（統(tǒng)考版）高考生物二輪復(fù)習(xí) 課后限時集訓(xùn)18 基因工程和細(xì)胞工程（含解析）-人教版高三生物試題

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1、課后限時集訓(xùn)(十八)基因工程和細(xì)胞工程(建議用時：40分鐘)(教師用書獨具)非選擇題1(2018全國卷)回答下列問題：(1)博耶(H.Boyer)和科恩(S.Cohen)將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞中進(jìn)行了表達(dá)。該研究除證明了質(zhì)?？梢宰鳛檩d體外，還證明了_(答出兩點即可)。(2)體外重組的質(zhì)?？赏ㄟ^Ca2參與的_方法導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞；而體外重組的噬菌體DNA通常需與_組裝成完整噬菌體后，才能通過侵染的方法將重組的噬菌體DNA導(dǎo)入宿主細(xì)胞。在細(xì)菌、心肌細(xì)胞、葉肉細(xì)胞中，可作為重組噬菌體宿主細(xì)胞的是_。(3)真核生物基因(目的基因)在大腸桿菌細(xì)胞內(nèi)表達(dá)時，表達(dá)出的蛋白質(zhì)可能

2、會被降解。為防止蛋白質(zhì)被降解，在實驗中應(yīng)選用_的大腸桿菌作為受體細(xì)胞，在蛋白質(zhì)純化的過程中應(yīng)添加_的抑制劑。解析(1)兩位科學(xué)家將非洲爪蟾核糖體蛋白基因與質(zhì)粒重組后導(dǎo)入大腸桿菌細(xì)胞中并進(jìn)行了表達(dá)，因此，該研究可以證明：質(zhì)?？梢宰鳛檩d體、真核細(xì)胞的基因在原核細(xì)胞中也可以表達(dá)(不同生物共用一套密碼子)、體外重組的質(zhì)粒可以進(jìn)入受體細(xì)胞等。(2)目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程稱為轉(zhuǎn)化，將質(zhì)粒導(dǎo)入大腸桿菌時，常用的轉(zhuǎn)化方法是用Ca2處理大腸桿菌細(xì)胞，使其處于感受態(tài)。噬菌體DNA沒有侵染能力，體外重組的噬菌體DNA通常需與外殼蛋白組裝成完整噬菌體后才能完成侵染過程。噬菌體多寄

3、生在細(xì)菌中，但不能寄生在心肌細(xì)胞和葉肉細(xì)胞中。(3)若要使蛋白質(zhì)不被降解，則大腸桿菌體內(nèi)不能存在蛋白酶，因此，實驗中應(yīng)選用蛋白酶缺陷型的大腸桿菌作為受體細(xì)胞。同理，在蛋白質(zhì)純化過程中，也不能使蛋白質(zhì)降解，因此，應(yīng)添加蛋白酶抑制劑。答案(1)體外重組的質(zhì)?？梢赃M(jìn)入受體細(xì)胞；真核生物基因可在原核細(xì)胞中表達(dá)(2)轉(zhuǎn)化外殼蛋白(或噬菌體蛋白)細(xì)菌(3)蛋白酶缺陷型蛋白酶2大腸桿菌半乳糖苷酶(Z酶)可催化底物(Xgal)水解產(chǎn)生藍(lán)色物質(zhì)。在pUC18質(zhì)粒中，lacZ編碼Z酶氨基端的一個片段(稱為肽)，該質(zhì)粒結(jié)構(gòu)及限制酶識別位點如圖甲所示。已知肽、缺失肽的Z酶片段單獨存在時均無Z酶活性，共同存在時就會表現(xiàn)

4、出Z酶活性。利用圖乙中的DNA片段與pUC18質(zhì)粒進(jìn)行基因工程操作。甲乙(1)限制酶能催化雙鏈DNA分子中_(填化學(xué)鍵名稱)的斷裂。本實驗可使用限制酶_處理pUC18質(zhì)粒和圖乙中的DNA片段，再通過DNA連接酶連接，獲得含目的基因的重組質(zhì)粒。(2)用重組質(zhì)粒轉(zhuǎn)化大腸桿菌，然后將大腸桿菌接種到含氨芐青霉素的固體培養(yǎng)基上進(jìn)行培養(yǎng)，由于未發(fā)生轉(zhuǎn)化的大腸桿菌沒有該質(zhì)粒，因而不具有_，在該培養(yǎng)基上不能生長。從功能上劃分，該培養(yǎng)基屬于_培養(yǎng)基。(3)當(dāng)上述培養(yǎng)基中含有Xgal時，生長出的菌落有藍(lán)色和白色兩種類型，其中含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌的菌落顏色為_，這是因為_。為保證能通過菌落顏色辨別出含有重組質(zhì)粒的

