（新高考）2021届高三大题优练12 细胞工程、基因工程 学生版.docx

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1、例1科学家研发出抗HPV的单克隆抗体可高效准确检测出HPV，从而及时监控宫颈癌的发生。回答下列问题：（l）单克隆抗体具有的主要优点是_。单克隆抗体制备过程中涉及的细胞工程技术有_（答出两点）。（2）将B淋巴细胞和骨髓瘤细胞进行融合时，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外（只考虑两两融合），可能还有_，出现多种类型细胞的原因是_，诱导动物细胞融合时，常用的诱导因素有_（答出三点）等。（3）据报道，科学家从某些无限增殖细胞的细胞质中分离出了无限增殖调控基因（prG），该基因能激发动物细胞分裂，这为单克隆抗体的制备提供了更多的思路。请据此设计两种制备单克隆抗体的新思路：_；_。【答案】（l）特

2、异性强、灵敏度高 动物细胞培养、动物细胞融合 （2）骨髓瘤细胞自身融合细胞、淋巴细胞自身融合细胞 细胞融合是随机，且融合率达不到100% 聚乙二醇、灭活病毒、电刺激 （3）通过基因工程向浆细胞内导入prG，并让其表达 将浆细胞的细胞核移植到去核的无限增殖细胞中进行培养【解析】(1)单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高的优点。单克隆抗体制备过程中涉及的细胞工程技术有动物细胞培养、动物细胞融合。(2)将B淋巴细胞和骨髓瘤细胞进行融合时，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外（只考虑两两融合），可能还有融合的具有同种核的细胞（B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞），出现多种类型

3、细胞的原因是细胞融合是随机的，且融合率达不到100%，诱导动物细胞融合时，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。(3)据报道，科学家从某些无限增殖细胞的细胞质中分离出了无限增殖调控基因(prG)，该基因能激发动物细胞分裂，这为单克隆抗体的制备提供了更多的思路。请据此设计两种制备单克隆抗体的新思路：通过基因工程向浆细胞中导入prG并让其表达；将浆细胞的细胞核移植到去核的无限增殖细胞中进行细胞培养。例2糖尿病是一种常见病，且发病率有逐年上升的趋势。如下图表示运用基因工程技术生产胰岛素的三条途径，据图结合所学知识回答下列问题： （1）科研人员用显微注射技术将重组质粒M转移到受体细胞A中，细

4、胞A是_；莴苣为双子叶植物，过程常用的方法是_。（2）科研人员用DNA分子杂交技术检测胰岛素基因是否整合到转基因羊的DNA上，以_作为探针，使探针与羊基因组的DNA杂交，如果显示出杂交带，就表明胰岛素基因已插入染色色体DNA中。（3）图中过程是先通过动物细胞培养成早期胚胎，然后胚胎移植到经过_处理的受体母羊子宫内。目前对动物细胞所需的营养条件还没有完全研究清楚，在早期胚胎的培养中，往往还需要添加_。（4）若该“胰岛素羊”其乳腺细胞分泌的胰岛素，活性很高，“胰岛素细菌”产生的胰岛素生物活性很低，后者出现的原因是_。【答案】（1）受精卵 农杆菌转化法 （2）放射性同位素标记的胰岛素基因 （3）同期

5、发情 动物血清 （4）细菌没有内质网和高尔基体对蛋白质进行加工【解析】（1）科研人员用显微注射技术将重组质粒M转移到受体细胞A中，细胞A应该是受精卵；过程表示将目的基因导入植物细胞。莴苣为双子叶植物，过程常用的方法是农杆菌转化法。（2）科研人员用DNA分子杂交技术检测胰岛素基因是否整合到转基因羊的DNA上，以放射性同位素标记的胰岛素基因（含有目的基因的DNA片段）作为探针，使探针与羊基因组的DNA杂交，如果显示出杂交带，则表明胰岛素基因已插入染色体DNA中。（3）图中过程是先通过动物细胞培养成早期胚胎，然后胚胎移植到经过同期发情处理的受体母羊子宫内；目前对动物细胞所需的营养条件还没有完全研究清

