提能點(三)　基因工程及實踐應用

提能點(三)基因工程及實踐應用（點擊進入“專題驗收評價”）基因工程具體應用的過程及相關技術名稱過程模型相關技術基因工程藥物基因工程、胚胎體外培養(yǎng)、胚胎移植基因工程疫苗基因工程、發(fā)酵工程基因治療基因工程續(xù)表|針|對|訓|練|5.用氨芐青霉素抗性基因(ampr)、四環(huán)素抗性基因(tetr)作為標記基因構建的質粒如圖所示。用含有目的基因的DNA片段和用不同限制酶酶切后的質粒，構建基因表達載體(重組質粒)，并轉化到受體菌中。下列敘述錯誤的是

(

)A.若用HindⅢ酶切，目的基因轉錄的產(chǎn)物可能不同B.若用Pvu

Ⅰ酶切，在含tet(四環(huán)素)培養(yǎng)基中的菌落，不一定含有目的基因C.若用Sph

Ⅰ酶切，可通過DNA凝膠電泳技術鑒定重組質粒是否含有目的基因D.若用Sph

Ⅰ酶切，攜帶目的基因的受體菌在含amp(氨芐青霉素)和tet的培養(yǎng)基中能形成菌落答案：D

解析：若用HindⅢ酶切質粒和含有目的基因的DNA片段，用DNA連接酶將兩者連接成重組質粒，目的基因和質粒有正向連接和反向連接兩種連接形式，因此目的基因轉錄的產(chǎn)物可能不同，A正確；若用PvuⅠ酶切，會破壞氨芐青霉素抗性基因，在含tet(四環(huán)素)培養(yǎng)基中的菌落可能是含有目的基因的重組質粒，也可能是不含目的基因的普通質粒，因此在含tet(四環(huán)素)培養(yǎng)基中的菌落，不一定含有目的基因，B正確；DNA凝膠電泳技術可分離大小不同的DNA分子，若用SphⅠ酶切，由于重組質粒和普通質粒的堿基對數(shù)不同，因此可通過DNA凝膠電泳技術鑒定重組質粒是否含有目的基因，C正確；若用SphⅠ酶切，會破壞四環(huán)素抗性基因，氨芐青霉素抗性基因不受影響，因此攜帶目的基因的受體菌在含amp和tet的培養(yǎng)基中不能存活，D錯誤。6.番茄的果實營養(yǎng)豐富，具有特殊風味，深受人們喜愛，但番茄不抗凍?，F(xiàn)有科研人員利用轉基因技術，將北極海魚中的抗凍基因轉入到了番茄細胞中，從而成功培育出抗凍番茄。導入目的基因的方法是農(nóng)桿菌轉化法，下圖為培育過程使用的Ti質粒，已知Vir區(qū)的基因活化能促進T-DNA的加工和轉移?；卮鹣铝袉栴}：(1)若經(jīng)過誘變，北極海魚的一條染色體上的抗凍基因發(fā)生了堿基對的替換，導致抗凍能力大大增強，通過瓊脂糖凝膠電泳，________(填“能”或“不能”)區(qū)分突變前后的兩個抗凍基因，請說明理由______________________________________________________。(2)對于目的基因的獲取，研究人員提取了抗凍蛋白，根據(jù)氨基酸序列分析了mRNA的堿基序列，繼而合成了抗凍基因，通過這種方法得到的目的基因不含________________、__________________，故無法自主復制和表達。選擇圖示Ti質粒構建基因表達載體，應選擇限制酶______(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)，不選其他限制酶的理由是__________________________________________________________________________________________________________________。(3)為篩選成功導入抗凍基因的番茄細胞，可在培養(yǎng)基中添加____________。將篩選后獲得的番茄細胞經(jīng)__________過程形成愈傷組織后，經(jīng)器官發(fā)生途徑或____________途徑發(fā)育形成植株，再在_______條件下篩選出具有抗凍性狀的番茄植株。解析：(1)若基因發(fā)生堿基對的替換，突變前后基因長度相同，無法通過瓊脂糖凝膠電泳區(qū)分。(2)通過題述方法得到的目的基因不含復制起點、啟動子和終止子，故無法自主復制和表達。構建重組DNA分子時，限制酶Ⅰ會破壞四環(huán)素抗性基因，影響后續(xù)篩選含目的基因的受體細胞，限制酶Ⅱ會破壞Vir區(qū)基因影響T-DNA的加工和轉移，因此構建重組DNA分子時，應選擇限制酶Ⅲ。(3)在培養(yǎng)基中添加四環(huán)素，可以篩選成功導入抗凍基因的番茄細胞；將篩選后獲得的番茄細胞經(jīng)脫分化過程形成愈傷組織后，經(jīng)過器官發(fā)生途徑或體細胞胚發(fā)生途徑發(fā)育形成植株，再在低溫條件下篩選出具有抗凍性狀的番茄植株。答案：(1)不能基因發(fā)生堿基對的替換，突變前后基因長度相同，無法通過瓊脂糖凝膠電泳區(qū)分(2)復制起點啟動子和終止子Ⅲ限制酶Ⅰ會破壞四環(huán)素抗性基因，影響后續(xù)篩選含目的基因的受體細胞，限制酶Ⅱ會破壞Vir區(qū)基因，影響T-DNA的加工和轉移(3)四環(huán)素脫分化體細胞胚發(fā)生低溫專題驗收評價一、選擇題1.(2023·桐鄉(xiāng)月考)體外培養(yǎng)動物細胞時常需要提供類似該細胞在生物體內的環(huán)境條件，培養(yǎng)方式可分為懸浮培養(yǎng)和貼壁培養(yǎng)。下列敘述正確的是

