高考生物二轮复习专题跟踪检测15现代生物科技专题试题含答案

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专题跟踪检测(十五)1．(2021·福建厦门市·厦门双十中学高三其他模拟)Ti质粒上的T区即为T－DNA，虽然是在原核生物中产生的，但是当其整合到植物细胞核基因组后，也能进行转录和翻译。下图为用Ti质粒作为载体进行植物基因工程的部分步骤示意图。回答下列问题：(1)图中①②过程需要用到的工具酶是__限制性核酸内切酶(或限制酶)、DNA连接酶__。③过程常用的方法是__Ca2＋处理法(或感受态细胞法或Ca2＋溶液处理法)__。(2)pBR322质粒载体是研究最多、使用最早且应用最广泛的大肠杆菌质粒载体之一，作为高质量的载体，应具备的条件有__具有复制起点(或具有自我复制能力或能够自我复制)；具有标记基因；具有一个或多个限制酶的切割位点；对受体细胞无害；分子大小合适便于操作__(答2条)。(3)图中的“植物基因”是目的基因，常用的扩增技术是__PCR(多聚酶链式反应)__，其原理是__DNA双链复制__。将该基因插入到T－DNA的非必需区域而不是其它区域的原因是__防止破坏T－DNA的转移(转移整合)特性和表达能力(转移、整合、表达(转录和翻译)__。(4)目的基因进入受体细胞后，维持稳定和表达的过程称为__转化__。若将图中质粒和目的基因通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，导入重组质粒到植物细胞后，经检测，部分含有重组质粒的植物细胞中目的基因不能正确表达，其最可能的原因是__同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因与质粒反向连接__。【解析】　(1)识图分析可知，图中①过程为构建基因表达载体，需要限制酶和DNA连接酶，③过程是将重组质粒导入土壤杆菌，将目的基因导入微生物细胞通常采用Ca2＋处理法。(2)高质量的质粒，需要有①在宿主细胞中能保存下来并能大量复制，且对受体细胞无害，②有多个限制酶切点，③含有多个复制起始位点，能够独立复制，④有一定的标记基因便于筛选等条件。(3)目的基因常用的扩增技术是PCR技术，其原理是DNA双链复制，将基因插入T－DNA的非必需区域，否则会破坏T－DNA的转移(转移整合)特性和表达能力，导致基因在受体细胞内无法稳定存在并表达。(4)目的基因进入受体细胞后，维持稳定和表达的过程称为转化。导入重组质粒到植物细胞后，经检测，部分含有重组质粒的植物细胞中目的基因不能正确表达，原因是同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因与质粒反向连接影响了基因的正确表达。2．(2021·湖北襄阳市襄阳五中高三一模)阅读以下资料，回答(1)～(6)题。资料一：S蛋白是新冠病毒(SARS－CoV－2)感染机体的关键组分，也是研制新冠疫苗的关键起点。2021年2月25日，由中国工程院院士陈薇领衔研发的以腺病毒为载体的疫苗获准上市注册申请，为我国乃至世界预防新冠疫情又增加了一件利器。下图为陈薇团队以缺失E1等基因的人复制缺陷腺病毒(E1基因是腺病毒基因组复制的关键基因)为载体的新冠疫苗研制流程示意图。(1)HEK细胞是一种特殊的人胚胎肾源细胞，在该细胞中，质粒I和质粒II可在相关酶的作用下进行同源重组，形成含S蛋白基因的复制缺陷重组腺病毒。为保证上述重组腺病毒能够大量复制，HEK细胞应含有__E1__基因及其表达产物。对获得的重组腺病毒除用PCR检测S蛋白基因外，还需用__抗原－抗体杂交__的方法检测S蛋白。(2)与复制型腺病毒相比，利用复制缺陷腺病毒为载体制备成的疫苗的优点是__该疫苗不能在人体细胞中复制，因而具有更高的安全性__。