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知识点21 现代生物科技专题

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知识点 21

现代生物科技专题

1.(2016·天津高考 T4)将携带抗 M 基因、不带抗 N 基因的鼠细胞去除细胞核后, 与携带抗 N 基因、不带抗 M 基因的鼠细胞融合,获得的胞质杂种细胞具有 M、N 两种抗性。该实验证明了 ( A.该胞质杂种细胞具有全能性 B.该胞质杂种细胞具有无限增殖能力 C.抗 M 基因位于细胞质中 D.抗 N 基因位于细胞核中 【解题指南】解答本题需要把握两个方面: (1)题干关键词:胞质杂种细胞、去除细胞核。 (2)关键知识:细胞全能性的含义、判断基因位于细胞核或细胞质的方法。 【解析】选 C。只有将该胞质杂种细胞培育成小鼠,才能证明该胞质杂种细胞具 有全能性,A 项错误;该实验没有证据表明该胞质杂种细胞能无限增殖,B 项错误; 携带抗 M 基因、不带抗 N 基因的鼠细胞去除细胞核后,与不带抗 M 基因、携带抗 N 基因的鼠细胞融合,杂种细胞具有 M、 N 两种抗性,说明细胞质中含有抗 M 基因, 但不能确定抗 N 基因的位置,C 项正确,D 项错误。 2.(2016·江苏高考·T9)下列有关细胞工程的叙述,正确的是 A.PEG 是促细胞融合剂,可直接诱导植物细胞融合 B.用原生质体制备人工种子,要防止细胞破裂 C.骨髓瘤细胞经免疫处理,可直接获得单克隆抗体 D.核移植克隆的动物,其线粒体 DNA 来自供卵母体 【解题指南】解答本题的关键有两点: (1)明确 PEG 在植物细胞杂交过程中的作用。 ( ) )

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(2)理解单克隆抗体准备与核移植的原理。 【解析】选 D。本题主要考查植物体细胞杂交与动物核移植及单克隆抗体制备技 术。PEG 是促细胞融合剂,不能直接诱导植物细胞融合,因为植物细胞有细胞壁, 需要先将植物细胞的细胞壁去掉形成原生质体,才能诱导其融合,A 项错误。 制备 人工种子的外植体是完整的植物细胞,不是用原生质体,B 项错误。 骨髓瘤细胞具 有增殖能力,但不能产生抗体,C 项错误。在核移植技术中,重组细胞的细胞质中 的遗传物质来自去核的卵细胞,则核移植克隆的动物的线粒体 DNA 来自供卵母 体,D 项正确。 3.(2016·江苏高考·T11)印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物,通过胚胎工程技术, 可以让家猫代孕而繁育,主要步骤如图所示。下列相关叙述正确的是 ( )

A.步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割 B.诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞 C.受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于培养液 D.步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同 【解题指南】(1)题干关键词:印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物、胚胎工程技术、 让家猫代孕而繁育。 (2)解题思路:根据图中超数排卵和收集精液→步骤甲是体外受精→早期胚胎培 养→步骤乙是将早期胚胎移植到同期发情处理的家猫子宫中。 【解析】选 B。本题主要考查体外受精、早期胚胎培养与胚胎移植技术。步骤甲 是指受精作用,步骤乙是指胚胎移植,A 项错误。 诱导超数排卵所注射的激素是促 性腺激素,只能作用于性腺细胞,B 项正确。 受精卵发育成早期胚胎所需营养主要 来自受精卵,C 项错误。受精过程使用的培养液是获能溶液或专用的受精溶液, 与早期胚胎培养液不同,D 项错误。 4.(2016·上海高考·T27)十年前两个研究小组几乎同时发现,将四个特定基因

