2019届高考生物二轮复习基因工程与克隆技术作业（全国通用）

检测（十九） “基因工程与克隆技术”课后强训卷

1．(2018·南充模拟)镰刀型细胞贫血症是一种单基因遗传病，患者的血红蛋白分子β-肽链第6位氨基酸谷氨酸被缬氨酸代替，导致功能异常。回答下列问题：

(1)异常血红蛋白的氨基酸序列改变的根本原因是编码血红蛋白基因的________序列发生改变。

(2)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的。此操作________(填“属于”或“不属于”)蛋白质工程，理由是该操作____________________________________。

(3)用基因工程方法制备血红蛋白时，可先提取早期红细胞中的________，以其作为模板，在________酶的作用下逆转录合成cDNA。cDNA与载体需在限制酶和________酶的作用下，拼接构建基因表达载体，导入受体菌后进行表达。

(4)检测受体菌是否已合成血红蛋白，可从受体菌中提取________，用相应的抗体进行________杂交，若出现杂交带，则表明该受体菌已合成血红蛋白。

解析：(1)患者的血红蛋白分子β-肽链第6位的谷氨酸变成了缬氨酸，此氨基酸的变化是由于控制合成血红蛋白分子的DNA的碱基序列发生了改变，从而导致了mRNA上密码子的改变。(2)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的。此操作没有对现有的蛋白质进行改造，不属于蛋白质工程。(3)用基因工程方法制备血红蛋白时，可先提取早期红细胞中的RNA，以其作为模板，在逆转录酶的作用下合成cDNA。cDNA与载体需在限制酶和DNA连接酶的作用下，拼接构建基因表达载体，导入受体菌后进行表达。(4)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，用相应的抗体进行抗原—抗体特异性杂交，若出现杂交带，则表明该受体菌已合成血红蛋白。

答案：(1)碱基(脱氧核苷酸) (2)不属于 没有对现有的蛋白质进行改造(或没有对基因进行修饰) (3)mRNA 逆转录 DNA连接 (4)蛋白质 抗原—抗体

2．(2018·内江一模)干扰素是动物体内合成的一种蛋白质，可以用于治疗病毒感染和癌症。将人的干扰素的cDNA在大肠杆菌中进行表达，产生的干扰素的抗病毒活性只有天然产品的十分之一，且体外保存相当困难。研究发现若将第17位的半胱氨酸改变为丝氨酸，生产出的干扰素的抗病毒活性是原来的100倍，并且在－70 ℃的条件下，可以保存半年，给广大患者带来福音。

(1)从上述资料可知，若要改变干扰素的功能，可以考虑对于扰素________________进

行改造。

(2)对干扰素进行改造，应该直接对________________(填“干扰素分子”或“干扰素的cDNA”)进行操作来实现，原因是________________________________________________。

(3)与蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产________________的蛋白质，不一定符合生产和生活的需要，而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过____________或____________，得到符合要求的________，再通过____________(填生理过程)实现相应蛋白质的合成，满足生产和生活需要。

解析：(1)从上述资料可知，若将第17位的半胱氨酸改变为丝氨酸，生产出的干扰素的抗病毒活性是原来的100倍，故若要改变干扰素的功能，可以考虑对干扰素氨基酸序列进行改造。(2)对干扰素进行改造，应该直接对干扰素的cDNA进行操作来实现，原因是①蛋白质的结构由基因决定，蛋白质不能直接遗传，基因可以遗传；②对基因的改造比对蛋白质的改造要容易。(3)与蛋白质工程相比较，基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质，不一定符合生产和生活的需要，而蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系为基础，通过基因修饰或基因合成，得到符合要求的基因，再通过转录和翻译实现相应蛋白质的合成，满足生产和生活需要。

答案：(1)氨基酸序列 (2)干扰素的cDNA ①蛋白质的结构由基因决定，蛋白质不能直接遗传，基因可以遗传；②对基因的改造比对蛋白质的改造要容易 (3)自然界已存在 基因修饰 基因合成 基因 转录和翻译

3．(2018·华南师大附中三模)华蟾素是我国经典抗肿瘤药物。研究人员为探寻华蟾素注射液抗肝癌细胞的作用机理，进行了一系列实验。请回答下列问题：

Ⅰ.肝癌细胞的培养：

(1)培养肝癌细胞时，在培养基中加入适量的__________以补充合成培养基中缺乏的物质，为防止培养过程发生污染要加入___________。此外，每48 h更换1次培养液，目的是_____________________________________；同时还要提供适宜的温度、_________、氧气和二氧化碳等环境条件。

