2024高考生物增分集训练14现代生物科技专题含解析

PAGEPAGE7集训14现代生物科技专题1．(2024·天津卷)B基因存在于水稻基因组中，其仅在体细胞(2n)和精子中正常表达，但在卵细胞中不转录。为探讨B基因表达对卵细胞的影响，设计了如下试验。据图回答：(1)B基因在水稻卵细胞中不转录，推想其可能的缘由是卵细胞中________(单选)。A．含B基因的染色体缺失B．DNA聚合酶失活C．B基因发生基因突变D．B基因的启动子无法启动转录(2)从水稻体细胞或________中提取总RNA，构建____________文库，进而获得B基因编码蛋白的序列。将该序列与Luc基因(表达的荧光素酶能催化荧光素产生荧光)连接成融合基因(表达的蛋白质能保留两种蛋白质各自的功能)，然后构建重组表达载体。(3)在过程①、②转化筛选时，过程________中T­DNA整合到受体细胞染色体DNA上，过程________在培育基中应加入卡那霉素。(4)获得转基因植株过程中，以下鉴定筛选方式正确的是________(多选)。A．将随机断裂的B基因片段制备成探针进行DNA分子杂交B．以Luc基因为模板设计探针进行DNA分子杂交C．以B基因编码蛋白的序列为模板设计探针与从卵细胞提取的mRNA杂交D．检测加入荧光素的卵细胞中是否发出荧光(5)从转基因植株未成熟种子中分别出胚，视察到细胞内仅含一个染色体组，判定该胚是由未受精的卵细胞发育形成的，而一般状况下水稻卵细胞在未受精时不进行发育，由此表明________________________________________________________________________________________________。解析(1)B基因的启动子无法启动转录，会导致B基因在水稻卵细胞中不转录。(2)利用水稻体细胞或精子中提取的总RNA，经逆转录法构建的基因文库为cDNA文库。(3)过程①需将基因表达载体导入农杆菌，所以可在培育基中加入卡那霉素以筛选胜利导入了基因表达载体的农杆菌。过程②农杆菌感染水稻愈伤组织，农杆菌Ti质粒的T­DNA可整合到受体细胞染色体DNA上。(4)水稻细胞中原来就有B基因，正常植株也会出现杂交带，故A错误；B、D选项是检测Luc基因及其产物，B、D正确；C选项检测对象是卵细胞中mRNA，正常水稻植株卵细胞中无B基因的mRNA，C正确。(5)一般状况下，水稻卵细胞在未受精时不能发育成胚，而转基因植株未受精的卵细胞能发育成胚，说明B基因表达能使卵细胞不经受精干脆发育成胚。答案(1)D(2)精子cDNA(3)②①(4)BCD(5)B基因表达能使卵细胞不经受精干脆发育成胚2．过氧化氢酶广泛存在于自然界的生物体中，其能够将过氧化氢分解为水和分子氧，在纺织、造纸、食品、临床分析及医疗诊断等行业中也具有重要的应用价值。某科研小组用PCR技术得到嗜热脂肪芽孢杆菌过氧化氢酶基因perA，转化大肠杆菌得到了耐热过氧化氢酶基因工程菌，工程菌的制备流程如图所示。请回答下列问题：(1)基因工程操作的核心步骤是____________________________，将目的基因导入大肠杆菌细胞的常用方法是______________________________。(2)PCR技术体外扩增DNA的原理是________________________，从酶的角度比较PCR技术和人体内DNA复制的不同：______________________________________________________________________________________。若通过PCR技术对perA扩增5代，共须要消耗引物的数量为______个。(3)从分子水平检测大肠杆菌工程菌内是否产生了耐高温的过氧化氢酶的方法是________________，将原核细胞作为基因工程的受体细胞的突出优点是______________________________。(4)采纳蛋白质工程进一步改造该酶的基本途径：从提高酶的活性动身，设计预期的蛋白质结构，推想应有的氨基酸序列，找到相对应的__________________。解析(1)基因工程操作的核心步骤是基因表达载体的构建。将目的基因导入大肠杆菌细胞常用的方法是用钙离子处理大肠杆菌制备感受态细胞。(2)PCR技术体外扩增DNA的原理是DNA双链复制，从酶的角度分析，人体内DNA复制过程须要解旋酶和DNA聚合酶，PCR技术不须要解旋酶，但须要能耐高温的DNA聚合酶。若通过PCR技术对perA扩增5代，由于每条新合成的链都须要引物，因此共须要的引物数量为2＋4＋8＋16＋32＝62(个)。(3)从分子水平检测大肠杆菌工程菌内是否产生了耐高温的过氧化氢酶的方法是抗原—抗体杂交法。原核生物繁殖快，多为单细胞，遗传物质相对较少，因此常用作基因工程的受体细胞。