2025屆高考生物一輪總復(fù)習(xí)真題演練選擇性必修3第十單元生物技術(shù)與工程第52講基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程

第52講基因工程的應(yīng)用和蛋白質(zhì)工程1．(2024·海南等級考)基因遞送是植物遺傳改良的重要技術(shù)之一，我國多個(gè)試驗(yàn)室合作開發(fā)了一種新型基因遞送系統(tǒng)——切—浸—生芽(Cut-Dip-Budding，簡稱CDB法)。圖1與圖2分別是利用常規(guī)轉(zhuǎn)化法和CDB法在某植物中遞送基因的示意圖?；卮鹣铝袉栴}。(1)圖1中，從外植體轉(zhuǎn)變成愈傷組織的過程屬于________；從愈傷組織到幼苗的培育過程須要的激素有生長素和______________，該過程還須要光照，其作用是__________________________。(2)圖1中的愈傷組織，若不經(jīng)過共培育環(huán)節(jié)，干脆誘導(dǎo)培育得到的植株可以保持植株A的________。圖1中，含有外源基因的轉(zhuǎn)化植株A若用于生產(chǎn)種子，其包裝需標(biāo)注__________________________________。(3)圖1與圖2中，農(nóng)桿菌侵染植物細(xì)胞時(shí)，可將外源基因遞送到植物細(xì)胞中的緣由是_________________________________________。(4)已知某酶(PDS)缺失會(huì)導(dǎo)致植株白化。某團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了用于敲除PDS基因的CRISPR/Cas9基因編輯載體(含有綠色熒光蛋白標(biāo)記基因)，利用圖2中的CDB法將該重組載體導(dǎo)入植株B，長出毛狀根，成功獲得轉(zhuǎn)化植株B。據(jù)此分析，從毛狀根中獲得陽性毛狀根段的方法是__________________，圖2中，鑒定導(dǎo)入幼苗中的基因編輯載體是否成功發(fā)揮作用的方法是__________________________，依據(jù)是_______________________________________。(5)與常規(guī)轉(zhuǎn)化法相比，接受CDB法進(jìn)行基因遞送的優(yōu)點(diǎn)是___________________________________________(答出2點(diǎn)即可)。解析：(1)外植體經(jīng)過脫分化形成愈傷組織，愈傷組織經(jīng)過再分化形成幼苗，再分化培育基須要添加確定比例的生長素和細(xì)胞分裂素。再分化過程中須要適宜的光照以誘導(dǎo)葉綠素形成，使幼苗能夠進(jìn)行光合作用。(2)圖1中的愈傷組織若不經(jīng)過與含重組載體的農(nóng)桿菌共培育環(huán)節(jié)，干脆誘導(dǎo)培育獲得的植株的遺傳物質(zhì)全部來自植株A，這種無性繁殖的方式可以保持植株A的遺傳特性。為遵守我國對農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物實(shí)行的標(biāo)識制度，需對含有外源基因的轉(zhuǎn)化植株A生產(chǎn)的種子的包裝標(biāo)注轉(zhuǎn)基因種子。(3)農(nóng)桿菌細(xì)胞內(nèi)含Ti質(zhì)粒，當(dāng)它侵染植物細(xì)胞后，能將Ti質(zhì)粒上的T-DNA轉(zhuǎn)移并整合到受體細(xì)胞染色體DNA上。(4)用含重組載體的農(nóng)桿菌菌液處理植株B后長出的毛狀根中若含有基因編輯載體(陽性毛狀根)，則該基因編輯載體中的綠色熒光蛋白基因可以在毛狀根中表達(dá)，故可通過視察其是否含有綠色熒光篩選陽性毛狀根。若導(dǎo)入幼苗中的基因編輯載體成功發(fā)揮作用，則基因被敲除，靶基因測序就會(huì)出現(xiàn)序列缺失，或依據(jù)PDS基因的堿基序列設(shè)計(jì)引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增，不會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)增條帶。(5)對比圖1與圖2可知，與常規(guī)轉(zhuǎn)化法相比，用CDB法進(jìn)行基因遞送不須要進(jìn)行植物組織培育，不須要無菌操作，操作簡便。答案：(1)脫分化細(xì)胞分裂素誘導(dǎo)葉綠素形成，使幼苗能夠進(jìn)行光合作用(2)遺傳特性轉(zhuǎn)基因種子(3)農(nóng)桿菌細(xì)胞內(nèi)含Ti質(zhì)粒，當(dāng)它侵染植物細(xì)胞后，能將Ti質(zhì)粒上的T-DNA轉(zhuǎn)移并整合到受體細(xì)胞染色體DNA上(4)檢測毛狀根段是否有綠色熒光植物PDS中靶區(qū)域測序(或依據(jù)PDS基因的堿基序列設(shè)計(jì)引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增)若導(dǎo)入幼苗的基因編輯載體成功發(fā)揮作用，則PDS基因被敲除，靶區(qū)域的測序就會(huì)出現(xiàn)序列缺失(或PCR無法擴(kuò)增出條帶)(5)不須要無菌操作、不須要進(jìn)行植物組織培育、操作簡便(答出2點(diǎn)即可)2．(2024·湖南選擇考)某些植物根際促生菌具有生物固氮、分解淀粉和抑制病原菌等作用?；卮鹣铝袉栴}：(1)若從植物根際土壤中篩選分解淀粉的固氮細(xì)菌，培育基的主要養(yǎng)分物質(zhì)包括水和________。(2)現(xiàn)從植物根際土壤中篩選出一株解淀粉芽孢桿菌H，其產(chǎn)生的抗菌肽抑菌效果見下表。據(jù)表推想該抗菌肽對______________________的抑制效果較好，若要確定其有抑菌效果的最低濃度，需在________μg·mL－1濃度區(qū)間進(jìn)一步試驗(yàn)。