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导入处于分化终端的体细胞(如成纤维细胞等 )中,可诱导其形成具有胚胎干细 胞样分化潜能的诱导型多能干细胞。这项先进技术的潜在应用前景是 A.改造和优化人类基因组结构 B.突破干细胞定向分化的障碍 C.解决异体组织/器官排斥难题 D.克隆具有优良品质的动物个体 【解析】选 C。这项技术的重要意义在于使已高度分化的细胞恢复分裂能力,形 成多能干细胞。A 项属于基因工程的应用;B 项属于理论方面的意义,不属于应用 前景;该项技术不能用于产生新个体。 5.(2016·全国卷Ⅰ·T40)[生物——选修 3:现代生物科技专题]某一质粒载体如 图所示,外源 DNA 插入 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 BamHⅠ酶切后,与 用 BamHⅠ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 合物直接转化大肠杆菌,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,除满足上述基本条件外,还需具有启动 子和终止子。 (2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选,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,其原因是 ;并且 的细胞也是不能区分的,其原因是 和

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。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,还需使用含有 养基。 (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 。 的固体培

【解题指南】解答本题的关键有两点: (1)理解基因工程中载体的特点。 (2)熟悉导入重组质粒的微生物的筛选方法。 【解析】本题考查基因工程的相关知识。 (1)质粒被选用为基因工程的载体是因为:具有一个或多个限制酶切点;具有自 我复制能力;带有标记基因;对宿主细胞无害。 (2)未转化的和仅含环状目的基因的细胞都不能在含有氨苄青霉素的培养基上 生长,故这两种不可区分。含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的细 胞在含有氨苄青霉素的培养基上都能生长,这两种也不可区分。因目的基因插入 位点在四环素抗性基因上,四环素抗性基因被破坏,在获得的单个菌落中各挑取 少许分别接种到含有四环素的培养基上,不能生长的为要筛选的菌落,即含有插 入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。 (3)噬菌体营寄生生活,能利用宿主细胞内的原料和场所进行自身 DNA 的复制和 蛋白质的合成。 答案:(1)能自我复制、具有标记基因 (2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因,在该培养基上均不生长 含有质粒载体

含有插入了目的基因的重组质粒(或含有重组质粒) 二者均含有氨苄青霉素抗 性基因,在该培养基上均能生长 (3)受体细胞 6.(2016·全国卷Ⅱ·T40)[生物——选修 3:现代生物科技专题] 下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。 四环素

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回答下列问题: (1)图中 A 表示正常细胞核,染色体数为 2n,则其性染色体的组成可为 。过程①表示去除细胞核,该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行, 去核时常采用 的方法。②代表的过程是 。

(2)经过多次传代后,供体细胞中 关注传代次数。

的稳定性会降低。因此,选材时必须

(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同,从遗传物质的角度分析其原 因是 。 (4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样,其他克隆动物的成功获得也证明了 。 【解题指南】(1)关键词:核移植、性染色体的组成、遗传物质的角度。 (2)解题思路:以流程图为依据,逐一分析各环节的要求、目的。 【解析】(1)流程图中没有说明该哺乳动物的供体是雄性还是雌性,故性染色体 组成有两种可能 XX 或 XY。①过程表示去核过程,通常做法是将培养至 MⅡ期的 卵母细胞利用显微操作法去除细胞核。重组细胞在体外培养至囊胚或桑椹胚时, 需通过胚胎移植转入代孕母体内继续发育。 (2)传代培养的细胞一般传至 10 代就不易培养下去了,在传到 10~50 代时,细胞 增殖就会停止,这时部分细胞的核型(遗传物质)会发生变化。故选择细胞时一般 选用 10 代以内的细胞,以保证正常的二倍体核型(遗传物质)。 (3)动物性状的表现是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果,克隆动物的细 胞核基因全部来自供体,而细胞质基因则来自卵母细胞,所以克隆动物与供体动 物的性状会有所差异。 (4)克隆动物的成功培育说明了动物高度分化的细胞的细胞核仍具有全能性。

