押第25题生物技术与工程模块（原卷版）_2024年新高考资料_5.2024三轮冲刺_备战2024年高考生物临考题号押题（辽宁、黑龙江、吉林专用）322857720

押辽宁卷非选择题（黑龙江、吉林适用） 押第 25 题 生物技术与工程模块 押题探究：题号定位、考点押题，高效冲刺 解题秘籍：传统发酵食品的制作+微生物的利用+细胞工程+胚胎工程+基因工程 真题回顾：回顾历年真题，循规探秘，临考提升 押题冲关：临考必刷，高效抢分 核心考点 考情统计 押题预测 备考策略 1发酵技术及微生物培养。 1.发酵技术、细胞工程、胚胎工程的 2.植物组织培养和植物体细 命题多以选择题呈现，基因工程的命 胞杂交技术。3.动物细胞工 2023·辽宁卷25 2022·辽宁卷24 题多以简答题呈现。 程。4.胚胎工程的理论基础 发酵工程、 2021·辽宁卷24 2.试题情境以下列几种居多：(1)以单 及应用。5.基因工程的基本 生物工程 2024九省联考东三省 克隆抗体为情境考查细胞工程。 工具、操作程序及应用。 25 (2)以胚胎移植为情境考查胚胎工程。 6.DNA的粗提取与鉴定。 (3)最新的文献资料为情境考查基因工 7.DNA片段的扩增及电泳鉴 程。 定。8.蛋白质工程。9.生物 技术的安全性与伦理问题。 1．传统发酵食品的制作 (1)果酒制作的三个方面 ①菌种来源：酒精发酵的菌种来自附着在果皮上的野生酵母菌。 ②发酵原理：酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸并进行大量繁殖，在无氧条件下进行无氧呼吸产生酒精。③酒精的检测：在酸性条件下，重铬酸钾可与酒精反应呈现灰绿色。 (2)果醋的制作原理：醋酸发酵是需氧发酵，需要不断通入无菌空气。 (3)泡菜制作 ①菌种来源：制作泡菜的菌种主要来自植物体表面的天然的乳酸菌。 ②发酵原理：乳酸菌在无氧条件下能将葡萄糖分解成乳酸。 2．微生物的利用 (1)培养基 ①培养基的概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。 ②培养基的营养成分：培养基可为微生物提供碳源、氮源、无机盐和水等主要营养物质。 (2)无菌技术 ①措施：无菌技术的主要措施包括消毒和灭菌。 ②常用方法：培养基灭菌常采用湿热灭菌(高压蒸汽灭菌)法，接种环灭菌常采用灼烧灭菌法。 (3)微生物的纯化与计数 ①纯化微生物的方法：常用平板划线法和稀释涂布平板法。 ②微生物的计数方法：常用显微镜直接计数法和稀释涂布平板法。 (4)微生物的筛选 ①尿素分解菌的筛选：以尿素为唯一氮源的选择培养基可以筛选能分解尿素的细菌。 ②尿素分解菌的鉴别：在以尿素为唯一氮源的选择培养基中添加酚红指示剂，可以鉴别分解尿素的细菌。 3．发酵工程的基本环节 选育菌种→扩大培养→配制培养基→灭菌→接种→发酵罐内发酵→分离、提纯产物→获得产品。 4．植物细胞工程——原理：植物细胞的全能性 (1)植物组织培养中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压。 (2)脱分化阶段不需要光，再分化阶段需要光。 (3)生长素与细胞分裂素的比值高时，促进根的分化、抑制芽的形成；比值低时，促进芽的分化、抑制根 的形成。 (4)体内细胞未表现全能性的原因：在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达。 5．植物体细胞杂交技术——原理：植物细胞的全能性、细胞膜的流动性 (1)原生质体融合成功的标志是再生出细胞壁。植物体细胞杂交完成的标志是培育出杂种植株。 (2)植物体细胞杂交的培养基中要添加蔗糖溶液且浓度略大于原生质体内的浓度，这样不仅能为原生质体 提供营养，还能维持一定的渗透压，使原生质体保持正常的形态。 6．动物细胞培养(以贴壁细胞为例)——原理：细胞增殖 (1)动物细胞培养过程 ①保障无菌、无毒的措施：对培养液和培养用具进行灭菌处理以及在无菌条件下进行操作，定期更换 培养液。 ②动物细胞培养所需气体主要有O 和CO。O 是细胞代谢所必需的，CO 的主要作用是维持培养液的pH。在 2 2 2 2 进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，并将它们置于含有95%空气和5%CO 的混合气体的CO 培 2 2 养箱中进行培养。 ③动物细胞培养过程中两次使用胰蛋白酶的作用不同。第一次：处理剪碎的组织，使其分散成单个细胞； 第二次：使贴壁生长的细胞从瓶壁上脱落下来分散成单个细胞。④区分原代培养和传代培养的关键：是否分瓶培养。 (2)干细胞 诱导多能干细胞(iPS细 比较项目 胚胎干细胞(ES细胞) 成体干细胞 胞) 由高度分化的组织细胞诱 来源 早期胚胎 成体组织或器官内 导形成 具有分化为成年动物体 具有组织特异性，只能 类似胚胎干细胞；诱导过 内的任何一种类型的细 分化成特定的细胞或组 程无须破坏胚胎，理论上 特点 胞，并进一步形成机体 织，不具有发育成完整 可以避免免疫排斥反应， 的所有组织和器官甚至 个体的能力 应用前景更广泛 个体的潜能 7．