专题训练22 基因工程和克隆技术
一、选择题
1.以下关于植物组织培养的说法,正确的是( )
A.同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同 B.植物根尖细胞中无叶绿体,故用根尖细胞不能培养出含叶绿体的植物体 C.组织培养过程中获得的胚性细胞细胞质丰富、液泡小、细胞核大 D.利用植物组织培养技术可按人们的意愿定向改造生物 答案 C
解析 同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因可能不同,如组织细胞和花粉,A项错误;根尖细胞经脱分化和再分化后能够培育成含叶绿体的植物体,B项错误;胚性细胞的特点是细胞核大、细胞体积小、液泡小及细胞质丰富,C项正确;转基因技术能够按人们的意愿定向改造生物,D项错误。
2.某研究小组对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行培养,下列叙述正确的是( ) A.制备肝细胞悬浮液时先用剪刀剪碎肝组织,再用胃蛋白酶处理 B.肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸 C.为了防止培养过程中杂菌的污染,可向培养液中加入适量的干扰素 D.甲、乙细胞在持续的原代培养过程中,乙会出现停止增殖的现象 答案 D
解析 动物细胞培养的适宜pH为7.2~7.4,而在这样的环境中胃蛋白酶会变性失活,因此在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时,不可用胃蛋白酶处理,应用胰蛋白酶处理,A项错误;细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行,CO2的作用是维持培养液的pH,B项错误;为了防止培养过程中杂菌的污染,可向培养液中加入适量的抗生素,C项错误;甲(肿瘤细胞)失去接触抑制,而乙(正常肝细胞)具有接触抑制,因此甲、乙细胞在持续的原代培养过程中,乙会出现停止增殖的现象,D项正确。 3.下图是利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述,正确的是( )
A.②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与 B.③侵染植物细胞后,重组Ti质粒整合到④的染色体上 C.④的染色体上若含抗虫基因,则⑤就表现出抗虫性状 D.⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异 答案 D
解析 构建载体需要限制酶和DNA连接酶,A项错误;③侵染植物细胞后,重组Ti质粒上的T-DNA整合到④的染色体上,B项错误;染色体上含有目的基因,但目的基因也可能不能转录或者不能翻译,或
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者表达的蛋白质不具有生物活性,C项错误;植株表现出抗虫性状,说明含有目的基因,属于基因重组,为可遗传变异,D项正确。
4.下图是单克隆抗体制备流程的简明示意图。下列有关叙述,正确的是( )
A.①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T淋巴细胞 B.②中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成 C.③同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性 D.④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群 答案 D
解析 ①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应B细胞,A项错误;在动物细胞融合的过程中,可用物理法、化学法和生物法,而胰蛋白酶是在动物细胞培养过程用于分离细胞的,B项错误;杂交瘤细胞同时具有效应B细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性,C项错误;④过程表示用选择培养基筛选出能分泌特异性抗体的杂交瘤细胞,D项正确。 二、非选择题
