(統(tǒng)考版)高考生物二輪復(fù)習(xí) 課后限時(shí)集訓(xùn)18 基因工程和細(xì)胞工程-人教版高三全冊(cè)生物試題

.課后限時(shí)集訓(xùn)(十八)基因工程和細(xì)胞工程(建議用時(shí)：40 分鐘)(教師用書(shū)獨(dú)具)非選擇題1(2018·全國(guó)卷)回答下列問(wèn)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(dǎo)入大腸桿 菌 細(xì) 胞 中 進(jìn) 行 了 表 達(dá) 。 該 研 究 除 證 明 了 質(zhì) 粒 可 以 作 為 載 體 外 ， 還 證 明 了 _(答出兩點(diǎn)即可)。(2)體外重組的質(zhì)?？赏ㄟ^(guò) Ca2參與的_方法導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)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(guò)侵染的方法將重組的噬菌體 DNA導(dǎo)入宿主細(xì)胞。在細(xì)菌、心肌細(xì)胞、葉肉細(xì)胞中，可作為重組噬菌體宿主細(xì)胞的是_。(3)真核生物基因(目的基因)在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)時(shí)，表達(dá)出的蛋白質(zhì)可能會(huì)被降解。為防止蛋白質(zhì)被降解，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用 _的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，在蛋 白質(zhì)純化的過(guò)程中應(yīng)添加_的抑制劑。解析 (1)兩位科學(xué)家將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞中并進(jìn)行了表達(dá)，因此，該研究可以證明：質(zhì)粒可以作為載體、真核細(xì)胞的基因在原核細(xì)胞中也可以表達(dá)(不同生物共用一套密碼子)、體外重組的質(zhì)?？梢赃M(jìn)入受體細(xì)胞等。(2)目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程稱為轉(zhuǎn)化，將質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌時(shí)，常用的轉(zhuǎn)化方法是用 Ca2處理大腸桿菌細(xì)胞，使其處于感受態(tài)。噬菌體 DNA 沒(méi)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(guò)程。噬菌體多寄生在細(xì)菌中，但不能寄生在心肌細(xì)胞和葉肉細(xì)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(shí)驗(yàn)中應(yīng)選用蛋白酶缺陷型的大腸桿菌作為受體細(xì)胞。 同理，在蛋白質(zhì)純化過(guò)程中，也不能使蛋白質(zhì)降解，因此，應(yīng)添加蛋白酶抑制劑。答案 (1)體外重組的質(zhì)?？梢赃M(jìn)入受體細(xì)胞；真核生物基因可在原核細(xì)胞中表達(dá) (2) 轉(zhuǎn)化 外殼蛋白(或噬菌體蛋白) 細(xì)菌 (3)蛋白酶缺陷型 蛋白酶2大腸桿菌 半乳糖苷酶 (Z 酶)可催化底物(Xgal)水解產(chǎn)生藍(lán)色物質(zhì)。 在 pUC18 質(zhì)粒中，lacZ 編碼 Z 酶氨基端的一個(gè)片段(稱為 肽 )，該質(zhì)粒結(jié)構(gòu)及限制酶識(shí)別位點(diǎn)如圖甲所示。已知 肽、缺失 肽的 Z 酶片段單獨(dú)存在時(shí)均無(wú) Z 酶活性，共同存在時(shí)就會(huì)表現(xiàn)出 Z 酶活性。利用圖乙中的 DNA 片段與 pUC18 質(zhì)粒進(jìn)行基因工程操作。DOC 版.甲乙(1)限制酶能催化雙鏈 DNA 分子中_(填化學(xué)鍵名稱)的斷裂。本實(shí)驗(yàn)可使用限制酶_處理 pUC18 質(zhì)粒和圖乙中的 DNA 片段，再通過(guò) 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到含氨芐青霉素的固體培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，由于未發(fā)生轉(zhuǎn)化的大腸桿菌沒(méi)有該質(zhì)粒，因而不具有 _，在該培養(yǎng)基上不能生 長(zhǎng)。從功能上劃分，該培養(yǎng)基屬于_培養(yǎng)基。(3)當(dāng)上述培養(yǎng)基中含有 Xgal 時(shí)，生長(zhǎng)出的菌落有藍(lán)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?yàn)?_。為保證能通過(guò)菌落顏色辨別出含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌，本實(shí)驗(yàn)作為受體細(xì)胞的大腸桿菌中 Z 酶基因應(yīng)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可破壞目的基因，而質(zhì)粒和目的基因兩側(cè)都有限制酶 Sal識(shí)別位點(diǎn)，因此本 實(shí)驗(yàn)可使用限制酶 Sal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(méi)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(zhǎng)。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 Sal分別處理過(guò)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 半乳糖苷酶 (Z 酶)，不能催化底物(Xgal)水解產(chǎn)生藍(lán)色物質(zhì)，故菌落呈白色。