卵裂期胚胎发育过程中物质和体积变化的规律 (1)有机物：胚胎没有和母体建立联系，不能从母体获取有机物，而呼吸消耗一直进行，因此有机物总量 减少。 (2)细胞数目和体积：胚胎总体积不增加，但细胞数目增多，每个细胞体积减小。 (3)细胞中DNA含量：伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中核DNA含量保持相对 稳定。 8.胚胎移植中的四个注意点 第一次：用孕激素对受、供体进行同期发情处理； 两次激素使用 第二次：用促性腺激素处理使供体超数排卵 第一次：对收集的胚胎进行检查； 两次检查 第二次：对受体母畜是否妊娠进行检查 牛、羊要培养到桑葚胚或囊胚阶段； 移植时间不同 小鼠、家兔培养到桑葚胚前； 几乎所有动物都不能培养到原肠胚阶段再移植 胚胎由受精卵形成，属于有性繁殖； 繁殖方式 胚胎由核移植或胚胎分割形成，属于无性繁殖 9．PCR (1)原理：DNA半保留复制。 (2)条件：DNA模板、2种引物、耐高温的DNA聚合酶和4种脱氧核苷酸。 (3)扩增过程 过程 说明 图解 变性 温度超过90 ℃时，双链DNA解聚为单链温度下降到50 ℃左右时，两种引物通过 复性 碱基互补配对与两条单链DNA结合 温度上升到72 ℃左右时，溶液中的4种 脱氧核苷酸在耐高温的DNA聚合酶的作 延伸 用下，根据碱基互补配对原则合成新的 DNA链 (4)PCR过程的两点提醒 ①复性不一定均为引物与DNA模板结合。复性时，引物与DNA模板的结合是随机的，也存在DNA解开的两 条链的结合。 ②PCR反应的结果不都是所需的DNA片段。因为第一次循环得到的DNA片段只有一种引物，比所需的DNA 片段要长，从第二次循环才出现所需的DNA片段，这样的片段存在两种引物。 10．蛋白质工程 (1)目标：根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行设计改造。 (2)操作手段：改造或合成基因。 (3)设计流程：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到并改变 相对应的脱氧核苷酸序列(基因)或合成新的基因→获得所需要的蛋白质。 11．DNA的粗提取与鉴定的注意事项 (1)加入酒精和用玻璃棒搅拌时，动作要轻缓，以免加剧DNA分子的断裂，导致DNA分子不能形成丝状沉淀。 (2)本实验不能用哺乳动物成熟的红细胞作为实验材料，原因是哺乳动物成熟的红细胞无细胞核(无DNA)。 可选用鸡血细胞作为材料。 (3)鉴定DNA时，一支试管为对照组，另一支试管为实验组。两支试管中都先加入物质的量浓度为 2 mol/L 的NaCl溶液；在实验组试管中加入DNA丝状物，对照组不加；加入二苯胺试剂后沸水浴加热。结果可以看 到加入DNA丝状物的试管呈现蓝色，对照组无色。如果实验组蓝色较浅，说明提取出的DNA量太少。 12．DNA片段的扩增及电泳鉴定的注意事项 (1)为避免外源DNA等因素的污染，PCR实验中使用的微量离心管、枪头和蒸馏水等在使用前必须进行高压 灭菌处理。 (2)该实验所需材料可以直接从公司购买，缓冲液和酶应分装成小份，并在－20 ℃储存。使用前，将所需 试剂从冰箱拿出，放在冰块上缓慢融化。 (3)在向微量离心管中添加反应组分时，每吸取一种试剂后，移液器上的枪头都必须更换，避免试剂的污 染。 (4)在进行操作时，一定要戴好一次性手套。 (5)观察DNA带的分布及粗细程度来评价扩增的效果。 1. （2023·辽宁卷25）天然β淀粉酶大多耐热性差，不利于工业化应用。我国学者借助PCR改造β−淀粉酶基因，并将改造的基因与pln23质粒重组后导入大肠杆菌，最终获得耐高温的β−淀粉酶。回答下列 问题： （1）上述过程属于_________________工程。 （2）PCR中使用的聚合酶属于_________________（填写编号）。 ① 以DNA为模板的RNA聚合酶 ② 以RNA为模板的RNA聚合酶 ③ 以DNA为模板的DNA聚合酶 ④ 以RNA为模板的DNA聚合酶 （3）某天然β−淀粉酶由484个氨基酸构成，研究发现，将该酶第476位天冬氨酸替换为天冬酰胺，耐热 性明显提升。在图1所示的β−淀粉酶基因改造方案中，含已替换碱基的引物是_________________（填 写编号）。 （4）为了使上述改造后的基因能在大肠杆菌中高效表达，由图2所示的pln23质粒构建得到基因表达载体。 除图示信息外，基因表达载体中还应该有目的基因（即改造后的基因）和_________________。 （5）目的基因（不含EcoRI酶切位点）全长为1.5​kb，将其插入BamH Ⅰ位点。用EcoR Ⅰ酶切来自 于不同大肠杆菌菌落的质粒DNA，经琼脂糖凝胶电泳确定DNA片段长度，这一操作的目的是 ________________。