2021年高考生物二轮学与练,15,基因工程与细胞工程（高考押题）（解析版）

　 专题 15 基因工程与细胞工程高考押题专练

　1．在培育转基因植物的研究中，卡那霉素抗性基因(kan)常作为标记基因，只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长。如图为获得抗虫棉的技术流程。请据图回答下列问题：

　(1)A 过程需要的酶有________和________________。

　(2)要把重组质粒导入土壤农杆菌，首先必须用________处理土壤农杆菌，使土壤农杆菌转变为________态；然后将__________________在缓冲液中混合培养完成转化过程。

　(3)含有重组质粒的土壤农杆菌侵染离体棉花叶片组织后，将离体棉花叶片组织培养成再生植株要经过C____________和 E____________。如果要确保再生植株中含有抗虫基因，可在 C 过程的培养基中加入________________________________________。

　(4)目的基因能否在棉花植株体内维持和表达其遗传特性的关键是_______________。

　这需要通过检测才能知道，检测采用的方法是_____________________。

　【解析】(1)基因表达载体构建过程中，需要用同种限制酶切割目的基因和载体，使它们产生相同的黏性末端，再用 DNA 连接酶把这两个 DNA 片段连接起来。(2)农杆菌转化法导入目的基因时，首先必须用 Ca 2＋处理土壤农杆菌，使土壤农杆菌转变为感受态；然后将重组质粒和感受态细胞在缓冲液中混合培养完成转化过程。(3)植物组织培养过程的关键步骤是脱分化和再分化。因为只有含卡那霉素抗性基因的细胞才能在卡那霉素培养基上生长，故若要确保再生植株中含有抗虫基因，可在 C 过程的培养基中加入卡那霉素。(4)目的基因能否在棉花植株体内维持和表达其遗传特性的关键是目的基因是否插入受体细胞的 DNA 分子上，检测采用的方法是 DNA 分子杂交技术。

　【答案】(1)限制酶 DNA 连接酶 (2)Ca 2＋

　感受 重组质粒和感受态细胞 (3)脱分化 再分化 卡那霉素 (4)目的基因是否插入受体细胞的 DNA 分子上 DNA 分子杂交技术 2．抗凝血酶Ⅲ蛋白是一种血浆糖蛋白，临床上主要用于血液性疾病的治疗。凝乳酶是奶酪生产中的关键性酶。下列是生产这两种酶的相关思路，请回答下列问题：

　(1)图 1 为通过培育转基因奶牛获得抗凝血酶Ⅲ蛋白的流程。

　①图中过程 a 指的是利用________法将目的基因导入受精卵，受体细胞不选用体细胞的理由是

　 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

　②在胚胎移植前，需进行____________，目的是确定要培育的个体能产奶。

　③可采用________法来鉴定牛奶中是否含有抗凝血酶Ⅲ蛋白。

　(2)从牛胃液中分离得到的凝乳酶以其催化能力强而被广泛应用，研究人员运用基因工程技术，将编码该酶的基因转移到了微生物细胞中。

　①从牛胃细胞中提取 mRNA，再通过________形成 cDNA。以此 cDNA 为模板通过 PCR 扩增目的基因，有时需要在引物的 5′端设计________(填“限制酶”、“DNA 连接酶”或“RNA 聚合酶”)识别序列，以便构建重组DNA 分子。

　②为提高重组 DNA 分子的比例，在构建重组 DNA 分子(如图 2 所示)时最好选用______________作限制酶。

　③经研究发现，如果将该凝乳酶的第 20 位和 24 位氨基酸变为半胱氨酸，则其催化能力将提高 2 倍。现已知通过蛋白质工程可生产高效凝乳酶，请写出有关制备步骤：

　________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

　【解析】(1)图 1 是培育转基因牛的简易流程图，所以 a 过程指的是将目的基因导入受精卵，采用的方法为显微注射法。动物体细胞的全能性一般不能表现，所以选择受精卵作为受体细胞。只有母牛才能产奶，所以进行胚胎移植前需要对胚胎进行性别鉴定。鉴定牛奶中是否含有目标蛋白，常采用抗原—抗体杂交法。(2)以 RNA 为模板获得 DNA 的过程称逆转录。PCR 技术用于快速扩增目的基因，而基因工程中只需用限制酶来切割 DNA。

