江苏专版2021届高考生物二轮复习专题13生物技术与工程课件

这是一份江苏专版2021届高考生物二轮复习专题13生物技术与工程课件，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·三步夯实，②③④⑦，①③④，关键能力·多维提升，名师点拨，需要的蛋白质，图解蛋白质工程，专题能力提升练等内容，欢迎下载使用。
专题13　生物技术与工程
必备知识·三步夯实
1【主干知识 体系构建】
2【易错易混 分点排查】1.下列关于发酵工程及应用的叙述,正确的是_____。①倒平板时,应将打开的皿盖放到一边,以免培养基溅到皿盖上。②对细菌进行计数只能采用稀释涂布平板法,而不能用平板划线法。③分解尿素的细菌在分解尿素时,可以将尿素转化为氨,使得培养基的酸碱度降低。④微生物培养基中的碳源都能作为能源,为微生物提供能量。⑤平板划线操作过程中,每次划线的起点都是从上一次划线的起点端开始,逐渐稀释菌液以实现分离目的。
⑥⑦
⑥在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长。⑦用产纤维素酶菌发酵处理农作物秸秆可提高其饲用价值。
2.下列关于基因工程的叙述,正确的是_________。①重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、连接酶和载体。②没有与目的基因重组的质粒也可以进入受体细胞。③蛋白质工程是在分子水平上对基因进行操作。④用人胰高血糖素基因制成DNA探针,检测胰岛A细胞中的mRNA,可形成杂交带。⑤转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定必须通过分子检测。⑥DNA连接酶能将两碱基间的氢键连接起来。⑦用PCR方法扩增目的基因时不必知道基因的全部序列。⑧利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品,如人的血清白蛋白,这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中。
②③④⑦
3.下列有关细胞工程的叙述,正确的是_______。①动物细胞培养可用于检测有毒物质,茎尖培养可用于植物脱除病毒。②植物有性杂交和体细胞杂交都能克服远缘杂交不亲和的障碍。③传代培养时需要用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞。④动物细胞培养一般需要使用CO2培养箱。⑤单克隆抗体制备技术和植物体细胞杂交技术均依据细胞的全能性原理。
①③④
4.下列有关生态工程和生物技术的安全性和伦理问题的叙述正确的是___。①精子和卵子的发生都是从初情期开始的。②内细胞团将来发育成胎膜和胎盘。③胚胎分割移植时应选取发育良好、形态正常的囊胚或原肠胚。④胚胎移植技术中对供体和受体母牛都要进行相同激素处理。⑤生物武器包括致病菌、病毒、生化毒剂以及经过基因重组的致病菌等。⑥设计试管婴儿有利于生育健康的后代,所以不存在安全性和伦理问题。⑦将目的基因导入植物叶绿体基因组,防止目的基因通过花粉传播进入杂草,从而避免产生环境安全的风险。
⑤
3【高考真题 拆项诊断】　根据生物技术与工程的相关内容,判断下列说法正误:1.果醋制作过程中发酵液pH逐渐降低,果酒制作过程中情况相反。(2019·江苏卷·T9C) ( )分析:果醋制作过程中,醋酸菌有氧呼吸产生醋酸,导致溶液的pH逐渐降低;果酒制作过程中,酵母菌无氧呼吸会产生二氧化碳,溶于水形成碳酸,也会导致溶液的pH逐渐降低。2.在制作果酒的实验中,将葡萄汁液装满整个发酵装置。(2018·北京卷·T4A)( )分析:在制作果酒的实验中,葡萄汁液不能装满发酵装置,要留出1/3的空间。
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3.利用尿素固体培养基可迅速杀死其他微生物,而保留利用尿素的微生物。(2020·浙江7月选考·T19A) ( )分析:尿素固体培养基上,由于不能利用尿素做氮源的微生物不能生长繁殖,而保留利用尿素的微生物,并非迅速杀死其他微生物。4.使用免疫抑制剂以避免代孕牛对植入胚胎的排斥反应。(2018·江苏卷·T10C) ( )分析:受体对移植的胚胎几乎不发生免疫排斥反应,因此无需使用免疫抑制剂。
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5.分割的胚胎细胞有相同的遗传物质,因此发育成的个体没有形态学差异。(2017·江苏卷·T14C) ( )分析:分割的胚胎细胞具有相同的遗传物质,但发育过程中受基因突变或环境因素影响等,最终发育成的个体可能会有形态学差异。6.将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者,进行基因治疗,这一过程中遗传物质的改造,不会遗传给子代。(2019·江苏卷·T16D改编) ( )7.杂交瘤细胞制备过程中,可用灭活的仙台病毒诱导细胞融合。(2019·江苏卷·T23A改编) ( )
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√
√
8.植物体细胞杂交过程中,需先脱分化再诱导融合。(2018·江苏卷·T22A改编)( )分析:植物体细胞杂交过程中,应该先用酶解法去掉它们的细胞壁再诱导融合。9.牛雄性胚胎中存在特异性H-Y 抗原,可在牛早期胚胎培养液中添加H-Y 单克隆抗体,H-Y 单克隆抗体由骨髓瘤细胞分泌。(2017·江苏卷·T11A改编) ( )分析:单克隆抗体由杂交瘤细胞分泌。
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关键能力·多维提升
考点一 发酵工程(理解能力、实验探究能力) 【典型考题 精讲研析】典例 1　(2020·山东等级考)我国的酿酒技术历史悠久,古人在实际生产中积累了很多经验。《齐民要术》记载:将蒸熟的米和酒曲混合前需“浸曲发,如鱼眼汤,净淘米八斗,炊作饭,舒令极冷”。意思是将酒曲浸到活化,冒出鱼眼大小的气泡,把八斗米淘净,蒸熟,摊开冷透。下列说法错误的是 (　　)
A.“浸曲发”过程中酒曲中的微生物代谢加快B.“鱼眼汤”现象是微生物呼吸作用产生的CO2释放形成的C.“净淘米”是为消除杂菌对酿酒过程的影响而采取的主要措施D.“舒令极冷”的目的是防止蒸熟的米温度过高导致酒曲中的微生物死亡
【名师点拨】
【解析】选C。本题主要考查酒精发酵。由题干信息可知,“浸曲发”是将酒曲浸到活化,在酵母菌活化的过程中酵母菌细胞吸水代谢加快,A项正确;“鱼眼汤”是冒出鱼眼大小的气泡,气泡是酵母菌进行呼吸作用产生的CO2释放形成的,B项正确;酿酒过程中酵母菌进行无氧呼吸产生的酒精会抑制其他微生物的生长,“净淘米”是防止一些杂质影响酒的品质,C项错误;“舒令极冷”是将蒸熟的米摊开冷透,其目的是防止蒸熟的米温度过高致使酒曲中的微生物死亡,D项正确。
【母题延伸】——长句专项突破在果酒发酵过程中,绝大多数微生物不能在发酵液中生存的原因是什么?_____________________________________________________________________________________________________。
果酒发酵过程中没有氧气,产生酒精和CO2,发酵液呈酸性,缺氧、酸性的发酵液
和产物酒精均会抑制其他微生物生长
【答题策略】总结传统发酵技术的应用
【核心知识 精准解读】1.图解培养基制备与微生物纯化技术:
2.图示无菌技术常用方法:
3.图解微生物的分离、鉴定流程:
4.图解发酵工程的基本环节:
5.把握传统发酵食品的技术中控制杂菌的三大措施:(1)通过发酵条件控制杂菌:①无氧发酵时的无氧环境可以抑制好氧菌;②酒精发酵形成的酸性环境抑制杂菌繁殖。(2)利用高渗透压控制杂菌,如制作腐乳时加盐。(3)利用酒精控制杂菌,如果酒的制作。
【热点预测 精练题组】考向一 微生物培养技术与应用1.(2020·常州一模)下列有关微生物培养的叙述,正确的是 (　　)A.配制培养基时,应在灭菌之后调节pHB.一般在培养皿盖上标注接种人姓名等信息C.接种后放入培养箱中的培养皿应倒置D.培养基的组成成分中必须同时含有碳源、氮源、水和无机盐
【解析】选C。配制培养基时,应在灭菌之前调节pH,A错误; 操作结束后需在培养基皿底部标注培养基种类及培养日期等信息,B错误;接种后放入培养箱中的培养皿应倒置,C正确;培养基不一定都含有碳源、氮源,如培养自养型微生物的培养基中不需加入碳源,分离自生固氮菌的培养基中,不需加入氮源,D错误。
2. (多选)(2020·济南二模)厨余垃圾是指居民日常生活及食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的垃圾。废液中的淀粉、蛋白质、脂肪等微溶物质,易腐烂、变质,滋生病原微生物等。若处理不当,可能造成严重的污染。圆褐固氮菌和巨大芽孢杆菌组合可以将有机厨余垃圾迅速分解成水和二氧化碳,减轻环境污染。为制备分解有机厨余垃圾的微生物菌剂,某科研小组对两菌种进行了最佳接种量比例的探究实验,并得出如图的实验结果。下面叙述错误的是(　　)
A.巨大芽孢杆菌生长过程中需要氮源,圆褐固氮菌生长过程中不需要氮源B.要统计活菌数量可采用平板划线法和稀释涂布平板法C.将1 mL菌液稀释100倍,在3个平板上分别接入0.1mL稀释液;经适当培养后,3个平板上的菌落分别为42、39和36。据此可得出每升菌液中的活菌数为3.9×105D.处理该类厨余垃圾废液,两菌种的最佳接种量比例为1∶1
【解析】选A、B、C、D。微生物的生长需要碳源、氮源、无机盐等物质,圆褐固氮菌能利用氮气作为氮源,不是不需要氮源,A错误;平板划线法不能用于细菌计数,B错误;根据计算公式可知每升菌液中活菌数为(42+39+36)÷3÷0.1×100×1000=3.9×107,C错误;该实验只进行了两菌种的接种量比例为1∶1和2∶1两组,实验组数过少,无法得出处理该类厨余垃圾废液的两菌种的最佳接种量比例,D错误。
3.(2020·南通一模)为了培育高效利用木糖发酵产乳酸的菌株,科研人员将能利用木糖产乳酸的菌种搭载于中国“实践八号”育种卫星,卫星返回后进行筛选,其主要流程如图,其中乳酸能溶解培养基中的碳酸钙形成透明圈。请回答:
(1)与步骤②相比,步骤③的培养基成分还含有　　　　　　、　　　　。两培养基均以木糖作为唯一碳源的目的是____________________________。(2)步骤③中,应在　　　　　　　附近倒平板,不采用涂布接种的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。平板在适宜条件下培养一段时间后,筛选有透明圈的菌落作为候选菌。 (3)科研人员从候选菌中初步筛选出产乳酸能力较强的四种菌株,再通过连续转接和液体发酵进行遗传稳定性检测,得到如表所示结果(单位:g·L-1),最终确定卫10为最优菌株,依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(4)若要进一步探究卫10发酵的最适木糖浓度,试写出实验思路: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
【解析】(1)步骤②是在液体培养基中扩大培养,步骤③是在平板培养基中分离培养,故其培养基成分还需加琼脂和碳酸钙。两培养基均以木糖作为唯一碳源是为了筛选出高效利用木糖产乳酸的菌株。(2)为了防止杂菌污染,应在火焰附近倒平板。由于乳酸菌是厌氧微生物,不能在培养基表面生长繁殖,故不采用涂布接种。(3)根据实验结果可知,随传代次数的增加,卫10产生乳酸的量能保持稳定,最终确定卫10为最优菌株。(4)若要进一步探究卫10发酵的最适木糖浓度,可以配制不同木糖浓度的培养基进行发酵,测定,比较不同木糖浓度下卫10的产乳酸能力,产乳酸能力最强的木糖浓度就是菌体发酵产乳酸的最适木糖浓度。
答案:(1)琼脂　碳酸钙　筛选出高效利用木糖产乳酸的菌株(2)(酒精灯)火焰　乳酸菌是厌氧微生物,不能在培养基表面生长繁殖(3)随传代次数的增加,产生乳酸的量能保持稳定(4)配制不同木糖浓度的培养基进行发酵,测定、比较不同木糖浓度下卫10的产乳酸能力,产乳酸能力最强的木糖浓度就是菌体发酵产乳酸的最适木糖浓度
4.(2020·黄冈模拟)金黄色葡萄球菌是一种具有高度耐盐性的微生物,可引起人类患肺炎、肠炎等疾病。金黄色葡萄球菌在血平板(培养基中添加适量血液)上生长时,可破坏菌落周围的红细胞,使其褪色。如图为定性检测鲜牛奶中是否存在金黄色葡萄球菌的操作流程。请回答相关问题:
(1)按细胞结构进行分类,金黄色葡萄球菌属于________生物;从培养过程分析,振荡培养的目的是____　。 (2)7.5%NaCl肉汤培养基可为微生物提供的营养成分包括水、____　,这种培养基从功能上看属于____　。 (3)实验结束后,使用过的培养基应____　处理,以避免污染环境或感染操作者。 (4)经多次规范操作、重复实验,血平板上的菌落周围出现____　,初步证明鲜牛奶中存在金黄色葡萄球菌,但鲜牛奶供应商仍认为此菌并非鲜牛奶所携带,因此,要对本操作进行完善,完善的方案是________________　。 
【解析】(1)金黄色葡萄球菌是一种细菌,无成形的细胞核,属于原核生物。利用液体培养基培养时为保证氧气供应,使微生物与营养物质充分接触,需要进行振荡培养。(2)金黄色葡萄球菌只能依靠现有有机物进行生活,在培养过程中必须为其提供碳源、氮源、无机盐等。金黄色葡萄球菌是一种具有高度耐盐性的微生物,采用7.5%NaCl肉汤培养基可以将其余微生物淘汰,从而对金黄色葡萄球菌进行选择。(3)实验结束后,使用过的培养基应经过彻底灭菌处理,以避免污染环境或感染操作者。
(4)金黄色葡萄球菌在血平板上生长时,可破坏菌落周围的红细胞,所以菌落周围出现透明圈。为排除培养过程中其他来源的金黄色葡萄球菌的污染,需要增加彻底灭菌的鲜牛奶,其余操作均相同的对照组来增强说服力。
答案:(1)原核　使微生物与营养物质充分接触并提高培养液中的氧气含量　(2)无机盐、碳源、氮源　 选择培养基　(3)灭菌　(4)透明圈　设置加灭菌的鲜牛奶但其他操作均相同的对照组
考向二 传统发酵技术的应用5.(2020·威海一模)人类利用微生物发酵制作果酒、果醋的历史源远流长。下列关于果酒、果醋制作原理的叙述正确的是 (　　)A.在葡萄酒自然发酵的过程中,起主要作用的是野生型酵母菌B.变酸的酒表面的菌膜是酵母菌在液面大量繁殖形成的C.在无氧、呈酸性的发酵液中,醋酸菌能大量生长繁殖D.在酸性条件下,溴麝香草酚蓝水溶液与酒精反应呈现灰绿色
【解析】选A。在葡萄酒自然发酵的过程中,菌种主要来自葡萄皮表面的野生型酵母菌,A正确;变酸的酒表面的菌膜是醋酸菌大量繁殖形成的,B错误;醋酸菌是好氧菌,无氧条件下无法生长繁殖,C错误;在酸性条件下,重铬酸钾溶液与酒精反应呈现灰绿色,D错误。
6.(2020·南通第三次调研)某同学用泡菜坛(如图)进行果酒发酵,相关叙述错误的是 (　　)A.水槽加水并扣上坛盖,可隔绝空气,防止微生物入侵B.果酒发酵过程产生的CO2可通过水槽以气泡形式排出C.若观察到瓶中有白色混浊物漂浮,则可能被杂菌污染D.用酸性重铬酸钾溶液可测定发酵液中的酒精浓度
【解析】选D。乳酸菌为厌氧菌,在水槽加水并扣上坛盖,可隔绝空气,防止微生物入侵,A正确;果酒发酵过程酵母菌无氧呼吸产生的CO2可通过水槽以气泡形式排出,B正确;发酵过程中若观察到瓶中有白色混浊物漂浮,则可能被杂菌污染,C正确;乳酸菌无氧呼吸的产物是乳酸,不产生酒精,D错误。
7.(2020·汉中模拟)微生物在人们的生活和生产中无处不在,生物技术给人们的生活带来了很大的改变,请回答以下问题:(1)制果酒时,应用的菌种为____　,制果醋时应用的菌种为____　,二者之间最显著的区别在于后者__________,制酒时,应先冲洗葡萄,后去枝梗,冲洗的主要目的是____________。 (2)果酒制作是否成功,需发酵后用____　来鉴定,在酸性条件下,该物质与酒精反应呈现____　色。
【解析】(1)参与果酒制作的微生物是酵母菌,属于真核生物,参与果醋制作的菌种是醋酸菌,属于原核生物,真核细胞和原核细胞在结构上最显著的区别在于原核细胞无以核膜为界限的细胞核。制酒时,应先冲洗葡萄,后去枝梗,冲洗的主要目的是洗去浮尘。(2)酒精可用酸性重铬酸钾溶液鉴定,溶液的颜色由橙色变成灰绿色。
答案:(1)酵母菌　醋酸菌　无以核膜为界限的细胞核　洗去浮尘　(2)重铬酸钾　灰绿
8.(2020·浙江1月选考·29改编)回答与泡菜制作有关的问题:(1)用萝卜等根菜类蔬菜制作泡菜,用热水短时处理,可抑制某些微生物产生____　,从而使成品泡菜口感较脆。同时,该处理也会使泡菜发酵时间缩短,其原因是______　。 (2)泡菜发酵初期,由于泡菜罐加盖并水封,会使______菌被逐渐抑制。发酵中期,乳酸菌大量繁殖,会使____　菌受到抑制。发酵后期,乳酸产生过多,会使乳酸菌受到抑制。 
(3)从泡菜汁中可分离制作酸奶的乳酸菌,首先对经多次发酵的泡菜汁进行过滤,然后取滤液进行____　,再用____　的方法在某种含牛乳的专用培养基中进行初步筛选。该培养基必须含有____　,以便于观察是否产酸。 (4)自然界中醋酸菌常与乳酸菌共生长。若要筛选出醋酸菌,则其专用的培养基中应添加____　。
【解析】(1)制作泡菜时,用热水短时处理萝卜,可抑制某些微生物产生果胶酶,从而使成品泡菜口感较脆。同时,该处理方法会使蔬菜细胞破裂,细胞内的营养物质外流,乳酸菌能快速获得营养,从而大量繁殖,缩短了发酵所需的时间。(2)发酵初期,泡菜罐需加盖水封,形成无氧环境,使好氧菌被逐渐抑制。发酵中期,乳酸菌大量繁殖,会使不耐乳酸的菌受到抑制。发酵后期,乳酸产生过多,会使乳酸菌受到抑制。(3)从泡菜汁中分离乳酸菌,首先对泡菜汁进行过滤,取滤液进行稀释,再用涂布分离的方法进行筛选。该培养基必须含有酸碱指示剂,以便观察是否产酸。(4)醋酸菌利用乙醇产生醋酸,筛选培养基中应加入乙醇。
答案:(1)果胶酶　细胞破裂,细胞内的营养物质外流,乳酸菌能快速获得营养(2)好氧　不耐乳酸的(3)稀释　涂布分离　酸碱指示剂(4)乙醇(酒精)
考点二 基因工程（理解力、实验探究能力）【典型考题 精讲研析】典例 2(2020·山东等级考)水稻胚乳中含直链淀粉和支链淀粉,直链淀粉所占比例越小糯性越强。科研人员将能表达出基因编辑系统的DNA序列转入水稻,实现了对直链淀粉合成酶基因(Wx基因)启动子序列的定点编辑,从而获得了3个突变品系。
(1)将能表达出基因编辑系统的DNA序列插入Ti质粒构建重组载体时,所需的酶是____　,重组载体进入水稻细胞并在细胞内维持稳定和表达的过程称为____　。(2)根据启动子的作用推测,Wx基因启动子序列的改变影响了____　_,从而改变了Wx基因的转录水平。与野生型水稻相比,3个突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉合成酶的氨基酸序列_____(填“发生”或“不发生”)改变,原因是__________________________________________。 
(3)为检测启动子变化对Wx基因表达的影响,科研人员需要检测Wx基因转录产生的mRNA(Wx mRNA)的量。检测时分别提取各品系胚乳中的总RNA,经____　过程获得总cDNA。通过PCR技术可在总cDNA中专一性的扩增出Wx基因的cDNA,原因是________________　。 (4)各品系Wx mRNA量的检测结果如图所示,据图推测糯性最强的品系为_______,原因是_______________________________________________________。
【名师点拨】
【解析】本题主要考查基因工程的知识。(1)将目的基因和质粒构建成重组载体时,需要使用的酶是限制性核酸内切酶和DNA连接酶,将重组载体导入受体细胞内并维持稳定表达的过程称为转化。(2)启动子是RNA聚合酶识别并结合的位点,Wx启动子序列的改变会影响RNA聚合酶与启动子识别和结合,从而影响基因的转录过程。根据题意可知,该基因工程中编辑的是启动子序列,而启动子序列不参与编码直链淀粉的氨基酸,因此3种突变品系中Wx基因控制合成的直链淀粉的氨基酸序列不发生改变。(3)以细胞中的RNA为原料合成cDNA的过程需经逆转录过程,PCR技术能扩增DNA分子中特定片段的目的基因,原因是引物是根据Wx基因的一段已知序列设计合成的,而PCR技
术扩增的是处于两种引物之间的DNA序列。(4)根据图示可知,品系3的Wx mRNA最少,控制合成的直链淀粉合成酶最少,直链淀粉合成量最少,糯性最强。
答案:(1)限制性核酸内切酶和DNA连接酶　 转化(2)RNA聚合酶与启动子识别和结合　不发生　 编码直链淀粉合成酶的碱基序列中不含启动子　(3)逆转录　引物是根据Wx基因的一段已知序列设计合成的(4)品系3　 品系3的Wx mRNA最少,控制合成的直链淀粉合成酶最少,直链淀粉合成量最少,糯性最强
【母题延伸】——长句专项突破基因表达载体中启动子的作用是什么?_________________________________________________________________________________。
启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位,从而驱动基因转录出mRNA,最终表达出
需要的蛋白质
【答题策略】图解基因工程三种工具、四步操作




