高三生物现代生物科技专题

高三生物现代生物科技专题
高三生物现代生物科技专题(选修3)强化训练
1． (15分)根据细胞全能性理论,运用现代生物技术对生物进行无性生殖在生产上具有重大的意义.请回答下列有关问题:
(1)为保持某观赏植物优良的遗传性状,某科技小组利用植物组织培养技术来进行繁殖.他们将该植物的花芽分别培养在含有不同比例的吲哚乙酸和细胞分裂素的培养基中,得到的花芽生长状况如下表:
A组
B组
C组
D组
E组
吲哚乙酸
3ppm
3ppm
0.03ppm
细胞分裂素
0.2ppm
0.002ppm
1.0ppm
0.2ppm
花芽生
长状况
仍是组织切块
形成愈伤组织
愈伤组织分化出根
愈伤组织
分化出嫩枝
稍生长
①在此过程中能实现脱分化的花芽是
组.(2分)
②从实验结果可看出:吲哚乙酸和细胞分裂素是实验中的二种重要物质.其中,新芽形成必须的条件是
(2分);而在培养形成完整新个体过程中,对它们的调控关键是
(2分).
(2)为了保证某优质奶牛的后代性状不变,某研究所利用克隆等技术来进行繁殖.他们从母牛A的体细胞中提取出细胞核,并移入去除细胞核的母牛B的成熟卵细胞中,在电脉冲的刺激下相互融合,并通过培养形成早期胚胎,再将该胚胎移植到母牛C的子宫内继续培养,最后获得了成功.请回答:
①从根本上说,该实验成功的一个重要前提是母牛A的体细胞核中含有形成完整新个体所需的,最后由母牛C产下的牛犊的性别是性.该实验中,杂合的细胞必须经电脉冲刺激才能相互融合,才能进行分裂,而在人工授精中,则需要
对采集的精子进行
处理,才能使精子具有活力,才能完成受精作用.
②如果研究员们想快速获得较多与母牛A的性状相同的新个体,可在上述实验的基础上,采用技术进行处理,然后再进行胚胎移植.如果他们想将人的一个胰岛素基因导入到母牛A的卵细胞中,那么在实验中必须使用到的工具酶是
和;如果该基因已成功导入细胞核中并定位在一条染色体上,则受精后形成的新个体达到性成熟并与一普通公牛交配,在它们产生的后代中,体细胞中含有人胰岛素基因的个体出现的概率为,原因是
.(2分)
2．(15分)阅读下列材料:
材料一:黑人妇女海拉的宫颈癌细胞分离建立了〝海拉细胞系〞至今已有半个世纪,仍然在世界上许多实验室广泛地传代使用.能否利用〝海拉细胞系〞提供的细胞和胰岛B细胞产生〝杂交瘤细胞〞,经〝杂交瘤细胞〞产生胰岛素呢?理论上应该是可行的.
材料二: 1997年,美国威斯康星州的一个奶牛场有一头名叫卢辛达的奶牛,年产奶量为30.8t,创造了世界奶牛产奶量最高新记录.目前世界各国高产奶牛场奶牛,年平均产奶量一般为十几吨,而我国奶牛产奶量年平均水平仅为3～4t.
根据材料回答下列问题:
(1)假设材料一的想法可行,按照细胞工程的原理,从胰腺取得了胰岛部分细胞后应当使用
酶使细胞分离;要将胰岛A细胞和胰岛B细胞分开需要使用
培养基;获得了胰岛B细胞以后,要使它与〝海拉细胞〞融合一般还需使用
处理.
(2)若将材料一中得到的〝杂交瘤细胞〞进行体外培养,需要考虑满足的条件包括:
.
(3)利用体细胞
技术克隆高产奶牛卢辛达.该培育过程涉及的动物细胞工程的技术手段还有
.若要提高繁殖效率,还可以采用
技术.
(4)若要让得到的克隆牛(供体母牛)与高产的公牛进行〝试管牛〞的工厂化生产,可对供.受体母牛用激素进行
处理,再用激素对供体母牛做
处理,然后采集其卵母细胞进行体外培养,采集高产公牛的精子进行
处理,完成卵母细胞和精子的
后将早期胚胎移植到受体母牛体内使其产出良种牛后代.
