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高考專題演練(十五)　基因工程和細胞工程 時間：45分鐘　 分值：100分 一、選擇題(每題5分，共50分) 1．(2013江蘇單科)小鼠雜交瘤細胞表達的單克隆抗體用于人體試驗時易引起過敏反應，為了克服這個缺陷，可選擇性擴增抗體的可變區(qū)基因(目的基因)后再重組表達。下列相關敘述正確的是(雙選)(　　) A．設計擴增目的基因的引物時不必考慮表達載體的序列 B．用PCR方法擴增目的基因時不必知道基因的全部序列 C．PCR體系中一定要添加從受體細胞中提取的DNA聚合酶 D．一定要根據(jù)目的基因編碼產(chǎn)物的特性選擇合適的受體細胞 解析　本題主要考查PCR技術的有關知識。利用PCR技術擴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，以便根據(jù)這一序列設計引物，但不需知道目的基因的全部序列，需要考慮載體的序列；因PCR反應在高溫條件下進行，故反應體系中需加入耐高溫的DNA聚合酶；因某些目的基因編碼的產(chǎn)物需經(jīng)特殊的加工修飾過程，故一定要根據(jù)目的基因編碼產(chǎn)物的特性選擇合適的受體細胞。 答案　BD 2．(2013廣東理綜)從某海洋動物中獲得一基因，其表達產(chǎn)物為一種抗菌性和溶血性均較強的多肽P1。目前在P1的基礎上研發(fā)抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物，首先要做的是(　　) A．合成編碼目的肽的DNA片段 B．構建含目的肽DNA片段的表達載體 C．依據(jù)P1氨基酸序列設計多條模擬肽 D．篩選出具有優(yōu)良活性的模擬肽作為目的肽 解析　由題中信息“在Pl的基礎上研發(fā)抗菌性強但溶血性弱的多肽藥物”可推知本題考查蛋白質工程的相關知識。根據(jù)蛋白質工程的基本途徑：從預期的蛋白質功能出發(fā)→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列(基因)，可推知答案為C。 答案　C 3．(2013江蘇單科)某種極具觀賞價值的蘭科珍稀花卉很難獲得成熟種子。為盡快推廣種植，可應用多種技術獲得大量優(yōu)質苗，下列技術中不能選用的是(　　) A．利用莖段扦插誘導生根技術快速育苗 B．采用花粉粒組織培養(yǎng)獲得單倍體苗 C．采集幼芽嫁接到合適的其他種類植物體上 D．采用幼葉、莖尖等部位的組織進行組織培養(yǎng) 解析　本題考查對獲得大量優(yōu)質苗的多種技術手段的分析。為了使優(yōu)質苗的生物性狀不發(fā)生性狀分離，可采用莖段扦插誘導生根技術快速育苗，也可采用將幼芽嫁接到合適的其他種類植物體上的方法或用莖尖或幼葉等部位的組織進行植物組織培養(yǎng)獲得大量優(yōu)質苗；花粉粒是減數(shù)分裂的產(chǎn)物，利用花粉粒離體培養(yǎng)得到的是單倍體苗，其高度不育，且會發(fā)生性狀分離，因此B項方案不能選用。 答案　B 4．(2013重慶理綜)某興趣小組擬用組織培養(yǎng)繁殖一種名貴花卉，其技術路線為“取材→消毒→愈傷組織培養(yǎng)→出芽→生根→移栽”。下列有關敘述錯誤的是(　　) A．消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又減少消毒劑對細胞的傷害 B．在愈傷組織培養(yǎng)中加入細胞融合的誘導劑，可獲得染色體加倍的細胞 C．出芽是細胞再分化的結果，受基因選擇性表達的調控 D．生根時，培養(yǎng)基通常應含α－萘乙酸等生長素類調節(jié)劑 解析　本題主要考查植物組織培養(yǎng)的相關知識。