【核心知识 精准解读】1.图解PCR相关知识:


2.图解蛋白质工程:


3.DNA粗提取与鉴定原理和实验流程:(1)原理。①DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同,其中在物质的量浓度为0.14 mol/L时最低。②DNA不溶于冷却的酒精,但是细胞中的一些有机物如某些蛋白质则溶于冷却的酒精,可以用冷却的酒精提纯。③DNA遇二苯胺(沸水浴)会被染成蓝色,因此,二苯胺可用来鉴定DNA分子。(2)实验流程。实验材料的选取→破碎细胞,获取含DNA的滤液→去除滤液中的杂质→DNA的析出与鉴定。
【热点预测 精练题组】考向一 PCR的基本操作1.(多选)(2020·威海一模)PCR是一种在生物体外迅速扩增DNA片段的技术,被广泛应用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、基因克隆等方面。下列关于PCR反应的叙述,错误的是 (　　)A.PCR反应需要在一定的缓冲液中进行B.PCR反应需要的能量由ATP直接提供C.用新形成的DNA链作模板再次复制时,不需要引物D.PCR反应中每次循环均可分为变性、复性和延伸三步
【解析】选B、C。PCR反应需要在一定的缓冲液中才能进行,A正确;PCR反应不需要ATP直接供能,B错误;PCR的每一轮复制过程都需要引物,C错误;PCR反应中每次循环均可分为变性、复性和延伸三步,D正确。
2.(2020·南京二模)PCR是利用体内DNA复制的原理,进行生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。请回答有关问题:
(1)PCR反应的基本步骤是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)科学家研究发现DNA聚合酶只能催化　　　　方向的聚合反应,图1表示细胞内染色体DNA的复制过程,有一条子链是先合成短的DNA片段(称为冈崎片段),再形成较长的分子,可推测参与以上过程的酶有　　　　　　　　　　　　。在PCR过程中无冈崎片段形成的原因是　　　　　　　　　　　　　　　 。 (3)双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)与脱氧核苷三磷酸(dNTP)的结构如图2所示。已知ddNTP按碱基互补配对的方式加到正在复制的子链中后,子链的延伸立即终止。某同学现有一些序列为5'-GCCTAAGATCGCA-3'的DNA分子单链片段,通过PCR技术获得以碱基“C”为末端(3'为碱基C)不同长度的子链DNA片段,将以上子链
DNA片段进行电泳分离可得到　　　种不同长度的子链DNA片段。为使实验顺利进行,在PCR反应管中除了单链模板、引物、DNA聚合酶和相应的缓冲液等物质外,还需要加入下列哪组原料:　　　　。 A.dGTP、dATP、dTTPB.dGTP、dATP、dTTP、dCTP、ddCTPC.dGTP、dATP、dTTP、dCTPD.ddGTP、ddATP、ddTTP、ddCTP
(4)以下为形成单链DNA后,再进行PCR扩增示意图。据图分析回答:
催化①过程的酶是 　　　　;核酸酶H的作用是　　　　 ; 如果某RNA单链中一共有80个碱基,其中C有15个,A与U之和占该链碱基含量的40%,经过以上若干过程后共获得8个双链DNA,此过程中至少需加入G参与组成的核苷酸数量为 　　　　　　　(以上过程不考虑引物)。 
【解析】(1)PCR基本步骤为变性、退火(复性)、延伸。(2)核酸聚合酶如DNA聚合酶只能催化5'→3'方向的聚合反应;细胞内的DNA复制需要解旋酶(解旋)、DNA聚合酶(延伸)、连接酶(连接冈崎片段)、引物酶(合成引物);PCR过程中细胞先解旋再复制,引物可以加在模板链的3',这样可以连续由5'→3'方向合成。PCR复制与细胞内复制的区别主要表现如下:先解旋后复制(边解旋边复制)、耐高温的DNA聚合酶(普通的DNA聚合酶)、高温解旋(解旋酶解旋)、DNA引物(RNA引物,需要切除)。(3)以已知序列为模板,新合成的链在“C”处可能发生合成终止,这样可形成序列为5'-TGC -3'、5'-TGCGATC -3'、 5'-TGCGATCTTAGGC -3' 的3种DNA序列;
为了确保DNA复制能够进行需要加入四种DNA复制的原料,也就是dGTP、dATP、dTTP、dCTP,为了使得新合成的链在“C”处也可能发生合成终止,还需要向反应体系中加入ddCTP,因此反应体系中需要加入dGTP、dATP、dTTP、dCTP、ddCTP。(4)①过程为逆转录过程,需要加入逆转录酶;据图可知,核酸酶的作用应当是水解RNA模板;根据中心法则和碱基互补配对原则,可得出双链DNA中G的含量为48个,本过程模板为RNA不是DNA,因此 8个DNA分子中所有的脱氧核苷酸都来自原料,另外本过程只需要使用鸟嘌呤脱氧核苷酸,不需要使用鸟嘌呤核糖核苷酸,因此8个DNA中至少需要的G组成的核苷酸数为8×48=384个。
答案:(1)变性、退火(复性)、延伸　 (2) 5'→3'　解旋酶、DNA聚合酶、连接酶(答到2个以上即可)　 细胞内是边解旋边复制,PCR复制过程是先完全解旋再复制　 (3) 3　 B　 (4)逆转录酶　 水解RNA (切除RNA)　 384个
考向二 基因工程及应用3.(2020·无锡一模)利用外源基因在受体细胞中表达可生产人类所需要的产品。下列叙述中能说明外源基因在受体细胞中成功表达的是 (　　)A.棉花体细胞中检测到苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白B.大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNAC.山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列D.酵母菌细胞中检测到重组载体上的标记基因

【解析】选A。棉花体细胞中检测到苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白,说明外源基因已经完成表达,A正确;大肠杆菌中检测到人的胰岛素基因转录出的mRNA,说明外源基因已经成功转录,但不能说明外源基因已经完成表达,B错误;山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列,说明外源基因已经导入受体细胞,但不能说明外源基因已经完成表达,C错误;检测到标记基因只能说明重组DNA导入受体细胞,不能说明外源基因已表达,D错误。

4.(2020•东莞一模)甘露聚糖酶是分解纤维素的重要酶。该酶大量存在于土壤纤维素分解菌中。现采用基因工程方法将甘露聚糖酶基因导入动物肠道酵母菌中,以帮助动物消化纤维素。请回答:(1)从土壤纤维素分解菌中获得甘露聚糖酶,通过分析该酶的______　序列,优先选择酵母菌偏爱的密码子,找到相对应的______序列,通过______(填方法名称)法合成甘露聚糖酶基因。 (2)甘露聚糖酶基因与质粒进行连接构建表达载体,表达载体中甘露聚糖酶基因应位于________之间才能表达,表达载体还需加入一些调控元件,将该工程的表达载体构建为分泌型表达载体而非胞内型表达载体,目的是______________。 
(3)通过电激方法将表达载体转化到处于_________的酵母细胞,经检测转化成功的酵母细胞不存在环状DNA,可初步推测导入的表达载体已整合到酵母细胞的______上。 (4)获得的甘露聚糖酶需要与天然的甘露聚糖酶进行____________(填“结构特点”或“功能活性”)比较。 
【解析】(1)在已知脱氧核苷酸序列的前提下,如果基因核苷酸序列较短,可通过人工化学合成法合成目的基因。(2)目的基因应该位于启动子和终止子之间,该基因工程改造的是动物肠道中的酵母菌,让转基因的酵母细胞能够分泌甘露聚糖酶帮助动物消化纤维素,必须构建分泌型表达载体。(3)将目的基因导入微生物,微生物必须处于易于吸收周围DNA的状态(感受态);用质粒构建的基因表达载体为环状DNA,而经检测转化成功的酵母细胞不存在环状DNA,说明导入的表达载体已整合到酵母细胞的染色体上。(4)有的基因工程产品需要与天然产品的功能进行活性比较,来确定转基因产品的功能活性是否与天然产品相同。
答案:(1)氨基酸　脱氧核苷酸(或核糖核苷酸)　人工化学合成(2)启动子和终止子　使转基因的酵母细胞合成的甘露聚糖酶能够分泌到动物肠道中(3)感受态　 染色体　(4)功能活性
5.(2020•武汉模拟)科学家通过基因工程,成功利用非转基因棉A植株培育出抗虫转基因棉B植株,其过程如图所示。