资料二：疫苗从研制走向临床使用，需经动物实验和临床实验等多重检测，以保证其安全性和有效性。陈薇团队对上述复制缺陷重组腺病毒疫苗的特异性免疫反应及其保护效果进行评价。图1、2表示不同的接种剂量和接种方式对小鼠免疫的影响，图3表示接种不同剂量疫苗，14天后接种新冠病毒，72小时后检测小鼠肺组织的病毒含量。(3)IFNY是一种能增强效应T细胞活力的淋巴因子，在免疫系统组成中，它与抗体均属于__免疫活性物质__。由图1、图2结果可知，该疫苗可诱导小鼠产生明显的__细胞免疫和体液__免疫。(4)图3实验中对照组的处理为__注射等量的不含疫苗的生理盐水，14天后接种等量新冠病毒__，结果显示疫苗对感染小鼠有明显的保护作用。为了达到最大的保护效果，该疫苗最适合的接种方式和剂量为__肌肉注射、高剂量__。(5)有人认为，最近出现的变异新冠病毒有可能使该疫苗失去保护作用。你是否赞同他的观点？请说明理由。__赞同。理由是：若变异病毒的S蛋白基因发生突变，表达出的S蛋白与疫苗的S蛋白结构差异过大，会导致人体注射疫苗后产生的抗体或记忆细胞无法识别新病毒，故疫苗失去保护作用。(或答不赞同，理由是：若变异病毒发生突变后表达出的S蛋白与疫苗的S蛋白结构差异不大，人体注射疫苗后产生的抗体或记忆细胞仍能识别并清除该病毒，疫苗仍有保护作用)__【解析】　(1)由于人为构建了复制缺陷腺病毒，该病毒不能复制是由于缺少了E1，而这种复制缺陷腺病毒要在HEK细胞中进行大量复制，则需要HEK细胞含有病毒复制有关的E1基因及其表达产物。若要检测S蛋白的产生，需要使用抗原－抗体杂交法。(2)复制缺陷腺病毒缺少E1基因，不能在人体细胞中进行复制，因此该疫苗不能在人体细胞中复制，因而具有更高的安全性。(3)淋巴因子和抗体都属于免疫系统中的免疫活性物质；图1显示注射疫苗后可以使得抗体增加，图2显示接种疫苗后产生IFNY的T细胞比例增加，进而可以增强效应T细胞的活力，因此该疫苗可以诱导小鼠产生明显的体液免疫和细胞免疫。(4)该实验的自变量为接种的疫苗的剂量，因此空白对照组应该注射等量的不含疫苗的生理盐水，14天后接种等量新冠病毒；结合图2和图3的实验结果可知，选高剂量注射组能产生更多抗体，免疫效力强，肌肉注射可以产生更多的分泌IFNY的T细胞。因此为了达到最大的保护效果，该疫苗最适合的接种方式是肌肉注射，剂量为高剂量。(5)变异的病毒主要是指遗传物质改变，若影响疫苗的使用，主要是考虑新产生的病毒还能否被免疫系统识别，因此需要围绕S蛋白来回答，答案为：赞同。理由是：若变异病毒的S蛋白基因发生突变，表达出的S蛋白与疫苗的S蛋白结构差异过大，会导致人体注射疫苗后产生的抗体或记忆细胞无法识别新病毒，故疫苗失去保护作用。(或答不赞同。理由是：若变异病毒发生突变后表达出的S蛋白与疫苗的S蛋白结构差异不大，人体注射疫苗后产生的抗体或记忆细胞仍能识别并清除该病毒，疫苗仍有保护作用)。3．(2021·山西吕梁市·高三三模)P17蛋白是非洲猪瘟病毒(ASFV)主要的编码蛋白，由P17基因编码，鉴于此，科研人员利用杆状病毒表达系统表达重组ASFVP17蛋白并制备单克隆抗体，具体的操作流程为P17重组蛋白的真核表达及鉴定→小鼠免疫P17蛋白→检测P17抗体→细胞融合及筛选→单克隆抗体腹水的制备，回答下列有关问题：(1)若P17基因序列已知，则可以通过__PCR扩增、DNA合成仪人工合成__(答出2种)的方法获取，要检测Р17基因在受体细胞中是否成功表达，在分子水平可用__抗原­抗体杂交__技术鉴定。