2019-2020年高考生物二輪復習 知識點專練20 現(xiàn)代生物科技專題.doc

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2019-2020年高考生物二輪復習 知識點專練20 現(xiàn)代生物科技專題 1.(xx北京高考T5)在應用農桿菌侵染植物葉片獲得轉基因植株的常規(guī)實驗步驟中,不需要的是(　　) A.用攜帶目的基因的農桿菌侵染植物細胞 B.用選擇培養(yǎng)基篩選導入目的基因的細胞 C.用聚乙二醇誘導轉基因細胞的原生質體融合 D.用適當比例的生長素和細胞分裂素誘導愈傷組織生芽 【解題指南】關鍵知識:農桿菌轉化法、選擇培養(yǎng)基的篩選和誘導植物組織分化的激素比例。 【解析】選C。本題主要考查轉基因植株的培育方法。將含有目的基因的Ti質粒導入農桿菌后,再用農桿菌侵染植物細胞。載體上有標記基因,用選擇培養(yǎng)基可以篩選導入目的基因的細胞。農桿菌侵染植物葉片獲得轉基因植株的常規(guī)實驗步驟中不需要進行原生質體融合。調整生長素與細胞分裂素的配比可誘導愈傷組織再分化。 2.(xx江蘇高考T3)下列關于動物細胞工程和胚胎工程的敘述,正確的是 (　　) A.乳腺細胞比乳腺癌細胞更容易進行離體培養(yǎng) B.細胞核移植主要在同種動物、同種組織的細胞之間進行 C.采用胚胎分割技術產生同卵多胚的數(shù)量是有限的 D.培養(yǎng)早期胚胎的培養(yǎng)液中含維生素、激素等多種能源物質 【解題指南】關鍵知識:動物細胞培養(yǎng)的特點、細胞核移植的過程、胚胎分割技術的結果和早期胚胎培養(yǎng)的培養(yǎng)液中各種營養(yǎng)物質的作用。 【解析】選C。本題主要考查動物細胞工程和胚胎工程。乳腺細胞是成熟的體細胞,在體外離體培養(yǎng)的時間短,并且有接觸抑制現(xiàn)象,而乳腺癌細胞在體外培養(yǎng)時,可以無限增殖,并且不會發(fā)生接觸抑制,故A項錯誤。細胞核移植主要是在同種動物的不同種組織細胞之間進行的,故B項錯誤。在胚胎分割技術中,一個胚胎分割的次數(shù)越多,發(fā)育成新個體的概率越低,故C項正確。早期胚胎培養(yǎng)液中維生素和激素不能作為能源物質,其作用主要是促進細胞的代謝和發(fā)育,故D項錯誤。 3.(xx江蘇高考T20)下圖為制備人工種子部分流程示意圖,下列敘述正確的是(　　) A.胚狀體是外植體在培養(yǎng)基上脫分化形成的一團愈傷組織 B.該過程以海藻酸鈉作為營養(yǎng)成分,以CaCl2溶液作為凝固劑 C.可在海藻酸鈉溶液中添加蔗糖,為胚狀體提供碳源 D.包埋胚狀體的凝膠珠能夠隔絕空氣,有利于人工種子的儲藏 【解題指南】關鍵知識:植物組織培養(yǎng)中的胚狀體的特點、包埋胚狀體的凝膠珠中的海藻酸鈉的作用和特點。 【解析】選C。本題以人工種子的制備過程圖為載體考查植物組織培養(yǎng)技術。胚狀體是愈傷組織再分化得到的,故A項錯誤;海藻酸鈉是凝固劑,CaCl2溶液可以使含有胚狀體的海藻酸鈉形成凝膠珠,故B項錯誤;在海藻酸鈉溶液中添加蔗糖,不僅為胚狀體提供碳源,而且可以調節(jié)培養(yǎng)物的滲透壓,故C項正確;凝膠珠具有空間網狀結構,不隔絕空氣,故D項錯誤。 4.(xx重慶高考T6)下列有關人胰島素基因表達載體的敘述,正確的是 (　　) A.表達載體中的胰島素基因可通過人肝細胞mRNA反轉錄獲得 B.表達載體的復制和胰島素基因的表達均啟動于復制原(起)點 C.借助抗生素抗性基因可將含胰島素基因的受體細胞篩選出來 D.啟動子和終止密碼子均在胰島素基因的轉錄中起作用 【解題指南】(1)題干關鍵詞:“胰島素基因表達載體”。 (2)關鍵知識:目的基因的獲取,基因表達載體中各組件的作用。 【解析】選C。本題考查基因工程相關知識。A項,胰島素基因只在胰島B細胞中表達,人肝細胞無胰島素mRNA,故錯誤。B項,復制原點是基因表達載體復制的起點,而胰島素基因表達的起點位于啟動子,故錯誤。C項,在細胞培養(yǎng)液中加入抗生素,只有含胰島素基因的受體細胞才能存活,即借助抗生素抗性基因可將含胰島素基因的受體細胞篩選出來,故正確。D項,啟動子在胰島素基因的轉錄中起作用,終止密碼子在翻譯中起作用,故錯誤。 5.(xx天津高考T6)2015年2月3日,英國議會下院通過一項歷史性法案,允許以醫(yī)學手段培育“三親嬰兒”。三親嬰兒的培育過程可選用如下技術路線。 據(jù)圖分析,下列敘述錯誤的是(　　) A.該技術可避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代 B.捐獻者攜帶的紅綠色盲基因不能遺傳給三親嬰兒 C.三親嬰兒的染色體全部來自母親提供的細胞核 D.三親嬰兒的培育還需要早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術 【解題指南】(1)圖示信息:捐獻者僅提供細胞質基因,細胞核基因(染色體)來自母親和父親。 (2)關鍵知識:核移植、體外受精、胚胎移植。 【解析】選C。A項,三親嬰兒細胞質基因主要來自捐獻者卵母細胞,可避免母親的線粒體遺傳病基因傳遞給后代,故正確。