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一个人，如果你不逼自己一把，你根本不知道自己有多优秀 1 专题一专题一 基因工程基因工程 一、 （2019 奉贤一模）现代生物技术（11 分） 苜蓿俗称金花菜，上海人称草头，营养价值很高。但是病菌往往威胁着苜蓿的生长。为 提高产量，研究人员将溶菌酶基因（LYZ 基因）和绿色荧光蛋白基因（GFP 基因）连接为 LYZ GFP 基因，成功获得了抗病苜蓿。图 15 表示 Ti 质粒，其中 Vir 区的基因表达是基因工程 成功的的必备条件;图 16 表示含有 LYZGFP 基因的 DNA 片段。图中箭头表示相关限制酶的 酶切位点。回答下列问题： 1.（1 分）基于上述信息，该基因工程过程属于_。 A.人类基因工程 B.动物基因工程 C.植物基因工程 D.微生物基因工程 2.（4 分）构建含有 LYZGFP 基因的重组质粒时，可用一种或者多种限制酶切割。为了确 保目的基因与质粒进行高效拼接并表达，应该选用限制酶_,如果 LYZ-GFP 基因和 Ti 质粒的大小分别为 0.6kb 和 3.6 kb（1 kb = 1000 对碱基）,如果用限制 酶 II 切割重组质粒，那么切割后线性片段大小应为_。 A.大于 4.2 kb B.等于 4.2 kb C.小于 4.2 kb D.0kb 3.（2 分）标记基因是重组质粒的重要标记，通常用来检验转化成功与否，在培育转基因 苜蓿植株过程中，应选择_为标记基因。 A.四环素抗性基因 B.GFP 基因 C.卡那霉素抗性基因 D.LYZ 基因 4.（2 分）对该苜蓿植株进行病菌接种实验，通过观察其抗病程度可以进行个体生物学水平 的鉴定，原因是_。 5.（2 分）抗病苜蓿通过植物组织培养繁殖后代，其后代全身各组织或细胞均含有的物质是 _。 LYZ-GFP 基因 LYZ-GFP 基因 mRNA 溶菌酶、绿色荧光蛋白 一个人，如果你不逼自己一把，你根本不知道自己有多优秀 2 A B C D 二、 （2018 青浦二模）回答下列关于基因工程的问题（10 分） 2017 年 10 月 23 日，中科院动物所联合中国农业大学的研究人员在 PNAS 发表论文，利 用 CRISPR/Cas9 技术，向猪的基因组内插入一个解耦联蛋白基因（UCP1） ，经过基因改造的 猪瘦肉率显著提高，比正常猪脂肪少 24%，抗寒能力也得到提高。图 22 是基因改造过程中 涉及的相关限制酶，箭头表示酶切位点。表一显示几种限制酶的识别序列及切割位点。 表一 限制酶 识别序列及切割位点 1.（3 分）在基因工程中，将目的基因导入受体细胞所用的工具被称为_。能将目的 基因导入大肠杆菌的是_（多选） 质粒 动物病毒 噬菌体 植物病毒 2.（2 分）将 UCP1 基因插入质粒，可以只用 同时酶切质粒与 UCP1 基因，也可以使用 _两种限制酶同时酶切质粒和 UCP1 基因，后一个方法的优点在于 _。 3.（2 分）图 22 中的抗生素抗性基因的作用是_，为了获取 重组质粒，除了使用限制酶外，还需使用_酶。 4.（3 分）科研人员通过_法，将重组质粒导入猪的_细胞中，然后将该细胞 送入母体内，使其生长发育成转基因猪。该转基因猪与普通雄性个体交配，所产的后代不一 定是瘦肉猪，原因是_。 图 22 -129- 一个人，如果你不逼自己一把，你根本不知道自己有多优秀 3 三、 （2019 长宁一模）现代生物技术（12 分） 图 16 是医学研究中制备抗体的两种技术路线模式简图。 1.