优化方案(浙江专用)高考生物二轮复习 专题八 现代生物科技专题 第1讲 胚胎工程与生态工程强化训练

第1讲胚胎工程与生态工程
1．(2015·金华十校高三4月模拟)我们日常吃的大米中铁含量极低，科研人员通过基因工程等技术，培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻，改良了稻米的营养品质。

下图为培育转基因水稻过程示意图，请分析回答下列问题：
(1)铁结合蛋白基因来自菜豆，且基因的脱氧核苷酸序列已知，可以用________________法获得此目的基因或________扩增目的基因。

(2)构建重组Ti质粒时，通常要用
________________________________________________________________________ 分别切割____________________。

将重组Ti质粒转入农杆菌时，可以用____________处理农杆菌，使重组Ti质粒易于导入。

(3)将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻细胞经过____________获得的愈伤组织共同培养时，通过培养基2的筛选培养，可以获得____________________；因为培养基3与培养基2的区别是____________________的浓度比例不同，所以在培养基3中经过____________可获得完整植株。

检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要检测转基因水稻
________________________________________________________________________。

解析：(1)获取目的基因的方法有三种：①从基因文库中获取；②利用PCR技术扩增；
③人工合成(化学合成)。

如果基因的脱氧核苷酸序列已知，可以用化学合成(或人工合成)法获得此目的基因，再用PCR技术进行扩增。

(2)构建重组质粒的过程中，通常要用同一种限制酶分别切割质粒和含目的基因的DNA片段，使它们产生相同的粘性末端，然后再用DNA 连接酶连接成重组质粒。

将重组Ti质粒转入农杆菌时，可以用CaCl2溶液处理农杆菌成为感受态细胞，易于重组Ti质粒导入。

(3) 水稻细胞经过脱分化可获得愈伤组织。

质粒上的标记基因为潮霉素抗性基因，因此通过培养基2的筛选培养，可以获得含有重组质粒的愈伤组织。

培养基2长出愈伤组织，培养基3长出试管苗，这与培养基2、3中生长素和细胞分裂素的浓度比例不同有关，所以愈伤组织在培养基3中经过再分化可获得完整植株。

题设基因工程的目的是提高大米的铁含量，故欲检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要检测转基因水稻(成熟)种子中铁含量。

答案：(1)化学合成(或人工合成) PCR (2)(同种)限制性核酸内切酶(或限制酶) 含目的基因(或铁结合蛋白基因)的DNA片段和质粒CaCl2(或Ca2＋) (3)脱分化含有重组质粒(有潮霉素抗性)的愈伤组织生长素和细胞分裂素再分化(成熟)种子中铁含量2．植物组织培养技术被广泛应用于培育无病毒植株、育种及获得植物次生代谢产物等生产生活实际。

下图为番茄植株的培育过程。

分析回答下列问题：
(1)①过程中使用了____________________酶，获得植物细胞原生质体，此处使用的溶液浓度不宜过小，以防止细胞原生质体____________。

(2)同一番茄植株不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因________________(填“相同”、“不相同”或“不一定相同”)；图中属于再分化的过程是________(填序号)。

(3)多倍体番茄植株所结果实中维生素含量更高，若想培育多倍体番茄，可选择在图中的过程③中添加________________进行处理，也可以选择在过程⑥中添加________________进行处理。

解析：(1)①过程中使用了纤维素酶和果胶酶，破坏植物细胞的细胞壁，而不损伤细胞内部结构，以获得具有活力的单个的原生质体，因为失去了细胞壁的支撑作用，因此此处使用的溶液浓度不宜过小，以防止细胞原生质体吸水涨破。

(2)同一番茄植株不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因不一定相同。

如体细胞培养得到的细胞中含两个染色体组，而花粉离体培养得到的细胞内染色体数目减半，因此基因不同；图中①②③表示获得外植体，④⑤⑥⑦⑧表示已分化的细胞在一定因素作用下恢复细胞分裂能力，失去原有分化状态的过程，叫做脱分化，⑨⑩表示已经脱分化的愈伤组织在一定条件下，再分化出胚状体，形成完整植株，这一过程叫做再分化。

(3)多倍体番茄植株所结果实中维生素含量更高，若想培育多倍体番茄，可选择在图中的过程③中添加聚乙二醇作为诱导剂来诱导细胞的融合，使融合细胞内染色体数目加倍。

也可以选择在过程⑥中添加秋水仙素，抑制细胞分裂时纺锤体的形成，从而使染色体数目加倍。

答案：(1)纤维素酶和果胶吸水涨破(2)不一定相同⑨⑩(3)聚乙二醇秋水仙素
3．(2015·宁波高三十校联考)我国科学家张道远先生通过从耐旱灌木白花柽柳中克隆得到TSOD基因，利用转基因技术转化到棉花中，获得了具备更强抗旱性的T4代转基因棉花株系。

