1、1第 12 单元 现代生物科技专题课时作业(三十六) 第 36 讲 基因工程时间 / 30 分钟基础巩固1.回答利用农杆菌转化法培育转基因植物的相关问题:(1)培育转基因植物过程的核心步骤是构建基因表达载体,其目的是使目的基因在受体细胞中 ,并且可以通过复制遗传给下一代,同时,使目的基因表达和发挥作用。 (2)构建基因表达载体时,可利用 DNA 连接酶连接被限制酶切开的 键。 (3)组成基因表达载体的单体是 。基因表达载体中的启动子是 识别和结合的部位,这种结合完成后才能驱动目的基因通过 (填过程)合成 mRNA。 (4)用两种限制酶 Xba 和 Sac (两种酶切出的黏性末端不同)切割某 D
2、NA,获得含目的基因的片段。若利用该片段构建基因表达载体,应选用图 K36-1 中的何种 Ti 质粒? 。 图 K36-12.2017江苏南通二模 下表是几种限制酶识别序列及其切割位点,图 K36-2 中甲、乙中标注了相关限制酶的酶切位点,其中切割位点相同的不再重复标注。请回答下列问题。限制酶 BamH Bcl Sau3A Hind识别序列及切割位点G GATCCCCTAG GT GATCAACTAG T GATCCTAGA AGCTTTTCGA A甲 乙图 K36-22(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒,应选用限制酶为 ,酶切后的载体和目的基因片段通过 酶作用后,获得重组质粒。 (2)若
3、 BamH酶切的 DNA 末端与 Bcl酶切的 DNA 末端可直接被 DNA 连接酶连接,原因是 ,这两种酶 (填“都能” “都不能”或“只有一种能”)切开连接的部位,原因是 。 (3)若用 Sau3A切割图甲质粒最多可能获得 种大小不同的 DNA 片段。(4)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌,应在筛选平板培养基中添加 ,平板上长出的菌落,常用 PCR 鉴定,所用的引物组成为图乙中的 。 3.2017河南濮阳第一次调研 中国科研人员首次将与 Fib-H 基因类似的人工丝蛋白基因,导入被敲除 Fib-H 基因的蚕卵体内,意味着对蚕卵的基因改造获得成功。当它们长大后,吐出的丝中就含有人工合成丝蛋
4、白。通过这种技术还可以让家蚕在吐丝的同时,按照实际需要吐出其他蛋白。含有人工合成丝蛋白的蚕茧,能发出绿色荧光,且比正常的蚕茧更加轻薄。请回答下列问题:(1)获得人工合成丝蛋白是通过 工程,对 进行改造,最终合成人工丝蛋白,以满足人类生产和生活的需求。与基因工程相比较,蛋白质工程产物具备的特点是 。基因敲除是一种特殊的基因重组技术,即将外源目的基因导入细胞从而干扰该细胞内某一基因的功能。将目的基因导入家蚕卵细胞的方法是 ,此处蚕卵是指蚕的 。 (2)将人工丝蛋白基因导入蚕卵体内之前,需要进行的核心步骤是 ,其目的是使该基因在蚕卵中 ,并且可以遗传给下一代,同时,使其能够表达和发挥作用。 (3)绿
5、色荧光蛋白基因可以作为 ,用于鉴别和筛选蚕卵中是否含有人工丝蛋白基因。 能力提升4.2017广东佛山一模 复合型免疫缺陷症(SCID)患者缺失 ada 基因。利用基因疗法将人正常 ada 基因转入患者自身 T 细胞,可改善患者的免疫功能。如图 K36-3 显示该基因疗法的两个关键步骤。回答下列问题:(1)图中所示获取人正常 ada 基因的方法是 ,若要大量获取该基因,可通过 PCR 技术进行扩增。与细胞内 DNA 复制过程相比,PCR 技术的不同点有 (答出两点)。 (2)步骤是 。在该步骤中,病毒作为 起作用,需使用的工具酶有 。 3图 K36-3(3)完成步骤后,在体外将人正常 ada 基
