1、專題十六 基因工程和細胞工程1. (2017 年天津市和平區生物一模)已知某傳染性疾病的病原體為RNA 病毒，該病毒表面的 A 蛋白為主要抗原。疫苗的生產和抗體的制備流程如圖1 所示。請回答下列問題:r-1 j j Ip|-|-|-|-能is#蠱口質咅成HI 1一I不艦拒肆逵白質呑眥(1) 過程代表的是逆轉錄過程構建 A 基因重組載體時，啟動子和終止子是重新構建的，它們應該能被受體細胞的_RNA 聚合酶所識別，以便于其催化轉錄過程。(2) 如圖 2 為 A 基因的結構示意圖， 已知 H 區的堿基數是 2000 個，其中陰影區域堿基數是 800 個，空白區域中 G 和 C 的總數共有 400 個

2、，貝 U 由該區域能指導蛋白質合成的片段轉錄 產生的mRNA 中 A 和 U 總數是400_個。(3) 在給小鼠皮下注射 A 蛋白時，要重復注射幾次的目的是通過二次免疫，增加小鼠體 內的漿細胞_數目。(4) 在將 X 進行擴大培養前，至少需要經過 2 次篩選，第一次是將雜交瘤細胞篩選出來，第二次是將能分泌所需抗體的雜交瘤細胞篩選出來。(5) 對健康人進行該傳染病免疫預防時，可選用圖中基因工程生產的 _A 蛋白來制備疫苗。對該傳染病疑似患者確診時，可以從疑似患者體內分離出病毒與已知病毒進行核酸序 列比較，或用圖中的抗 A 蛋白的單克隆抗體與分離出的病毒進行特異性檢測。解析由以上分析可知是逆轉錄。

3、啟動子是RNA 聚合酶識別和結合的位點，能啟動轉錄過程。(2)已知圖中 n 區的堿基數是 2000 個，其中陰影區域堿基數是 800 個，則空 白區域中堿基總數為 1200 個，又已知空白區域中G 和 C 的總數為 400 個，貝 y A+ T 總數為800 個,每條鏈中 A+ T 總數為 400 個,根據堿基互補配對原則，由該區轉錄形成的成熟 mRNA中 A 和 U 總數也是 400 個。(3)在給小鼠皮下注射 A 蛋白時，要重復注射幾次的目的是通過 二次免疫，增加小鼠體內的漿細胞數目。(4)在將 X 進行擴大培養前，至少需要經過2 次篩選，第一次是用選擇培養基篩選出雜交瘤細胞，第二次是采用

4、抗體陽性檢測法篩選出能夠產生特異性抗體的雜交瘤細胞。(5)對健康人進行該傳染病免疫預防時，可選用圖中基因工程生產的 A 蛋白所制備的疫苗。對該傳染病疑似患者確診時，可以從疑似患者體內分離出病毒，與已知病毒進行核酸序列比較；或采用抗原一抗體雜交法，即用圖中的抗 A 蛋白的單克隆抗體進行特異性結合檢測。2.(河北省衡水中學 2017 屆高三下學期一模)轉基因抗病香蕉的培育過程如圖1 所示,2(3)將抗病基因從含抗病基因的DNA 中切割下來，使用的限制酶是一個質粒被限制酶 Pst I、SmI、EcoRI 同時切割后得到的 DNA 片段和粘性末端分別為轉基因抗病香蕉的培育發生了 基因重組_(變異類型)

5、。卡那霉素會抑制香蕉愈傷 組織細胞的生長，根據這一原理可利用含卡那霉素的培養基篩選已導入重組質粒的香蕉細 胞。由此推斷，重組質粒中應含有 卡那霉素抗性 基因作為標記基因。解析(1)質粒是一種小型的環狀 DNA 分子。(2)基因工程的操作分四個步驟，其中構建目的基因的表達載體是核心步驟。圖中將B 的基因導入受體細胞的方法是農桿菌轉化法。從圖 1 中的目的基因的三種限制酶的切割位點可以看出，不能使用SmI，否則會破壞目的基因的結構，只有利用另外兩種限制酶才能將目的基因切割下來。用三種限制酶切割環狀 DNA 能得到 3 個 DNA 片段和 3 個黏性末端。根據圖 2 中的 ApaI 識別的堿基序列及

6、切割(4)基因工程的原理是基因重組， 利用含卡那霉素的培養基能篩選出抗卡那霉素的細胞，由此可以推斷重組質粒中的標記基因是卡那霉素抗性基因。3. (2017 年福建省泉州市生物一模)利用基因工程技術培育轉基因抗凍番茄。該過程需要用多種限制酶，如圖依次表示EcoRI、SmI、Nael 三種限制酶的識別序列及切割位點。請回答：(1)上述限制酶在特定位點切割DNA 其實質是斷開 DNA 分子每圖 2 表示 Pst I、Sma I、EcoRI 和 ApaI 四種限制酶的識別序列及酶切位點。請據圖回答下列問題：Pst1FBMJ1 Emit 會抗病* |農桿曲 g 因的DMA抗病斗訊、VX尸孕Pit 1S/

