（統(tǒng)考版）高考生物二輪復習 課后限時集訓18 基因工程和細胞工程（含解析）-人教版高三生物試題

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1、課后限時集訓(十八)　基因工程和細胞工程 (建議用時：40分鐘) (教師用書獨具) 非選擇題 1．(2018·全國卷Ⅰ)回答下列問題： (1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導入大腸桿菌細胞中進行了表達。該研究除證明了質(zhì)?？梢宰鳛檩d體外，還證明了____________________(答出兩點即可)。 (2)體外重組的質(zhì)粒可通過Ca2＋參與的________方法導入大腸桿菌細胞；而體外重組的噬菌體DNA通常需與________組裝成完整噬菌體后，才能通過侵染的方法將重組的噬菌體DNA導入宿主細胞。在細菌、心肌細胞、葉肉細胞中，可作

2、為重組噬菌體宿主細胞的是________。 (3)真核生物基因(目的基因)在大腸桿菌細胞內(nèi)表達時，表達出的蛋白質(zhì)可能會被降解。為防止蛋白質(zhì)被降解，在實驗中應選用__________________的大腸桿菌作為受體細胞，在蛋白質(zhì)純化的過程中應添加________的抑制劑。 [解析]　(1)兩位科學家將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導入大腸桿菌細胞中并進行了表達，因此，該研究可以證明：質(zhì)?？梢宰鳛檩d體、真核細胞的基因在原核細胞中也可以表達(不同生物共用一套密碼子)、體外重組的質(zhì)?？梢赃M入受體細胞等。(2)目的基因進入受體細胞內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程稱為轉(zhuǎn)化，將質(zhì)粒導入大腸

3、桿菌時，常用的轉(zhuǎn)化方法是用Ca2＋處理大腸桿菌細胞，使其處于感受態(tài)。噬菌體DNA沒有侵染能力，體外重組的噬菌體DNA通常需與外殼蛋白組裝成完整噬菌體后才能完成侵染過程。噬菌體多寄生在細菌中，但不能寄生在心肌細胞和葉肉細胞中。(3)若要使蛋白質(zhì)不被降解，則大腸桿菌體內(nèi)不能存在蛋白酶，因此，實驗中應選用蛋白酶缺陷型的大腸桿菌作為受體細胞。同理，在蛋白質(zhì)純化過程中，也不能使蛋白質(zhì)降解，因此，應添加蛋白酶抑制劑。 [答案]　(1)體外重組的質(zhì)?？梢赃M入受體細胞；真核生物基因可在原核細胞中表達　(2)轉(zhuǎn)化　外殼蛋白(或噬菌體蛋白)　細菌　(3)蛋白酶缺陷型　蛋白酶 2．大腸桿菌β-半乳糖苷酶(Z酶)

4、可催化底物(X-gal)水解產(chǎn)生藍色物質(zhì)。在pUC18質(zhì)粒中，lacZ′編碼Z酶氨基端的一個片段(稱為α-肽)，該質(zhì)粒結(jié)構(gòu)及限制酶識別位點如圖甲所示。已知α-肽、缺失α-肽的Z酶片段單獨存在時均無Z酶活性，共同存在時就會表現(xiàn)出Z酶活性。利用圖乙中的DNA片段與pUC18質(zhì)粒進行基因工程操作。 甲　　　　　　　　　乙 (1)限制酶能催化雙鏈DNA分子中______________(填化學鍵名稱)的斷裂。本實驗可使用限制酶______________處理pUC18質(zhì)粒和圖乙中的DNA片段，再通過DNA連接酶連接，獲得含目的基因的重組質(zhì)粒。 (2)用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，然后將大腸桿菌接種

