高考生物二轮复习：专题7 第1讲 基因工程和细胞工程课时作业(15)

课时作业(十五) 基因工程和细胞工程

[全员必做题]

1．[2018·安徽芜湖高三一模]请回答基因工程方面的问题：

(1)基因工程中目的基因的来源是______________和______________。

(2)实践中常用某些病毒载体作为基因工程工具,除具备普通“质粒载体”的条件外,还应具有的条件是______________、________________(答出两点即可)。在基因表达载体中,启动子的功能是______________。定性检测目的基因表达产物可采用__________________的方法。

(3)让人干扰素基因在大肠杆菌细胞中正确表达,需要将该目的基因中______________除去；若将该基因表达载体导入牛受精卵细胞常用方法是________________________________

_______________________ __________________________。

(4)假设以大肠杆菌质粒作为运载体,以同种限制酶切割运载体与目的基因,将切割后的运载体、目的基因片段和DNA连接酶混合。在适宜条件下可能产生的环状 DNA 分子有______________、______________、______________。

【解析】 (1)基因工程中目的基因的来源有两个方面：一是从生物材料中分离；二是人工合成目的基因。(2)用某些病毒载体作为基因工程的载体,除具备普通“质粒载体”的条件外,还应具有对靶细胞具有较高的转化效率和在宿主细胞中不会引起免疫排斥等条件。在基因表达载体中,启动子的作用是RNA聚合酶识别并结合的部位,启动转录过程。目的基因表达产物为蛋白质,将它看作抗原,可用抗体进行定性检测,所以检测方法是抗原—抗体杂交法。(3)人干扰素基因是真核基因,与原核基因的区别是含有内含子,所以将人干扰素基因导入大肠杆菌细胞中,要使其正常表达,则需要将该目的基因中内含子除去；若将目的基因表达载体导入牛受精卵细胞常用方法是显微注射法。(4)用环状质粒作为运载体,以同种限制酶切割质粒与目的基因,将切割后的质粒、目的基因片段与DNA连接酶混合,在适宜条件下可能产生的环状 DNA 分子有三种情况：质粒(运载体)自连、目的基因片段自连和质粒(运载体)与目的基因片段相连。

【答案】 (1)从生物材料中分离 人工合成目的基因

(2)对靶细胞具有较高的转化效率 在宿主细胞中不会引起免疫排斥 RNA聚合酶识别并结合的部位,启动转录过程 抗原－抗体杂交

(3)内含子 显微注射法

(4)运载体自连 目的基因片段自连 运载体与目的基因片段相连

2．[2018·安徽滁州高三期末]苹果等果实的果肉细胞液泡中有丰富的无色的多酚类营养物质,其他一些囊泡结构中含有多酚氧化酶(PPO),催化多酚氧化成褐色物质,此过程称为果实褐变。科学家利用基因沉默技术培育了一种不褐变的转基因苹果。回答下列问题：

(1)将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是__________________,该方法中需将目的基因插入到农杆菌的__________________上。

(2)培育不褐变的苹果采用的是第二代基因工程技术,导入的是苹果细胞原本就有的多酚氧化酶基因(PPO基因),当细胞内有许多份PPO基因时,PPO基因____________________形成的mRNA之间容易形成双链

区而失去________________机会,从而导致多酚氧化酶含量大大减少。基因沉默分为转录水平的沉默(TGS)和转录后水平的沉默(PTGS),则培育不褐变苹果的转基因沉默属于______________(填“TGS”或“PTGS”)。

(3)可用________________酶从苹果基因组中切取PPO基因,也可用PCR技术从苹果基因组中克隆出PPO基因,则要实现PCR定点克隆DNA片段,最关键的是设计________________。

【解析】 (1)将目的基因导入植物细胞采用最多的方法是农杆菌转化法,此外还有基因枪法、花粉管通道法等；该方法中,应该将目的基因插入到农杆菌Ti质粒的T－DNA(可转移DNA)上。(2)PPO基因通过转录形成mRNA,若形成的mRNA过多,相互之间容易形成双链区,导致不能正常翻译形成蛋白质(多酚氧化酶),导致多酚氧化酶含量大大降低；由于以上过程导致翻译不能正常进行,因此属于转录后水平的沉默(PTGS)。(3)PPO基因为目的基因,可以利用限制酶对其进行切割；实现PCR定点克隆DNA片段的技术是PCR,该技术最关键是设计引物序列。

【答案】 (1)农杆菌转化法 Ti质粒的T—DNA

(2)转录 翻译 PTGS

(3)限制 引物序列

3．[2018·河南信阳高三大考]如图为某生殖医学中心的“试管婴儿”流程示意图,请回答下列问题：

(1)检测排卵实际上是检测________,排卵前后完成了__________分裂。

(2)在女方卵巢中吸取的卵子要在专门的培养液中培养至________期,精子也要经过________,才具有受精能力。

(3)随着二胎政策开放,众多“高龄产妇”跃跃欲试,但其也面临出生胎儿缺陷多的风险。“唐筛”可以判断胎儿患有先天性愚型的风险程度,先天性愚型属于__________遗传病,患者体内________(填“有”或“没有”)该病的致病基因。

