(xì)胞，請據(jù)圖回答： ①在“番茄—馬鈴薯”的培育過程中，運用了植物細(xì)胞工程中的________________________技術(shù)，植物體細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是________________________。 ②a、b細(xì)胞融合之前，要用到的酶是________________，酶處理后得到________________。 (3)若a、b分別為骨髓瘤細(xì)胞和已免疫的B淋巴細(xì)胞，請據(jù)圖回答： 為了能充分發(fā)揮上述兩種細(xì)胞各自的特點，經(jīng)特殊處理，在促細(xì)胞融合因子的作用下，使兩種細(xì)胞發(fā)生融合，形成圖中的d細(xì)胞，d細(xì)胞的特點是______________________________________________。由d細(xì)胞產(chǎn)生的抗體與普通血清抗體相比較，具有________________________________等特點。 解析：(1)①誘導(dǎo)細(xì)胞融合的常用化學(xué)試劑是聚乙二醇(PEG)。由于a、b兩個玉米品種基因型分別為yyRr和YYrr，所以它們產(chǎn)生的花粉的基因型分別有yR、yr、Yr，僅考慮兩兩融合，可產(chǎn)生6種基因型的融合細(xì)胞，即yyRR、yyrr、YYrr、yyRr、YyRr、Yyrr。融合細(xì)胞經(jīng)過脫分化形成愈傷組織，再經(jīng)培養(yǎng)可以得到2種不同于親本表現(xiàn)型的玉米新品種。②若想培育出基因型為yyRR的玉米植株，也可直接用yyRr植株的花粉培養(yǎng)，再經(jīng)過秋水仙素處理即染色體加倍，并篩選獲得，這種方法叫做單倍體育種。(2)①在“番茄—馬鈴薯”的培育過程中，運用了植物體細(xì)胞雜交技術(shù)，植物體細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是再生出細(xì)胞壁。②a、b細(xì)胞融合之前，需要去除細(xì)胞壁，所以要用的酶是纖維素酶和果膠酶，得到原生質(zhì)體。(3)①若a、b分別為骨髓瘤細(xì)胞和已免疫的B淋巴細(xì)胞，融合得到圖中的d細(xì)胞，其特點是既能無限增殖，又能產(chǎn)生特異性抗體。由d細(xì)胞產(chǎn)生的抗體與普通血清抗體相比較，具有特異性強、靈敏度高、并可大量制備等特點。 答案：(1)①聚乙二醇(PEG)　6　愈傷組織　2 ②染色體加倍(秋水仙素處理)　單倍體育種 (2)①植物體細(xì)胞雜交　再生出細(xì)胞壁 ②纖維素酶和果膠酶　原生質(zhì)體 (3)既能無限增殖，又能產(chǎn)生特異性抗體　特異性強、靈敏度高、并可大量制備 6．(原創(chuàng)題)微載體是由天然葡聚糖等組成的顆粒，其直徑很小，常用于貼壁生長的細(xì)胞培養(yǎng)。微載體大規(guī)模細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于科研生產(chǎn)，其流程圖如下： (1)微載體加入培養(yǎng)罐中后，通過攪動使其保持懸浮狀態(tài)，這樣不僅能讓細(xì)胞與培養(yǎng)液充分接觸，而且便于細(xì)胞的________，所以選用的微載體顆粒直徑應(yīng)盡可能小。 (2)圖中過程a的處理是__________________。 (3)培養(yǎng)罐培養(yǎng)所需的條件是__________________________________(至少答出三項)。 (4)在產(chǎn)生單克隆抗體過程中，雜交瘤細(xì)胞在加入培養(yǎng)罐前，需進(jìn)行篩選，其目的是篩選出____________________的細(xì)胞群。 (5)工程菌和動物細(xì)胞均能用于生產(chǎn)乙肝疫苗，它們的根本區(qū)別在于導(dǎo)入的受體不同，前者是導(dǎo)入能高效快速表達(dá)的____________，而后者是導(dǎo)入倉鼠卵巢細(xì)胞。 