5.青蒿素是从黄花蒿茎叶中提取的抗疟疾药物。通过组织培养获得青蒿素的途径如图所示。请回答下列问题。
(1)图中①和②分别表示黄花蒿组织培养过程中细胞的 和 过程。
(2)配制生芽培养基时生长素与细胞分裂素的比值应较 (填“高”或“低”)。配制培养基时通常加入凝固剂 。配制后还须用 法对培养基进行灭菌。外植体在接种前通常可用体积分数为 的酒精进行消毒。
(3)为了得到高产细胞系,通常要用酶解法获得原生质体,用 酶和 酶在0.5~0.6 mol/L的 溶液环境(较高渗透压)下去壁。
(4)科研人员利用转基因技术用细菌作为工程菌获得青蒿素的前体青蒿酸。先将目的基因与含有抗青霉素基因的质粒形成 ,再与细菌菌液混合,导入目的基因。用玻璃刮刀将稀释后的菌液用 法接种到含 的固体培养基上,经培养形成 ,再进一步筛选和培养。若最终能从细菌中提取到 ,则说明转基因成功。 答案 (1)脱分化 再分化
(2)低 琼脂 高压蒸汽灭菌 70%
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(3)果胶 纤维素 甘露醇
(4)重组质粒 涂布 青霉素 单菌落 青蒿酸
解析 (1)植物组织培养的过程包括脱分化和再分化。(2)培养基中的生长素与细胞分裂素用量的比值低时,有利于芽的分化。配制固体培养基时,通常用琼脂作为凝固剂。对培养基彻底灭菌时,采用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌法。外植体在接种前通常可用体积分数为70%的酒精进行消毒。(3)在获得植物原生质体时,需在0.5~0.6 mol/L的甘露醇溶液环境(较高渗透压)下用纤维素酶和果胶酶混合液处理实验材料,将细胞壁消化除去,获得球形的原生质体。(4)基因工程过程中,先将目的基因与含有抗青霉素基因的质粒形成重组质粒,再与细菌菌液混合,导入目的基因。用玻璃刮刀将稀释后的菌液用涂布法接种到含青霉素的固体培养基上,经培养形成单菌落,再进一步筛选和培养。若最终能从细菌中提取到青蒿酸,则说明转基因成功。
6.(2018台州模拟)人胰岛素基因的克隆操作过程如图所示,其中mRNA逆转录形成的DNA称为cDNA。回答下列问题。
(1)提取分离组织细胞中的人胰岛素mRNA时,最应选择 细胞,过程①②需要原料是 。
(2)通过将所有的cDNA构建基因表达载体,去感染细菌,可以建立包括目的基因在内
的 ,若使用质粒载体,其上存在 基因,有助于质粒进入受体细胞中。此过程还可以使用 作为载体。(A.动物病毒 B.植物病毒 C.噬菌体) (3)除了上述方法外,还可以使用 方法扩增目的基因。不同的是,后者的目的基因若为人胰岛素原基因,需要导入 (填“真核”或“原核”)受体细胞中。 答案 (1)胰岛β(细胞) (四种)脱氧核糖核苷酸
(2)基因文库 控制质粒DNA转移的(基因) C (3)PCR 真核
解析 (1)人体细胞中只有胰岛β细胞可表达胰岛素基因,提取人胰岛素mRNA时,最应选择胰岛β细胞,过程①②为合成DNA的过程,需要(四种)脱氧核糖核苷酸为原料。
(2)通过将所有的cDNA构建基因表达载体,去感染细菌,可以建立包括目的基因在内的基因(cDNA)文库;若使用质粒载体,其上应存在控制质粒DNA转移的基因,有助于质粒进入受体细胞中。噬菌体可侵染细菌,动物病毒、植物病毒不能侵染细菌,此过程还可以使用噬菌体作为载体。
(3)用PCR技术可扩增目的基因。PCR扩增的人胰岛素原基因含有内含子序列,原核细胞中缺少转录后切除内含子对应序列的机制,因此应将人胰岛素原基因,需要导入真核受体细胞中。
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7.(2018绍兴模拟)基于哺乳动物细胞表达的基因工程制药行业在最近10年发展迅速,其中构建稳定表达细胞株是最重要的环节,常见过程:获得目的基因→将目的基因导入宿主细胞→初步筛选→扩增→单克隆化→筛选→驯化→工业生产。回答下列问题。