Ⅱ.探究华蟾素药效作用机理的实验：

(2)DNA拓扑异构酶Ⅱ(简称TopoⅡ)为真核生物所必需，在DNA复制、转录等方面发挥重要作用，TopoⅡ在肿瘤细胞中含量明显高于正常细胞。华蟾素注射液处理细胞48 h后，采用逆转录—聚合酶链式反应技术检测TopoⅡ基因的表达情况，结果如表。

华蟾素浓度(μg/mL) TopoⅡ基因表达量 0 ＋＋＋＋＋ 0.10 ＋＋＋＋ 0.20 ＋＋ 0.40 ＋

①逆转录—聚合酶链式反应的主要原理是：提取肝癌细胞中的总RNA，在___________酶的作用下合成cDNA，再以cDNA为模板进行PCR扩增，为完成该反应还需要添加________________________________________________________________________。

②由上可知，华蟾素注射液在分子水平上影响肝癌细胞的机理是________________________________________________________________________。

解析：(1)在动物细胞培养时，所需的营养物质有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，将这些物质按其类别和所需的数量严格配制而成的培养基，称为合成培养基。由于人们对细胞所需的营养物质还没有完全搞清楚，因此，在使用合成培养基时，通常需要加入血清、血浆等一些天然成分；为防止培养过程发生污染需要在培养基加入抗生素；为了防止代谢物积累对细胞自身造成危害，还要定时更换培养液；同时还要提供适宜的温度、pH、氧气和二氧化碳等环境条件。(2)①逆转录需要以提取的mRNA为模板，以游离的脱氧核苷酸为原料，在逆转录酶的催化下合成cDNA。进行PCR扩增时需要准备四类物质：模板(cDNA)、原料(四种脱氧核苷酸)、引物和Taq酶。②由题干信息和表中实验结果可知，华蟾素注射液在分子水平上影响肝癌细胞的机理是抑制TopoⅡ基因的转录，最终导致TopoⅡ含量降低。

答案：(1)血清(血浆) 抗生素 提供营养物质和防止代谢物积累对细胞自身造成危害 pH (2)①逆转录 引物、耐高温的DNA聚合酶(Taq酶)和四种脱氧核苷酸 ②抑制TopoⅡ基因的转录，最终导致TopoⅡ含量降低

4．(2018·南京三模)图1是利用两种不同生物技术将小鼠培育成大鼠的过程。图2中质粒是基因工程中常用的质粒pIJ702，其中tsr为硫链丝菌素抗性基因，mel是黑色素合成基因，其表达能使白色的链霉菌菌落变成黑色菌落；而限制酶ClaⅠ、BglⅡ、PstⅠ、SacⅠ、SphⅠ在pIJ702上分别只有一处识别序列。

BglⅡ ClaⅠ PstⅠ

(1)图1中应用到的生物工程技术有_______________________。c分子称为__________，其上的生长激素基因表达产物的受体分布在丁鼠的全身细胞的______________。

(2)若大鼠甲和大鼠乙体内X染色体上均带有某种致病基因，则培育出的大鼠丙和大鼠丁携带致病基因的是______________(不考虑基因突变)。

(3)用SacⅠ和SphⅠ同时切割大鼠生长激素基因和质粒pIJ702，获取的目的基因去置换pIJ702上0.4 kb的片段，构成重组质粒pZHZ8。上述两种质粒的限制酶酶切片段长度列在表中。由此判断目的基因的片段长度为_____________kb。参照表中数据，如果用PstⅠ和ClaⅠ同时酶切重组质粒pZHZ8，则两种酶可将pZHZ8切成______个片段。