(2)上述操作流程中“检测P17抗体”的目的是__获得产生特异性抗体的杂交细胞__，“细胞融合及筛选”中想获得__B细胞__和__骨髓瘤细胞__的融合细胞，常用__灭活的病毒、聚乙二醇__(至少答出2种)的方法诱导细胞融合，最终筛选出的细胞是__既能无限增殖，又能产生所需抗体__，单克隆抗体除从腹水中获取外，还可通过__体外培养__方法获得。(3)单克隆抗体的优点有__特异性强、灵敏度高、可大量制备__(答出2点)。【解析】　(1)若目的基因(P17基因)序列已知，则可通过该序列设计引物，进而通过PCR的技术进行扩增，也可通过DNA合成仪以化学方法人工合成；基因的表达产物通常是蛋白质，故要检测Р17基因在受体细胞中是否成功表达，在分子水平可用抗原－抗体杂交技术进行鉴定：若出现杂交带，则证明表达成功。(2)结合单克隆抗体的制备过程可知，上述操作流程中“检测P17抗体”的目的是筛选能产生特异性抗体的杂交细胞；单克隆抗体的制备中，为获得B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的融合细胞，可用物理方法(如离心、振动、电击)、化学方法(如聚乙二醇)和灭活的病毒等方法诱导融合；经选择培养基和专一抗体检验阳性后，最终筛选出的细胞是既能无限增殖，又能产生所需抗体的杂交瘤细胞；单克隆抗体除从腹水中获取外，还可通过体外培养的方法从培养液中获得。(3)单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高，可大量制备。4．(2021·黑龙江大庆市大庆中学高三其他模拟)科研所将菊花的花色基因C导入牡丹叶肉细胞来培育具有新型花色的牡丹，流程如图所示。回答下列问题：(1)图中切割花色基因C和质粒的限制酶应该选择　PstⅠ和EcoRⅠ　。获得花色基因C后，可用PCR技术在体外将其扩增，该技术利用的主要是__DNA双链复制__的原理。(2)途中①过程用农杆菌转化时，应选用牡丹__受损伤的__(填“受损伤的”或“完好的”)叶片与含重组质粒的农杆菌共同培养，选用这种叶片的理由是__伤口处的细胞会分泌大量的酚类物质__，吸引农杆菌移向这些细胞。构建基因表达载体时，需要将花色基因C插入质粒的T－DNA中，其主要原因是__T－DNA可以将花色基因C转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上__。(3)②过程的目的是让已经分化的细胞失去其特有的__结构和功能__而转变成未分化细胞，③过程主要是将②过程得到的愈伤组织转接到含有__生长素和细胞分裂素__(激素名称)的分化培养基上进行培养，诱导出甲。(4)假设某种转基因作物因为受到病毒感染而减产，若要以该转基因作物为材料获得脱毒苗，应选用__芽尖__作为外植体进行组织培养。【解析】　(1)由于SmaⅠ会破坏目的基因，故应该用PstⅠ和EcoRⅠ切割目的基因和载体。PCR的原理是DNA双链复制。(2)①表示将目的基因导入受体细胞，由于牡丹受伤的细胞会释放大量的酚类物质，吸引农杆菌向这些细胞移动，故使用农杆菌转化法将目的基因导入受体细胞时，应该选择受伤的细胞。T－DNA可以将花色基因C转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上，故构建基因表达载体时，需要将花色基因C插入质粒的T－DNA中。(3)②表示脱分化，是为了让已经分化的细胞失去其特有的结构和功能而变成未分化的状态，形成愈伤组织。③表示再分化，需要在含有生长素和细胞分裂素的培养基上进行。(4)由于芽尖几乎不含病毒，故一般选择芽尖作为外植体进行组织培养，来获得脱毒苗。5．(2021·宁夏固原高三模拟)Hela细胞系是人工培养、具有无限增殖能力的永生癌细胞系，在世界各地的相关实验室中为研究者提供了相同的研究对象。