高考二轮复习生物课件大题分析与表达练6基因工程类大题突破

6基因工程类大题突破12345671.(2023·东北师大附中三模)中国科学家采集了某深海海域的沉积物样品,分离、鉴定得到其中的深海放线菌,以期获得具有前景的抗生素替代品。据此回答下列问题。(1)研究人员欲筛选出深海放线菌进行研究,取1g沉积物样品接种在液体培养基中摇瓶培养,稀释后取菌液通过

法接种到高氏一号(加数滴质量分数为10%的酚)培养基表面以获得

。培养基中的酚能抑制细菌等杂菌的生长,而放线菌能在该培养基上正常生长,这种培养基属于

培养基。

稀释涂布平板单菌落(纯培养物)选择1234567(2)通过PCR技术扩增分离得到的放线菌的16SrRNA基因可进行菌株的种属鉴定。PCR技术中起关键作用的酶是

,在PCR反应缓冲液中通常要加入

,以激活该酶。(3)PCR能在放线菌总的DNA中专一性扩增出16SrRNA基因的原因是

。PCR的产物一般可通过

鉴定。

耐高温的DNA聚合酶(Taq酶)Mg2+(镁离子)引物能与16SrRNA基因特异性结合琼脂糖凝胶电泳1234567解析

(1)菌液经梯度稀释后,需涂布平板操作接种。稀释后会得到单个细胞繁殖而来的细胞群体,即单菌落。培养基中加入的酚会抑制杂菌的生长,但不会抑制放线菌的生长,从而该培养基能起到选择作用,是选择培养基。(2)PCR技术是体外DNA复制,DNA双链打开需要通过高温解旋,故PCR技术中起关键作用的酶是耐高温的DNA聚合酶,在PCR反应缓冲液中通常需加入Mg2+,以激活该酶。(3)PCR能在放线菌总的DNA中专一性扩增出16SrRNA基因,需提前知道16SrRNA基因两端的特定序列,从而合成引物,PCR技术是体外DNA复制,要复制16SrRNA基因,需要合成16SrRNA基因两端的特定序列即引物,然后沿引物进行复制。因此PCR能在放线菌总的DNA中专一性扩增出16SrRNA基因的原因是引物能与16SrRNA基因特异性结合。PCR产物一般需经琼脂糖凝胶电泳鉴定。12345672.(2023·安徽3月模拟)抗原检测试剂盒操作简单,可快速检测出人体是否感染新冠病毒,其原理是将待测样品滴加在样品垫上,病毒抗原与胶体金—病毒抗体复合物结合,扩散到检测线(T)处与抗体1结合形成沉淀,出现红色检测线。同时,胶体金—抗体2作为参照,扩散到质控线(C)处与抗体3形成沉淀,出现红色线,如图所示。回答下列问题。1234567(1)新冠病毒抗原检测所依据的原理是

。若检测结果只有质控线出现红色,说明

。若检测结束无红色质控线出现,说明检测结果

(填“阳性”“阴性”或“无效”)。

(2)检测试纸上的病毒抗体是利用新冠病毒的S蛋白所制备的单克隆抗体。制备该抗体的过程中,需将

注入小鼠体内进行免疫并分离出B细胞,将B细胞与

进行诱导融合,获得的细胞至少需经过两轮筛选,两轮筛选的目的分别是

。

第一轮是为筛选出杂交瘤细胞,第二轮是为筛选出能够分泌抗新冠病毒S蛋白抗体的杂交瘤细胞抗原与抗体的特异性结合待测样品中不含新冠病毒无效新冠病毒的S蛋白小鼠骨髓瘤细胞1234567(3)核酸检测是将病毒核酸进行扩增的检测方法,仍然是筛查新冠病毒较为可靠的方法。与核酸检测相比,病毒抗原检测的灵敏度较差,原因是

。

抗原的检测量是固定的,没有对病毒进行扩增产生信号放大的过程,若待测样品的病毒量较少,则很可能检测不到病毒抗原1234567解析

(1)根据题干可知,抗原检测是通过病毒抗原和胶体金—病毒抗体复合物结合从而检测是否感染新冠病毒,其原理即为抗原可与之相对应的抗体特异性结合。若检测结果只有质控线出现红色,说明待测样品中不含新冠病毒,若检测不到红色线,说明质控线也没有红色线,即没有胶体金—抗体2与抗体3结合,说明该检测试剂盒已经没有有效的胶体金—抗体复合物检测物质,其检测结果无效。(2)制备单克隆抗体需要将抗原注射到小鼠体内,此时的抗原即为病毒的S蛋白。免疫反应过后取其B细胞与小鼠的骨髓瘤细胞融合,融合之后的细胞需要经过2次筛选,第一次是利用选择培养基初步筛选出杂交瘤细胞,第二次是为筛选出能够分泌抗新冠病毒S蛋白抗体的杂交瘤细胞。1234567(3)与核酸检测相比,病毒抗原检测的灵敏度较差,原因是抗原的检测量是固定的,没有对病毒进行扩增产生信号放大的过程,若待测样品的病毒量较少,则很可能检测不到病毒抗原。12345673.(2023·安徽合肥二模)干扰素在临床上被广泛用于治疗病毒感染性疾病及多种癌症,传统生产干扰素的方法是从人体的白细胞内提取,产量极低。1993年,我国批准生产由侯云德院士研究和开发的药物重组人干扰素α-1b,它是我国第一个具有自主知识产权的基因工程药物,通过转基因的大肠杆菌来生产,产量得到大幅度的提高。回答下列问题。(1)从人体脐带血白细胞中提取干扰素基因的mRNA,通过