5、大腸桿菌，本實驗作為受體細(xì)胞的大腸桿菌中Z酶基因應(yīng)滿足的條件是_。解析(1)限制酶能催化雙鏈DNA分子中磷酸二酯鍵的斷裂，將DNA降解。從圖中可知，限制酶Hind可破壞目的基因，而質(zhì)粒和目的基因兩側(cè)都有限制酶Sal識別位點，因此本實驗可使用限制酶Sal處理pUC18質(zhì)粒和圖乙中的DNA片段。(2)重組質(zhì)粒上有氨芐青霉素抗性基因，由于未發(fā)生轉(zhuǎn)化的大腸桿菌沒有該質(zhì)粒，因而不具有氨芐青霉素抗性，在含氨芐青霉素培養(yǎng)基上不能生長。從功能上劃分，該培養(yǎng)基屬于選擇培養(yǎng)基，選擇了含重組質(zhì)粒的大腸桿菌。(3)從圖中可知，重組質(zhì)粒是用酶Sal分別處理過的質(zhì)粒和目的基因片段形成的，重組質(zhì)粒的lacZ基因被破壞，不能

6、合成半乳糖苷酶(Z酶)，不能催化底物(Xgal)水解產(chǎn)生藍(lán)色物質(zhì)，故菌落呈白色。已知肽、缺失肽的Z酶片段單獨存在時均無Z酶活性，共同存在時就會表現(xiàn)出Z酶活性，為保證能通過菌落顏色辨別出含有重組質(zhì)粒的大腸桿菌，本實驗作為受體細(xì)胞的大腸桿菌中Z酶基因應(yīng)滿足的條件是編碼肽的DNA序列缺失，其他序列正常。答案(1)磷酸二酯鍵Sal(2)氨芐青霉素抗性選擇(3)白色目的基因與質(zhì)粒連接后使lacZ被破壞，不能合成肽編碼肽的DNA序列缺失，其他序列正常3(2019全國卷)培養(yǎng)胡蘿卜根組織可獲得試管苗，獲得試管苗的過程如圖所示。 回答下列問題。(1)利用胡蘿卜根段進(jìn)行組織培養(yǎng)可以形成試管苗。用分化的植物細(xì)胞可

7、以培養(yǎng)成完整的植株，這是因為植物細(xì)胞具有_。(2)步驟切取的組織塊中要帶有形成層，原因是_。(3)從步驟到步驟需要更換新的培養(yǎng)基，其原因是_。在新的培養(yǎng)基上愈傷組織通過細(xì)胞的_過程，最終可形成試管苗。(4)步驟要進(jìn)行照光培養(yǎng)，其作用是_。(5)經(jīng)組織培養(yǎng)得到的植株，一般可保持原品種的_，這種繁殖方式屬于_繁殖。解析(1)分化的植物細(xì)胞可以培養(yǎng)成完整的植株，這是因為植物細(xì)胞具有全能性。(2)在本實驗中，切取胡蘿卜塊時要切取含有形成層的部分，原因是形成層容易誘導(dǎo)形成愈傷組織。(3)決定植物細(xì)胞脫分化和再分化的關(guān)鍵因素是植物激素的種類和比例，步驟(誘導(dǎo)愈傷組織形成)和步驟(誘導(dǎo)愈傷組織分化形成試管苗