回答下列问题：(1)Hela细胞源自一位美国妇女的宫颈癌细胞，目前实验室中为了进一步研究Hela细胞，需进行__传代__(填“原代”或“传代”)培养，细胞体外培养所需营养物质有糖、氨基酸、无机盐等，通常还需要加入__血清、血浆__等天然成分。在动物细胞培养过程中，需要用胰蛋白酶，而不用胃蛋白酶的原因是__在多数动物细胞培养液适宜的pH范围内，胃蛋白酶已失去活性__。(2)某小组为研究葡萄糖饥饿对Hela细胞生长的抑制情况，其他营养条件适宜，用不同葡萄糖浓度的培养基培养Hela细胞24 h，实验结果如表所示：葡萄糖浓度/(mmol·L－1)Hela细胞生长抑制率/%056.161.036.301.525.002.016.44该实验__需要__(填“需要”或“不需要”)另设对照组。实验结果表明：葡萄糖浓度与Hela细胞生长抑制率的关系是__葡萄糖浓度越低，Hela细胞生长抑制率越高__。体内低浓度葡萄糖可__抑制__癌细胞的增殖，为肿瘤的限食疗法提供理论依据。(3)Hela细胞在生物医学领域应用广泛，例如，它帮助科学家首次实现了人源细胞与小鼠细胞融合。两个或多个细胞融合形成的单核细胞叫做__杂交细胞__，细胞融合技术的意义是__突破了有性杂交局限，使远缘杂交成为可能__。(4)科学家从某些无限增殖细胞的细胞质中分离出了无限增殖调控基因(prG)，该基因能激发动物细胞分裂，这为单克隆抗体的制备提供了更多的思路。除本题描述的一种制备单克隆抗体技术外，请再简要写出一种制备单克隆抗体的思路：__通过基因工程向效应B细胞中导入prG(或利用核移植技术将效应B细胞的细胞核移植到去核的无限增殖细胞中)__。【解析】　(1)目前实验室中为了进一步研究Hela细胞，需进行传代培养，细胞体外培养所需营养物质有糖、氨基酸、无机盐等，通常还需要加入血清、血浆等天然成分。在动物细胞培养过程中，需要用胰蛋白酶，而不用胃蛋白酶的原因是在多数动物细胞培养液适宜的pH范围内，胃蛋白酶已失去活性。(2)分析表格数据，该实验需要另设对照组，观察在正常条件下细胞生长情况。实验结果表明：葡萄糖浓度与Hela细胞生长抑制率的关系是葡萄糖浓度越低，Hela细胞生长抑制率越高。体内低浓度葡萄糖可抑制癌细胞的增殖，为肿瘤的限食疗法提供理论依据。(3)两个或多个细胞融合形成的单核细胞叫作杂交细胞，细胞融合技术的意义是突破了有性杂交局限，使远缘杂交成为可能。(4)抗体是由效应B细胞合成、分泌的。利用无限增殖调控基因(prG)制备单克隆抗体，可以借助基因工程技术，其思路：通过基因工程向效应B细胞中导入prG；也可以借助核移植技术，其思路：利用核移植技术将效应B细胞的细胞核移植到去核的无限增殖细胞中。6．(2021·云南大理白族自治州高三二模)下面是以小鼠为对象进行的研究工作，请分析回答问题。(1)进行小鼠胚胎工程操作时，首先在光控周期下(光照14 h，黑暗10 h)饲养成年雌鼠，并注射促性腺激素，目的是__促进排卵(或促进超数排卵)__。该过程中涉及的内分泌腺包括__下丘脑、垂体、卵巢__。(2)从雄鼠附睾中取出精子，在一定条件下培养一段时间，目的是__使精子获能__。精卵共同作用4 h，冲洗后继续培养。定时在显微镜下观察胚胎的变化，第5天可以看到胚胎收缩，细胞间隙扩大，接着胚胎内部出现裂隙，这是胚胎__囊胚__期开始的标志。(3)如果体外受精后，在雄原核与雌原核融合之前，用微型吸管吸除雄原核，再用细胞松弛素B处理(作用类似于用秋水仙素处理植物细胞)，处理后的受精卵可发育成小鼠。这种方法在动物新品种选育中的显著优点是__容易获得纯合子并缩短育种时间__。(4)如果将小鼠甲的体细胞核移入小鼠乙的去核卵母细胞中，由重组细胞发育成小鼠丙，则小鼠丙的基因来源于__小鼠甲(体细胞)的核基因和小鼠乙(卵母细胞)的细胞质基因__。(5)胚胎干细胞体外培养诱导分化可形成大量皮肤干细胞，其原因是__胚胎干细胞具有发育的全能性__。