解析：圖中過程a是用胰蛋白酶處理，將組織塊分解成單個細(xì)胞；培養(yǎng)罐培養(yǎng)所需條件，也就是細(xì)胞培養(yǎng)的條件，應(yīng)從營養(yǎng)成分、溫度、pH、氧氣等方面回答；雜交瘤細(xì)胞在加入培養(yǎng)罐前需要進(jìn)行篩選，其目的是獲得既能產(chǎn)生特異性抗體，又能迅速大量增殖的細(xì)胞群；轉(zhuǎn)基因工程中，導(dǎo)入的“能高效快速表達(dá)”的受體細(xì)胞，一般是工程菌(或細(xì)菌、酵母菌等)。 答案：(1)附著(固著) (2)用胰蛋白酶分解成單個細(xì)胞 (3)充足的營養(yǎng)、適宜的溫度、適宜的pH和氣體環(huán)境、無菌無毒(答對任意三項均可) (4)既能產(chǎn)生特異性抗體，又能迅速大量增殖 (5)工程菌(細(xì)菌、酵母菌等) 7．(xx河北唐山三模)下圖是利用單克隆抗體技術(shù)制備三聚氰胺特異性抗體的過程，請據(jù)圖回答： (1)單克隆抗體的制備過程中要用到____________和____________技術(shù)。 (2)由于三聚氰胺分子量過小，不足以激活高等動物的免疫系統(tǒng)，因此在制備抗體前必須對其進(jìn)行①過程，下列物質(zhì)中不適合作“擴容”抗原分子的是(　　) A．蛋白質(zhì) B．多糖 C．磷脂 D．核苷酸 (3)②過程會使小鼠產(chǎn)生能分泌相應(yīng)________的B淋巴細(xì)胞，此過程屬于特異性免疫中的________免疫。 (4)單克隆抗體的制備所基于的免疫學(xué)基本原理是____________________________________________。 (5)③過程動物細(xì)胞特有的促融方法是用____________，④過程用特定的選擇性培養(yǎng)基篩選，會使____________________________________的細(xì)胞死亡；選出的雜交瘤細(xì)胞還需進(jìn)行________________________________________________________________________， 才能獲得產(chǎn)三聚氰胺抗體的雜交瘤細(xì)胞株。 (6)制備的三聚氰胺單克隆抗體可用于檢測乳制品中存在的微量三聚氰胺，說明三聚氰胺單克隆抗體具有____________等特點。 解析：(1)分析圖示可知，單克隆抗體的制備過程中要用到動物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)和動物細(xì)胞融合技術(shù)。(2)抗原具有大分子性，要想使三聚氰胺“擴容”為抗原分子，所選物質(zhì)的分子量必須足夠大，蛋白質(zhì)和多糖是大分子物質(zhì)，適合作“擴容”抗原分子；磷脂分子量較大，也能滿足“擴容”要求；核苷酸為有機小分子物質(zhì)，分子量非常小，不適合作“擴容”抗原分子。(3)②過程是將抗原分子注射到小鼠體內(nèi)，會使小鼠產(chǎn)生能分泌相應(yīng)抗體的B淋巴細(xì)胞，此過程屬于特異性免疫中的體液免疫。(4)單克隆抗體的制備所基于的免疫學(xué)基本原理是：每一個B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體，因此大量培養(yǎng)雜交瘤細(xì)胞可以得到單克隆抗體。(5)③過程是誘導(dǎo)免疫的B淋巴細(xì)胞與骨髓瘤細(xì)胞融合，動物細(xì)胞特有的促融方法是用滅活的病毒。④過程用特定的選擇性培養(yǎng)基篩選，在該培養(yǎng)基上，未融合的親本細(xì)胞和融合的具有同種核的細(xì)胞都會死亡。選出的雜交瘤細(xì)胞還需進(jìn)行克隆化培養(yǎng)和抗體檢測，才能獲得產(chǎn)生三聚氰胺抗體的雜交瘤細(xì)胞株。(6)單克隆抗體具有靈敏度高、特異性強的優(yōu)點。 答案：(1)動物細(xì)胞培養(yǎng)　動物細(xì)胞融合 (2)D (3)抗體　體液 (4)每一個B淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體 (5)滅活的病毒　未融合的親本細(xì)胞和融合的具有同種核　克隆化培養(yǎng)和抗體檢測 (6)靈敏度高(或“靈敏度高、特異性強”)