8、)所需的生長素和細(xì)胞分裂素的比例不同，故從步驟到步驟需更換培養(yǎng)基。愈傷組織通過細(xì)胞的再分化過程形成試管苗。(4)步驟需要進(jìn)行光照培養(yǎng)，其作用是誘導(dǎo)葉綠素的形成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用。(5)組織培養(yǎng)沒有經(jīng)過兩性生殖細(xì)胞的結(jié)合，因此屬于無性繁殖，組織培養(yǎng)得到的植株保持了原品種的遺傳特性。答案(1)全能性(或形成完整植株所需的全部基因)(2)形成層容易誘導(dǎo)形成愈傷組織(3)誘導(dǎo)愈傷組織形成和誘導(dǎo)愈傷組織分化形成試管苗所需的生長素和細(xì)胞分裂素的比例不同分化(或再分化)(4)誘導(dǎo)葉綠素的形成，使試管苗能夠進(jìn)行光合作用(5)遺傳特性無性4下表表示高等動植物親代個體產(chǎn)生新個體的3種不同途徑，請據(jù)表分析并

9、回答問題：生物途徑主要流程動植物甲親代個體受精卵胚新個體植物乙親代個體體細(xì)胞胚狀體新個體動物丙親代個體核移植細(xì)胞早期胚胎新個體(1)甲、乙、丙途徑中屬于有性生殖的是_，三種途徑中由胚(胚狀體或早期胚胎)發(fā)育成新個體都需要經(jīng)過細(xì)胞的_。(2)相比于甲，乙、丙途徑在應(yīng)用上的優(yōu)點是_。乙途徑依據(jù)的原理是_，動物一般采用丙而不采用乙途徑繁殖新個體的原因是_。(3)丙途徑中，從早期胚胎新個體的流程中還需要進(jìn)行的生物工程技術(shù)是_。該途徑獲得的新個體與供核的親代個體性狀不完全相同的原因是_。(4)若從乙、丙途徑獲得的新個體中各取一小塊組織進(jìn)行體外培養(yǎng)。下列敘述錯誤的有_(填字母)。a前者需先用鹽酸解離，后者

10、需先用胰蛋白酶處理b前者培養(yǎng)基中一般加入蔗糖，后者一般加入葡萄糖c前者培養(yǎng)過程需要持續(xù)光照，后者可在暗處培養(yǎng)d.兩者培養(yǎng)過程中均需要保證無菌條件防止雜菌污染解析(1)分析題表可知：甲表示動植物正常有性生殖的過程；乙表示植物組織培養(yǎng)產(chǎn)生新個體的過程，為無性繁殖；丙表示通過核移植產(chǎn)生新個體的方式，生殖方式為無性繁殖。三種途徑中由胚(胚狀體或早期胚胎)發(fā)育成新個體都需要經(jīng)過細(xì)胞的分裂、分化才能完成新個體的發(fā)育過程。(2)相比于甲，乙、丙途徑在應(yīng)用上的優(yōu)點是快速繁殖優(yōu)良品種。乙途徑為植物組織培養(yǎng)，該過程的原理是植物體細(xì)胞的全能性，由于高度分化的動物體細(xì)胞的全能性受到限制，分化潛能弱，故動物繁殖新個體一

11、般采用丙途徑。(3)丙途徑中，從早期胚胎新個體的流程中還需要進(jìn)行的生物工程技術(shù)是胚胎移植。胚胎移植是動物細(xì)胞工程產(chǎn)生新個體的最后一步，該途徑獲得的新個體的遺傳物質(zhì)由供核親代的核基因和供質(zhì)親代的質(zhì)基因共同組成，進(jìn)而卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響，故新個體性狀與供核親本不完全相同。(4)植物組織離體后直接進(jìn)行組織培養(yǎng)操作，不需先用鹽酸解離，后者為動物細(xì)胞需先用胰蛋白酶處理，分散成單個細(xì)胞再進(jìn)行培養(yǎng)，a錯誤；前者培養(yǎng)過程為植物組織培養(yǎng)，培養(yǎng)基中一般加入蔗糖，后者為動物細(xì)胞培養(yǎng)，培養(yǎng)液中一般加入葡萄糖，b正確；前者為植物組織培養(yǎng)，前期不需要光，后期需要持續(xù)光照，后者為動物細(xì)胞培

