1、高考生物二轮专题15现代生物科技专题限时规范训练十五(建议用时： 30 分钟 )1(2019 聊城市一模 )基因工程自 20 世纪 70 年代兴起后， 目前已成为生物科学的核心技术，并在农牧业、工业、环境、能源和医药卫生等方面展示出了美好的前景。请回答下列问题：(1)不 同 生 物 的 基 因 可 以 “ 拼 接 ” 成 功 ， 从 生 物 进 化 的 角 度 说 明 ；外源基因可以在不同物种的受体细胞内成功表达，说明了 。人工合成的目的基因不能直接导入受体细胞，其原因是 ( 答出两点即可 )。(2)利用转基因技术培育抗虫番茄时， 需要利用 PCR 技术扩增抗虫毒蛋白基因， 可以根据 序列合成
2、引物。如图中 A 、 B 、 C、 D 四种单链 DNA 片段中应选取 作为引物 (DNA 复制方向总是从 5向 3延伸 )。将抗虫毒蛋白基因导入到番茄细胞最常用的方法是农杆菌转化法，该方法是利用 Ti 质粒上的 T- DNA 片段 的功能。(3)人体的遗传性疾病很难用一般药物进行治疗，基因工程的兴起迎来了基因治疗的曙光 。 血 友 病 是 一 种 伴 X染 色 体 隐 性 遗 传 病 ， 其 基 因 治 疗 的 基 本 思 路 是解析： (1)不同生物的基因可以 “拼接 ”成功，从生物进化的角度说明这些生物具有共同的原始祖先； 外源基因可以在不同物种的受体细胞内成功表达， 说明了生物共用一套
3、遗传密码。 由于人工合成的目的基因无复制原点、 无表达所需的启动子等， 因此人工合成的目的基因不能直接导入受体细胞。 (2)利用 PCR 技术扩增目的基因，可以根据目的基因的核苷酸序列合成引物。 DNA 复制只能从 5到 3 ，因此构建前利用 PCR 技术扩增抗虫毒蛋白基因时，可以从图中 A、 B、 C、 D 四种单链 DNA 片段中选取 B 和 C 作为引物。农杆菌转化法是利用 Ti 质粒上的 T-DNA 片段可转移至受体细胞， 并且整合到受体细胞染色体的 DNA 上的功能。 (3)血友病是一种伴 X 染色体隐性遗传病，其基因治疗是将正常的显性基因导入到血友病患者体内，使该基因的表达产物发挥
4、功能，从而达到治疗疾病的目的。答案： (1)这些生物具有共同的原始祖先 生物共用一套遗传密码 人工合成的目的基并且整合到受体细胞染色体的 DNA 上 (3)将正常基因导入病人体内， 使该基因的表达产物发挥功能2(2019 聊城市二模 )型干扰素是效应 T 细胞分泌的一种淋巴因子，可用于治疗病毒感染和癌症，通常只能从人体内获得，产量小、体外保存相当困难。若将其分子上的一个半胱氨酸替换为丝氨酸，在 70 条件下可以保存半年。用现代生物工程技术生产该种单克隆型干扰素已成为一种发展趋势。回答下列问题：(1)蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过 ，对现有蛋白质进行改造或制
5、造新的蛋白质。若将干扰素的一个半胱氨酸替换为丝氨酸，所推测出的脱氧核苷酸序列不止一种，其原因是(2)人工合成该种型干扰素基因后， 可利用 PCR 技术对其扩增， 该技术需要合成两种引物，其原因是(3)诱 导 效 应 T 细 胞 与 骨 髓 瘤 细 胞 融 合 的 化 学 试 剂 是 。 杂 交 瘤 细 胞 具 有 的 特 点 是(4)从融合的细胞中筛选出分泌该种型干扰素的杂交瘤细胞，所采用的技术是 。 体 外 培 养 杂 交 瘤 细 胞 时 ， 需 要 向 培 养 液 中 添 加 动 物 血 清 ， 其 作 用 是解析： (1)蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通