回答下列问题:(1)获取抗虫转基因棉B植株的操作程序主要包括四个步骤,其中核心步骤是______　_。启动子是一段有特殊结构的DNA片段,它是________　_识别和结合的部位。(2)研究人员发明了一种新的基因转化法——农杆菌介导喷花转基因法,即将农杆菌悬浮液用微型喷壶均匀喷洒于棉花柱头和花药等器官上,该方法集合了农杆菌转化法和____　两种转化法的优点。结合上图,分析其与农杆菌转化法相比,具有的优势是__________________________________________________。 

(3)通过对Bt蛋白质三维结构图及氨基酸序列进行分析,发现若将该蛋白质结构中一段由14个氨基酸组成的螺旋结构缺失,结构变化后的Bt蛋白质能使棉铃虫具有更高的致死率。若要根据蛋白质工程的原理设计实验对Bt蛋白进行改造,以提高棉铃虫致死率,实验设计思路是_______________________________。 (4)若要确认该改造的Bt基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的____,如果检测结果呈阳性,再在田间试验中检测植株的____是否得到提高。
【解析】(1)获取抗虫转基因棉B植株操作的核心步骤是基因表达载体的构建;启动子是一段有特殊结构的DNA片段,是RNA聚合酶识别和结合的部位,驱动相应基因的转录。(2)将农杆菌悬浮液用微型喷壶均匀喷洒于棉花柱头和花药等器官上,该方法集合了农杆菌转化法和花粉管通道法两种转化法的优点;与图中利用农杆菌对愈伤组织进行转化的方法相比,该方法借助受精作用,不需要经过植物组织培养,转化成功后可直接获得转基因的种子。
(3)Bt蛋白质结构中一段由14个氨基酸组成的螺旋结构缺失,结构变化后的Bt蛋白质能使棉铃虫具有更高的致死率,结合蛋白质工程操作流程,需要参照密码子表,找到决定这14个氨基酸的相关基因碱基序列所在位置,利用相关技术对该片段进行敲除。(4)确认该改造的Bt基因是否在再生植株中正确表达,应检测此再生植株中该基因的表达产物,即相应的mRNA和蛋白质。如果检测结果呈阳性,还需要在个体水平进行鉴定,在田间试验中检测植株的抗虫性是否得到提高。
答案:(1)基因表达载体的构建　RNA聚合酶(2)花粉管通道法　不需要经过植物组织培养,转化成功后可直接获得种子(3)参照密码子表,找到合成该14个氨基酸的碱基对序列所在的基因位置,将这些碱基对序列进行缺失处理(4)表达产物(mRNA和蛋白质)　抗虫性
考点三 细胞工程(理解能力、实验探究能力) 【典型考题 精讲研析】典例 3(2020·全国Ⅰ卷)为研制抗病毒A的单克隆抗体,某同学以小鼠甲为实验材料设计了以下实验流程。

回答下列问题:(1)上述实验前必须给小鼠甲注射病毒A,该处理的目的是______________________________________________________。 (2)写出以小鼠甲的脾脏为材料制备单细胞悬液的主要实验步骤:___________________________________________________。 

(3)为了得到能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞,需要进行筛选。图中筛选1所采用的培养基属于________　,使用该培养基进行细胞培养的结果是________________________。图中筛选2含多次筛选,筛选所依据的基本原理是__________________________________________________________。 (4)若要使能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞大量增殖,可采用的方法有___________________________________________________(答出2点即可)。
【名师点拨】
【解析】本题主要考查动物细胞培养、动物细胞融合与单克隆抗体的制备。(1)实验前给小鼠甲注射病毒A,是为了诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞。(2)制备单细胞悬液时可以取小鼠的脾脏,剪碎组织,用胰蛋白酶处理获得单个细胞,加入培养液即可。(3)图中筛选1需要用到选择培养基,只有杂交瘤细胞可以存活。筛选2是为了获得能产生特定抗体的杂交瘤细胞,该过程要用到抗原—抗体杂交,故筛选所依据的原理是抗原与抗体反应具有特异性。
(4)获得能产生抗病毒A的单克隆抗体的杂交瘤细胞后,生产单克隆抗体的过程有体外培养和体内培养两条途径。体外培养是指在体外培养液中进行培养,从培养液中提取单克隆抗体;体内培养是指将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖,从小鼠腹水中提取单克隆抗体。
答案:(1)诱导小鼠甲产生能够分泌抗病毒A抗体的B淋巴细胞(2)取小鼠甲脾脏剪碎,用胰蛋白酶处理使其分散成单个细胞,加入培养液制成单细胞悬液(3)选择培养基　只有杂交瘤细胞能够生存　抗原与抗体的反应具有特异性(4)将杂交瘤细胞注射到小鼠腹腔内增殖;将杂交瘤细胞在体外培养
　【母题延伸】——长句专项突破利用动物细胞融合获得的杂交瘤细胞的特点是什么?最终制备的单克隆抗体的优点是什么?______________________________________________________________________________________________________________________。
动物细胞融合所获得的杂交瘤细胞特点是既能无限增殖,又能产生专一性抗体;
单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高、可大量制备
【答题策略】图示总结单克隆抗体的制备过程中的两次筛选

【核心知识 精准解读】1.图示总结植物细胞工程:


2.图示总结动物细胞工程:


【热点预测 精练题组】 考向一 植物细胞工程1.(2020·南通三调)科研人员通过体细胞杂交技术获得了具有油菜叶绿体和萝卜雄性不育特性的春油菜,相关叙述正确的是 (　　)A.春油菜作为母本用于杂交实验不需要人工去雄操作B.将油菜细胞与萝卜细胞直接诱导融合形成杂种细胞C.杂种细胞培育成新植物体的过程属于有性生殖D.春油菜染色体数是油菜和萝卜染色体总数的一半
【解析】选A。春油菜具有萝卜雄性不育特性,将其作为母本用于杂交实验不需要人工去雄操作,A正确;将油菜细胞与萝卜细胞去掉细胞壁后才能诱导融合形成杂种细胞,B错误;杂种细胞培育成新植物体的过程为植物组织培养过程,该过程属于无性生殖,C错误;春油菜染色体数是油菜和萝卜染色体数的和,D错误。
2.(多选)(2020·日照二模)为探究提高“日照蓝莓”品质和产量的新途径,某生物兴趣小组以“日照蓝莓”的主要品种——兔眼蓝莓为实验材料进行脱毒处理,其技术路线为“取材→消毒→愈伤组织培养→出芽→生根→移栽”。下列有关叙述正确的是 (　　)A.取材时可选用兔眼蓝莓的芽尖等分生组织作为外植体 B.用70 %酒精和20 %次氯酸钠对外植体消毒时,要控制好时间以避免造成伤害 C.对分化培养基灭菌前需添加生长素类、细胞分裂素类和赤霉素类等生长调节剂D.脱毒后的兔眼蓝莓果实体积更大,产量更高,后代个体更不易被病毒感染
【解析】选A、B。进行植物脱毒培养时需选择茎尖、芽尖等分裂旺盛部位细胞进行组织培养,A正确;外植体消毒时既要保证消毒效果,又要防止对外植体造成损伤,所以用70 %酒精和20 %次氯酸钠对外植体消毒时,要控制好时间,B正确;赤霉素类生长调节剂在高温下易分解,因此需要过滤除菌后加入灭菌的培养基中,C错误;脱毒后的兔眼蓝莓果实体积更大,产量更高,后代个体含病毒少,但仍会被病毒感染,D错误。
考向二 动物细胞工程3.(2020·盐城四调)研究发现,新冠病毒外壳中的S蛋白具有很强的抗原性,可利用其制备单克隆抗体,制备流程设计如图。请分析回答问题:
(1)人体内分泌抗体的细胞可来自　　　　　　　　　　　　细胞的增殖分化。 (2)根据病毒的结构,图中①过程常用　　　　　　　　酶处理,完成②过程需要的酶是　　　　　　　　　。 (3)检测④过程是否获得成功的方法是　　　　　　　　,⑥过程常用的方法是　　　　　　　　。 (4)细胞Y的特点是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
(5)为克服鼠源性单抗的异源性反应,科研人员通过人工改造鼠源性单抗获得了嵌合抗体。分析题图,你认为最符合临床要求的嵌合抗体是A～D中的　　　　　　　　。嵌合抗体的研制属于　　　　　　　这一科技范畴。 
【解析】(1)人体内分泌抗体的细胞是浆细胞,浆细胞可由B淋巴细胞或记忆B细胞接受抗原刺激后增殖分化而来。(2)新冠病毒由RNA和蛋白质组成,经过①过程之后能获得RNA,因此,图中①过程应该用蛋白酶处理以破坏蛋白质的结构,将RNA暴露出来。②过程为在RNA的指导下合成DNA的过程,因此,该过程为逆转录,需要在逆转录酶的催化下完成。(3)④过程为获得病毒S蛋白的过程,要检测是否成功获得S蛋白,需要用抗原—抗体杂交的方法来检测。⑥过程为将带有无限增殖基因的质粒导入细胞X的过程,常用的方法为显微注射技术,细胞X为效应B细胞,经过⑥过程的X细胞若成功导入了无限增殖调控基因,则细胞X将无限增殖。
(4)结合图中信息可知,细胞Y应该能无限增殖且能够合成并分泌与S蛋白发生特异性结合的抗体。(5)由于鼠源性单抗存在异源性反应,科研人员通过人工改造鼠源性单抗获得了嵌合抗体。鼠抗体的免疫反应是由于抗体结构的恒定区导致的,因此为了避免鼠抗体的异源性反应需要对该区域进行改造,据此可知最符合临床要求的嵌合抗体是图中的D。由图示可知嵌合抗体的研制过程是对蛋白质的改造过程,因此嵌合抗体的制备过程属于蛋白质工程。
答案:(1)B淋巴细胞或记忆B(2)蛋白　逆转录酶(3)抗原-抗体杂交技术　显微注射技术(4) 能无限增殖且能合成并分泌与S蛋白发生特异性结合的抗体(5)D　蛋白质工程
考点四 胚胎工程与生物技术的安全性和伦理问题(理解能力) 【典型考题 精讲研析】典例 4　(2020·山东等级考)经遗传改造的小鼠胚胎干细胞注入囊胚,通过胚胎工程的相关技术可以获得具有不同遗传特性的实验小鼠。下列说法错误的是(　　)A.用促性腺激素处理雌鼠可以获得更多的卵子B.体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理C.胚胎移植前要检查胚胎质量并在囊胚或原肠胚阶段移植D.遗传改造的小鼠胚胎干细胞可以通过转基因等技术获得
【名师点拨】
【解析】选C。本题主要考查胚胎工程。为了获得更多卵子,需要用促性腺激素对雌性个体进行超数排卵,A项正确;刚排出的精子不能与卵子受精,必须进行获能处理即发生相应的生理变化后才能获得受精能力,因此在体外受精前要对小鼠的精子进行获能处理,B项正确;胚胎移植前要检查胚胎质量,一般动物在桑椹胚或囊胚阶段移植,小鼠可在更早的阶段移植,C项错误;可以通过转基因技术对小鼠胚胎干细胞进行遗传改造,D项正确。
【母题延伸】——长句专项突破何为超数排卵?其意义是什么?_______________________________________________________________________________________________________。
超数排卵是应用外源促性腺激素诱发卵巢排出比自然情况下更多的成熟卵子。
超数排卵可以扩大优良种畜的繁殖数量
【答题策略】图解胚胎移植相关知识
【核心知识 精准解读】1.图示总结胚胎移植中的胚胎来源:
2.图解对比克隆动物、试管动物、转基因动物:
3.区别试管婴儿和设计试管婴儿:(1)设计试管婴儿比试管婴儿多出的是过程④。(2)试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题;设计试管婴儿用于白血病、贫血症等疾病的治疗。(3)两者都需体外受精,并进行体外早期胚胎培养,都要经过胚胎移植,都是有性生殖。
【热点预测 精练题组】考向一 胚胎工程1.(多选)下列关于胚胎工程的说法错误的是 (　　)A.冲卵是把雌性个体中的卵细胞冲出来B.用于同期发情和超数排卵过程的激素相同,处理的对象也相同C.几乎所有动物的胚胎都应该在原肠胚阶段之前进行移植D.核移植后进行早期胚胎培养属于有性生殖
【解析】选A、B、D。胚胎移植中的冲卵是为了采集早期胚胎,将雌性个体中的胚胎冲出来,A错误;同期发情是对供体和受体注射相关激素,而超数排卵是对供体注射促性腺激素,B错误;胚胎移植一般在桑椹胚或囊胚阶段移植,有些动物可在更早的阶段移植,C正确;核移植后进行早期胚胎培养仅发生有丝分裂和细胞分化,属于无性生殖,D错误。
2.(2020·南通三调)如图为科研人员利用白鼠和黑鼠的早期胚胎培育黑白嵌合鼠的简要过程,相关叙述正确的是 (　　)
A.嵌合鼠的培育依据的原理是基因重组和细胞全能性B.过程①中需利用相关技术去除早期胚胎外的滋养层C.过程②中可利用聚乙二醇诱导卵裂球细胞发生融合D.过程③操作前需对多只代孕母鼠进行同期发情处理

