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基因 工程与细胞工程
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(每题6分，共60分)
1．(2014•重庆卷)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
解析 本题考查基因工程培育抗虫植物的相关知识。通过对课本知识掌握，②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶，故A错；③侵染植物细胞后，不是重组质粒而是目的基因整合到④(植物细胞)的染色体上，故B错；④植物细胞的染色体上若含有抗虫基因，但不一定能表达该基因，故⑤不一定表现出抗虫性 状，故C错；⑤只要表现出抗虫性状就表明植株已发生了可 遗传变异，故D正确。
答案 D
2．(2014 •天津卷)为达到相应目的，必须通过分子检测的是( )
A．携带链霉素抗性基因受体菌的筛选
B．产生抗人白细胞介素－8抗体的杂交瘤细胞的筛选
C．转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定
D．21三体综合征的诊断
解析 根据受体菌是否对链霉素产生抗性进行携带链霉素抗性基因受体菌的筛选，不需要分子检测，A错误；用特定选择培养基筛选出的杂交瘤细胞，还需要进行克隆化培养和抗体检测，才能获得足够多的能分泌抗人白细胞介素8抗体的杂交瘤细胞，B正确；转基因抗虫棉是否具有抗虫特性，需要做抗虫的接种实验，C错误；21三体综合征可通过用显微镜直接观察体细胞中的21号染色体数目的方法进行检测，D错误。
答案 B
3．(2013•重庆卷)如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
解析 本题主要考查单克隆抗体制备的相关知识。①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的浆细胞；②中使用聚乙二醇或灭活的病毒等，有利于杂交瘤细胞的形成；③同时具有浆细胞和骨髓瘤细胞的特性；④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的 细胞群。故D项正确。
答案 D
4．(2013•江苏卷)某种极具观赏价值的兰科珍稀花卉很难获得成熟种子。为尽快推广种植，可应用多种技 术获得大量优质苗，下列技术中不能选用的是( )
A．利用茎段扦插诱导生根技术快速育苗
B．采用花粉粒组织培养获得单倍体苗
C．采集幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上
D．采用幼叶、茎尖等部位的组织进行组织培养
解析 本题考查对获得大量优质苗的多种技术手段的分析。为了使优质苗的生物性状不发生性状分离，可采用茎段扦插诱导生根技术快速育苗，也可采用将幼芽嫁接到合适的其他种类植物体上的方法或用茎尖或幼叶等部位的组织进行植物组织培养获得大量优质苗；花粉粒是减数分裂的产物，利用花粉粒离体培养得到的是单倍体苗，其高度不育，且会发生性状分离，因此B项方案不能选用。
答案 B
5．(2013•重庆卷)某兴趣小组拟用组织培养繁殖一种名贵花卉，其技术路线为“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”。下列有关叙述错误的是( )
A．消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害
B．在愈伤组织培养中加入细胞融合的诱导剂，可获得染色体加倍的细胞
C．出芽是细胞再分化的结果，受基因选择性表达的调控
D．生根时，培养基通常应含α－萘乙酸等生长素类调节剂
