2023届高考生物二轮复习现代生物科技专题作业含答案

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专题强化作业(十六)　现代生物科技专题1．(2022·山西怀仁模拟)我国为了加速对乙型肝炎的控制，从2002年起将乙肝疫苗纳入儿童计划免疫。第一代乙肝疫苗是血源性乙肝疫苗，但该类疫苗产量低，有一定的安全隐患。随着生物技术的进步，现开发出第二代乙肝疫苗——基因工程乙肝疫苗。请回答下列问题：(1)基因工程乙肝疫苗是通过构建含有乙肝表面抗原基因的重组质粒后再转入酵母细胞，从而制备出乙肝病毒表面的有效蛋白。其中的目的基因是____________________，该目的基因的序列已测出，且乙肝病毒表面的有效蛋白分子较小，所以可利用已知的基因序列通过____________获取目的基因。(2)在剪切基因时常用限制酶，其特点是__________________________________________________。在构建基因表达载体的过程中，不仅会形成包括______________________在内的连接体，还会形成目的基因和目的基因、运载体和运载体的连接体，导致这种结果的原因很可能是________________________________________________________________________。(3)转化是指目的基因进入受体细胞内，并在受体细胞内维持______________的过程。将表达载体导入酵母菌时，与大肠杆菌相似，要用钙离子处理，使受体细胞成为__________细胞。(4)与第一代血源性乙肝疫苗相比，基因工程乙肝疫苗的优势在于________________________________________________________________________(一条即可)。【解析】　(1)构建的重组质粒含有目的基因、启动子、终止子等组分，根据题意“基因工程乙肝疫苗是通过构建含有乙肝表面抗原基因的重组质粒后再转入酵母细胞”可知目的基因为乙肝表面抗原基因。若目的基因的序列已测出，且序列较小，则可以通过DNA合成仪用化学方法人工合成，从而获得目的基因。(2)限制酶具有专一性，其特点是能够识别DNA分子特定的脱氧核苷酸序列，切断相邻脱氧核苷酸间的磷酸二酯键形成平末端或黏性末端。用限制酶切割运载体和目的基因后用DNA连接酶使之连接成目的基因和运载体的连接体，但若只用一种限制酶切割目的基因和运载体，切割后的目的基因和运载体的黏性末端相同，则可能还会形成目的基因和目的基因、运载体和运载体的连接体。(3)转化是指目的基因进入受体细胞内，使目的基因的遗传特性能在受体细胞内维持稳定和表达的过程。将表达载体导入酵母菌时，与大肠杆菌相似，要用钙离子处理，可增大细胞膜的通透性，使受体细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，即感受态细胞。(4)第一代乙肝疫苗是血源性乙肝疫苗，但该类疫苗产量低，有一定的安全隐患。而基因工程乙肝疫苗可通过转基因技术将含有乙肝表面抗原基因的重组质粒后再转入酵母细胞，可大量生成出乙肝病毒表面的有效蛋白，制备疫苗的效率大大提高，疫苗特异性更强、有效性更高，且毒副作用更小，降低安全隐患。【答案】　(1)乙肝表面抗原基因　人工合成(2)能够识别DNA分子特定的脱氧核苷酸序列　目的基因和运载体　操作过程中只使用了一种限制酶，形成一种黏性末端(3)稳定和表达　感受态(4)毒副作用更小、产量更高、特异性更强、有效性更高2．(2022·河南平顶山三模)干扰素是一种具有干扰病毒复制作用的糖蛋白，在临床上被广泛用于治疗病毒感染性疾病。传统的干扰素生产方法是从人血液中的白细胞内提取的，每300 L血液只能提取出1 mg干扰素。某生物制品公司利用如下图所示方法实现了干扰素的批量生产。回答下列问题：(1)基因工程最核心的步骤是__________________。从人的淋巴细胞中提取干扰素基因，并构建基因表达载体——带干扰素基因的质粒，这两步操作中需要用到相同的工具酶是____________________，构建的基因表达载体中，启动子能驱动________________________________________________________________________。(2)检测人干扰素基因是否插入到酵母细胞的染色体的DNA上，采用________________技术，作为探针的是____________________________________。检测人干扰素基因是否翻译成蛋白质，采用______________技术。