（2 分）细胞 N 是 。过程中，若仅考虑二个细胞间的融合，则融合后的 细胞种类有 种。 2.（4 分）通过获得抗体 m 的过程中，需要经过二次筛选。分析原因 图 17 示基因 J 所在的 DNA 片段，图 18 示质粒的部分碱基序列。 （现有 4 种限制酶：Msp 、BamH 、Mbo 、EcoR，能识别的碱基序列和酶切位点分别为 CCGG、GGATCC、 GATC、GAATTC） 3 （2 分）据图 17、18 分析，过程中不能（宜）使用的限制酶有 （多选） 。 A. Msp B. BamH C. Mbo D. EcoR 4 （2 分）将重组的大肠杆菌置于培养皿内培养，为保证获得单个菌落，适宜的接种方法 有 。 图 16 图 18 图 17 一个人，如果你不逼自己一把，你根本不知道自己有多优秀 4 图 21 图 20 5.（2 分）图 16 中涉及的生物技术有 （多选） 。 A细胞融合 B.细胞核移植 C. 动物细胞培养 D.微生物转基因 四、 （2018 闵行二模）生物工程（12 分） 天然蛋白纤维蜘蛛丝具有广泛的应用前景， 但天然蜘蛛丝的产量低且难以大量收集。 为 此， 科学家们探索通过基因工程手段获得大量蜘蛛丝， 其中转基因家蚕因具有吐丝系统而备 受关注，图 20 是相关的技术流程。 1.（4 分）质粒的结构特点是_。过程表示基因工程中的_（步骤） 。 2.（2 分）据图 20 分析，过程应选择限制酶_进行切割。 A. Hind B. BamH I C. EcoR I D. Hind 和BamH I 3. （2 分） 除了家蚕， 为制造出量大、 性能优越的蛛丝蛋白纤维， 科学家们选择了大肠杆菌、 山羊乳腺细胞、烟草等不同的表达系统，但首先选择了大肠杆菌，这是因为微生物具有 _的优点。 （写出 2 点） 细胞工程是生物工程的重要领域。 科学家制备了以蜘蛛丝蛋白为抗原的单克隆抗体， 流 程如图 21 所示。 4.（2 分）过程的原理利用了细胞膜的_特点。 5.（2 分）下列关于图 21 所示单克隆抗体的叙述错误 的是_。 一个人，如果你不逼自己一把，你根本不知道自己有多优秀 5 A. 成分单一 B. 可由多种杂交瘤细胞分泌 C. 基本单位是氨基酸 D. 能与蜘蛛丝蛋白抗原特异性结合 一个人，如果你不逼自己一把，你根本不知道自己有多优秀 6 五、 （2018 静安二模）现代生物技术（12 分） 海洋石油污染正引起广泛关注，利用基因工程菌进行生物降解具有巨大的应用潜力。 P450 是石油降解的关键酶，用Sal I 和Nde I 联合酶切获得的 P450 基因，与甲图所示的质 粒（pCom8）重组，导入土著菌种 Y9，获得了基因工程菌 P450/Y9。甲图中 mel 是黑色素合 成基因，其表达能使白色的菌落变成黑色，aacCl 是庆大霉素（一种抗生素）抗性基因，限 制酶Nde I、Xho I 和Ssp I 在原质粒上均只有一个酶切位点，数字表示酶切位点间的碱基 对数。乙图表示几种限制酶的识别序列和切割位点。 1.上述基因工程中的受体细胞是_。 2.原质粒需用限制酶_作用后， 才能与_在 DNA 连接酶的作用下形成 重组质粒。 3.经测定原质粒为 7.6kb（1kb 为 1000 个碱基对） ，重组质粒经Nde I、Ssp I 联合酶切后获 得了 6.0 和 1.2kb 的两个片段，则目的基因的长度为_kb。 Sal I GTCGAC CAGCTG Xho I CTCGAG GAGCTC Nde I CATATG GTATAC Ssp I AATATT TTATAA 甲 乙 pCom8 Ssp I mel aacCl Nde I Xho I 1.2kb 一个人，如果你不逼自己一把，你根本不知道自己有多优秀 7 4.