在愈傷組織中，因植物細胞含有細胞壁，阻礙了細胞融合，所以此時加入細胞融合的誘導劑，不能獲得染色體加倍的細胞；消毒的原則是既殺死材料表面的微生物，又減少消毒劑對細胞的傷害；愈傷組織出芽是細胞分化的結果，而細胞分化的實質是基因的選擇性表達；生長素和細胞分裂素是啟動細胞分裂、脫分化和再分化的關鍵性激素，生根時，培養(yǎng)基通常含有α－萘乙酸等生長素類調節(jié)劑。故B項錯誤。 答案　B 5．(2013浙江理綜)實驗小鼠皮膚細胞培養(yǎng)(非克隆培養(yǎng))的基本過程如圖所示。下列敘述錯誤的是(　　) A．甲過程需要對實驗小鼠進行消毒 B．乙過程對皮膚組織可用胰蛋白酶消化 C．丙過程得到的細胞大多具有異倍體核型 D．丁過程得到的細胞具有異質性 解析　本題主要考查了動物細胞培養(yǎng)的相關知識。取小鼠皮膚組織進行培養(yǎng)時需對實驗小鼠進行消毒；通過胰蛋白酶消化皮膚組織可獲得皮膚細胞；丙過程為最初的傳代培養(yǎng)，得到的細胞大多具有正常二倍體核型；來源于多個細胞的非克隆培養(yǎng)所得到的細胞系具有異質性，該實驗小鼠皮膚細胞屬于非克隆培養(yǎng)，丁過程得到的細胞具有異質性。 答案　C 6．(2013重慶理綜)如圖是單克隆抗體制備流程的簡明示意圖。下列有關敘述，正確的是(　　) A．①是從已免疫的小鼠脾臟中獲得的效應T淋巴細胞 B．②中使用胰蛋白酶有利于雜交瘤細胞的形成 C．③同時具有脾臟細胞和鼠骨髓瘤細胞的特性 D．④是經(jīng)篩選培養(yǎng)獲得的能分泌特異性抗體的細胞群 解析　本題主要考查單克隆抗體制備的相關知識。①是從已免疫的小鼠脾臟中獲得的漿細胞；②中使用聚乙二醇或滅活的病毒等，有利于雜交瘤細胞的形成；③同時具有漿細胞和骨髓瘤細胞的特性；④是經(jīng)篩選培養(yǎng)獲得的能分泌特異性抗體的細胞群。故D項正確。 答案　D 7．芥酸會降低菜籽的品質。油菜有兩對獨立遺傳的等位基因(H和h，G和g)控制菜籽的芥酸含量，下圖是獲得低芥酸油菜新品種(HHGG)的技術路線。已知油菜單個花藥由花藥壁(2n)及大量花粉(n)等組分組成，這些組分的細胞都具有全能性。 據(jù)圖分析，下列敘述錯誤的是(　　) A．①、②兩過程均需要植物激素來誘導細胞脫分化 B．與④過程相比，③過程可能會產(chǎn)生二倍體再生植株 C．圖中三種途徑中，利用花粉培養(yǎng)篩選低芥酸植株(HHGG)的效率最高 D．F1減數(shù)分裂時，H基因所在染色體會與G基因所在染色體發(fā)生聯(lián)會 解析　①②兩過程是脫分化過程，培養(yǎng)基中需要加入生長素類和細胞分裂素類激素來誘導細胞脫分化，故A項正確；③過程是利用植物花藥離體培養(yǎng)獲得植株的過程，其中花藥壁細胞屬于正常的二倍體體細胞，由其獲得的植株為二倍體正常植株，④過程是利用花粉粒離體培養(yǎng)獲得的，花粉細胞只有一個染色體組，由其獲得的植株為單倍體植株，故B項正確；圖中的三種途徑中，利用花粉培養(yǎng)獲得的只有四種品種，比例為1：1：1：1，易篩選出所需品種，故C項正確；H、h和G、g分別是兩對獨立遺傳的等位基因，故兩者是位于非同源染色體上的，在減數(shù)分裂時，H和G基因所在的染色體不會發(fā)生聯(lián)會，故D項錯誤。 答案　D 8．天然的玫瑰沒有藍色花，這是由于缺少控制藍色色素合成的基因B，而開藍色花的矮牽牛中存在序列已知的基因B。現(xiàn)用基因工程技術培育藍玫瑰。下列操作正確的是(　　) A．提取矮牽牛藍色花的mRNA，經(jīng)逆轉錄獲得互補的DNA，再擴增基因B B．利用限制性核酸內(nèi)切酶從開藍色花矮牽牛的基因文庫中獲取基因B C．利用DNA聚合酶將基因B與質粒連接后導入玫瑰細胞 D．將基因B直接導入大腸桿菌，然后感染并轉入玫瑰細胞 解析　可以利用mRNA經(jīng)逆轉錄合成目的基因后再進一步擴增，A項正確；因為開藍色花的矮牽?；駼的序列是已知的，所以該目的基因宜采用化學方法合成或用聚合酶鏈式反應(PCR)擴增，而不是從開藍色花矮牽牛的基因文庫中獲取，B項錯誤；目的基因必須與運載體結合后才能導入受體細胞，且需要DNA連接酶縫合，C、D項錯誤。 