(3)干扰素几乎能抵抗所有病毒引起的感染。中国科学家陈炬成功地把人的干扰素基因移植到烟草的DNA分子上，使烟草获得了抗病毒的能力，这表明烟草体内______________。这个事实说明人和植物______________________。【解析】　(1)基因工程最核心的步骤是构建基因表达载体。从人的淋巴细胞中提取干扰素基因，并构建基因表达载体，这两步操作中需要用到相同的工具酶是限制性核酸内切酶，构建的基因表达载体中，启动子能驱动干扰素基因转录出mRNA。(2)检测人干扰素基因是否插入到酵母细胞的染色体的DNA上，可采用DNA分子杂交技术，作为探针的是用同位素标记的干扰素基因的DNA片段。检测人干扰素基因是否翻译成蛋白质，采用抗原—抗体杂交技术。(3)人的干扰素基因移植到烟草的DNA分子上，使烟草获得了抗病毒的能力，这表明烟草体内产生了干扰素，同时也说明了人和植物共用一套遗传密码，蛋白质合成方式基本相同。【答案】　(1)构建基因表达载体　限制性核酸内切酶　干扰素基因转录出mRNA(2)DNA分子杂交　用同位素标记的干扰素基因的DNA片段　抗原—抗体杂交(3)产生了干扰素　共用一套遗传密码，蛋白质合成方式基本相同3．(2022·宁夏银川一中三模)新型冠状病毒(RNA病毒)可通过表面的刺突蛋白(S蛋白)与人呼吸道黏膜上皮细胞的ACE2受体结合，侵入人体引起肺炎。抗体可阻断病毒的黏附或入侵，故抗体药物的研发已成为治疗新冠肺炎的研究热点之一。如图为筛选、制备抗S蛋白单克隆抗体的示意图，序号①～④表示细胞。据图回答下列问题：(1)诊断是否感染新型冠状病毒，可通过咽拭子取样，其检测的是病毒的________。但由于采集的样品量较少，为了增加检材数量可进行____________；还可采集血液样本检查血清中________________；另外通过胸透检测胸部是否有病毒侵染的阴影，也可确诊。(2)研制抗S蛋白单克隆抗体时，需先给小鼠注射S蛋白以激活小鼠的免疫细胞。图中①、②分别表示____________、__________，用选择性培养基筛选获得③，再经多次筛选出的④为__________________________，该细胞的特点是________________________________________________________________________。(3)细胞①、②融合常用的化学法是用____________作为诱导剂，细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限，使____________成为可能。【解析】　(1)咽拭子取样，其检测的是病毒的RNA，为了增加检材数量可进行PCR扩增；还可采集血液样本，检查血清中是否含有抗体，含有抗体说明被新冠病毒感染；另外通过胸透检测胸部是否有病毒侵染的阴影，也可确诊。(2)给小鼠注射S蛋白可引起小鼠产生免疫产生B淋巴细胞，题图中①为B淋巴细胞，②为骨髓瘤细胞，两者融合可形成杂交瘤细胞，经过两次筛选，第一次筛选用选择性培养基筛选获得③杂交瘤细胞，然后进行克隆化培养和抗体检测筛选出④能产生特定抗体的杂交瘤细胞，该细胞既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体。(3)使动物细胞进行融合的诱导因素有聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等，B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合常用的化学方法是用聚乙二醇作为诱导剂，细胞融合技术突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。【答案】　(1)RNA　PCR扩增　是否含有抗体(2)B淋巴细胞　骨髓瘤细胞　能产生特定抗体的杂交瘤细胞　既能迅速大量繁殖，又能产生专一抗体(3)聚乙二醇　远缘杂交4．(2022·黑龙江齐齐哈尔三模)人工种子是由体细胞胚、人工种皮以及提供胚发育的营养(人工胚乳)三部分组成。人工种子在农业、林业生产中具有重要的作用。某研究人员利用体细胞胚作为材料制作人工种子，体细胞胚选用的是胚状体。回答下列问题：(1)胚状体是由植物茎、叶等外植体经过________________技术获得的一种类似于自然胚的结构。该技术的原理是______________，包括的两个重要过程是______________。除胚状体之外，人工种子还可选用______________________(答两种)等作为材料。