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第1讲基因工程和细胞工程(时间：45分钟，满分：100分)一、单项选择题(6×4分)1．(2012·温州适应性测试)基因工程利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA(图丙)。限制性核酸内切酶的酶切位点分别是BglⅡ(A↓GATCT)、EcoRⅠ(G↓AATTC)和Sau3AⅠ(↓GATC)。下列分析合理的是()。A．用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体B．用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体C．用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体D．用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体解析解答本题的关键是要看准切割后目的基因插入的方向，只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体，插入后RNA聚合酶的移动方向才一定与图丙相同。答案D2．(2012·广东理综，2)培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是()。A．组织培养B．细胞杂交C．显微注射D．核移植解析本题主要考查现代生物技术应用的相关知识。由于植物分生组织中病毒很少或没有病毒，常用茎尖通过组织培养技术培育脱毒苗；细胞杂交通常用于培育杂种个体；显微注射技术常用于基因工程，培育转基因生物；核移植技术常用于培养克隆动物。故只有A选项符合题意。答案A3．如图是单克隆抗体制备过程示意图，下列描述不正确的是()。A．A过程是从小鼠的脾脏中取得B淋巴细胞，它能分泌抗体B．B过程之后还要进行一次筛选，目的是获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞C．细胞培养过程可以在体内和体外条件下进行D．该技术获得的一种单克隆抗体可以治疗多种疾病解析单克隆抗体具有特异性强的优点，因此一种单克隆抗体只能与一种抗原结合，治疗一种疾病。答案D4．(2012·江苏单科，13)下列关于转基因生物安全性的叙述，错误的是()。A．种植转基因作物应与传统农业种植区隔离B．转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中C．种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性D．转基因植物的目的基因可能转入根际微生物解析本题主要考查转基因生物安全性的相关问题，种植转基因作物时为了避免基因污染，应与传统农业种植区隔离，故A对；转基因作物被动物食用后，目的基因会被动物消化，不会转入动物体细胞中，故B错；转基因植物有可能将基因扩散至野生植物中，从而影响野生植物的遗传多样性，故C对；转基因植物的目的基因可被微生物利用，故D对。答案B5．(2012·北京西城质检)紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。研究人员欲用植物组织培养技术通过培养紫草细胞生产紫草素，下列相关操作不适合的是()。A．对作为外植体的紫草叶片进行消毒处理既保证细胞活性也可减轻污染B．培养基中要加入植物激素以保证已分化的植物细胞脱分化形成愈伤组织C．调节植物激素的种类和比例以保证愈伤组织再分化并得到完整的植株D．在培养细胞的过程中要不断通入无菌空气以保证氧气的充足供应解析紫草素是从愈伤组织的细胞中获取的，不用培养成完整的植株，故C错误。答案C6．(2012·江苏三校联考)下列有关生物细胞工程的叙述正确的是()。A．动物细胞工程技术中，胚胎移植、胚胎分割移植、核移植和动物细胞培养均可获得动物个体B．用以治疗癌症的“生物导弹”就是以单克隆抗体作为抗癌药物定向杀死癌细胞C．动物细胞培养出现的癌变发生于传代培养过程中D．动物细胞融合与植物体细胞杂交相比，依据的原理、诱导融合的方法都相同，且获得的融合细胞都具有双亲的遗传特性解析动物细胞工程技术中，胚胎移植、胚胎分割移植、核移植均可获得动物个体，而细胞培养不能；“生物导弹”中的单克隆抗体不是抗癌药物，只可携带抗癌药物定向杀死癌细胞；动物细胞融合与植物体细胞杂交相比，二者依据的原理均为细胞膜具有一定的流动性，但诱导融合的方法的不同之处是动物细胞融合可借助灭活的病毒，二者获得的融合细胞都具有双亲的遗传特性。