B項,三親嬰兒細胞核基因(染色體)來自母親和父親,捐獻者攜帶的紅綠色盲基因(細胞核基因)不傳給該嬰兒,故正確。C項,由B項分析可知該項錯誤。D項,三親嬰兒的培育還需要早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植等技術才能最終完成,故正確。 6.(xx四川高考T2)精子內的頂體由溶酶體特化而來。精卵識別后,頂體膜與精子細胞膜融合,釋放溶酶體酶使卵子外層形成孔洞,以利于精卵融合形成受精卵。下列敘述正確的是(　　) A.頂體內儲存的溶酶體酶是在精子的溶酶體中合成的 B.精子游向卵子所需的能量來自線粒體和細胞質基質 C.頂體膜和精子細胞膜融合體現(xiàn)生物膜的選擇透過性 D.受精卵中的遺傳物質一半來自父方另一半來自母方 【解題指南】(1)題干關鍵信息:“溶酶體特化”“細胞膜融合”。 (2)關鍵知識:蛋白質的生物合成、細胞的能量供應、生物膜的流動性、受精作用。 【解析】選B。本題考查動物受精作用的相關知識。A項,溶酶體酶的化學本質是蛋白質,由核糖體合成,故錯誤。B項,有氧呼吸(場所為細胞質基質和線粒體)可為精子游動提供能量,故正確。C項,頂體膜和精子細胞膜融合體現(xiàn)生物膜的流動性,故錯誤。D項,受精卵細胞核中的遺傳物質一半來自父方另一半來自母方,而細胞質中的遺傳物質大部分來自母方,故錯誤。 7.(xx廣東高考T25)如圖為培育轉基因山羊生產人β-酪蛋白的流程圖。 下列敘述正確的是(多選)(　　) A.過程①所用的人β-酪蛋白基因可從人cDNA文庫中獲得 B.過程②可選用囊胚期或原腸胚期的胚胎進行移植 C.過程③可使用胚胎分割技術擴大轉基因山羊群體 D.過程④人β-酪蛋白基因在細胞質內進行轉錄、翻譯 【解題指南】(1)隱含信息:目的基因的獲取方法、胚胎分割移植操作對象與意義、基因表達過程與場所。 (2)關鍵知識:轉基因技術的操作流程,胚胎分割移植技術。 【解析】選A、C。本題考查基因工程及胚胎工程的應用。如果用某種生物的某個發(fā)育時期的mRNA反轉錄產生的多種互補DNA片段,與載體連接后儲存在一個受體菌群中,這個受體菌群體就叫做這種生物的cDNA文庫,從人cDNA文庫中可以獲得人β-酪蛋白基因,故A項正確;過程②是胚胎移植階段,此階段所用的胚胎處于囊胚期或桑椹胚時期,而不是原腸胚時期,B項錯誤;胚胎分割可以看作動物無性繁殖或克隆的方法之一,能擴大轉基因山羊群體,故C項正確;人β-酪蛋白基因屬于核基因,其轉錄和翻譯的場所分別是細胞核、細胞質,故D項錯誤。 8.(xx浙江高考T18)“現(xiàn)代生物科技專題”模塊 下面是關于植物克隆和生態(tài)工程的問題。請回答: (1)為培育能高效吸收和富集重金屬鎘的轉基因植物,將野外采得的某植物幼葉消毒后,用酶混合液處理,獲得了原生質體。酶混合液中含有適宜濃度的甘露醇,其作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)將目的基因導入原生質體,經培養(yǎng)形成愈傷組織,再通過　　　　得到分散的胚性細胞,發(fā)育成　　　　,生長發(fā)育后獲得轉基因植株。 (3)愈傷組織繼代次數(shù)過多會喪失細胞全能性的表達能力,下列原因錯誤的是　　　　　。 A.愈傷組織發(fā)生遺傳變異 B.愈傷組織不能分散成單細胞 C.愈傷組織中激素平衡發(fā)生改變 D.愈傷組織對外源激素敏感性發(fā)生改變 (4)某農業(yè)生態(tài)工程基地按照生態(tài)和　　　　　規(guī)律,對種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)進行了優(yōu)化設計。通過套種、間種和　　　　　等技術的應用,使種植的農作物為該生態(tài)系統(tǒng)組成成分中的　　　提供更多的食物。在農業(yè)生產中盡量不施用農藥,其目的是　　　　　　　。 A.減少水土流失　　　　　 B.減少土壤肥力 C.減少環(huán)境污染 D.減少生物多樣性 【解題指南】(1)題干關鍵詞:“原生質體”“愈傷組織”“細胞全能性的表達”“優(yōu)化設計”。 (2)關鍵知識:獲得原生質體的方法、轉基因技術應用、植物組織培養(yǎng)技術、生態(tài)農業(yè)原理。 【解析】本題考查植物的克隆和生態(tài)工程在農業(yè)中的應用。(1)在植物組織培養(yǎng)和植物克隆時,用適宜濃度的甘露醇溶液與纖維素酶和果膠酶混合,處理葉片,得到原生質體。甘露醇溶液維持細胞內外滲透壓,纖維素酶和果膠酶去除細胞壁。(2)將含有愈傷組織培養(yǎng)物的試管放在搖床上,通過液體懸浮培養(yǎng)可以分散成單細胞。這些單細胞就是胚性細胞,在適宜的培養(yǎng)基中培養(yǎng),發(fā)育成胚狀體,繼續(xù)發(fā)育形成新植物個體。(3)在長期培養(yǎng)中,愈傷組織全能性表達會下降或喪失,原因是發(fā)生了染色體畸變與細胞核變異,而且結果不可逆;細胞或組織中平衡被打破,或細胞對外源生長物質的敏感性發(fā)生改變。