由于重组质粒导入受体细胞的成功率很低， 所以需要经过_才能获得工程菌。 操作 的大致思路是： 第一步，配制培养基。除下表中的成分外，还必须添加_和_。 第二步，晶待检菌液用_法接种在第一步配制的培养基上。 第三步，选择_色菌落扩大培养即可获得所需的工程菌。 蛋白胨 酵母浸膏 NaCl KCl MgCl2 H2O pH 20.0 g 5.0 g 0.5 g 0.2 g 1.0 g 1000 mL 7.0 为检测基因工程菌降解石油的能力， 科研人员做了如下 4 组实验， 测定不同时间各组的 石油降解率，实验结果见右图。 A 组：单独使用 Y9 B 组：单独使用 P450/Y9 C 组：联合使用 Y9、W3、F9、X1 四种 菌种 D 组：联合使用 P450/Y9、W3、F9、X1 四种菌种 5.据图分析以下说法正确的是_（多选） 。 A.单独使用 P450/Y9 对石油的降解能力比单独使用 Y9 略强 B.作用时间越长，P450/Y9 对石油降解的能力越强 C.联合使用时，P450/Y9 能显著增加四种菌的整体降解石油的能力 D.为达到更好的效果，最好单独使用基因工程菌 P450/Y9 六、 （2018 二模嘉定）回答有关生物工程技术的问题（12 分） 凝乳酶是生产干奶酪不可缺少的制剂，主要来源是未断奶小牛的胃粘膜。现在，运用基 因工程可进行大规模生产。图 11 所示获取凝乳酶基因（N） 、构建重组质粒。用两种识别切 割序列完全不同的限制酶 E 和 F 从基因组 DNA 上切下 N，并将之取代质粒 zl（3.7kb）上相 30 40 50 60 70 80 123 石油降解率（石油降解率（%） 时间（时间（h） 48 96 144 D组组 C组组 B组组 A组组 一个人，如果你不逼自己一把，你根本不知道自己有多优秀 8 应的 EF 区域 (0.2kb)，成为重组质粒 czzl。 1.用 G 酶和 H 酶分别切两组重组质粒 czzl 样品，G 酶切后得到 1.5 kb 和 3.0kb 两个片段； H 酶切后得到 1.1 kb 和 3.4 kb 两个片段。根据 G 酶或 H 酶切结果，判断重组质粒 czzl 和 N 的大小分别为 kb， kb， 2.表 3 示 E 酶和 G 酶的识别序列和切割部位。若将 E 酶切的 DNA 末端与 G 酶切的 DNA 末端 连接，需要 酶，连接形成部位 。 A既能被 E 也能被 G 切开 B能被 E 但不能被 G 切开 C能被 G 但不能被 E 切开 D既不能被 E 也不能被 G 切开 3.如凝乳酶基因（N）模板链中的 TGA 序列对应一个密码子，翻译时识别该密码子的 tRNA 上 相应的碱基序列是 4.早期生产凝乳酶主要采用大肠杆菌，因此需要先在 LB 培养基（已加入抗生素）中培养大 肠杆菌。图 12 中抑菌效果最明显的菌落是 。 5.早期生产凝乳酶主要采用大肠杆菌，现在已被酵母菌取代。与大肠杆菌比较，酵母菌作为 受体细胞的主要优势是 。 A酵母菌繁殖快 B酵母菌易培养 C酵母菌细胞大，易操作 D酵母菌能对蛋白质进行加工 图 12 限制酶 E G 识别序列及 切割位点 GGATCC CCTAGG TGATCA ACTAGT 图 11 表 3 一个人，如果你不逼自己一把，你根本不知道自己有多优秀 9 七、 （2019 青浦一模）回答有关基因工程与微生物的问题。 （12 分） 利用微生物分解废纸是一种环保的方式， 但废纸中的纤维素分子量大不能直接进入酵母 菌，且酵母菌无法分解利用环境中的纤维素。为解决这一难题，科学家将纤维素酶基因通过 重组质粒导入酵母菌。其所用质粒及其酶切位点如图 16，外源 DNA 上的纤维素酶基因及其 酶切位点如图 17。 1.（2 分）图 17 中的纤维素酶基因作为_，质粒作为_。 2. （2 分） 为使纤维素酶基因能够与质粒有效组合， 应选用最合适的限制酶是_ A.BamH I 和 PstI B.Hind III 和 PstI C.PstI D.BamHI 和 Hind III 3.（2 分）若质粒被 Hind限制酶识别的序列是-AAGCTT -，并在 A 与 A 之间切割。请画出 被切割后所形成的黏性末端。 科学家进一步构建了含 3 种不同基因片段的重组质粒，进行了一系列的研究。下图 18 是酵母菌转化及纤维素酶在工程菌内合成与运输的示意图。 4.（1 分）图 18 中已导入重组质粒的菌株有 。 图 18 -AAGCTT- + + 图 16 图 17 一个人，如果你不逼自己一把，你根本不知道自己有多优秀 10 5.（2 分）设置菌株作为对照，是为了验证_和_不携带纤维素酶基 因。 6.（3 分）将 4 株菌株分别置于以 为唯一碳源的培养基上，其中菌株、不 能存活，请解释菌株不能存活的原因 一个人，如果你不逼自己一把，你根本不知道自己有多优秀 11 八、 （2019 徐汇一模）生物技术及生命科学应用(13 分) 图 13 为某种普通质粒的示意图，质粒上 3 种限制酶的酶切位点如图所示（箭头表示识 别序列） 。图 14 表示制备抗体的两个途径的模式图。 1.据图 13 提供的信息，你推荐最好采用_酶去切割质粒较为理想。 2.图 14 中过程中的目的基因是_。图中获取该目的基因的方法是 _。 3.图 14 中过程形成的 Y 细胞称为_细胞， 过程的原理_。 4.抗体 2 在人体内引起免疫反应，这个过程属于 。 （多选） A. 细胞免疫 B.人工免疫 C. 体液免疫 D. 特异性免疫 5.过程需要采用的生物技术是_。通过图 14 中过程获得的抗体 1 属于_工程。 A基因工程 B细胞工程 C发酵工程 D酶工程 6.下列表示转基因技术的步骤，其中步骤是 ；根据基因工程过程请将 -步骤排序以实现获取抗体 2，正确排序 重组 DNA 分子导入大肠杆菌细胞 筛选含目的基因的受体细胞 人工合成目的基因 ？ 7. 为了检测目的基因是否导入大肠杆菌， 需要进行筛选。 其操作过程如下， 请把下列各步填 写完整： 第一步，配制培养基。除下表中的成分外，还必须添加 _ _。 第二步，菌液用_法接种在第一步配制的培养基上。 第三步，选择目标菌落扩大培养。 图 13 图 14 一个人，如果你不逼自己一把，你根本不知道自己有多优秀 12 九、 （2019 宝山一模）现代生物技术与疾病的治疗（12 分） 严重复合型免疫缺陷疾病 （SCID） ，因体内缺乏腺苷酸脱氨酶（ada）基因，导致体内 无法合成腺苷酸脱氨酶，患者不能够抵抗任何微生物的感染，只能在无菌条件下生活。科学 家对患者的基因治疗过程如图 13，最终，患者的免疫功能得到了很好的修复。 1 （2 分）病毒 a 会被人体识别，属于引起人体发生免疫发应的 。 2 （2 分）从分子水平上写出病毒 b 与病毒 a 的不同地方 。 3 （4 分）过程属于转基因技术的 ，过程需采用的生物技术 是 。 4 （2 分）为保障治疗的安全性，科学家已将病毒 a 基因组 RNA 上编码病毒球壳的蛋白基 因一律删除掉 （基因编辑） ， 以降低病毒的潜在风险。 