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专题十六：基因工程与细胞工程之重要题型
专题强化练
1．(2017·湛江二模)番茄果实中含丰富的番茄红素，对人体防治肿瘤、心血管疾病以及延缓衰老具有一定作用。请回答下列问题：
(1)科学家为构建高产番茄红素的酵母细胞应用了转基因技术，其核心步骤是__________。下图是其部分模式图，位点1、2、3、4对应的限制酶分别是PacⅠ、SexAⅠ、AscⅠ、 PmeⅠ，则获取目的基因使用的限制酶是________；PacⅠ能否切割位点2？________；为什么？__________________________________________。
(2)为确定目的基因已导入番茄细胞中，常用______________技术进行检测，最后再进行个体水平的鉴定。
(3)科学家运用____________________技术培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株，但并没有获得预期的性状，主要原因是_________________________________________________。
(4)转基因技术和植物体细胞杂交技术在育种上具有的共同意义是____________________。
【答案】 (1)构建基因表达载体(目的基因与载体结合)　SexAⅠ和AscⅠ　不能　因为限制酶具有特异性(合理即可)　(2)DNA分子杂交　(3)植物体细胞杂交　基因的表达不是孤立的，是相互调控、相互影响的(合理即可)
(4)能克服物种间远缘杂交不亲和障碍(合理即可)
2．科学家将鱼抗冻蛋白基因转入番茄，使番茄的耐寒能力大大提高，可以在相对寒冷的环境中生长。质粒上有PstⅠ、SmaⅠ、HindⅢ、AluⅠ等四种限制性核酸内切酶切割位点，如图是转基因抗冻番茄培育过程的示意图(ampr为抗氨苄青霉素基因)，其中①～④是转基因抗冻番茄培育过程中的相关步骤，Ⅰ、Ⅱ表示相关结构或细胞。请据图作答：
(1)在构建重组DNA时，可用一种或多种限制性核酸内切酶进行切割，为了避免目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接，在此实验中应该选用限制性核酸内切酶________________分别对____________________和________进行切割，切割后产生的DNA片段分别为________种和________种。
(2)培养基中的氨苄青霉素会抑制番茄愈伤组织细胞的生长，要利用该培养基筛选已导入鱼的抗冻蛋白基因的番茄细胞，应使Ⅰ重组DNA中含有________________作为标记基因。
(3)研究人员通常采用____________法将鱼抗冻蛋白基因导入番茄细胞内。
【答案】(1)PstⅠ、SmaⅠ　含鱼抗冻蛋白基因的DNA　质粒　4　2　(2)抗氨苄青霉素基因　(3)农杆菌转化
3．(2017·石家庄二质检)苏云金芽孢杆菌产生的Bt毒蛋白在害虫的消化道内能被降解成有毒的多肽，最终造成害虫死亡，因此Bt基因广泛应用于培育转基因抗虫植物。回答下列问题：
(1)培育转基因抗虫棉所需的目的基因来自________________的基因组，再通过PCR技术扩增。PCR反应中温度呈现周期性变化，其中加热到90～95 ℃的目的是____________，然后冷却到55～60 ℃使引物与互补DNA链结合，继续加热到70～75 ℃，目的是_______________
___________________________________________________________________________。
(2)限制酶主要是从________中获得，其特点是能够识别DNA分子某种__________________，并在特定位点切割
DNA。
(3)科研人员培育某品种转基因抗虫棉的过程中，发现植株并未表现抗虫性状。可能的原因是
________________________________。
(4)在基因表达载体中，目的基因的首端和尾端必须含有________这样目的基因才能准确表达。
【答案】(1)苏云金芽孢杆菌　DNA解链(或DNA受热变性后解链为单链)　Taq酶从引物起始进行互补链的合成　(2)原核生物　特定的核苷酸序列　(3)所转的基因未成功导入，也可能导入的基因未能准确表达　(4)启动子和终止子
【解析】(1)培育转基因抗虫棉所需的目的基因来自苏云金芽孢杆菌的基因组。PCR反应中加热到90～95 ℃的目的是使DNA解链(或DNA受热变性后解链为单链)。冷却后继续加热到70～75 ℃，目的是在DNA聚合酶的作用下从引物开始延伸子链(Taq酶从引物起始进行互补链的合成)。
(2)限制酶主要是从原核生物中获得，其特点是能够识别DNA分子某种特定的核苷酸序列，并在特定位点切割DNA。
(3)科研人员培育某品种转基因抗虫棉的过程中，发现植株并未表现抗虫性状。可能的原因是所转的基因未成功导入，也可能是导入的基因未能准确表达。
(4)在基因表达载体中，目的基因的首端和尾端必须含有启动子和终止子，这样目的基因才能准确表达。
4．(2017·深圳一调研)根据基因工程的有关知识回答下列问题：
(1)利用PCR技术扩增目的基因时，需要加入两种引物，原因是__________________________，引物Ⅰ延伸而成的DNA单链会与引物Ⅱ结合，进行DNA的延伸，这样，DNA聚合酶只能特异的复制________________的DNA序列，一个DNA分子经过三轮复制以后，含有两种引物的DNA分子有________个。
(2)基因工程的核心步骤是________________。其目的是使目的基因在受体细胞中_________，并可遗传给下一代。
(3)大肠杆菌作为受体细胞最常用的转化方法是：首先用Ca2＋处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，这种细胞称为________细胞。