6、过基因合成或基因修饰，对现有蛋白质进行改造或制造新的蛋白质。由于密码子的简并性，若将干扰素的一个半胱氨酸替换为丝氨酸，所推测出的脱氧核苷酸序列不止一种。 (2)人工合成该种 型干扰素基因后，可利用 PCR 技术对其扩增，由于基因的两条反向平行的链都可作为模板，其碱基序列不同。需要根据一段已知的目的基因的核苷酸序列合成两种引物，来进行子链延伸。 (3)诱导效应 T 细胞与骨髓瘤细胞融合的化学试剂是聚乙二醇。该杂交瘤细胞是骨髓瘤细胞和效应 T 细胞融合产生的，故既能迅速大量繁殖，又能产生专一的淋巴因子。 (4)需要经过抗原抗体杂交即专一抗体检测，从融合的细胞中筛选出分泌该种 型干扰素的杂交瘤细胞。
7、 体外培养杂交瘤细胞时， 需要向培养液中添加动物血清， 它可以补充合成培养基缺乏的营养物质和微量元素。答案： (1)基因修饰或基因合成 密码子具有简并性 (或：丝氨酸有多种密码子 ) (2)基因的两条反向平行的链都可作为模板， 其碱基序列不同 (3)聚乙二醇 (PEG) 既能迅速大量繁殖，又能产生专一的淋巴因子 (4)抗原抗体杂交 补充合成培养基缺乏的营养物质和 微量元素3(2019 青岛市二模 )人组织纤溶酶原激活物 (htPA) 是一种糖蛋白，具有很高的药用价值，可以通过生物工程大量生产。下图为含 htPA 基因的表达载体。请回答下列相关问题：(1)限制酶主要是从 中获得，其特点是能够识别
8、 DNA 分子的 ，并在特定位点切割 DNA。质粒 DNA 分子上有一个或至多个限制酶切割位点，其作用是(2)构建基因组文库是获取目的基因的常用方法，与基因组文库相比，cDNA 文库的基数相对要少，原因是(3)作为受体细胞的酵母菌缺失 URA3 基因，必须在含有尿嘧啶的培养基中才能存活，因此，图示表达载体上的 URA3 基因可作为 ，供鉴定和选择；为了筛选出成功导入表达载体的酵母菌，所使用的培养基 (填 “需要 ”或 “不需要 ”) 添加尿嘧啶。(4)若要在羊乳中获得 htPA，为了获得转基因母羊，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行 。 若在转 htPA 基因羊的羊乳中检测到 ， 说明目的
9、基因成功表达。解析： (1)限制酶主要是从原核生物 (或原核细胞 )中分离纯化出来的。 每一种限制性酶可以识别特定的 (脱氧 )核苷酸序列。质粒 DNA 分子可用作载体，其上有一个至多个限制酶切割位点，其作用是供外源 DNA 片段 (基因 )插入。 (2)cDNA 文库只能收集到生物发育到某时期已发生转录的基因 (而基因组文库能收集到全部基因 )，故与基因组文库相比， cDNA 文库的基因数相对要少。 (3)图示表达载体上的 URA3 基因可作为标记基因，供鉴定和选择；由于缺失 URA3 基因的酵母菌必须在含有尿嘧啶的培养基中才能存活， 重组质粒中含有 URA3基因， 为了筛选出成功导入表达载
10、体的酵母菌， 所使用的培养基不需要添加尿嘧啶， 如果能存活，说明导入成功；如不能存活，说明没有导入成功。 (4)只有母羊能分泌乳汁，为了获得母羊，移植前需对已成功转入目的基因的胚胎进行性别鉴定；若在转 htPA 基因母羊的羊乳中检测到 htPA( 或人组织纤溶酶原激活物 )，说明目的基因成功表达。答案： (1)原核生物 (或原核细胞 ) 特定的 (脱氧 )核苷酸序列 供外源 DNA 片段 (基因 )插入 (2)cDNA 文库只能收集到生物发育到某时期已发生转录的基因 (而基因组文库能收集到全部基因 ) (3)标记基因 不需要 (4)性别鉴定 htPA( 或人组织纤溶酶原激活物 )4(2019