6、因导入患者自身的 T 细胞。此后,在将该 T 细胞重新输入患者体内之前,还必须完成的操作是 。 5.某生物兴趣小组开展 DNA 粗提取的相关探究活动。具体步骤如下:材料处理:称取新鲜的花菜、辣椒和蒜黄各 2 份,每份 10 g。剪碎后分成两组,一组置于 20 条件下,另一组置于-20 条件下,保存 24 h。DNA 粗提取:第一步:将上述材料分别放入研钵中,各加入 15 mL 研磨液,充分研磨。用两层纱布过滤,取滤液备用。第二步:先向 6 只小烧杯中分别注入 10 mL 滤液,再加入 20 mL 体积分数为 95%的冷酒精溶液,然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌,使絮状物缠绕在玻璃棒上。第三步:
7、取 6 支试管,分别加入等量的 2 mol/L 的 NaCl 溶液溶解上述絮状物。DNA 检测:在上述试管中各加入 4 mL 二苯胺试剂。混合均匀后,置于沸水中加热 5 min,待试管冷却后比较溶液的颜色深浅,结果如下表:材料保存温度 花菜 辣椒 蒜黄20 + + +-20 + + +(注:“+”越多表示蓝色越深。)分析上述实验过程,回答下列问题:(1)该探究性实验课题名称是 。 (2)第二步中“缓缓地”搅拌,这是为了减少 。 (3)根据实验结果,得出结论并分析。结论 1:与 20 相比,相同实验材料在-20 条件下保存,DNA 的提取量较多。结论 2: 。 针对结论 1,请提出合理的解释:
8、。 (4)氯仿密度大于水,能使蛋白质变性沉淀,与水和 DNA 均不相溶,且对 DNA 影响极小。为了进一步提高DNA 纯度,依据氯仿的特性,在 DNA 粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是 。然后用体积分数为 95%的冷酒精溶液使 DNA 析出。 综合拓展6.2017湖南衡阳一模 基因敲除是应用 DNA 重组原理发展起来的一门新兴技术。“基因敲除细胞”的构建过程如下:4第一步:从小鼠囊胚中分离出胚胎干(ES)细胞,在培养基中扩增。这些细胞中需要改造的基因称为靶基因。第二步:构建基因表达载体。取与靶基因序列同源的目的基因(同源臂),在同源臂上接入 neoR(新霉素抵抗基因)等。由于同源臂与靶基因
9、的 DNA 正好配对,所以能像“准星”一样,将表达载体准确地带到靶基因的位置。第三步:将表达载体导入胚胎干细胞,并与其内靶基因同源重组,完成对胚胎干细胞的基因改造。第四步:对基因改造后的胚胎干细胞进行增殖、筛选。基本原理如图 K36-4 所示:图 K36-4请根据上述资料,回答下列问题:(1)实施基因工程的核心步骤是 ,基因表达载体中的 是位于基因首端的有特殊结构的 DNA 片段;在构建的过程中所需要的工具酶是 。 (2)如果要获得一只含目的基因的小鼠,则选择的受体细胞通常是 ,原因是 。 (3)上述资料中 neoR 基因的作用最可能是 。为了鉴定目的基因是否成功表达,有时进行抗原抗体杂交,目
10、的蛋白相当于 。 (4)该项技术具有广阔的应用前景,请试举一例:。 5课时作业(三十七) 第 37 讲 细胞工程时间 / 30 分钟基础巩固1.2017江西七校联考 根据图 K37-1 植物体细胞杂交技术流程图,回答相关问题。图 K37-1(1)运用传统有性杂交(即用番茄、马铃薯杂交)自然状态下不能得到杂种植株,原因是 。 (2)在利用杂种细胞培育杂种植株的过程中,依据的原理是 ,其中过程称为 ,植物体细胞融合完成的标志是 。 (3)已知番茄、马铃薯分别为二倍体、四倍体,则“番茄马铃薯”属于 倍体植株。 (4)已知柴油树种子含有的柴油是植物细胞的代谢产物,可用植物组织培养来实现柴油的工业化生产