　目的基因两末端碱基序列不同以及切开的质粒两末端碱基序列不同才能避免各自的自连，进而提高重组 DNA 的比例。

　【答案】(1)①显微注射 动物体细胞的全能性一般不能表现 ②性别鉴定 ③抗原—抗体杂交 (2)①逆转录 限制酶 ②BamH Ⅰ和PstⅠ ③找到相对应的脱氧核苷酸序列→定向改造凝乳酶基因→将改

　 造后的凝乳酶基因导入受体细胞等(答案合理即可) 3.如图所示为动物细胞培养过程中，动物细胞增殖情况的变化曲线(图中 B、D 两点表示经筛选后继续培养)，请据图回答下面的问题：

　 (1)OA 段的培养称为________培养，AB 段可能发生了________现象，需要用________酶处理，以使组织细胞分散开来。

　(2)动物细胞培养和植物组织培养过程中，就细胞增殖、分化来说，动植物细胞都要进行________________，不同的是植物细胞还要进行________________________________。

　(3)为制备单克隆抗体，需将________注射到小鼠体内，以此获取________细胞，同时可选取图中________点的细胞与该细胞融合形成杂交细胞，所选取细胞的细胞膜上的________比正常细胞显著减少。为筛选出能够产生单克隆抗体的杂交瘤细胞，可用________培养基达到目的。

　【解析】据图中不同阶段细胞的增殖代数可知，AB 段细胞不再增殖，但此时细胞仍有增殖能力，所以此时可能发生了接触抑制，故 OA 段为原代培养；D 点细胞增殖代数达到了 60 次以上，故此时细胞发生了癌变，获得了无限增殖的能力。

　【答案】(1)原代 接触抑制 胰蛋白 (2)增殖(或分裂) 脱分化和再分化 (3)抗原 浆 D 糖蛋白 选择 4．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________________。

　【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。若构建重组质粒则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激素的比例不同。

　【答案】(1)目的基因 PCR (2)含目的基因的 DNA 片段 质粒 CaCl 2

　(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 5．为探究 SHH 基因与角化囊肿发生的相关性，科研人员利用 SHH 基因的非模板链转录合成的 RNA 作为探针，进行分子杂交实验，以检测 SHH 基因在角化囊肿中的表达情况。其基本流程如下图(Amp 表示氨苄青霉素抗性基因；LacZ 基因被 SHH 基因插入后不表达)。

　请回答：

　(1)重组载体中 SHH 基因转录合成 RNA 探针时，________(填“需要”或“不需要”)启动子。

　(2)步骤②中，用 Ca 2＋ 处理大肠杆菌，使之成为________细胞，然后导入重组载体。实验中，用添加氨苄青霉素的培养基培养大肠杆菌，未导入质粒的细菌将会死亡，原因是这些细菌不含有________基因。

　(3)能表达 LacZ 基因的大肠杆菌在含有 IPTG 和 X­gal 的培养基上会形成蓝色菌落，易于识别。根据上述原理可以初步判断____(填“蓝色”或“白色”)菌落中的大肠杆菌为重组菌。

　(4)将制备的探针加入角化囊肿切片中，探针将与__________形成杂交带，进而判断 SHH 基因的转录情况。

　【解析】(1)启动子是 RNA 聚合酶的识别位点，任何基因的表达(转录)均需要启动子。(2)大肠杆菌细胞用Ca 2＋ 处理后就成为感受态细胞；能在添加氨苄青霉素的培养基上生存的细菌含有氨苄青霉素抗性基因，没有氨苄青霉素抗性基因的细菌将会死亡。(3)能表达 LacZ 基因的大肠杆菌在含有 IPTG 和 X­gal 的培养基上会形成蓝色菌落，而重组菌中 LacZ 基因被 SHH 基因插入后不表达，重组菌在含有 IPTG 和 X­gal 的培养基上会形成白色菌落。(4)判断 SHH 基因的转录情况，也就是判断 SHH 基因是否转录出 mRNA。

　【答案】(1)需要 (2)感受态 Amp(或氨苄青霉素抗性或抗性) (3)白色 (4)SHH 转录的 mRNA(只写 mRNA不对) 6．马铃薯是种植广泛的农作物，病毒侵染后导致产量大幅下降，培育脱毒的马铃薯品种是提高产量的有效方法。请分析并回答。

　(1)马铃薯茎尖病毒极少甚至无病毒，因此可将马铃薯茎尖接种在培养基中，经过人工培养获得脱毒苗。培养基中添加____________(填激素名称)，诱导离体细胞经过________和________完成组织培养过程，从而形成脱毒苗。为监控脱毒苗的质量，可采用_________的方法检测病毒的蛋白质。