3． ( 15分)干扰素是能够抑制多种病毒复制的抗病毒物质.科学家利用基因工程技术从人的T淋巴细胞中提取干扰素基因转入羊的DNA中,培育出羊乳腺生物发生器,使羊乳汁中含有人体干扰素.请回答:
(1)科学家将人的干扰素基因与乳腺蛋白基因的______________等调控组件重组在一起,通过显微注射等方法,导入哺乳动物的___________细胞中,然后,将该细胞送入母体内,使其生长发育成为
动物.
(2)在该工程中所用的基因〝剪刀〞是
.将人体干扰素基因〝插入〞并连接到羊体细胞DNA上所需要的酶是
.人体干扰素基因之所以能〝插入〞到羊的DNA内,原因是
.
(3)请在下框中补充出DNA的互补链,并画出其被切割形成黏性末端的过程示意图.
(4)如何检测和鉴定人的干扰素因素已被成功导入羊体内?请写出两种方法:
.
.
(5)为了使T淋巴细胞在体外产生大量的干扰素,有人进行了实验,可是当将T淋巴细胞在体外培养繁殖了几代后,细胞分裂就停止了.请你用细胞工程的方法,以小
鼠为实验对象,提出一个既能使T淋巴细胞在体外培养繁殖,又能获得大量小鼠干扰素的实验设计简单思路:
____
___
4． (8分)请据图回答下列问题:
(1)基因工程的核心步骤是
.
(2)利用
技术可以获得大量
的目的基因.该技术利用
的原理,将基因的核苷酸
序列不断加以复制,使其数量呈指数增长.
(3)图中
位于基因的首端,是
识别和结合
的部位.抗生素基因的作用是作为
,用于鉴别受体细胞
中是否导入了目的基因.
5．(7分)科学家从无限增殖的细胞中分离出质基因中的无限增殖调控基因(prG),该基因能激发许多动物细胞的分裂,这为单克隆抗体的制备提供了更为广阔的前景.回答下列问题
(1)制备单克隆抗体的原理是
.
(2)制备单克隆抗体常用的动物细胞工程技术手段有
.
(3)单克隆抗体与肿瘤细胞结合并发挥作用的过程属于
免疫.
(4)根据以上信息,结合所学知识,用细胞核移植技术来制备单克隆抗体.请用图示及适当文字完成下列内容.
6．
(15分)胚胎移植的基本程序如下图(以胚胎移植为例),请据图回答:
(1)对供体母牛.供体公牛的要求是____________.受体母牛必须和供体牛
_____________.
(2)同期发情处理的方法是____________,它可以促进_________的分泌和
________的生成.
选择供体母牛
受体母牛
┄┄┄┄┄┄┄┄同期发情处理┄┄┄┄┄┄┄┄┄
↓
超数排卵
↓
供体公牛→配种
↓
冲卵
↓
质量检查.培养→
胚胎移植
↓
妊娠检查
↓
分娩(胚胎移植的犊牛)
(3)哺乳动物受精过程有哪些机制阻止多精子入卵受精?(
)
A．精子获能具有差异性B．精子穿越卵子透明带触及卵黄膜,导致透明带反应
C．精子触发卵黄膜表面微绒毛的抱合反应 D．精子入卵后,触发卵黄膜封闭作用
(4)受精有关过程有:①第一次卵裂开始,②释放第二极体,③顶体反应,④穿越透明带,⑤雌.雄原核的形成,⑥核膜消失,雌.雄原核融合.
其正确的顺序为
(填序号),受精的标志是
(5)一次给受体移入多胚胎,产生的多个后代,其基因型都相同
吗?__________________
为什么?
_________________________________________________________________
(6)雌性哺乳动物一生中卵母细胞的有效利用率很低.要大幅度提高良种家畜的繁殖率,研究课题之一是提高雌性家畜卵母细胞的利用率.下列措施可行或成为发展方向的是(
)
A．从已屠宰母畜的卵巢中采集B．成体卵巢离体培养
C．相关激素刺激导致母畜超排卵D．卵母细胞体外成熟培养
7． (8分)下图所示为人类〝治疗性克隆〞的大概过程,请据图作答.