正确连接的基因表达载体被EcoR Ⅰ酶切后长度为________________kb。 （6）采用PCR还能在分子水平上确定目的基因是否转录，根据中心法则，可通过_________________反应 获得PCR的模板。 2.（2022·辽宁卷24）某抗膜蛋白治疗性抗体药物研发过程中，需要表达N蛋白胞外段，制备相应的单克 隆抗体，增加其对N蛋白胞外段特异性结合的能力。Ⅰ．N蛋白胞外段抗原制备，流程如图1所示： Ⅱ．N蛋白胞外段单克隆抗体制备，流程如图2所示： （1）构建重组慢病毒质粒时，选用氨苄青霉素抗性基因作为标记基因，目的是_________。用脂质体将重 组慢病毒质粒与辅助质粒导入病毒包装细胞，质粒被包在脂质体 _________（填“双分子层中”或 “两层磷脂分子之间”）。 （2）质粒在包装细胞内组装出由_________组成的慢病毒，用慢病毒感染海拉细胞进而表达并分离、纯化 N蛋白胞外段。 （3）用N蛋白胞外段作为抗原对小鼠进行免疫后，取小鼠脾组织用_________酶处理，制成细胞悬液，置 于含有混合气体的_________中培养，离心收集小鼠的B淋巴细胞，与骨髓瘤细胞进行融合。 （4）用选择性培养基对融合后的细胞进行筛选，获得杂交瘤细胞，将其接种到96孔板，进行_________培 养。用_________技术检测每孔中的抗体，筛选既能产生N蛋白胞外段抗体，又能大量增殖的单克隆杂 交瘤细胞株，经体外扩大培养，收集_________，提取单克隆抗体。 （5）利用N蛋白胞外段抗体与药物结合，形成_________，实现特异性治疗。 3. （2021·辽宁卷24）PHB2蛋白具有抑制细胞增殖的作用。为初步探究某动物PHB2蛋白抑制人宫颈 癌细胞增殖的原因，研究者从基因数据库中获取了该蛋白的基因编码序列（简称pℎb2基因），大小为 0.9kb（1kb=1000碱基对），利用大肠杆菌表达该蛋白。回答下列问题： （1）为获取pℎb2基因，提取该动物肝脏组织的总RNA，再经 _________ 过程得到cDNA，将其作为 PCR反应的模板，并设计一对特异性引物来扩增目的基因。（1分） （2）图1为所用载体图谱示意图，图中限制酶的识别序列及切割位点见下表。为使pℎb2基因（该基因序 列不含图1中限制酶的识别序列）与载体正确连接，在扩增的pℎb2基因两端分别引入 _________ 和 _________ 两种不同限制酶的识别序列。经过这两种酶酶切的pℎb2基因和载体进行连接时，可选用 _________ （填“E.coliDNA连接酶”或“T DNA连接酶”）。 4相关限制酶的识别序列及切割位点 名称 识别序列及切割位点 名称 识别序列及切割位点 HindⅢ A↓AGCTT EcoRI G↓AATTC TTCGA↑A CTTAA↑G PvitⅡ C AG↓CTG PstI CTGC↓AG GTC↑GAC GA↑CGTC K pnI G↓GTACC BamHI G↓GATCC CCATG↑G CCTAG↑G 注：箭头表示切割位点（3分） （3）转化前需用CaCl 处理大肠杆菌细胞，使其处于 _________ 的生理状态，以提高转化效率。（1 2 分） （4）将转化后的大肠杆菌接种在含氨苄青霉素的培养基上进行培养，随机挑取菌落（分别编号为1、2、3、 4）培养并提取质粒，用（2）中选用的两种限制酶进行酶切，酶切产物经电分离，结果如图2， _________ 号菌落的质粒很可能是含目的基因的重组质粒。 注：M为指示分子大小的标准参照物；小于0.2kb的DNA分子条带未出现在图中（1分） （5）将纯化得到的PHB2蛋白以一定浓度添加到人宫颈癌细胞培养液中，培养24小时后，检测处于细胞 周期（示意图见图3）不同时期的细胞数量，统计结果如图4。分析该蛋白抑制人宫颈癌细胞增殖可能 的原因是将细胞阻滞在细胞周期的 _________ （填“G ”或“S”或“G /M”）期。 1 2（1分） 4.（2024九省联考东三省25）植物在高于胞内Na+浓度的环境下，SOS3和SOS2激活位于质膜上的转运 蛋白SOS1，SOS1通过SOS信号通路与胞质内Na+结合并将其排出细胞外，维持其正常生命活动。 回答下列问题： （1）植物利用SOS信号通路将Na+排出细胞外，这种运输方式的特点是_______________________。 （2）通过基因工程在水稻中过量表达SOS1蛋白，以期增强水稻抗盐能力。 ① 为获得编码SOS1蛋白的基因，可提取野生型水稻总RNA，通过_________________获得模板 DNA，再经PCR获得SOS1基因片段。 ② 测序表明，SOSI基因编码序列含有3444个核苷酸，其中A+T含量占53%，模板链中C含量为 26%，那么SOSl基因双链序列中G+C的含量为_________________%。 ③ 构建表达载体时，在下图所示载体含有的限制酶识别位点插入SOSI基因。