专题十 现代生物科技
专题强化练
1．(2018·兴化模拟)干扰素是动物和人体细胞受到病毒感染后产生的一种糖蛋白，具有抗病毒、抑制细胞增殖及抗肿瘤作用。利用基因工程技术培育能生产干扰素的植物，流程如图所示。请回答下列问题：
限制酶 识别序列和切割位点 GATTC GATCC CCCGGG GGGCCC ↓↓↓↓EcoRⅠ BamHⅠ SmaⅠ ApaⅠ
(1)获取的动物干扰素基因称为__________________。利用PCR技术扩增干扰素基因时，设计引物序列的主要依据是________________________________。
(2)过程①中剪切质粒和目的基因时所需要的工具酶是________和________。酶切后，目的基因形成的两个黏性末端序列__________(填“相同”或“不同”)。
(3)过程②中将重组质粒导入根瘤农杆菌中，常用__________处理根瘤农杆菌，其目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)在培育愈伤组织的固体培养基中，除了无机盐、有机营养物质、琼脂、植物激素外，还需添加卡那霉素。卡那霉素的作用是___________________________________________。 在分子水平上通常采用__________________技术检测干扰素基因是否导入受体细胞。 答案 (1)目的基因 干扰素基因两端的部分核苷酸序列 (2)BamHⅠ EcoRⅠ 不相同 (3)Ca 使其成为感受态细胞，最终使干扰素基因插入马铃薯细胞的DNA上 (4)筛选出导入重组质粒的植物细胞 DNA分子杂交
解析 (1) 在基因工程中，获取的动物干扰素基因称为目的基因。利用PCR技术扩增干扰素
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基因时，需要依据干扰素基因两端的部分核苷酸序列设计引物序列。
(2)干扰素基因中存在SmaⅠ的识别位点，若使用SmaⅠ切割质粒和外源DNA，则会破坏干扰素基因，因此过程①所示的构建重组质粒时不能使用SmaⅠ切割。BamHⅠ和EcoRⅠ的识别位点位于目的基因的两侧，质粒上也有BamHⅠ和EcoRⅠ的识别位点，因此，过程①中剪切质粒和目的基因时所需要的工具酶是BamHⅠ和EcoRⅠ。因BamHⅠ和EcoRⅠ的识别位点不同，所以酶切后，目的基因形成的两个黏性末端序列不同。
(3)过程②中将重组质粒导入根瘤农杆菌时，常用Ca处理根瘤农杆菌，使其成为感受态细胞，最终使干扰素基因插入马铃薯细胞的DNA上。
(4)重组质粒中含有的抗卡那霉素基因属于标记基因，其作用是鉴别受体细胞是否含有目的基因，便于筛选。可见，在培育愈伤组织的固体培养基中添加卡那霉素的作用是筛选出导入重组质粒的植物细胞。在分子水平上检测干扰素基因是否导入受体细胞，通常采用DNA分子杂交技术。
2．下图表示的是基因工程、细胞工程和胚胎工程的操作流程模式简图。请回答下列问题：
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(1)若图示为基因工程的部分操作流程，则甲、乙→丙(重组质粒)操作过程需用到的工具酶是________________。丙中除目的基因外，还必须有启动子、_______________________、 标记基因等。丙→丁(动物细胞)所用的方法是______________________________。 (2)若图示为植物体细胞杂交，则过程中所用的酶是__________________________，该过程中体现出生物膜具有________________(特点)，丙→丁(杂种植株)过程的原理是________________________________________________________________________。 (3)若图示为试管牛的工厂化生产的技术流程，甲为精子，则在与乙结合前需_________；最后将由丙发育而来的丁(胚胎)移植到受体母牛体内发育，在胚胎移植前受体母牛应做________________处理。
答案 (1)限制酶和DNA连接酶 终止子 显微注射技术 (2)纤维素酶和果胶酶 一定的流动性 植物细胞的全能性 (3)体外获能 同期发情
解析 (1)构建重组质粒需用到限制酶和DNA连接酶。重组质粒中除目的基因外，还必须有启动子、终止子、标记基因等。把目的基因导入动物细胞常用显微注射技术。
(2)进行植物体细胞杂交时，首先需要用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。原生质体融合过程中体现细胞膜具有一定的流动性，杂种细胞能培育为杂种植株，是因为杂种细胞具有全能性。 (3)精子在与卵子结合前需经过获能处理；胚胎移植前受体母牛应做同期发情处理，以使供体和受体处于相同的生理状态。
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3．(2018·南通考前卷三)研究发现，人的防御素对结核杆菌有一定的抑制作用。研究人员将人的防御素基因(HBD3)导入牛细胞，培育出对结核杆菌有一定的抗性的转HBD3基因的转基因牛，培育过程如图所示，请分析回答下列问题：