下图为转基因抗旱棉花的培育过程示意图，请据图回答下列问题：
(1)①过程表示用________________扩增目的基因的方法。

②过程用到的工具酶有________________________________。

步骤③一般用________处理农杆菌，使其易吸收周围环境中的DNA分子。

(2)将重组质粒导入棉花细胞除步骤③所示的方法外，还可采用__________________。

如果受体细胞是动物的受精卵，则一般采用的方法是____________________。

(3)外植体培养成为试管苗的过程采用了____________________技术，利用了__________________的原理，步骤⑤⑥表示______________________。

(4)为了确定抗旱转基因棉花是否培育成功，可先用放射性同位素标记的____________________作探针进行分子水平鉴定，再____________________进行个体水平鉴定棉花植株的抗旱性。

答案：(1)PCR技术限制酶(限制性核酸内切酶)、DNA连接酶Ca2＋(或CaCl2) (2)花粉管通道法(基因枪法) 显微注射法(3)植物组织培养植物细胞的全能性脱分化、再分化(4)抗旱基因(TSOD基因、目的基因) 移栽到干旱土地中
4．动物细胞体外培养时，通常要在培养基中补充一定浓度的某些物质。

如图是血清对正常细胞和癌细胞培养的影响的实验结果。

据图回答下列问题：
(1)与正常细胞的增殖相比，癌细胞的细胞周期________(填“较长”“较短”或“不变”)。

(2)在动物细胞培养时，通常在合成培养基中加入适量血清，其原因是
________________________________________________________________________。

(3)细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是
________________________________________________________________________。

(4)在两种细胞生长过程中，正常细胞铺满瓶壁时，其生长__________。

药物实验需要大量细胞，两种细胞频繁传代，癌细胞比正常细胞可以传代的次数更________________。

(5)为了防止细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量的________________。

解析：(1)与正常细胞相比较，癌细胞分裂速度更快，细胞周期较短。

(2)动物细胞培养时通常要在培养基中加入血清等物质，血清含有多种未知的促细胞生长因子及其他活性物质，能促进细胞的生长、增殖。

(3)向培养基中通入一定浓度的CO2以维持培养液的pH。

(4)正常细胞铺满瓶壁时，会出现接触抑制现象，使其生长停止；因为癌细胞的遗传物质发生改变，能无限增殖，因此传代次数更多。

(5)动物细胞培养过程中，应向培养液中加入适量的抗生素以防止细胞培养过程中细菌的污染。

答案：(1)较短(2)血清可以补充合成培养基中缺乏的物质(3)维持培养液的pH (4)停止多(5)抗生素
5．利用动物乳腺生产产品的技术称为动物乳腺生物反应器技术。

青岛“崂山奶山羊乳腺生物反应器的研制”项目生产的药用蛋白具有表达效率高、成本低、安全性高、易于分离纯化的优点，可产生乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等医药产品，造福人类。

据图回答下列问题：
(1)在基因工程中，A表示________________，如果直接从苏云金芽孢杆菌中获得抗虫
基因，①过程使用的酶区别于其他酶的特点是
________________________________________________________________________，B表示______________。

(2)在研究过程中，研究人员首先从相关基因组中获取了目的基因，并采用________技术对目的基因进行扩增，然后将目的基因与质粒等载体组合形成了重组载体。

在重组载体的构建过程中需要的工具酶有
________________________________________________________________________。

(3)将目的基因导入受体细胞的过程中，在③过程中一般采用
________________________，在②过程中一般采用________，受体细胞一般是____________。

(4)要确定目的基因(抗虫基因)导入棉花细胞后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定，请写出在个体水平上的鉴定过程：
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

解析：基因工程的工具酶有限制酶、DNA连接酶，其中限制酶具有专一性：一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割DNA分子。

目的基因是否表达可进行个体水平的鉴定(进行抗虫或抗病的接种实验)。

答案：(1)目的基因一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割DNA分子重组DNA
(2)PCR 限制酶(限制性核酸内切酶)、DNA连接酶
(3)农杆菌转化法显微注射法受精卵(4)让害虫吞食转基因棉花的叶子，观察害虫的存活情况，以确定其是否具有抗虫性状
6．资料显示：我国每年移植器官需求人数为150万，但每年器官移植手术量仅为1万例。

从2015年1月1日起，我国停止使用死囚作为移植供体来源。

此举受到人权组织的广泛欢迎，但令中国移植器官短缺问题更加严重。

科研工作者把目光投向了治疗性克隆的研究。

(1)取病人体细胞的细胞核，移入一个已经________的卵母细胞中，构成重组细胞。

这个过程供体细胞一般都选用传代10代以内的细胞，原因是
________________________________________________________________________ ____________________。

(2)重组细胞需要经过诱导分化，形成相应的组织、器官才可用于移植，这个过程采用的技术是
________________________________________________________________________。