的方法合成目的基因,再通过PCR技术扩增。扩增时,引物与模板链的

碱基互补配对。

逆转录3'-端1234567(2)若将重组人干扰素α-1b基因直接导入大肠杆菌细胞,一般不能得到重组干扰素α-1b,原因是

。重组人干扰素α-1b基因在大肠杆菌中不能稳定存在和复制,也不能表达和发挥作用因此,需将重组人干扰素α-1b基因、

和标记基因构建成基因表达载体导入大肠杆菌。

(3)筛选出具有重组人干扰素α-1b基因的大肠杆菌应使用

培养基,可采用

法获得纯培养物。

(4)将α-1b第86位上的半胱氨酸变成丝氨酸,可以解决α-1b在水溶液中难以长期保存的难题,在该蛋白质工程中可行的直接操作对象是

。启动子、终止子(复制原点)选择平板划线法或稀释涂布平板α-1b基因1234567解析

(1)以mRNA为模板合成cDNA的方法称为逆转录法;DNA分子的两条链是反向平行的,DNA分子合成时从3'末端延伸,则扩增时,引物与模板链的3'-端碱基互补配对。(2)重组人干扰素α-1b基因在大肠杆菌中不能稳定存在和复制,也不能表达和发挥作用,所以若将重组人干扰素α-1b基因直接导入大肠杆菌细胞,一般不能得到重组干扰素α-1b。因此,需将重组人干扰素α-1b基因、启动子、终止子(复制原点)和标记基因构建成基因表达载体导入大肠杆菌。(3)需要用选择培养基筛选出具有重组人干扰素α-1b基因的大肠杆菌,可采用平板划线法或稀释涂布平板法获得纯培养物。(4)在该蛋白质工程中,对天然蛋白质的改造需要通过对基因的操作来实现。12345674.(2023·山西适应性调研)制药产业是关系国计民生的重要产业,利用基因工程技术构建和选育稳定、高产的生产菌种并利用发酵工程制药,给制药产业的发展注入了强劲的动力,如利用大肠杆菌重组表达系统生产HPV疫苗。请回答下列问题。(1)利用基因工程生产HPV疫苗的核心工作是

,该过程需要用到的工具酶主要有

。

(2)大肠杆菌可作为HPV疫苗生产的受体细胞,原因是

。将重组质粒导入大肠杆菌时,一般先用

处理大肠杆菌细胞,目的是

。基因表达载体的构建限制酶、DNA连接酶大肠杆菌多为单细胞,繁殖快,遗传物质相对较少Ca2+使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态(使细胞处于感受态)1234567(3)经过基因工程操作得到的工程菌是否符合发酵生产?是否可以维持稳定和表达出人类所需要的HPV疫苗?有些同学认为还需要进一步检测,他们的方案如下。方案一:通过PCR技术检测大肠杆菌的质粒DNA上是否插入了HPV的衣壳蛋白基因,如果已经插入,则该工程菌制备成功。方案二:通过PCR技术检测大肠杆菌内是否转录出了HPV的衣壳蛋白的mRNA,如果能检测到,则证明工程菌制备成功。方案三:进行抗原—抗体杂交实验,检测HPV的衣壳蛋白基因是否翻译出HPV的衣壳蛋白,如果能检测到,则证明工程菌制备成功。1234567但有些同学认为这些方案仍不能说明该工程菌已符合要求并提出了进一步的方案,这些同学的理由和方案是

。即使已经得到了HPV的衣壳蛋白,但可能没有活性,仍需进行个体生物学水平的鉴定

1234567(4)在发酵生产HPV疫苗的过程中培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌,原因是

。

发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种,一旦有杂菌污染,可能导致产量大大下降(5)除在医药工业方面的应用,发酵工程在食品及其他工农业生产上也有重要的应用价值,请列举两例:

。

生产传统的发酵产品、食品添加剂、酶制剂;生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料以及其他方面的应用等1234567解析