【解析】选D。嵌合鼠的培育依据的原理是细胞全能性,并没有进行基因重组,A错误;过程①中需利用相关技术去除早期胚胎外的透明带,而滋养层属于早期胚胎的一部分,B错误;过程②不需要诱导卵裂球细胞发生融合,C错误;过程③操作前需对多只代孕母鼠进行同期发情处理,以保证受体与供体的生殖器官的生理变化是相同的,D正确。
3.如图是“三亲婴儿”男婴的培育过程示意图,请据图回答下列问题:(1)上述“三亲婴儿”的染色体由____　提供,线粒体中的遗传物质由____　_提供,由此可见,“三亲婴儿”的意义在于可以避免子代________遗传病的发生。 

(2)过程④是________,需将受精卵移入 ______继续培养,体外培养需要满足的条件:________　、营养、适宜的温度和pH,并置于_____________的混合气体的培养箱中进行培养。 (3)过程⑤是____　_技术,其实质是__________。取______　的滋养层细胞可以对移植前的胚胎进行性别鉴定,采用SRY-PCR的鉴定方法,在该扩增过程中若消耗引物分子14个,则DNA扩增了____次。 

【解析】(1)由图可知,“三亲婴儿”的核染色体由母亲甲和父亲丙提供,细胞质中线粒体遗传物质由捐献者乙提供。由此可见,“三亲婴儿”的意义在于可以避免子代细胞质遗传病的发生。(2)过程④早期胚胎培养,需将受精卵移入发育培养液继续培养,体外培养的条件:无菌无毒、营养、适宜的温度和pH,并置于含95%空气与5%二氧化碳的混合气体的培养箱中进行培养。(3)过程⑤是胚胎移植技术,实质是早期胚胎在相同生理条件下空间位置的转移。取囊胚期的滋养层细胞可以对移植前的胚胎进行性别鉴定,采用SRY-PCR的鉴定方法,若某双链DNA分子扩增过程中消耗引物分子14个,说明通过DNA复制产生(14+2)÷2=8个DNA分子,因此DNA扩增了3次。
答案:(1)母亲甲和父亲丙　捐献者乙　 细胞质(2)早期胚胎培养　发育培养液　无菌无毒　含95%空气与5%二氧化碳(3)胚胎移植　早期胚胎在相同生理条件下空间位置的转移　囊胚期　3
考向二 生物技术的安全性和伦理问题4.(2020·威海一模)CCR5是HIV入侵人体T细胞的主要辅助受体之一。有科学家为了使婴儿一出生就具有抵抗艾滋病的能力,通过基因编辑破坏了受精卵中的CCR5基因,该做法引起了民众的普遍担忧。下列各项不属于担忧依据的是(　　)A.CCR5基因可能还参与了其他生理过程的调控B.基因编辑技术有可能因编辑对象错误(脱靶)造成不可预知的后果C.被编辑个体受其他细菌或病毒感染的风险可能会提高D.该技术虽然符合人类伦理道德,但可能存在潜在的安全风险
【解析】选D。CCR5基因可能还参与了其他生理过程的调控,敲除后可能会对机体造成不良影响,A不符合题意;基因编辑技术尚不成熟,操作中可能因编辑对象错误(脱靶)造成不可预知的后果,B不符合题意;被编辑个体的T细胞不同于正常T细胞,受其他细菌或病毒感染的风险可能会提高,C不符合题意;利用基因编辑技术进行设计试管婴儿,不符合人类伦理道德,D符合题意。
专题能力提升练
专题13　生物技术与工程基础综合组(30分钟　100分)一、单项选择题(共5小题,每小题7分,共35分)1.(2020·盐城三模)长春花中的长春碱具有良好的抗肿瘤作用。科研人员利用TMS基因构建重组Ti质粒,对愈伤组织进行遗传改造,从其细胞分泌物中提取长春碱,解决长春碱供不应求的问题,操作流程如图。下列说法错误的是 (　　)
A.过程②多采用农杆菌转化法B.Ti质粒是TMS基因的运载工具C.外植体通过①脱分化过程形成愈伤组织D.愈伤组织通过③再分化过程产生长春碱
【解析】选D。过程②是把目的基因导入植物细胞,多采用农杆菌转化法,A正确;TMS基因和Ti质粒通过酶切、连接,构建成重组Ti质粒,Ti质粒是TMS基因的运载工具,B正确;外植体通过①脱分化过程形成愈伤组织,脱分化是将已分化的细胞经过诱导后失去其特有的结构和功能而转变成未分化细胞的过程,C正确;已经脱分化的愈伤组织在一定条件下,再分化出各种组织器官,或进一步形成完整植株,这一过程叫作再分化,③过程产生长春碱不需要进行再分化,D错误。
2.(2020·苏锡常镇一模)如图表示某种哺乳动物受精作用及早期胚胎发育的部分过程。下列有关叙述正确的是 (　　)
A.图1中各细胞内的DNA分子数目相同B.图2和图3中的极体都将继续分裂C.同期发情处理能使供体产生更多的图4结构D.图1到图4的过程发生在输卵管和子宫中
【解析】选D。图1中精子和卵细胞内的DNA分子数目相同,比体细胞减少一半,A错误;图2和图3中的第一极体一般不分裂,第二极体不能再分裂,B错误;同期发情处理使得供体和受体具有相同的生理环境,图4结构表示原肠胚,超数排卵目的是产生桑椹胚或囊胚以便进行胚胎移植,C错误;图1到图3的过程发生在输卵管,图4的形成发生在子宫中,D正确。
3.(2020·烟台一模)随着科学的发展和人们对生命科学的深入探索,生物科学技术会为人类的繁荣进步作出更大的贡献。下列关于生物科学技术的有关叙述,正确的是 (　　)A.在植物体细胞杂交中,可采用质壁分离实验检测制备的原生质体的活性情况B.在生产单克隆抗体的过程中,不需要考虑B淋巴细胞和骨髓瘤细胞之间的免疫排斥C.利用动物体细胞核移植的方法得到克隆动物是培育新物种的一种方式D.设计试管婴儿涉及体内受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术
【解析】选B。在植物体细胞杂交中,去除细胞壁获得原生质体,所以不能用质壁分离实验检测制备的原生质体的活性情况,A错误;免疫排斥反应是机体对外来移植物(异体细胞、组织或器官)通过特异性免疫应答反应使其破坏的过程,细胞间不存在免疫排斥,B正确;利用动物体细胞核移植获得克隆动物属于无性生殖,不能培育新物种,C错误;设计试管婴儿涉及体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植等技术,D错误。
4.(2020·常州期末)下列关于果酒、果醋和腐乳制作的叙述,错误的是 (　　)A.制作果酒后期,拧松瓶盖放气的时间间隔可以延长B.控制好温度和酸碱度既有利于目的菌的繁殖,又可抑制杂菌的生长C.制作果酒和腐乳的主要微生物是真核生物,但呼吸类型不完全相同D.发酵过程中所有材料都需要进行严格的灭菌处理,以免杂菌污染
【解析】选D。简易装置进行酒精发酵的后期,由于营养物质减少等原因,酵母菌呼吸速率减慢,产生的二氧化碳减少,因此拧松瓶盖放气的间隔可以延长,A正确;控制好温度和酸碱度既有利于目的菌的繁殖,又可抑制杂菌的生长,B正确;制作果酒需要酵母菌,酵母菌是异养兼性厌氧型,制作腐乳需要毛霉,毛酶是异养需氧型,两者是真核生物,但呼吸类型不完全相同,C正确;传统发酵的操作过程中进行消毒处理,但没有进行灭菌处理,D错误。
5.下列关于生物学中常见的几种酶的叙述,正确的是 (　　)A.DNA连接酶将目的基因的黏性末端与载体的黏性末端之间的碱基黏合B.用限制性核酸内切酶从质粒上切下一个目的基因需消耗4个水分子C.Taq酶是PCR仪扩增DNA分子时常用的一种耐高温的DNA连接酶D.在解离根尖分生区细胞时加入纤维素酶有利于提高解离的效果
【解析】选B。DNA连接酶可以催化目的基因的黏性末端与载体的黏性末端之间形成磷酸二酯键,形成重组DNA分子,A错误;用限制性核酸内切酶从质粒上切下一个目的基因需打开4个磷酸二酯键,消耗4个水分子,B正确;Taq酶是PCR仪扩增DNA分子时常用的一种耐高温的DNA聚合酶,C错误;解离根尖分生区细胞时需要盐酸和酒精混合成的解离液,不需要加入纤维素酶,D错误。
二、多项选择题(共2小题,每小题8分,共16分)6.(2020·南通一模)如图为农杆菌Ti质粒的T-DNA区段结构示意图。农杆菌附着植物细胞后,T-DNA首先在农杆菌中从右边界到左边界被剪切、复制,然后进入植物细胞并整合到染色体上,继而诱发细胞异常生长和分裂,形成植物肿瘤。以下有关叙述正确的是 (　　)
A.Ti质粒存在于农杆菌的拟核DNA之外B.植物肿瘤的形成与A、B两个基因的表达有关C.清除植物肿瘤组织中的农杆菌后肿瘤不再生长D.利用T-DNA进行转基因时需保留LB、RB序列
【解析】选A、B、D。Ti质粒是环状DNA分子,存在于农杆菌的拟核DNA之外,A正确;A、B两个基因导入受体细胞的染色体上,进行表达,继而诱发细胞异常生长和分裂,形成植物肿瘤,B正确;农杆菌将自身Ti质粒的T-DNA整合到植物染色体上,诱发了植物肿瘤的形成,故清除植物肿瘤组织中的农杆菌后,肿瘤仍可继续生长,C错误;只有T-DNA保留LB、RB序列,T-DNA才能在农杆菌中从右边界到左边界被剪切、复制,然后进入植物细胞并整合到染色体上,D正确。
