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1、中学生物基因工程和细胞工程练习题 中学生物基因工程和细胞工程的专项练习一、基因工程1.基因工程的基本工具限制酶 DNA连接酶 (运)载体 切割目的基因和载体 拼接DNA片段形成 重组DNA 携带目的基因进入受体细胞 作用部位 两核苷酸的脱氧核糖与磷酸间形成的磷酸二酯键 - 作用特点 (条件) 识别特定的核苷酸序列 E·coli DNA连接酶只能连接黏性末端T4 DNA连接酶能连接黏性末端和平(口)末端 能在宿主细胞内稳定存在并大量复制有一个或多个限制酶切割位点具有特别的标记基因 2.基因工程的操作步骤(1) 目的基因的获得：从基因文库中获得。利用PCR技术扩增。用化学方法干脆人工
2、合成。(2) 基因表达载体的构建：基因表达载体的组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因。基因表达载体的构建方法：(3)将目的基因导入受体细胞：植物细胞 动物细胞 微生物细胞 常用方法 农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法 显微注射技术 感受态细胞法(用Ca2+处理) 受体细胞 受精卵、体细胞 受精卵 原核细胞 (4) 目的基因的检测与鉴定：目的基因插入检测：DNA分子杂交。目的基因转录检测：(核酸)分子杂交。目的基因翻译检测：抗原抗体杂交。个体生物学水平检测：依据目的基因表达出的性状推断。二、细胞工程1.动物细胞培育与植物组织培育的比较项目 动物细胞培育 植物组织培育 培育前处理 无菌、用胰
3、蛋白酶处理，使组织细胞相互分散开 无菌、离体 培育基成分 葡萄糖、氨基酸、无机盐、促生长因子、微量元素、动物血清等 矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素等 培育基状态 液体培育基 固体培育基 项目 动物细胞培育 植物组织培育 过程 动物胚胎或诞生不久的幼龄动物的器官或组织→原代培育→传代培育→细胞群 离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽→植物体 不能 能举例 大规模生产有重要价值的生物制品，如病毒疫苗、干扰素、单克隆抗体等;皮肤移植;检测有毒物质的毒性等 快速繁殖、培育无病毒植株;生产药物;制造人工种子;培育转基因作物等 2.植物体细胞杂交和动物细胞融合
4、的比较项目 植物体细胞杂交 动物细胞融合(单克隆抗体的制备) 理论基础(原理) 细胞膜的流淌性、细胞的全能性 细胞膜的流淌性、细胞增殖 融合前处理 酶解法去除细胞壁(纤维素酶、果胶酶等) 注射特定抗原，免疫小鼠，获得(效应)B淋巴细胞 促融 物理法：离心、振动、电激等;化学法：聚乙二醇(PEG) 物化法：与植物细胞融合相同;生物法：灭活的仙台病毒 过程 第一步：原生质体的制备;其次步：原生质体的融合;第三步：杂种细胞的筛选与培育;第四步：杂种植株的诱导与鉴定 第一步：正常小鼠免疫处理;其次步：动物细胞融合;第三步：杂交瘤细胞筛选与培育;第四步：单克隆抗体的提纯 用途 克服远缘杂交不亲和的障碍，
5、大大扩展杂交亲本的组合范围;克服有性杂交的母系遗传，获得细胞质基因的杂合子，探讨细胞质遗传 制备单克隆抗体;诊断、治疗疾病，如生物导弹3.动物细胞核移植和单克隆抗体(1)动物细胞核移植：供体体细胞→→体细胞(核)↓注入卵母细胞→中期去核→无核卵母细胞→重组细胞→重组胚胎→代孕母牛→生出与供体遗传性状相同的个体。(2)单克隆抗体：单克隆抗体的制备过程：多种杂交细胞→在具有筛选作用的培育基上培育→克隆筛选出的杂交细胞→将不同种杂交细胞分开，并克隆专一抗体，检验阳性细胞→
6、注射到小鼠体内或体外培育→获得单克隆抗体。单克隆抗体的优点：特异性强、灵敏度高、产量大。考点一基因工程1.(2019·高考全国乙卷)某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamH 酶切后，与用BamH 酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物干脆转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：(1)质粒载
7、体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有_(答出两点即可)，而作为基因表达载体，除满意上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。(2)假如用含有氨苄青霉素的培育基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，其缘由是_;并且_和_的细胞也是不能区分的，其缘由是_。在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落，还需运用含有_的固体培育基。(3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自于_。解析：(1)质粒作为载体，应具备的基本条件有：有一个至多个限制酶切割位点，供外源DNA片段(基因)插入其中;在受体细
8、胞中能自我复制，或能整合到染色体DNA上，随染色体DNA进行同步复制;有特别的标记基因，供重组DNA的鉴定和选择等等。(2)在培育基中加入氨苄青霉素进行筛选，其中未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌，因不含氨苄青霉素抗性基因而都不能在此培育基上存活，二者不能区分。含有质粒载体的大肠杆菌和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌中都含有氨苄青霉素抗性基因，都能在此培育基上存活，二者也不能区分。若要将含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌进一步筛选出来，还须要运用含有四环素的固体培育基。(3)某些噬菌体经改造后作为载体，导入受体细胞后，其DNA复制所需的原料来自于受体细胞。答案：(1)能自