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)A.懸浮培養(yǎng)一般使用液體培養(yǎng)基B.貼壁培養(yǎng)一般使用固體培養(yǎng)基C.懸浮培養(yǎng)會發(fā)生接觸抑制現(xiàn)象D.血液中淋巴細胞適合貼壁培養(yǎng)答案：A

解析：動物細胞培養(yǎng)均采用液體培養(yǎng)基，A正確，B錯誤；接觸抑制是體外細胞培養(yǎng)時貼附型細胞生長的特性，C錯誤；來源于血液、淋巴組織的細胞以及某些腫瘤細胞不需要貼附在支持物上，而是呈懸浮生長狀態(tài)，D錯誤。2.(2023·樂清期末)試管嬰兒的培育是一項人類胚胎工程技術，可以給不孕不育家庭解決生育難題。下列有關試管嬰兒培育過程的敘述正確的是

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)A.需要給母親注射雌激素進行超數(shù)排卵處理B.培養(yǎng)成熟的卵母細胞與獲能的精子在體外進行受精C.受精完成后形成的受精卵可在體外直接培育成胎兒D.若想要得到雙胞胎，操作過程必須用到胚胎分割技術答案：B

解析：為了獲得更多的卵母細胞，通常需要給母親注射促性腺激素進行超數(shù)排卵處理，A錯誤；卵母細胞需培養(yǎng)成熟后，與獲能的精子在體外進行受精，B正確；受精完成后形成的受精卵可在體外進行早期胚胎培養(yǎng)，而后在合適的時期將胚胎移入到母體子宮內，繼續(xù)發(fā)育成胎兒，C錯誤；若想要得到雙胞胎，不一定用到胚胎分割技術，還可通過在母體子宮中植入兩個胚胎來實現(xiàn)，D錯誤。3.(2023·北京高考)甲狀旁腺激素(PTH)水平是人類多種疾病的重要診斷指標。研究者制備單克隆抗體用于快速檢測PTH，有關制備過程的敘述不正確的是

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)A.需要使用動物細胞培養(yǎng)技術B.需要制備用PTH免疫的小鼠C.利用抗原—抗體結合的原理篩選雜交瘤細胞D.篩選能分泌多種抗體的單個雜交瘤細胞答案：D

解析：單克隆抗體的制備過程中需要用到動物細胞培養(yǎng)技術，如骨髓瘤細胞的培養(yǎng)等，A正確；分析題意可知，本操作的目的是制備單克隆抗體用于快速檢測PTH，為獲得能產(chǎn)生抗PTH抗體的B淋巴細胞，可用PTH對小鼠進行免疫，B正確；抗原與抗體的結合具有特異性，故可利用抗原—抗體結合的原理篩選雜交瘤細胞，C正確；雜交瘤細胞是B淋巴細胞與骨髓瘤細胞融合之后經(jīng)篩選而得到的，由于一種B淋巴細胞經(jīng)免疫后只能產(chǎn)生一種抗體，故一般情況下單個雜交瘤細胞只能產(chǎn)生一種抗體，D錯誤。4.(2023·浙江強基聯(lián)盟統(tǒng)測)為統(tǒng)計葡萄酒發(fā)酵過程中酵母菌數(shù)量變化并對菌種進行耐酸性檢測，取適當時間的發(fā)酵樣品經(jīng)梯度稀釋后再分別接種到不同pH的培養(yǎng)基中進行培養(yǎng)。下列敘述正確的是