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答案:(1)XX 或 XY 显微操作 胚胎移植

(2)遗传物质

(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响 (4)动物已分化的体细胞的细胞核具有全能性 7.(2016· 全国卷Ⅲ· T40)图(a)中的三个 DNA 片段上依次表示出了 EcoRⅠ、 BamH Ⅰ和 Sau3AⅠ三种限制性核酸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 EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切点是唯一的)。

根据基因工程的有关知识,回答下列问题: (1)经 BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被 后的产物连接,理由是 。 酶切

(2)若某人利用图(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 ,不能表达的原因是 。

(3)DNA 连接酶是将两个 DNA 片段连接起来的酶,常见的有 ,其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是

和 。

【解题指南】 (1)图示信息:图(a)中三种酶的识别序列,图(b)中终止子、 启动子、 图 c 中目的基因的插入位置。

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(2)关键知识:只有两种限制性核酸内切酶剪切时识别的序列相同时,才能被 DNA 连接酶连接;启动子是启动目的基因转录的 ,终止子终止转录过程 ,插入二者之 间的目的基因才能正常表达。 【解析】本题主要考查限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶的作用及基因表达载体 的构建。 (1)BamHⅠ和 Sau3AⅠ的共同识别序列是—GATC—,二者切割形成的黏性末端相 同,可以被 DNA 连接酶连接。 (2)在基因表达载体中 ,启动子应位于目的基因的前端 ,终止子应位于目的基因 的后端,这样目的基因才能顺利地转录并完成翻译过程 ,即顺利表达 ,图中所示 甲、丙均不符。 (3)常见的 DNA 连接酶有 T4DNA 连接酶和 E· coliDNA 连接酶,T4DNA 连接酶既能连 接黏性末端,又能连接平末端。 答案:(1)Sau3AⅠ 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(其他合理答案亦可) (3)E·coliDNA 连接酶 T4DNA 连接酶 T4DNA 连接酶

【易错警示】(1)不能正确分析启动子和终止子的作用,对目的基因能否顺利表 达判断不清。 (2)书写有误,如误将“连接酶”写成“连结酶” 。 8.(2016·海南高考·T31)基因工程又称为 DNA 重组技术,回答相关问题: (1)在基因工程中,获取目的基因主要有两大途径,即 分离。 (2)利用某植物的成熟叶片为材料,同时构建 cDNA 文库和基因组文库,两个文库 相比,cDNA 文库中含有的基因数目比基因组文库中的少,其原因是 。 (3)在基因表达载体中,启动子是 聚合酶识别并结合的部位。若采用 和从 中

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原核生物作为基因表达载体的受体细胞,最常用的原核生物是



(4)将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时,常用的携带目的基因的金属颗粒 有 和 颗粒。

【解析】本题主要考查目的基因的获取方法、基因表达载体的构建方法、目的 基因导入植物细胞的方法。 (1)在基因工程中,获取目的基因主要有两大途径,既可在核苷酸序列已知的情 况下人工合成,也可用限制酶对生物材料的 DNA 切割,再选取。 (2)cDNA 文库是由 mRNA 反转录获得的,其中只含有叶细胞已转录(或已表达)的基 因,而基因组文库中含有该植物的全部基因。 (3)在基因表达载体中,启动子是 RNA 聚合酶识别并结合的部位。若采用原核生 物作为基因表达载体的受体细胞,最常用的原核生物是大肠杆菌。 (4)将目的基因通过基因枪法导入植物细胞时,常用的携带目的基因的金属颗粒 有金粉和钨粉颗粒。 答案:(1)人工合成 生物材料(其他合理答案亦可) (2)cDNA 文库中只含有叶细胞已转录(或已表达)的基因,而基因组文库中含有该 植物的全部基因(其他合理答案亦可) (3)RNA 大肠杆菌(或细菌) (4)金粉 钨粉

9.(2016·江苏高考·T33)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 BamHⅠ ↓ 识别序列及 切割位点 GGATCC CCTAGG ↑ BclⅠ ↓ TGATCA ACTAGT ↑ Sau3AⅠ ↓ GATC CTAG ↑ HindⅢ ↓ AAGCTT TTCGAA ↑