解析 本题主要考查植物组织培养的相关知识。在愈伤组织中 ，因植物细胞含有细胞壁，阻碍了细胞融合，所以此时加入细胞融合的诱导剂，不能获得染色体加倍的细胞；消毒的原则是既杀死材料表面的微生物，又减少消毒剂对细胞的伤害；愈伤组织出芽 是细胞分化的结果，而细胞分化的实质是基因的选择性表达；生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，生根时，培养基通常含有α－萘乙酸等生长素类调节剂。故B项错误。
答案 B
6．(2013•浙江卷)实验小鼠皮肤细胞培养(非克隆培养)的基本过程如图所示。下列叙述错误的是( )
实验小鼠――→甲皮肤组织――→乙皮肤细胞――→丙培养细胞1――→丁培养细胞2
A．甲过程需要 对实验小鼠进行消毒
B．乙过程对皮肤组织可用胰蛋白酶消化
C．丙过程得到的细胞大多具有异倍体核型
D．丁过程得到的细胞具有异质性
解析 本题主要考查了动物细胞培养的相关知识。取小鼠皮肤组织进行培养时需对实验小鼠进行消毒；通过胰蛋白酶消化皮肤组织可获得皮肤细胞；丙过程为最初的传代培养，得到的细胞大多具有正常二倍体核型；来源于多个细胞的非克隆培养所得到的细胞系具有异质性，该实验小鼠皮肤细胞属于非克隆培养，丁过程得到的细胞具有异质性。
答案 C
7．(2013•江苏卷)小鼠杂交瘤细胞表达的单克隆抗体用于人体试验时易引起过敏反应，为了克服这个缺陷，可选择性扩增抗体的可变区基因(目的基因)后再重组表达。下列相关叙述正确的是(双选)( )
A．设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列
B．用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列
C．PCR体系中一定要添加从受体细胞中提取的DNA聚合酶
D．一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞
解析 本题主要考查PCR技术的有关知识。利用PCR技术扩增目的基因的前提是要有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列设计引物，但不需知道目的基因的全部序列，需要考虑载体的序列；因PCR反应在高温条件下进行，故反应体系中需加入耐高温的DNA聚合酶；因某些目的基因编码的产物需经特殊的加工修饰过程，故一定要根据目的基因编码产物的特性选择合适的受体细胞。
答案 BD
8．芥酸会降低菜籽的品质。油菜有两对独立遗传的等位基因(H和h，G和g)控制菜籽的芥酸 含量，下图是获得低芥酸油菜新品种(HHGG)的技术路线。已知油菜单个花药由花药壁(2n)及大量花粉(n)等组分组成，这些组分的细胞都具有全能性。
据图分析，下列叙述错误的是( )
A．①、②两过程均需要植物激素来诱导细胞脱分化
B．与④过程相比，③过程可能会产生二倍体再生植株
C．图中三种途径中，利用花粉培养筛选低芥酸植株(HHGG)的效率最高
D．F1减数分裂时，H基因所在染色体会与G基因所在染色体发生联会
解析 ①②两过程是脱分化过程，培养基中需要加入生长素类和细胞分裂素类激素来诱导细胞脱分化，故A项正确；③过程是利用植物花药离体培养获得植株的过程，其中花药壁细胞属于正常的二倍体体细胞，由其获得的植株为二倍体正常植株，④过程是利用花粉粒离体培养获得的，花粉细胞只有一个染色体组，由其获得的植株为单倍体植株，故B项正确；图中的三种途径中，利用花粉培养获得的只有四种品种，比例为1:1:1:1，易筛选出所需品种，故C项正确；H、h和G、g分别是两对独立遗传的等位基因，故两者是位于非同源染色体上的，在减数分裂时，H和G基因所在的染色体不会发生联会，故D项错误。
答案 D
9．下列是应用动物细胞工程获取单克隆抗X抗体的具体操作步骤，其中对单克隆抗体制备的相关叙述错误的是( )
①从患骨髓瘤的小鼠体内获取骨髓瘤细胞 ②将X抗原注入小鼠体内，获得能产生抗X抗体的B淋巴细胞