9、我复制、具有标记基因(答出两点即可)(2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培育基上均不生长含有质粒载体含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒)二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培育基上均能生长四环素(3)受体细胞(2019·高考全国丙卷)图(a)中的三个DNA片段上依次表示出了EcoR 、BamH 和Sau3A三种限制性内切酶的识别序列与切割位点，图(b)为某种表达载体的示意图(载体上的EcoR 、Sau3A 的切点是唯一的)。依据基因工程的有关学问，回答下列问题：(1)经BamH 酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被_酶切后的产物连接，理由是_。(2)若某人利用
10、图(b)所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图(c)所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有_，不能表达的缘由是_。(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有_和_，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是_。解析：(1)由题图可知，BamH 和Sau3A 两种限制性内切酶的共同识别序列是，二者切割可以形成相同的黏性末端，因此经BamH 酶切得到的目的基因可以与图(b)所示表达载体被Sau3A酶切后的产物连接。(2)在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样基因才能顺当地转录，再完成翻译过程，即顺当表达。
11、图中甲所示的目的基因插入在启动子的上游，丙所示目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录，因此目的基因不能表达。(3)常见的DNA连接酶有E.coliDNA连接酶和T4DNA连接酶，其中T4DNA连接酶既能连接黏性末端又能连接平末端。答案：(1)Sau3A两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端(2)甲和丙甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录(3)E.coliDNA连接酶T4DNA连接酶T4DNA连接酶(2019·高考全国卷)HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。回答下列问题：(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋
12、白(目的蛋白)时，可先提取HIV中的_，以其作为模板，在_的作用下合成_，获得该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，随后导入受体细胞。(2)从受体细胞中分别纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是_，该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV，检测的原理是_。(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本缘由是HIV主要感染和破坏了患者的部分_细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。(4)人的免疫系统有_癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。解析：(1)HIV的遗传物质是RNA，所以要想获得相应
13、的目的基因，应以HIV的RNA为模板，在逆转录酶的作用下合成cDNA(或DNA)。(2)目的蛋白注入机体后相当于抗原。在抗原的刺激下，机体进行体液免疫，由浆细胞产生相应抗体(分泌蛋白)，由于该抗体能与目的蛋白(抗原)发生特异性结合，所以可通过抗体检测出有无目的蛋白，从而确定体内有无HIV。(3)HIV主要攻击人体的T(或T淋巴)细胞，从而降低机体免疫系统的防卫功能。(4)癌细胞在机体中属于抗原，人体的免疫系统能够监控和清除癌细胞。答案：(1)RNA逆转录酶cDNA(或DNA)(2)抗体抗原抗体特异性结合(3)T(或T淋巴)(4)监控和清除考点二克隆技术某探讨者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数)，结果如下图所示。若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目40条)，并将该细胞与体外培育的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目60条)按肯定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培育及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。回答下列问题：(1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000以上，则小鼠最少须要经过_次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是_