6、楚，在早期胚胎的培养中，往往还需要添加动物血清等一些天然成分，以满足细胞对营养物质的需求。（4）“胰岛素羊”其乳腺细胞分泌的胰岛素，活性很高，“胰岛素细菌”产生的胰岛素生物活性很低，后者出现的原因是原因乳腺细胞有内质网与高尔基体，能加工相关的蛋白质，而细菌没有内质网和高尔基体，不能对蛋白质进行加工。1红豆杉能产生抗癌药物紫杉醇，但红豆杉生长十分缓慢，数量有限且紫杉醇含量非常低。因此，研究人员尝试运用现代生物技术培育能产生紫杉醇的柴胡，将红豆杉（2n=24）与柴胡（2n=12）进行了不对称体细胞杂交。（1）细胞进行有丝分裂时需要微管聚合和解聚的正常动态平衡，从而在有丝分裂的_期染色体能够随微管解

7、聚产生的拉力和微管聚合产生的推力，向两极移动。紫杉醇通过影响癌细胞在有丝分裂时_的形成，导致染色体数目异常，从而抑制了癌细胞分裂和增殖。（2）科研人员剥离红豆杉种子的胚作为外植体接种于经过_处理的培养基上，诱导形成愈伤组织。（3）将红豆杉和柴胡愈伤组织细胞融合后，科研人员只统计了7组染色体数目不大于24条的细胞，如下表所示。材料融合细胞组号1234567染色体数（条）9111212141216131424科研人员筛选的目标细胞不包括染色体数目大于24条的细胞，原因是柴胡细胞染色体数为12条，并且红豆杉细胞_。实验时，科研人员判断组号为_的细胞为备选目标杂交细胞，可进一步鉴定是否含有控制紫杉醇合

8、成的基因。（4）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中的愈伤组织是杂交细胞经_形成的。（5）红豆杉和柴胡的亲缘关系较远，两种植物细胞的染色体间排斥较为明显，应在能够高效合成紫杉醇的杂交细胞中选择_的核基因含量较低的杂交细胞进行培养。2为研制抗病毒A单克隆抗体，某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。回答下列问题：（1）上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A，该处理的目的是_。（2）写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤：_。（3）为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞，需要进行筛选。图中筛选1所

9、采用的培养基属于_，使用该培养基进行细胞培养的结果是_。图中筛选2含多次筛选，筛选所依据的基本原理是_。（4）若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖，可采用的方法有_（答出2点即可）。3长期以来，优良种畜的繁殖速度始终限制畜牧养业的发展，近年来发展起来的基因工程、细胞工程和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机，请完成下列相关问题：（1）动物细胞培养技术需要无菌、无毒环境、_、适宜的温度和pH、气体环境等条件。（2）冲卵实质上是用特定装置，将供体母牛子宫内的_冲洗出来。（3）和受精有关的过程有：第一次卵裂开始；释放第二极体；顶体反应；穿越透明带；雌雄原核融合。其正确的顺序

10、为_（填序号）。（4）若要使获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素，需构建目的基因表达载体。目前常用的措施是将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_。（5）在试管羊和克隆羊的培育过程中都必须用到的生物技术有_（写出两项）。4白细胞介素-3（IL-3）是效应T细胞产生的一种淋巴因子，可用于治疗癌症和骨髓造血机能不全等疾病。用基因工程、动物细胞工程可大量生产IL3，以满足临床上的大量需求。回答下列问题:（1）利用基因工程生产IL-3，切割运载体时常选用能产生不同黏性末端的限制酶，目的是防止_。构建的基因表达载体必须具有IL-3基因以及_。（2）为检测IL-3基因是否转

