2015世纪金榜-高考专题辅导与训练(生物)】2015届高考复习专题九现代生物科技专题

1、专题提升练(九)现代生物科技专题(45分钟,100分)1.(12分)(2014新课标全国卷)植物甲具有极强的耐旱性,其耐旱性与某个基因有关,若从该植物中获得该耐旱基因,并将其转移到耐旱性低的植物乙中,有可能提高后者的耐旱性。回答下列问题:(1)理论上,基因组文库含有生物的基因;而cDNA文库含有生物的基因。(2)若要从植物甲中获得耐旱基因,可首先建立该植物的基因组文库,再从中出所需的耐旱基因。(3)将耐旱基因导入农杆菌,并通过农杆菌转化法将其导入植物的体细胞中,经过一系列的过程得到再生植株。要确认该耐旱基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的,如果检测结

2、果呈阳性,再在田间试验中检测植株的是否得到提高。(4)假如用得到的二倍体转基因耐旱植株自交,子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为31时,则可推测该耐旱基因整合到了。(填“同源染色体的一条上”或“同源染色体的两条上”)【解题指导】(1)题干关键词:“自交”“子代中耐旱与不耐旱植株的数量比为31”。(2)关键知识:基因文库类型、基因工程操作流程。【解析】本题考查基因工程的相关知识。(1)基因文库包括基因组文库和cDNA文库,基因组文库包含生物基因组的全部基因,cDNA文库是以mRNA反转录后构建的,只含有已经表达的基因(并不是所有基因都会表达),即部分基因。(2)从基因组文库中获取目的基因需要进行筛选

3、。(3)要提高植物乙的耐旱性,需要利用农杆菌转化法将耐旱基因导入植物乙的体细胞中。要检测目的基因(耐旱基因)是否表达应该用抗原抗体杂交法检测目的基因(耐旱基因)的表达产物(即耐旱的相关蛋白质);个体水平检测可以通过田间试验,观察检测其耐旱情况。(4)如果耐旱基因整合到同源染色体的一条上,则转基因植株的基因型可以用A_表示(A表示耐旱基因,_表示另一条染色体上没有相应的基因),A_自交后代基因型为AAA_ _=121,所以耐旱不耐旱=31,与题意相符;如果耐旱基因整合到同源染色体的两条上,则子代将全部表现耐旱,不会出现性状分离。答案:(1)全部部分(2)筛选(3)乙表达产物耐旱性(4)同源染色体

4、的一条上2.(14分)(能力挑战题)(2014杭州二模)为探究SHH基因与角化囊肿发生的相关性,科研人员利用SHH基因的非模板链转录合成RNA作为探针,进行分子杂交实验,以检测SHH基因在角化囊肿中的表达情况。其基本流程如下图:(Amp表示氨苄青霉素抗性基因;LacZ基因被SHH基因插入后不表达)请回答:(1)重组载体中SHH基因转录合成RNA探针时,(需要/不需要)启动子。(2)步骤中,用Ca2+处理大肠杆菌,使之成为细胞,然后导入重组载体。实验中,用添加氨苄青霉素的培养基培养大肠杆菌,未导入质粒的细菌将会死亡,原因是这些细菌不含有基因。(3)能表达LacZ基因的大肠杆菌在含有IPTG和Xg

5、al的培养基上会形成蓝色菌落,易于识别。根据上述原理可以初步判断(蓝色/白色)菌落中的大肠杆菌为重组菌。(4)将制备的探针加入角化囊肿切片中,探针将与形成杂交带,进而判断SHH基因的转录情况。【解析】(1)由图可知,SHH基因插入LacZ基因中,LacZ基因被SHH基因插入后不表达,所以要使SHH基因表达就需要启动子,启动子是RNA聚合酶识别和结合的位置,RNA聚合酶结合到启动子上才能转录。(2)大肠杆菌细胞用Ca2+处理后会成为感受态细胞;要在添加氨苄青霉素的培养基上生存,一定要含有氨苄青霉素抗性基因才可以,没有氨苄青霉素抗性基因的大肠杆菌将会死亡。(3)能表达LacZ基因的大肠杆菌在含有I

6、PTG和X-gal的培养基上会形成蓝色菌落,重组菌中LacZ基因被SHH基因插入后不表达,含有IPTG和X-gal的培养基上会形成白色菌落。(4)判断SHH基因的转录情况,也就是判断SHH基因是否转录出mRNA。答案:(1)需要(2)感受态Amp(或氨苄青霉素抗性)(3)白色(4)SHH基因转录的mRNA(只写mRNA不可)【讲评建议】在讲解本题时,请提醒学生注意以下几点:解答第(1)小题:主要强调启动子是一段有特殊结构的DNA片段,位于基因的首端,是RNA聚合酶识别和结合的部位,有它才能驱动基因转录出mRNA。解答第(2)小题:第一空,强调感受态细胞是由Ca2+处理得到的。第二空,抗性基因主