7、ncr IEcoRI如質粒-CTGCAG -CCCGGC -GAATTC -CCIJCfX -CTTAy；-Smrt IEco I限制修識別序列婭酹切詫點陽2-CCGCCC (1)質粒的化學本質是DNA _(2)利用基因工程培育轉基因抗病香蕉的核心步驟是形成重組質粒,基因表達載體的構建_；將農桿菌轉化法。3 c_個。單獨用 ApaI 切割質粒后的片段是GGGCC CC 和 CCGG一。Pst I 禾口 EcoRI _,位點可知，該酶切割質粒后得到的黏性末端是和亠CCCGGGAATTCCTfAAG iGGGCCC-CGGCGC 3條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵切割后產生了黏性末端和平

8、末端。利用 EcoRI 和 Nael 酶切得某種魚的抗凍蛋白基因，可與被EcoRI 和 Sami 酶切后的質粒連接成重組質粒，原因是 相同的黏性末端之間可連接，且不同的平末端之間也可 以連接_。（3）重組質料導入番茄后，欲檢測抗凍蛋白基因是否轉錄出mRNA 需利用標記的含有目的基因的 DNA 片段（或“標記的抗凍蛋白基因”或“標記的含有目的基因的DNA 單鏈”）_作探針。利用抗凍蛋白制備出相應的一抗體_，然后進行抗原一抗體雜交， 觀察到雜交帶出現，尚不足以確定轉基因抗凍番茄培育是否成功。因此，還應將轉基因番茄置于寒冷環境培養（或進行個體水平檢測或進行抗凍實驗），以確定其耐寒能力是否提高。解析（

9、1）限制酶能夠識別雙鏈 DNA 分子的某種特定的核苷酸序列，并且使每一條鏈 中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開，產生黏性末端和平末端。（2）EcoR I酶切出黏性末端，Smi和 Nael 酶切出平末端，利用EcoRI 和 Nael 酶切得某種魚的抗凍蛋白基因，可與被 EcoRI 和 Sami 酶切后的質粒連接成重組質粒，原因是相同的黏性末端之間可連接，且不同的平末端之間也可以連接。（3）欲檢測目的基因是否轉錄出 mRNA 需利用標記的含有目的基因的 DNA 片段作探針， 進行核酸分子雜交，若出現雜交帶， 說明目的基因轉錄 出了 mRNA（4）利用抗凍蛋白制備出相應的抗體，然后進行抗原一

10、抗體雜交，觀察到雜交帶 出現，尚不足以確定轉基因抗凍番茄培育是否成功。因此，還應進行個體生物學水平的鑒定，將轉基因番茄置于寒冷環境培養，以確定其耐寒能力是否提高。4. （2017 年東北三省三校高考生物一模）馬鈴薯是重要的經濟作物，在基因育種方面取 得豐碩成果。（1）馬鈴薯是雙子葉植物，常用農桿菌轉化方法將目的基因導入馬鈴薯素體細胞中。構建好的基因表達載體基本結構有：目的基因、啟動子_、終止子、標記基因、復制原點五部分。（2）馬鈴薯易患多種疾病，導致產量下降。基因工程中常用的抗病基因為病毒外殼蛋白基因、病毒復制酶基因、抗毒素合成基因、幾丁質酶基因_ （寫一種即可）。（3）科學家還培育出抗除草劑

11、的轉基因馬鈴薯，主要從兩個方面進行設計：1修飾除草劑作用的靶蛋白， 使其對除草劑不敏感（抵抗），或使靶蛋白過量表達，植物吸收除草劑后仍能正常代謝。2引入酶或酶系統，在除草劑發生作用前被降解（分解）不敏感（抵抗）。將目的基因導入受體細胞后，還需對轉基因植物進行檢測和鑒定_。解析（1）馬鈴薯是雙子葉植物，常用農桿菌轉化法將目的基因導入雙子葉植物體細 胞中。構建好的基因表達載體基本結構有目的基因、標記基因、啟動子、終止子、復制原點 五部分。（2）基因工程中常用的抗病基因為病毒外殼蛋白基因、病毒復制酶基因、抗毒素合 成基因、幾丁質酶基因。（3）4除草劑只能作用于雜草，不能作用于馬鈴薯，因此需要修飾5除

12、草劑作用的靶蛋白， 使其對除草劑不敏感(抵抗)，或使靶蛋白過量表達， 植物吸收除草劑 后仍能正常代謝。也可以引入酶或酶系統，在除草劑發生作用前被降解(分解)。 將目的基因導入受體細胞后，還需對轉基因植物進行檢測和鑒定。5. (2017 年廣東省韶關市高考生物一模)基因工程自 20 世紀 70 年代興起后，目前已成 為生物科學的核心技術，并在實際領域一一農牧業、工業、環境、能源和醫藥衛生等方面，也展示出美好的前景。請回答下列有關基因工程的問題。(1) 基因工程操作的核心步驟是 基因表達載體的構建(答將目的基因和運載體結合或答構建基因表達載體得分 )_。若選擇的限制酶切出的DNA 片段是平末端，應