(4)检测目的基因是否发挥功能作用的第一步是____________________。
【答案】(1)DNA聚合酶只能从3′端延伸DNA链，用两种引物才能确保DNA两条链同时被扩增　处于两个引物之间　6　(2)构建基因表达载体　稳定存在、表达和发挥作用　(3)感受态　(4)目的基因是否能转录形成mRNA(DNA—RNA分子杂交)
5．(2017·绵阳市二模)请回答下列有关动物细胞培养的问题：
(1)在动物细胞培养中，通常在合成培养基中加入一定量的抗生素，其目的是____________。
(2)在使用合成培养基时，通常需要加入血清等一些天然成分，作用是_____________________
________________________________________________________________________。
(3)在动物细胞培养时，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面相互接触时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的________，因此要定期用________处理细胞，使贴壁生长的细胞脱落形成细胞悬浮液，否则，贴壁细胞分裂生长到相互接触时，细胞会停止分裂增殖。
(4)在细胞培养过程中，通常在________条件下保存细胞。
(5)若在营养全面的动物细胞培养液中不慎混入了一种细菌，结果所培养的细胞全部死亡。从科学严谨性的角度考虑，能不能直接认为这些细胞的死亡就是该种细菌作用而导致的？____，理由是_________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】(1)防止细菌污染　(2)补充培养基中缺乏的物质
(3)接触抑制　胰蛋白酶　(4)冷冻(或超低温、液氮)
(5)不能　也可能是环境中其他因素或操作错误或取材不当导致了细胞的死亡
6．(2017·邯郸一模)2016年5月13日，美国国家卫生院科学家发表报告，他们在艾滋病病毒上发现一种由8个氨基酸组成的融合肽，它是病毒入侵细胞的关键性物质。这一发现为艾滋病的预防和治疗开辟了一条新途径。欲将融合肽设计为疫苗进行免疫预防，可能需要改造其部分结构。请回答下列问题：
(1)一般流程是：预期新型融合肽的功能→设计新型融合肽结构→推测________________→找到对应的脱氧核苷酸序列。然后用______________(答一种仪器)合成目的基因。要获得大量的目的基因，需要用________扩增。该技术的前提是要有________________________序列，以便根据这一序列合成引物。
(2)欲用牛乳腺生物反应器大量生产新型融合肽，在构建基因表达载体时，需要加入________________启动子，通常选用________作为受体细胞。
(3)欲大量生产融合肽抗体用于免疫治疗，可将融合肽反复多次注入小鼠体内，从小鼠脾脏提取________细胞，将其与小鼠骨髓瘤细胞融合，并在特定的培养基上筛选出杂交瘤细胞，再通过____________________________，筛选出能产生融合肽抗体的杂交瘤细胞，在小鼠腹腔或体外扩大培养，获得大量融合肽抗体。
【答案】(1)应有的氨基酸序列　DNA合成仪　PCR　一段已知目的基因的核苷酸　(2)牛乳腺蛋白基因　受精卵　(3)B淋巴　(多次)克隆化培养和(专一)抗体(阳性)检测
【解析】(1)蛋白质工程的一般流程：预期新型融合肽的功能→设计新型融合肽结构→推测应有氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列。如果目的基因中核苷酸序列已知且数量较少，可以用DNA合成仪合成目的基因。要获得大量的目的基因，需要用PCR技术扩增。该技术的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。
(2)为了在转基因牛的乳汁中提取到新型融合肽，需要在新合成的目的基因之前加入牛乳腺蛋白基因的启动子，确保新型融合肽在乳腺细胞内表达并随乳汁分泌出来。这一过程的受体细胞通常选受精卵。
(3)欲大量生产融合肽抗体用于免疫治疗，可将融合肽反复多次注入小鼠体内，从小鼠脾脏提取B淋巴细胞，将其与小鼠骨髓瘤细胞融合，并在特定的培养基上筛选出杂交瘤细胞，再通过(多次)克隆化培养和(专一)抗体(阳性)检测，筛选出能产生融合肽抗体的杂交瘤细胞，在小鼠腹腔或体外扩大培养，获得大量融合肽抗体。
7．(2017·汕头一模)青蒿素主要从青蒿植株的地上部分提取而来，是最有效的抗疟药之一，最新研究表明，青蒿素还可用于糖尿病的治疗。研究人员利用基因工程培育出高产的转基因青蒿。回答下列问题：
(1)青蒿的cDNA文库，是以从青蒿细胞中提取的________为模板，通过________(方法)建立起来的。青蒿的cDNA文库含有青蒿基因组中的全部基因吗？________。
(2)研究人员从青蒿的cDNA文库中获取了合成青蒿素所需的两种关键酶的基因。在对这两个目的基因分别进行PCR扩增时，向反应体系中加入的物质中，除了模板不同以外，________也肯定不同。
(3)构建表达载体时，应在目的基因的首端和尾端分别安插上________和终止子，使目的基因能够________。构建好的目的基因表达载体一般通过________法而导入到青蒿细胞中，最终获得转基因植株。
(4)有人另辟蹊径，成功培育出能生产青蒿素的转基因酵母菌。试指出利用转基因酵母菌生产青蒿素的两点优势：______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【答案】(1)mRNA　逆转录　不含有　(2)引物　(3)启动子　转录(或表达)　农杆菌转化　(4)酵母菌繁殖快、易培养、成本低可以工业化生产；生产不受季节、气候、地域限制

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