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(15分)
阅读如下材料:
材料甲:
科学家将牛生长激素基因导入小鼠受精卵在,得到了体型巨大的“超级小鼠”;
科学家采用农杆菌转化法培育出转基因烟草。
材料乙:
T4溶菌酶在温度较高时易失去活性,科学家对编码T4溶菌酶的基因进行改造,使其表达的T4溶菌酶的第3位的异亮氨酸变为半胱氨酸,在该半胱氨酸与第97为的半胱氨酸之间形成了一个二硫键,提高了T4溶菌酶的耐热性。
材料丙:
兔甲和兔乙是同一物种的两个雌性个体,科学家将兔甲受精卵发育成的胚胎移植到兔乙的体内,成功产出兔甲的后代,证实了同一物种的胚胎可在不同个体的体内发育。
回答下列问题:
(1)材料甲属于基因工程的范畴。
将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用法。
构建基因表达载体常用的工具酶有和。
在培育转基因植物是,常用农杆菌转化发,农杆菌的作用是。
(2)材料乙属于工程范畴。
该工程是指以分子生物学相关理论为基础,通过基因修饰或基因合成,对进行改造,或制造制造一种的技术。
在该实例中,引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的序列发生了改变。
(4)材料丙属于胚胎工程的范畴。
胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到种的、生理状况相同的另一个雌性动物体内,使之继续发育成新个体的技术。
在资料丙的实例中,兔甲称为体,兔乙称为体。
【答案】
(1)显微注射法限制性内切酶DNA连接酶农杆菌可感染植物,将目的基因转移到受体细胞中
(2)蛋白质现有蛋白质新蛋白质氨基酸(3)同供体受体
【解析】
(1)将基因表达载体导入小鼠的受精卵中常用显微注射法,构建基因表达载体常用的工具酶是限制性内切酶和DNA连接酶。
农杆菌的作用是将目的基因导入到植物(受体)细胞内。
(2)资料乙中的技术属于蛋白质工程的范畴,该工程是指以分子生物学相关理论为基础,通过对基因修饰或基因合成,对现有的蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质的技术。
在该实例中,引起T4溶菌酶空间结构改变的原因是组成该酶肽链的氨基酸序列发生了改变。
(3)胚胎移植是指将获得的早期胚胎移植到同种的、生理状态相同的另一个雌性动物体内,使之继续发育为新个体的技术。
在资料丙实例中,兔甲称为供体,兔乙称为受体。
【试题点评】本题通过基因工程和胚胎工程知识结合,主要考查对基础知识的理解和识记能力。
(2013北京卷)30.(18分)
斑马鱼的酶D由17号染色体上的D基因编码。
具有纯合突变基因(dd)的斑马鱼胚胎会发出红色荧光。
利用转基因技术将绿色荧光蛋白(G)基因整合到斑马鱼17号染色体上,带有G基因的胚胎能够发出绿色荧光。
未整合G基因的染色体的对应位点表示为g。
用个体M和N进行如下杂交实验。
(1)在上述转基因实验中,将G基因与质粒重组,需要的两类酶是和。
将重组质粒显微注射到斑马鱼中,整合到染色体上的G基因后,使胚胎发出绿色荧光。
(2)根据上述杂交实验推测:
①亲代M的基因型是(选填选项前的符号)。
a.DDggb.Ddgg
②子代中只发出绿色荧光的胚胎基因型包括(选填选项前的符号)。
a.DDGGb.DDGgc.DdGGd.DdGg
(3)杂交后,出现红·
绿荧光(既有红色又有绿色荧光)胚胎的原因是亲代(填“M”或“N”)的初级精(卵)母细胞在减数分裂过程中,同源染色体的发生了交换,导致染色体上的基因重组。
通过记录子代中红·
绿荧光胚胎数量与胚胎总数,可计算得到该亲本产生的重组配子占其全部配子的比例,算式为。
(1)限制性核酸内切酶DNA连接酶受精卵表达
(2)①b②b、d
(3)N非姐妹染色单体4×
(红·
绿荧光胚胎数量/胚胎总数)
(1)基因工程操作过程中需要两类工具酶:
限制性核酸内切酶DNA连接酶。
动物细胞工程的受体细胞一般是受精卵。
(2)由于出现了绿色荧光(D_G_)和红色荧光(ddgg)的子代胚胎,则亲代M中必定均含有d基因,同时可推出M和N的基因型是:
Ddgg、DdGg,由此可知第一问选b,第二问选b、d。