(2)制备体细胞胚常出现细胞不能同步发育的现象，同一外植体上常出现不同发育时期的体细胞胚，给制作人工种子带来麻烦。为使体细胞胚达到同步化，研究人员在细胞培养时常采用一定低温处理外植体一段时间，再将温度提升到正常培养温度。这种做法的原理是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)植物激素是调节体细胞胚发育的重要因素，培养体细胞胚的培养基中需要加入的两种关键植物激素是______________________________________。(4)目前常选用一些胶质化合物薄膜制作人工种皮，理想的人工种皮应该具备一定封闭性和良好的透气性，原因是________________________________________________________________________。【解析】　(1)胚状体是通过植物组织培养技术获得的。植物组织培养技术的原理是植物细胞的全能性，该技术包括脱分化和再分化两大过程。人工种子可选用胚状体、不定芽、顶芽和腋芽作为材料。(2)在一定的低温条件下，细胞分裂速度减慢，导致细胞周期延长，相应地延长了分裂期的时间，从而使这些细胞能在适宜温度条件下进行同步分裂，达到同步化，因此为使体细胞胚达到同步化，可在细胞培养时常采用一定低温处理外植体一段时间。(3)培养体细胞胚的培养基中需要加入生长素和细胞分裂素这两种关键激素。(4)人工种子的胚状体在进行细胞呼吸时，需要从外界环境吸收O2，并将产生的CO2释放到外界环境中，因此人工种皮具备透气性的作用是有利于体细胞胚进行呼吸作用，以维持体细胞胚的生理活性；为保证人工胚乳的营养成分不易流失，以维持体细胞胚的正常生长发育，人工种皮应该具备一定的封闭性。【答案】　(1)植物组织培养　植物细胞的全能性　脱分化和再分化　不定芽、顶芽和腋芽(任答两种)(2)在一定的低温条件下，细胞分裂速度减慢，细胞周期延长，相应地延长了分裂期的时间，从而使这些细胞能在适宜温度条件下进行同步分裂(3)生长素和细胞分裂素(4)封闭性保证人工胚乳的营养成分不易流失；透气性有利于体细胞胚进行呼吸作用维持体细胞胚的生理活性5．(2022·内蒙古呼伦贝尔模拟)2021年秋，云南野象群从故乡西双版纳一路北行，翻山越岭，走街串巷，牵动了无数人的心。根据所学知识回答有关的问题。(1)基因工程的核心步骤是____________________，野象的部分基因能在大肠杆菌中表达，说明不同生物________________________________________________________________________。(2)建立野象的基因文库，可通过PCR技术扩增目的基因，PCR技术与体内DNA复制的相同点有________________________________________________________________________(至少写出3点)。(3)若以精子作为目的基因的载体，则目的基因能够整合到精子的____________上是提高转化率的关键。(4)利用体细胞核移植技术培育克隆象时，所用的去核卵母细胞要培养至______________期。所用的供体细胞一般选择10代以内的细胞，原因是这样的细胞________________________________________________。(5)关于野象北迁的一种推测是生存条件受到了挤压，一路向北寻找__________和食物。【解析】　(1)基因工程的基本操作步骤主要包括四步：①目的基因的获取；②基因表达载体的构建；③将目的基因导入受体细胞；④目的基因的检测与表达。其中，基因表达载体的构建是基因工程的核心；目的基因在受体细胞中表达，成功合成所需要的蛋白质，说明不同的生物之间共有一套遗传密码。(2)PCR技术是体外扩增DNA的技术，与体内DNA复制相比，PCR技术扩增目的基因都需要解旋，都是半保留复制，都需要模板、原料、能量、酶，都遵循碱基互补配对原则等。(3)若以精子作为目的基因的载体，则目的基因必须能够整合到精子的细胞核上，因为精子与卵细胞结合的受精作用时，只有精子的头部(细胞核)进入，与卵细胞核融合。(4)在进行体细胞核移植时，所用的受体细胞是去核的卵母细胞，要培养至减数第二次分裂(MⅡ)中期；所用供体细胞一般选择10代以内的细胞，这样的细胞能够保持正常的二倍体核型(或遗传物质不发生改变)。(5)动物的生存需要适宜的栖息空间和食物条件，因此象群北迁的一种推测就是寻找栖息空间和食物条件。