7.(2020·济宁二模)漆酶属于木质素降解酶类,在环境修复、农业生产等领域有着广泛用途。如图是分离、纯化和保存漆酶菌株的过程,相关叙述正确的是 (　　)
A.生活污水中含有大量微生物,是分离漆酶菌株的首选样品B.筛选培养基中需要加入漆酶的催化底物木质素,通过菌落特征挑选出产漆酶的菌落C.在涂布平板上初步筛选后,再通过平板划线进一步纯化鉴定D.斜面培养基中含有大量营养物质,可在4 ℃下长期保存菌株
【解析】选B、C。生活污水中微生物数量多,但不一定含有产漆酶的菌株,并非是分离漆酶菌株的首选样品,A错误;筛选培养基中需要加入漆酶的催化底物木质素,通过菌落特征挑选出产漆酶的菌落,从而获得漆酶菌株,B正确;在涂布平板上长出的菌落,可通过平板划线或稀释涂布平板法进一步纯化鉴定,C正确;使用固体斜面培养基可在4 ℃下短时间保存菌株,D错误。
三、非选择题(共2小题,共49分)8. (20分)(2020·湖北名校联考)正常细胞不能合成干扰素,但含有干扰素基因。我国科学家采用基因工程技术生产干扰素a-2b已实现量产。具体做法是将产生干扰素的人白细胞的mRNA分离,逆转录得到干扰素基因。将含有四环素、氨苄青霉素抗性基因的质粒pBR322和干扰素基因进行双酶切,用连接酶连接。将重组载体DNA分子在一定条件下导入大肠杆菌,在培养基中筛选培养,检测干扰素的表达量,选出高效表达的工程菌。请回答:
(1)在分化诱导因子作用下,正常细胞可以摆脱抑制、合成干扰素,该过程发生的实质是　　　　　　　　　　。 (2)据图分析,构建重组载体DNA分子时,可以选用　　　　　　两种限制酶对质粒pBR322和干扰素基因进行双酶切,目的是既能保证目的基因和质粒正向连接,又能防止　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(答两点)。 
(3)将重组质粒导入大肠杆菌中,然后将细菌涂布到含　　　　　　的选择培养基上培养,就可得到含质粒pBR322或重组质粒的细菌单菌落;再从每一个单菌落中挑取部分细菌转涂到含有　　　　　　　的培养基上,不能生长的绝大部分是含有重组质粒的细菌,原因是　 　。 (4)干扰素在体外保存非常困难,如果将其分子中的一个半胱氨酸变成丝氨酸,在-70 ℃条件下可以保存半年。实现这一转变需要直接对　　　　　进行修饰或改造,这属于蛋白质工程的范畴。 
【解析】(1)细胞分化的实质是基因选择性表达,故在分化诱导因子作用下,正常细胞可以摆脱抑制、合成干扰素,该过程发生的实质是基因的选择性表达。(2)标记基因可用于鉴定目的基因是否导入受体细胞,所以重组质粒上至少要保留一个标记基因,由于两个标记基因上均含有酶A的切点,所以不能用酶A切割,为了防止连接时目的基因和质粒自身环化,故在构建重组载体DNA分子时,可以选用酶B和酶C两种限制酶对质粒pBR322和干扰素基因进行双酶切。(3)由于质粒和重组质粒上都含有氨苄青霉素抗性基因,而未导入质粒的细菌不含有该抗性基因,所以将重组质粒导入大肠杆菌中,然后将细菌涂布到含氨苄
青霉素的选择培养基上培养,就可得到含质粒pBR322或重组质粒的细菌单菌落;由于目的基因的插入破坏了四环素抗性基因,重组质粒上只含有氨苄青霉素抗性基因,而质粒上含有氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因,因此再从前面培养基上获得的每一个单菌落中挑取部分细菌转涂到含有四环素的培养基上,不能生长的绝大部分是含有重组质粒的细菌。(4)蛋白质工程是通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造的一项技术。
答案:(1)基因的选择性表达(2)酶B、酶C　质粒与目的基因自身环化,防止同时破坏质粒中的两个标记基因(3)氨苄青霉素　 四环素　 目的基因的插入破坏了四环素抗性基因,重组质粒上只含有氨苄青霉素抗性基因,而质粒上含氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因,在含有四环素的培养基上,导入重组质粒的细菌不能生长,而只导入质粒的细菌能生长(4)基因
【知识总结】基因表达载体构建时限制酶的选择(1)一般用同一种限制酶分别切割载体和目的基因,再用DNA连接酶把两者连接(如图所示)。
(2)但同一种限制酶分别切割载体和目的基因会产生自身环化(如图所示),而自身环化是干扰重组的常见因素,也会产生目的基因与运载体反向连接问题。故实际操作中一般选择两种不同的限制酶,分别对目的基因和运载体进行切割,可以保证目的基因的定向插入,避免目的基因和质粒的自身环化,提高DNA重组率。
9. (29分)(2020·南京三模)对硝基苯酚(PNP)属于硝基苯酚类化合物(水溶液为黄色),主要来源于农药、医药、染料、塑料等生产企业的排放,对植物、微生物、动物均有毒性。某研学小组从活性污泥中分离到一株PNP降解菌,对其形态、生理生化及降解特性进行研究。回答下列问题:(1)取采自污水处理厂的活性污泥转接至富集培养液中,培养液配方如表:
该培养液　　　　(填“是”或“不是”)以PNP为唯一碳源,富集过程中连续转接至新鲜的富集培养液中5次,该步骤的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)将富集液进行梯度稀释,取适量稀释菌液在LB固体培养基上利用稀释涂布平板法进行分离,需要用到下图中的实验器材有　　　　。在培养过程中,需放置　　　　　　　　　培养基一起培养,来检验培养基是否受到污染。 
(3)挑取LB培养基上的单菌落转接到300 mg/L PNP的固体培养基上,按功能划分,该培养基属于　　　　　　　培养基;以菌落周围产生　　　　　　　作为筛选标记,最终得到一株降解能力较强的降解菌,命名为P62。 (4)如图是探究环境因素影响P62降解效果的实验数据。据图1分析,当温度在30 ℃左右时,P62的降解效果较好,推测可能的原因是　　　　　　　　　　。据图2分析,在250 mL锥形瓶中的装液量为180 mL时,会明显抑制降解效果,推测　　　　　　　　对降解效果影响较大。 
【解析】(1)该培养基配方中的碳源有PNP、酵母膏,所以PNP并不是唯一碳源。让微生物在新鲜的富集培养液中连续培养5次,增加PNP降解菌的数量,保证后续能分离得到PNP降解菌的菌落。(2)稀释涂布平板法需要用滴管将少量菌液滴加到培养基表面,之后将沾有少量酒精的涂布器在火焰上引燃灭菌,用冷却后的涂布器将菌液均匀地涂布在培养基的表面,使菌液分布均匀,并且涂布平板的所有操作都应在酒精灯附近进行。需要用到②涂布器、③滴管、④酒精灯。为了检验培养基是否受到污染,将未接种的培养基一起培养,如果其上长出菌落,则证明培养基受 到了
污染,需要重新制备。(3)高浓度的 PNP的固体培养基是鉴别培养基,培养基因为PNP呈现黄色,如果菌落为PNP降解菌的菌落,则其周围的PNP被降解,所以会以菌落为中心形成一个透明圈,透明圈的比例越大,则说明降解效果越好。(4)P62的降解效果与其产生的酶有关,温度可能会影响酶的活性,30 ℃左右时降解效果最好,可能此时为酶的最适温度,此温度下酶活性最高。如果容器内的溶液量过多,则剩余空间所能容纳的空气就有限,此时氧气量就少,溶液中的溶氧量较少,影响了P62的有氧呼吸,合成酶是需要能量的,酶量少降解效果就差,所以通气量对降解效果影响较大。
答案:(1)不是　不断提高PNP降解菌的菌体密度(富集PNP降解菌、提高PNP降解菌数量、浓度等)(2)②③④　未接种的(LB)(未接种或空白)(3)鉴别　透明圈(水解圈)(4)PNP降解酶的最适温度在30 ℃左右(相关酶的适宜温度在30 ℃左右)　通气量(O2浓度、溶氧量、空气量)
专题13　生物技术与工程创新应用组(30分钟　100分)一、单项选择题(共6小题,每小题6分,共36分)1.下列关于生物技术在生活中应用的说法,错误的是 (　　)A.利用发酵技术,在鲜奶中加入乳酸菌可制成酸奶B.制作泡菜的坛子加水密封是为了抑制乳酸菌繁殖C.制作葡萄酒时,要将温度控制在18～25 ℃D.变酸果酒表面的菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖形成的