(4)蛋白质工程的步骤是预期蛋白质的功能→设计预期的蛋白质结构→推想应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列。答案(1)基因表达载体的构建钙离子处理法(2)DNA双链复制人体内DNA复制须要解旋酶和DNA聚合酶，PCR技术不须要解旋酶，但须要能耐高温的DNA聚合酶(合理即可)62(3)抗原—抗体杂交法繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少(4)脱氧核苷酸序列3．MAP30蛋白是一种能使Ⅰ型核糖体失活的蛋白质，存在于苦瓜果实和种子中。MAP30蛋白具有抗肿瘤、抗菌、抗病毒、抗艾滋病的功能，近年来引起人们的广泛关注。(1)人们已经清晰MAP30蛋白的氨基酸序列，可以用________________________方法获得MAP30蛋白的基因。利用PCR技术扩增该基因，PCR反应体系的主要成分应当包含：________________________、________________、________________、______________________、扩增缓冲液(含Mg2＋)和水等。(2)科学家用MAP30蛋白的基因与某种病毒的DNA构建基因表达载体，导入南瓜细胞中，在这个过程中，须要运用到的酶是______________________。为了避开出现“目的基因自身环化”、“目的基因在运载体上反向连接”的问题，请提出一种解决该问题的思路：_____________________________。(3)可用________________方法得到愈伤组织大规模生产MAP30蛋白，用______________方法检测MAP30的基因是否在南瓜果实中胜利表达。解析(1)在已知氨基酸排列依次的状况下，可以用化学合成的方法来合成相应的基因。PCR反应体系的主要成分应当包含进行DNA复制的原料即4种脱氧核糖核苷酸、进行复制的模板DNA、引物对和热稳定DNA聚合酶(Taq酶)等。(2)构建基因表达载体须要用到限制酶和DNA连接酶，假如用两种限制酶分别去切割目的基因和运载体，这样目的基因两端的黏性末端和运载体两端的黏性末端都不同，就不会自身环化，也不会出现目的基因在运载体上反向连接的状况了。(3)愈伤组织的获得须要用植物组织培育技术。检测目的基因是否表达可用抗原—抗体杂交方法。答案(1)化学合成(人工合成)4种脱氧核糖核苷酸模板DNA引物(对)热稳定DNA聚合酶(Taq酶)(2)限制酶、DNA连接酶分别运用两种限制酶去剪切目的基因和运载体(3)植物组织培育抗原—抗体杂交4．基因工程和植物细胞工程技术在科研和生产实践中有广泛应用，请据图回答下列问题：(1)①②过程采纳最多的是农杆菌转化法，缘由是农杆菌中Ti质粒上的__________可转移到受体细胞并整合到受体细胞的染色体DNA上；检测目的基因是否导入受体细胞可用DNA分子杂交技术，要用________________________作探针。(2)图中③④过程需在无菌条件下进行，培育基中除加入养分物质外，还需添加________________等物质，作用是_____________________________。(3)若要获得转基因植物人工种子，需培育到________________阶段，再进行人工种皮的包袱；如用植物细胞实现目的基因所表达的蛋白质类药物的工厂化生产，培育到________________阶段即可。(4)若采纳植物体细胞杂交技术获得新的植物体，细胞间杂交一般采纳________________________作为诱导剂诱导细胞融合。解析(1)农杆菌中的Ti质粒是基因工程中常用的载体，它之所以具有运载作用，是因为Ti质粒上有一段可转移的DNA片段，即TDNA能够与目的基因一起整合到受体细胞的染色体DNA上；在分子水平上检测目的基因是否导入受体细胞可用DNA分子杂交技术，要用放射性同位素标记的目的基因作探针，假如出现DNA杂交带，则表示目的基因导入了受体细胞。(2)图中③④过程分别表示植物组织培育过程的脱分化和再分化过程，培育基中必需加入植物激素，以便调整脱分化和再分化的过程，有利于新生植物体的构建。(3)植物组织培育过程在不同的阶段有不同的培育用途，如要获得大量的细胞产物，则培育到愈伤组织阶段即可，如要制备人工种子，则要培育到胚状体阶段。(4)植物体细胞杂交中，细胞间的诱导融合有物理方法和化学方法，化学方法通常用聚乙二醇作为诱导剂。答案(1)TDNA(或可转移的DNA)放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段(2)植物激素(植物生长调整剂)限制细胞的脱分化与再分化(3)胚状体愈伤组织(4)聚乙二醇5．(2024·江苏卷)利用基因编辑技术将病毒外壳蛋白基因导入猪细胞中，然后通过核移植技术培育基因编辑猪，可用于生产基因工程疫苗。