　(2)研究人员研究了茎尖外植体大小对幼苗的成苗率和脱毒率的影响，实验结果如图。

　实验结果表明，茎尖越小，________________，因此马铃薯脱毒培养中茎尖外植体的适宜大小为________mm。

　【解析】(1)离体的植物组织必须在植物激素的作用下才能经脱分化形成愈伤组织，然后经再分化形成具有根、茎、叶的植物体。检测病毒的蛋白质要用抗原—抗体杂交法。(2)据图可知，茎尖越小，脱毒率越高，成苗率越低，当茎尖大小为 0.27 mm 时脱毒率和成苗率相对都较高。

　【答案】(1)生长素和细胞分裂素 脱分化 再分化 抗原—抗体杂交 (2)脱毒率越高，成苗率越低 0.27 7．如图是植物体细胞杂交过程示意图，如果 A、B 植物均为二倍体，据图回答下列问题：

　(1)图中所示过程的原理有：

　________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

　(2)图中的①过程是 ________________________________________________________________________。

　(3)植物体细胞融合成功的标志是 ________________________________________________________________________， 其产生与细胞内________(细胞器)有关。

　(4)③和④过程分别是________和________过程。该杂交植株有________个染色体组。

　(5)该技术的最显著优势是：

　________________________________________________________________________。

　【解析】(1)植物体细胞杂交过程中有原生质体 A 和原生质体 B 的融合过程，其原理是细胞膜具有流动性；将杂种细胞培育成新的个体，其原理是植物细胞具有全能性。(2)图中的①过程是去除植物细胞壁，制备原生质体。(3)植物体细胞融合成功的标志是形成新的细胞壁，植物细胞壁的形成与高尔基体有关。(4)杂种细胞通过脱分化形成愈伤组织，再经再分化形成杂种植株。图中杂种植株是由两个二倍体的细胞融合成的杂

　 种细胞培育成的新个体，含有四个染色体组。(5)植物体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲和的障碍。

　【答案】(1)细胞膜具有一定的流动性、植物细胞具有全能性(缺一不可) (2)(去壁)制备原生质体 (3)形成新的细胞壁 高尔基体 (4)脱分化 再分化 四 (5)克服远缘杂交不亲和的障碍 8．如图是科学家利用小鼠成纤维细胞获得单克隆抗体的示意图。请据图回答：

　(1)获取转录因子基因需要的工具酶是________，因成纤维细胞较小，过程①将目的基因导入小鼠成纤维细胞时常用的载体是________。

　(2)过程②称为________，在此过程中，成纤维细胞在转录因子基因的作用下，转化为 iPS 胚性细胞，在体外培养条件下，iPS 胚性细胞能不断进行________。

　(3)过程③为动物细胞融合，此过程常用________、灭活的病毒、电刺激等诱导细胞融合，融合后的 Y 细胞具有________________________________________________的特性。

　(4)对杂种细胞 Y 进行________和________后，才能筛选出能产生特异性抗体的杂种细胞。

　【答案】(1)限制酶 动物病毒 (2)动物细胞培养 细胞增殖(细胞分裂) (3)聚乙二醇(PEG) 既能大量增殖，又能产生单一抗体 (4)克隆化培养 (抗原—)抗体检测 9．研究人员利用生物工程技术，探究猪 bmp15 基因在不同组织细胞中的特异性表达。该工程技术基本流程如下图(EGFP 基因控制合成增强型绿色荧光蛋白；过程②表示表达载体 2 成功导入各组织细胞)。请回答：

　(1)过程①中，需利用________________限制酶处理表达载体 1。

　(2)过程②中，常采用________技术将表达载体 2 成功导入受体细胞。

　(3)在实验结果的基础上，提取上述猪肌肉细胞的____________(填“mRNA”或“DNA”)，利用标记的________作探针，进行分子杂交，可进一步探究猪 bmp15 基因特异性表达的原因。

　(4)据实验结果推测，猪 bmp15 基因在________细胞特异性表达。

　【答案】(1)XhoⅠ和 Hind Ⅲ (2)显微注射 (3)mRNA EGFP 基因

　 (4)猪卵巢 10．如图表示构建转入了人抗体基因的小鼠生产人源性单克隆抗体的流程。请据图回答下列问题：

　(1)图示...