⑴人类〝治疗性克隆〞的核心技术是胚胎工程中的___________技术.
⑵〝治疗性克隆〞的结果说明高度分化的体细胞的核仍然具有___________.相同的胚胎干细胞,〝克隆〞的结果各种各样,如有的是胰岛细胞,有的是血细胞,有的是心肌细胞,究其本质原因是基因_________的结果.
⑶若将上述技术用于白血病人的骨髓移植,且图中患者是A型血(IAi),提供卵细胞的女性是AB型血(IAIB)的,则骨髓移植成功后患者的血型是______________型.
⑷科学家为何要将患者的体细胞的核植入去核的卵细胞,而不直接用体细胞进行细胞培养?________
⑸按上述方法克隆器官在器官移植方面的主要优点是__________________.
8． (7分)1979年,科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA 分子重组,并且在大肠杆菌体内表达成功.请根据图回答问题:
⑴此图表示的是采取_________合成基因的方法获取_________基因的过程.
⑵图中①DNA是以________为模板,__________形成单链DNA,在酶的作用下合成双链DNA,从而获得了所需要的基因.
⑶图中③代表_________DNA,含_________基因.
⑷图中④表示_______________.
9．某研究小组进行药物试验时,以动物肝细胞为材料,测定药物对体外培养细胞的毒性.供培养的细胞有甲.乙两种,甲细胞为肝肿瘤细胞,乙细胞为正常肝细胞.
请回答下列有关动物细胞培养的问题:
(1)将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养,培养液及其他培养条件均相同.一段时间后,观察到甲细胞数量比乙细胞数量___________________.
(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
_______________
______________________________________________________________________ _____.
细胞培养应在含5％CO2的恒温培养箱中进行,CO2的作用是
_________________________
______________________________________________________________________ _____.
(3)在两种细胞生长过程中,当乙细胞铺满瓶壁时,其生长_______________.药物试验需要大量细胞,两种细胞频繁传代,甲细胞比乙细胞可以传代的次数更
_______________.若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液,需用_______________处理.
(4)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
_______________.
(5)已知癌基因_过量表达与肝肿瘤的发生密切相关,要试验一种抗肿瘤药物Y对甲细胞生长的影响,可将甲细胞分为A.B两组,A组细胞培养液中加入
_______________,B组细胞培养液中加入等量无菌生理盐水,经培养后,从A.B两组
收集等量细胞,通过分别检测_基因在A.B两组细胞中的_______________或
_______________合成水平的差异,确定Y的药效.
10．如图为基因工程中,利用农杆菌作为载体,培育出新性状植株的过程,请据图分析回答:
(1)将携带外源基因的DNA导入植物细胞中所用到的工具酶有_______________.
(2)上图中,目的基因导入植物细胞后,是否可以稳定维持和表达其遗传特性,可以通过_______________来确定.导入目的基因的植物细胞一般需要通过
____________________
_______________________________的方法,培育成能表现新性状的植株.
(3)利用基因工程进行育种,可以培育出具有新性状的植株,这种育种方式的优
点
是:①_____________________________________________;②_________________ ___________
______________________________.
(4)通过基因工程,科学家已经培育出了许多具有抗虫.抗病.抗除草剂等全新性状的农作物,但也有人对转基因产品的安全性提出了疑问,试从正反两方面阐述你对这一问题的认识.(2分)
11．下图是植物细胞杂交过程示意图,请据图回答:
(1)植物体细胞杂交的第①步是去除细胞壁,分离出有活力的原生质体.目前此步骤最常用的方法是酶解法,也就是在温和的条件下用_______________等去除植物的细胞壁.
(2)②过程的发生,必须进行人工诱导.人工诱导原生质体融合的物理方法是:利用_____________ ______________等(至少写出两种)促使原生质体融合;化学方法是:用_____ __等试剂作为诱导剂诱导融合.(动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同,诱导融合的方法类似,动物细胞的融合还常用到_____________作为诱导剂.)