已知 肽、缺失 肽的 Z 酶片段單獨(dú)存在時(shí)均無(wú) Z 酶活性，共同存在時(shí)就會(huì)表現(xiàn)出 Z 酶活性，為保證能通過(guò)菌落顏色辨別出含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌，本實(shí)驗(yàn)作為受體細(xì)胞的大腸桿菌中 Z 酶基因應(yīng)滿足的條件是編碼 肽的 DNA 序列缺失，其他序 列正常。答案(1)磷酸二酯鍵Sal (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 肽編碼 肽的 DNA 序列缺失，其他序列正常3(2019·全國(guó)卷)培養(yǎng)胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過(guò)程如圖所示。 切取潔凈的 對(duì)根段進(jìn) 切取1 cm3左右?guī)в?胡蘿卜根段 行消毒 形成層的組織塊DOC 版. 接種組 誘導(dǎo)組織塊形 誘導(dǎo)愈傷組織 織塊 成愈傷組織 形成試管苗 回答下列問(wèn)題。(1)利用胡蘿卜根段進(jìn)行組織培養(yǎng)可以形成試管苗。用分化的植物細(xì)胞可以培養(yǎng)成完整的 植株，這是因?yàn)橹参锛?xì)胞具有_。(2)步驟切取的組織塊中要帶有形成層，原因是_。(3) 從 步 驟 到 步 驟 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(guò) 細(xì) 胞 的 _過(guò)程，最終可形成試管苗。(4)步驟要進(jìn)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)分化的植物細(xì)胞可以培養(yǎng)成完整的植株，這是因?yàn)橹参锛?xì)胞具有全能性。(2)在本實(shí)驗(yàn)中，切取胡蘿卜塊時(shí)要切取含有形成層的部分，原因是形成層容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。 (3)決定植物細(xì)胞脫分化和再分化的關(guān)鍵因素是植物激素的種類和比例，步驟(誘導(dǎo)愈傷組織形成 )和步驟(誘導(dǎo)愈傷組織分化形成試管苗 ) 所需的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例不同，故從步驟到步驟需更換培養(yǎng)基。愈傷組織通過(guò)細(xì)胞的再分化過(guò)程形成試管苗。(4)步驟需要進(jìn)行光照培養(yǎng)，其作用是誘導(dǎo)葉綠素的形成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用。(5)組織培養(yǎng)沒(méi)有經(jīng)過(guò)兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合，因此屬于無(wú)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(或形成完整植株所需的全部基因) (2)形成層容易誘導(dǎo)形成愈傷組織 (3)誘導(dǎo)愈傷組織形成和誘導(dǎo)愈傷組織分化形成試管苗所需的生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素的比例不同性 無(wú)性分化 (或再分化) (4)誘導(dǎo)葉綠素的形成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用 (5)遺傳特4下表表示高等動(dòng)植物親代個(gè)體產(chǎn)生新個(gè)體的 3 種不同途徑，請(qǐng)據(jù)表分析并回答問(wèn)題：生物動(dòng)植物植物DOC 版.途徑甲乙主要流程親代個(gè)體受精卵胚新個(gè)體親代個(gè)體體細(xì)胞胚狀體新個(gè)體.動(dòng)物丙親代個(gè)體核移植細(xì)胞早期胚胎新個(gè)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)育成新個(gè)體都需要經(jīng)過(guò)細(xì)胞的_。(2)相比于甲，乙、丙途徑在應(yīng)用上的優(yōu)點(diǎn)是_。乙途徑依據(jù)的原理是_，動(dòng)物一般采用丙而不采用乙途徑繁殖新個(gè)體的原因是 _。(3) 丙 途 徑 中 ， 從 早 期 胚 胎 新 個(gè) 體 的 流 程 中 還 需 要 進(jìn) 行 的 生 物 工 程 技 術(shù) 是_。該途徑獲得的新個(gè)體與供核的親代個(gè)體性狀不完全相同的原因是 _。(4)若從乙、丙途徑獲得的新個(gè)體中各取一小塊組織進(jìn)行體外培養(yǎng)。下列敘述錯(cuò)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(guò)程需要持續(xù)光照，后者可在暗處培養(yǎng)d.兩者培養(yǎng)過(guò)程中均需要保證無(wú)菌條件防止雜菌污染解析 (1)分析題表可知：甲表示動(dòng)植物正常有性生殖的過(guò)程；乙表示植物組織培養(yǎng)產(chǎn)生新個(gè)體的過(guò)程，為無(wú)性繁殖；丙表示通過(guò)核移植產(chǎn)生新個(gè)體的方式，生殖方式為無(wú)性繁殖。三種途徑中由胚(胚狀體或早期胚胎 )發(fā)育成新個(gè)體都需要經(jīng)過(guò)細(xì)胞的分裂、分化才能完成新個(gè)體的發(fā)育過(guò)程。(2)相比于甲，乙、丙途徑在應(yīng)用上的優(yōu)點(diǎn)是快速繁殖優(yōu)良品種。乙途徑為植物組織培養(yǎng)，該過(guò)程的原理是植物體細(xì)胞的全能性，由于高度分化的動(dòng)物體細(xì)胞的全能性受到限制，分化潛能弱，故動(dòng)物繁殖新個(gè)體一般采用丙途徑。(3)丙途徑中，從早期胚胎新個(gè)體的流程中還需要進(jìn)行的生物工程技術(shù)是胚胎移植。胚胎移植是動(dòng)物細(xì)胞工程產(chǎn)生新個(gè)體的最后一步，該途徑獲得的新個(gè)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(jìn)而卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會(huì)對(duì)克隆動(dòng)物的性狀產(chǎn)生影響，故新個(gè)體性狀與供核親本不完全相同。