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專題能力訓(xùn)練十六　基因工程、細(xì)胞工程 1.(2017全國Ⅰ理綜)真核生物基因中通常有內(nèi)含子,而原核生物基因中沒有,原核生物沒有真核生物所具有的切除內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列的機(jī)制。已知在人體中基因A(有內(nèi)含子)可以表達(dá)出某種特定蛋白(簡(jiǎn)稱蛋白A)?；卮鹣铝袉栴}。 (1)某同學(xué)從人的基因組文庫中獲得了基因A,以大腸桿菌作為受體細(xì)胞卻未得到蛋白A,其原因是　。 (2)若用家蠶作為表達(dá)基因A的受體,在噬菌體和昆蟲病毒兩種載體中,不選用　　　　　作為載體,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)若要高效地獲得蛋白A,可選用大腸桿菌作為受體。因?yàn)榕c家蠶相比,大腸桿菌具有　　　　　　　　　　　　　(答出兩點(diǎn)即可)等優(yōu)點(diǎn)。 (4)若要檢測(cè)基因A是否翻譯出蛋白A,可用的檢測(cè)物質(zhì)是　　　　　　　　　　　(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗體”)。 (5)艾弗里等人的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)為證明DNA是遺傳物質(zhì)做出了重要貢獻(xiàn),也可以說是基因工程的先導(dǎo),如果說他們的工作為基因工程理論的建立提供了啟示,那么,這一啟示是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 2.(2018全國Ⅱ理綜)某種熒光蛋白(GFP)在紫外光或藍(lán)光激發(fā)下會(huì)發(fā)出綠色熒光,這一特性可用于檢測(cè)細(xì)胞中目的基因的表達(dá),某科研團(tuán)隊(duì)將某種病毒的外殼蛋白(L1)基因連接在GFP基因的5末端,獲得了L1-GFP融合基因(簡(jiǎn)稱為甲),并將其插入質(zhì)粒P0,構(gòu)建了真核表達(dá)載體P1,其部分結(jié)構(gòu)和酶切位點(diǎn)的示意圖如下,圖中E1~E4四種限制酶產(chǎn)生的黏性末端各不相同。 回答下列問題: (1)據(jù)圖推斷,該團(tuán)隊(duì)在將甲插入質(zhì)粒P0時(shí),使用了兩種限制酶,這兩種酶是　　　　　　,使用這兩種酶進(jìn)行酶切是為了保證　　　　　　,也是為了保證　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)將P1轉(zhuǎn)入體外培養(yǎng)的牛皮膚細(xì)胞后,若在該細(xì)胞中觀察到了綠色熒光,則說明L1基因在牛的皮膚細(xì)胞中完成了　　　　和　　　　過程。 (3)為了獲得含有甲的牛,該團(tuán)隊(duì)需要做的工作包括:將能夠產(chǎn)生綠色熒光細(xì)胞的　　　　　移入牛的　　　　　　　　中,體外培養(yǎng)、胚胎移植等。 (4)為了檢測(cè)甲是否存在于克隆牛的不同組織細(xì)胞中,某同學(xué)用PCR方法進(jìn)行鑒定,在鑒定時(shí)應(yīng)分別以該牛不同組織細(xì)胞中的　　　　　　　　(填“mRNA”“總RNA”或“核DNA”)作為PCR模板。 3.下表是幾種限制酶識(shí)別序列及其切割位點(diǎn),圖1、圖2中標(biāo)注了相關(guān)限制酶的酶切位點(diǎn),其中切割位點(diǎn)相同的酶不重復(fù)標(biāo)注。請(qǐng)回答下列問題。 限制酶 BamHⅠ BclⅠ Sau3AⅠ HindⅢ 識(shí)別序列及切割位點(diǎn) (1)用圖中質(zhì)粒和目的基因構(gòu)建重組質(zhì)粒,應(yīng)選用　　　　　　　　　　　　兩種限制酶切割,酶切后的載體和目的基因片段,通過　　　　酶作用后獲得重組質(zhì)粒。為了擴(kuò)增重組質(zhì)粒,需將其轉(zhuǎn)入處于　　　　　態(tài)的大腸桿菌。 (2)為了篩選出轉(zhuǎn)入了重組質(zhì)粒的大腸桿菌,應(yīng)在篩選平板培養(yǎng)基中添加　　　　　　,平板上長(zhǎng)出的菌落,常用PCR鑒定,所用的引物組成為圖2中　　　　　　　　　　　　　　。 (3)若BamHⅠ酶切的DNA末端與BclⅠ酶切的DNA末端連接,連接部位的6個(gè)堿基對(duì)序列為　　　　　　　　　　　,對(duì)于該部位,這兩種酶　　　　　　　(填“都能”“都不能”或“只有一種能”)切開。 (4)若用Sau3AⅠ切圖1質(zhì)粒最多可能獲得　　　　種大小不同的DNA片段。 4.下圖為利用生物技術(shù)獲得生物新品種的過程,據(jù)圖回答下列問題。 (1)在基因工程中,A表示目的基因的獲取,通過PCR技術(shù)可大量產(chǎn)生,PCR技術(shù)的原理是　　　　　　　　　　　　　　,B表示構(gòu)建的基因表達(dá)載體,其組成除了目的基因外,還必須有啟動(dòng)子、終止子以及　　　　　　　　　　　　　　等,其中啟動(dòng)子是　　　　　　　　　　　　酶識(shí)別和結(jié)合的部位。 (2)B→C為轉(zhuǎn)基因綿羊的培育過程,其中②過程常用的方法是　　　　　　　　　　　　　,使用的綿羊受體細(xì)胞為　　　　　　　　　　,④用到的生物技術(shù)主要有動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)和　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)B→D為轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的培育過程,其中③過程常用的方法是　　　　　　　　　　　　　,⑤過程的原理是　　　　　　　　　　　　　　　,要確定目的基因(抗蟲基因)導(dǎo)入受體細(xì)胞后,在棉花細(xì)胞中是否成功表達(dá),從分子水平上鑒定可以采用的方法是　　　　　　　　　　　　　　。 5.菊天牛是菊花的主要害蟲之一。科研人員將抗蟲基因轉(zhuǎn)入菊花,培育出抗蟲菊花。下圖是獲得轉(zhuǎn)基因菊花的技術(shù)流程,請(qǐng)據(jù)圖回答下列問題。 注卡那霉素抗性基因(kanR)作為標(biāo)記基因,菊花葉片對(duì)卡那霉素高度敏感。 (1)為了促進(jìn)土壤農(nóng)桿菌吸收重組質(zhì)粒,可用　　　　　　處理土壤農(nóng)桿菌,使其處于　　　　　　　以便吸收重組質(zhì)粒。 (2)將重組質(zhì)粒導(dǎo)入土壤農(nóng)桿菌的目的是利用農(nóng)桿菌能夠　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的特點(diǎn),使目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞中,并插入菊花細(xì)胞的　　　　　　　上,最終形成轉(zhuǎn)基因植株。 (3)將愈傷組織轉(zhuǎn)移到添加一定濃度植物激素和　　　　　　　　　的培養(yǎng)基中,在適宜條件下進(jìn)行培養(yǎng),篩選轉(zhuǎn)基因菊花。 (4)用PCR方法檢測(cè)轉(zhuǎn)基因菊花是否含有目的基因時(shí),需根據(jù)　　　　　　　　　　　的核苷酸序列設(shè)計(jì)特異引物,以　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　為模板進(jìn)行第一輪擴(kuò)增。 (5)將轉(zhuǎn)基因菊花嫩莖及葉片與人工飼料以適當(dāng)比例混合后飼喂菊天牛2齡幼蟲,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示。 組　　別 死亡率/% 實(shí)驗(yàn)組 轉(zhuǎn)基因植株1 60.00 轉(zhuǎn)基因植株2 53.33 對(duì)照組 13.33 ①對(duì)照組應(yīng)飼喂等量的　。 ②據(jù)表分析,　　　　　　　　　　　　　　　　差異顯著,說明轉(zhuǎn)基因菊花對(duì)菊天牛2齡幼蟲有較強(qiáng)的毒殺作用。 6.科學(xué)家利用植物體細(xì)胞雜交技術(shù)成功獲得了番茄—馬鈴薯雜種植株,為了便于雜種細(xì)胞的篩選和鑒定,科學(xué)家利用紅色熒光和綠色熒光分別標(biāo)記番茄和馬鈴薯的原生質(zhì)體膜上的蛋白質(zhì),其培育過程如下圖所示。 (1)植物體細(xì)胞雜交依據(jù)的生物學(xué)原理有　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)過程①常用的酶是　　　　　　　　　　　　,細(xì)胞融合完成的標(biāo)志是　　　　　　　　　　　。 (3)植物原生質(zhì)體融合常利用　　　　　　　　(化學(xué)試劑)誘導(dǎo),在鑒定雜種原生質(zhì)體時(shí)可用顯微鏡觀察,根據(jù)細(xì)胞膜表面的熒光的不同可觀察到　　　種不同的兩兩融合類型的原生質(zhì)體,當(dāng)觀察到　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　時(shí),可判斷該原生質(zhì)體是由番茄和馬鈴薯融合而成的。 (4)過程③和過程④依次為　　　　　　　　　　　,過程④中的培養(yǎng)基常添加的植物激素是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)若番茄體細(xì)胞內(nèi)有m條染色體,馬鈴薯體細(xì)胞內(nèi)有n條染色體,則“番茄—馬鈴薯”細(xì)胞在有絲分裂后期含　　　　　條染色體。若雜種細(xì)胞培育成的“番茄—馬鈴薯”植株為四倍體,則此雜種植株的花粉經(jīng)離體培育得到的植株屬于　　　　　　植株。 7.(2017全國Ⅱ理綜)Ⅰ.幾丁質(zhì)是許多真菌細(xì)胞壁的重要成分,幾丁質(zhì)酶可催化幾丁質(zhì)水解。通過基因工程將幾丁質(zhì)酶基因轉(zhuǎn)入植物體內(nèi),可增強(qiáng)其抗真菌病的能力?；卮鹣铝袉栴}。 (1)在進(jìn)行基因工程操作時(shí),若要從植物體中提取幾丁質(zhì)酶的mRNA,常選用嫩葉而不選用老葉作為實(shí)驗(yàn)材料,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。提取RNA時(shí),提取液中需添加RNA酶抑制劑,其目的是　　　　　　　　　。 (2)以mRNA為材料可以獲得cDNA,其原理是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)若要使目的基因在受體細(xì)胞中表達(dá),需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將目的基因?qū)胧荏w細(xì)胞,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答出兩點(diǎn)即可)。 (4)當(dāng)幾丁質(zhì)酶基因和質(zhì)粒載體連接時(shí),DNA連接酶催化形成的化學(xué)鍵是　　　　　　　　　。 (5)若獲得的轉(zhuǎn)基因植株(幾丁質(zhì)酶基因已經(jīng)整合到植物的基因組中)抗真菌病的能力沒有提高,根據(jù)中心法則分析,其可能的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 Ⅱ.Rag2基因缺失小鼠不能產(chǎn)生成熟的淋巴細(xì)胞?？蒲腥藛T利用胚胎干細(xì)胞(ES細(xì)胞)對(duì)Rag2基因缺失小鼠進(jìn)行基因治療。其技術(shù)流程如下圖所示。 (1)步驟①中,在核移植前應(yīng)去除卵母細(xì)胞的　　　　　　　(結(jié)構(gòu))。 (2)培養(yǎng)細(xì)胞過程中,要置于CO2培養(yǎng)箱中,其中CO2的主要作用是　　　　　　。 (3)步驟③中,需要構(gòu)建含有Rag2基因的表達(dá)載體?？梢愿鶕?jù)Rag2基因的　　　　　　　　　　　　設(shè)計(jì)引物,利用PCR技術(shù)擴(kuò)增Rag2基因片段。用HindⅢ 和PstⅠ限制酶分別在片段兩側(cè)進(jìn)行酶切獲得Rag2基因片段。為將該片段直接連接到表達(dá)載體,所選擇的表達(dá)載體上應(yīng)具有　　　　　　　　　　　　　酶的酶切位點(diǎn)。 (4)為檢測(cè)Rag2基因的表達(dá)情況,可提取治療后小鼠骨髓細(xì)胞的　　　　　　　,用抗Rag2蛋白的抗體進(jìn)行雜交實(shí)驗(yàn)。  