根据胚胎干细胞的这种功能特性，当小鼠体内的某一类细胞功能出现异常或退化时，利用胚胎干细胞的治疗思路是__通过诱导胚胎干细胞定向分化来及时修补__。【解析】　(1)注射促性腺激素和在光控周期下饲养成年雌鼠的目的是促进排卵。在光控周期下成年雌鼠通过神经­体液调节促进卵子的生成，该过程涉及下丘脑、垂体、卵巢等内分泌腺。(2)取出的精子在一定条件下培养是为了使精子获能；囊胚期开始的标志是胚胎收缩，细胞间隙扩大，胚胎内部出现裂隙。(3)题干所述处理类似于单倍体育种，因此，其优点是容易获得纯合子并能缩短育种时间。(4)利用核移植方法获得的动物，其核基因来自提供细胞核的动物，细胞质基因来自提供卵母细胞的动物。(5)胚胎干细胞具有全能性，因此可以通过诱导其定向分化成各种组织和器官，用于器官移植和修复。7．(2021·河南高三模拟)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__母亲甲和父亲丙__提供，线粒体中的遗传物质由__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是__早期胚胎培养__，需将受精卵移入__发育培养液__继续培养，体外培养需要满足的条件：__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，其实质是__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，在该扩增过程中若消耗引物分子14个，则DNA扩增了__3__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。8．(2021·江西省高三三模)某农业生态工程示意图如图，请回答下列问题：(1)该农业生态工程体现的生态工程原理主要是__物质循环再生原理__。对该工程的经济效益分析，可从系统内部的投入和产出、__系统的实际消费__、系统的有效贡献等三方面进行核算。(2)若要提高该工程的经济效益，可采用农业生产的__间种__技术在桑基上再种植大豆，也可采用农业生态工程的__种植业和畜牧业合理优化__技术，放养适量的鸡鸭等动物以调整该工程的产业结构。(3)某小组应用基因工程方法开展适用于该生态工程的抗虫植物改良研究。为提高将重组DNA分子导入受体细胞的效率，除考虑导入方法、筛选条件、防止污染外，还需考虑的主要因素有__重组DNA的质量和浓度、受体细胞的生长状态与密度__(答出2点即可)。农杆菌介导法是目前植物转基因的常用方法，该方法的基本过程是农杆菌感染植物时，__携带目的基因的Ti质粒转移到受体细胞__，并将其T－DNA片段插入受体细胞的基因组中。欲获得稳定遗传的抗虫性强的转基因植物品种，则转入的抗虫基因必须能在受体细胞中__稳定和高效地表达__。【解析】　(1)该农业生态工程体现的生态工程原理主要是物质循环再生原理。对该工程的经济效益分析，可从系统内部的投入和产出、系统的实际消费、系统的有效贡献等三方面进行核算。(2)若要提高该工程的经济效益，可采用农业生产的间种技术在桑基上再种植大豆，也可采用农业生态工程的种植业和畜牧业合理优化技术，放养适量的鸡鸭等动物以调整该工程的产业结构。(3)某小组应用基因工程方法开展适用于该生态工程的抗虫植物改良研究。重组DNA分子导入受体细胞的效率，主要与导入方法、筛选条件、重组DNA的质量和浓度、受体细胞的生长状态与密度、外源DNA污染有关。农杆菌介导法的基本过程是农杆菌感染植物时，携带目的基因的Ti质粒转移到受体细胞，并将其T－DNA片段插入受体细胞的基因组中。欲获得稳定遗传的抗虫性强的转基因植物品种，则转入的抗虫基因必须能在受体细胞中稳定和高效地表达。