11、录出了mRNA，可用标记的IL -3基因片段作探针与mRNA杂交该杂交技术称为_。为检测IL-3基因转承的mRNA是否翻译成蛋白质，常用_技术。（3）利用动物细胞工程生产IL-3时，在化学试剂_的作用下，效应T细胞可与骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞，体外培养时通常需在培养液中添加_等一些天然成分。经过多次筛选，获得理想的杂交瘤细胞，该杂交瘤细胞的特点是_。5某种荧光蛋白（GFP）在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白（L1）基因连接在GFP基因的5末端，获得了L1-GFP融合基因（简称为甲），并将其插入质粒P0，构建了真核表达载

12、体P1，其部分结构和酶切位点的示意图如下，图中E1E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。回答下列问题：（1）据图推断，该团队在将甲插入质粒P0时，使用了两种限制酶，这两种酶是_。使用这两种酶进行酶切是为了保证_，也是为了保证_。（2）将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后，若在该细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了_和_过程。（3）为了获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：将能够产生绿色荧光细胞的_移入牛的_中、体外培养、胚胎移植等。（4）为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，某同学用PCR方法进行鉴定。在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的_（填“mRNA”“总RNA

13、”或“核DNA”）作为PCR模板。6X基因存在于水稻基因组中，仅在体细胞（2n）和精子中正常表达，但在卵细胞中不转录。为研究X基因表达对卵细胞的影响，设计了如图1所示实验。回答下列问题：（1）科研工作者从水稻体细胞或精子中提取RNA，构建_文库，进而获得X基因编码蛋白的序列。（2）为使X基因能在卵细胞中成功表达，需在基因表达载体中插入_。将重组质粒导入水稻愈伤组织细胞，最常用的方法是_。（3）为筛选出含有重组质粒的菌落，需采用含有不同抗生素的平板进行筛选。符合要求的菌落在只含潮霉素、只含卡那霉素、含潮霉素和卡那霉素三种培养基中的生长情况分别为_（填“生长”或“不生长”）。（4）为鉴定筛选出的菌

14、落中是否含有正确插入目的基因的重组质粒，拟设计引物进行PCR鉴定。PCR反应体系中除含缓冲液、模板DNA、dNTP（包含dATP、dCTP、dGTP、dTTP）、引物以外，还应含有_；图2所示为甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒片段中的相应位置，PCR鉴定时应选择的一对引物是_。某学生从某一菌落的质粒中扩增出了400bp片段，则该菌落中含有的质粒_（填“是”或“不是”）正确插入目的基因的重组质粒。（5）从转基因植株未成熟种子中分离出胚，观察到细胞内仅含一个染色体组，判定该胚是由未受精的卵细胞发育形成的，而非转基因水稻卵细胞在未受精时不能发育，由此表明_。模拟优练1.【答案】（1）后 纺锤体（纺锤

15、丝） （2）灭菌（或“无菌”） （3）一个染色体组的染色体数为12条（答案合理即可） 3、4、5、6 （4）细胞分裂素、生长素 脱分化 （5）红豆杉【解析】（1）有丝分裂后期姐妹染色单体随微管解聚产生的拉力和微管聚合产生的推力分开后向两极移动。有丝分裂后期在纺锤丝的牵引下，姐妹染色体平均的移向两极，若有丝分裂前期纺锤体的形成受阻，则会形成染色体加倍的细胞。所以紫杉醇是通过影响癌细胞在有丝分裂时纺锤体（纺锤丝）的形成，导致染色体数目异常，从而抑制了癌细胞分裂和增殖。（2）在植物组织培养中，对培养基必须进行灭菌处理，所以科研人员剥离红豆杉种子的胚作为外植体应接种于经过灭菌处理的培养基上，诱导形成愈