(3)由题可知,D与G是连锁遗传的,再由第
(2)题的分析可知,其基因分析如下图(左)所示,因此正常情况不会产生红·
绿荧光胚胎,除非亲代N的在减数分裂过程中同源染色体发生了交叉互换,形成如下图(右)所示的情况。
交叉互换后
若亲代N产生的配子中重组的配子(dG和Dg)占的比例为x,则dG占的比例为x/2,又因亲代M产生两种比例相等的配子:
Dg、dg,则可知子代胚胎中红·
绿荧光胚胎的概率为x/4,即:
x/4=(红·
绿荧光胚胎数量/胚胎总数),可推出重组的配子比例为:
4×
红·
绿荧光胚胎数量/胚胎总数。
【试题评价】本题考察知识点主要为基因工程和遗传规律,第(3)题中涉及减数分裂过程中染色体和基因的关系,是学生答题的难点。
(2013广东卷)3.从某海洋动物中获得一基因,其表达产物为一种抗菌体和溶血性均较强的多肽P1。
目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物,首先要做的是
A.合成编码目的肽的DNA片段
B.构建含目的肽DNA片段的表达载体
C.依据P1氨基酸序列设计多条模拟肽
D.筛选出具有优良活性的模拟肽作为目的肽
【答案】C
【解析】该题目属于蛋白质工程,已经获得该目的基因片段,不需要合成编码目的肽的DNA片段,故A错误,是需要构建含目的肽DNA片段的表达载体,但这不是第一步,故B错误;
蛋白质工程的第一步是根据蛋白质的功能,设计P1氨基酸序列,从而推出其基因序列,故C正确;
该基因表达产物为一种抗菌体和溶血性均较强的多肽P1,目前在P1的基础上研发抗菌性强但溶血性弱的多肽药物,而目的多肽是抗菌性强但溶血性弱,所以必需对其改造,保持其抗菌性强,抑制其溶血性,故D错误.
【考点定位】本题综合考查了蛋白质工程和基因工程的相关内容,属于中等偏上难度题.
(2013广东卷)28.(16分)
地中海贫血症属于常染色体遗传病。
一对夫妇生有一位重型β地中海贫血症患儿,分析发现,患儿血红蛋白β链第39位氨基酸的编码序列发生了突变(C→T)。
用PCR扩增包含该位点的一段DNA片段l,突变序列的扩增片段可用一种限制酶酶切为大小不同的两个片段m和s;
但正常序列的扩增片段不能被该酶酶切,如图11(a)。
目前患儿母亲再次怀孕,并接受了产前基因诊断。
家庭成员及胎儿的PCR扩增产物酶切电泳带型示意图见图11(b)。
(终止密码子为UAA、UAG、UGA。
)
(1)在获得单链模板的方式上,PCR扩增与体内DNA复制不同,前者通过__________解开双链,后者通过________解开双链。
(2)据图分析,胎儿的基因型是_______(基因用A、a表示)。
患儿患病可能的原因是_________的原始生殖细胞通过_______________过程产生配子时,发生了基因突变;
从基因表达水平分析,其患病是由于_____________。
(3)研究者在另一种贫血症的一位患者β链基因中检测到一个新的突变位点,该突变导致β链第102位的天冬酰胺替换为苏氨酸。
如果____________,但____________,则为证明该突变位点就是这种贫血症的致病位点提供了一个有力证据。
(1)高温解旋酶
(2)Aa母亲减数分裂突变后终止密码子提前出现,翻译提前终止形成异常蛋白
(3)该病可遗传给后代患者的β链不能被限制性酶切割
(1)PCR是体外扩增DNA的方式,通过高温的使双链解开,体内DNA的复制则是通过解旋酶使DNA双链解开。
(2)由题意可知重度β地中海贫血是隐性遗传病,突变后的序列可以被剪切成m和s的两个片段,而正常序列无法被剪切,因此母亲、父亲、患儿和胎儿的基因型分别为:
AA、Aa、aa和Aa,母亲和父亲的基因型为AA和Aa,生下患儿可能是因此母亲的原始生殖细胞通过减数分裂产生配子时发生了基因突变。
由图可知,其突变为由模板链的CTC突变成ATC,mRNA上由GAG变成UAG,因此终止密码子提前出现,使翻译提前终止。
(3)如果这种贫血病可以遗传给后代,,而又能证实不是重型地中海贫血,即β链不能被限制性酶切割,则为证明该突变位点就是这种贫血病的致病点提供了有力证据。
【考点定位】本题以信息题的形式综合考查了pcr,DNA复制,基因突变,减数分裂等相关知识点及其内在联系和应用,而且第三问则考察学生发散性思维的能力,运用知识解决问题的能力,具有一定的创新性。