答案　A 9．下列是應用動物細胞工程獲取單克隆抗X抗體的具體操作步驟，其中對單克隆抗體制備的相關敘述錯誤的是(　　) ①從患骨髓瘤的小鼠體內(nèi)獲取骨髓瘤細胞?、趯抗原注入小鼠體內(nèi)，獲得能產(chǎn)生抗X抗體的B淋巴細胞?、蹖㈦s交瘤細胞注入小鼠腹腔內(nèi)培養(yǎng)?、芎Y選出能產(chǎn)生抗X抗體的雜交瘤細胞　⑤利用選擇培養(yǎng)基篩選出雜交瘤細胞?、迯男∈蟾顾刑崛】贵w?、呃么偌毎诤弦蜃哟偈辜毎诤? A．實驗順序應該是①②⑦⑤④③⑥ B．③過程產(chǎn)生多個雜交瘤細胞的過程稱為克隆 C．⑦過程獲得的細胞均可無限增殖 D．利用細胞融合生產(chǎn)單克隆抗體的過程中通常要經(jīng)過兩次篩選 解析　利用促細胞融合因子促使細胞融合，可獲得多種融合細胞。其中B淋巴細胞與B淋巴細胞融合的細胞不能無限增殖。 答案　C 10．(2013杭州模擬)下圖示植物組織培養(yǎng)過程。據(jù)圖分析下列敘述正確的是(　　) A．⑤植株根尖細胞的全能性比①植株根尖細胞的強 B．②試管的培養(yǎng)基中含有植物生長調節(jié)劑，不含有有機物 C．③試管中的細胞能進行減數(shù)分裂 D．調節(jié)④培養(yǎng)基中植物生長調節(jié)劑的比例可誘導產(chǎn)生不同的植物器官 解析?、葜仓旮饧毎娜苄耘c①植株根尖細胞相同；②試管的培養(yǎng)基中含有植物生長調節(jié)劑和有機物等；③試管中的細胞進行的分裂方式為有絲分裂；調節(jié)④培養(yǎng)基中植物生長調節(jié)劑的比例，可誘導產(chǎn)生根或芽。 答案　D 二、非選擇題(共50分) 11．(10分)(2013安徽馬鞍山第一次質檢)絞股藍細胞中含有抗煙草花葉病毒(TMV)基因，可以合成一種抗TMV蛋白，葉片對TMV具有抗感染性。煙草是重要的經(jīng)濟作物，由于TMV的感染會導致大幅度減產(chǎn)。研究人員利用轉基因技術培育出了抗TMV的煙草，主要流程如下圖所示。 (1)科學家首先從絞股藍細胞中提取抗TMV基因轉錄的RNA，然后合成目的基因。圖中①過程表示________。 (2)由圖分析，在過程③構建的重組Ti質粒上應該含有的標記基因是________基因，重組Ti質粒導入煙草體細胞的方法是________。 (3)在過程⑤培養(yǎng)基中除含有卡那霉素及植物必需的各種營養(yǎng)成分外，還必須添加________，以保證受體細胞能培養(yǎng)成再生植株。 (4)過程⑥可采取________的方法，檢測植株是否合成了抗TMV蛋白。在個體水平的鑒定過程中，可通過__________的方法來確定植株是否具有抗性。 解析　(1)由圖可知，①表示逆轉錄(或反轉錄)。(2)由圖示⑤培養(yǎng)基中含有卡那霉素可知，Ti質粒的標記基因是卡那霉素抗性基因，將基因表達載體(重組Ti質粒)導入植物細胞中常用的方法是農(nóng)桿菌轉化法。(3)將受體細胞培養(yǎng)成再生植株需要進行植物組織培養(yǎng)，培養(yǎng)基中除含有卡那霉素及植物必需的各種營養(yǎng)成分外，還必須添加植物激素。(4)通過抗原—抗體雜交的方法，檢測植株是否合成了抗TMV蛋白，在個體水平上，通過接種煙草花葉病毒的方法可以確定植株是否具有抗性。 答案　(1)逆轉錄 (2)卡那霉素抗性　農(nóng)桿菌轉化法 (3)植物激素 (4)抗原—抗體雜交　接種煙草花葉病毒 12．(12分)(2013天津理綜)花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病。野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定劑量的紫外線處理黑芥原生質體可使其染色體片段化，并喪失再生能力。