序列分析发现SOSI基 因内部有XbaI的识别序列，为使载体中SOSI基因和绿色荧光蛋白基因正确表达，应在SOSl基因两 端分别添加_________________两种限制酶的识别序列，将SOSI基因插入载体前，应选用 _________________两种限制酶对载体酶切。 （3）重组质粒转化水稻后，选取可发绿色荧光的植株，鉴定其抗盐能力是否增强，采取的操作是 ________________________________________________。 （4）若发现水稻中过量表达SOSI基因并不能明显提高其抗盐能力，从信号通路角度分析，可能的原因是 _______________________________________________。1.工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定产品 的过程。利用微生物发酵制作酱油在我国具有悠久的历史。某企业通过发酵制作酱油的流程示意图如图。 回答下列问题: (1)米曲霉发酵过程中,加入大豆、小麦和麦麸可以为米曲霉的生长提供营养物质,大豆中的 可为米曲霉的生长提供氮源,小麦中的淀粉可为米曲霉的生长提供 。 (2)米曲霉发酵过程的主要目的是使米曲霉充分生长繁殖,大量分泌制作酱油过程所需的酶类,这些酶中的 、 能分别将发酵池中的蛋白质和脂肪分解成易于吸收、风味独特的成分,如将蛋白质分解为小分 子的肽和 。米曲霉发酵过程需要提供营养物质、通入空气并搅拌,由此可以判断米曲霉属于 (填“自养厌氧”“异养厌氧”或“异养好氧”)微生物。 (3)在发酵池发酵阶段添加的乳酸菌属于 (填“真核生物”或“原核生物”);添加的酵母菌在无氧 条件下分解葡萄糖的产物是 。在该阶段抑制杂菌污染和繁殖是保证酱油质量的重要因素,据图分 析该阶段中可以抑制杂菌生长的物质是 (答出1点即可)。 2.黄酒源于中国,与啤酒、葡萄酒并称世界三大发酵酒。发酵酒的酿造过程中除了产生乙醇外,也产生不利 于人体健康的氨基甲酸乙酯(EC)。EC主要由尿素与乙醇反应形成,各国对酒中的EC含量有严格的限量标准。 回答下列问题: (1)某黄酒酿制工艺流程如图所示,图中加入的菌种a是 ,工艺b是 (填“消毒”或“灭 菌”),采用工艺b的目的是 。 (2)以尿素为唯一氮源的培养基中加入 指示剂,根据颜色变化,可以初步鉴定分解尿素的细菌。 尿素分解菌产生的脲酶可用于降解黄酒中的尿素,脲酶固定化后稳定性和利用效率提高,固定化方法有 (答出两种即可)。 (3)研究人员利用脲酶基因构建基因工程菌 L,在不同条件下分批发酵生产脲酶,结果如图所示。推测是决定工程菌L高脲酶活力的关键因素,理由是 。 (4)某公司开发了一种新的黄酒产品,发现EC含量超标。简要写出利用微生物降低该黄酒中EC含量的思路 。 3.番茄灰霉病菌严重影响番茄生产,枯草芽孢杆菌可以产生对多种病原菌具有抑制作用的蛋白质。为探究 枯草芽孢杆菌能否用于番茄灰霉病的生物防治,研究者设计了相关实验。 回答下列问题: (1)检测枯草芽孢杆菌对番茄灰霉病菌的抑制作用时,取适量 菌液涂布于固体培养基上, 将无菌滤纸片(直径5 mm)在 菌液中浸泡后覆盖于固体培养基中心,数秒后取出滤纸片,培 养皿倒置培养后测量 大小以判定抑菌效果。 (2)枯草芽孢杆菌为好氧微生物,液体培养时应采用 (填“静置”或“摇床震荡”)培养。培养过 程中抽样检测活菌数量时,应采用 (填“稀释涂布平板法”或“显微镜直接计数 法”),其原因是 。 (3)电泳分离蛋白质混合样品的原理是 。利用SDS- 聚丙烯酰胺凝胶电泳测定枯草芽孢杆菌的抗菌蛋白分子量时,SDS的作用是 。 (4)枯草芽孢杆菌长期保藏时,常以其 作为保藏对象。 4.番茄青枯病是由青枯雷尔氏菌引起的,具有较强的侵染力和破坏力。番茄青枯病可通过以根际促生菌作 为拮抗微生物抵御青枯雷尔氏菌进行生物防治。因此,发掘新的能高效拮抗青枯病病原菌的促生微生物具 有重要意义。回答下列问题。 (1)进行样本采集及拮抗细菌菌株分离纯化时,应采集某地番茄青枯病发病果园中 (填“健康”或 “ 患 病 ” ) 植 株 根 际 土 壤 , 在 番 茄 青 枯 病 发 病 果 园 中 取 样 的 原 因 是 。先称取1 g土壤添加到盛有 的三角瓶中均匀振荡后,置于恒温水浴15 min。经分离培养后,挑 取单菌落进行划线纯化。 (2)进行拮抗细菌的分离筛选时,为比较不同根际微生物纯化菌液对青枯病病原菌的拮抗作用效果,科研人 员配制了含有青枯病病原菌的平板,在含青枯病病原菌的平板上滴加 ,在相同且适宜的条 件下培养一段时间,观察并比较抑菌圈的大小,拮抗作用越强则 。 (3)通过对拮抗细菌产酶活性进行测定,筛选出4株菌株,随后进行青枯病预防实验。现有番茄幼苗、4种菌 液、青枯雷尔氏菌菌液、无菌水等。请设计实验比较菌株的预防效果 (写 出实验思路)。 8.海洋塑料垃圾每年造成数十万海洋动物死亡,其中聚乙烯(PE)塑料因缺乏有效降解的微生物和酶类而难 以降解,危害巨大。2021年,中科院海洋所首次发现能有效降解PE塑料的海洋微生物菌群。 (1)要获得能有效降解PE塑料的海洋微生物菌群,应选择在 的环境中去筛选。 (2)研究人员利用 法纯化降解PE塑料的微生物菌群,使其生长出单个菌落。然后根据菌落 的 (至少写出两种)等特征来进行初步区分,从中获得了3株能稳定降 解PE塑料的菌种P1、P2和P3。 (3)研究人员将红色PE塑料粉碎成粉末,均匀混合在无碳固体培养基中,之后再接种经过稀释的三种菌液,一 段时间后可测得透明圈直径大小(D)与菌圈直径大小(d)(如图所示)。如使用单一菌种进行扩大培养,应选 用 菌种,理由是 。 (4)与传统填埋、焚烧相比,该微生物菌群对PE塑料的降解具有 的优 点。 5.某植物有A、B两品种。科研人员在设计品种A组织培养实验时,参照品种B的最佳激素配比(见下表)进 行预实验。 品种B组织 细胞分裂素 生长素 培养阶段 浓度(μmol/L) 浓度(μmol/L) Ⅰ 诱导形成愈伤组织 m n 1 1 Ⅱ 诱导形成幼芽 m n 2 2 Ⅲ 诱导生根 m n 3 3据表回答: (1)Ⅰ阶段时通常选择茎尖、幼叶等作为外植体,原因是 。 (2)在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段中发生基因选择性表达的是 阶段。 (3)为确定品种A的Ⅰ阶段的最适细胞分裂素浓度,参照品种B的激素配比(m>2.0),以0.5 μmol/L为梯度, 1 设计5个浓度水平的实验,细胞分裂素最高浓度应设为 μmol/L。 (4)Ⅲ阶段时,科研人员分别选用浓度低于或高于n μmol/L的生长素处理品种A幼芽都能达到最佳生根效 3 果,原因是处理幼芽时,选用低浓度生长素时的处理方法为 ,选用高浓度生长素 时的处理方法为 。 (5)在 阶段用秋水仙素对材料进行处理,最易获得由单个细胞形成的多倍体。 6.以我国科学家为主的科研团队将OSNL(即4个基因Oct4/Sox2/Nanog/Lin28A的缩写)导入黑羽鸡胚成纤 维细胞(CEFs),诱导其重编程为诱导多能干细胞(iPS),再诱导iPS分化为诱导原始生殖细胞(iPGCs),然后将 iPGCs注射到孵化2.5天的白羽鸡胚血管中,最终获得具有黑羽鸡遗传特性的后代,实验流程如图。回答下 列问题。 (1)CEFs 是从孵化 9 天的黑羽鸡胚中分离获得的,为了获得单细胞悬液,鸡胚组织剪碎后需用 处理。动物细胞培养通常需要在合成培养基中添加 等天然成分,以满足细胞对某些细胞因子的需 求。 (2)体外获取OSNL的方法有 (答出1种即可)。若要在CEFs中表达外源基因的蛋白,需构建 基因表达载体,载体中除含有目的基因和标记基因外,还须有启动子和 等。启动子是 识别和结合的部位,有了它才能驱动 。 (3)iPS细胞和iPGCs细胞的形态、结构和功能不同的根本原因是 。 (4)诱导iPS细胞的技术与体细胞核移植技术的主要区别是 。 (5)该实验流程中用到的生物技术有 (答出2点即可)。 7.M基因编码的M蛋白在动物A的肝细胞中特异性表达。现设计实验,将外源DNA片段F插入M基因的特定 位置,再通过核移植、胚胎培养和胚胎移植等技术获得 M基因失活的转基因克隆动物A,流程如图所示。回答下列问题: (1)在构建含有片段F的重组质粒过程中,切割质粒DNA的工具酶是 ,这类酶能将特定部位的 两个核苷酸之间的 断开。 (2)在无菌、无毒等适宜环境中进行动物A成纤维细胞的原代和传代培养时,需要定期更换培养液,目的是 。 (3)与胚胎细胞核移植技术相比,体细胞核移植技术的成功率更低,原因是 。 从早期胚胎中分离获得的胚胎干细胞,在形态上表现为 (答出两点即可),功能上具有 。 (4)鉴定转基因动物:以免疫小鼠的 淋巴细胞与骨髓瘤细胞进行融合,筛选融合杂种细胞,制备M蛋 白的单克隆抗体。简要写出利用此抗体确定克隆动物A中M基因是否失活的实验思路 。 8.科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛,要加速转基因奶牛的繁育,可以对此转基因奶 牛进行克隆(如图),请结合图示回答下列问题: (1)通常用幼龄或早期胚胎进行动物细胞培养,原因是 ;在进行细胞培养时,要对取自 转基因奶牛的组织细胞进行分散处理,形成单个细胞,这个过程中可利用 酶处理。 (2)在对转基因奶牛细胞进行性别鉴定时最有效的方法是SRY-PCR法,该方法用牛Y染色体上的性别决定基 因SRY作为特异性探针来检测PCR扩增产物,检测方法为 技术,此过程需要设计引物,引物的作 用是 。 (3)将重组细胞在培养液中培养成的重构胚移入受体母牛后,该母牛生出的犊牛与供体奶牛相比并不是100% 的复制,原因可能是 。 (4)上述转基因奶牛的克隆成功,说明了动物 具有全能性。 9.为进一步优化生育政策,我国现实施一对夫妻可以生育三个子女的政策。目前,我国每年试管婴儿数量逾 20万例次。如图为试管婴儿的培育过程示意图。回答下列问题: (1)常用 激素刺激排卵。试管婴儿涉及的生物工程技术主要有 (答出两点即可)。 (2)胚胎在植入前会进行基因检测,需利用PCR技术扩增DNA。PCR技术需使用的酶是 ,引物 的作用是 。若要筛查血友病基因,则该基因探针的设计方法是 。 (3)胚胎在植入前还要进行染色体检查,请分析该技术对人口优生的益处与对性别比例的潜在影响:①对优 生的益处是 ;②对性别比例的潜在影响是 。(列出一点即可) 10.人类γ基因启动子上游的调控序列中含有BCL11A蛋白结合位点,该位点结合BCL11A蛋白后,γ基因的 表达被抑制。通过改变该结合位点的序列,解除对γ基因表达的抑制,可对某种地中海贫血症进行基因治疗。 科研人员扩增了γ基因上游不同长度的片段,将这些片段分别插入表达载体中进行转化和荧光检测,以确定 BCL11A蛋白结合位点的具体位置。相关信息如图所示。 (1)为将扩增后的产物定向插入载体指导荧光蛋白基因表达,需在引物末端添加限制酶识别序列。据图可知, 在F1~F7末端添加的序列所对应的限制酶是 ,在R末端添加的序列所对应的限制酶是 。本 实验中,从产物扩增到载体构建完成的整个过程共需要 种酶。 (2)将构建的载体导入除去BCL11A基因的受体细胞,成功转化后,含F1~F6与R扩增产物的载体表达荧光蛋 白,受体细胞有荧光,含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光。含F7与R扩增产物的受体细胞无荧光的原因 是 。 (3)向培养液中添加适量的雌激素,含F1~F4与R扩增产物的受体细胞不再有荧光,而含F5~F6与R扩增产物 的受体细胞仍有荧光。若γ基因上游调控序列上与引物序列所对应的位置不含有BCL11A蛋白的结合位点序列,据此结果可推测,BCL11A蛋白结合位点位于 ,理由是 。 11.“绿水逶迤去,青山相向开”,大力发展低碳经济已成为全社会的共识。基于某些梭菌的特殊代谢能力, 有研究者以某些工业废气(含CO 等一碳温室气体,多来自高污染排放企业)为原料,通过厌氧发酵生产丙酮, 2 构建一种生产高附加值化工产品的新技术。 回答下列问题: (1)研究者针对每个需要扩增的酶基因(如图)设计一对 ,利用PCR技术,在优化反应条件后扩增得到 目标酶基因。 (2)研究者构建了一种表达载体pMTL80k,用于在梭菌中建立多基因组合表达库,经筛选后提高丙酮的合成量。 该载体包括了启动子、终止子及抗生素抗性基因等,其中抗生素抗性基因的作用是 , 终止子的作用是 。 (3)培养过程中发现重组梭菌大量表达上述酶蛋白时,出现了生长迟缓的现象,推测其原因可能是 ,此外丙酮的积累会伤害细胞,需要进一步优化菌株和工艺才能扩大应用规模。 (4)这种生产高附加值化工产品的新技术,实现了 ,体现了循环经济特点。从“碳中和” 的角度看,该技术的优势在于 ,具有广泛的应用前景和良好的社会效益。 12.水蛭是我国的传统中药材,主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一,具有良好的抗凝血作用。 拟通过蛋白质工程改造水蛭素结构,提高其抗凝血活性。回答下列问题: (1)蛋白质工程流程如图所示,物质a是 ,物质b是 。在生产过程中,物质b可能不同, 合成的蛋白质空间构象却相同,原因是 。(2)蛋白质工程是基因工程的延伸,基因工程中获取目的基因的常用方法有 、 和利用PCR技术扩增。PCR技术遵循的基本原理是 。 (3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后,分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性,结果如图所 示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的 (填“种类”或“含量”)有关,导致 其活性不同的原因是 。 (4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异,简要写 出实验设计思路 。 13.纤毛是广泛存在的细胞表面结构,功能异常可引发多种疾病。因此,研究纤毛形成的作用机制具有重要 意义。请回答下列问题。 图Ⅰ (1)纤毛结构如图Ⅰ所示,由细胞膜延伸形成的纤毛膜主要由 组成。基体由中心体转变而来, 中心体在有丝分裂中的功能是 。 (2)某病人肾小管上皮细胞纤毛异常,为了分析纤毛相关基因X是否发生了变异,对基因X进行了PCR扩增与 产物测序。从细胞样品中分离DNA时,可通过交替调节盐浓度将与核蛋白结合的DNA分离出来,溶液中添加 NaCl至2.0 mol/L的目的是 。PCR扩增时,需在 催化下,在引物的端进行DNA链的延伸,获得扩增产物用于测序。 (3)为研究蛋白质X在细胞中的定位,构建绿色荧光蛋白GFP与X的融合蛋白,融合蛋白具有绿色荧光,可指 示其在细胞内位置。将X-GFP基因融合片段M导入如图Ⅱ所示载体质粒Y,构建Y-M重组质粒(在EcoRⅤ位 点插入片段)。请完成下表。 