5、到含氨芐青霉素的固體培養(yǎng)基上進行培養(yǎng)，由于未發(fā)生轉(zhuǎn)化的大腸桿菌沒有該質(zhì)粒，因而不具有________，在該培養(yǎng)基上不能生長。從功能上劃分，該培養(yǎng)基屬于________培養(yǎng)基。 (3)當上述培養(yǎng)基中含有X-gal時，生長出的菌落有藍色和白色兩種類型，其中含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌的菌落顏色為_____________，這是因為_________________。為保證能通過菌落顏色辨別出含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌，本實驗作為受體細胞的大腸桿菌中Z酶基因應滿足的條件是_______________。 [解析]　(1)限制酶能催化雙鏈DNA分子中磷酸二酯鍵的斷裂，將DNA降解。從圖中可知，限制酶Hind

6、Ⅲ可破壞目的基因，而質(zhì)粒和目的基因兩側(cè)都有限制酶SalⅠ識別位點，因此本實驗可使用限制酶SalⅠ處理pUC18質(zhì)粒和圖乙中的DNA片段。 (2)重組質(zhì)粒上有氨芐青霉素抗性基因，由于未發(fā)生轉(zhuǎn)化的大腸桿菌沒有該質(zhì)粒，因而不具有氨芐青霉素抗性，在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上不能生長。從功能上劃分，該培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基，選擇了含重組質(zhì)粒的大腸桿菌。 (3)從圖中可知，重組質(zhì)粒是用酶SalⅠ分別處理過的質(zhì)粒和目的基因片段形成的，重組質(zhì)粒的lacZ′基因被破壞，不能合成β-半乳糖苷酶(Z酶)，不能催化底物(X-gal)水解產(chǎn)生藍色物質(zhì)，故菌落呈白色。已知α-肽、缺失α-肽的Z酶片段單獨存在時均無Z酶活性，共

7、同存在時就會表現(xiàn)出Z酶活性，為保證能通過菌落顏色辨別出含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌，本實驗作為受體細胞的大腸桿菌中Z酶基因應滿足的條件是編碼α-肽的DNA序列缺失，其他序列正常。 [答案]　(1)磷酸二酯鍵　SalⅠ　(2)氨芐青霉素抗性　選擇　(3)白色　目的基因與質(zhì)粒連接后使lacZ′被破壞，不能合成α-肽　編碼α-肽的DNA序列缺失，其他序列正常 3．(2019·全國卷Ⅲ)培養(yǎng)胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過程如圖所示。 →→→ 　?、佟　　　　、凇　　　　　、? →→ 　?、堋?　　⑤　　　　　?、? 回答下列問題。 (1)利用胡蘿卜根段進行組織培養(yǎng)可以形成試管苗。用分化

8、的植物細胞可以培養(yǎng)成完整的植株，這是因為植物細胞具有__________________。 (2)步驟③切取的組織塊中要帶有形成層，原因是__________________。 (3)從步驟⑤到步驟⑥需要更換新的培養(yǎng)基，其原因是________________________________________。在新的培養(yǎng)基上愈傷組織通過細胞的________過程，最終可形成試管苗。 (4)步驟⑥要進行照光培養(yǎng)，其作用是___________________。 (5)經(jīng)組織培養(yǎng)得到的植株，一般可保持原品種的__________，這種繁殖方式屬于________繁殖。 [解析]　(1)分化

9、的植物細胞可以培養(yǎng)成完整的植株，這是因為植物細胞具有全能性。(2)在本實驗中，切取胡蘿卜塊時要切取含有形成層的部分，原因是形成層容易誘導形成愈傷組織。(3)決定植物細胞脫分化和再分化的關鍵因素是植物激素的種類和比例，步驟⑤(誘導愈傷組織形成)和步驟⑥(誘導愈傷組織分化形成試管苗)所需的生長素和細胞分裂素的比例不同，故從步驟⑤到步驟⑥需更換培養(yǎng)基。愈傷組織通過細胞的再分化過程形成試管苗。(4)步驟⑥需要進行光照培養(yǎng)，其作用是誘導葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用。(5)組織培養(yǎng)沒有經(jīng)過兩性生殖細胞的結(jié)合，因此屬于無性繁殖，組織培養(yǎng)得到的植株保持了原品種的遺傳特性。 [答案]　(1)全能性(