(4)重组质粒pZHZ8上的标记基因是______________，在含硫链丝菌素固体培养基上培养后，筛选过程中要淘汰________色的菌落。

解析：(1)图1中技术Ⅰ为核移植技术，技术Ⅱ为转基因技术，应用到的生物工程技术有核移植技术、转基因技术、胚胎移植技术、动物细胞培养技术。c分子称为基因表达载体(重组DNA分子或重组质粒)，生长激素通过和细胞膜表面的受体结合调节细胞代谢。(2)大鼠甲体内X染色体上带有的某种致病基因会随细胞核传给大鼠丙，大鼠乙只为大鼠丁提供生长激素基因，丁不携带大鼠乙体内X染色体上携带的致病基因。(3)用SacⅠ和SphⅠ同时切割大鼠生长激素基因和质粒pIJ702，获取的目的基因去置换pIJ702上0.4 kb的片段，构成重组质粒pZHZ8。据表可知重组质粒pZHZ8比原质粒增加1.0 kb，说明目的基因的片段长度为0.4＋1.0＝1.4 (kb)。据表可知，PstⅠ和ClaⅠ在重组质粒pZHZ8上均具有两个酶切位点，则两种酶同时酶切重组质粒pZHZ8，可将pZHZ8切成4个片段。(4)黑色素合成基因mel会被破坏，重组质粒pZHZ8上的标记基因是tsr基因(硫链丝菌素抗性基因)，在含硫链丝菌素固体培养基上培养后，筛选过程中要淘汰黑色的菌落。

答案：(1)核移植技术、转基因技术、胚胎移植技术、动物细胞培养技术 基因表达载

pIJ702 5.7 kb 5.7 kb 5.7 kb pZHZ8 6.7 kb 2.2 kb,4.5 kb 1.6 kb,5.1 kb 体(重组DNA分子或重组质粒) 细胞膜上 (2)大鼠丙携带，丁不携带 (3)1.4 4 (4)tsr基因(硫链丝菌素抗性基因) 黑

5．(2018·山东名校联考)人的成纤维细胞与小鼠细胞进行融合获得部分杂种细胞，杂种细胞中人类染色体会随机丢失，各种杂种细胞保留人类染色体的种类和数量是不同的，由此可以分离得到许多种杂种细胞。请回答下列问题：

(1)诱导动物细胞融合常用的诱导因素有______________________(至少写出两种)。细胞融合体现了细胞膜的________。

(2)在培养容器中，诱导两类细胞两两融合，在加入诱导剂后，培养液中应该存在________种细胞。若只考虑人的成纤维细胞与鼠细胞两两融合形成的杂种细胞，假如每种杂种细胞只保留了人的1条染色体，从染色体组成的角度考虑，杂种细胞最多可能有________种。

(3)培养杂种细胞的过程中，细胞需置于含CO2的混合气体的培养箱中培养，CO2的主要作用是维持培养液的________。

(4)动物细胞的培养相对植物细胞培养要困难得多，一般培养动物细胞时在培养基中必须要加入________，而培养植物细胞则不需要。

(5)运用细胞融合技术还可以进行____________的制备，请列举一项关于该物质的应用：______________________________________。

解析：(1)动物细胞融合常用的诱导因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。细胞融合体现了细胞膜的流动性。(2)培养液中存在人—人融合细胞，人—鼠融合细胞，鼠—鼠融合细胞，以及没有融合的人成纤维细胞和小鼠细胞，共5种。人体细胞含有23对染色体，共有24种染色体(22种常染色体＋X＋Y)，所以当每种杂种细胞只保留了人的1条染色体时，从染色体组成的角度考虑，杂种细胞最多可能有24种。(3)进行动物细胞培养时，需将其置于含95%空气加5%CO2的混合气体培养箱中，CO2的主要作用是维持培养液的pH。(4)培养动物细胞时通常需要在培养基中加入血清、血浆等一些天然成分，而植物细胞培养则不需要。(5)运用细胞融合技术可以进行单克隆抗体的制备，单克隆抗体可以作为诊断试剂，也可以用于治疗疾病和运载药物。

答案：(1)聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激 流动性 (2)5 24 (3)pH (4)血清、血浆 (5)单克隆抗体 作为诊断试剂(或用于治疗疾病和运载药物)

6．青岛“崂山奶山羊乳腺生物反应器的研制”项目生产的药用蛋白具有表达效率高、成本低、安全性高、易于分离纯化的优点，可产生乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等医药产品，造福人类。据图回答下列问题：

(1)在基因工程中，A表示____________，如果直接从苏云金芽孢杆菌中获得抗虫基因，①过程使用的酶区别于其他酶的特点是_________________________________________。

(2)在研究过程中，研究人员首先从相关基因组中获取了目的基因，并采用________对目的基因进行扩增，然后将目的基因与质粒等载体组合形成了重组载体。在重组载体的构建过程中需要的工具酶有____________________。

(3)将目的基因导入玉米(玉米是单子叶植物)受体细胞的过程中，在③过程中一般采用____________，在②过程中一般采用______________。

(4)由于转基因表达产物存在于山羊的乳汁中，检测其乳汁中是否出现药用蛋白，在分子水平上的检测方法及结果是什么？___________________________________________。