16、伤组织。（3）因为柴胡细胞染色体数为12条，并且红豆杉细胞一个染色体组的染色体数为12条，因此科研人员筛选的目标细胞不包括染色体数目大于24条的细胞。柴胡细胞染色体数为12条，多余的染色体是其他细胞融合参与进去的，因此可判断组号为3、4、5、6的细胞为杂交细胞。（4）植物组织培养过程中最重要的两种激素是细胞分裂素和生长素。A中的愈伤组织是杂交细胞经脱分化形成的。（5）红豆杉和柴胡有远缘杂交不亲和障碍，两种植物细胞的染色体间排斥较为明显，应在能够高效合成紫杉醇的杂交细胞中选择红豆杉的核基因含量较低的杂交细胞进行培养。2.【答案】（1）诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞 （2）取小鼠甲

17、脾脏剪碎，用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞，加入培养液制成单细胞悬液 （3）选择培养基 只有杂交瘤细胞能够生存 抗原与抗体的反应具有特异性 （4）将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖；将杂交瘤细胞在体外培养【解析】（1）实验前给小鼠甲注射病毒A，是为了诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞。（2）取小鼠的脾脏，剪碎组织，用胰蛋白酶处理获得单个细胞，加入培养液可以制成单细胞悬液。（3）图中筛选1需要用到选择培养基，只有杂交瘤细胞可以存活。筛选2是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞，该过程要用到抗原抗体杂交，故筛选所依据的原理是抗原-抗体反应具有特异性。（4）获得能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂

18、交瘤细胞后，可以在体外培养液中进行培养，或在小鼠的腹腔中进行培养，使杂交瘤细胞大量增殖。3.【答案】（1）营养 （2）（早期）胚胎 （3） （4）受精卵 显微注射法 动物细胞培养、胚胎移植、早期胚胎培养卵母细胞的采集技术（任选两项）【解析】（1）动物细胞培养技术需要无菌、无毒环境、营养、适宜的温度和pH、气体环境等条件。（2）冲卵实质上是用特定装置，将供体母牛子宫内的早期胚胎冲洗出来。（3）受精过程为：顶体反应穿越放射冠穿越透明带（透明带反应）卵细胞膜反应卵子完成减数第二次分裂并释放第二极体雌雄原核的形成、核膜消失，雌、雄原核融合形成合子第一次卵裂开始。因此，正确的顺序为。（4）培育转基因动物

19、时，应该选用受精卵作为受体细胞，因为受精卵的全能性最高；将目的基因导入动物细胞常用显微注射法。（5）试管羊的培育采用了体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术，克隆羊的培育采用和核移植、早期胚胎培养技术和胚胎移植技术，因此在试管羊和克降羊的培育过程中都必须用到的生物技术有动物细胞培养、胚胎移植、早期胚胎培养等。4.【答案】（1）运载体和目的基因自身连接 启动子、终止子和标记基因等 （2）分子杂交技术 抗原-抗体杂交技术 （3）聚乙二醇（PEG） 动物血清 既能分泌白细胞介素-3，又能无限增殖，进而可以从培养液中获得大量的白细胞介素-3【解析】（1）利用基因工程生产IL-3，为了防止运载体自身连接，

20、切割运载体时常选用能产生不同黏性末端的限制酶进行切割。构建的基因表达载体必须具有IL-3基因（目的基因）以及启动子、终止子和标记基因。（2）为检测IL-3基因是否转录出了mRNA，可采用分子杂交技术来进行，即用标记的IL -3基因片段作探针与mRNA分子进行杂交；常用抗原-抗体杂交技术来检测IL-3基因转承的mRNA是否翻译成蛋白质。（3）利用动物细胞工程生产IL-3时，在化学试剂聚乙二醇（PEG）的作用下，效应T细胞可与骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞，体外培养杂交瘤细胞时，需要向培养液中添加动物血清，它可以补充合成培养基缺乏的营养物质和微量元素。经过多次筛选，获得理想的杂交瘤细胞，该杂交瘤细胞