(4)種養(yǎng)結合的優(yōu)化設計就是按照生態(tài)和經濟規(guī)律,綜合優(yōu)化種植業(yè)和畜牧業(yè),以獲得最佳的經濟效益、生態(tài)效益和社會效益。套種、間種、輪種等農業(yè)措施都是廣大農民在農業(yè)實踐中總結出來的科學方法。這些方法都有利于提高農作物光合作用效率和光能的利用率,提高產量,為人類、動物等消費者提供更多的食物來源。農藥的使用在消滅農業(yè)害蟲的同時,也會污染水、空氣和土壤等無機環(huán)境。 答案:(1)維持滲透壓　(2)液體懸浮培養(yǎng)　胚狀體 (3)B　 (4)經濟　輪種　消費者　C 9.(xx全國卷ⅡT40)已知生物體內有一種蛋白質(P),該蛋白質是一種轉運蛋白,由305個氨基酸組成。如果將P分子中158位的絲氨酸變成亮氨酸,240位的谷氨酰胺變成苯丙氨酸,改變后的蛋白質(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性?；卮鹣铝袉栴}: (1)從上述資料可知,若要改變蛋白質的功能,可以考慮對蛋白質的　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　進行改造。 (2)以P基因序列為基礎,獲得P1基因的途徑有修飾　　　　　　基因或合成 　　　　　　基因。所獲得的基因表達時是遵循中心法則的,中心法則的全部內容包括　　　　　　的復制;以及遺傳信息在不同分子之間的流動,即:　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)蛋白質工程也被稱為第二代基因工程,其基本途徑是從預期蛋白質功能出發(fā),通過　　　　　　　　　　　和　　　　　　　　　,進而確定相對應的脫氧核苷酸序列,據(jù)此獲得基因,再經表達、純化獲得蛋白質,之后還需要對蛋白質的生物　　　　　　　　進行鑒定。 【解題指南】題干關鍵信息:遺傳信息在不同分子之間的流動。 【解析】本題考查蛋白質工程和中心法則的相關內容。 (1)蛋白質P1是由蛋白質P改變了兩個氨基酸序列得到的,故若要改變蛋白質的功能,可以考慮對蛋白質的氨基酸序列進行改造。 (2)P1基因可以在P基因的基礎上經修飾改造而成,也可以根據(jù)氨基酸序列用化學方法合成。中心法則的內容為: ,包括DNA的復制,RNA的復制,遺傳信息由DNA→RNA、由RNA→DNA、由RNA→蛋白質五個過程。 (3)蛋白質工程的基本途徑是:從預期的蛋白質功能出發(fā)→設計預期的蛋白質結構→推測應有的氨基酸序列→找到相對應的脫氧核苷酸序列(基因)。該基因表達后得到相應蛋白質,蛋白質是否符合我們的設計要求,還需要進一步對蛋白質的生物功能進行檢測與鑒定。 答案:(1)氨基酸序列(或結構) (2)P　P1　DNA和RNA(或遺傳物質) DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白質(或轉錄、逆轉錄、翻譯) (3)設計蛋白質的結構　推測氨基酸序列　功能 10.(xx全國卷ⅠT40)HIV屬于逆轉錄病毒,是艾滋病的病原體。回答下列問題: (1)用基因工程方法制備HIV的某蛋白(目的蛋白)時,可先提取HIV中的　　　　　　　,以其作為模板,在　　　　　的作用下合成　　　　　　,獲取該目的蛋白的基因,構建重組表達載體,隨后導入受體細胞。 (2)從受體細胞中分離純化出目的蛋白,該蛋白作為抗原注入機體后,刺激機體產生的可與此蛋白結合的相應分泌蛋白是　　　　　。該分泌蛋白可用于檢測受試者血清中的HIV,檢測的原理是　　　　　　　　　。 (3)已知某種菌導致的肺炎在健康人群中罕見,但是在艾滋病患者中卻多發(fā)。引起這種現(xiàn)象的根本原因是HIV主要感染和破壞了患者的部分　　　　　　細胞,降低了患者免疫系統(tǒng)的防衛(wèi)功能。 (4)人的免疫系統(tǒng)有　　　　　　癌細胞的功能,艾滋病患者由于免疫功能缺陷,易發(fā)生惡性腫瘤。 【解題指南】(1)隱含信息:HIV屬于逆轉錄病毒,遺傳物質是RNA。 (2)關鍵知識:基因工程方法、艾滋病的發(fā)病機理和免疫系統(tǒng)的功能。 【解析】(1)HIV屬于逆轉錄病毒,它的遺傳物質是RNA,在逆轉錄酶的作用下可以逆轉錄為cDNA,用于構建基因表達載體,從而制備HIV的某蛋白。 (2)HIV的某蛋白作為抗原進入機體后,能刺激人體產生針對該抗原的一種特殊的分泌蛋白——抗體;可用該抗體進行抗原—抗體雜交來檢測血清中是否含有HIV。 (3)HIV病毒營寄生生活,寄生在T淋巴細胞內,T細胞參與體液免疫和細胞免疫,因此少了T細胞,特異性免疫幾乎全部喪失,降低了機體的免疫功能。 (4)人體的免疫系統(tǒng)具有防衛(wèi)、監(jiān)控和清除的功能,可及時清除體內產生的癌細胞。艾滋病患者的整個免疫功能缺陷,機體易發(fā)生一系列頑固性機體感染和惡性腫瘤。 答案:(1)RNA　逆轉錄酶　cDNA(或DNA) (2)抗體　抗原抗體特異性結合(其他合理答案也可)　(3)T(或T淋巴)　(4)監(jiān)控和清除 11.(xx山東高考T36)治療性克隆對解決供體器官缺乏和器官移植后免疫排斥反應具有重要意義。