測試菌抗菌肽濃度/(μg·mL－1)55.2027.6013.806.903.451.730.86金黃色葡萄球菌－－－－－＋＋枯草芽孢桿菌－－－－－＋＋禾谷鐮孢菌－＋＋＋＋＋＋假絲酵母－＋＋＋＋＋＋注：“＋”表示長菌，“－”表示未長菌。(3)探討人員利用解淀粉芽孢桿菌H的淀粉酶編碼基因M構(gòu)建高效表達(dá)質(zhì)粒載體，轉(zhuǎn)入大腸桿菌成功構(gòu)建基因工程菌A。在利用A菌株發(fā)酵生產(chǎn)淀粉酶M過程中，傳代多次后，生產(chǎn)條件未變，但某子代菌株不再產(chǎn)生淀粉酶M。分析可能的緣由是______________________________________(答出2點(diǎn)即可)。(4)探討人員通過肺上皮干細(xì)胞誘導(dǎo)生成肺類器官，可自組裝或與成熟細(xì)胞組裝成肺類裝配體，如下圖所示。肺類裝配體培育須要滿足適宜的養(yǎng)分、溫度、滲透壓、pH以及_________________________________________(答出2點(diǎn)即可)等基本條件。肺類裝配體形成過程中是否運(yùn)用了動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)？________(填“是”或“否”)。(5)耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)是一種耐藥菌，嚴(yán)峻危害人類健康?？蒲腥藛T擬用MRSA感染肺類裝配體建立感染模型，來探究解淀粉芽孢桿菌H抗菌肽是否對MRSA引起的肺炎有治療潛力。以下試驗(yàn)材料中必備的是________。①金黃色葡萄球菌感染的肺類裝配體②MRSA感染的肺類裝配體③解淀粉芽孢桿菌H抗菌肽④生理鹽水⑤青霉素(抗金黃色葡萄球菌的藥物)⑥萬古霉素(抗MRSA的藥物)解析：(1)由題意可知，某些植物根際促生菌具有固氮作用，可利用空氣中的氮?dú)庾鳛榈?，培育基中不須要添加氮源，因此若從植物根際土壤中篩選分解淀粉的固氮細(xì)菌，培育基的主要養(yǎng)分物質(zhì)包括水、無機(jī)鹽和淀粉。(2)由題表可知，在抗菌肽濃度為3.45～55.20μg·mL－1范圍內(nèi)，金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌均不能生長，表明該抗菌肽對它們的抑菌效果較好；因?yàn)榭咕牡臐舛葹?.73μg·mL－1時(shí)，它們均能生長，所以要確定抗菌肽抑菌效果的最低濃度，應(yīng)在1.73～3.45μg·mL－1的濃度區(qū)間進(jìn)一步試驗(yàn)。(3)在利用A菌株發(fā)酵生產(chǎn)淀粉酶M過程中，傳代多次后，生產(chǎn)條件未變，但某子代菌株不再產(chǎn)生淀粉酶M，可能的緣由是淀粉酶編碼基因M發(fā)生突變；或是重組質(zhì)粒在大腸桿菌分裂過程中丟失。(4)肺類裝配體培育須要滿足適宜的養(yǎng)分、溫度、滲透壓、pH以及無菌、無毒的環(huán)境，含95%空氣和5%CO2的氣體環(huán)境等基本條件。由題圖可知，肺類裝配體形成的過程中沒有運(yùn)用動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)，只涉及了細(xì)胞的分裂和分化等。(5)科研人員擬用MRSA感染肺類裝配體建立感染模型，來探究解淀粉芽孢桿菌H抗菌肽是否對MRSA引起的肺炎有治療潛力，必備試驗(yàn)材料為②MRSA感染的肺類裝配體、③解淀粉芽孢桿菌H抗菌肽、④生理鹽水(設(shè)置比照試驗(yàn)時(shí)運(yùn)用)、⑥萬古霉素(抗MRSA的藥物，比較解淀粉芽孢桿菌H抗菌肽的療效)。答案：(1)無機(jī)鹽、淀粉(2)金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌1.73～3.45(3)淀粉酶編碼基因M發(fā)生突變；重組質(zhì)粒在大腸桿菌分裂過程中丟失(4)無菌、無毒的環(huán)境，含95%空氣和5%CO2的氣體環(huán)境否(5)②③④⑥3．(2024·湖南選擇考)水蛭是我國的傳統(tǒng)中藥材，主要藥理成分水蛭素為水蛭蛋白中重要成分之一，具有良好的抗凝血作用。擬通過蛋白質(zhì)工程改造水蛭素結(jié)構(gòu)，提高其抗凝血活性?；卮鹣铝袉栴}：(1)蛋白質(zhì)工程流程如下圖所示，物質(zhì)a是________，物質(zhì)b是________。在生產(chǎn)過程中，物質(zhì)b可能不同，合成的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象卻相同，緣由是_____________________________________________。(2)蛋白質(zhì)工程是基因工程的延長，基因工程中獲得目的基因的常用方法有________、________________和利用PCR技術(shù)擴(kuò)增。PCR技術(shù)遵循的基本原理是_______________________________________。(3)將提取的水蛭蛋白經(jīng)甲、乙兩種蛋白酶水解后，分析水解產(chǎn)物中的肽含量及其抗凝血活性，結(jié)果如下圖所示。推想兩種處理后酶解產(chǎn)物的抗凝血活性差異主要與肽的________(填“種類”或“含量”)有關(guān)，導(dǎo)致其活性不同的緣由是___________________________________________________。(4)若要比較蛋白質(zhì)工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解產(chǎn)物和自然水蛭素的抗凝血活性差異，簡要寫出試驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：_____________________________________________