2024高考生物增分集訓練14現(xiàn)代生物科技專題含解析

PAGEPAGE7集訓14現(xiàn)代生物科技專題1．(2024·天津卷)B基因存在于水稻基因組中，其僅在體細胞(2n)和精子中正常表達，但在卵細胞中不轉錄。為探討B(tài)基因表達對卵細胞的影響，設計了如下試驗。據(jù)圖回答：(1)B基因在水稻卵細胞中不轉錄，推想其可能的緣由是卵細胞中________(單選)。A．含B基因的染色體缺失B．DNA聚合酶失活C．B基因發(fā)生基因突變D．B基因的啟動子無法啟動轉錄(2)從水稻體細胞或________中提取總RNA，構建____________文庫，進而獲得B基因編碼蛋白的序列。將該序列與Luc基因(表達的熒光素酶能催化熒光素產生熒光)連接成融合基因(表達的蛋白質能保留兩種蛋白質各自的功能)，然后構建重組表達載體。(3)在過程①、②轉化篩選時，過程________中T-DNA整合到受體細胞染色體DNA上，過程________在培育基中應加入卡那霉素。(4)獲得轉基因植株過程中，以下鑒定篩選方式正確的是________(多選)。A．將隨機斷裂的B基因片段制備成探針進行DNA分子雜交B．以Luc基因為模板設計探針進行DNA分子雜交C．以B基因編碼蛋白的序列為模板設計探針與從卵細胞提取的mRNA雜交D．檢測加入熒光素的卵細胞中是否發(fā)出熒光(5)從轉基因植株未成熟種子中分別出胚，視察到細胞內僅含一個染色體組，判定該胚是由未受精的卵細胞發(fā)育形成的，而一般狀況下水稻卵細胞在未受精時不進行發(fā)育，由此表明________________________________________________________________________________________________。解析(1)B基因的啟動子無法啟動轉錄，會導致B基因在水稻卵細胞中不轉錄。(2)利用水稻體細胞或精子中提取的總RNA，經逆轉錄法構建的基因文庫為cDNA文庫。(3)過程①需將基因表達載體導入農桿菌，所以可在培育基中加入卡那霉素以篩選勝利導入了基因表達載體的農桿菌。過程②農桿菌感染水稻愈傷組織，農桿菌Ti質粒的T-DNA可整合到受體細胞染色體DNA上。(4)水稻細胞中原來就有B基因，正常植株也會出現(xiàn)雜交帶，故A錯誤；B、D選項是檢測Luc基因及其產物，B、D正確；C選項檢測對象是卵細胞中mRNA，正常水稻植株卵細胞中無B基因的mRNA，C正確。(5)一般狀況下，水稻卵細胞在未受精時不能發(fā)育成胚，而轉基因植株未受精的卵細胞能發(fā)育成胚，說明B基因表達能使卵細胞不經受精干脆發(fā)育成胚。答案(1)D(2)精子cDNA(3)②①(4)BCD(5)B基因表達能使卵細胞不經受精干脆發(fā)育成胚2．過氧化氫酶廣泛存在于自然界的生物體中，其能夠將過氧化氫分解為水和分子氧，在紡織、造紙、食品、臨床分析及醫(yī)療診斷等行業(yè)中也具有重要的應用價值。某科研小組用PCR技術得到嗜熱脂肪芽孢桿菌過氧化氫酶基因perA，轉化大腸桿菌得到了耐熱過氧化氫酶基因工程菌，工程菌的制備流程如圖所示。請回答下列問題：(1)基因工程操作的核心步驟是____________________________，將目的基因導入大腸桿菌細胞的常用方法是______________________________。(2)PCR技術體外擴增DNA的原理是________________________，從酶的角度比較PCR技術和人體內DNA復制的不同：______________________________________________________________________________________。若通過PCR技術對perA擴增5代，共須要消耗引物的數(shù)量為______個。(3)從分子水平檢測大腸桿菌工程菌內是否產生了耐高溫的過氧化氫酶的方法是________________，將原核細胞作為基因工程的受體細胞的突出優(yōu)點是______________________________。(4)采納蛋白質工程進一步改造該酶的基本途徑：從提高酶的活性動身，設計預期的蛋白質結構，推想應有的氨基酸序列，找到相對應的__________________。解析(1)基因工程操作的核心步驟是基因表達載體的構建。將目的基因導入大腸桿菌細胞常用的方法是用鈣離子處理大腸桿菌制備感受態(tài)細胞。(2)PCR技術體外擴增DNA的原理是DNA雙鏈復制，從酶的角度分析，人體內DNA復制過程須要解旋酶和DNA聚合酶，PCR技術不須要解旋酶，但須要能耐高溫的DNA聚合酶。若通過PCR技術對perA擴增5代，由于每條新合成的鏈都須要引物，因此共須要的引物數(shù)量為2＋4＋8＋16＋32＝62(個)。(3)從分子水平檢測大腸桿菌工程菌內是否產生了耐高溫的過氧化氫酶的方法是抗原—抗體雜交法。原核生物繁殖快，多為單細胞，遺傳物質相對較少，因此常用作基因工程的受體細胞。