(1)人防御素基因HBD3导入牛乳腺上皮细胞前还需在基因前加上牛乳蛋白启动子序列，目的是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)该奶牛培育过程中涉及的技术有________________________________________ _____________________________________________________________(答出3点即可)。 (3)通常选用______________________(填时期)的卵母细胞作受体细胞，这个时期的卵母细胞可以从________中直接获取。
(4)①过程常使用电脉冲等方法激活重组细胞使其完成____________________。
(5)②过程中培养液成分除无机盐、有机盐、维生素、激素等营养物质外，还需特别添加________等物质。③过程的早期胚胎一般要发育到________________阶段才进行移植。 答案 (1)使目的基因(人防御素基因HBD3)在牛乳腺细胞中表达 (2)转基因技术、细胞核移植技术、早期胚胎培养技术、胚胎移植技术等 (3)减数第二次分裂中期 输卵管 (4)细胞分裂和发育进程 (5)血清 桑椹胚或囊胚
解析 (1)启动子位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，驱动基因转录出mRNA，而基因表达的过程包括转录和翻译。可见，人防御素基因HBD3导入牛乳腺上皮细胞前，还需在基因前加上牛乳蛋白启动子序列，目的是使目的基因(人防御素基因HBD3)在牛乳腺细胞中表达。(2)将HBD3基因导入牛乳腺上皮细胞，是通过转基因技术实现的；过程①是将牛乳腺上皮细胞的细胞核与去核的卵母细胞重组，进而得到重组细胞，采用的是细胞核移植技术；过程②是将重组细胞培育成重组胚胎，采用的是早期胚胎培养技术；过程③是将重组胚胎培育成转基因奶牛需要借助胚胎移植技术。(3)在核移植过程中，通常选用减数第二次分裂中期的卵母细胞作为受体细胞，这个时期的卵母细胞可以从输卵管中直接获取。(4)①过程常使用电脉冲等方法激活重组细胞使其完成细胞分裂和发育进程。(5)②过程中培养液成分除无机盐、有机盐、维生素、激素等营养物质外，还需特别添加血清等物质。③过程的早期胚胎一般要发育到桑椹胚或囊胚阶段才进行移植。
4．埃博拉病毒是一种强致病性RNA病毒，以埃博拉病毒外壳某蛋白为主要抗原制备疫苗和抗体是预防和诊疗埃博拉出血热的一种有效策略。其疫苗生产和抗体制备的流程之一如图：
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(1)过程①需要在__________酶的催化下合成DNA，将获得的DNA与载体连接后导入受体菌群建立病毒的________文库，再从中筛选出A基因。
(2)过程②利用PCR技术扩增A某因时，需在______________酶的作用下进行，PCR技术的原理是____________________。
(3)过程③采用的技术手段是________________，获得的X是________________。 (4)可选用图中基因工程生产的__________制备疫苗，注射到健康人体内对埃博拉病毒进行免疫预防，对该传染病疑似患者确诊时，可从疑似患者体内分离病毒，与图中的________________进行特异性结合检测。
答案 (1)逆转录 基因组 (2)热稳定DNA聚合(Taq) DNA双链复制 (3)动物细胞融合 杂交瘤细胞 (4)A蛋白 抗A蛋白的单克隆抗体
解析 图示过程中，①表示逆转录形成DNA的过程；②表示获取A(目的)基因的过程；③表示细胞融合的过程，X为杂交瘤细胞。PCR技术的过程：高温变性、低温复性、中温延伸。条件：模板DNA、四种脱氧核苷酸、一对引物、热稳定DNA聚合(Taq)酶。
(1)埃博拉病毒的遗传物质是RNA，过程①代表的是逆转录的过程，需要在逆转录酶的催化下合成DNA。基因文库是指将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同基因。基因组文库包含某种生物所有的基因；部分基因文库包含某种生物的部分基因。将获得的DNA与载体连接后导入受体菌群建立病毒的基因组文库，再从中筛选出A基因。
(2)利用PCR技术扩增A基因时，根据A基因两端的部分核苷酸序列设计引物序列，加入引物的作用是与A基因单链相应互补序列结合，然后在热稳定DNA聚合(Taq)酶作用下进行延伸。PCR技术所依据的原理是DNA双链复制。
(3)③过程需要采用动物细胞融合技术，根据图中信息可知X为杂交瘤细胞。
(4)图中的A蛋白相当于抗原，因此可选用图中基因工程生产的A蛋白制备疫苗，对健康人进行该传染病的免疫预防。对该传染病疑似患者确诊时，可以从疑似患者体内分离出病毒，与图中的抗A蛋白的单克隆抗体进行特异性结合检测。
5．(2018·连云港质检)水稻是我国重要的粮食作物，植物组织培养技术在水稻育种和繁殖中有重要作用。请回答：
(1)以水稻的花药作外植体，经脱分化后可形成愈伤组织。与外植体相比，愈伤组织细胞的特点是____________________。比较脱分化培养基和再分化培养基，二者的基本成分相同，但用于诱导细胞分化的____________不完全相同。
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