11、大连二模 )马铃薯是一种 “高性价比农作物 ”。 2015 年我国启动马铃薯主粮化战略，让马铃薯逐渐成为水稻、小麦、玉米外的又一主粮。但是目前生产上应用的马铃薯均为无性繁殖品种，连年种植产量降低。现采用植物细胞工程解决这一问题。(1)植 物 细 胞 工 程 最 基 本 技 术 的 理 论 基 础 是(2)研究人员常在热处理马铃薯母株后，剥离并接种 到培养基，经细胞的 过程形成脱毒苗。 热处理温度 (40 )下并不能杀死病毒， 但可以使马铃薯母株内的病毒 ，失去传染能力。(3)马铃薯幼苗是否脱毒可以使用 观察，检查是否有病毒粒子的存在；还可以运用 的方法，用已知病毒的抗血清来鉴定未知病毒的种类。
12、(4)利用植物细胞工程可以培育马铃薯新品种。用甲基磺酸乙酯对 进行处理，经诱导分化和筛选，可培育出抗病、高产的突变体。二倍体马铃薯野生种有许多优良基因，与四倍体栽培种很难杂交成功，可以通过 技术，培育出六倍体新品种。解析： (1)植物细胞工程最基本技术是植物组织培养，植物组织培养的原理是植物细胞的全能性。 (2)由于茎尖或根尖几乎无病毒，故可以取茎尖经脱分化和再分化过程形成脱毒苗。 热处理温度 (40 )下并不能杀死病毒， 但可以使马铃薯母株内的病毒增殖缓慢或停止增殖，失去传染能力。 (3)马铃薯幼苗是否脱毒可以使用电子显微镜观察，检查是否有病毒粒子的存在；还可以运用抗原抗体杂交的方法，用已知
13、病毒的抗血清 (含抗体 )来鉴定未知病毒的种类。 (4)用甲基磺酸乙酯对愈伤组织进行处理，经过再分化和筛选，可培育出抗病、高产的突变体。 二倍体马铃薯野生种有许多优良基因， 与四倍体栽培种存在生殖隔离， 很难杂交成功， 可以通过植物体细胞杂交技术， 培育出六倍体新品种。 因为植物体细胞杂交可以克服远缘杂交不亲和的障碍。答案： (1)植物细胞的全能性 (2)茎尖 (分生组织 ) 脱分化和再分化 增殖缓慢或停止增殖 (3)电子显微镜 抗原 抗体杂交 (4)愈伤组织 (处于不断分生状态的细胞 ) 植物体细胞杂交5(2019 广东佛山二质检 )回答下列问题：(1)用头发将蝾螈的受精卵横缢为有核和无核的
14、两半，有核的一半能分裂，无核的一半不能分裂。当有核的一半分裂到 16 32 个细胞时，科学家将其中一个细胞的细胞核挤到无核的一半，结果发现这一半也开始分裂，并且像有核的那一半一样，最终发育成正常的胚胎。科学家通过这个实验证明了 ，从而为核移植技术的发展奠定了理论基础。(2)进行体细胞核移植前，从具有优良性状的动物体中取体细胞进行培养，培养条件除营养、温度和 pH 适宜外，还应保证 (答出 3 点 )。核移植前还需对受体卵母细胞进行去核操作，其目的是(3)经核移植得到重组细胞后， 一般还需经过 等技术环节， 才能获得克隆动物。(4)体细胞的细胞核必须被移植到去核卵母细胞后才能表现出全能性，原因主
15、要是 。根据这一启示，请提出一种恢复体细胞分裂分化能力的新思路： 。解析： (1)用头发将蝾螈的受精卵横缢为有核和无核的两半，有核的一半能分裂，无核的一半不能分裂。当有核的一半分裂到 16 32 个细胞时，科学家将其中一个细胞的细胞核挤到无核的一半， 结果发现这一半也开始分裂， 并且像有核的那一半一样， 最终发育成正常的胚胎。 科学家通过这个实验证明了早期胚胎细胞的细胞核具有全能性， 从而为核移植技术的发展奠定了理论基础。 (2)进行体细胞核移植前，从具有优良性状的动物体中取体细胞进行培养，培养条件除营养、温度和 pH 适宜外，还应保证无菌、无毒、适宜气体环境。核移植前还需对受体卵母细胞进行去