流程如下: (1)過程①采用的是細胞工程中的　　　　　技術,過程②采用的是胚胎工程中的　　　　　　技術。 (2)體細胞進行體外培養(yǎng)時,所需氣體主要有O2和CO2,其中CO2的作用是維持培養(yǎng)液(基)的　　　　　　　　　　　　。 (3)如果克隆過程中需進行基因改造,在構建基因表達載體(重組載體)時必須使用　　　　 和　　　　　兩種工具酶?；虮磉_載體上除目的基因外,還需有 　　　　　基因,以便選出成功導入基因表達載體的細胞。 (4)胚胎干細胞可以來自囊胚中的　　　　　　　。在一定條件下,胚胎干細胞可以分化形成不同的組織器官。若將圖中獲得的組織器官移植給個體　　　　 　　　　　　(填“A”或“B”),則不會發(fā)生免疫排斥反應。 【解析】(1)過程①表示將從體細胞中分離出的細胞核與去核的卵(母)細胞重組形成重組細胞的過程,因此采用的是細胞工程中的(體細胞)核移植技術。過程②表示將重組細胞培養(yǎng)成為早期胚胎的過程,所以采用的是胚胎工程中的(早期)胚胎培養(yǎng)技術。 (2)在動物細胞培養(yǎng)時,CO2的主要作用是維持培養(yǎng)液(基)的pH(或酸堿度)。 (3)在基因工程中,構建基因表達載體(重組載體)時,必須使用限制性(核酸)內切酶(或限制酶)和DNA連接酶?；虮磉_載體的組成,除目的基因外,還必須有啟動子、終止子以及標記基因等,其中標記基因的作用是篩選出成功導入基因表達載體的細胞。 (4)胚胎干細胞可以來自囊胚中的內細胞團。圖中獲得的重組細胞,其細胞核來自個體B,由其培養(yǎng)形成的組織器官的遺傳物質組成幾乎與個體B完全相同,因此將該組織器官移植給個體B不會發(fā)生免疫排斥反應。 答案:(1)(體細胞)核移植　(早期)胚胎培養(yǎng) (2)pH(或酸堿度) (3)限制性(核酸)內切酶(或限制酶) DNA連接酶(注:兩空可顛倒)　標記 (4)內細胞團　B 12.【生物-現(xiàn)代生物科技專題】(xx福建高考T33)GDNF是一種神經營養(yǎng)因子,對損傷的神經細胞具有營養(yǎng)和保護作用。研究人員構建了含GDNF基因的表達載體(如圖1所示),并導入大鼠神經干細胞中,用于干細胞基因治療的研究。請回答: (1)在分離和培養(yǎng)大鼠神經干細胞的過程中,使用胰蛋白酶的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)構建含GDNF基因的表達載體時,需選擇圖1中的　　　　　　　　　　　 限制酶進行酶切。 (3)經酶切后的載體和GDNF基因進行連接,連接產物經篩選得到的載體主要有3種:單個載體自連、GDNF基因與載體正向連接、GDNF基因與載體反向連接(如圖1所示)。為鑒定這3種連接方式,選擇HpaⅠ酶和BamHⅠ酶對篩選得到的載體進行雙酶切,并對酶切后的DNA片段進行電泳分析,結果如圖2所示。圖中第　　 　　　　　　泳道顯示所鑒定的載體是正向連接的。 (4)將正向連接的表達載體導入神經干細胞后,為了檢測GDNF基因是否成功表達,可用相應的　　　　與提取的蛋白質雜交。當培養(yǎng)的神經干細胞達到一定密度時,需進行　　　　　　培養(yǎng)以得到更多數(shù)量的細胞,用于神經干細胞移植治療實驗。 【解題指南】(1)圖示信息:限制酶的作用與目的基因和載體的關系、電泳結果與DNA片段的關系。 (2)隱含信息:動物細胞培養(yǎng)過程中原代培養(yǎng)與傳代培養(yǎng)的特點。 【解析】本題主要考查基因工程、動物細胞培養(yǎng)等有關知識。 (1)培養(yǎng)大鼠神經干細胞的過程屬于動物細胞培養(yǎng),在進行動物細胞培養(yǎng)和分離時,都要使用胰蛋白酶處理使細胞分散開。 (2)圖1中構建含GDNF基因的表達載體過程中,獲取目的基因(GDNF基因)使用的是XhoⅠ限制酶,故切割載體時應使用同種限制酶進行酶切。 (3)單個載體自連、GDNF基因與載體正向連接、GDNF基因與載體反向連接(如圖1所示)。選擇HpaⅠ酶和BamHⅠ酶對篩選的3種載體進行雙酶切,對單個載體自連類型,只有HpaⅠ酶起作用,酶切后得到的就是一段6 000 bp的DNA片段,是圖2中的①;對GDNF基因與載體正向連接類型,HpaⅠ酶和BamHⅠ酶都起作用,酶切后得到一段6 000-100+100=6 000 bp的DNA片段和一段700-100+100=700 bp的DNA片段,是圖2中的②;對GDNF基因與載體反向連接類型,HpaⅠ酶和BamHⅠ酶都起作用,酶切后得到一段6 000-100+(700-100)=6 500 bp的DNA片段和一段100+100=200 bp的DNA片段,是圖2中的③。 (4)檢測GDNF基因是否成功表達,可用相應的抗體與提取的蛋白質進行抗原-抗體雜交技術檢測提取的蛋白質中是否含有GDNF基因的表達產物。神經干細胞在原代培養(yǎng)過程中出現(xiàn)貼壁生長的特點,達到一定的密度時,出現(xiàn)接觸抑制現(xiàn)象,細胞分裂受到抑制,需進行分瓶后,傳代培養(yǎng)繼續(xù)分裂以得到更多數(shù)量的細胞,用于神經干細胞移植治療實驗。 答案:(1)使細胞分散開　(2)XhoⅠ　(3)② (4)抗體　傳代 13.