7、要用于目的基因的检测和鉴定。解答第(3)小题:强调对“能表达LacZ基因的大肠杆菌在含有IPTG和X-gal的培养基上会形成蓝色菌落”这句话的理解。解答第(4)小题:注意题目叙述“利用SHH基因的非模板链转录合成RNA作为探针”“进而判断SHH基因的转录情况”,可确定答案为SHH基因转录的mRNA。3.(12分)(2014浙江名校联考)请根据下图回答下列问题:(1)在图中的和所示过程中,与过程相比,所不同的必需外界条件是_。(2)图中所示的植物克隆技术的手段是。图中过程培养得到的试管苗所用的培养基与动物细胞培养液相比,需去除而添加。(3)与无土栽培技术所用的营养液在成分上相比较,最大的区别是前

8、者必须要有适宜浓度和一定比例的。【解析】(1)图中为植物组织培养过程,其中过程必需的外界条件是光照,由愈伤组织经细胞分裂和分化形成幼苗。(2)植物组织培养需要含有一定量有机物和植物激素的培养基,而动物细胞培养液是液体培养基,不需要琼脂,但需要动物血清。(3)无土栽培的培养液是不需要有机物和植物激素的。答案:(1)光照(2)植物组织培养动物血清琼脂(3)有机物和植物激素4.(20分)(2014浙江名校联考)应用基因工程和克隆技术,将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中,利用牛的乳汁生产血清白蛋白,既提高了产量,又有了安全保障。如图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解,根据下图回答:(1)上述过程涉

9、及的技术有(至少三个)。(2)一般情况下,良种奶牛所产生的能用于体外受精的卵母细胞往往数量不足,请举出一种可以获得更多卵母细胞的方法:。(3)图中在的培养过程中,需向培养液中通入一定量的CO2,其目的是,a过程细胞发生的变化是。(4)在胚胎发育过程中,囊胚时期的细胞将发育成幼体的各种组织。(5)体现了。要实现批量生产血清白蛋白,则要求的性别是。(6)在基因工程的具体操作中,源自不同生物的DNA之所以能够重组的原因是;相同的基因在不同的生物体内,都能成功表达出相同的产物,其原因是。【解析】(1)根据图解可知上述过程涉及的技术手段有转基因技术、核移植技术、动物细胞培养技术、胚胎移植技术等。(2)用

10、促性腺激素对雌畜进行超数排卵处理,是获得大量卵母细胞的有效方法。(3)动物细胞培养过程中通入一定量的CO2,目的是维持培养液的pH;由重组细胞a发育成胚胎,涉及细胞的分裂和分化。(4)在胚胎发育过程中,囊胚期的内细胞团具有全能性,能发育成幼体的各种组织。(5)由涉及核移植技术,并最终将重组细胞培养成一个完整的个体,体现了动物细胞核具有全能性;因为是从牛的乳汁中提取人的血清白蛋白,故要批量生产,牛的性别必须为雌性。(6)在基因工程中,来源不同的基因之所以能够重组,是因为所有生物的DNA分子结构相似,具有双螺旋结构;而能够表达是因为所有生物共用一套遗传密码子。答案:(1)转基因、核移植、动物细胞培

11、养、胚胎移植(2)注射促性腺激素(3)维持培养液的pH分裂和分化(4)内细胞团(或胚胎干)(5)动物细胞细胞核的全能性雌性(6)所有生物的DNA分子结构相似所有生物共用一套遗传密码子【知识总结】植物组织培养与动物细胞培养比较技术内容项目植物组织培养动物细胞培养原理细胞的全能性细胞的增殖培养基成分矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加剂(如甘氨酸、琼脂等),属于固体培养基葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等,属于液体培养基取材较幼嫩的细胞、组织、器官动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织5.(14分)(2014宁波二模)某国科学家因在细胞核重编程和诱导多能干细胞研究领域的杰出贡献,获

12、得2012年诺贝尔生理学或医学奖。如图表示利用胚胎干细胞(ES细胞)所作的一系列研究,请据图分析回答:(1)过程将胚胎干细胞置于射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上,并加入动物血清、抗生素等物质,维持细胞不分化的状态。在此过程中,饲养层提供干细胞增殖所需的,加入抗生素是为了,这对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。(2)过程将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔,通过组织化学染色,用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素,这项研究利用了胚胎干细胞具有的特点。在哺乳动物早期发育过程中,囊胚的后一个阶段是。(3)过程中目的基因导入胚胎干细胞最常用的方法是,将目的基因导入胚胎

13、干细胞前需构建基因表达载体,其目的是。(4)过程得到的小鼠畸胎瘤里面全是软骨、神经管、横纹肌和骨骼等人类组织和器官。实验时,必须用X射线照射去除胸腺的小鼠,获得免疫缺陷小鼠,其目的是,该过程研究的意义在于解决问题。(5)利用免疫学原理,通过检测目的基因是否表达出相应蛋白质,可以确定该小鼠体内是否成功发生了基因的同源重组。这种检测方法是。【解题指导】准确识别4种处理过程是解题的关键。过程利用了动物细胞培养技术,过程的原理是细胞的全能性,过程利用了基因工程的相关技术,过程注意器官移植中的免疫排斥反应。【解析】(1)过程将胚胎干细胞置于射线灭活的鼠胎儿成纤维细胞的饲养层上,维持细胞不分化的状态。在此