再利用此原生質體作為部分遺傳物質的供體與完整的花椰菜原生質體融合，以獲得抗黑腐病雜種植株。流程如下圖。據(jù)圖回答下列問題： (1)過程①所需的酶是______________。 (2)過程②后，在顯微鏡下觀察融合的活細胞中有供體的________存在，這一特征可作為初步篩選雜種細胞的標志。 (3)原生質體培養(yǎng)液中需要加入適宜濃度的甘露醇以保持一定的滲透壓，其作用是______________。原生質體經(jīng)過________再生，進而分裂和脫分化形成愈傷組織。 (4)若分析再生植株的染色體變異類型，應剪取再生植株和________植株的根尖，通過________、________、染色和制片等過程制成裝片，然后在顯微鏡下觀察比較染色體的形態(tài)和數(shù)目。 (5)采用特異性引物對花椰菜和黑芥基因組DNA進行PCR擴增，得到兩親本的差異性條帶，可用于雜種植株的鑒定。下圖是用該引物對雙親及再生植株1～4進行PCR擴增的結果。據(jù)圖判斷，再生植株1～4中一定是雜種植株的有________。 (6)對雜種植株進行________接種實驗，可篩選出具有高抗性的雜種植株。 解析　本題考查植物細胞工程、染色體變異的實驗鑒定以及高抗性的雜種植株的篩選等相關知識。(1)去除細胞壁獲得原生質體需要用纖維素酶和果膠酶處理。(2)葉肉細胞含有葉綠體，因此通過PEG誘導融合的雜種細胞應含有葉綠體，以此作為初步篩選雜種細胞的標志。(3)原生質體失去了細胞壁的保護作用，因此原生質體培養(yǎng)液中需要加入適宜濃度的甘露醇，使原生質體處于等滲溶液中，以維持原生質體正常形態(tài)。原生質體經(jīng)過細胞壁再生，進而分裂和脫分化形成愈傷組織。(4)要判斷染色體變異的類型，應剪取再生植株、花椰菜和黑芥植株的根尖，通過解離、漂洗、染色、制片等過程制成裝片，然后進行顯微觀察比較染色體的形態(tài)和數(shù)目。(5)根據(jù)兩親本的差異性條帶，可知再生植株1、2和4既有花椰菜的條帶，又有黑芥的條帶，因此再生植株1、2和4一定為雜種植株。(6)要篩選出高抗性的雜種植株，應進行相應的病原體接種實驗，即接種黑腐病菌。 答案　(1)纖維素酶和果膠酶 (2)葉綠體 (3)保持原生質體完整性　細胞壁 (4)雙親(或花椰菜和黑芥)　解離　漂洗 (5)1、2、4 (6)黑腐病菌 13．(18分)(2013海南單科)單純皰疹病毒I型(HSV－1)可引起水泡性口唇炎。利用雜交瘤技術制備出抗HSV－1的單克隆抗體可快速檢測HSV－1。 回答下列問題： (1)在制備抗HSV－1的單克隆抗體的過程中，先給小鼠注射一種純化的HSV－l蛋白，一段時間后，若小鼠血清中抗________的抗體檢測呈陽性，說明小鼠體內(nèi)產(chǎn)生了________反應，再從小鼠的________中獲取B淋巴細胞。將該B淋巴細胞與小鼠的________細胞融合，再經(jīng)過篩選、檢測，最終可獲得所需的雜交瘤細胞，該細胞具有的特點是______________________________。 (2)若要大量制備抗該蛋白的單克隆抗體，可將該雜交瘤細胞注射到小鼠的________中使其增殖，再從________中提取、純化獲得。 (3)通過上述方法得到的單克隆抗體可準確地識別這種HSV－1蛋白，其原因是該抗體具有________和________等特性。 解析　(1)制備單克隆抗體時，需要先給小鼠注射特定抗原(HSV－1蛋白)，當小鼠血清中抗HSV－1蛋白的抗體檢測呈陽性時，就可從小鼠脾臟中獲取B淋巴細胞，將B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合，經(jīng)過篩選和克隆化培養(yǎng)，最終獲得既能無限增殖又能產(chǎn)生專一抗體的雜交瘤細胞。(2)單克隆抗體的獲取有兩條途徑，一是從體外細胞培養(yǎng)液中提純獲得，二是將雜交瘤細胞注射到小鼠的腹腔中使其增殖，再從腹水中提取、純化獲得。