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)A.應在酸性范圍設置培養(yǎng)基pH梯度B.應采用平板劃線法進行樣品接種C.需要使用恒溫搖床進行振蕩培養(yǎng)D.培養(yǎng)過程應保持無菌和無氧條件答案：A

解析：要檢測菌種的耐酸性，故應在酸性范圍設置培養(yǎng)基pH梯度，A正確；平板劃線法不能計數(shù)，無法統(tǒng)計酵母菌數(shù)量，B錯誤；培養(yǎng)基培養(yǎng)一般是靜置(倒置)培養(yǎng)，不需要振蕩，C錯誤；培養(yǎng)過程中為促進酵母菌繁殖形成菌落，需要保持有氧條件，D錯誤。5.草甘膦是無選擇性除草劑的有效成分，施用時也會“誤傷”作物使其致死，其機理是抑制與植物多種代謝途徑有關的EPSP合酶的活性。研究人員試圖培育抗草甘膦作物(矮牽牛)，其流程如圖所示。相關說法正確的是

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)A.①過程的目的基因是抑制EPSP合酶的基因B.②過程可利用農(nóng)桿菌將重組Ti質粒的T-DNA導入矮牽牛細胞C.③過程運用植物體細胞雜交技術培養(yǎng)成轉基因矮牽牛D.轉基因矮牽牛存活說明EPSP合酶表達水平下降有利于抗草甘膦答案：B

解析：草甘膦抑制與植物多種代謝途徑有關的EPSP合酶的活性，若培育抗草甘膦作物，要提高EPSP合酶的活性，①過程的目的基因是促進EPSP合酶的基因，A錯誤；②過程表示將目的基因導入受體細胞，可利用農(nóng)桿菌將重組Ti質粒的T-DNA導入矮牽牛細胞，B正確；③過程要把細胞培養(yǎng)成個體，運用了植物組織培養(yǎng)技術，C錯誤；轉基因矮牽牛存活說明EPSP合酶表達水平升高有利于抗草甘膦，D錯誤。6.(2023·寧波海曙區(qū)期中考)利用傳統(tǒng)發(fā)酵技術制作的果酒、果醋、腐乳、泡菜極大地豐富了人們的飲食。下列說法正確的是

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)A.利用的都是天然存在的菌種，均不需要滅菌B.其中只有果酒發(fā)酵利用的微生物種類是真菌C.制作泡菜的壇子加水密封是為了抑制乳酸菌的繁殖D.果酒、果醋發(fā)酵裝置應該盡量縮短排氣口膠管長度，以便順利排氣答案：A

解析：傳統(tǒng)發(fā)酵中，果酒、果醋、腐乳、泡菜的制作都利用了天然存在的菌種，均不需要滅菌，A正確；腐乳制作過程中有多種微生物參與，其中起主要作用的是毛霉，毛霉屬于真菌，B錯誤；制作泡菜的壇子加水密封是為了創(chuàng)造無氧環(huán)境，促進乳酸菌的繁殖，C錯誤；果酒、果醋發(fā)酵裝置應該盡量增長排氣口膠管長度，防止雜菌污染，D錯誤。7.(2023·廈門模擬)甲植物具有由核基因控制的多種優(yōu)良性狀，遠緣植物乙的細胞質中存在抗除草劑基因，科研人員通過如圖途徑培育出具有抗除草劑性狀的優(yōu)良品種丙。圖中字母表示過程、數(shù)字序號表示細胞。下列相關敘述正確的是

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)A.過程A應置于較高滲透壓溶液中處理，再將①②誘導融合成③B.過程B無需篩選鑒定，形成雜種細胞后即可接種到培養(yǎng)基中C.過程C、D采用固體培養(yǎng)基，添加激素的種類和比例相同D.雜種植株丙為二倍體，其產(chǎn)生的配子均含有抗除草劑基因答案：A