14、过程中,饲养层提供干细胞增殖所需的营养物质,加入抗生素是为了防止杂菌污染,这对于研究细胞分化和细胞凋亡的机理具有重要意义。(2)过程将带有遗传标记的ES细胞注入早期胚胎的囊胚腔,通过组织化学染色,用于研究动物体器官形成的时间、发育过程以及影响因素,这项研究利用了胚胎干细胞具有发育的全能性的特点,即干细胞可以分化为动物体任何一种组织细胞。在哺乳动物早期发育过程中,囊胚的后一个阶段是原肠胚。(3)过程中目的基因导入动物细胞最常用的方法是显微注射法,将目的基因导入胚胎干细胞前需形成重组DNA分子,这是因为直接导入基因,基因会被分解,而形成重组DNA分子后,目的基因在受体细胞中可稳定存在,并且可以传给

15、下一代,同时,使目的基因能够表达和发挥作用。(4)用X射线照射去除胸腺的小鼠,获得免疫缺陷小鼠,其目的是去除胸腺的小鼠不能形成T淋巴细胞,不发生细胞免疫,使移植组织细胞不会被排斥。该过程研究的意义在于解决临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥等问题。(5)检测基因表达的产物蛋白质可采用抗原抗体杂交法。答案:(1)营养物质防止杂菌污染(2)发育的全能性原肠胚(3)显微注射法使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以传给下一代,同时,使目的基因能够表达和发挥作用(4)去除胸腺的小鼠,不能形成T淋巴细胞,不发生细胞免疫,使移植组织细胞不会被排斥临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥等(5)抗原抗体杂交

16、法6.(16分)(2014浙江名校联考)干扰素(IFN)是一种广谱抗病毒剂,它不直接杀伤病毒,而主要是通过细胞表面受体作用使细胞产生抗病毒蛋白,从而抑制病毒的复制。科学家利用基因工程技术从人的T淋巴细胞中提取干扰素基因转入牛的基因组中,培育出牛乳腺生物发生器,使牛乳汁中含有人体干扰素。下图1是利用多种生物工程技术获得转基因牛的基本操作流程,图2是图1中A阶段的部分过程。请分析回答:(1)为了使乳汁中含有干扰素,需要获取仅在乳腺细胞中特异性表达的,与人的干扰素基因、乳腺蛋白基因和终止子一起,构建基因表达载体,然后将重组基因导入哺乳动物的中,再使该细胞生长发育成转基因动物。(2)人体干扰素基因之所

17、以能“插入”牛的DNA内,原因是。(3)图1中B操作指,A应保证发育到阶段,才能进行B操作。(4)为同时获得多个完全相同的子代个体,可在进行B操作之前进行,在图2中数字部位的细胞在功能上具有(特性),可诱导形成各种组织、器官,用于恶性肿瘤的治疗及研究细胞分化和细胞凋亡的机理等。【解析】(1)从T淋巴细胞中提取干扰素基因转入牛的基因组中,培育出牛乳腺生物发生器,让牛乳汁中含有人体干扰素,需要获取只在牛乳腺细胞内特异性表达的启动子,与人体干扰素基因、乳腺蛋白基因和终止子一起,构建基因表达载体,基因表达载体通过显微注射等方法导入受精卵中,然后使其生长发育成转基因动物。(2)人体干扰素基因插入牛的DN

18、A中的原因是用同一种限制性核酸内切酶切割后形成了相同的黏性末端,从而可以通过碱基互补的方式进行配对。(3)图中B操作为胚胎移植,一般在桑椹胚或囊胚阶段进行,成功的可能性更大。(4)要获得多个完全相同的子代个体,在进行胚胎移植前需进行胚胎分割。图2中部位是囊胚的内细胞团,该部位的细胞具有发育的全能性,能诱导形成各种组织和器官。答案:(1)启动子受精卵(2)用相同的限制性核酸内切酶切割后形成了互补碱基序列(相同的黏性末端)(3)胚胎移植囊胚(或桑椹胚)(4)胚胎分割发育的全能性7.(12分)(2014浙江名校调研)某农场的农业生态工程简图如下。请回答:(1)在评价养殖效益时,除了人工投入等成本外,往往采用单位时间内饲料投入量和体重净增长量(可采用相关参数转换成干物质量)作为评价指标,其中体重净增长量为生产量,该值的大小取决于饲料到饲养动物的能量。(2)该生态工程的核心技术是。若在果园中同时种植蔬菜,属于技术。图中的沼气工程是在沼气池的基础上增添了脱硫塔等设施,更加优化了的新能源开发技术。(3)在无人为因素干预下,养殖鱼类种群呈“S”形增长,若养鱼场中迁入捕食养殖鱼类幼体的乌鳢,养殖鱼类将使“S”形曲线中的下降,通过生态系统的调节,乌鳢和养殖鱼类的数量将趋于相