(4)蛋白質工程的步驟是預期蛋白質的功能→設計預期的蛋白質結構→推想應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列。答案(1)基因表達載體的構建鈣離子處理法(2)DNA雙鏈復制人體內DNA復制須要解旋酶和DNA聚合酶，PCR技術不須要解旋酶，但須要能耐高溫的DNA聚合酶(合理即可)62(3)抗原—抗體雜交法繁殖快、多為單細胞、遺傳物質相對較少(4)脫氧核苷酸序列3．MAP30蛋白是一種能使Ⅰ型核糖體失活的蛋白質，存在于苦瓜果實和種子中。MAP30蛋白具有抗腫瘤、抗菌、抗病毒、抗艾滋病的功能，近年來引起人們的廣泛關注。(1)人們已經清晰MAP30蛋白的氨基酸序列，可以用________________________方法獲得MAP30蛋白的基因。利用PCR技術擴增該基因，PCR反應體系的主要成分應當包含：________________________、________________、________________、______________________、擴增緩沖液(含Mg2＋)和水等。(2)科學家用MAP30蛋白的基因與某種病毒的DNA構建基因表達載體，導入南瓜細胞中，在這個過程中，須要運用到的酶是______________________。為了避開出現(xiàn)“目的基因自身環(huán)化”、“目的基因在運載體上反向連接”的問題，請?zhí)岢鲆环N解決該問題的思路：_____________________________。(3)可用________________方法得到愈傷組織大規(guī)模生產MAP30蛋白，用______________方法檢測MAP30的基因是否在南瓜果實中勝利表達。解析(1)在已知氨基酸排列依次的狀況下，可以用化學合成的方法來合成相應的基因。PCR反應體系的主要成分應當包含進行DNA復制的原料即4種脫氧核糖核苷酸、進行復制的模板DNA、引物對和熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)等。(2)構建基因表達載體須要用到限制酶和DNA連接酶，假如用兩種限制酶分別去切割目的基因和運載體，這樣目的基因兩端的黏性末端和運載體兩端的黏性末端都不同，就不會自身環(huán)化，也不會出現(xiàn)目的基因在運載體上反向連接的狀況了。(3)愈傷組織的獲得須要用植物組織培育技術。檢測目的基因是否表達可用抗原—抗體雜交方法。答案(1)化學合成(人工合成)4種脫氧核糖核苷酸模板DNA引物(對)熱穩(wěn)定DNA聚合酶(Taq酶)(2)限制酶、DNA連接酶分別運用兩種限制酶去剪切目的基因和運載體(3)植物組織培育抗原—抗體雜交4．基因工程和植物細胞工程技術在科研和生產實踐中有廣泛應用，請據(jù)圖回答下列問題：(1)①②過程采納最多的是農桿菌轉化法，緣由是農桿菌中Ti質粒上的__________可轉移到受體細胞并整合到受體細胞的染色體DNA上；檢測目的基因是否導入受體細胞可用DNA分子雜交技術，要用________________________作探針。(2)圖中③④過程需在無菌條件下進行，培育基中除加入養(yǎng)分物質外，還需添加________________等物質，作用是_____________________________。(3)若要獲得轉基因植物人工種子，需培育到________________階段，再進行人工種皮的包袱；如用植物細胞實現(xiàn)目的基因所表達的蛋白質類藥物的工廠化生產，培育到________________階段即可。(4)若采納植物體細胞雜交技術獲得新的植物體，細胞間雜交一般采納________________________作為誘導劑誘導細胞融合。解析(1)農桿菌中的Ti質粒是基因工程中常用的載體，它之所以具有運載作用，是因為Ti質粒上有一段可轉移的DNA片段，即TDNA能夠與目的基因一起整合到受體細胞的染色體DNA上；在分子水平上檢測目的基因是否導入受體細胞可用DNA分子雜交技術，要用放射性同位素標記的目的基因作探針，假如出現(xiàn)DNA雜交帶，則表示目的基因導入了受體細胞。(2)圖中③④過程分別表示植物組織培育過程的脫分化和再分化過程，培育基中必需加入植物激素，以便調整脫分化和再分化的過程，有利于新生植物體的構建。(3)植物組織培育過程在不同的階段有不同的培育用途，如要獲得大量的細胞產物，則培育到愈傷組織階段即可，如要制備人工種子，則要培育到胚狀體階段。(4)植物體細胞雜交中，細胞間的誘導融合有物理方法和化學方法，化學方法通常用聚乙二醇作為誘導劑。答案(1)TDNA(或可轉移的DNA)放射性同位素標記的含目的基因的DNA片段(2)植物激素(植物生長調整劑)限制細胞的脫分化與再分化(3)胚狀體愈傷組織(4)聚乙二醇5．(2024·江蘇卷)利用基因編輯技術將病毒外殼蛋白基因導入豬細胞中，然后通過核移植技術培育基因編輯豬，可用于生產基因工程疫苗。