(3)③表示融合后的原生质体再产生新的细胞壁,新细胞壁的产生与细胞内
________
____ (细胞器)有密切关系.
(4)在④⑤过程中,细胞分裂的主要方式是有丝分裂,此种分裂方式的重要意义(或称特征)是
_________________________________________________________________.
(5)植物体细胞杂交在育种工作中具有广泛的应用价值,其突出的优点是可以_____________,(目前,动物细胞融合技术最重要的用途是
_________________________.)
12．随着科学技术的发展,人们可以根据人类的需求来改造生物的性状,在许多领域取得了可喜的成果,下图是利用奶牛乳汁生产血清白蛋白的图解,根据下图回答:
(1)在此工程过程中涉及到的现代生物技术主要
有:_________________________ _
____________________________________________________.
(2)在形成图中③的过程中,我们称②为_____________,获取②的途径主要有_____________________________________.能实现②直接进入③吗?
__________________
_____________.为什么?
_________________________________________________________
_______________________________________.
(3)图中①一般经_____________处理可以得到③,从③到④的过程中一般用未受精的卵细胞去核为受体,不用普通的体细胞,原因
是:____________________________________.
(4)从④到⑤的过程中正确的操作方法是下列的_____________,把⑤送入⑥的最佳时期为_______________________________________.
(5)⑦是⑥的后代,那么⑦与⑥的遗传性状完全一样吗?
__________________________,为什么?
_________________________________________________________________.利用转基因动物乳汁生产生物产品的方法称为_____________,利用核移植的方法得到的动物叫做______________________.
13．对番茄的研究中发现,害虫损伤番茄叶片后,叶上的细胞壁能释放出一种类激素因子,这种物质能通过细胞组织扩散到茎和其他叶片上,启动蛋白酶抑制剂的基因后,开始高效合成蛋白酶抑制剂,并在茎叶中迅速积累,以对付害虫的再次侵袭.蛋白酶抑制剂对害虫的消化酶有抑制作用,因此害虫取食后,就会因无法消化食物而被杀死.
人们尝试着将番茄的蛋白酶抑制剂基因导入玉米,让玉米获得与番茄相似的抗虫性状,以对付异常猖獗的玉米螟(一种玉米害虫).试分析回答下列问题:
(1)若检测转入的蛋白酶抑制剂基因是否转入,应采用_____________法,若检测蛋白酶抑制剂基因是否表达,应采用_________________技术.
(2)将番茄的蛋白酶抑制基因转入玉米细胞时,最常采用的方法是
_____________,除此之外还有_____________和_____________等.
(3)能抗玉米螟的抗虫玉米的生态效益显著,有人认为抗虫玉米就是无虫玉米,不必防治害虫.你是否赞成这种说法?说明理由.
14．Ⅰ(5分):下列三图分别表示基因的结构示意图和利用基因工程培育抗虫棉过程示意图.请据图回答下列有关问题:
⑴图C中的目的基因是从图A和图B中的哪一个图所表示的基因提取的? ___,图C中科学家在进行[①]操作时,要用___
____分别切割运载体和目的基因,运载体的黏性末端与目的基因DNA片段的黏性末端通过___
____而结合.
⑵[III]是导入目的基因的受体细胞,经培养.筛选获得一株有抗虫特性的转基因植株.经分析,该植株含有一个携带目的基因的DNA片段,因此可以把它看作是杂合子.理论上,在该转基因植株自交产生F1代中,仍具有抗虫特性的植株占总数的
_______.
⑶将上述抗虫棉植株的后代种子种植下去后,往往有很多植株不再具有抗虫特性,原因是_________________ ____.
Ⅱ(10分):现有甲.乙两种可能有一定毒性的化学物质,实验室研究人员计划通过动物细胞培养的方法来鉴定它们是否有毒性并比较二者毒性的强弱.请你以一个研究人员的身份参与此项研究,完成下列有关问题.
实验原理:_____________________________________ ___________________.根据这种变异细胞占全部培养细胞的百分数(以下称Q值),可判断该化学物质的毒性.