题目个别问题难道较大。
(2013上海卷)(六)回答下列有关遗传信息传递和表达的问题。
(9分)
图17表示利用致病病毒M的表面蛋白基因和无害病毒N,通过基因工程制作重组M病毒疫苗的部分过程。
其中①~⑤表示操作流程,a~h表示分子或结构。
据图回答问题。
56.基因工程除了微生物基因工程外,还有_____。
在图17所示过程中,获取目的基因的步骤是流程(用图中编号回答);
在流程③中必需实施的步骤有_____。
57.在图17所示的整个过程中,用作运载体的DNA来自分子_____(用图中字母回答)。
58.下列关于质粒运载体的说法正确的是_____(多选)。
A.使用质粒运载体是为了避免目的基因被分解
B.质粒运载体只能在与目的基因重组后进入细胞
C.质粒运载体可能是从细菌或者病毒的DNA改造的
D.质粒运载体的复制和表达也遵循中心法则
E.质粒运载体只有把目的基因整合到受体细胞的DNA中才能表达
F.没有限制酶就无法使用质粒运载体
59.据图比较结构g和结构h的异同,并解释产生差异的原因_____。
56.植物基因工程、动物基因工程①、②切割质粒、将质粒与目的基因重组
57.c、d
58.A、D、F
59.相同点:
遗传物质相同;
不同点:
表面蛋白质不同。
差异的原因:
因为g导入受体细胞后,目的基因得以表达,合成了致病病毒M的表面蛋白
专题2细胞工程
(2013全国卷大纲版)2.关于动物细胞培养和植物组织培养的叙述,错误的是
A.动物细胞培养和植物组织培养所用培养基不同Ks5u
B.动物细胞培养和植物组织培养过程中都要用到胰蛋白酶
C.烟草叶片离体培养能产生新个体,小鼠杂交瘤细胞可离体培养增殖
D.动物细胞培养可用于检测有毒物质,茎尖培养可用于植物脱除病毒
【答案】B
【解析】植物组织培养不需要用胰蛋白酶,B错误。
【试题点评】本题考察学生对细胞工程技术的了解,难度较低。
(2013重庆卷)5.某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉,其技术路线为“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”。
下列有关叙述,错误的是
A.消毒的原则是既杀死材料表面的微生物,又减少消毒剂对细胞的伤害
B.在愈伤组织培培养中加入细胞融合的诱导剂,可获得染色体加倍的细胞
C.出芽是细胞再分化的结果,受基因选择性表达的调控
D.生根时,培养基通常应含α—萘乙酸等生长素类调节剂
【答案】B
【解析】消毒剂的使用既要杀死表面微生物,有防止伤害组织细胞,影响组织培养,A项正确;
植物细胞融合是指经纤维素酶和果胶酶处理后得到的原生质体的诱导融合,带有细胞壁的愈伤组织细胞不能诱导融合形成染色体加倍的细胞,B项错误;
出芽和生根都是细胞再分化的结果,其实质是基因的选择性表达,C项正确;
α—萘乙酸为生长素类似物,可诱导愈伤组织生根,D项正确。
【试题评价】本题考查植物组织培养相关知识和考生的理解能力,涉及外植体的消毒、植物体细胞杂交、细胞分化及植物生长调节剂对组织培养的影响等内容,较易得分。
(2013浙江卷)6.实验小鼠皮肤细胞培养(非克隆培养)的基本过程如图所示。
下列叙述错误的是
A.甲过程需要对实验小鼠进行消毒
B.乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶消化
C.丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型
D.丁过程得到的细胞具有异质性
案:
C
解析:
A进行细胞培养前需要对细胞进行消毒,A正确;
B进行培养的组织细胞用胰蛋白酶消化分散成单个细胞,B正确;
C丙过程属于原代培养,细胞的核型稳定,C错误;
D丁过程属于传代培养,期间部分细胞会出现异质性,D正确;
(2013重庆卷)2.题2图是单克隆抗体制备流程的简明示意图。
下列有关叙述,正确的是
A.①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T淋巴细胞
B.②中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成
C.③同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性