(xx江蘇高考T32)胰島素A、B鏈分別表達法是生產胰島素的方法之一。圖1是該方法所用的基因表達載體,圖2表示利用大腸桿菌作為工程菌生產人胰島素的基本流程(融合蛋白A、B分別表示β-半乳糖苷酶與胰島素A、B鏈融合的蛋白)。請回答下列問題: (1)圖1基因表達載體中沒有標注出來的基本結構是　　　　　　　　　　。 (2)圖1中啟動子是　　　　　　酶識別和結合的部位,有了它才能啟動目的基因的表達;氨芐青霉素抗性基因的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)構建基因表達載體時必需的工具酶有　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)β-半乳糖苷酶與胰島素A鏈或B鏈融合表達,可將胰島素肽鏈上蛋白酶的切割位點隱藏在內部,其意義在于　　　　　　　　。 (5)溴化氰能切斷肽鏈中甲硫氨酸羧基端的肽鍵,用溴化氰處理相應的融合蛋白能獲得完整的A鏈或B鏈,且β-半乳糖苷酶被切成多個肽段,這是因為　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (6)根據(jù)圖2中胰島素的結構,請推測每個胰島素分子中所含游離氨基的數(shù)量。你的推測結果是　　　　　,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【解題指南】解答本題的關鍵是: (1)基因表達載體的組成和構建過程。 (2)圖中利用大腸桿菌作為工程菌生產人胰島素的基本流程中溴化氰的處理原理。 【解析】本題考查基因工程以及蛋白質的合成和加工等知識。(1)基因表達載體包含啟動子、終止子、目的基因和標記基因。(2)啟動子是RNA聚合酶的識別和結合位點。氨芐青霉素抗性基因可作為標記基因。(3)基因工程使用的工具酶包括限制酶和DNA連接酶。(4)胰島素肽鏈上蛋白酶的切割位點隱藏起來,將無法被菌體內的蛋白酶所識別,防止被降解。(5)溴化氰能切斷肽鏈中甲硫氨酸羧基端的肽鍵,而β-半乳糖苷酶中含有多個甲硫氨酸,并且胰島素A、B鏈中不含甲硫氨酸,所以溴化氰只水解β-半乳糖苷酶不水解胰島素A、B鏈,從而能獲得完整的A鏈或B鏈。(6)胰島素分子含有兩條鏈,至少有2個游離氨基分別位于2條肽鏈的一端,并且R基團中可能也含有游離的氨基。 答案:(1)終止子　(2)RNA聚合　作為標記基因,將含有重組質粒的大腸桿菌篩選出來 (3)限制酶和DNA連接酶 (4)防止胰島素的A、B鏈被菌體內蛋白酶降解 (5)β-半乳糖苷酶中含多個甲硫氨酸,而胰島素A、B鏈中不含甲硫氨酸 (6)至少2個　兩條肽鏈的一端各有一個游離的氨基,氨基酸R基團中可能還含有游離的氨基 14.(xx江蘇高考T33)熒光原位雜交可用熒光標記的特異DNA片段為探針,與染色體上對應的DNA片段結合,從而將特定的基因在染色體上定位。請回答下列問題: (1)DNA熒光探針的制備過程如圖1所示,DNA酶Ⅰ隨機切開了核苷酸之間的 　　　　　　　鍵從而產生切口,隨后在DNA聚合酶Ⅰ作用下,以熒光標記的 　　　　　為原料,合成熒光標記的DNA探針。 (2)圖2表示探針與待測基因結合的原理。先將探針與染色體共同煮沸,使DNA雙鏈中　　　　　鍵斷裂,形成單鏈。隨后在降溫復性過程中,探針的堿基按照 　　　　　原則,與染色體上的特定基因序列形成較穩(wěn)定的雜交分子。圖中兩條姐妹染色單體中最多可有　　　　　條熒光標記的DNA片段。 (3)A、B、C分別代表不同來源的一個染色體組,已知AA和BB中各有一對同源染色體可被熒光探針標記。若植物甲(AABB)與植物乙(AACC)雜交,則其F1有絲分裂中期的細胞中可觀察到　　　　個熒光點;在減數(shù)第一次分裂形成的兩個子細胞中分別可觀察到　　　　　個熒光點。 【解析】本題考查基因工程中工具酶的作用機理、DNA分子雜交和減數(shù)分裂的相關知識。(1)由圖1可知,DNA酶Ⅰ使DNA鏈斷裂,即作用于相鄰脫氧核苷酸之間的磷酸二酯鍵;DNA合成原料為脫氧核苷酸。(2)通過熱變性,使DNA堿基對之間的氫鍵斷裂,復性時能重新形成氫鍵,并且遵循堿基互補配對原則,形成雜交DNA分子。兩條姐妹染色單體,含有4條模板鏈,最多可與4個被標記的DNA鏈結合形成4個熒光標記雜交DNA分子。(3)根據(jù)減數(shù)分裂,植物甲(AABB)形成的配子染色體組成為(AB),與植物乙(AACC)的配子(AC)受精后,合子染色體組成為(AABC),又由于AA和BB中各有一對同源染色體可被熒光探針標記,則AABC將會有3條染色體被標記,6條染色單體可以觀察到6個熒光點。AABC減數(shù)分裂時,AA兩個染色體組可以正常聯(lián)會,并且同源染色體分離,減數(shù)第一次分裂形成的兩個子細胞分別獲得一個A染色體組,而B染色體組內的染色體隨機進入兩個子細胞,因此其中一個子細胞含有A和B染色體組內2條能被標記的染色體,標記4個染色單體、可以看到4個熒光點,另一個子細胞只含有A中1條能被標記的染色體,2個染色單體可以觀察到2個熒光點。 答案:(1)磷酸二酯　脫氧核苷酸 (2)氫　堿基互補配對　4　(3)6　2和4 15.