(4)该生育过程属于________繁殖,整个生育过程应用的生物技术有________。

【解析】 (1)排卵是指卵子从卵泡中排出,排卵前后完成了减数第一次分裂。(2)在女方卵巢中吸取的卵子没有发育成熟,要在专门的培养液中培养至MⅡ中期,精子也要经过获能处理,才具有受精能力。(3)先天性愚型是21号染色体多一条,属于染色体异常遗传病,患者体内没有该病的致病基因。(4)试管婴儿应用的技术手段有体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植,该过程属于有性生殖。

【答案】 (1)卵子(是否)从卵泡中排出 减数第一次

(2)减数第二次中 获能处理

(3)染色体异常 没有

(4)有性 体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植

4．[2018·广东省六校高三联考理综试题]我国某些地区常年干旱少雨,将小麦耐旱基因TaLEA3导入到不耐旱的药用植物丹参中,可提高后者的耐旱性。回答下列问题：

(1)TaLEA3基因是种子成熟后期大量表达的一类基因,请推测该基因所表达蛋白的主要功能是______________________________________________________

___________________________________________________。(答出两点即可)

(2)为确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的________,如果检测结果呈阳性,再在田间试验中检测植株的________是否得到提高。

(3)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3：1时,则可推测该耐旱基因的整合情况是______________________________________________。

(4)叶绿体内大多数基因的排列方式、转录与翻译系统均与________(填“原核生物”或“真核生物”)相似,将目的基因导入到叶绿体基因组内能避免传统基因工程所带来的基因污染,其原因是______________________________________________

________________________________________________________________________。

【解析】 (1)TaLEA3基因属于小麦耐旱基因,其表达的蛋白质可以保护细胞中的酶免受细胞脱水而损伤、保护细胞器如线粒体免受细胞脱水而损伤、保护细胞膜免受细胞脱水而损伤。(2)检测耐旱基因是否正确表达,可利用抗原—抗体杂交实验,因此应检测此再生植株中该基因的表达产物。如果检测结果呈阳性,还需要进行个体生物学水平鉴定。需要在田间试验中检测植株的耐旱性是否真正得到提高。(3)二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为3：1时,说明其亲本为杂合体,则可推测一个耐旱基因整合到了不耐旱植株的一条染色体上,而另一条染色体上无耐旱基因。(4)叶绿体内的DNA未与蛋白质结合形成染色体,与原核生物相似。因此叶绿体大多数基因的排列方式、转录与翻译系统均与原核生物相似。将目的基因导入到叶绿体基因组内能避免传统基因工程所带来的基因污染,其原因是叶绿体基因组不会进入花粉中,随花粉传递,而可能造成的“基因逃逸”问题。

【答案】 (1)①保护细胞中的酶免受细胞脱水而损伤 ②保护细胞器如线粒体免受细胞脱水而损伤

③保护细胞膜免受细胞脱水而损伤

(2)表达产物 耐旱性

(3)一个耐旱基因整合到了不耐旱植株的一条染色体上

(4)原核生物 叶绿体基因组不会进入花粉中,随花粉传递,而可能造成的“基因逃逸”问题

5．[2018·河北武邑高三质检]白血病是由于造血干细胞增殖分化异常而引起的恶性增殖性疾病,目前治疗白血病的主要方法是骨髓移植,但骨髓配型的成功率较低,大大限制了白血病的治疗。新生婴儿的脐带血中含有丰富的干细胞,将其采集以后在特定条件下保存,既可以用于自体的细胞移植,也可用于异体干细胞移植。请据此回答下列有关问题：

(1)骨髓移植必须进行骨髓配型实验,原因是防止移植后发生强烈的________；目前临床上通常通过使用免疫抑制剂抑制________的增殖来提髙移植细胞的成活率。使用脐带血干细胞进行异体移植也会发生这

样的问题,但程度会明显减轻,原因是脐带血干细胞相对于成体的骨髓干细胞的________程度低,某些________没有表达。

(2)造血干细胞移植之前先要进行培养,培养时除需要适宜的温度、无菌无毒等环境条件以外,营养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和________等,还要向培养液中通入O2和CO2。通入O2的目的是________,通入CO2的目的是________。

(3)在进行细胞移植前,若对移植的细胞进行基因改造,基因改造是否成功,需要对受体细胞进行检测,在分子水平上检测是否翻译出相应蛋白质的方法是________。

【解析】 (1)因为移植的骨髓相当于抗原,机体会发生免疫排斥反应,所以骨髓移植之前必须进行骨髓配型实验；目前临床上通常通过使用免疫抑制剂抑制T细胞(或T细胞和B细胞)的增殖来提高移植的成活率。脐带血干细胞相对于成体的骨髓干细胞的分化程度低,某些抗原基因没有表达,因此使用脐带血干细胞进行异体移植也会发生这样的问题,但程度会明显减轻。(2)动物细胞培养时除需要适宜的温度、无菌无毒等环境条件以外,营养液通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清或血浆等,还要向培养液中通入氧气和二氧化碳；通入氧气可以保证细胞能够进行有氧呼吸,通入二氧化碳可以维持培养液的pH。(3)对受体细胞进行检测包括分子水平上的检测和个体水平上的检测,在分子水平上检测目的基因是否翻译出相应蛋白质的方法是抗体—抗原杂交。