专题十 现代生物科技专题 专题强化练(6＋4＋1) (时间： 40 分钟 分数： 90 分) 1.(2019·海南卷， 31)(11 分)人的 T 细胞可以产生某种具有临床价值的蛋白质(Y)， 该蛋白质由一条多肽链组成。 目前可以利用现代生物技术生产 Y。 回答下列问题。 (1)若要获得 Y 的基因， 可从人的 T 细胞中提取________作为模板， 在________ 催化下合成 cDNA， 再利用________技术在体外扩增获得大量 Y 的基因。
(2)将目的基因导入植物细胞常用的方法是农杆菌转化法。 若将上述所得 Y 的基因 插入农杆菌 Ti 质粒上的________中， 得到含目的基因的重组 Ti 质粒， 则可用农 杆菌转化法将该基因导入某种植物的叶肉细胞中。 若该叶肉细胞经培养、 筛选等 得 到 了 能 稳 定 表 达 Y 的 愈 伤 组 织 ， 则 说 明 Y 的 基 因 已 经 ____________________________________________________________________。 (3)天然的 Y 通常需要在低温条件下保存。 假设将 Y 的第 6 位氨基酸甲改变为氨 基酸乙可提高其热稳定性， 若要根据蛋白质工程的原理对 Y 进行改造以提高其热 稳定性， 具体思路是______________________________________________。
解析 (1)由于人的 T 细胞可以产生蛋白质 Y， 要获得 Y 的基因， 可从人的 T 细 胞中提取 mRNA 作为模板， 在逆转录酶催化下， 利用四种游离的脱氧核苷酸合成 cDNA， 再利用 PCR 技术(体外扩增 DNA 的技术)在体外扩增获得大量 Y 的基因。 (2)农杆菌转化法中， T－DNA 可以携带目 的基因转移至受体细胞， 并整合到受体 细胞的染色体 DNA 上， 故需要 Y 的基因插入农杆菌 Ti 质粒上的 T－DNA 中得 到含目 的基因的重组 Ti 质粒， 把含目 的基因的重组 Ti 质粒导入到农杆菌中， 再 让含目 的基因的农杆菌侵染植物的叶肉细胞。 若该叶肉细胞经培养、 筛选等得到 了 能稳定表达 Y 的愈伤组织， 则说明 Y 的基因已经整合到叶肉细胞染色体 DNA 上。
(3)蛋白质工程需要从预期的蛋白质的功能出发， 设计预期的蛋白质结构， 推出相 应的氨基酸序列， 找到相应的脱氧核苷酸序列， 故对 Y 进行改造以提高其热稳定 性， 需要找到第 6 位氨基酸甲对应的碱基所在的基因位置， 参照密码子表， 将第 6 位氨基酸甲对应的碱基替换为氨基酸乙的碱基。
答案 (1)mRNA 逆转录酶 PCR (2)T－DNA 整合到叶肉细胞染色体 DNA
上 (3)找到第 6 位氨基酸甲对应的碱基所在的基因位置， 参照密码子表， 将第 6 位氨基酸甲对应的碱基替换为氨基酸乙的碱基
2.(2019·洛阳市统考)(11 分)嗜热土壤芽孢杆菌产生的 β－葡萄糖苷酶(BglB)是一种 耐热纤维素酶。 为使其在工业生产中更好地应用， 开展了以下试验。 如图为质粒 限制酶酶切图谱， 下表为几种限制酶的识别序列及酶切位点。 请回答下列问题：
(1)通常情况下， 获得的目的基因需要进行扩增， 最简便的方法是________技术。
(2)分析上图， 可选择________和________两种不同的限制酶切割质粒， 以防止质 粒自身环化。 质粒被切割后， 可用________将其与目的基因连接。 在动物基因工 程中将目的基因导入受体细胞时通常的方法是________。
(3)大肠杆菌不能降解纤维素， 但转入上述建构好的表达载体后则获得了降解纤维 素的能力， 这是因为_____________________________________________ _______________________________________________________________。
(4)蛋白质工程是第二代基因工程， 它的基本途径是： 从预期的蛋白质功能出发 →________→________→找到相对应的脱氧核苷酸序列。 答案 (1)PCR (2)Nde Ⅰ BamH Ⅰ DNA 连接酶 显微注射法 (3)转基因的大肠杆菌分泌出有活性的 BglB 酶 (4)设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列
3.(2019·河北邢台模拟)(11 分)七岁的哈桑因 LAMB3 基因突变而患有交界型大疱性 表皮松解症， 他的皮肤变得像纸一样脆弱， 轻微磕碰就会受伤且伤口难以愈合， 该病同时还伴有多种炎症， 时刻威胁着他的生命。 科学家通过基因治疗对其皮肤 进行改造拯救了哈桑， 治疗过程如图所示。 请回答下列问题：