16、核操作， 其目的是保证核移植的胚胎或动物的遗传物质主要来自供体。 (3)经核移植得到重组细胞后，一般还需经过早期胚胎培养、胚胎移植等技术环节，才能获得克隆动物。 (4)由于卵母细胞的细胞质含有促进细胞核全能性表达的物质，体细胞的细胞核必须被移植到去核卵母细胞后才能表现出全能性。 根据这一启示， 可从卵母细胞中分离出促进细胞核全能表达的物质， 将其导入到体细胞中， 从而恢复体细胞分裂分化能力。移植的胚胎或动物的遗传物质主要来自供体 (3)早期胚胎培养、胚胎移植 (4)卵母细胞的细胞质含有促进细胞核全能性表达的物质 从卵母细胞中分离出促进细胞核全能表达的物质，将其导入到体细胞中6(2019 泰安市
17、二模 )埃博拉病毒 (EBO) 呈纤维状， EBO 衣壳外有包膜，包膜上有 5种蛋白棘突 (VP 系列蛋白和 GP 蛋白 )，其中 GP 蛋白最为关键，能被宿主细胞强烈识别。请回答下列问题：(1)要获得编码 GP 蛋白抗原的基因疫苗，首先要提取出病原体的 RNA，并利用 RNA经 合成 DNA， 构建 cDNA 文库。 cDNA 文库中的基因 (填 “可以 ”“ 不可以 ”或 “部分 ”) 进行物种间的基因交流。(2)为了从牛分泌的乳汁中提取 GP 蛋白， 需将 GP 蛋白基因通过 (方法 )导入牛受精卵中。在基因导入牛受体细胞前，基因的首段必须含有使其仅能在牛的乳腺细胞中特异性表达的 ，驱动
18、转录过程。转基因牛是否培育成功，可以通过 技术从分子水平上进行检测。(3) 以 GP 蛋白作为疫苗比利用毒性减弱的埃博拉病毒作疫苗更安全，其原因是(4)科研人员利用经 EBO 免疫后小鼠的 与小鼠的骨髓瘤细胞进行融合以形成杂交瘤细胞，培养后可以获得纯净的单一品种抗体，其特点是 ，可以用此抗体与药物制成 “生物导弹 ”抗击 EBO。解析： (1)以 RNA 为模板合成 DNA 的过程为逆转录过程， 该过程需要逆转录酶的催化；cDNA 文库中的基因可以进行物种间的基因交流。 (2)将目的基因导入动物受体细胞一般采用显微注射法。为了从牛分泌的乳汁中生产 GP 蛋白，在基因导入牛受体细胞前，基因的首段
19、必须含有使其仅能在牛的乳腺细胞中特异性表达的 (乳腺蛋白基因的 )启动子， 才能驱动转录过程。 (3)以 GP 蛋白作为疫苗比减毒的艾埃博拉病毒疫苗更安全，其原因是 GP 蛋白自身没有感染能力，但保留有抗原特性。 (4)科研人员利用经 EBO 免疫后小鼠的 B 淋巴 (效应 B或浆 )细胞与鼠的骨髓瘤细胞进行杂交，筛选后进一步培养的是杂交瘤细胞，杂交瘤细胞既能产生单一抗体，又能在体外快速增殖。可以用杂交瘤细胞产生的抗体与药物制成 “生物导弹 ” ，抗击 EBO 。答案： (1)逆转录 可以 (2)显微注射法 启动子 抗原 抗体杂交 (3)GP 蛋白自身没有感染能力，但保留了抗原特性 (4)B
20、淋巴细胞 特异性强、灵敏度高、并可大量制备7(2019 山西联考 )曾有科学家用 “基因敲除 ”的方法生成嵌合体小鼠。 具体过程是将外源基因整合到小鼠胚胎干细胞的 DNA 序列中， 使某一个基因被取代或破坏而失活， 形成杂 合体细胞，然后将其植入小鼠的早期胚胎，生成嵌合体小鼠。请回答下列问题：(1)将外源基因整合到小鼠细胞的 DNA 序列中 (填 “属于 ”或 “不属于 ”) 基因突变。(2)在基因敲除过程中要用到的酶有 、 等。(3)要检测外源基因是否整合到小鼠胚胎干细胞的 DNA 序列中，常用的方法是 。(4)嵌合体小鼠的生成涉及到的生物工程技术有 、 、 等。(5)基因敲除技术有利于人类
