1、专题突破练专题突破练 15 基因工程和细胞工程基因工程和细胞工程 一、单项选择题 1.(2020 山东滨州三模)下列关于细胞工程和胚胎工程中操作目的的说法,错误的是( ) A.单克隆抗体制备过程中,注射抗原的目的是获得特异性抗体 B.动物细胞培养过程中定期更换培养液的目的是补充营养物质,去除代谢废物 C.胚胎分割时,对内细胞团均等分割的目的是防止影响分割后胚胎的恢复和发育 D.体外受精技术中将精子在一定浓度的肝素溶液中培养目的是诱导精子获能 2.(2020 山东济南 6月三模)白菜和甘蓝均为二倍体生物,科学家利用植物体细胞杂交的方法获得了白 菜甘蓝。它具有生长周期短、耐热性强和易储存等优点。下
2、列叙述错误的是( ) A.用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁体现了酶的专一性 B.白菜甘蓝的产生用到了植物原生质体融合和植物组织培养技术 C.植物体细胞杂交的目的是克服远缘杂交不亲和的障碍获得杂种细胞 D.利用植物体细胞杂交技术培育四倍体白菜甘蓝的过程中不会发生同源染色体联会现象 3.(2020 山东淄博 4月一模)IgM 是机体被病毒侵入后最先分泌的抗体,IgG 是机体感染病毒免疫应答 产生的主要抗体。临床上可通过血清学检测判断机体是否感染病毒,如采用酶联免疫吸附试验 (ELISA)检测患者血清中的 IgG和 IgM,检测试剂盒中的酶标二抗即抗人 IgG抗体和抗人 IgM 抗体。 其原理是将病毒抗
3、原包被在 96 孔酶标板上,加入患者血清,再分别加入辣根过氧化物酶(HRP)标记的 抗人 IgG和抗人 IgM 单克隆抗体,若患者感染过该病毒,就可检出针对该病毒的特异性抗体,相关叙述 错误的是( ) A.与核酸检测相比,该方法操作简单方便,可显著提高检测效率 B.利用单克隆抗体的特性,该方法可检测患者体内病毒是否被清除 C.制备单克隆抗体时,以人 IgG 和人 IgM为抗原分别免疫小鼠 D.制备单克隆抗体时,第一次筛选的目的是获得杂交瘤细胞 4.(2020 山东菏泽 4月一模)2020年初,荷兰某研究所利用蛇干细胞培养出可分泌毒液的蛇毒腺微型 组织,让毒素的获取途径更加安全和简单。下列叙述正
4、确的是( ) A.培养蛇干细胞时 O2的作用是维持培养液 pH的稳定 B.蛇毒腺微型组织基因的表达与蛇干细胞不完全相同 C.利用蛇干细胞的大量增殖即可获得大量分泌毒液的细胞 D.培养蛇毒腺微型组织与哺乳动物细胞培养的条件完全相同 5.(2020 山东济南 5月二模)CRISPR-Cas9 是大肠杆菌等细菌在长期演化过程中形成的一种适应性免 疫防御系统,可用来对抗入侵的部分病毒(DNA)及外源 DNA。其原理是由一条单链向导 RNA 引导 核酸内切酶 Cas9到一个特定的基因位点进行切割。CRISPR-Cas9基因编辑技术是通过设计向导 RNA中 20个碱基的识别序列,可以对目标 DNA上几乎任
5、何一个位置进行删除或添加特定的 DNA 片段,如下图所示。下列相关叙述错误的是( ) A.大肠杆菌等细菌细胞内能合成与入侵病毒(DNA)及外源 DNA互补的 RNA序列 B.识别序列形成杂交区的过程与转录过程的碱基配对方式相同 C.Cas9能专一性破坏双链 DNA 分子中碱基之间的氢键来切割 DNA 分子 D.在被切割后的目标 DNA 中添加特定的 DNA 片段需要 DNA连接酶 6.(2020 山东烟台 6月模拟)科学家通过基因编辑技术置换了人类胚胎干细胞中 FOXO3基因的两个 核苷酸,从而使 FOXO3 蛋白结构改变,使其磷酸化和降解过程受到抑制,产生了世界上首例遗传增强 的人类血管细胞