这种潜在的风险是指 （多选） 。 A病毒 a 的基因复制 B病毒 a 的 RNA 逆转录 C病毒 a 在宿主细胞中的自我繁殖 D病毒 a 侵入其他细胞能力 5 （2 分）图 13 治疗过程中，利用基因编辑技术对 T 淋巴细胞进行改造和修饰，然后再重 新注入人体，会不会造成人类基因污染？下列说法正确的是 。 AT 淋巴细胞增殖分化为生殖细胞而遗传 BT 淋巴细胞经减数分裂形成生殖细胞而遗传 C作用于成体免疫细胞而不会通过生殖细胞而遗传 携带人正常ada 基因的细菌 病毒a（含逆转录酶） 从SCID患者体内 分离 T 淋巴细胞 病毒b 将携带正常 ada 基 因的 T 淋巴细胞再 注入患者体内 图 13 一个人，如果你不逼自己一把，你根本不知道自己有多优秀 13 D作用于成体免疫细胞会通过血液传染而遗传 十、 （2019 黄埔一模）基因工程与免疫（12 分） 2017 年 8 月， 首例基因治疗药物 （Kymriah） 在美国获批， 使得癌症的治疗有了新方法。 Kymriah 是一种遗传修饰自体 T 细胞免疫治疗药物，通过收集患者 T 细胞并送到制造工 厂，在那里进行遗传修饰，使之包括指导嵌合抗原受体（CAR）的新基因（具体修饰过程如 图 15） 。最终这些修饰后的细胞（CAR-T 细胞）被输回到患者体内，CAR 可以指导 T 细胞靶 向高效杀死肿瘤细胞。 1 （2 分）临床上采用患者免疫细胞的基因并借助基因工程技术构建 T 细胞嵌合型抗原受 体（CAR） 。据图 15 分析该技术所使用的目的基因是 。 2 （2 分）图 15 所示利用基因工程方案构建 T 细胞嵌合型抗原受体（CAR）过程。该过程中 步骤和分别是指 和 。 3 （3 分）图 15 中分子 a 在免疫学上属于 ，其化学本质包括 。 （多选） A. 蛋白质 B. 核酸 C. 多糖 D. 脂质 E. 维生素 4 （2 分）据图 15 分析，CAR-T 细胞杀灭肿瘤细胞的过程属于 。 （多选） A. 特异性免疫 B. 非特异性免疫 C. 细胞免疫 D. 体液免疫 E. 获得性免疫 F. 先天免疫 5 （3 分）据所学知识及图 15 中信息，阐述 CAR-T 细胞能高靶向高效杀灭肿瘤细胞的原 因是 。 图 15 肿瘤细胞 CAR-T 细胞 天然 T 细胞 B 淋巴细胞 重组分子 抗体 TCR 跨膜区 导入 T 细胞 高效 杀灭肿瘤细胞 TCR 跨膜 区 TCR CAR a 一个人，如果你不逼自己一把，你根本不知道自己有多优秀 14 十一、 （2019 嘉定一模）回答有关生物技术的问题。 （12 分） 在疾病的诊断和治疗中，可利用抗体鉴定和区分各种抗原，为制备大量所需抗体，可用图 所示是两个途径进行制备。 1.（2 分）细胞 A 属于的细胞类型是 （B 淋巴细胞/T 淋巴细胞/巨噬细胞） ， 其免疫作用称为 （体液免疫/细胞免疫） 。 2.（3 分）制备抗体 1 和抗体 2 的过程中涉及到的生物技术有 （多选） 。 A转基因技术 B干细胞技术 C细胞融合技术 D植物组织培养技术 E动物组织和细胞培养技术 3.（3 分）获取目的基因的方法有两种，即从生物体细胞中分离或通过化学方法人工合成， 图中获取目的基因（V1 基因）的方法是 。过程所用到基因工程工 具酶有 。 4.（2 分）获得图中的 Y 细胞和大肠杆菌过程中是否需要筛选？ A都需筛选 B都无需筛选 CY 细胞需要筛选，大肠杆菌无需筛选 DY 细胞无需筛选，大肠杆菌需要筛选 5.（2 分）抗体 1 和抗体 2