(1)该基因 治疗中 的 目 的 基因 是____________________， 可以 根据该基因 的 ____________________设计引物， 利用 PCR 技术扩增目的基因片段， PCR 技术 中使用的酶为____________________________________________________ _________________________________________________________________。
(2)逆转录病毒在宿主细胞中能够合成“整合酶” ， 它能切开 DNA 双链的特定区 域， 便于目 的基因与宿主 DNA 整合。 整合酶的作用类似于基因工程工具中的 ____________。 逆转录病毒一般只感染处于________状态的细胞， 以便其将相应 的遗传信息整合到宿主 DNA 上。 (3) 过 程 ③ 中 ， 培 养 箱 中 通 常 要 维 持 一 定 的 CO 2 浓 度 ， CO 2 的 作 用 是
________________________________________________________________。 基因治疗过程中， 最大的风险是可能导致癌症， 原因是
___________________________________________________________________。
解析 (1)分析图示可知， 该基因治疗中的目 的基因是未突变的 LAMB3 基因， 利 用 PCR 技术扩增目 的基因片段时， 可以根据该基因的脱氧核苷酸序列来设计相应 的引物， 该技术中使用的酶为热稳定的 DNA 聚合酶。 (2)逆转录酶存在于逆转录 病毒中， “整合酶” 能切开 DNA 双链的特定区域， 便于目 的基因与宿主 DNA 整
合， 因此整合酶的作用类似于基因工程工具中的限制性核酸内切酶。 逆转录病毒 只有在细胞分裂时， 才能将其相应的遗传信息整合到宿主 DNA 上， 所以一般只 感染处于分裂状态的细胞。 (3)细胞培养过程中， 培养箱中通常要维持一定的 CO 2 浓度， 以维持培养液的 pH。 逆转录病毒会把基因随机插入基因组里， 如果使原癌 基因或抑癌基因发生突变， 则可能会导致细胞癌变。
答案 (1)未突变的 LAMB3 基因 脱氧核苷酸序列(或碱基对序列或遗传信息) 热稳定的(或耐高温的)DNA 聚合酶(或 Taq 酶) (2)限制性核酸内切酶(或限制酶) 分裂
(3)维持培养液的 pH 目的基因的插入可能会使原癌基因或抑癌基因发生突变(答 案合理即可)
4.(2019·哈尔滨六中月 考)(11 分)科研人员利用胚胎干细胞(ES 细胞)对干扰素基因 缺失小鼠进行基因治疗， 其技术流程如图 1：
(1)步骤①中， 在核移植前应去除卵母细胞的____________。 常用的导入目的基因 的方法为____________。
(2) 将 基 因 导 入 ES 细 胞 而 不 是 导 入 到 上 皮 细 胞 是 因 为 __________________________________________________________________ _________________________________________________________________。
(3)步骤③中， 需要构建含有干扰素基因的________________。 已知 DNA 分子复 制过程中， 子链延伸的方向是从 5′端→3′端， 构建前利用 PCR 技术扩增干扰素基
因时， 可以从图 2 中 A、 B、 C、 D 四种单链 DNA 片段中选取________作为引物。
对干扰素基因片段和质粒进行酶切时， 可选用限制酶的组合为________。
(4)将步骤③获得的 ES 细胞在荧光显微镜下观察， 选择发________色荧光的细胞 进行体外诱导。 为检测干扰素基因是否表达， 可以采用________________的方法。 答案 (1)细胞核 显微注射法
(2)ES 细胞具有发育的全能性(或经诱导可发育为各种组织、 器官或细胞)
(3)基因表达载体 B 和 C Hind Ⅲ和 Pst Ⅰ (或 EcoR Ⅰ 和 Pst Ⅰ )(答出一种即可) (4)绿 抗原—抗体杂交
5.(2019·云南临沧质检)(11 分)资料 1 用小鼠制备的抗人绒毛膜促性腺激素单克 隆抗体做成的“早早孕试剂盒” ， 检测早孕的准确率在 90%以上。
资料 2 葡萄糖异构酶在工业上应用广泛， 为提高其热稳定性， 朱国萍等人在确 定第 138 位甘氨酸为目 标氨基酸后， 用有效方法以脯氨酸替代甘氨酸， 结果其最 适反应温度提高了 10～12 ℃， 使蛋白质空间结构更具刚性。