6、,用于治疗缺血性血管病变。下列相关叙述错误的是( ) A.资料中科学家进行的基因编辑技术属于蛋白质工程的范畴 B.诱导胚胎干细胞分化获取遗传增强的人类血管细胞时,培养基中需加入分化诱导因子如牛磺酸等 C.胚胎干细胞培养需要无菌无毒的环境,采取的措施主要有消毒灭菌、添加一定量的抗生素、定期 更换培养液等 D.培养胚胎干细胞时,通常采用培养皿或松盖培养瓶,需 95%的氧气和 5%的二氧化碳的混合气体环 境 二、不定项选择题 7.(2020 山东日照 3 月实验班过程检测)PCR 技术现在已经应用到临床诊断、法医鉴定、分子生物学、 农牧业等领域。下图为某同学实验中,所用引物与模板配对情况(DNA聚合
7、酶能够从引物的 3端开始 连接脱氧核苷酸)。下列说法正确的是( ) A.若用引物和进行该 DNA 分子扩增可获得 5种序列不同的产物 B.复性温度过高导致引物不能与模板牢固结合,PCR扩增效率下降 C.设计以上引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对造成引物自连 D.为方便构建基因表达载体,可在引物中增加限制性核酸内切酶位点 8.(2020 山东枣庄、临沂 6月模拟)目前,精子载体法逐渐成为最具诱惑力的制备转基因动物的方法之 一。该方法以精子作为外源基因载体,使精子携带外源基因进入卵细胞。下图表示利用该方法制备 转基因鼠的基本流程。下列说法正确的是( ) A.PCR 扩增外源基因时,应根据外源基
8、因设计引物碱基序列 B.导入外源基因的精子与卵细胞结合即可完成转化 C.采用体外受精技术,受精的标志是观察到两个极体 D.过程所用培养液的成分相同且都加入动物血清 三、非选择题 9.(2020 山东德州 4月一模)荧光蛋白(GFP)在紫外光下会发出绿色荧光,某科研团队将 GFP基因插入 质粒 P 中构建了重组质粒载体 P0,用于基因工程中基因表达载体(P1)的筛选和鉴定。部分过程如下图 所示,下表为部分限制酶的识别序列及切割位点。回答下列问题。 (1)过程中用 EcoR酶切获得的目的基因具有 末端,过程表示利用 PCR技术扩增目的基因, 前提是要根据 设计出引物,此外还需在引物的一端加上 序列
9、,以便于 P1的构建和筛选。 (2)过程中,质粒 P0需用限制酶 切割,才能与扩增出的目的基因在 酶作用 下形成 P1。 (3)为了筛选出含有质粒 P1的菌落,需采用添加 的培养基平板进行培养,在紫外光激发下 的菌落,即为含有 P1的菌落。 (4)提取经上述筛选所得菌落的 RNA,通过 获得 DNA,再进行 PCR 扩增, 若最终未能检测出目的基因,可能的原因是 。 10.电影中,“蜘蛛侠”能产生高强度的蜘蛛丝,现实中的基因工程也创造出了“蜘蛛羊”,该羊的乳汁中含 有蛛丝蛋白,高强度的蛛丝蛋白可用于许多重要的特种工业领域。请回答下列问题。 (1)实验中,通常用 ES 细胞作为目的基因的受体细胞
10、,这是因为 ES细胞在功能上具 有 。这种细胞一般可以从哺乳动物的 中分离出来。 (2)在培养重组细胞时,为了维持不分化的状态,在培养液中要加入 ;为防止杂菌污染, 可以在细胞培养液中添加一定量的抗生素。 (3)胚胎移植时,通常将早期胚胎移植到同种且 与供体相同的动物体内,受体对外来 胚胎基本上不发生 ;正常发育后产出“蜘蛛羊”,这种生殖方式 为 ;若需要一次产生两头转基因“蜘蛛羊”可将 阶段 的胚胎进行分割。 (4)科学家为保证乳汁中有蛛丝蛋白,应该用 技术来检测蛛丝蛋白基因是否整合 到了染色体上。 11.制备单克隆抗体的过程中要用到动物细胞融合和动物细胞培养技术。回答下列问题。 (1)制备
11、单克隆抗体的过程中,需要给小鼠注射特定的抗原蛋白,这一操作的目的 是 。动物细胞融合常用的诱导因素有聚乙 二醇(PEG)、电激、 等。 (2)制备单克隆抗体的过程中,诱导细胞融合后,需用特定的选择性培养基进行筛选,其目的 是 。为了获得足够数量的能分泌所需 抗体的细胞,还需要进行 ,再经多次筛选即可。 (3)在体外培养所获得的细胞时,通常将细胞置于含 的混合气体 的培养箱中进行培养;另外,应定期更换培养液,其目的 是 。下图是血 清对正常细胞和癌细胞体外培养影响的实验结果,据图可知,培养基中是否补充血清对 细胞 的培养影响较大。 (4)制备的单克隆抗体可用于基因工程中检测目的基因是否成功表达,