解析：過程A為去除細胞壁的過程，在用酶解法降解細胞壁之前，用較高滲透壓溶液處理細胞，有利于完整的原生質體的釋放，然后再利用誘導融合的方法將①②誘導融合成③，A正確；過程B獲得的融合細胞未必都是由甲的細胞核和乙的細胞質融合形成的，因而需篩選鑒定，B錯誤；過程C、D分別為脫分化和再分化過程，這些過程需要采用固體培養(yǎng)基，且兩過程中添加激素的比例不同，C錯誤；雜種植株丙的細胞核來自甲植物頂芽細胞，故其為二倍體，抗除草劑基因位于細胞質中，故其產(chǎn)生的雄配子幾乎不含有抗除草劑基因，D錯誤。8.(2023·嘉興二模)鐮刀形細胞貧血癥是一種單基因遺傳病，由正常血紅蛋白基因(HbA)突變?yōu)殓牭缎渭毎氀Y基因(Hbs)引起，HbA和Hbs的某片段如圖甲。對胎兒基因檢測的主要原理是MstⅡ限制酶處理擴增后的DNA；加熱使酶切片段解旋，用熒光標記的CTGACTCCT序列與其雜交；凝膠電泳分離。圖乙是凝膠電泳后熒光出現(xiàn)的三種可能性。下列敘述錯誤的是

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)A.提取胎兒DNA樣品后，擴增DNA需要添加特定的引物B.用MstⅡ限制酶處理DNA不充分，可能把正常人誤判為攜帶者C.熒光標記序列越長，圖乙-C中兩個DNA條帶間的距離越大D.若某胎兒檢測結果為圖乙-B，則該胎兒為鐮刀形細胞貧血癥患者答案：C