12、養(yǎng)，可在適宜條件下培養(yǎng)，c錯誤；兩者培養(yǎng)過程中均需要保證無菌條件，這是實驗成功的關(guān)鍵，d正確。答案(1)甲分裂和分化(或分裂、分化、衰老、凋亡等)(2)快速繁殖優(yōu)良品種植物體細(xì)胞的全能性高度分化的動物體細(xì)胞的全能性受到限制，分化潛能弱(3)胚胎移植卵母細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中的遺傳物質(zhì)會對克隆動物的性狀產(chǎn)生影響(4)ac5(2020山東等級考)水稻胚乳中含直鏈淀粉和支鏈淀粉，直鏈淀粉所占比例越小糯性越強(qiáng)?？蒲腥藛T將能表達(dá)出基因編輯系統(tǒng)的DNA序列轉(zhuǎn)入水稻，實現(xiàn)了對直鏈淀粉合成酶基因(Wx基因)啟動子序列的定點編輯，從而獲得了3個突變品系。(1)將能表達(dá)出基因編輯系統(tǒng)的DNA序列插入Ti質(zhì)粒構(gòu)建重組載體時

13、，所需的酶是_，重組載體進(jìn)入水稻細(xì)胞并在細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程稱為_。(2)根據(jù)啟動子的作用推測，Wx基因啟動子序列的改變影響了_，從而改變了Wx基因的轉(zhuǎn)錄水平。與野生型水稻相比，3個突變品系中Wx基因控制合成的直鏈淀粉合成酶的氨基酸序列_(填“發(fā)生”或“不發(fā)生”)改變，原因是_。(3)為檢測啟動子變化對Wx基因表達(dá)的影響，科研人員需要檢測Wx基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mRNA(Wx mRNA)的量。檢測時分別提取各品系胚乳中的總RNA，經(jīng)_過程獲得總cDNA。通過PCR技術(shù)可在總cDNA中專一性地擴(kuò)增出Wx基因的cDNA，原因是_。(4)各品系Wx mRNA量的檢測結(jié)果如圖所示，據(jù)圖推測糯性最強(qiáng)的品

14、系為_，原因是_。解析(1)限制性核酸內(nèi)切酶能夠識別雙鏈DNA分子的某種特定核苷酸序列，并且使每一條鏈中特定部位的兩個核苷酸之間的磷酸二酯鍵斷開；DNA連接酶能將DNA片段拼接起來。將能表達(dá)出基因編輯系統(tǒng)的DNA序列插入Ti質(zhì)粒構(gòu)建重組載體時，需要限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶的參與。轉(zhuǎn)化是指目的基因進(jìn)入受體細(xì)胞內(nèi)，并且在受體細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程。(2)啟動子是RNA聚合酶識別和結(jié)合的部位，能驅(qū)動基因轉(zhuǎn)錄出mRNA。Wx基因啟動子序列的改變影響了RNA聚合酶與啟動子的識別和結(jié)合，從而改變了Wx基因的轉(zhuǎn)錄水平，使直鏈淀粉合成酶基因的表達(dá)量改變。根據(jù)題干信息可知，基因編輯系統(tǒng)是對啟動子序列進(jìn)

15、行定點編輯，由于編碼直鏈淀粉合成酶的堿基序列中不含啟動子，所以與野生型水稻相比，3個突變品系中Wx基因控制合成的直鏈淀粉合成酶的氨基酸序列沒有發(fā)生變化。(3)用提取的各品系胚乳中的總RNA合成總cDNA的過程為逆轉(zhuǎn)錄，需要逆轉(zhuǎn)錄酶的參與。由于引物能與Wx基因的cDNA特異性結(jié)合，故通過PCR技術(shù)可在總cDNA中專一性地擴(kuò)增出Wx基因的cDNA。(4)mRNA是蛋白質(zhì)合成的直接模板，根據(jù)題圖分析可知，4個品系中品系3的Wx mRNA量最低，控制合成的直鏈淀粉合成酶最少，直鏈淀粉合成量最少，糯性最強(qiáng)。答案(1)限制性核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶轉(zhuǎn)化(2)RNA聚合酶與啟動子的識別和結(jié)合不發(fā)生編碼直鏈淀粉合成酶的堿基序列中不含啟動子(3)逆轉(zhuǎn)錄(或：反轉(zhuǎn)錄)引物是根據(jù)Wx基因的一段已知序列設(shè)計合成的(或：引物能與Wx基因的cDNA特異性結(jié)合)(4)品系3品系3的Wx mRNA最少，控制合成的直鏈淀粉合成酶最少，直鏈淀粉合成量最少，糯性最強(qiáng)