(4)植物組織離體后直接進(jìn)行組織培養(yǎng)操作，不需先用鹽酸解離，后者為動(dòng)物細(xì)胞需先用胰蛋白酶處理，分散成單個(gè)細(xì)胞再進(jìn)行培養(yǎng)，a 錯(cuò)誤；前者培養(yǎng)過(guò)程為植物組織培養(yǎng)，培養(yǎng)基中一般加入蔗糖，后者為動(dòng)物細(xì)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(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)，可在適宜條件下培養(yǎng)，c 錯(cuò)誤；兩者培養(yǎng)過(guò)程中均需要保證無(wú)菌條件，這是實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)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(xì)胞的全能性 DOC 版.高度分化的動(dòng)物體細(xì)胞的全能性受到限制，分化潛能弱 (3)胚胎移植.卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會(huì)對(duì)克隆動(dòng)物的性狀產(chǎn)生影響 (4)ac5(2020·山東等級(jí)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(qiáng)?？蒲腥藛T將能表達(dá)出基因編輯系統(tǒng)的 DNA 序列轉(zhuǎn)入水稻，實(shí)現(xiàn)了對(duì)直鏈淀粉合成酶基 因(Wx 基因)啟動(dòng)子序列的定點(diǎn)編輯，從而獲得了 3 個(gè)突變品系。(1)將能表達(dá)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(shí)，所需的酶是_，重組載體進(jìn)入水稻細(xì)胞并在細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過(guò)程稱為_(kāi)。 (2)根據(jù)啟動(dòng)子的作用推測(cè)，Wx 基因啟動(dòng)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(gè)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 _。(3)為檢測(cè)啟動(dòng)子變化對(duì) Wx 基因表達(dá)的影響，科研人員需要檢測(cè) Wx 基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的 mRNA(Wx mRNA)的量。檢測(cè)時(shí)分別提取各品系胚乳中的總 RNA，經(jīng)_過(guò)程獲得總 cDNA。 通 過(guò) PCR 技 術(shù) 可 在 總 cDNA 中 專 一 性 地 擴(kuò) 增 出 Wx 基 因 的 cDNA ， 原 因 是 _。(4)各品系 Wx mRNA 量的檢測(cè)結(jié)果如圖所示，據(jù)圖推測(cè)糯性最強(qiáng)的品系為_(kāi)，原因 是_。解析 (1)限制性核酸內(nèi)切酶能夠識(shí)別雙鏈 DNA 分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個(gè)核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開(kāi)；DNA 連接酶能將 DNA 片段拼接起來(lái)。將能表達(dá)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(shí)，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(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的 過(guò)程。(2)啟動(dòng)子是 RNA 聚合酶識(shí)別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄出 mRNA。Wx 基因啟動(dòng)子 序列的改變影響了 RNA 聚合酶與啟動(dòng)子的識(shí)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(dá)量改變。根據(jù)題干信息可知，基因編輯系統(tǒng)是對(duì)啟動(dòng)子序列進(jìn)行定點(diǎn)編輯，由于編碼直鏈淀粉合成酶的堿基序列中不含啟動(dòng)子，所以與野生型水稻相比，3 個(gè)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沒(méi)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(guò)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(guò) PCR 技術(shù)可在總 cDNA 中專一性地?cái)U(kuò)增出 Wx 基因的 cDNA。(4)mRNADOC 版.是蛋白質(zhì)合成的直接模板，根據(jù)題圖分析可知，4 個(gè)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(qiáng)。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(dòng)子的識(shí)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(dòng)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(shè)計(jì)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(qiáng)DOC 版.