【答案】　(1)构建基因表达载体　共用一套密码子(或共用一套遗传密码)(2)都遵循碱基互补配对原则；都需要模板、原料、能量、酶等；都需要解旋；都是半保留复制等(3)细胞核(或染色体)(4)减数第二次分裂中(MⅡ中)　能保持正常的二倍体核型(或遗传物质不发生改变)(5)栖息空间6．(2022·安徽合肥市六中模拟)载脂蛋白E是一种多态性蛋白，参与脂蛋白的转化与代谢过程，其基因可以调节许多生物学功能。科研工作者为了研究载脂蛋白E基因与相关疾病的关系，运用基因工程和胚胎工程培育出人突变载脂蛋白E转基因小鼠模型。请回答相关问题：(1)先将人突变载脂蛋白E与质粒连接并构建基因表达载体。“基因表达载体”必须含有的结构除目的基因和复制原点外还有______________________________。构建基因表达载体的目的一是使目的基因___________________________________；二是使目的基因____________________________________________。(2)再将基因表达载体利用____________技术导入小鼠的胚胎干细胞中；胚胎干细胞适合作为受体细胞的原因是________________________________________________________________________。(3)最后，将成功转入人突变载脂蛋白E基因的胚胎干细胞诱导成早期胚胎，并植入受体母鼠的子宫。在胚胎移植前需要对受体母鼠用激素进行______________处理，其目的是________________________________。【解析】　(1)基因表达载体的组成成分包括复制原点、启动子、终止子、目的基因和标记基因；构建基因表达载体是基因工程的核心步骤，其目的是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代；同时使得目的基因能够表达和发挥作用。(2)将基因表达载体导入小鼠的胚胎干细胞(动物细胞)常用显微注射法；胚胎干细胞全能性强，易发育成个体，适合作为基因表达载体的受体细胞。(3)为了给供体胚胎的移入提供相同的生理环境，在胚胎移植前需要对受体母鼠用激素进行同期发情处理。【答案】　(1)启动子、终止子、标记基因　在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代　能够表达和发挥作用(2)显微注射　胚胎干细胞全能性强，易发育成个体(3)同期发情　为供体胚胎的移入提供相同的生理环境7．(2022·西藏拉萨中学阶段练习)回答下列有关现代生物科技的基础知识。(1)生态工程遵循的基本原理有______________________________________________________(至少答出两点)、整体性原理和系统学与工程学原理等。(2)桑基鱼塘生态工程能将蚕沙、蔗叶、淤泥等变成鱼类的饵料，塘泥中的微生物能将有机物转化成无机物，为甘蔗、桑树的光合作用提供无机营养，这一过程不但实现了废弃物的____________，而且体现了生态经济的“循环经济”原则。(3)培育克隆人和克隆动物的原理基本相同。中国政府对克隆人的态度是禁止生殖性克隆人，不反对______________。(4)动物细胞培养技术是动物细胞工程技术的基础，动物细胞培养需要满足以下条件：______________的环境、营养、温度和pH、气体环境。(5)单克隆抗体最主要的优点在于它的__________强、__________高，可大量制备。【解析】　(1)生态工程遵循的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理和系统学与工程学原理等。(2)这一过程不但实现了废弃物的资源化(物质的多途径利用)，而且体现了生态经济的“循环经济”原则(物质循环)。(3)克隆动物是核移植的结果，没有经过精子和卵细胞的结合。中国政府对克隆人的态度是禁止生殖性克隆人，不反对治疗性克隆，治疗性克隆属于细胞工程，如将治疗性克隆用于治疗白血病人的骨髓移植。(4)当前细胞工程所涉及的主要技术领域有细胞培养、细胞融合、细胞拆合、染色体操作及基因转移等方面。动物细胞培养技术是动物细胞工程技术的基础，动物细胞培养需要满足以下条件：无菌、无毒的环境、营养、温度和pH、气体环境。(5)单克隆抗体是由单一B细胞克隆产生的高度均一、仅针对某一特定抗原表位的抗体。通常采用杂交瘤技术来制备，单克隆抗体最主要的优点在于它的特异性强、灵敏度高，可大量制备。【答案】　(1)物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理(2)资源化(3)治疗性克隆(4)无菌、无毒(5)特异性　灵敏度