解析：引物的作用是作為DNA復制開始時DNA聚合酶的結合位點，因此提取胎兒DNA樣品后，擴增DNA需要添加特定的引物，A正確。據(jù)圖可知，正常血紅蛋白基因中含有MstⅡ限制酶的酶切位點，而鐮刀形細胞貧血癥基因中沒有，用MstⅡ限制酶處理DNA不充分，正常血紅蛋白基因的中間位置可能沒有被切割，結果可能與鐮刀形細胞貧血癥基因結果一樣，因此可能把正常人誤判為攜帶者，B正確。凝膠電泳中，DNA分子量越大遷移得越慢，因此圖乙-C中兩個DNA條帶間的距離與切割后DNA分子量的大小有關，與熒光標記序列長短無關，C錯誤。分析題圖可知，出現(xiàn)圖乙-ADNA條帶表示含有正常血紅蛋白基因；出現(xiàn)圖乙-BDNA條帶表示含有鐮刀形細胞貧血癥基因；出現(xiàn)圖乙-CDNA條帶表示含有鐮刀形細胞貧血癥基因和正常血紅蛋白基因，D正確。二、非選擇題9.(2023·紹興月考)白葉枯病是水稻嚴重的病害之一，疣粒野生稻對其具有高度抗性。研究人員利用植物體細胞雜交技術，試圖將疣粒野生稻的抗白葉枯病特性轉移到栽培稻中。(1)將兩種水稻外植體分別接種在含植物激素的培養(yǎng)基上，經(jīng)____________過程形成愈傷組織后，用________________酶處理獲得游離的原生質體。(2)本研究運用的技術手段依據(jù)的原理是________________________，可用化學試劑__________人工誘導原生質體融合。(3)“不對稱體細胞雜交法”可以將一個親本細胞內的部分染色體或染色體上某些片段轉移到另一個親本體細胞內，獲得不對稱雜種植株。大劑量的X射線能隨機破壞染色體結構，使其發(fā)生斷裂、易位、消除等，從而導致細胞不再持續(xù)分裂。碘乙酰胺能使細胞質中的某些酶失活，抑制細胞分裂。為了達到轉移抗白葉枯病特性的目的，融合前要用X射線照射__________________的原生質體，用碘乙酰胺處理另一親本的原生質體。經(jīng)誘導融合后，只有異源融合后的雜種細胞可持續(xù)分裂形成再生細胞團，原因是__________________________。(4)觀察再生植株細胞中的染色體，發(fā)現(xiàn)數(shù)目均______(填“少于”或“多于”)兩親本染色體數(shù)目之和，說明成功獲得了不對稱雜種植株。有些雜種植株染色體數(shù)目與栽培稻相同，性狀明顯偏向栽培稻，但也表現(xiàn)出疣粒野生稻的一些特性，推測這些雜種植株無多余染色體但具有疣粒野生稻特性的原因是_________________________________。(5)用致病性強的兩種水稻白葉枯病菌株接種，檢測72株雜種植株的抗性。結果發(fā)現(xiàn)共有40株表現(xiàn)抗性，其中17株對兩種菌株都表現(xiàn)抗性。綜合染色體數(shù)目及抗性檢測結果，應優(yōu)先選擇_____________________________________________________的雜種植株進行繁育。解析：(1)將兩種水稻外植體分別接種在含植物激素的培養(yǎng)基上，經(jīng)脫分化過程形成愈傷組織后，用纖維素酶和果膠酶去除細胞壁，從而獲得游離的原生質體。(2)題述過程表示的是植物體細胞雜交技術，該技術手段依據(jù)的原理是細胞膜具有一定的流動性，可通過化學試劑聚乙二醇人工誘導原生質體融合。(3)分析題意可知，為了達到轉移抗白葉枯病特性的目的，可先用X射線照射疣粒野生稻的原生質體，使其部分染色體發(fā)生變異，然后用碘乙酰胺處理另一親本的原生質體，經(jīng)誘導融合后，從而獲得雜種細胞，由于融合后的雜種細胞補充了細胞質中失活的酶，同時使細胞中存在正常染色體(生理互補)，細胞能正常分裂，故異源融合后的原生質體可持續(xù)分裂形成再生細胞團。(4)不對稱雜種植株細胞中只獲得經(jīng)X射線處理的親本的部分染色體或染色體上某些片段，故觀察再生植株細胞中的染色體，發(fā)現(xiàn)數(shù)目均少于兩親本染色體數(shù)目之和，說明成功獲得了不對稱雜種植株。有些雜種植株染色體數(shù)目與栽培稻相同，性狀明顯偏向栽培稻，但也表現(xiàn)出疣粒野生稻的一些特性，可能的原因是雜種植株中來自疣粒野生稻的某些基因通過染色體易位整合到栽培稻細胞中。(5)分析題意可知，應優(yōu)先選擇染色體數(shù)目和栽培稻相同且對兩種菌株均表現(xiàn)出抗性的雜種植株進行繁育。答案：(1)脫分化纖維素酶和果膠(2)細胞膜具有一定的流動性聚乙二醇(3)疣粒野生稻雜種細胞由于融合，補充了細胞質中失活的酶，同時使細胞中存在正常的染色體(生理互補)，細胞能正常分裂(4)少于來自疣粒野生稻的某些基因通過染色體易位整合到栽培稻細胞中(5)染色體數(shù)目和栽培稻相同且對兩種菌株均表現(xiàn)出抗性10.(2023·溫州三模)水蛭素是水蛭唾液腺分泌的一種蛋白質，是一種優(yōu)良的凝血酶抑制劑，在血栓治療上有著重要的醫(yī)學價值。已知天然水蛭素的抗凝血活性較低，產(chǎn)量和來源有限，某科研團隊擬通過一定的技術手段改造水蛭素基因，通過制備山羊乳腺生物反應器獲得活性高、產(chǎn)量大的重組水蛭素?；卮鹣铝袉栴}：(1)水蛭素基因的改造：研究發(fā)現(xiàn)，將水蛭素的第47位天冬酰胺替換為賴氨酸，可以提高其活性。通過建立功能與結構的聯(lián)系，運用__________工程對水蛭素分子進行改造：從預期的水蛭素功能出發(fā)，設計水蛭素的__________________，推測出其氨基酸序列，再依據(jù)______________________逆推出水蛭素基因的脫氧核苷酸序列，進而運用基因定點突變技術改造水蛭素基因。(2)水蛭素基因重組DNA分子的構建：應用PCR技術對改造后的水蛭素基因進行擴增，在設計引物時，應在引物5′端添加特定限制酶的識別序列，其目的是_____________________。將水蛭素基因和表達載體用____________________________酶處理獲得重組DNA分子。(3)山羊成纖維細胞的培養(yǎng)、轉化：將無菌條件下采集制備的________(填“雌性”或“雄性”)山羊成纖維細胞懸液作為初始材料進行________培養(yǎng)。培養(yǎng)一段時間后，加入胰蛋白酶使細胞變得松散，當貼壁細胞趨于球形時加入過量新鮮培養(yǎng)液，目的是終止__________________。將帶有重組DNA分子的脂質體與成纖維細胞共培養(yǎng)，獲得含有目的基因的受體細胞。應用PCR技術可精準鑒定受體細胞中是否導入了水蛭素基因，若PCR反應出現(xiàn)無擴增條帶的假陰性結果，可能的原因有哪幾項？__________。A.反應溫度不適宜