11、。若利用此技术,将柴油树细胞培养到 (填字母编号)阶段即可。 (5)若培育抗虫棉,将抗虫基因通过适当的途径导入棉花体细胞,然后进行组织培养,该过程相当于 (填数字序号)。 (6)人工种子是由发育到 (填字母编号)阶段的结构包裹上人工种皮制成的。 2.2017天津十校联考 如图 K37-2 为动物细胞培养过程中细胞增殖曲线(甲)及细胞变化图(乙),请回答下列问题:6图 K37-2(1)图甲中 点以后表示细胞的传代培养,AB 段可能发生了如图乙 (填序号)所示的 现象,在进行 B 至 C 过程培养前,需要用 处理细胞。 (2)动物细胞培养,一般传至 代以内细胞能保持正常的二倍体核型。 (3)为制备
12、单克隆抗体,需将 注射到小鼠体内,以此获取 ,同时将该细胞与图乙 (填序号)所示的细胞融合形成杂交瘤细胞,该杂交瘤细胞的特点是 。为筛选能够产生单克隆抗体的杂交瘤细胞,可用 培养基来达到目的。 能力提升3.2017嘉兴 3 月模拟 我国目前临床使用的乙肝疫苗大多为基因工程疫苗,其有效成分是一种叫作乙肝表面抗原的蛋白质(S 蛋白),对应的基因为 s 基因。请回答:(1)在构建重组 DNA 分子时,要用限制性核酸内切酶处理 ,并用 酶使两者结合。再将重组 DNA 分子导入哺乳动物细胞,经筛选得到工程细胞。 (2)在细胞培养过程中,工程细胞在生长过程中有 现象,需要定期使用 酶进行处理,以便于分瓶培
13、养。 (3)为提高工程细胞培养的成功率,下列措施中不需要采用的是 。 A.取单个细胞进行培养 B.加入胰岛素C.二氧化碳培养箱 D.加入动物血清(4)由于哺乳动物细胞培养较难,成本较高,近些年科学家们又发明了“乳腺生物反应器”,进而从转基因动物的乳汁中提取所需产品。在这种技术中,作为重组 DNA 分子受体细胞的一般是 。 4.2017开封模拟 药用蛋白人组织纤维溶酶原激活物(htPA)可在转 htPA 基因奶牛的乳汁中获得。如图 K37-3 表示利用奶牛乳汁生产人组织纤维溶酶原激活物的培育过程:(1)htPA 基因 cDNA 可通过克隆筛选获得。构建表达载体时,必须将 htPA 基因 cDNA
14、 与牛乳腺蛋白基因的 等调控组件重组在一起。 7图 K37-3(2)通过形成图中的过程中,通常取培养 代以内的细胞,原因是 。 (3)图中“未受精的卵”是指 的卵母细胞,而不能用普通的体细胞作为受体细胞,原因是“未受精的卵” 。 (4)与的遗传性状不一样的原因是 。 (5)图示过程中涉及的科学技术有转基因技术、 、 、胚胎移植技术等。 5.2017湖北名校联考 眼虫是一种含有叶绿体的原生动物。据此,某同学认为动物细胞与植物细胞在理论上是可以实现杂交的。他设计了一个具体的实验方案如图 K37-4 所示:图 K37-4请回答下列有关问题:(1)实验方案中,步骤 A 为除去细胞壁得到的 ,常用的除去
15、细胞壁的酶为 。 (2)步骤 B 为 ,受体动物必须接受 处理,以确保其生理状态适合接受胚胎。 (3)诱导融合可以采用一些物理方法,如 等,也可以使用化学药品 进行诱导。 (4)进行动物胚胎细胞培养时,需要用 将组织块或贴壁生长的细胞分散成单个细胞。 (5)诱导植物材料形成愈伤组织的两类关键激素是 。 8综合拓展6.如图 K37-5 是制备抗埃博拉病毒(EBOV)VP40 蛋白单克隆抗体的过程,请据图回答问题:图 K37-5(1)通过 PCR 技术获取目的基因的过程中,反应体系中除了加入含有 EBOV VP40 基因的 DNA、dNTP,还应该有 酶和根据目的基因的核苷酸序列设计的 。 (2)