(xx重慶高考T8)某課題組為解決本地種奶牛產奶量低的問題,引進了含高產奶基因但對本地適應性差的純種公牛。 (1)擬進行如下雜交: ♂A(具高產奶基因的純種)♀B(具適宜本地生長基因的純種)→C 選擇B作為母本,原因之一是胚胎能在母體內正?！　　　　　　?。若C中的母牛表現(xiàn)為適宜本地生長,但產奶量并未提高,說明高產奶是　　　　　　性狀。為獲得產奶量高且適宜本地生長的母牛,根據(jù)現(xiàn)有類型,最佳雜交組合是　　　　　　　　,后代中出現(xiàn)這種母牛的概率是　　　　　　　(假設兩對基因分別位于不同對常染色體上)。 (2)用以上最佳組合,按以下流程可加速獲得優(yōu)良個體。 精子要具有受精能力,需對其進行　　　　　處理;卵子的成熟在過程　　　　 中完成。在過程④的培養(yǎng)基中含有葡萄糖,其作用是　　　　　　　　　　　 　　　　。為篩選出具有優(yōu)良性狀的母牛,過程⑤前應鑒定胚胎的　　　　。子代母牛的優(yōu)良性狀與過程　　　　　　的基因重組有關。 (3)為了提高已有胚胎的利用率,可采用　　　　　　技術。 【解題指南】(1)隱含信息:胚胎移植條件、體外受精的條件。 (2)關鍵知識:雜交育種原理與應用、體外受精技術、胚胎移植技術、胚胎分割技術。 【解析】本題考查基因的自由組合定律和胚胎工程。 (1)選擇B作為母本,原因之一是胚胎能在母體內正常生長發(fā)育或胚胎發(fā)育,即不發(fā)生免疫排斥且能發(fā)生生理組織聯(lián)系;由交配結果可知,高產奶和不適宜本地生長是隱性性狀;假設M/m控制產奶性狀,N/n控制適宜不適宜本地生長性狀,則牛A、B、C的基因型分別是:mmnn、MMNN、MmNn,因兩對基因分別位于不同對常染色體上,利用基因重組的原理,要獲得產奶量高且適宜本地生長的母牛,應選擇♂A與♀C雜交,即mmnnMmNn,后代中出現(xiàn)產奶量高且適宜本地生長的母牛的概率為1/2(mm)1/2(Nn)1/2(雌性)=1/8。 (2)精子在受精前需進行獲能處理,卵子的減數(shù)第二次分裂在受精作用即過程③中才得以完成;體外培養(yǎng)胚胎時,需在培養(yǎng)液中提供葡萄糖等物質以保證充足的能量供應。為篩選出具有優(yōu)良性狀的母牛,過程⑤前應鑒定胚胎的性別,以及是否具有高產奶和適宜本地生長等優(yōu)良基因,子代母牛的優(yōu)良性狀與過程②(產生mN卵子的減數(shù)分裂過程)的基因重組有關。 (3)利用胚胎分割,可同時獲得多個基因型相同的后代,提高了已有胚胎的利用率。 答案:(1)生長發(fā)育或胚胎發(fā)育　隱性　♂A♀C　1/8 (2)獲能或增強活力?、邸」┠堋⌒詣e、高產奶和適宜本地生長的基因?、? (3)胚胎分割 16.(xx天津高考T7)DHA對腦神經發(fā)育至關重要。以A、B兩種單細胞真核藻為親本,利用細胞融合技術選育高產DHA融合藻。兩種藻特性如下表。 親本藻 優(yōu)勢代 謝類型 生長速率 (g/L天) 固體培養(yǎng)基 上藻落直徑 DHA含量 (‰) A藻 自養(yǎng) 0.06 小 0.7 B藻 異養(yǎng) 0.14 大 無 據(jù)表回答: (1)選育的融合藻應具有A藻　　　　　　　　　　　　　　　　　　與B藻 　　　　　的優(yōu)點。 (2)誘導融合前需用纖維素酶處理兩種藻,其目的是獲得　　　　　。 (3)通過以下三步篩選融合藻,步驟　　　　　　　　　　　可淘汰B藻,步驟 　　　　　　　可淘汰生長速率較慢的藻落,再通過步驟　　　　　獲取生產所需的融合藻。 步驟a:觀察藻落的大小 步驟b:用不含有機碳源(碳源——生物生長的碳素來源)的培養(yǎng)基進行光照培養(yǎng) 步驟c:測定DHA含量 (4)以獲得的融合藻為材料進行甲、乙、丙三組試驗,結果如下圖。 ①甲組條件下,融合藻產生[H]的細胞器是　　　　　　　　;丙組條件下產生ATP的細胞器是　　　　　。 ②與甲、丙兩組相比,乙組融合藻生長速率較快,原因是在該培養(yǎng)條件下　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 甲、乙兩組DHA產量均較高,但實際生產中往往采用甲組的培養(yǎng)條件,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【解題指南】(1)關鍵知識:酶的專一性、光合作用、細胞呼吸等。 (2)圖表信息:表格內含A藻、B藻各自的優(yōu)點,坐標圖內含融合藻在不同培養(yǎng)條件下的生長速率和DHA含量。 【解析】(1)A藻的優(yōu)點是產生DHA和自養(yǎng)特性(不需添加有機物可降低成本),B藻的優(yōu)點是快速生長。(2)纖維素酶可破壞細胞壁獲得原生質體。(3)B藻是異養(yǎng)生物,使用不含有機碳源的培養(yǎng)基進行光照既可將其淘汰;觀察菌落大小,可淘汰A藻;再通過測定DHA含量可獲取生產上所需的融合藻。(4)①甲組條件下,融合藻既可進行光合作用,又可進行細胞呼吸,故產生[H]的細胞器是葉綠體和線粒體;丙組條件下融合藻僅進行細胞呼吸,故產生ATP的細胞器是線粒體。