图Ⅱ 图Ⅲ 分步实验目标 简易操作、结果、分析 PCR鉴定正向重组质粒Y-M ①选择图Ⅱ引物 ;②PCR目的产物约为 bp 确保M及连接处序列正确 ③质粒测序,图Ⅲ中正确的是 (选填序列编号) ④对照质粒Y-GFP(仅表达GFP)与实验质粒Y-M分别导入细胞,发现对照组整 检测融合蛋白定位 个细胞均有绿色荧光而实验组荧光集中在纤毛基部,说明 (4)为研究另一纤毛病相关基因Z表达的变化,采用荧光定量PCR法检测健康人与病人基因Z的转录水平。 采集样本、提取总RNA,经 形成cDNA作为模板,PCR扩增结果显示,在总cDNA模板量相等的条件下, 健康人Ct值为15,而病人Ct值为20(Ct值是产物荧光强度达到设定阈值时的PCR循环数)。从理论上估算, 在PCR扩增20个循环的产物中,健康人样品的目的产物大约是病人的 倍。14.蛋白酶抑制剂基因转化是作物抗虫育种的新途径。某研究团队将胰蛋白酶抑制剂(NaPI)和胰凝乳蛋白 酶抑制剂(StPin1A)的基因单独或共同转化棉花,获得了转基因植株。 回答下列问题: (1)蛋白酶抑制剂的抗虫机制是 。 (2) 是实施基因工程的核心。 (3)利用农杆菌转化法时,必须将目的基因插入质粒的 上,此方法的不足之处是 。 (4)为检测目的基因在受体细胞基因组中的整合及其转录和翻译 ,可采用的检测技术有 (写出两点即可)。 (5)确认抗虫基因在受体细胞中稳定表达后,还需进一步做抗虫的 以鉴定其抗性程度。图为三种 不同遗传操作产生的转基因棉花抗虫实验结果,据结果分析 (填“NaPI”或“StPin1A”或 “NaPI+StPin1A”)转基因棉花的抗虫效果最佳,其原因是 。 (6)基因突变可产生新的等位基因,在自然选择的作用下,昆虫种群的基因频率会发生 ,导致昆虫 朝着一定的方向不断进化。据此推测,被蛋白酶抑制剂转基因作物长期选择后,某些昆虫具有了抗蛋白酶抑 制剂的能力,其分子机制可能是 (写 出两点即可)。 15.非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法,在细胞外构建多酶催化体系,获得目标产物的新技术,其核 心是各种酶基因的挖掘、表达等。中国科学家设计了4步酶促反应的非细胞合成路线(图13),可直接用淀 粉生产肌醇(重要的医药食品原料),以期解决高温强酸水解方法造成的严重污染问题,并可以提高产率。图13 回答下列问题: (1)研究人员采用PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因。此外,获得酶基因的方法还有 。 (答出两种即可) (2)高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白,方 法有 。 (答出两种即可) (3)研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化 大肠杆菌时,首先应制备 细胞。为了检测目的基因是否成功表达出酶蛋白,需要采用的方法有 。 (4)依图13所示流程,在一定的温度、pH等条件下,将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。若 这些酶最适反应条件不同,可能导致的结果是 。在分子水平上,可以通过改 变 ,从而改变蛋白质的结构,实现对酶特性的改造和优化。 16.环境中常检出残留的四环素类抗生素,科学家采用基因工程技术构建出一种能高效降解四环素的基因工 程菌,如图所示。将四环素降解酶基因tetX经过PCR扩增后,与经过酶切的质粒pET28a融合,构建重组质粒 并导入大肠杆菌BL21,筛选后得到工程菌ETD-1,ETD-1可通过发酵工程大量生产四环素降解酶并应用于生 产实践。SapⅠ、HindⅢ、BamHⅠ、NdeⅠ是几种不同的限制酶。回答下列问题: (1)利用PCR技术扩增tetX基因需要设计引物,引物的作用是 ;若扩增n次,需要的引物数量至 少是 。 (2)图中pET28a的启动子和终止子的作用分别是 。(3)为了将tetX基因准确地整合到质粒的插入位点,在对tetX基因进行扩增时,需在A、B两端引入限制酶 的识别序列,原因是 。 (4)将重组质粒导入大肠杆菌之前,需要用一定浓度的Ca2+处理大肠杆菌BL21,使细胞处于 。筛选 工程菌ETD-1的培养基中需加入的抗生素是 。 17.7岁的哈桑患有一种罕见皮肤疾病,他的皮肤非常脆弱,轻微摩擦就会导致皮肤破损,继而感染各种病原 微生物。医生检测发现哈桑的LAMB3基因有2个碱基对错误,导致无法表达正常的层黏连蛋白。研究团队对 哈桑进行了基因治疗,取下哈桑的一小块皮肤,在体外大量培养。然后利用逆转录病毒载体将正常的LAMB3 基因插入细胞的基因组内,筛选出成功导入目的基因的细胞后,继续培养这些细胞,形成若干块单层“人造 皮肤”,对哈桑进行皮肤移植,最后哈桑终于过上正常人的生活。 (1)哈桑经常感染各种病原微生物的原因是 。 (2)图中①表示 过程。