21、的特点是既能分泌白细胞介素-3，又能无限增殖，进而可以从培养液中获得大量的白细胞介素-3。5.【答案】（1）E1和E4 甲的完整 甲与载体正确连接 （2）转录 翻译 （3）细胞核 去核卵母细胞 （4）核DNA【解析】（1）要保证目的基因在受体细胞中能够正确表达，目的基因的首端应有启动子，尾端应有终止子。甲是将某种病毒的外壳蛋白（L1）基因连接在GFP基因的5末端而获得的L1-GFP融合基因，据此结合题意并分析图示可知：该团队在将甲插入质粒P0时，如果用E2或E3，则目的基因不完整，而使用E1和E4这两种限制酶进行酶切保证了甲的完整，而且也保证了甲与载体正确连接，因此，使用的两种限制酶，是E1和

22、E4。（2）构建的真核表达载体P1中含有GFP基因，而GFP基因的表达产物“某种荧光蛋白（GFP）”在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光。若在导入P1的牛皮肤细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了表达。基因的表达过程包括转录和翻译。（3）若要获得含有甲的牛，可采用核移植技术，即将能够产生绿色荧光细胞的细胞核移入牛的去核卵母细胞中获得重组细胞，并将该重组细胞在体外培养成重组胚胎，再经过胚胎移植等获得含有甲的牛。（4）PCR是多聚酶链式反应的缩写，是一种在生物体外复制特定DNA片断的核酸合成技术。若利用PCR方法检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，则应分别以该牛不同组织细胞

23、中的核DNA作为PCR模板。6.【答案】（1）cDNA（或部分基因） （2）可在水稻卵细胞中启动X基因转录的启动子（和终止子） 农杆菌转化法 （3）不生长、生长、不生长 （4）Taq酶（或耐高温的DNA聚合酶） 甲、乙 不是 （5）X基因在卵细胞成功表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚【解析】（1）由于X基因仅在体细胞和精子中正常表达，科研工作者从水稻体细胞或精子中提取RNA，通过反转录获得cDNA，可构建cDNA文库，从该文库中可获得X基因编码蛋白的序列。（2）启动子是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需蛋白质

24、。因此为使X基因能在卵细胞中成功表达，需在基因表达载体中插入可在水稻卵细胞中启动X基因转录的启动子（和终止子）。将重组质粒导入水稻愈伤组织细胞（植物细胞），最常用的方法是农杆菌转化法。（3）为筛选出含有重组质粒的菌落，需采用含有不同抗生素的平板进行筛选。由图1可知，目的基因插入到质粒的潮霉素抗性基因内，而卡那霉素抗性基因不受影响，则含重组质粒的农杆菌对卡那霉素有抗性，而对潮霉素无抗性，因此含重组质粒的菌落在只含潮霉素、只含卡那霉素、含潮霉素和卡那霉素三种培养基中的生长情况分别为不生长、生长、不生长。（4）PCR反应体系中除含缓冲液、模板DNA、dNTP（包含dATP、dCTP、dGTP、dTT

25、P）、引物以外，还应含有Taq酶；图2所示为甲、乙、丙3条引物在正确重组质粒片段中的相应位置，由于PCR技术要求两种引物分别与目的基因的两条单链结合，沿相反方向合成子链，因此PCR鉴定时应选择图2中的一对引物是甲、乙。根据图2可知，正确选择甲、乙引物后，扩增出的目的片段长度应为340bp，而该学生从某一菌落的质粒中扩增出了400bp片段，则该菌落中含有的质粒不是正确插入目的基因的重组质粒，可能该生错选了乙、丙引物对，且扩增出了目的基因反向连接后的片段。（5）从转X基因二倍体植株的未成熟种子中分离出胚，观察到细胞内仅含一个染色体组，判定该胚是由未受精的卵细胞发育形成的，而非转基因水稻卵细胞在未受精时不能发育，由此表明X基因在卵细胞成功表达能使卵细胞不经受精直接发育成胚。