下图为基因编辑猪培育流程，请回答下列问题：(1)对1号猪运用____________处理，使其超数排卵，收集并选取处在____________________期的卵母细胞用于核移植。(2)采集2号猪的组织块，用____________处理获得分散的成纤维细胞，放置于37℃的CO2培育箱中培育，其中CO2的作用是__________________。(3)为获得更多基因编辑猪，可在胚胎移植前对胚胎进行______________。产出的基因编辑猪的性染色体来自________号猪。(4)为检测病毒外壳蛋白基因是否被导入4号猪并正常表达，可采纳的方法有________(填序号)。①DNA测序②染色体倍性分析③体细胞结构分析④抗原—抗体杂交解析(1)1号猪供应卵母细胞，对其运用促性腺激素处理，可实现超数排卵。用于核移植的卵母细胞通常应发育至减数其次次分裂中期。(2)动物细胞培育前需用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将动物组织分散成单个细胞，动物细胞培育时，培育箱中肯定浓度的CO2用于维持培育液的pH。(3)采纳胚胎分割技术，可获得更多的基因编辑猪。因2号猪为基因供应者，故基因编辑猪的性染色体组成与2号猪相同。(4)可通过DNA测序技术检测病毒外壳基因是否导入4号猪；采纳抗原—抗体杂交技术，利用与该病毒外壳蛋白特异性结合的抗体，检测病毒外壳基因是否在4号猪体内正常表达。答案(1)促性腺激素减数其次次分裂中(2)胰蛋白酶(胶原蛋白酶)维持培育液的pH(3)分割2(4)①④6．下图是某科研所以小鼠为材料制备某抗原的单克隆抗体及探讨胚胎干细胞分化条件的流程图。请回答下列相关问题：(1)①过程需用__________________________处理以将组织块分散成单个细胞。图中选用的A细胞一般是传代________________的细胞。图中去核卵母细胞是通过________________________法去除卵母细胞中的核得到的。(2)胚胎干细胞在形态上的特点是__________________________。③过程须要向培育液中加入________________________________，如牛磺酸、丁酰环腺苷酸等化学物质，从而诱导胚胎干细胞向不同类型的组织细胞分化。(3)④过程常用的生物诱导因素是________________。④过程中产生的融合细胞的类型有____________________________________(用X、Y细胞表述)。(4)简述⑤过程中要进行哪两次筛选？___________________________________________________。解析(1)动物细胞培育时，常用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将组织块分散成单个细胞。用于核移植的供体细胞一般选用传代10代以内的细胞，以保持细胞正常的二倍体核型。核移植过程中采纳显微操作法去除卵母细胞中的细胞核。(2)胚胎干细胞的形态特点是体积小、细胞核大、核仁明显。胚胎干细胞在饲养层细胞上，或在添加抑制因子的培育液中，能够维持不分化的状态。向培育液中加入分化诱导因子，如牛磺酸、丁酰环腺苷酸等化学物质时，就可以诱导胚胎干细胞向不同类型的组织细胞分化。(3)动物细胞融合常用的生物诱导因素是灭活的病毒。由X、Y细胞产生的融合细胞有X自身融合细胞、Y自身融合细胞、X—Y融合细胞。(4)单克隆抗体的制备须要进行两次筛选，第一次筛选是通过具有筛选作用的培育基筛选出杂交瘤细胞，其次次筛选是通过抗原—抗体杂交筛选出能产生所需特异性抗体的杂交瘤细胞。答案(1)胰蛋白酶或胶原蛋白酶10代以内显微操作(2)体积小、细胞核大、核仁明显分化诱导因子(3)灭活的病毒X自身融合细胞、Y自身融合细胞、X—Y融合细胞(4)一次是通过具有筛选作用的培育基筛选出杂交瘤细胞，另一次是通过抗原—抗体杂交筛选出能产生所需特异性抗体的杂交瘤细胞7．青岛“崂山奶山羊乳腺生物反应器的研制”项目生产的药用蛋白具有表达效率高、成本低、平安性高、易于分别纯化的优点，可产生乙肝表面抗原及抗凝血酶Ⅲ等医药产品，造福人类。据图回答下列问题：(1)在基因工程中，A表示________，假如干脆从苏云金芽孢杆菌中获得抗虫基因，①过程运用的酶区分于其他酶的特点是________________________________________________________。(2)在探讨过程中，探讨人员首先从相关基因组中获得了目的基因，并采纳________________对目的基因进行扩增，然后将目的基因与质粒等载体组合形成了重组载体。在重组载体的构建过程中须要的工具酶有__________________________________________________________。(3)