解析：(1)在基因工程中，A表示目的基因。限制酶的作用特点是一种该酶(或限制酶)只能识别一种特定的核苷酸序列，并且在特定的位点上切割DNA分子。(2)目的基因的扩增用PCR技术，然后将目的基因与载体(或质粒)组合形成重组质粒，该重组的过程需要用到的工具酶有限制酶、DNA连接酶。(3)③过程表示目的基因导入单子叶植物细胞，一般使用基因枪法；②过程表示目的基因导入动物受体细胞(受精卵)中，一般采用显微注射法。(4)在分子水平上检测转基因山羊的乳汁中是否存在药用蛋白的方法是用相应的抗体进行抗原—抗体杂交。如果出现杂交带，表明乳汁中出现了药用蛋白；如果不出现杂交带，表明乳汁中未出现药用蛋白。

答案：(1)目的基因 一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的位点切割DNA分子 (2)PCR技术 限制酶、DNA连接酶 (3)基因枪法 显微注射法

(4)从转基因山羊的乳汁中提取蛋白质，用特异性抗体进行抗原—抗体杂交；如果出现杂交带，表明乳汁中出现了药用蛋白；如果不出现杂交带，表明乳汁中未出现药用蛋白

7．(2017·海南高考)甲、乙两同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题：

(1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是____________________________________。

(2)甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入了一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到________________。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是____________________(填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”)。

(3)图中A、B、C所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是________________________。A中的愈伤组织是叶肉细胞经________形成的。

(4)若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，可用组织培养方法来繁殖，在培养时，________(填“能”或“不能”)采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是____________________________________。

解析：(1)植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性。(2)蔗糖是一种二糖，可水解生成葡萄糖和果糖。具有完整细胞核的细胞才能作为材料进行组织培养获得幼苗。(3)植物组织培养过程中，生长素与细胞分裂素的比值影响培养的结果，当二者比值高时，有利于根的分化、抑制芽的形成；比值低时，有利于芽的分化、抑制根的形成；比例适中时，促进愈伤组织的形成。A中的愈伤组织是经脱分化形成的。(4)要用组织培养方法获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，培养时不能采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，因为对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株。

答案：(1)绿色叶片和白色花瓣的细胞都具有全能性，在一定条件下能发育成完整的植株 (2)葡萄糖、果糖 具有完整的细胞核 (3)细胞分裂素、生长素 脱分化

(4)不能 对杂合体的植株来说，其体细胞的基因型相同，而花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，用花粉粒进行组织培养得到的花卉基因型不同于原植株

8．(2018·绵阳二诊)“生物导弹”是免疫导向药物的形象称呼，由单克隆抗体与药物配合而成。单克隆抗体能自动导向，在生物体内与特定目标细胞或组织结合，并由其携带的药物产生治疗作用。单克隆抗体的制备过程如图所示，分析回答下列问题：

(1)图中A过程是从小鼠的脾脏中取得________细胞，提取该细胞之前，给小鼠注射的特定物质相当于________；B________________________________。

过程得到的杂交瘤细胞的特点是

(2)体外培养杂交瘤细胞的培养基与用于植物组织培养的培养基在物理性质上的主要区别是前者要用________________，从培养基的成分来看，前者培养基中除了添加必要的营养物质外还需要加入含天然成分的__________________。

(3)特异性抗体也可以通过常规方法来制备：向动物反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物的血清中分离所需抗体。与这种常规方法相比，单克隆抗体具有__________________________________(答出三点即可)等优点。制备单克隆抗体的过程中至少需要________次对细胞的筛选。

解析：(1)A过程是从已产生免疫反应(注射特定的抗原)的小鼠脾脏中取得B淋巴(浆)细胞；杂交瘤细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体。(2)从物理性质上看，体外培养杂交瘤细胞用液体培养基，植物组织培养用固体培养基；体外培养动物细胞的培养基需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等，通常还需要加入血清、血浆等一些天然成分。(3)单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高，并可以大量制备。制备单克隆抗体的过程中至少需要两次筛选，第1次筛选出杂交瘤细胞，第2次筛选出能产生所需抗体的杂交瘤细胞。

答案：(1)B淋巴(浆) 抗原 能产生抗体和无限增殖 (2)液体培养基 动物血清、血浆

(3)特异性强、灵敏度高，并可以大量制备 两

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/iava.html