21、对某些遗传因素引发的疾病进行研究，下列疾病中，可能利用基因敲除技术治疗的有 。A囊性纤维病 B 21 三体综合征C猫叫综合征 D镰刀型细胞贫血症解析： (1)把外源基因整合到小鼠细胞的 DNA 序列中属于基因重组，不属于基因突变。(2)“基因敲除 ”具体过程是将外源基因整合到小鼠胚胎干细胞的 DNA 序列中， 使某一个基因被取代或破坏而失活， 形成杂合体细胞， 此过程中在对外源基因进行剪切和拼接时要用到限制性核酸内切酶和 DNA 连接酶。 (3)要检测外源基因是否整合到小鼠胚胎干细胞的 DNA 序列中，常用的方法是 DNA 分子杂交。 (4)嵌合体小鼠的生成要用到基因工程、动物细胞培养、早期胚
22、胎培养、胚胎移植等生物工程技术。 (5)基因敲除技术可能用于治疗单基因遗传病，而 21 三体综合征和猫叫综合征是染色体异常遗传病，故可利用基因敲除技术治疗的有A、 D。答案： (1)不属于 (2)限制性核酸内切酶 DNA 连接酶(3)DNA 分子杂交 (4)基因工程 动物细胞培养 早期胚胎培养 (5)A、 D8(2019 江西省名校联考 )草莓原产南美，被我国各地广为栽培，其营养价值高，且有多种保健功效，却易受病毒感染。科学家常采用两种方法培育草莓新品种：其一，将草莓轻型黄边病毒的外壳蛋白基因 (SMYELV- CP)导入草莓基因组中培育转基因抗病毒草莓；其二，培育草莓脱毒苗。回答下列问题：(
23、1)在培育转基因抗病毒草莓过程中，为保证 SMYELV- CP 的正常表达，基因表达载体上 SMYELV- CP 的首端应含有 ，能被受体细胞的 所识别，以便催化转录过程。(2)将目的基因导入草莓植株的细胞常采用农杆菌转化法。 需先用 Ca2 溶液处理农杆菌，使细胞处于一种 的生理状态，这种细胞称为感受态细胞。(3)获得的转基因草莓植株是否具有抗黄边病毒的特性，往往需要进行个体生物学水平鉴定，其实验思路是(4) 若 要 培 育 草 莓 脱 毒 苗 ， 通 常 采 取 植 株 ( 部 位 ) 进 行 组 织 培 养 ， 原 因 是(5)我国西北一些地区曾大量种植草莓，后却被硬性规定种植属于乔木的
24、杨树，但由于降雨量少，致使许多地方的杨树长成半死不活的 “小老头 ”状，结果防护林成了残败的 “灰色长城 ”，其失败的原因主要是违背了生态工程的 原理。解析： (1)培育转基因抗病毒草莓时，为保证 SMYELV- CP 的正常表达，基因表达载体上 SMYELV- CP 的首端应含有启动子， 启动子是 RNA 聚合酶识别和结合的位点， 可以驱动转录。 (2)农杆菌转化法中，首先要将目的基因导入农杆菌细胞中，需先用 Ca2 溶液处理农杆菌， 使细胞处于感受态即一种能吸收周围环境中 DNA 分子的生理状态。 (3)获得的转基因草莓植株是否具有抗黄边病毒的特性， 需要对转基因草莓植株和未转基因草莓植株
25、进行轻型黄边病毒接种实验，观察并比较两者植株抗病毒的情况。(4)若要培育草莓脱毒苗。通常采取植株茎尖或根尖进行组织培养， 因为茎尖 (或根尖 )的病毒极少， 甚至无病毒。 (5)我国西北一些地区曾大量种植草莓， 后却被硬性规定种植属于乔木的杨树， 但由于降雨量少， 致使许多地方的杨树长成半死不活的 “小老头 ”状， 结果防护林成了残败的 “灰色长城 ”， 其失败的原因是杨树不适应当地环境，主要是违背了生态工程的协调与平衡原理 (即生物需要适应本地环境且不能超过环境容纳量 )。答案： (1)启动子 RNA 聚合酶 (2)能吸收周围环境中 DNA 分子 (3)对转基因草莓植株和未转基因草莓植株进行轻型黄边病毒接种实验， 观察并比较两者植株抗病毒的情况 (4)茎尖 (或根尖 ) 茎尖 (或根尖 )的病毒极少，甚至无病毒 (5)协调与平衡