资料 3 巴西是全球最大的甘蔗生产国， 但是甘蔗易受螟虫的侵害。 2017 年 6 月 8 日 ， 巴西向世界宣布， 全球首款能抵抗螟虫的转基因甘蔗已培育成功， 并且批 准该品种进入市场。
(1)资料 1 中， 在该“单抗” 的生产过程中， 将________作为抗原对小鼠进行接种 后， 从脾脏中提取 B 淋巴细胞， 并设法将其与鼠的骨髓瘤细胞融合， 再用特定的 选择培养基进行筛选， 选出融合的杂种细胞， 对该细胞还需进行________培养和 抗体检测， 经多次筛选， 就可获得足够数量的符合需要的________。 单克隆抗体 最主要的优点有____________________________________________________ ________________________________________________________________。
(2)资料 2 中提到的生物技术属于________工程的范畴。 在该实例中， 直接需要操 作的是____________(填“肽链结构” “蛋白质空间结构” 或“基因结构” )。 (3)资料 3 中获得转基因甘蔗的过程中， 核心步骤是______________________ __________________________________________________________________。
解析 (1)资料 1 中， 在该“单抗” 的生产过程中， 将人绒毛膜促性腺激素作为抗 原对小鼠进行接种后， 从脾脏中提取 B 淋巴细胞， 并设法将其与鼠的骨髓瘤细胞 融合， 再用特定的选择培养基进行筛选， 选出融合的杂种细胞， 对该细胞还需进 行克隆化培养和抗体检测， 经多次筛选， 就可获得足够数量的符合需要的杂交瘤 细胞。 单克隆抗体最主要的优点有特异性强、 灵敏度高， 并可大量制备。 (2)资料 2 中提到的生物技术属于蛋白质工程的范畴。 在该实例中， 直接需要操作的是基 因结构。 (3)资料 3 中获得转基因甘蔗的过程中， 核心步骤是基因表达载体的构建。 答案 (1)人绒毛膜促性腺激素 克隆化 杂交瘤细胞 特异性强、 灵敏度高， 并 可大量制备
(2)蛋白质 基因结构
(3)基因表达载体的构建(或构建基因表达载体)
6.(2019·全国卷Ⅲ， 38)(11 分)培养胡萝卜根组织可获得试管苗， 获得试管苗的过 程如图所示。
回答下列问题。
(1)利用胡萝卜根段进行组织培养可以形成试管苗。 用分化的植物细胞可以培养成 完整的植株， 这是因为植物细胞具有________。
(2) 步 骤 ③ 切 取 的 组 织 块 中 要 带 有 形 成 层 ， 原 因 是 _________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 (3)从步骤⑤到步骤⑥需要更换新的培养基， 其原因是________________。 在新的培养基上愈伤组织通过细胞的________过程， 最终可形成试管苗。 (4)步骤⑥要进行照光培养， 其作用是_______________________________。 (5)经组织培养得到的植株， 一般可保持原品种的________， 这种繁殖方式属于 ________繁殖。
解析 (1)分化的植物细胞可以培养成完整的植株， 这是因为植物细胞具有全能
性。 (2)在本实验中， 切取胡萝卜块时要切取含有形成层的部分， 原因是形成层容 易诱导形成愈伤组织。 (3)决定植物细胞脱分化和再分化的关键因素是植物激素的 种类和比例， 步骤⑤(诱导愈伤组织形成)和步骤⑥(诱导愈伤组织分化形成试管苗) 所需的生长素和细胞分裂素的比例不同， 故步骤⑤到步骤⑥需更换培养基。 愈伤 组织通过细胞的再分化过程形成试管苗。 (4)步骤⑥需要光照培养， 其作用是诱导 叶绿素的形成， 使试管苗能够进行光合作用。 (5)组织培养没有经过两性生殖细胞 的结合， 因此属于无性繁殖， 组织培养得到的植株保持了 原品种的遗传特性。 答案 (1)全能性(或答： 形成完整植株所需的全部基因) (2)形成层容易诱导形成愈伤组织
(3)诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂 素的比例不同 分化(或答： 再分化)
(4)诱导叶绿素的形成， 使试管苗能够进行光合作用 (5)遗传特性 无性
7.(2019·濮阳市一模)(11 分)2016 年 4 月， 世界首例经过线粒体移植技术的“三亲 婴儿” 哈桑在墨西哥出生。 下图是培育“三亲婴儿” 的示意图， 请回答下列问题：
专题十 现代生物科技专题-参考答案