③将杂交瘤细胞注入小鼠腹腔内培养 ④筛选出能产生抗X抗体的杂 交瘤细胞 ⑤利用选择培养基筛选出杂交瘤细胞 ⑥从小鼠腹水中提取抗体 ⑦利用促细胞融合因子促使细胞融合
A．实验顺序应该是①②⑦⑤④③⑥
B．③过程产生多个杂交瘤细胞的过程称为克隆
C．⑦过程获得的细胞均可无限增殖
D．利用细胞融合生产单克隆抗体的过程中通常要经过两次筛选
解析 利用促细胞融合因子促使细胞融合，可获得多种融合细胞。其中B淋巴细胞与B淋巴细胞融合的细胞不能无限增殖。
答案 C
10．(2014•杭州模拟)下图示植物组织培养过程。据图分析下列叙述正确的是( )
A．⑤植株根尖细胞的全能性比①植株根尖细胞的强
B．②试管的培养基中含有植物生长调节剂，不含有有机物
C．③试管中的细胞能进行减数分裂
D．调节④培养基中植物生长调节剂的比例可诱导产生不同的植物器官
解析 ⑤植株根尖细胞的全能性与①植株根尖细胞相同；②试管的培养基中含有植物生长调节剂和有机物等；③试管中的细胞进行的分裂方式为有丝分裂；调节④培养基中植物生长调节剂的比例，可诱导产生根或芽。
答案 D
二、简答题(共40分)
11．(10分)(2014•福建卷)Rag2基因缺失小鼠不能产生成熟的淋巴细胞。科研人员利用胚胎干细胞(ES细胞)对Rag2基因缺失小鼠进行基因治疗。其技术流程如图：
(1)步骤①中，在核移植前应去除卵母细胞的________。
(2)步骤②中，重组胚胎培养到________期时，可从其内细胞团分离出ES细胞。
(3)步骤③中，需要构建含有Rag2基因的表达载体。可以根据Rag2基因的________设计引物，利用PCR技术扩增Rag2基因片段。用HindⅢ和PstⅠ限制酶分别在片段两侧进行酶切获得Rag2基因片段。为将该片段直接连接到表达载体， 所选择的表达载体上应具有________酶的酶切位点。
(4)为检测Rag2基因的表达情况，可提取治疗后小鼠骨髓细胞的________，用抗Rag2蛋白的抗体进行杂交实验。
解析 (1)核移植是把体细胞的细胞核移入去核的卵母细胞中。(2)囊胚期才有内细胞团。(3)可根据目的基因的核苷酸序列设计引物，要把目的基因和表达载体直接连接，目的基因和表达载体应具有相同酶的酶切位点。(4)欲检测Rag2基因的表达情况，需提取治疗后小鼠骨髓细胞的蛋白质，进行抗原—抗体杂交实验。
答案 (1)细胞核
(2)囊胚
(3)核苷酸序列 Hind Ⅲ和Pst Ⅰ
(4)蛋白质
12．(15分)(2013•天津卷)花椰菜易受黑腐病菌的危害而患黑腐病。野生黑芥具有黑腐病的抗性基因。用一定剂量的紫外线处理黑芥原生质体可使其染色体片段化，并丧失再生能力，再利用此原生质体作为部分遗传物质的供体与完整的花椰菜原生质体融合，以获得抗黑腐病杂种植株，流程如下图。据图回答下列问题：
(1)过程①所需的酶是______________。
(2)过程②后，在显微镜下观察融合的活细胞中有供体的________存在，这一特征可作为初步筛选杂种细胞的标志。
(3)原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇以保持一定的渗透压，其作用是______________。原生质体经过________再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织。
(4)若分析再生植株的染色体变异类型，应剪取再生植株和________植株的根尖，通过________、________、染色和制片等过程制成装片，然后在显微镜下观察比较染色体的形态和数目。
(5)采用特异性引物对花椰菜和黑芥基因组DNA进行PCR扩增，得到两亲本的差异性条带，可用于杂种植株的鉴定。下图是用该引物对双亲及再生植株1～4进行PCR扩增的结果。据图判断，再生植株1～4中一定是杂种植株的有_____ ___。
(6)对杂种植株进行________接种实验，可筛选出具有高抗性的杂种植株。