②乙組培養(yǎng)基上有葡萄糖,可異養(yǎng),又有光照,可自養(yǎng),故比甲、丙組生長速率快;甲組是光能自養(yǎng),不需要添加葡萄糖,能降低成本,也可防止其他雜菌生長,所以常用于實際生產中。 答案:(1)產生DHA,自養(yǎng)特性　快速生長 (2)原生質體　(3)b　a　c (4)①線粒體、葉綠體　線粒體　②融合藻既能光能自養(yǎng)又能異養(yǎng)　融合藻利用光能和簡單的無機物即能生長,不需添加葡萄糖,可降低成本,也可防止雜菌生長 17.(xx天津高考T8)纖維素分子不能進入酵母細胞。為了使酵母菌能夠利用環(huán)境中的纖維素為原料生產酒精,構建了含3種不同基因片段的重組質粒。下面是酵母菌轉化及纖維素酶在工程菌內合成與運輸?shù)氖疽鈭D。 據(jù)圖回答: (1)本研究構建重組質粒時可選用四種限制酶,其識別序列如下圖,為防止酶切片段的自身連接,可選用的限制酶組合是　　　或　　　　　。 A.①②　　　B.①③　　　C.②④　　　D.③④ (2)設置菌株Ⅰ為對照,是為了驗證　　　　　　　　　不攜帶纖維素酶基因。 (3)纖維素酶基因的表達包括　　　　　和　　　　　過程。與菌株Ⅱ相比,在菌株Ⅲ、Ⅳ中參與纖維素酶合成和分泌的細胞器還有　　　　　　　　　　　　 　　　　　。 (4)在以纖維素為唯一碳源的培養(yǎng)基上分別培養(yǎng)菌株Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ,菌株　　　　 　　　　　　不能存活,原因是　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)酵母菌生成酒精的細胞部位是　　　　　　,產生酒精時細胞的呼吸方式是　　　　　　。在利用纖維素生產酒精時,菌株Ⅳ更具優(yōu)勢,因為導入的重組質粒含有　　　　　　　,使分泌的纖維素酶固定于細胞壁,減少因培養(yǎng)液更新而造成的酶的流失,提高酶的利用率。 【解題指南】(1)關鍵知識:基因的表達、分泌蛋白的合成和運輸、無氧呼吸。 (2)圖示信息:轉基因示意圖菌株Ⅰ為對照;菌株Ⅱ能合成纖維素酶但不能運輸?shù)郊毎?菌株Ⅲ能合成纖維素酶也能運輸?shù)郊毎?菌株Ⅳ能合成纖維素酶也能往外運輸,最終附著在細胞壁上。 【解析】本題考查基因的表達過程、細胞器之間的協(xié)調配合、細胞呼吸等知識和識圖分析能力。(1)為防止酶切片段的自身連接,兩種酶切出的黏性末端堿基序列應不同。(2)設置菌株Ⅰ為空白對照,以證實質粒DNA和酵母菌基因組不攜帶纖維素酶基因。(3)基因的表達包括轉錄和翻譯兩個步驟。與菌株Ⅱ相比,菌株Ⅲ、Ⅳ因有信號肽編碼序列,合成的纖維素酶需加工分泌,所以還需內質網和高爾基體。(4)因為纖維素分子不能進入細胞,菌株Ⅱ缺少信號肽,因此該菌株合成的纖維素酶不能分泌到細胞外,故在以纖維素為唯一碳源的培養(yǎng)基上不能存活。(5)酵母菌無氧呼吸產生酒精,場所是細胞質基質;由圖示可知菌株Ⅳ比菌株Ⅲ多了A基因片段,可推知在利用纖維素生產酒精時,菌株Ⅳ更具有優(yōu)勢,可以使合成的纖維素酶附著在細胞壁上,減少培養(yǎng)液更新造成的酶流失,比菌株Ⅲ更占優(yōu)勢。 答案:(1)B(或C)　C(或B) (2)質粒DNA和酵母菌基因組 (3)轉錄　翻譯　內質網、高爾基體 (4)Ⅱ　缺少信號肽編碼序列,合成的纖維素酶不能分泌到細胞外,細胞無可利用的碳源 (5)細胞質基質　無氧呼吸　A基因片段 18.(xx四川高考T9)將蘇云金桿菌Bt蛋白的基因導入棉花細胞中,可獲得抗棉鈴蟲的轉基因棉,其過程如下圖所示(注:農桿菌中Ti質粒上只有T-DNA片段能轉移到植物細胞中)。 (1)過程①需用同種　　　　　　　　酶對含Bt基因的DNA和Ti質粒進行酶切。為將過程②獲得的含重組質粒的農桿菌篩選出來,應使用　　　　　培養(yǎng)基。 (2)過程③中將棉花細胞與農桿菌混合后共同培養(yǎng),旨在讓　　　　　進入棉花細胞;除盡農桿菌后,還須轉接到含卡那霉素的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng),目的是　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)若過程④僅獲得大量的根,則應在培養(yǎng)基中增加　　　　　　　　　　　　 以獲得芽;部分接種在無激素培養(yǎng)基上的芽也能長根,原因是　　　　　　　。 (4)檢驗轉基因棉的抗蟲性狀,常用方法是　　　　　。種植轉基因抗蟲棉能減少　　　　　的使用,以減輕環(huán)境污染。 【解題指南】(1)題干關鍵信息:只有T-DNA片段能轉移,“Bt”代表“Bt基因”,“KmR”代表“卡那霉素抗性基因”。 (2)關鍵知識:基因工程、植物組織培養(yǎng)。 【解析】本題考查基因工程工具酶、農桿菌轉化法的原理、目的基因的檢測與鑒定及植物組織培養(yǎng)過程中的激素應用。(1)過程①需用同種限制性核酸內切酶對含Bt基因的DNA和Ti質粒進行酶切,以產生相同的黏性末端,有利于連接。使用含卡那霉素的選擇培養(yǎng)基,可將過程②獲得的含重組質粒的農桿菌篩選出來。