答案C二、双项选择题(2×6分)7．(2012·广东深圳联考)下列关于限制酶的说法不正确的是()。A．限制酶广泛存在于各种生物中，微生物中很少分布B．自然界中限制酶的天然作用是用来提取目的基因C．不同的限制酶切割DNA的切点不同D．一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列解析限制酶主要存在于各种微生物中，在高等生物中则很少。自然界中的限制酶主要用来切割外来的DNA，进行自我保护。答案AB8．(2012·深圳调研)下列有关生物工程的说法，正确的是()。A．植物细胞培养和动物细胞培养都需要脱分化B．用胰蛋白酶处理幼嫩动物组织不会消化其细胞C．体细胞核移植的受体细胞是MⅡ期的卵母细胞D．胚胎移植实质上是早期胚胎空间位置的转移解析植物细胞培养需要脱分化，动物细胞培养不需要脱分化；胰蛋白酶处理动物组织有可能破坏细胞膜上的蛋白质。答案CD三、非选择题(共64分)9．(2012·山东实验中学第四次诊断，35)(16分)用小鼠进行DNA重组研究中形成的“基因敲除”技术，能“敲除”DNA分子上的特定基因。该技术的主要过程如下：第一步：分离小鼠胚胎干细胞，这些细胞中含有需要改造的基因，称“靶基因”。第二步：获取与“靶基因”同源的DNA片段，利用特定技术在该DNA片段上插入neoR基因(新霉素抗性基因)成为突变DNA(如图)，使该片段上的靶基因失活。第三步：将插入neoR基因(新霉素抗性基因)的靶基因转移入胚胎干细胞，再通过同源互换，用失活靶基因取代两个正常靶基因中的一个，完成对胚胎干细胞的基因改造。第四步：将第三步处理后的胚胎干细胞，转移到特定培养基中筛选培养。其基本原理如下图所示：(1)第二步中neoR基因插入靶基因使用的工具酶是________。neoR基因不仅能使靶基因失活，还是________；“靶基因失活”的含义是__________________。(2)从研究者成功获得如上图所示的“敲除”一个靶基因的胚胎干细胞，到将该细胞培育成“基因敲除”小鼠，运用到的生物技术有________、________、________等。(3)科学家可以通过“基因敲除”技术来治疗疾病，上题中获得的基因敲除小鼠，能否直接用来研究基因功能并说明原因________，________________________________________________________________________。解析(1)将neoR基因插入靶基因需要用限制酶处理获得相同的黏性末端，再加入DNA连接酶进行连接，故使用的工具酶是基因工程中的限制酶、DNA连接酶；neoR基因是新霉素抗性基因，可作为标记基因；“靶基因失活”的含义是靶基因不能正常表达。(2)获得如图所示的“敲除”一个靶基因的胚胎干细胞到该细胞培育成“基因敲除”小鼠需用到克隆技术、转基因技术和细胞培养技术。(3)因为该小鼠体内仍有一个正常的靶基因，能表达性状，故不能得到靶基因的功能，因而不能直接用来研究基因功能。答案(1)限制酶、DNA连接酶标记基因靶基因不能正常表达(2)克隆技术转基因技术细胞培养技术(合理给分)(3)不能因为该小鼠体内仍有一个正常的靶基因，也能表达性状，故不能得到靶基因的功能10．(2012·江西盟校二联，40)(18分)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，培育脱毒和抗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，培养基中添加生长素和细胞分裂素，诱导离体细胞经过________和________完成组织培养过程，从而形成脱毒苗。此过程说明植物细胞具有________。(2)为获得抗病毒的马铃薯植株，往往采用转基因技术，将病毒复制酶基因转移到马铃薯体内。其过程大致如下图所示。①上述过程中，将目的基因导入马铃薯细胞使用了________法。该方法先将目的基因插入到农杆菌Ti质粒的______上，然后通过农杆菌的转化作用，使目的基因进入植物细胞并插入到植物细胞的________上。导入农杆菌时，首先要构建基因表达载体，这里需要的工具酶有__________________，还要用________处理土壤农杆菌，使之转变为感受态，然后将它们在缓冲液中混合培养以完成转化过程。