【解析】选B。制作酸奶时需要用到乳酸菌产生乳酸,A正确;乳酸菌属于厌氧菌,制作泡菜的坛子加水密封是为了制造无氧条件,有利于乳酸菌繁殖,B错误;酵母菌的适宜生长温度为18～25 ℃,故制作葡萄酒需要将温度控制在18～25 ℃,C正确;变酸果酒表面的菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖形成的,D正确。
2.(2020·临沂一模)大肠杆菌是人和动物肠道寄生菌,在一定条件下会引起胃肠道等局部组织感染。检验水样中大肠杆菌数目是否符合生活饮用水卫生标准,常用滤膜法测定,其操作流程如图。大肠杆菌的代谢产物能与伊红-美蓝(EMB培养基的指示剂)反应,菌落呈黑色。下列对实验操作的分析,错误的是 (　　)
A.测定前,滤杯、滤膜和滤瓶均可用干热灭菌法灭菌处理B.过滤操作要在酒精灯火焰旁进行,防止杂菌污染C.将过滤完的滤膜紧贴在EMB培养基上,完成大肠杆菌的接种操作D.EMB培养基属于选择培养基,只有大肠杆菌能正常生长并形成黑色菌落
【解析】选D。干热灭菌法适用于对滤杯、滤膜和滤瓶进行灭菌,以防止杂菌的污染,A正确;在酒精灯火焰旁进行过滤,可防止空气中的杂菌污染,B正确;由于过滤完的细菌粘附在滤膜上,将滤膜紧贴在EMB培养基上可以将粘附在滤膜上的大肠杆菌接种在培养基上,C正确;EMB培养基属于鉴别培养基,没有选择作用,D错误。
3.(2020·南京盐城二模)研究表明渐冻症是因为突变基因使神经元合成了毒蛋白,从而阻碍了轴突内营养物质的流动;将诱导多功能干细胞(iPS细胞)移植给渐冻症实验鼠,能延长其寿命。下列相关叙述错误的是 (　　)A.可通过DNA分子杂交技术对渐冻症进行诊断B.可通过替换控制合成毒蛋白基因来进行基因治疗C.iPS细胞分化过程涉及有关基因的选择性表达D.iPS细胞与胚胎干细胞全能性高,都属于多能干细胞
【解析】选D。根据碱基互补配对原则,可通过DNA分子杂交技术对渐冻症进行诊断,A正确;基因治疗是指将外源正常基因导入靶细胞,以纠正或补偿缺陷和异常基因引起的疾病,以达到治疗目的,可通过替换控制合成毒蛋白基因来进行基因治疗,B正确;细胞分化的实质是基因的选择性表达,C正确;动物体细胞没有全能性,或者说由于目前的技术限制,全能性很难体现,D错误。
4.(2020·南通一模)为研究治疗性克隆技术能否用于帕金森病的治疗,科研人员利用人帕金森病模型鼠进行如图实验,相关叙述错误的是 (　　)A.过程①中选择M Ⅱ中期的卵母细胞有利于细胞核全能性恢复B.过程②重组细胞培养经历了卵裂、桑椹胚、原肠胚和囊胚等过程C.过程③的关键是利用特定条件诱导胚胎干细胞相关基因的表达D.过程④对受体小鼠无需注射免疫抑制剂以抑制其细胞免疫功能
【解析】选B。卵母细胞中含激发细胞核全能性的物质,核移植过程中选择M Ⅱ中期的卵母细胞有利于细胞核全能性恢复,A正确;过程②重组细胞培养经历了卵裂、桑椹胚、囊胚和原肠胚等过程,B错误;过程③是诱导分化过程,其关键是利用特定条件诱导胚胎干细胞相关基因的表达,C正确;过程④移植的神经元细胞是取自该小鼠自身细胞诱导分化而来,不会发生免疫排斥反应,D正确。
5.下面是两种“生物导弹”的作用原理示意图,没有与肿瘤细胞结合的“生物导弹”一段时间后被机体清除。阿霉素是一种抗肿瘤药,可抑制DNA和RNA的合成;细胞毒素可有效杀伤肿瘤细胞,但没有特异性,在杀伤肿瘤细胞的同时还会对健康细胞造成伤害。下列说法正确的是 (　　)
A.单克隆抗体是杂交瘤细胞合成和分泌的,其技术的基础是动物细胞融合 B.两种生物导弹治疗癌症的作用机理不完全相同,使用的单克隆抗体可能不同 C.单克隆抗体直接携带两种药物,通过体液定向运输到癌细胞并与之结合 D.单克隆抗体特异性强、灵敏度高,因而药物不会再对正常细胞造成伤害
【解析】选B。单克隆抗体制备属于动物细胞工程,动物细胞工程技术的基础是动物细胞培养,A错误;据题分析可知,两种生物导弹治疗癌症的作用机理不完全相同,使用的单克隆抗体可能不同,B正确;单克隆抗体直接携带两种药物,通过体液运输到癌细胞并与癌细胞表面特有的受体结合,C错误;由题目可知,药物会对正常细胞造成伤害,单克隆抗体会减弱伤害,D错误。
6.(2020·聊城一模)2018年中科院神经科学研究所攻克了克隆灵长类动物这一世界难题,首次成功以体细胞克隆出了两只猕猴——“中中”和“华华”,流程如图所示。下列相关叙述错误的是 (　　)A.采集的卵母细胞应该培养到MⅡ中期 B.过程①操作一般不晚于囊胚期C.克隆猴的性状与核供体性状完全相同D.克隆猴的成功说明动物体细胞的细胞核具有全能性
【解析】选C。采集后的卵母细胞应该培养到MⅡ中期才具备受精能力,A正确;胚胎移植的时间多在桑椹胚或囊胚期,但一般不晚于囊胚期,B正确;克隆猴的核遗传物质来源于核供体,但其性状不会与核供体完全相同,C错误;克隆猴的成功说明高度分化的动物体细胞的细胞核具有全能性,D正确。
二、多项选择题(共3小题,每小题6分,共18分)7.(2020·苏锡常镇一模)如图是黄色短杆菌利用天冬氨酸合成赖氨酸的途径示意图,下列有关叙述错误的是 (　　)A.黄色短杆菌的代谢调节属于负反馈调节B.抑制高丝氨酸脱氢酶的合成可大量生产赖氨酸C.图示说明黄色短杆菌是异养型生物D.培养基调节好pH之后需立即灭菌
【解析】选C、D。从图中看出,当苏氨酸和赖氨酸含量过高,对天冬氨酸激酶起抑制作用,所以黄色短杆菌的代谢调节属于负反馈调节,A正确;抑制高丝氨酸脱氢酶可以抑制中间产物Ⅱ生成高丝氨酸,所以可大量生产赖氨酸,B正确;图示只看出了黄色短杆菌合成氨基酸的调节过程,不能看出其是否能够利用CO2合成有机物,所以不能确定其是否为异养型生物,C错误;培养基调节好pH之后需要分装并包扎,然后进行灭菌,D错误。
8.(2020·滨州一模)下列经生物技术操作获得的性状,可以遗传给后代的是 (　　)A.将药用蛋白基因表达载体转入大肠杆菌,筛选获得能产生药用蛋白的大肠杆菌B.将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者,使患者免疫能力恢复C.经EMS(甲基磺酸乙酯)处理后获得抗花叶病毒特性的愈伤组织,经组织培养获得抗病植株D.将荷斯坦牛细胞核注入去核卵母细胞中,激活发育为高产奶牛
【解析】选A、C、D。将药用蛋白基因表达载体转入大肠杆菌,筛选获得能产生药用蛋白的大肠杆菌,该大肠杆菌获得的药用蛋白基因可以遗传给后代,A正确;将腺苷酸脱氨酶基因转入淋巴细胞后回输患者,使患者免疫能力恢复,该过程只改造了淋巴细胞,相关基因无法遗传给后代,B错误;经EMS诱变处理后获得抗花叶病毒特性的愈伤组织,经组织培养获得抗病植株,可以通过无性生殖遗传给后代,C正确;将荷斯坦牛细胞核注入去核卵母细胞中,激活发育为高产奶牛,属于无性生殖,可以将优良性状遗传给子代,D正确。
9.(2020·常州一模)如图是单克隆抗体制备过程示意图,相关叙述错误的是 (　　)A.过程①是用某种抗原注入小鼠体内,使小鼠体内产生多种浆细胞B.过程②常用聚乙二醇或灭活的病毒诱导,融合后的细胞只有一种类型C.过程③需用选择培养基和专一性抗体检测,对融合处理后的细胞进行筛选D.专一性抗体检测呈阴性的细胞,可注射到小鼠体内培养,也可进行体外培养
【解析】选A、B、D。灭活的病毒可作为抗原引起小鼠体内产生免疫反应,产生特定浆细胞,A错误;浆细胞与骨髓瘤细胞融合常在聚乙二醇或灭活的病毒诱导下完成,融合后的细胞有多种类型,B错误;过程③需用选择培养基和专一性抗体检测,对融合处理后的细胞进行筛选,C正确;专一性抗体检测呈阳性的细胞,可注射到小鼠体内培养,也可进行体外培养,D错误。
三、非选择题(共3小题,共46分)10.(16分)(2020·扬州一模)乙烯具有促进果实成熟的作用,ACC氧化酶和ACC合成酶是番茄细胞合成乙烯的两个关键酶。利用反义DNA技术(原理如图1),可以抑制这两个基因的表达,从而使番茄具有耐储存、宜运输的优点。图2为融合ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因的反义表达载体的结构示意图。
(1)图2中的2All为特异性启动子,则2All应在番茄的　　　　　　　　(器官)中表达。 (2)从番茄成熟果实中提取　　　　　　　　为模板,利用反转录法合成ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因,以进行拼接构成融合基因并扩增。 (3)合成出的ACC氧化酶基因两端分别含限制酶BamHⅠ和XbaⅠ的酶切位点,ACC合成酶基因两端含SacⅠ和XbaⅠ的酶切位点,用限制酶　　　　　　　　　对上述两个基因进行酶切,再串联成融合基因,相应的Ti质粒应用限制酶　　　　　　　　　进行切割,确保融合基因能够插入载体中。 