D.④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群
【解析】①是获得已经免疫的B细胞,A项错误;
胰蛋白酶使得组织块分散为单个细胞,B项错误;
③同时具有B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的特性,C项错误;
④经筛选后获得能够获得分泌特异性抗体的杂交瘤细胞,D项正确。
【试题评价】本题考查单克隆抗体制备流程相关只是和考生的识图能力,属理解层次,较易得分。
(2013江苏卷)11.某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。
为尽快推广种植,可应用多种技术获得大量优质苗,下列技术中不能选用的是
A.利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗
B.采用花粉粒组织培养获得单倍体苗
C.采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上
D.采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养
【解析】茎段扦插、幼芽嫁接、植物组织培养都是无性繁殖,可以大量快速得到与原有性状相同的个体,A、C、D均可选用;
采用花粉粒离体培养可获得单倍体幼苗,但由于花粉粒为雄配子,发育来的单倍体植株会发生性状分离,不能保持亲代的优良性状,B错误。
【试题评价】此题考查无性繁殖及单倍体植株的特点,难度适中。
(2013上海卷)9.在工业化大量培养植物试管苗的过程中,一般进行如下操作,则正确的操作顺序是B
①诱导形成芽②取合适外植体③诱导形成愈伤组织
④诱导形成未分化状态的细胞⑤诱导形成根
A.②①③④⑤B.②④③①⑤C.②③④①⑤D.②⑤①④③
(2013新课标卷II)40.[生物——选修3:
现代生物科技专题](15分)
甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物,甲含有效成分A,乙含有效成分B。
某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。
回答下列问题:
(1)为了培养该新型药用植物,可取甲和乙的叶片,先用______酶和____酶去除细胞壁,获得具有活力的________,再用化学诱导剂诱导二者融合。
形成的融合细胞进一步培养形成_______组织,然后经过_______形成完整的杂种植株。
这种培养技术称为________。
(2)上述杂种植株属于多倍体,多倍体是指_______。
假设甲和乙有性杂交的后代是不育的,而上述杂种植株是可育的,造成这种差异的原因是__________。
(3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。
经植物组织培养得到的__________等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。
【答案】:
(1)纤维素酶果胶酶原生质体愈伤再分化(或分化)植物体细胞杂交
(2)体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体在减数分裂过程中,前者染色体联会异常,而后者染色体联会正常
(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽
【解析】:
本题考查植物体细胞杂交。
(1)为了培养新型药用植物,可取甲和乙的叶片,先用纤维素酶和果胶酶处理,获得具有活力的原生质体A、B,再用化学诱导剂聚乙二醇诱导融合形成杂种细胞,进一步培养形成愈伤组织,经过再分化形成根、芽,长成完整植株,以上获得杂种植株的方法叫植物体细胞杂交,能克服远缘杂交不亲和的障碍。
(2)植物A、B体细胞杂交形成的杂种植株是四倍体,且该杂种植株减数分裂能形成正常配子,理论上是可育的;
但如果将甲和乙有性杂交形成的二倍体,减数分裂由于不存在同源染色体无法联会,无法形成正常配子,不可育。
(3)在植物组织培养至胚状体阶段,可包裹上人工种皮制备人工种子。