(1)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建,基因工程中,需要用到的工具酶主要有限制酶和DNA连接酶,限制酶切割DNA分子,DNA连接酶能连接DNA分子片段。(2)大肠杆菌多为单细胞,繁殖快,遗传物质相对较少,所以大肠杆菌可作为HPV疫苗生产的受体细胞。重组质粒导入大肠杆菌时,一般先用Ca2+处理大肠杆菌细胞,使大肠杆菌处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态。(3)方案一可检验目的基因是否导入受体细胞,方案二可检验DNA分子是否转录,方案三可检验目的基因是否表达出蛋白质,即使已经得到了HPV的衣壳蛋白,但可能没有活性,仍需进行个体生物学水平的鉴定。1234567(4)发酵生产HPV疫苗的过程中培养基和发酵设备都必须经过严格的灭菌,因为杂菌会与发酵菌种竞争营养物质,并且会产生代谢废物影响发酵产品的质量和产量。发酵工程中所用的菌种大多是单一菌种,一旦有杂菌污染,可能导致产量大大下降。(5)发酵工程在食品及其他工农业生产上也有重要的应用价值,如生产传统的发酵产品、食品添加剂、酶制剂;生产微生物肥料、微生物农药、微生物饲料以及其他方面的应用等。12345675.(2023·安徽江南十校联考)某研究小组利用基因工程生产胰岛素,提出了如图所示的三种获取胰岛素的方案。请回答下列问题。1234567(1)步骤①中需要使用的工具酶有

。能在最短时间内获得胰岛素的是方案

(填罗马数字)。

(2)在方案Ⅲ中,对转基因大肠杆菌进行培养和纯化,需用

培养基将转基因大肠杆菌筛选出来。在转基因大肠杆菌培养前,用

(方法)对培养基进行灭菌处理。用发酵工程对转基因大肠杆菌进行大规模培养,该工程的中心环节是

。(3)与“乳汁中提取”相比,“体细胞中提取”要多一个步骤,这个步骤是

。

限制酶和DNA连接酶Ⅲ选择高压蒸汽灭菌法发酵罐内发酵破碎细胞1234567解析

(1)分析题图可知:①表示基因表达载体的构建,此过程需要使用的工具酶有限制酶和DNA连接酶;能在最短时间内获得胰岛素的是方案Ⅲ,因为大肠杆菌比动植物细胞增殖速度快。(2)在方案Ⅲ中,对转基因大肠杆菌进行培养和纯化,需用选择培养基将转基因大肠杆菌筛选出来;在转基因大肠杆菌培养前,用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌处理。用发酵工程对转基因大肠杆菌进行大规模培养,该工程的中心环节是发酵罐内发酵。(3)与“乳汁中提取”相比,“体细胞中提取”要多的一个步骤是破碎细胞。12345676.(2023·云南三校联考)人体中α-2a基因表达的干扰素(α-2a)具有抗癌和抗病毒的能力。科学家们采用基因工程技术将α-2a基因导入大肠杆菌进行干扰素生产。如图甲、乙中箭头表示相关限制酶的酶切位点。甲乙1234567请据图分析回答下列问题。(1)利用PCR技术将α-2a基因扩增n代,共需

对引物参与子代DNA分子的合成,该过程中需使用

酶。在该酶的作用下,从引物的

延伸子链。

(2)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒,最好选用

限制酶切割处理质粒、外源DNA以防止质粒和外源DNA发生自身环化;构建基因表达载体时,用

酶催化目的基因与质粒间形成

键。

(3)干扰素(α-2a)体外保存相当困难,如果将其分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸,就可在-70℃的条件下保存半年。这一目的已经通过

工程实现了,该工程的直接操作对象是

。

2n-1耐高温的DNA聚合3'-端HindⅢ和BamHⅠDNA连接磷酸二酯蛋白质基因1234567解析

(1)PCR技术将目的基因扩增n代,共需2n-1对引物参与;PCR过程中的温度较高,所以需要耐高温的DNA聚合酶的参与;在引物与模板链配对后,子链会从引物的3'-端开始延伸。(2)分析图示,限制酶SmaⅠ会破坏目的基因和标记基因,限制酶EcoRⅠ会使目的基因环化,所以最好选用限制酶HindⅢ和BamHⅠ切割处理质粒、外源DNA以防止质粒和外源DNA发生自身环化;构建基因表达载体时,需用DNA连接酶催化目的基因与质粒连接,形成磷酸二酯键。(3)将干扰素分子上的一个半胱氨酸变成丝氨酸,这可通过蛋白质工程实现,蛋白质工程是直接对基因进行操作。12345677.(2023·山西晋中三模)乳糖不耐受患者由于乳糖酶分泌少,不能完全消化牛奶中的乳糖,食用牛奶后会出现腹泻等症状。为解决这一问题,科学家将LCT基因导入奶牛基因组获得了转基因牛“克拉斯”,其分泌的乳汁中乳糖的含量大大降低,而其他营养成分不受影响。下图表示相关操作过程,请回答下列问题。1234567(1)利用PCR技术扩增LCT基因时,2种引物分别与模板链的

(填“3'-端”或“5'-端”)结合,开始延伸子链。与DNA体内复制相比,该过程所用酶的特点是

。

(2)结合题干信息,目的基因“LCT”是指

基因。构建基因表达载体时用限制酶

同时切割LCT基因和质粒S,依据是

。(3)卵母细胞去核常用的方法是

。图示转基因低乳糖奶牛体细胞中的遗传物质并非全部来自牛胎儿成纤维细胞,理由是