(4)为了实现图1中反义基因的效果,应将融合基因　　　　(填“正向”或“反向”)插入在启动子 2All 的下游即可构成反义融合基因。将表达载体与农杆菌菌液混合后,接种在含有　　　　　　的培养基中,可筛选出含有反义融合基因的农杆菌,再利用农杆菌转化法获得转基因番茄。 (5)在检测番茄细胞中是否存在反义融合基因时,　　　　(填“能”或“不能”)用放射性物质标记的ACC氧化(合成)酶基因片段做探针进行检测,理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
【解析】(1)乙烯具有促进果实成熟的作用,图2中的2All为特异性启动子,则2All应在番茄的果实中表达。(2)从番茄成熟果实中提取RNA为模板,利用反转录法合成ACC氧化酶基因和ACC合成酶基因,以进行拼接构成融合基因并扩增。(3)合成出的ACC氧化酶基因两端分别含限制酶BamHⅠ和XbaⅠ的酶切位点,ACC合成酶基因两端含SacⅠ和XbaⅠ的酶切位点,要将两个基因融合,需用同一种限制酶即XbaⅠ酶对上述两个基因进行酶切,再用DNA连接酶串联成融合基因,这样融合基因上有三个限制酶酶切位点:BamHⅠ、XbaⅠ、SacⅠ,其中限制酶BamHⅠ、SacⅠ分别位于融合基因的两端,因此相应的Ti质粒应用限制酶BamHⅠ和SacⅠ进行切割,确保融合基因能够插入载体中。(4)反义融合基因是由番茄果实细胞中的靶基因转录出的mRNA反转录形成的,因此为了实现图1中
反义基因的效果,应将融合基因反向插入在启动子 2All 的下游即可构成反义融合基因。将表达载体与农杆菌菌液混合后,接种在含有卡那霉素的培养基中,可筛选出含有反义融合基因的农杆菌,再利用农杆菌转化法获得转基因番茄。(5)在检测番茄细胞中是否存在反义融合基因时,因为番茄细胞内本来存在ACC合成酶基因,能与ACC合成酶基因探针发生分子杂交,所以不能用放射性物质标记的ACC氧化(合成)酶基因片段做探针进行检测。
答案:(1)果实　(2)RNA(3)XbaⅠ　BamHⅠ和SacⅠ(4)反向　卡那霉素(5)不能　番茄细胞内本来存在ACC合成酶基因,能与ACC合成酶基因探针发生分子杂交
11.(16分)(2020·枣庄一模)如图是2019-nCoV病毒又称新冠病毒(+RNA)的结构模式图。生物学家根据RNA能否直接起mRNA作用而分成正链(+)RNA病毒与负链(-)RNA病毒两种。负链RNA病毒(如毒弹状病毒)的RNA不能作为mRNA,需先合成互补链(正链)作为mRNA,再翻译蛋白质分子。回答下列问题:
(1)2019-nCoV病毒合成E蛋白的过程是　　　　　　　　　　　,2019-nCoV病毒与HIV在遗传物质复制过程的不同之处是　　　　　　　　　　　　。  (2)S蛋白是2019-nCoV病毒表面主要抗原,要获取大量S蛋白,首先需要利用2019-nCoV病毒获取能产生S蛋白的目的基因。其方法是从培养2019-nCoV病毒的细胞中获取mRNA,构建　　　　　文库,从中获取目的基因,然后加上　　　　　构建完整的基因表达载体。   
(3)与新冠肺炎康复者捐献的血浆中的抗体相比,抗S蛋白的单克隆抗体的优点是　　　　　　　,其制备的过程中,第二次筛选的目的是　　　　　　　　。  (4)在对新冠疑似患者的检测中,有时会出现假阴性现象,除了核酸检测这种方法外,在分子水平上还可以利用　　　　　进行检测。  (5)新冠肺炎重症患者病情恶化的主要原因之一是病毒感染过度激活人体免疫系统,导致肺部出现炎性组织损伤。在修复这些患者的肺损伤方面,干细胞被寄予厚望。因此干细胞治疗成为一种可能,人的ES细胞在培养液中加入　　　　,就可诱导分化成不同类型的细胞,达到治疗目的。
【解析】(1)根据题意,(+)RNA病毒合成蛋白质的过程为+RNAE蛋白,2019-nCoV病毒为RNA复制病毒,HIV为逆转录病毒。(2)利用2019-nCoV病毒获取能产生S蛋白的目的基因,方法是从培养2019-nCoV病毒的细胞中获取总mRNA,然后进行逆转录,构建cDNA文库,从中获取目的基因。然后加上启动子、终止子和标记基因等元件构建完整的基因表达载体。(3)制备的抗S蛋白的单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高,并能大量制备。利用动物细胞融合技术制备单克隆抗体过程中,第二次筛选的目的是筛选出能产生所需特异性抗体的杂交瘤细胞。
(4)在对新冠疑似患者的检测中,除了核酸检测这种方法外,在分子水平上还可以利用抗原和抗体杂交等技术进行检测。(5)体外培养的胚胎干细胞在培养液中加入分化诱导因子,就可诱导分化成不同类型的细胞,从而替代受损细胞,达到治疗目的。
答案:(1)+RNA E蛋白　2019-nCoV病毒为自我复制,HIV为逆转录 (2)cDNA　启动子、终止子和标记基因 (3)特异性强、灵敏度高,并能大量制备　选出能产生所需特异性抗体的杂交瘤细胞(4)抗原和抗体杂交技术(5)分化诱导因子
【知识总结】病毒的检测方法(以新冠病毒为例)(1)检测病人体内的抗原:利用抗原与抗体特异性结合的原理,可通过抗体检测抗原的存在,从而直接证明样本中含有新型冠状病毒。本检测的不足:在感染之初,病原体抗原含量较低,抗原不容易被检测到。(2)检测病人的体液中的抗体:利用抗原与抗体特异性结合的原理,可通过抗原检测抗体的存在,从而间接证明人体已感染新型冠状病毒。本检测的不足是:由于抗体产生需要时间,一般几天至几周不等,有些免疫功能较弱的病人可能抗体量很低,容易造成假阴性。
(3)检测病原体的核酸序列:即核酸检测,采用逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)法。提取新冠病毒的RNA,逆转录得到cDNA,再以此为模板进行DNA扩增,再用荧光探针实时检测扩增产物。该方法使确诊时间大大缩短,并且准确度高。
12.(14分)(能力挑战题)用噬菌体抗体展示技术获得人的单克隆抗体,方法是将人抗体基因插入噬菌体载体,然后让该噬菌体感染大肠杆菌,抗体可能和病毒蛋白以融合蛋白的形式附着在噬菌体表面,也可能通过大肠杆菌分泌出去。具体过程如图所示,回答下列问题:
(1)获取人抗体基因时,可从人的　　　　　　细胞中获取RNA,逆转录成cDNA,再通过PCR技术扩增出抗体基因。在PCR反应体系中,加入dNTP(dCTP、dATP、dGTP和dTTP)的作用是　　　　　　　　　　　。 (2)在噬菌体抗体库的构建过程中,理论上可以不利用Ca2+处理大肠杆菌,依据是                       　。 (3)从噬菌体抗体库中筛选特异性抗体的方法是　　　　　　,原理是　                            　。 
(4)在抗体基因与噬菌体基因之间设计了一个终止密码子(UAG)的对应序列,在终止密码子突变型的菌株表达时,抗体基因的表达产物是　　　　　　　(填“融合蛋白”或“分泌型抗体”)。与利用杂交瘤技术生产的单克隆抗体相比,用该技术省去了　　　　　　　　　　　(步骤),使制备更简单易行。 
【解析】(1)人抗体基因在B细胞(或浆细胞)中表达,因此只能从B细胞中才能获取人的抗体基因的mRNA。dNTP断裂两个高能磷酸键后可以得到4种脱氧核苷酸和能量,因此在PCR技术中,dNTP的作用是提供合成DNA的原料和能量。
(2)Ca2+处理大肠杆菌的目的是使大肠杆菌易于吸收周围环境中的DNA分子,但由于噬菌体可以侵染大肠杆菌,可将重组DNA分子注入大肠杆菌,因此在噬菌体抗体库的构建过程中,理论上可以不利用Ca2+处理大肠杆菌。(3)由于抗原和抗体特异性结合,因此可以采用抗原—抗体杂交技术从噬菌体抗体库中筛选特异性抗体。
(4)在抗体基因与噬菌体基因之间设计了一个终止密码子(UAG)的对应序列,终止密码子为翻译的终点,由于终止密码子突变型菌株转录的产物无原来设计的终止密码子,因此抗体基因的表达产物是融合蛋白(抗体和噬菌体的蛋白质)。生产单克隆抗体,首先将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞进行融合,然后筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞,最后获得单克隆抗体。但用噬菌体抗体库技术获得人的单克隆抗体无需使动物细胞融合,使制备更简单易行。
答案:(1)B(或浆)　提供合成DNA的原料和能量(2)噬菌体可以侵染大肠杆菌,可将重组DNA分子注入大肠杆菌(3)抗原—抗体杂交　抗原和抗体特异性结合(4)融合蛋白　动物细胞融合