12、这利用的原理 是 。 参考答案 专题突破练 15 基因工程 和细胞工程 1.A 解析 单克隆抗体制备过程中,注射抗原的目的是获得能产生特异性抗体的浆细 胞,A项错误;动物细胞培养过程中定期更换培养液的目的是补充营养物质,去除代谢废 物,防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害,B项正确;胚胎分割时,对内细胞团均等 分割的目的是防止影响分割后胚胎的恢复和发育,C 项正确;精子只有获能后才能与卵细 胞结合形成受精卵,体外受精技术中将精子在一定浓度的肝素溶液中培养目的是诱导精 子获能,D项正确。 2.C 解析 植物细胞壁的成分为纤维素和果胶,用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,体现了 酶的专一性,A项正确;
13、白菜甘蓝的产生过程是先将两种植物的原生质体融合,形成杂 种细胞,再通过植物组织培养形成杂种植株,B 项正确;植物体细胞杂交的终点是培育成 杂种植株,而不是形成杂种细胞就结束,C 项错误;培育四倍体白菜甘蓝的过程包括植 物原生质体融合和植物组织培养技术,不进行减数分裂,不会发生同源染色体联会现象,D 项正确。 3.B 解析 核酸检测是基因探针和单链 DNA 进行碱基互补配对,需要进行 DNA切割和 解旋,比较复杂,而抗体检测操作简单方便,可显著提高检测效率,A项正确;利用单克隆抗 体的特性,该方法可检测患者体内是否含有病毒,B项错误;制备单克隆抗体时,以人 IgG 和人 IgM 为抗原分别免疫小
14、鼠,使得小鼠产生特定的 B淋巴细胞,能产生抗人 IgG抗体 和抗人 IgM 抗体,C 项正确;制备单克隆抗体时,第一次筛选的目的是获得杂交瘤细胞,第 二次筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞,D项正确。 4.B 解析 培养蛇干细胞时,CO2的作用是维持培养液 pH稳定,A项错误;蛇毒腺微型组 织已经分化,具有特定的形态,与蛇干细胞的一些基因的表达相同,如呼吸酶基因,一些特 定基因的表达不同,如与毒素合成有关的基因的表达,B项正确;蛇干细胞没有分化成腺 细胞,不能合成大量毒素,不能增殖得到大量分泌毒液的细胞,C 项错误;蛇属于变温动物, 培养时需要的温度低于哺乳动物,D项错误。 5.C 解析 CRI
15、SPR-Cas9 是大肠杆菌等细菌在长期演化过程中形成的一种适应性免疫 防御系统,可用来对抗入侵的部分病毒(DNA)及外源 DNA,其原理是由一条单链向导 RNA引导核酸内切酶 Cas9 到一个特定的基因位点进行切割,说明大肠杆菌等细菌细胞 内能合成与入侵病毒(DNA)及外源 DNA互补的 RNA序列,A项正确;识别序列形成杂交 区的过程是 RNA与 DNA 上碱基互补配对,存在 UA、GC、CG、AT碱基对, 转录过程是 DNA上碱基序列与 RNA上碱基序列互补,存在 TA、GC、CG、A U碱基对,故与转录过程的碱基配对方式相同,B 项正确;由图可知,Cas9 能特异性地切断 目标 DNA
16、上的磷酸二酯键,C 项错误;在被切割后的目标 DNA中添加特定的 DNA片段 需要 DNA连接酶构建磷酸二酯键,D项正确。 6.D 解析 资料中科学家进行的基因编辑的目的是改造蛋白质,因此基因编辑技术属于 蛋白质工程的范畴,A项正确;根据胚胎干细胞的特性可知,诱导胚胎干细胞分化获取遗 传增强的人类血管细胞时,需在培养基中加入分化诱导因子如牛磺酸等,从而实现胚胎干 细胞的定向分化,B项正确;由分析可知,通常采取消毒灭菌、添加一定量的抗生素、定 期更换培养液等措施来满足胚胎干细胞培养所需要的无菌、无毒的环境,C 项正确;培养 胚胎干细胞时,通常采用培养皿或松盖培养瓶,需 95%的空气和 5%的二氧