②该转基因马铃薯产生的配子中________(填“一定”或“不一定”)含有目的基因。解析(1)植物组织培养的理论基础是细胞的全能性，在其过程中，离体组织细胞需要经过脱分化和再分化过程。(2)分析图示可知：采用了农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞中，此方法将目的基因连接到了质粒的TDNA上后，将其插入到植物染色体DNA上；构建基因表达载体时，需要限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA连接酶，还要用Ca2＋处理土壤农杆菌，使之转变为感受态，完成转化过程；目的基因只整合到了同源染色体的一条染色体上，转基因植株相当于是杂合子，其产生的配子中不一定含有目的基因。答案(1)脱分化再分化全能性(2)①农杆菌转化TDNA染色体DNA限制性核酸内切酶(限制酶)和DNA连接酶(不答全不正确)Ca2＋②不一定11．(2012·浙江余杭一次诊断，43)(20分)某研究小组进行药物试验时，以动物肝细胞为材料，测定药物对体外培养细胞的毒性。供培养的细胞有甲、乙两种，甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。请回答下列有关动物细胞培养的问题。(1)将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养，培养液及其他培养条件均相同。一段时间后，观察到甲细胞数量比乙细胞数量________。(2)在动物细胞培养时，通常在合成培养基中加入适量血清，其原因是____________________________________。细胞培养应在含5%的CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是__________________。(3)在两种细胞生长过程中，当乙细胞铺满瓶壁时，其生长________。药物试验需要大量细胞，两种细胞频繁传代，甲细胞比乙细胞可以传代的次数更________。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液，需用________处理。(4)为了防止基因培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量的________。(5)已知癌基因X过量表达与肝肿瘤的发生密切相关，要试验一种抗肿瘤药物Y对甲细胞生长的影响，可将甲细胞分为A、B两组，A组细胞培养液中加入________，B组细胞培养液中加入无菌生理盐水，经培养后，从A、B两组收集等量细胞，通过分别检测X基因在A、B两组细胞中的________或________合成水平的差异，确定Y的药效。解析(1)甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。肿瘤细胞为无限增殖的细胞，细胞周期短。在相同条件下，培养相同的时间，甲细胞的数量多于乙细胞。(2)动物细胞培养液中必须加入动物血清，血清中含有血清蛋白、生长因子、促进细胞贴壁的因子、激素等合成培养基中缺乏的物质。细胞培养应在含5%CO2的恒温培养中进行，CO2的作用是调节培养液pH。(3)甲为肿瘤细胞，能无限增殖，传代的次数要比乙细胞多，乙细胞(正常肝细胞)在培养瓶中贴壁生长，当铺满瓶壁时，生长停止。为得到更多的肝细胞，需要定期地用胰蛋白酶使细胞脱离瓶壁，进行传代培养。(4)培养液中加入抗生素来抑制和杀灭细菌，抗生素对动物细胞没有影响。(5)设计一组加入抗癌药物的实验组，一组不加药物的对照组，通过检测药物影响X基因的表达过程，即转录形成mRNA、翻译形成蛋白质的量来检验药效。答案(1)多(2)血清可以补充合成培养基中缺乏的物质维持培养液pH(3)停止多胰蛋白酶(4)抗生素(5)YmRNA蛋白质12．(2011·湖北八校第一次联考)(10分)下图是某实验室做的通过动物纤维母细胞等获得单抗的实验研究。据图回答相关问题。(1)X、Y、Z细胞的名称分别是______、______、______。(2)①过程类似于植物组织培养技术中的________过程。与纤维母细胞相比，诱导干细胞的全能性较________。②过程的实质是________。(3)③过程中需用到的生物诱导剂是________。(4)④处需要筛