过程②将gag、pol、env等分离后需构建重组表达载体,并将其导入小鼠胚 胎细胞。过程②④中用到的工具酶有 ,过程⑤常用的导入方法是 。 (3)天然的逆转录病毒RNA上有3组序列,A序列含有调节基因和启动子,调控病毒RNA的转移及表达;B序列 编码逆转录酶、外壳蛋白等病毒蛋白质;C序列是包装信号序列,能被病毒蛋白识别,引发病毒的组装。操作 ②中保留的LTR属于 序列。过程⑤中导入病毒的gag、pol、env序列的目的是 。 这种逆转录病毒载体作为一种基因表达载体,其优点是 。 18.2022年1月7日,美国马里兰州的医生首次将基因编辑猪的心脏移植到人类患者身上。如果异种移植可以实现,将可明显缓解器官紧缺的问题。请回答下列问题: (1)进行器官移植手术后,免疫系统会把来自其他人的器官当作 成分进行攻击,这就是器官移植容 易失败的原因。在免疫排斥中起主要作用的是 免疫。 (2)为了更好地减少免疫排斥反应,研究者在猪的培育过程中,进行了基因编辑。敲除了三个和人类可能会 产生排斥的基因,同时添加了6个帮助人类免疫系统接受猪心脏的基因。常用的基因编辑系统是 CRISPR/ Cas9基因编辑系统。该系统主要包含向导RNA(sgRNA)和Cas9蛋白两部分:sgRNA能特异性识别特定的DNA 序列,能引导Cas9蛋白到相应位置切割DNA,最终实现对靶基因序列定点编辑。 ①科学家运用基因工程删除了猪细胞中和人产生排斥的基因,添加了6个帮助人类免疫系统接受猪心脏的基 因。从变异的角度看,这种变异属于 (填“可遗传变异”或“不可遗传变异”)。 ②CRISPR/Cas9基因编辑技术有时存在编辑对象出错而造成“脱靶”,sgRNA的识别序列越短,基因编辑的 脱靶率越高。请分析原因: 。 19.一种天然蛋白t-PA能高效降解因血浆纤维蛋白凝聚而成的血栓,是心梗和脑血栓的急救药,但是心梗患 者注射大剂量的t-PA会诱发颅内出血。研究证实,将t-PA蛋白第84位的半胱氨酸换成丝氨酸,能显著降低 其诱发出血的副作用。据此,先对天然t-PA基因的碱基序列进行改造,然后再采取传统的基因工程方法表达 该改造后的基因,可制造出性能优异的改良t-PA蛋白。如图1表示相关的目的基因、载体及限制酶识别序 列和切割位点,pCLY11为质粒,请回答下列问题: (1)可以先提取细胞的 来合成总cDNA,再从cDNA文库中获取t-PA基因。通过改造t-PA基因制造出 性能优异的改良t-PA蛋白的技术被称为 工程。 (2)若改造后的t-PA基因的黏性末端如图1所示,则需要选用限制酶 切割质粒pCLY11,保证 质粒与t-PA改良基因高效连接。再用DNA连接酶催化形成 键,构建重组质粒。 (3)以大肠杆菌作为受体细胞,在含新霉素的培养基中形成菌落的受体细胞并非都是目的菌株,原因是 。成功获取能生产改良t-PA蛋白的工程菌株后,利用 (填“固体”或“液体”)培养基在发酵罐中 进行大量生产。 (4)除了用工程菌株,还可以用下列方法从转基因牛乳汁中获得改良t-PA蛋白:过程②常用的方法是 ;在过程④前需要取囊胚的 细胞做DNA分析进行性别鉴定;为 了保证t-PA改良基因能在乳腺细胞中表达,构建基因表达载体需要将其与 等调控 元件重组在一起。 20.家畜胚胎的性别鉴定技术对畜牧业的发展具有重要意义。巢式PCR扩增在两次PCR中使用两组不同引物, 先使用外引物对目标区域DNA片段进行第一次PCR扩增,产生中间产物,然后使用内引物对中间产物进行第 二次PCR扩增,产生目标产物。如图是巢式PCR工作原理示意图,请回答: (1)巢式PCR体系中需要加入模板、 、 、引物、Mg2+、缓冲液等。 (2)相比于常规PCR获得的产物而言,巢式PCR获得的产物特异性 ,原因是如果利用外引物扩增产生 了错误片段,再利用内引物扩增在错误片段上进行引物配对并扩增的概率 。 (3)巢式PCR通常在一个试管中进行第一阶段反应,然后将中间产物等转移到第二个试管中进行第二阶段反 应,不在同一试管完成的主要原因是 。 (4)科研人员利用多重巢式PCR技术同时扩增Y染色体上雄性决定基因(SRY)和常染色体上的酪蛋白基因 (CSN1S1),进行早期胚胎的性别鉴定,并将鉴定后的胚胎进行移植。如表是主要实验步骤,请完成表格: 实验目的 方法步骤要点 胚胎样品DNA提取 选取囊胚的① 细胞提取DNA PCR引物的设计和合 根据牛的SRY和CSN1S1基因序列设计合成② 对引物 成 PCR过程 预变性→③ →退火(复性)→延伸 观察扩增结果 电泳分析 受体牛④ 处 对受体牛注射前列腺素 理 胚胎移植 将筛选出的胚胎移植到受体牛的子宫内 (5)电泳结果如图所示,1~5号为取自不同胚胎的DNA样品进行巢式PCR的产物。A和B条带中代表CSN1S1的是 条带。可以确定1~5号中 号胚胎为雌性。 (6)牛胚胎性别的鉴定除了可以利用PCR外,下列方法也可行的有 。 ①差速离心法 ②核酸探针杂交法 ③染色体核型分析法 ④H-Y抗血清免疫学法(H-Y抗原编码基因位于Y染色体上)