高考生物二轮复习 课时作业(十四)基因工程和细胞工程(含解析)

基因工程和细胞工程1.花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病。

野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。

用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力。

再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株。

流程如下图。

据图回答下列问题：(1)过程①所需的酶是________。

(2)过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的________存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。

(3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是______________________________________________________。

原生质体经过________再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织。

(4)若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和________植株的根尖，通过________、________、染色和制片等过程制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。

(5)采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。

下图是用该引物对双亲及再生植株1-4进行PCR扩增的结果。

据图判断，再生植株1-4中一定是杂种植株的有________。

(6)对杂种植株进行________接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。

答案 (1)纤维素酶和果胶酶(2)叶绿体(3)保持原生质体完整性细胞壁(4)双亲(或花椰菜和黑芥) 解离漂洗(5)1、2、4(6)黑腐病菌解析熟记植物体细胞杂交过程，准确解读信息是解题关键。

(1)获取植物细胞的原生质体可用纤维素酶和果胶酶处理植物细胞。

(2)根据题干信息可知，供体使用的是叶肉细胞的原生质体，所以可将融合的细胞是否含叶绿体作为初步筛选杂种细胞的标志。

(3)原生质体因没有了细胞壁，在低渗溶液中容易吸水涨破，加入甘露醇可保持一定的渗透压，以保持原生质体的完整性。

原生质体需再生出细胞壁形成杂种细胞，然后经分裂、脱分化形成愈伤组织。

(4)若要分析再生植株的染色体变异类型，需对再生植株细胞和双亲细胞的染色体形态与数目进行比较。

植物细胞有丝分裂装片的制作包括解离、漂洗、染色和制片四个步骤。

(5)由图可知，植株1、2、4的条带中除了具有花椰菜的DNA片段外，还有来自黑芥的DNA片段，所以是杂种植株。

(6)对杂种植株进行病原体(黑腐病菌)接种实验，若不患黑腐病，即为高抗性杂种植株。

2.下面是将某细菌的基因A导入大肠杆菌内，制备“工程菌”的示意图。

请据图回答：(1)获得A有两条途径：一是以A的mRNA为模板，在________酶的催化下，合成互补的单链DNA，然后在________作用下合成双链DNA，从而获得所需基因；二是根据目标蛋白质的________序列，推测出相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测其DNA的________序列，再通过化学方法合成所需基因。

(2)利用PCR技术扩增DNA时，需要在反应体系中添加的有机物质有________、________、4种脱氧核苷酸、三磷酸腺苷和耐热性的DNA聚合酶，扩增过程可以在PCR扩增仪中完成。

(3)由A和载体B拼接形成的C通常称为________。

(4)在基因工程中，常用Ca2＋处理D，其目的是___________________________。

答案 (1)逆转录 DNA聚合酶氨基酸脱氧核苷酸(2)引物 (目的基因或A基因)模板(3)基因表达载体(4)使其成为感受态细胞，使大肠杆菌更容易吸收重组DNA分子解析 (1)利用逆转录法合成目的基因的过程是：以mRNA为模板，在逆转录酶的催化作用下合成单链DNA，然后在DNA聚合酶作用下，合成双链DNA分子；根据蛋白质工程合成目的基因的过程是：根据目标蛋白质的氨基酸序列，推测相应的mRNA序列，然后按照碱基互补配对原则，推测DNA中脱氧核苷酸的排列顺序，通过化学方法合成。

(2)PCR过程中需要酶、底物、模板、引物和能量等条件。

(3)目的基因和运载体结合，形成基因表达载体。

(4)在利用大肠杆菌做受体细胞时，需要先用Ca2+处理，使之成为感受态细胞，有利于吸收重组DNA分子3.(2014·日照一模)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。

下面为培育转基因水稻过程示意图，请回答：(1)在上述工程中，铁结合蛋白基因称为________，获取该基因后常用________技术进行扩增。

(2)构建重组Ti质粒时，通常要用同种限制酶分别切割________和________。

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愈伤组织共同培养时，通过培养基2的筛选培养，可以获得________；培养基3与培养基2的区别是________。

(4)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________。

答案 (1)目的基因 PCR(2)含目的基因的DNA片段质粒 CaCl2(3)含有重组质粒的愈伤组织生长素和细胞分裂素的浓度比例(4)种子中铁含量解析本题中培育转基因水稻的目的是获得铁含量比普通大米高的大米，因此目的基因为铁结合蛋白基因，要大量获得此基因一般采用PCR技术进行扩增。