(2013天津卷)9.(15分)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。
(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
(1)过程①表示原生质体的制备,要用纤维素酶和果胶酶去掉植物细胞的细胞壁
(2)用于融合的两个细胞,一个是黑芥苗的叶肉细胞,一个是花椰菜的根部细胞,其中供体细胞特有的结构是叶绿体,可通过观察叶绿体的有无作为初步筛选杂种细胞的标志。
(3)原生质体没有细胞壁的保护,需要加入适宜浓度的甘露醇以保证渗透压的稳定,以避免原生质体吸水或失水破坏原生质体的完整性;
原生质体通过细胞壁杂声形成杂种细胞,进而形成愈伤组织。
(4)分析再生植株染色体变异类型,需要将再生植株细胞染色体和黑芥苗与花椰菜细胞中的染色体制片观察进行比较,制片的基本程序是解离、漂洗、染色、制片。
(5)根据图谱,花椰菜含有碱基对为300和600的DNA片段,黑芥还有碱基对为1000、1300和1500的片段,再生植株3,只含有长度为300和600的片段,与花椰菜一致,1、2、4既含有花椰菜DNA片段,又含有黑芥DNA片段,为杂种植株。
(6)对杂种植株接种黑腐病菌,能正常生长的即为具有高抗性的杂种植株。
【试题评价】本题以抗黑腐病花椰菜的培育为信息载体,综合考查了植物细胞工程、细胞分裂装片的制作观察、PCR图谱的识别等相关内容,同时也考查了考生识图获取信息的能力,具有一定难度。
(2013山东卷)35、(8分)
【生物——现代生物科技专题】
科学家通过诱导黑鼠体细胞去分化获得诱导性多能干细胞(iPS),继而利用iPS细胞培育出与黑鼠遗传特性相同的克隆鼠,流程如下:
(1)从黑鼠体内获得体细胞后,对其进行的初次培养称为,培养的细胞在贴壁成长至充链满培养皿底时停止分裂,这种现象称为
(2)图中2—细胞胚胎可用人工方法从灰鼠输卵管内获得,该过程称为,也可从灰鼠体内取出卵子,通过后进行早期胚胎培养获得。
(3)图中重组囊胚通过技术移入白鼠子宫内继续发育,暂不移入的胚胎可使用方法保存。
(4)小鼠胚胎干细胞(ES)可由囊胚的分离培养获得,iPS与ES细胞同样具有发育全能性,有望在对人类iPS细胞进行定向后用于疾病的细胞治疗。
(1)原代培养接触抑制
(2)冲卵体外受精(3)胚胎移植冷冻(或低温)
(4)内细胞团细胞诱导分化
(1)原代培养指将动物组织用酶处理成单个细胞后进行的初次培养。
接触抑制指贴壁的细胞分裂生长到表面相互接触时,细胞就会停止裂增殖的现象。
(2)将早期胚胎从母牛子宫中冲洗出来的方法叫冲卵。
(3)暂不进行胚胎移植的胚胎可放入—196℃的液氮中冷冻保存。
(4)胚胎干细胞简称ES或EK细胞,是由早期胚胎或原始性腺分离出来的一类细胞。
iPS与ES细胞一样,可通过诱导定向分化修补某些功能异常的细胞来治疗疾病。
(2013海南卷)31.【生物——选修3:
现代生物科技专题】
单纯疱疹病毒Ⅰ型(HSV-Ⅰ)可引起水疱性口唇炎。
利用杂交瘤技术制备出抗HSV-Ⅰ的单克隆抗体可快速检测HSV-Ⅰ。
(1)在制备抗HSV-Ⅰ的单克隆抗体的过程中,先给小鼠注射一种纯化的HSV-Ⅰ蛋白,一段时间后,若小鼠血清中抗的抗体检测呈阳性,说明小鼠体内产生了反应,再从小鼠的中获取B淋巴细胞。
将该B淋巴细胞与小鼠的细胞融合,再经过筛选、检测,最终可获得所需的杂交瘤细胞,该细胞具有的特点是。
(2)若要大量制备抗该蛋白的单克隆抗体,可将该杂交瘤细胞注射到小鼠的中使其增殖,再从中提取、纯化获得。
(3)通过上述方法得到的单克隆抗体可准确地识别这种HSV-Ⅰ蛋白,其原因是该抗体具有和等特性。
(1)由题意可知,单纯疱疹病毒Ⅰ型可引起水泡性口炎,病毒蛋白HSV-Ⅰ可以作为一种抗原刺激机体通过免疫反应产生特异性抗体。
在单克隆抗体的制备过程中,首先应注射纯化的HSV-Ⅰ蛋白作为抗原,一段时间后对小鼠血清进行检测,如果抗HSV-Ⅰ蛋白的抗体检测为阳性,说明小鼠体内通过体液免疫产生了特异性抗体。
此时可以从小鼠的免疫器官中,如脾脏、骨髓、淋巴结等部位获取已免疫的B淋巴细胞,与小鼠的骨髓瘤细胞融合,经过筛选检测获得能稳定的产生特异性抗体的杂交瘤细胞。
已免疫的B淋巴细胞具
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