10、或形成完整植株所需的全部基因)　(2)形成層容易誘導形成愈傷組織　(3)誘導愈傷組織形成和誘導愈傷組織分化形成試管苗所需的生長素和細胞分裂素的比例不同　分化(或再分化)　(4)誘導葉綠素的形成，使試管苗能夠進行光合作用　(5)遺傳特性　無性 4．下表表示高等動植物親代個體產(chǎn)生新個體的3種不同途徑，請據(jù)表分析并回答問題： 生物 途徑 主要流程 動植物 甲 親代個體→受精卵→胚→新個體 植物 乙 親代個體→體細胞→胚狀體→新個體 動物 丙 親代個體→核移植細胞→早期胚胎→新個體 (1)甲、乙、丙途徑中屬于有性生殖的是________，三種途徑中由胚(胚狀體或早期胚胎)發(fā)

11、育成新個體都需要經(jīng)過細胞的________________。 (2)相比于甲，乙、丙途徑在應用上的優(yōu)點是__________________。乙途徑依據(jù)的原理是____________________________，動物一般采用丙而不采用乙途徑繁殖新個體的原因是________________________________________。 (3)丙途徑中，從早期胚胎→新個體的流程中還需要進行的生物工程技術是______________________。該途徑獲得的新個體與供核的親代個體性狀不完全相同的原因是_________________________。 (4)若從乙、丙途徑獲

12、得的新個體中各取一小塊組織進行體外培養(yǎng)。下列敘述錯誤的有________(填字母)。 a．前者需先用鹽酸解離，后者需先用胰蛋白酶處理 b．前者培養(yǎng)基中一般加入蔗糖，后者一般加入葡萄糖 c．前者培養(yǎng)過程需要持續(xù)光照，后者可在暗處培養(yǎng) d.兩者培養(yǎng)過程中均需要保證無菌條件防止雜菌污染 [解析]　(1)分析題表可知：甲表示動植物正常有性生殖的過程；乙表示植物組織培養(yǎng)產(chǎn)生新個體的過程，為無性繁殖；丙表示通過核移植產(chǎn)生新個體的方式，生殖方式為無性繁殖。三種途徑中由胚(胚狀體或早期胚胎)發(fā)育成新個體都需要經(jīng)過細胞的分裂、分化才能完成新個體的發(fā)育過程。(2)相比于甲，乙、丙途徑在應用上的優(yōu)點是快速

13、繁殖優(yōu)良品種。乙途徑為植物組織培養(yǎng)，該過程的原理是植物體細胞的全能性，由于高度分化的動物體細胞的全能性受到限制，分化潛能弱，故動物繁殖新個體一般采用丙途徑。(3)丙途徑中，從早期胚胎→新個體的流程中還需要進行的生物工程技術是胚胎移植。胚胎移植是動物細胞工程產(chǎn)生新個體的最后一步，該途徑獲得的新個體的遺傳物質(zhì)由供核親代的核基因和供質(zhì)親代的質(zhì)基因共同組成，進而卵母細胞的細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響，故新個體性狀與供核親本不完全相同。(4)植物組織離體后直接進行組織培養(yǎng)操作，不需先用鹽酸解離，后者為動物細胞需先用胰蛋白酶處理，分散成單個細胞再進行培養(yǎng)，a錯誤；前者培養(yǎng)過程為植物組織培養(yǎng)