16、选用 EcoR和 Xho双酶切的优点是 。 (3)大肠杆菌获得重组质粒 A,从而发生稳定遗传变化的过程可称为 。该过程首先需要用 处理大肠杆菌,使其更易吸收环境中的 DNA 分子。 (4)过程常用的不同于诱导植物原生质体融合的方法是用 处理,该过程能产生的两两融合的细胞有 种。若把在 HAT 选择培养基上存活的细胞全部培养在同一培养基中,从中提取出的抗体 (填“是”或“不是”)单克隆抗体。 (5)体内培养是指把能产生特异性抗体的杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内进行培养,一段时间后,从 中提取单克隆抗体。图示过程应用了哪些生物技术: 。 9课时作业(三十八) 第 38 讲 胚胎工程及生物技术的安全性和
17、伦理问题时间 / 30 分钟基础巩固1.如图 K38-1 是某科研小组设计的用“精子介导基因转移法”培育转基因山羊(2 n)的流程图。据图回答下列问题:图 K38-1(1)“精子介导基因转移法”是利用精子易于与外源基因结合的能力,通过图中的过程,将精子作为外源基因的 ,由 的精子经过过程,将外源基因送入卵母细胞。 (2)进行过程的卵母细胞应处于 期,此时细胞中含 个染色体组。受精过程中防止多精入卵的两道屏障是透明带反应和 。 (3)过程需要在 (写出两点)等条件下进行。 (4)胚胎工程是指对动物的早期胚胎或 所进行的多种显微操作和处理技术。过程涉及的胚胎工程技术是 。 2.胚胎工程和基因工程目
18、前在生物技术中发展较快,回答下列问题:(1)在哺乳动物的核移植实验中,一般通过 (物理方法)将受体细胞激活,使其进行细胞分裂并发育,当胚胎发育到 阶段时,将胚胎植入另一雌性(代孕)动物体内。 (2)在“试管牛”的培育过程中,要使精子和卵母细胞在体外成功结合,需要对精子进行 处理。另外,培养的卵母细胞需要发育至 ,该时期在显微镜下可观察到次级卵母细胞和第一极体。 (3)利用体细胞进行核移植技术的难度明显高于利用胚胎细胞进行核移植的原因是 。 (4)若要使获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素,则所构建的基因表达载体必须包括:某种牛乳腺分泌蛋白基因及其启动子、 、终止子、标记基因和复制原点等。目前
19、常用的措施是将10该基因表达载体导入牛的 (填“受精卵”或“乳腺细胞”),导入方法是 。 3.2017辽宁五校联考 胚胎工程的许多技术,实际是在体外条件下,对动物自然受精和早期胚胎发育条件进行的模拟操作。请根据动物受精和早期胚胎发育过程回答下列问题: (1)在动物体内卵子的发生过程中,减数第一次分裂完成的时间是在雌性个体 。当次级卵母细胞发育到 期时才具备与精子受精的能力,受精的场所是 。判断卵子是否受精的重要标志是 。 (2)受精过程中防止多精入卵的两道屏障是 和 。 (3)胚胎发育过程首先是卵裂,所得每个子细胞的体积比受精卵 。胚胎发育到 期会导致透明带破裂,胚胎从中伸展出来,这一过程叫作
20、孵化。 (4)胚胎干细胞是从囊胚的 或 中分离出来的一类细胞,在人类疾病治疗和科学研究中有着广泛的应用。 4.2017成都二模 自然情况下,牛的生育率很低,通过胚胎工程的技术手段,可以实现良种牛的快速繁殖。回答下列问题:(1)哺乳动物精子的发生在 内完成,卵子的发生在 内完成。自然条件下,受精是在雌性动物的 内完成的。 (2)采用胚胎移植的方法,可使一头良种雌性黄牛一年生下数十头自己的后代。该方法的操作过程中需要用激素对该良种母牛和代孕母牛进行 处理,还要用激素处理使该良种母牛 。 (3)采用试管动物技术还可以使普通雌性黄牛产下奶牛、良种肉牛等不同品种小牛。该技术中首先要做的是体外受精和 。体外受精主要包括 、 和受精等几个主要步骤。 能力提升5.如图 K38-2 是胚胎工程技术研究及应用的相关情况,其中供体 1 是良种荷斯坦高产奶牛,供体 2 是黄牛。据图回答下列问题:(1)应用 1 为获得克隆牛的过程,从活体牛的卵巢中吸取的卵母细胞需要在体外培养到 期,并通过 去除卵母细胞中的细胞核。最终克隆动物的遗传物质来自 。