17、化碳的混合气 体环境,D项错误。 7.ABCD 解析 若用引物和进行扩增,因新形成的 DNA子链中,有的含有与引物 互补配对的碱基序列,有的含有与引物互补配对的碱基序列,则至少在连续扩增 3次后 可以获得 5 种序列不同的产物,A项正确;PCR技术中,复性是指引物结合到互补 DNA链, 复性温度过高会引起碱基之间的氢键断裂,导致引物不能与互补 DNA链(模板)牢固结 合,DNA扩增效率下降,B项正确;设计以上引物时需要避免引物之间形成碱基互补配对 造成引物自连,C 项正确;构建基因表达载体时可在引物中增加限制性核酸内切酶位点,D 项正确。 8.AC 解析 PCR 扩增外源基因时,需要设计引物,
18、引物的设计是根据外源基因的碱基序 列设计产生的,A项正确;由转化的概念可知,导入外源基因的精子与卵细胞结合的过程 并不意味着完成转化,B 项错误;采用体外受精技术时,在卵细胞膜和透明带的间隙可 以观察到两个极体时,说明卵子完成了受精,C 项正确;过程在精子获能液或专用的受 精溶液中进行,而过程为早期胚胎培养过程,该过程所用培养液的成分为无机盐和有机 盐,同时还需要有维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分,以及血清等,二者的成分 不同,D项错误。 9.答案 (1)平 一段已知目的基因的核苷酸序列 GGATCC (2)BamH DNA连接 (3)四环素 不发出绿色荧光 (4)反转录或逆转录 目的基
19、因未在受体菌转录或未表达 解析 (1)从表格中看出用 EcoR酶切获得的目的基因具有平末端;PCR 扩增目的基因,需 要根据一段已知目的基因的核苷酸序列设计出引物;构建 P1时,EcoR会破坏复制原 点,Sau3A会破坏四环素抗性基因(标记基因),所以只能选择 BamH ,还需要在引物的 一端加上 GGATCC 序列。(2)限制酶 Sau3A会破坏四环素抗性基因(标记基因),而 EcoR酶破坏复制原点,所以需要用 BamH酶进行切割,切割后的目的基因在连接酶的 作用下形成 P1。(3)为了筛选含有质粒 P1的菌落,由于标记基因是四环素抗性基因,所以 需采用添加了四环素的培养基平板进行培养,在紫
20、外光激发下,由于使用 BamH酶破坏 了 GFP 基因,所以选择不发绿色荧光的菌落,即为含有 P1的菌落。(4)所得菌落的 RNA 通过逆转录(反转录)获得 DNA,再进行 PCR 扩增;若最终未能检测出目的基因,可能的原 因是目的基因未能在受体菌中转录。 10.答案 (1)发育的全能性 原始性腺或早期胚胎 (2)抑制因子 (3)生理状态 免疫排 斥反应 无性生殖 囊胚或桑椹胚 (4)DNA 分子杂交 解析 (1)胚胎干细胞在功能上具有发育的全能性,这种细胞一般可以从哺乳动物的原始 性腺或早期胚胎中分离出来。(2)在培养重组细胞时,为了维持不分化的状态,在培养液 中要加入抑制因子。为防止杂菌污
21、染,可以在细胞培养液中添加一定量的抗生素。(3)胚 胎移植的生理基础:供体与受体相同的生理变化,为供体的胚胎植入受体提供了相同的 生理环境;胚胎在早期母体中处于游离状态,这就为胚胎的收集提供了可能;子宫不 对外来胚胎发生免疫排斥反应,这为胚胎在受体内的存活提供了可能;胚胎遗传性状不 受受体任何影响。转基因工程产生的重组细胞正常发育后产出“蜘蛛羊”,这种生殖方式 为无性生殖。胚胎分割一般选择囊胚或桑椹胚阶段进行。(4)科学家为保证乳汁中有蛛 丝蛋白,应该用 DNA分子杂交技术,先检测蛛丝蛋白基因是否整合到了染色体上。 11.答案 (1)获得能够产生特异性抗体的 B淋巴细胞 灭活的病毒 (2)筛选出不同种细胞融合而来的杂种细胞(或筛选出既能大量增殖,又能产生专一 抗体的杂交瘤细胞) 克隆化培养和抗体检测 (3)95%空气加 5%CO2 清除细胞代谢产物,防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成 危害 正常 (4)抗体与相应抗原之间能够特异性结合(合理即可)