(3)單克隆抗體具有特異性強、靈敏度高、純度高等特點。 答案　(1) HSV－1蛋白　體液免疫(其他合理答案也可)　脾臟(其他合理答案也可)　骨髓瘤　無限增殖且產(chǎn)生專一抗體(其他合理答案也可) (2)腹腔　腹水 (3)純度高 　特異性強(其他合理答案也可) 14．(10分)圖①表示含有目的基因D的DNA片段長度(bp即堿基對)和部分堿基序列，圖②表示一種質粒的結構和部分堿基序列?，F(xiàn)有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4種限制性核酸內(nèi)切酶，它們識別的堿基序列和酶切位點分別為C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。請回答下列問題： (1)圖①的一條脫氧核苷酸鏈中相鄰兩個堿基之間依次由________________________連接。 (2)若用限制酶SmaⅠ完全切割圖①中DNA片段，產(chǎn)生的末端是________末端，其產(chǎn)物長度為____________________。 (3)若圖①中虛線方框內(nèi)的堿基對被TA堿基對替換，那么基因D就突變?yōu)榛騞。從雜合子分離出圖①及其對應的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，產(chǎn)物中共有________種不同長度的DNA片段。 (4)若將圖②中質粒和目的基因D通過同種限制酶處理后進行連接，形成重組質粒，那么應選用的限制酶是__________。在導入重組質粒后，為了篩選出含重組質粒的大腸桿菌，一般需要用添加________的培養(yǎng)基進行培養(yǎng)。經(jīng)檢測，部分含有重組質粒的大腸桿菌菌株中的目的基因D不能正確表達，其最可能的原因是______________________________________。 解析　(1)在一條脫氧核苷酸鏈上，相鄰兩個脫氧核苷酸之間通過3,5磷酸二酯鍵相連，所以相鄰堿基之間通過脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖相連接。(2)SmaⅠ識別并切割的序列為CCC↓GGG，所以產(chǎn)生的末端為平末端，經(jīng)SmaⅠ切割后，DNA片段會形成三個小的DNA片段，按切割位點計算分別是：534 bp＋3 bp＝537 bp；796 bp－3 bp－3 bp＝790 bp；658 bp＋3 bp＝661 bp。(3)雜合子基因型為Dd。用SmaⅠ切割基因D，會形成537 bp、790 bp、661 bp三種類型。題圖①中虛線方框內(nèi)C—G被T—A替換，失去了一個酶切位點，則會被切割成534 bp＋796 bp－3 bp＝1 327 bp，和658 bp＋3 bp＝661 bp。所以一共會得到4種類型的片段。(4)如果要獲得完整的目的基因可用BamHⅠ和MboⅠ切割，但是MboⅠ會破壞抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因，質粒會失去標記基因，無法篩選，所以只能用BamHⅠ切割。用BamHⅠ切割后破壞了抗生素A抗性基因，所以質粒上存在的標記基因是抗生素B抗性基因，因此，在加入抗生素B的培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)、篩選，經(jīng)過同種限制酶切割后會產(chǎn)生相同的末端，部分目的基因與質粒反向連接導致基因無法正常表達。 答案　(1)脫氧核糖、磷酸、脫氧核糖 (2)平　537 bp、790 bp、661 bp (3)4 (4)BamHⅠ　抗生素B　同種限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D與質粒反向連接