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(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒,应选用 种限制酶切割,酶切后的载体和目的基因片段,通过 重组质粒。为了扩增重组质粒,需将其转入处于 菌。

两 酶作用后获得 态的大肠杆

(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 2中 ,平板上长出的菌落,常用 PCR 鉴定,所用的引物组成为图 。

(3)若 BamHⅠ酶切的 DNA 末端与 BclⅠ酶切的 DNA 末端连接,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 Sau3AⅠ切图 1 质粒最多可能获得 【解题指南】解答本题需要注意两方面: (1)从表格中分析各种限制酶的识别序列和切割位点。 (2)构建重组质粒时选择的限制酶不能将质粒上的标记基因全部破坏。 【解析】本题主要考查基因工程的原理与应用。 (1)从图 2 中看出,目的基因的两侧含有 4 种限制酶的切点,但是质粒的两个标记 基因中都含有 BamHⅠ的切点,因此不能用 BamHⅠ切割质粒,只能用 BclⅠ和 HindⅢ限制酶来切割目的基因和质粒。酶切后的载体和目的基因片段,通过 DNA 连接酶作用后获得重组质粒。如果将重组质粒转入大肠杆菌,需要先用 CaCl2 处 理大肠杆菌,使其处于能吸收周围环境中 DNA 分子的感受态。 (2)重组质粒中只含有四环素抗性基因这一个标记基因,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四环素,凡是能在平板上长出的菌 种大小不同的 DNA 片段。

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落,就是含有重组质粒的大肠杆菌。 如果用 PCR 扩增目的基因,所用的引物为图 2 中引物甲和引物丙,因为这两个引物与模板链结合后能完成目的基因的复制。 (3)BamHⅠ酶切的 DNA 末端是 接部位的 6 个碱基对序列为 ,BclⅠ酶切的 DNA 末端是 ,那么连接后连

,对于该部位,这两种酶都不能切

开,因为连接以后的碱基序列中没有 BamHⅠ和 BclⅠ能识别的酶切位点。 (4)因为质粒的 BamHⅠ和 BclⅠ酶的识别序列中都有 Sau3AⅠ酶的识别序列和切 割位点,所以用 Sau3AⅠ切图 1 质粒最多可能获得 7 种大小不同的 DNA 片段。 Sau3A Ⅰ切点及得到的 7 种大小不同的 DNA 片段如下:

切点在 1 的位置可以得到一个 DNA 片段。

切点在 1 和 2 的位置可以得到 2 个 DNA 片段。

切点在 1 和 3 的位置可以得到 2 个 DNA 片段。

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切点在 2 和 3 的位置可以得到 2 个 DNA 片段。 答案:(1)BclⅠ和 HindⅢ (DNA)连接 感受 (2)四环素 引物甲和引物丙 (3) 都不能 (4)7

10.(2016· 天津高考 T7)人血清白蛋白(HSA)具有重要的医用价值,只能从人血浆 中制备。下图是以基因工程技术获取重组 HSA(rHSA)的两条途径。

(1)为获取 HSA 基因,首先需采集人的血液,提取

合成总 cDNA,然后以

cDNA 为模板,采用 PCR 技术扩增 HSA 基因。 下图中箭头表示一条引物结合模板的 位置及扩增方向,请用箭头在方框内标出另一条引物的位置及扩增方向。

(2)启动子通常具有物种及组织特异性,构建在水稻胚乳细胞内特异表达 rHSA 的 载体,需要选择的启动子是 A.人血细胞启动子 C.大肠杆菌启动子 (填写字母,单选)。 B.水稻胚乳细胞启动子 D.农杆菌启动子

(3) 利 用 农 杆 菌 转 化 水 稻 受 体 细 胞 的 过 程 中 , 需 添 加 酚 类 物 质 , 其 目 的 是 。

(4)人体合成的初始 HSA 多肽,需要经过膜系统加工形成正确的空间结构才能有 活性。与途径Ⅱ相比,选择途径Ⅰ获取 rHSA 的优势是 。

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(5)为证明 rHSA 具有医用价值,须确认 rHSA 与 【解题指南】解答本题的关键有三点:

的生物学功能一致。

(1)掌握用 PCR 技术扩增 HSA 基因的方法,明确引物的作用。 (2)理解酚类物质在农杆菌转化过程中的作用。 (3)明确膜系统在蛋白质加工过程中的作用。 【解析】本题主要考查基因工程的基本操作步骤和基因工程的应用等相关知识。 (1)合成总 cDNA 需要提取细胞中的所有 mRNA,再通过逆转录过程获得。采用 PCR 技术扩增 HSA 基因时,两条引物分别与每条模板链的 3'端结合,扩增的方向相反。 (2) 因为启动子通常具有物种及组织特异性 , 所以在水稻胚乳细胞内特异表达 rHSA 时,需要选择水稻胚乳细胞的启动子。 (3)农杆菌转化水稻受体细胞的过程中,酚类物质可以吸引农杆菌移向水稻受体 细胞,有利于目的基因的转移。 (4)水稻是具有生物膜系统的真核生物,水稻细胞能对初始 rHSA 多肽进行高效加 工,而大肠杆菌是原核生物,原核细胞中没有内质网、高尔基体等具膜结构的细 胞器,不能对初始 rHSA 多肽进行高效加工。 (5)为证明 rHSA 具有医用价值,须确认 rHSA 与天然的 HSA 生物学功能一致。 答案:(1)总 RNA(或 mRNA)

(2)B (3)吸引农杆菌移向水稻受体细胞,有利于目的基因成功转化 (4)水稻是真核生物,具有膜系统,能对初始 rHSA 多肽进行高效加工 (5)HSA 11.(2016·浙江高考·自选 T18) (一)下面是关于获得能产生人干扰素大肠杆菌的问题。请回答: (1)用限制性核酸内切酶识别人干扰素基因和质粒中一段特定的

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并切割,然后用 因的 A.双链环状

连接形成重组 DNA。该质粒是一种含抗生素抗性基 核酸分子。 B.单链环状 C.双链线状 D.单链线状 的培养基

(2)将含人干扰素基因的重组质粒导入大肠杆菌,经含有 筛选等过程,最终获得能产生人干扰素的大肠杆菌。 (二)某农户建立了小型的“蔬菜-鸡、猪-沼气”系统。请回答: (1)这一系统属于人工干预下的 产者、消费者和 者的投入与产出外,还要考虑

生态系统,其生物组成成分包括生

,在分析该生态系统的经济效益时,除了考虑这三 的投入。 的生

(2)在该生态系统中,利用发酵技术产生沼气开发生物能属于 态工程。 A.生物多样性保护和持续利用 B.节水和废水处理与利用 C.山区小流域综合治理与开发 D.洁净及可再生能源系统组合利用 【解析】本题主要考查基因工程与生态工程的有关知识。

(一)(1)限制性核酸内切酶能识别 DNA 分子上特定的核苷酸序列,DNA 连接酶能将 DNA 片段连接起来,质粒是双链环状 DNA 分子。 (2)质粒中含有抗生素抗性基因,含有重组 DNA 分子的细胞能在含有抗生素的培 养基中生存,利用这一点在基因工程中筛选工程菌。 (二)(1)小型的“蔬菜-鸡、猪-沼气”系统属于人工干预下的庭院生态系统,该 生态系统中生物组成成分包括生产者、消费者和分解者,在分析该生态系统的经 济效益时,除了考虑这三者的投入与产出外,还要考虑劳动者的投入。 (2)利用发酵技术产生沼气开发生物能属于洁净及可再生能源系统组合利用的 生态工程。 答案:(一)(1)核苷酸序列 DNA 连接酶 A

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(2)抗生素 (二)(1)庭院 分解者 (2)D 劳动者


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