(2)過程③中將棉花細胞與農桿菌混合后共同培養(yǎng),旨在讓T-DNA進入棉花細胞,實現(xiàn)目的基因的轉移;除盡農桿菌后,還須轉接到含卡那霉素的培養(yǎng)基上繼續(xù)培養(yǎng),目的是篩選獲得T-DNA片段的植物細胞進行植物組織培養(yǎng)。(3)植物組織培養(yǎng)中生長素濃度高于細胞分裂素時用于誘導根的分化,細胞分裂素濃度高于生長素時用于誘導不定芽的產生,所以若過程④僅獲得大量的根,則應在培養(yǎng)基中增加細胞分裂素濃度以獲得芽;芽頂端合成的生長素向基部運輸,可促進根的分化。(4)檢驗轉基因棉的抗蟲性狀,常用方法是投放棉鈴蟲,使其食用看效果。種植轉基因抗蟲棉能減少農藥的使用,以減輕環(huán)境污染。 答案:(1)限制性核酸內切　選擇 (2)T-DNA　篩選獲得T-DNA片段的植物細胞 (3)細胞分裂素濃度　芽頂端合成的生長素向基部運輸,促進根的分化 (4)投放棉鈴蟲　農藥 19.(xx海南高考T31)【生物-選修3:現(xiàn)代生物科技專題】 在體內,人胰島素基因表達可合成出一條稱為前胰島素原的肽鏈,此肽鏈在內質網中經酶甲切割掉氨基端一段短肽后成為胰島素原,進入高爾基體的胰島素原經酶乙切割去除中間片段C后,產生A、B兩條肽鏈,再經酶丙作用生成由51個氨基酸殘基組成的胰島素。目前,利用基因工程技術可大量生產胰島素?；卮鹣铝袉栴}: (1)人體內合成前胰島素原的細胞是　　　　　　,合成胰高血糖素的細胞是　　　　　　。 (2)可根據(jù)胰島素原的氨基酸序列,設計并合成編碼胰島素原的　　　　　　序列,用該序列與質粒表達載體構建胰島素原基因重組表達載體。再經過細菌轉化、篩選及鑒定,即可建立能穩(wěn)定合成　　　　　　的基因工程菌。 (3)用胰島素原抗體檢測該工程菌的培養(yǎng)物時,培養(yǎng)液無抗原抗體反應,菌體有抗原抗體反應,則用該工程菌進行工業(yè)發(fā)酵時,應從　　　　　　中分離、純化胰島素原。胰島素原經酶處理便可轉變?yōu)橐葝u素。 【解題指南】(1)題干關鍵信息:“基因工程技術可大量生產胰島素”。 (2)關鍵知識:基因工程的操作流程、目的基因產物的分離、純化。 【解析】本題主要考查基因工程的有關內容。 (1)由題干信息可知,前胰島素原在細胞內經加工后成為胰島素,人體合成胰島素的細胞是胰島B細胞,所以合成前胰島素原的細胞也是胰島B細胞;而胰島A細胞合成的激素是胰高血糖素。 (2)真核生物的目的基因可用人工合成的方法合成,可根據(jù)胰島素原的氨基酸序列,設計并合成編碼胰島素原的DNA序列(即目的基因);合成的DNA序列經過修飾與質粒構建胰島素原基因表達載體,導入細菌體內,經轉化后篩選鑒定,最終得到能穩(wěn)定合成胰島素原的基因工程菌。 (3)由題目信息可知,培養(yǎng)液無抗原抗體反應,菌體有抗原抗體反應,所合成的胰島素原存在于菌體內,所以用該工程菌進行工業(yè)發(fā)酵時,應從菌體中分離、純化胰島素原,經酶處理便可轉變?yōu)橐葝u素。 答案:(1)胰島B細胞　胰島A細胞 (2)DNA　胰島素原　(3)菌體 20.(xx安徽高考T31Ⅱ)科研人員采用轉基因體細胞克隆技術獲得轉基因綿羊,以便通過乳腺生物反應器生產人凝血因子IX醫(yī)用蛋白,其技術路線如圖。 (1)由過程①獲得的A為　　　　　　　　　　　。 (2)在核移植之前,必須先去掉受體卵母細胞的核,目的是　　　　　　　。受體應選用　　　　期卵母細胞。 (3)進行胚胎移植時,代孕母羊對移入子宮的重組胚胎基本上不發(fā)生　　　　　,這為重組胚胎在代孕母羊體內的存活提供了可能。 (4)采用胎兒成纖維細胞進行轉基因體細胞克隆,理論上可獲得無限個轉基因綿羊,這是因為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 【解題指南】(1)圖示信息:構建基因表達載體、導入受體細胞、通過核移植技術培育轉基因動物。 (2)隱含信息:核移植時取材的原因、胚胎移植時供體與受體的選擇技巧。 【解析】本題主要考查基因工程操作步驟、核移植技術、胚胎移植知識。 (1)由題圖信息可知,①表示將人凝血因子IX基因與運載體結合,并且獲得含有人凝血因子IX基因的基因表達載體A。 (2)為了保證重組細胞中的核遺傳物質來自整合有目的基因的成纖維細胞,在核移植之前,必須先去掉受體卵母細胞的細胞核。MⅡ期卵母細胞中不僅含有重組需要的因子,而且細胞已達到成熟狀態(tài),所以受體選用MⅡ期卵母細胞。 (3)進行胚胎移植時,代孕母羊對移入子宮的重組胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應,這為重組胚胎在代孕母羊體內的存活提供了可能。 (4)整合有目的基因的成纖維細胞可進行傳代培養(yǎng),通過傳代培養(yǎng)可產生大量整合有目的基因的成纖維細胞用于核移植,理論上可以不斷采用胎兒成纖維細胞進行轉基因體細胞克隆,最終獲得無限個轉基因綿羊。 答案:(1)含目的基因的表達載體　(2)保證核遺傳物質來自含目的基因的成纖維細胞　MⅡ (3)免疫排斥反應　(4)整合有目的基因的成纖維細胞可進行傳代培養(yǎng)