培养液中通常要添加________________等一些天然成分，而气体环境中CO2的主要作用是________________________________________________________________________。

培养过程中，为了清除代谢产物，防止对细胞造成危害，应定期____________。

(3)用此方式得到的器官进行移植的优点是________________。

(4)中国政府不反对治疗性克隆，但禁止________________。

答案：(1)去核10代以内的细胞能保持正常的二倍体核型(2)动物细胞培养血清、血浆维持培养液的pH 更换培养液(3)不发生免疫排斥(4)生殖性克隆7．为增加油菜种子的含油量，研究人员尝试将酶D基因与位于叶绿体膜上的转运肽基因相连，导入油菜细胞并获得了转基因油菜品种。

请回答下列问题：
(1)研究人员依据基因的已知序列设计引物，采用________法从陆地棉基因文库中获取酶D基因，从拟南芥基因文库中获取转运肽基因，所含三种限制酶(ClaⅠ、SacⅠ、XbaⅠ)的切点如图所示。

则用________和
________________________________________________________________________ 酶处理两个基因后，可得到________端与________端(填图中字母)相连的融合基因。

(2)将上述融合基因插入如图所示Ti质粒的T­DNA中，构建________并导入农杆菌中。

将获得的农杆菌接种在含________的固体平板上培养得到含融合基因的单菌落，再利用液体培养基振荡培养，可以得到用于转化的侵染液。

(3)剪取油菜的叶片放入侵染液中一段时间，此过程的目的是
________________________________________________________________________，进一步筛选后获得转基因油菜细胞，该细胞通过________________技术，可培育成转基因油菜植株。

解析：(1)由题中“已知序列设计引物”可想到PCR扩增DNA的做法。

由图示中酶D基因和转运肽基因都有ClaⅠ酶切位点，想到用ClaⅠ酶切割酶D基因的A端和转运肽基因的D端，可用DNA连接酶将其连成融合基因。

(2)将融合基因插入Ti质粒可形成重组质粒或者基因表达载体。

由Ti质粒上具有四环素抗性基因，所以想到在培养基上添加四环素以实现目的基因的筛选和鉴定。

(3)油菜的叶片放入侵染液中一段时间后能筛选获得转基因油菜，说明侵染液中有农杆菌，用农杆菌转化法将融合基因导入油菜细胞中。

转基因油菜细胞培育为转基因油菜植株，用植物组织培养技术。

答案：(1)PCR ClaⅠDNA连接 A D
(2)基因表达载体(或“重组质粒”)四环素
(3)利用农杆菌将融合基因导入油菜细胞植物组织培养
8．如图表示构建转入了人抗体基因的小鼠生产人源性单克隆抗体的流程。

请据图回答问题：
(1)图示过程涉及的生物技术有__________________、________________、
____________________。

(2)构建的基因表达载体除含有人抗体基因、标记基因外，还应具有________________。

(3)向转基因小鼠注射特定的抗原后，从小鼠的________中提取B淋巴细胞；②过程通常用______________________________诱导。

(4)细胞X是______________________，体外培养细胞X所用的培养液必须添加
____________________等天然成分，培养过程中会产生接触抑制吗？________。

答案：(1)转基因技术动物细胞培养动物细胞融合(其他合理答案亦可) (2)启动子、终止子(3)脾脏
聚乙二醇或灭活的病毒(4)杂交瘤细胞血浆或血清不会
9．某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数)，结果如下图所示。

若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目40条)，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目60条)按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。

回答下列问题：
(1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16 000以上，则小鼠最少需要经过________次免疫后才能有符合要求的。

达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是________小鼠，理由是
________________________________________________________________________。

(2)细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________，体系中出现多种类型细胞的原因是
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)杂交瘤细胞中有________个细胞核，染色体数目最多是________条。

(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是
________________________________________________________________________。

解析：(1)据图分析可知，第四次注射后X、Y、Z小鼠的血清抗体效价几乎都达到16 000以上，小鼠Y的血清抗体的效价最高，最适合用于制备单克隆抗体。

(2)融合体系中除了未融合的细胞和杂交瘤细胞之外，还有骨髓瘤细胞的自身融合细胞和B淋巴细胞的自身融合细胞。

细胞的融合是随机的，并且不可能所有细胞都融合，故体系中会出现多种类型的细胞。

(3)动物细胞融合后形成的是具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞。

杂交瘤细胞的细胞核中的染色体数目为40＋60＝100条。

(4)正常细胞的分裂次数是有限的，且经过免疫的B淋巴细胞高度分化，不能无限增殖，而是经多次传代培养后逐渐衰老死亡。

答案：(1)4 Y Y小鼠的血清抗体效价最高(2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞细胞融合是随机的，且融合率达不到100%
(3)1 100 (4)不能无限增殖。