材料用具:活的小白鼠胚胎.胰蛋白酶液.动物细胞培养液.动物细胞固定液.适宜
浓度的龙胆紫溶液.适宜浓度的化学物质甲溶液.适宜浓度的化学物质乙溶液.蒸
馏水.滴管.培养皿.剪刀.锥形瓶.恒温箱.载玻片.盖玻片.显微镜.小白鼠正常有
丝分裂各时期的高倍显微照片.
实验步骤:
⑴制备细胞悬浮液.
把活的小白鼠胚胎放在培养皿中剪碎,转入锥形瓶中,加入胰蛋白酶液处理,使胚
胎组织离散成单个细胞,再加入动物细胞培养液,制成细胞悬浮液.
⑵进行细胞培养.
①取A.B.C3个洁净的培养瓶,分别放入___________________________________;
②向A.B两个培养瓶中分别加入等量的甲.乙溶液,C瓶中加入等量的蒸馏水,摇匀;
③把3个培养瓶放在适宜温度的恒温箱中培养.
⑶制作临时装片.
①当细胞增殖到大约8代左右时,同时从恒温箱中取出3个培养瓶,用
处理,加入动物细胞固定液,迅速杀死细胞并固定细胞分裂相;
②静置一段时间后,分别从各培养瓶底部吸取适量的细胞悬浮液,滴在与培养瓶有相同编号的载玻片的中央,滴加__________________进行染色,3—5min后,盖上盖玻片.
⑷镜检和统计.
把临时装片放在显微镜下,先用低倍镜后用高倍镜观察,为清晰观察染色体的形态,最好寻找处于______________期的细胞,并与小白鼠正常细胞有丝分裂同时期高倍显微照片进行对比,统计并计算该期变异的细胞占该期细胞总数的百分数(Q值).
结果分析与结论:
⑴经研究人员实验得知,A.B.C三个培养瓶的Q值依次为:QA=1.3%,
QB=12.5%, QC=0.1%,
由此可知该实验的结论是__________________________________________.
⑵在实验中,C培养瓶起______________作用,C瓶的Q值说明
____________________
15．蛋白质工程的目标是根据对蛋白质
的特定需求,对蛋白质
进行分子设计,根据
法则便可以改造天然蛋白质.例如:
(1)玉米的赖氨酸含量低,原因是赖氨酸合成过程中的两个关键的酶.
的活性受赖氨酸浓度的影响,如果我们将中的第352位的苏氨酸变为
,把中第104位的天冬酰氨变成
,就可以提高玉米中的赖氨酸含量提高2—5倍.
(2)假如预期到某种酶的功能,要设计相应的基因,下列图示中
①是
,②是
;
现代生物科技专题(选修3)强化训练参考答案
1．(15分)
(1)①BCD(2分) ②细胞分裂素的浓度大于吲哚乙酸的浓度(2分)
恰当调控好不同的培养期培养基中细胞分裂素与吲哚乙酸的浓度和它们的比例(2分)
(2)①全套遗传信息雌获能②胚胎分割限制性核酸内切酶DNA连接酶1/2 在减数分裂产生卵细胞过程中,基因随同源染色体的分离而分开,只有一半的卵细胞中含有人的胰岛素基因(2分)
2．(15分)
(1)胰蛋白(或胶原蛋白)
选择性灭活的仙台病毒或聚乙二醇
(2)无菌.无毒的环境;营养;温度和pH;气体环境(4分)
(3)核移植
动物细胞培养.胚胎移植(2分) 胚胎分割
(4)同期发情
超数排卵体外获能体外受精
3．(15分)
(1)启动子受精卵转基因(或成熟)
(2)限制性内切酶 DNA连接酶用相同的限制性内切酶催化反应后形成了互补碱基序列(或不同生物DNA的结构具有统一性)(2分)
(3)(3分)(补充出DNA的互补链给1分,写出两个黏性末端各给1分)
(4)分子检测;DNA分子杂交;DNA与mRNA分子杂交;或抗原抗体杂交;从羊的乳汁中提取干扰素(2分,以上任意两点即可)
(5)将人的T淋巴细胞与小鼠的瘤细胞在体外融合,筛选出既能产生干扰素又能无限增殖的杂交瘤细胞,然后在适宜条件下进行细胞培养(3分).