13、選擇T4DNA連接酶(漏答“T4”不給分)_進行連接。(2) 將目的基因導入到植物細胞采用最常用的方法是 農桿菌轉化法 該方法通常要 把目的基因插入 Ti 質粒_的 T- DNA 中,這是利用 T- DNA 可轉移至受體細胞， 并整合 至 U受體細胞的染色體 DNA上_的功能。(3) 在基因工程操作中，若要在短時間內大量獲取目的基因，可用_PCR 技術擴增DNA 該技術的原理是_DNA 雙鏈)復制_。(4) 人體的遺傳性疾病很難用一般藥物進行治療，基因工程的興起迎來了基因治療的曙 光。基因治療的思路是 將正常基因導入病人體內，使該基因的表達產物發揮功能解析(1)基因工程的基本操作步驟主要包括四

14、步：目的基因的獲取；基因表達 載體的構建；將目的基因導入受體細胞；目的基因的檢測與表達，其中核心步驟是基因表達載體的構建。E.coliDNA 連接酶和 T4DNA 連接酶都能連接黏性末端，此外T4DNA 連接酶還可以連接平末端，因此若選擇的限制酶切出的DNA 片段是平末端，則應選擇 T4DNA 連接酶進行連接。(2) 將目的基因導入到植物細胞常用農桿菌轉化法，該方法通常要把目的基因插入Ti質粒的 T- DNA 中，這是利用 T-DNA 可轉移至受體細胞，并整合到受體細胞的染色體DNA上的功能。(3) PCR 技術可在體外大量擴增目的基因，其原理是DNA 復制。(4)基因治療是指把正常基因導入病

15、人體內有缺陷的細胞中，使該基因的表達產物發揮 功能，從而達到治療疾病的目的。6. (2017 年陜西省西安市高考生物一模)白菜、甘藍均為二倍體，體細胞染色體數目分別為 20、18。“白菜一甘藍”是用細胞工程的方法培育出來的蔬菜新品種，它具有生長期短、耐熱性強和易于儲藏等優點。 如圖是“白菜一甘藍”的雜交過程示意圖,回答以下問【集細魁爐？T質怵AQ 甘益細胞 原牛質休H6（2）誘導原生質體融合的方法有多種， 常用的物理方法是離心、振動、電激_,融合完成的標志是再生出新的細胞壁_。由雜種細胞得到白菜一甘藍還需要經過組織培養技術，其中需要避光培養的步驟是 脫分化_。（3）如圖通過植物體細胞雜交技術獲

16、得的“白菜一甘藍”體細胞染色體數為38_;通常情況下，白菜和甘藍有性雜交是不能成功的，原因是_存在生殖隔離_,若對白菜和甘藍采用雜交育種方法能成功的話，得到的后代應含_19_條染色體。（4）植物體細胞雜交技術和傳統雜交技術相比的優點是克服遠緣雜交不親和的障礙，培育作物新品種_。解析（1）植物細胞壁的主要成分是纖維素和果膠，根據酶的專一性原理，可采用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁。（2）誘導原生質體融合的方法包括：物理方法（離心、振動、電激）和化學方法（聚乙二醇）;融合完成的標志是再生出新的細胞壁；將雜種細胞培育成雜種 植株還需要采用植物組織培養技術，包括脫分化和再分化兩個階段，其中脫分化過程要避光

17、， 再分化過程需光。（3）如圖通過植物體細胞雜交技術獲得的“白菜一甘藍”體細胞染色體數為 20+ 18= 38;通常情況下，由于白菜和甘藍之間存在生殖隔離，因此白菜和甘藍有性雜19 條染色體。（4）植物體細胞雜交技術和傳統雜交技術相比的優點是克服遠緣雜交不親和的 障礙，培育作物新品種。7. （2016 全國丙卷）圖（a）中的三個 DNA 片段上依次表示出了EcoRI、BanHI 和Sau3AI三種限制性內切酶的識別序列與切割位點，圖（b）為某種表達載體的示意圖（載體上的EcoRI、SaU3AI 的切點是唯一的）。(JAATTC CTTAACt根據基因工程的有關知識，回答下列問題：（1）為了得到

18、原生質體需先用 胞。纖維素酶 和果膠酶來處理白菜細胞和甘藍細交是不能成功的；若對白菜和甘藍采用雜交育種方法能成功的話,得到的后代應含20182GATC-(1TAG-GLATCCCCTAGGt7（1）經 BamHI 酶切割得到的目的基因可以與上述表達載體被_SaUBAI 酶切后的產物連接，理由是兩種酶切割后產生的片段具有相同的黏性末端_。（2）若某人利用圖（b）所示的表達載體獲得了甲、乙、丙三種含有目的基因的重組質粒,如圖(c)所示。這三種重組質粒中，不能在宿主細胞中表達目的基因產物的有甲和丙不能表達的原因是 甲中目的基因插入在啟動子的上游，丙中目的基因插入在終止子的下 游，二者的目的基因均不能被轉錄。(3)DNA 連接酶是將兩個 DNA 片段連接起來的酶，常見的有Ecoli_DNA 連接酶和T4DNA 連接酶_，其中既能連接黏性末端又能連接平末端的是_T4DNA 連接酶_。解析由