(1)如果该目的基因的序列是未知的,我们可以建立一个 ,然后在这里面寻找到要研究的目的基因。
(2)为了实现工厂化生产蛋白质类药物,常用CHO细胞(中国仓鼠卵巢的建株纤维母细胞)作为哺乳动物表达系统的宿主细胞,这种细胞应该具有 能力,从而可以反复传代使用。为了得到CHO细胞,可以直接将组织从机体中取出后立即进行细胞、组织培养,当细胞从组织块中迁移出来,形成 并增大后,再传代培养。
(3)利用“裹有重组质粒的脂质体与动物细胞融合”“病毒浸染细胞”是将目的基因导入动物细胞的两种常用方法,前者所用的脂质体结构上由 分子构成,后者不能用噬菌体的原因是 。
(4)对细胞进行单克隆化培养时,培养基中往往需要添加血清、激素、滋养细胞等,这些措施的目的是 。确定生产用的细胞株后,需要对细胞驯化使其适应生产规模下的培养条件,工业生产使用的培养基大多是无血清培养基,这对生物制品的好处有 。 答案 (1)基因文库
(2)无限增殖 生长晕
(3)双层磷脂 噬菌体不能侵染动物细胞 (4)提高细胞克隆形成率 有利于生物制品的纯化
解析 (1)如果该目的基因的序列是未知的,我们可以建立一个基因文库,然后在这里面寻找到要研究的目的基因。
(2)常用CHO细胞可以反复传代使用,故应无限增殖,为了得到CHO细胞,可以直接将组织从机体中取出后立即进行细胞、组织培养,当细胞从组织块中迁移出来,形成生长晕并增大后,再传代培养。
(3)脂质体是由双层磷脂分子构成,噬菌体是专一侵染大肠杆菌的病毒,不能侵染病毒。 (4)对细胞进行单克隆化培养时,培养基中往往需要添加血清、激素、滋养细胞等,这些措施的目的是提高细胞克隆形成率,确定生产用的细胞株后,需要对细胞驯化使其适应生产规模下的培养条件,工业生产使用的培养基大多是无血清培养基,这样有利于生物制品的纯化。
8.(2018宁波十校联考)科学家用转基因方法培育“巨型小鼠”。图1为含大鼠生长激素基因的DNA及限制性核酸内切酶切割位点示意图;图2为含有相应标记基因和限制酶切割位点的质粒示意图,其中nptⅡ为卡那霉素抗性基因,Tc为四环素抗性基因,lacZ为蓝色显色基因,复制原点是质粒上必需的一段复制起始的序列,与重组质粒的自主复制有关。图3是转基因过程中的一个步骤。
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(1)根据图1,在获得目的基因时,应使用限制性核酸内切酶 (填“PvuⅠ”或“EcoRⅠ”)进行切割。可以选择图2中的质粒 (填“A”或“B”)作为目的基因的载体,理由是
。
(2)图3表示基因工程中将重组DNA分子导入受体细胞的过程,该步骤采用的技术方法是 ,通常选择 作为受体细胞。
(3)获得含目的基因的细胞后,该细胞需要进行 。然后再进行移植,通常移植最适宜的时期是发育到 (A.2细胞胚胎 B.4细胞胚胎 C.早期囊胚 D.原肠胚)。再经分娩产仔就可以获得“巨型小鼠”。
答案 (1)PvuⅠ A 选择质粒A,其复制原点则不会被限制酶切割,复制原点序列保持完整
(2)显微注射法 受精卵 (3)胚胎体外培养 C
解析 (1)分析题图1可以发现,限制性核酸内切酶EcoRⅠ的切割位点处于目的基因中,而限制性核酸内切酶PvuⅠ的切割位点正好位于目的基因两端,所以在获得目的基因时,应使用限制性核酸内切酶PvuⅠ进行切割;分析图2可知,质粒A中的复制原点不会被限制性核酸内切酶切割,复制原点序列保持完整,而在用切割目的基因的限制性核酸内切酶PvuⅠ切割质粒B时,其复制原点会被限制性核酸内切酶切割,从而影响重组质粒的自主复制,因此,可以选择图2中的质粒A作为目的基因的载体。
(2)图3表示基因工程中将重组DNA分子导入受体细胞的过程,该步骤采用的技术方法是显微注射法,通常选择动物的受精卵作为受体细胞。
(3)获得含目的基因的细胞后,该细胞需要进行胚胎体外培养,然后再进行移植;通常移植最适宜的时期是发育到C早期囊胚,再经分娩产仔就可以获得“巨型小鼠”。
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