要构建重组质粒要用同种限制酶切割含目的基因的DNA片段和质粒。

将外植体培养成试管苗的过程要用到不同的培养基，各培养基最明显的差别在于所添加植物激素的比例不同。

4.根据基因工程的有关知识，回答下列问题：(1)限制性核酸内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有________和________。

(2)质粒运载体用Eco RⅠ切割后产生的片段如下：AATTC……GG……CTTAA为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用Eco RⅠ切割外，还可用另一种限制性核酸内切酶切割，该酶必须具有的特点是______________________________________________________________________。

(3)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即________DNA连接酶和________DNA连接酶。

(4)反转录作用的模板是________，产物是________。

若要在体外获得大量反转录产物，常采用________技术。

(5)基因工程中除质粒外，________和________也可作为运载体。

(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是_______________________________________________。

答案 (1)黏性末端平末端(2)切割产生的DNA片段末端与Eco RⅠ切割产生的相同(3)E·coli T4(4)mRNA(或RNA) cDNA(或DNA) PCR(5)λ噬菌体的衍生物动植物病毒(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱解析限制性核酸内切酶切割DNA分子形成的末端通常有两种，即黏性末端和平末端。

为使运载体和目的基因连接，二者必须具有相同的黏性末端，因而当使用除Eco RⅠ之外的其他酶进行切割时，应该产生相同的黏性末端。

DNA连接酶的来源有两个：一是大肠杆菌，二是T4噬菌体。

反转录是由RNA形成DNA的过程，获得大量反转录产物时常用PCR扩增技术。

基因工程常用的运载体是质粒，除此以外，λ噬菌体的衍生物和动植物病毒也可作为运载体。

如果用大肠杆菌作为受体细胞，必须用钙离子处理，使其处于感受态(此状态吸收外源DNA的能力增强)。

5.铁皮石斛是我国名贵中药，生物碱是其有效成分之一，应用组织培养技术培养铁皮石斛拟原球茎(简称PLBs，类似愈伤组织)生产生物碱的实验流程如下：在固体培养基上，PLBs的重量、生物碱含量随增殖培养时间的变化如下图所示，请回答下列问题：(1)选用新生营养芽为外植体的原因是___________________________，诱导外植体形成PLBs的过程称________。

(2)与黑暗条件下相比，PLBs在光照条件下生长的优势体现在________，________，________。

(3)脱落酸(ABA)能提高生物碱含量，但会抑制PLBs的生长。

若采用液体培养，推测添加适量的ABA可提高生物碱产量。

同学们拟开展探究实验验证该推测，在设计实验方案时探讨了以下问题：①ABA的浓度梯度设置和添加方式：设4个ABA处理组，1个空白对照组，3次重复。

因ABA 受热易分解，故一定浓度的无菌ABA母液应在各组液体培养基________后按比例加入。

②实验进程和取样：实验50天完成，每10天取样，将样品(PLBs)称重(g/瓶)后再测定生物碱含量。

如初始(第0天)数据已知，实验过程中还需测定的样品数为________。

③依所测定数据确定适宜的ABA浓度和培养时间：当某3个样品(重复样)的___________________________时，其对应的ABA浓度为适宜浓度，对应的培养时间是适宜培养时间。

答案 (1)细胞分化程度低，容易诱导形成PLBs 细胞的脱分化(2)生长起始快快速生长时间较长 PLBs产量较高(3)①灭菌、冷却②65 ③PLBs重量和生物碱含量乘积的平均值最大解析 (1)新生营养芽分裂能力强，全能性容易表达；根据题干可知，PLBs类似愈伤组织，外植体形成愈伤组织的过程是脱分化。

(2)据图分析，光照下PLBs的重量高于黑暗条件下，原因可能是光照有利于细胞增殖、叶绿体的形成和进行光合作用制造有机物。

(3)①由于ABA受热易分解，所以各种液体培养基灭菌后，冷却，再加入不同浓度的ABA。

②根据题干可知，实验50天完成，每10天取样，需要取样5次，4个ABA处理组，1个空白对照组，3次重复，因此每次取样需要记录15个样品中的数据，共需要测定样品数65。

③适量的ABA可提高生物碱产量，当样品的平均值最大时，所对应的ABA浓度和时间为最适。