4．(8分)
(1)基因表达载体构建(2)PCR DNA双链复制
(3)启动子(2分) RNA聚合酶(2分) 标记基因
5．(7分)
(1)浆细胞只能产生一种特定的抗体,瘤细胞能无限增殖
(2)动物细胞培养,动物细胞融合(答完整)(2分) (3)体液 (4)(3分) 核质分离核质重组体外培养
天·星om
权
天·星om
权
天星
天星
天·星om
权
天·星om
权
6．(15分).
(1)具优良遗传性状的同种牛(1分) ;是同一物种(1分)
(2)注射促性腺激素(1分) ; 性激素(1分); 卵子(1分); (3)BD(2分)
(4)③④②⑤⑥①(2分) ;卵黄膜和透明带间出现两个极体(1分)
(5)不一定相同(1分). 因为这些胚胎都是由不同的受精卵发育而来的,它们的基因型可能相同,也可能不同(2分) (6)ACD(2分)
7． (8分)
(1)胚胎干细胞培养(2)全能性;选择性表达(3)A
(4)卵细胞体积大,含养分多,并含有控制细胞核基因程序性表达的物质(2分)
(5)解决了临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题(2分)
8． (7分) (1)人工原胰岛素目的(2)原胰岛素mRNA逆转录
(3)重组原胰岛素基因(4)将目的基因导入受体细胞
9．(1)多(2)血清可以补充合成培养基中缺乏的物质
维持培养液的pH
(3)停止多胰蛋白酶(4)抗生素(5)Y mRNA 蛋白质
10．(1)限制性核酸内切酶和DNA连接酶
(2)检测转化的植物有没有显示出目的基因控制的性状植物组织培养
(3)①能打破生物种属的界限②在分子水平上定向改变生物的遗传特性
(4)安全:①多环节.严谨的安全性评价,可以保证转基因食品的安全;②转基因农作物要表现其新性状,必须有一定条件;③种植抗虫转基因农作物,可减少农药用量.
不安全:①可能会出现新的过敏源;②导入转基因生物的外源基因有可能与感染转基因生物的某些细菌或病毒杂交,从而重组出新的病原体;③重组的微生物降解化合物过程中会产生中间产物,造成二次污染.
11．(1)纤维素酶.果胶酶
(2)离心.振动.电激(要求至少答出两种) 聚乙二醇灭活的病毒
(3)高尔基体
(4)将亲代细胞的染色体经过复制后,精确地平均分配到两个子细胞中去
(5)克服不同生物远缘杂交不亲和的障碍制备单克隆抗体
12．(1)基因工程技术.核移植技术.胚胎移植技术
(2)目的基因从基因文库获取.PCR技术扩增.人工合成不能独立外源基因很难与受体细胞的基因连接和独立表达
(3)胰蛋白酶卵细胞体积大易操作,且其细胞质中含有促进细胞核表现出全能性的物质
(4)C 桑椹胚和囊胚
(5)不一样因为个体⑦的遗传信息几乎全部来自供体的细胞核,没有孕育它的母体⑥的遗传信息乳腺生物反应器克隆动物
13．(1)DNA分子杂交抗原——抗体杂交
(2)农杆菌转化法基因枪法花粉管通道法
(3)不赞成.转基因玉米能抵抗玉米螟,但并不能抵抗所有的害虫.
14．(15分)Ⅰ⑴图A 同一种限制性内切酶碱基互补配对原则⑵3/4⑶发生性状分离
Ⅱ实验原理:有毒物质会使动物细胞发生染色体变异(2分)
实验步骤:⑵①等量的细胞悬浮液⑶①胰蛋白酶液②加1—2滴龙胆紫液染色
⑷有丝分裂中
结果分析与结论:⑴甲.乙两种化学物质均有毒性,且乙的毒性比甲的毒性大(2分)
⑵对照动物细胞在正常培养状态下染色体变异频率非常低.
15．功能结构中心法则
(1)天冬氨酸激酶.二氢吡啶二羧酸合成酶.天冬氨酸激酶.异亮氨酸.二氢吡啶二
羧酸合成酶.异亮氨酸 (2)分子设计氨基酸序列多肽链。