14、，培養(yǎng)基中一般加入蔗糖，后者為動物細胞培養(yǎng)，培養(yǎng)液中一般加入葡萄糖，b正確；前者為植物組織培養(yǎng)，前期不需要光，后期需要持續(xù)光照，后者為動物細胞培養(yǎng)，可在適宜條件下培養(yǎng)，c錯誤；兩者培養(yǎng)過程中均需要保證無菌條件，這是實驗成功的關鍵，d正確。 [答案]　(1)甲　分裂和分化(或分裂、分化、衰老、凋亡等)　(2)快速繁殖優(yōu)良品種　植物體細胞的全能性　高度分化的動物體細胞的全能性受到限制，分化潛能弱　(3)胚胎移植　卵母細胞的細胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響　(4)ac 5．(2020·山東等級考)水稻胚乳中含直鏈淀粉和支鏈淀粉，直鏈淀粉所占比例越小糯性越強?？蒲腥藛T將能表達出基因編輯

15、系統(tǒng)的DNA序列轉(zhuǎn)入水稻，實現(xiàn)了對直鏈淀粉合成酶基因(Wx基因)啟動子序列的定點編輯，從而獲得了3個突變品系。 (1)將能表達出基因編輯系統(tǒng)的DNA序列插入Ti質(zhì)粒構(gòu)建重組載體時，所需的酶是________________，重組載體進入水稻細胞并在細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程稱為________。 (2)根據(jù)啟動子的作用推測，Wx基因啟動子序列的改變影響了________________，從而改變了Wx基因的轉(zhuǎn)錄水平。與野生型水稻相比，3個突變品系中Wx基因控制合成的直鏈淀粉合成酶的氨基酸序列________(填“發(fā)生”或“不發(fā)生”)改變，原因是_______________________

16、_______________。 (3)為檢測啟動子變化對Wx基因表達的影響，科研人員需要檢測Wx基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA(Wx mRNA)的量。檢測時分別提取各品系胚乳中的總RNA，經(jīng)________過程獲得總cDNA。通過PCR技術可在總cDNA中專一性地擴增出Wx基因的cDNA，原因是____________________________。 (4)各品系Wx mRNA量的檢測結(jié)果如圖所示，據(jù)圖推測糯性最強的品系為________，原因是____________________________。 [解析]　(1)限制性核酸內(nèi)切酶能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每

17、一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開；DNA連接酶能將DNA片段拼接起來。將能表達出基因編輯系統(tǒng)的DNA序列插入Ti質(zhì)粒構(gòu)建重組載體時，需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的參與。轉(zhuǎn)化是指目的基因進入受體細胞內(nèi)，并且在受體細胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達的過程。(2)啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA。Wx基因啟動子序列的改變影響了RNA聚合酶與啟動子的識別和結(jié)合，從而改變了Wx基因的轉(zhuǎn)錄水平，使直鏈淀粉合成酶基因的表達量改變。根據(jù)題干信息可知，基因編輯系統(tǒng)是對啟動子序列進行定點編輯，由于編碼直鏈淀粉合成酶的堿基序列中不含啟動子，所以與野生型水稻相比，3個突變品系中W

18、x基因控制合成的直鏈淀粉合成酶的氨基酸序列沒有發(fā)生變化。(3)用提取的各品系胚乳中的總RNA合成總cDNA的過程為逆轉(zhuǎn)錄，需要逆轉(zhuǎn)錄酶的參與。由于引物能與Wx基因的cDNA特異性結(jié)合，故通過PCR技術可在總cDNA中專一性地擴增出Wx基因的cDNA。(4)mRNA是蛋白質(zhì)合成的直接模板，根據(jù)題圖分析可知，4個品系中品系3的Wx mRNA量最低，控制合成的直鏈淀粉合成酶最少，直鏈淀粉合成量最少，糯性最強。 [答案]　(1)限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶　轉(zhuǎn)化　(2)RNA聚合酶與啟動子的識別和結(jié)合　不發(fā)生　編碼直鏈淀粉合成酶的堿基序列中不含啟動子　(3)逆轉(zhuǎn)錄(或：反轉(zhuǎn)錄)　引物是根據(jù)Wx基因的一段已知序列設計合成的(或：引物能與Wx基因的cDNA特異性結(jié)合)　(4)品系3　品系3的Wx mRNA最少，控制合成的直鏈淀粉合成酶最少，直鏈淀粉合成量最少，糯性最強