下圖為基因編輯豬培育流程，請回答下列問題：(1)對1號豬運用____________處理，使其超數(shù)排卵，收集并選取處在____________________期的卵母細胞用于核移植。(2)采集2號豬的組織塊，用____________處理獲得分散的成纖維細胞，放置于37℃的CO2培育箱中培育，其中CO2的作用是__________________。(3)為獲得更多基因編輯豬，可在胚胎移植前對胚胎進行______________。產出的基因編輯豬的性染色體來自________號豬。(4)為檢測病毒外殼蛋白基因是否被導入4號豬并正常表達，可采納的方法有________(填序號)。①DNA測序②染色體倍性分析③體細胞結構分析④抗原—抗體雜交解析(1)1號豬供應卵母細胞，對其運用促性腺激素處理，可實現(xiàn)超數(shù)排卵。用于核移植的卵母細胞通常應發(fā)育至減數(shù)其次次分裂中期。(2)動物細胞培育前需用胰蛋白酶或膠原蛋白酶將動物組織分散成單個細胞，動物細胞培育時，培育箱中肯定濃度的CO2用于維持培育液的pH。(3)采納胚胎分割技術，可獲得更多的基因編輯豬。因2號豬為基因供應者，故基因編輯豬的性染色體組成與2號豬相同。(4)可通過DNA測序技術檢測病毒外殼基因是否導入4號豬；采納抗原—抗體雜交技術，利用與該病毒外殼蛋白特異性結合的抗體，檢測病毒外殼基因是否在4號豬體內正常表達。答案(1)促性腺激素減數(shù)其次次分裂中(2)胰蛋白酶(膠原蛋白酶)維持培育液的pH(3)分割2(4)①④6．下圖是某科研所以小鼠為材料制備某抗原的單克隆抗體及探討胚胎干細胞分化條件的流程圖。請回答下列相關問題：(1)①過程需用__________________________處理以將組織塊分散成單個細胞。圖中選用的A細胞一般是傳代________________的細胞。圖中去核卵母細胞是通過________________________法去除卵母細胞中的核得到的。(2)胚胎干細胞在形態(tài)上的特點是__________________________。③過程須要向培育液中加入________________________________，如?；撬帷⒍□－h(huán)腺苷酸等化學物質，從而誘導胚胎干細胞向不同類型的組織細胞分化。(3)④過程常用的生物誘導因素是________________。④過程中產生的融合細胞的類型有____________________________________(用X、Y細胞表述)。(4)簡述⑤過程中要進行哪兩次篩選？___________________________________________________。解析(1)動物細胞培育時，常用胰蛋白酶或膠原蛋白酶將組織塊分散成單個細胞。用于核移植的供體細胞一般選用傳代10代以內的細胞，以保持細胞正常的二倍體核型。核移植過程中采納顯微操作法去除卵母細胞中的細胞核。(2)胚胎干細胞的形態(tài)特點是體積小、細胞核大、核仁明顯。胚胎干細胞在飼養(yǎng)層細胞上，或在添加抑制因子的培育液中，能夠維持不分化的狀態(tài)。向培育液中加入分化誘導因子，如牛磺酸、丁酰環(huán)腺苷酸等化學物質時，就可以誘導胚胎干細胞向不同類型的組織細胞分化。(3)動物細胞融合常用的生物誘導因素是滅活的病毒。由X、Y細胞產生的融合細胞有X自身融合細胞、Y自身融合細胞、X—Y融合細胞。(4)單克隆抗體的制備須要進行兩次篩選，第一次篩選是通過具有篩選作用的培育基篩選出雜交瘤細胞，其次次篩選是通過抗原—抗體雜交篩選出能產生所需特異性抗體的雜交瘤細胞。答案(1)胰蛋白酶或膠原蛋白酶10代以內顯微操作(2)體積小、細胞核大、核仁明顯分化誘導因子(3)滅活的病毒X自身融合細胞、Y自身融合細胞、X—Y融合細胞(4)一次是通過具有篩選作用的培育基篩選出雜交瘤細胞，另一次是通過抗原—抗體雜交篩選出能產生所需特異性抗體的雜交瘤細胞7．青島“嶗山奶山羊乳腺生物反應器的研制”項目生產的藥用蛋白具有表達效率高、成本低、平安性高、易于分別純化的優(yōu)點，可產生乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等醫(yī)藥產品，造福人類。據(jù)圖回答下列問題：(1)在基因工程中，A表示________，假如干脆從蘇云金芽孢桿菌中獲得抗蟲基因，①過程運用的酶區(qū)分于其他酶的特點是________________________________________________________。(2)在探討過程中，探討人員首先從相關基因組中獲得了目的基因，并采納________________對目的基因進行擴增，然后將目的基因與質粒等載體組合形成了重組載體。在重組載體的構建過程中須要的工具酶有__________________________________________________________。(3)