解析 本题考查植物细胞工程、染色体变异的实验鉴定以及高抗性的杂种植株的筛选等相关知识。(1)去除细胞壁获得原生质 体需要用纤维素酶和果胶酶处理。(2)叶肉细胞含有叶绿体，因此通过PEG诱导融合的杂种细胞应含有叶绿体，以此作为初步筛选杂种细胞的标志。(3)原生质体失去了细胞壁的保护作用，因此原生质体培养液中需要加入适宜浓度的甘露醇，使原生质体处于等渗溶液中，以维持原生质体正常形态。 原生质体经过细胞壁再生，进而分裂和脱分化形成愈伤组织。(4)要判断染色体变异的类型，应剪取再生植株、花椰菜和黑芥植株的根尖，通过解离、漂洗、染色、制片等过程制成装片，然后进行显微观察比较染色体的形态和数目。(5)根据两亲本的差异性条带，可知再生植株1、2和4既有花椰菜的条带，又有黑芥的条带，因此再生植株1、2和4一定为杂种植株。(6)要筛选出高抗性的杂种植株，应进行相应的病原体接种实验，即接种黑腐病菌。
答案 (1)纤维素酶和果胶酶
(2)叶绿体
(3)保持原生质体完整性 细胞壁
(4)双亲(或花椰菜和黑芥) 解离 漂洗
(5)1、2、4
(6)黑腐病菌
13．(15分)(2014•天津卷)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：
Ⅰ.利用大肠杆菌表达BglB酶
(1)PCR扩增bglB基因时，选用______________________基因组DNA作模板。
(2)下图为质粒限制酶酶切图谱。bglB基因不含图中限制酶识别序列。为使PCR扩增的bglB基因重组进该质粒，扩增的bglB基因两端需分别引入__________和__________不同限制酶的识别序列。
(3)大肠杆菌不能降解纤维素，但转入上述构建好的表达载体后则获得了降解纤维素的能力，这是因为________________________________。
Ⅱ.温度对BglB酶活性的影响
(4)据图1、2可知，80℃保温30分钟后，BglB酶会__________；为高效利用BglB酶降解纤维素，反应温度最好控制在________(单选)。
A．50℃ B．60℃
C．70℃ D．80℃
Ⅲ.利用分子育种技术提高BglB酶的热稳定性
在PCR扩增bglB基因的过程中，加入诱变剂可提高bglB基因的突变率。经过筛选，可获得能表达出热稳定性高的BglB酶的基因。
(5)与用诱变剂直接处理嗜热土壤芽孢杆菌相比，上述育种技术获取热稳定性高的BglB酶基因的效率更高，其原因是在PCR过程中________(多选)。
A．仅针对bglB基因进行诱变
B．bglB基因产生了定向突变
C．bglB基因可快速累积突变
D．bglB基因突变不会导致酶的氨基酸数目改变
解析 (1)BglB由嗜热土壤芽孢杆菌产生，故PCR扩增bglB基因时，应选用嗜热土壤芽孢杆菌基因组DNA作模板。(2)目的基因在与质粒连接时，需连接在启动子和终止子之间，且所用限制酶不能破坏启动子、终止子和标记基因，所以切割质粒应选用Nde I和BamH I两种酶，则扩增的bglB基因两端需分别引入Nde I和BamH I两种酶的识别序列。(3)转基因大肠杆菌含有的bglB基因表达，合成了耐热的纤维素酶，所以其获得了降解纤维素的能力。(4)由图2可知，80 ℃保温30分钟后，bglB酶的相对活性为0，所以此时该酶失活；由图1可知：60 ℃～70 ℃时bglB酶的相对活性最高。70 ℃时，该酶活性易降低，所以为高效利用bglB酶降解纤维素应最好将温度控制在60 ℃。(5)在PCR扩增bglB基因时加入诱变剂仅对该基因进行诱变，可快速累积突变，但诱发基因突变时，突变仍是不定向的，且突变的结果可以改变酶中氨基酸的数目。若用诱变剂直接处理嗜热土壤芽孢杆菌，可诱发其内的任一基因突变，不能快速积累bglB基因突变，故A、C正确，B、D错误。
答案 (1)嗜热土壤芽杆菌
(2)Nde I BamH I
(3)转基因的大肠杆菌分泌出有活性的bglB酶
(4)失活 B
(5)A、C