專題能力訓(xùn)練十六　基因工程、細(xì)胞工程 1.答案 (1)基因A有內(nèi)含子,在大腸桿菌中,其初始轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中與內(nèi)含子對(duì)應(yīng)的RNA序列不能被切除,無法表達(dá)出蛋白A　(2)噬菌體　噬菌體的宿主是細(xì)菌,而不是家蠶　(3)繁殖快、容易培養(yǎng)　(4)蛋白A的抗體　(5)DNA可以從一種生物個(gè)體轉(zhuǎn)移到另一種生物個(gè)體 2.答案 (1)E1和E4　甲的完整　甲與載體正確連接　(2)轉(zhuǎn)錄　翻譯　(3)細(xì)胞核　去核卵母細(xì)胞　(4)核DNA 3.答案 (1)BclⅠ和HindⅢ　連接　感受　(2)四環(huán)素　引物甲和引物丙　(3)T GATC CA CTAG GG GATC AC CTAG T　都不能　(4)7 4.答案 (1)DNA(雙鏈)復(fù)制　標(biāo)記基因　RNA聚合　(2)顯微注射法　受精卵　早期胚胎培養(yǎng)(或胚胎移植) (3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法　植物細(xì)胞的全能性　抗原—抗體雜交 5.答案 (1)Ca2+(或CaCl2)　感受態(tài)　(2)感染菊花(或植物)細(xì)胞,并將T-DNA轉(zhuǎn)移至受體細(xì)胞　染色體　(3)卡那霉素　(4)抗蟲基因(目的基因)　轉(zhuǎn)基因菊花的DNA(或“含目的基因的菊花的DNA”)　(5)①非轉(zhuǎn)基因菊花嫩莖及葉片與人工飼料的混合物?、趯?shí)驗(yàn)組與對(duì)照組死亡率 6.答案 (1)細(xì)胞膜的流動(dòng)性、植物細(xì)胞的全能性　(2)纖維素酶和果膠酶　形成了新的細(xì)胞壁　(3)聚乙二醇(或PEG)　3　融合的細(xì)胞表面既有紅色熒光又有綠色熒光　(4)脫分化和再分化　生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素　(5)2(m+n)　單倍體 解析 (1)植物體細(xì)胞雜交要將不同種的植物細(xì)胞誘導(dǎo)融合成一個(gè)雜種細(xì)胞,再利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)將雜種細(xì)胞培育成植株,體現(xiàn)的生物學(xué)原理為細(xì)胞膜的流動(dòng)性和植物細(xì)胞的全能性。(2)植物細(xì)胞融合時(shí)需先用纖維素酶和果膠酶去除植物細(xì)胞的細(xì)胞壁獲得原生質(zhì)體,雜種細(xì)胞再生出新的細(xì)胞壁是細(xì)胞融合完成的標(biāo)志。(3)植物原生質(zhì)體融合過程常利用化學(xué)試劑聚乙二醇(或PEG),融合后有3種不同的兩兩融合類型的原生質(zhì)體,分別是番茄細(xì)胞自身融合細(xì)胞(紅色熒光)、馬鈴薯細(xì)胞自身融合細(xì)胞(綠色熒光)、番茄—馬鈴薯融合細(xì)胞(紅色+綠色熒光)三類。(4)雜種細(xì)胞形成愈傷組織的過程屬于植物組織培養(yǎng)過程中的脫分化,愈傷組織形成植物體的過程屬于再分化。(5)雜種細(xì)胞的染色體數(shù)為融合前兩種細(xì)胞染色體數(shù)之和即(m+n),細(xì)胞有絲分裂后期由于著絲點(diǎn)分裂姐妹染色單體分開,使得雜種細(xì)胞中的染色體數(shù)目加倍為2(m+n),經(jīng)過花粉離體培養(yǎng)形成的植株不論細(xì)胞中含有幾個(gè)染色體組均屬于單倍體。 7.答案 Ⅰ.(1)嫩葉組織細(xì)胞易破碎　防止RNA降解　(2)在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下,以mRNA為模板按照堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則可以合成cDNA　(3)目的基因無復(fù)制原點(diǎn);目的基因無表達(dá)所需啟動(dòng)子　(4)磷酸二酯鍵　(5)目的基因的轉(zhuǎn)錄或翻譯異常 Ⅱ.(1)細(xì)胞核　(2)維持培養(yǎng)液的pH　(3)核苷酸序列　HindⅢ和PstⅠ　(4)蛋白質(zhì)