【三年高考真题】最新三年生物高考真题分项汇编——专题14《生物技术与工程》(2023新高考地区专用)
展开专题14 生物技术与工程
1.(2022·湖南·高考真题)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________________________________________。
2.(2022·山东·高考真题)某种类型的白血病由蛋白P引发,蛋白UBC可使P被蛋白酶识别并降解,药物A可通过影响这一过程对该病起到治疗作用。为探索药物A治疗该病的机理,需构建重组载体以获得融合蛋白FLAG-P和FLAG-P△。P△是缺失特定氨基酸序列的P,FLAG是一种短肽,连接在P或P△的氨基端,使融合蛋白能与含有FLAG抗体的介质结合,但不影响P或P△的功能。
(1)为构建重组载体,需先设计引物,通过PCR特异性扩增P基因。用于扩增P基因的引物需满足的条件是_______、为使PCR产物能被限制酶切割,需在引物上添加相应的限制酶识别序列,该限制酶识别序列应添加在引物的______(填“3'端”或“5'端”)。
(2)PCR扩增得到的P基因经酶切连接插入载体后,与编码FLAG的序列形成一个融合基因,如图甲所示,其中“ATGTGCA”为P基因编码链起始序列。将该重组载体导入细胞后,融合基因转录出的mRNA序列正确,翻译出的融合蛋白中FLAG的氨基酸序列正确,但P基因对应的氨基酸序列与P不同。据图甲分析,出现该问题的原因是______。修改扩增P基因时使用的带有EcoRⅠ识别序列的引物来解决该问题,具体修改方案是______。
(3)融合蛋白表达成功后,将FLAG-P、FLAG-P△、药物A和UBC按照图乙中的组合方式分成5组。各组样品混匀后分别流经含FLAG抗体的介质,分离出与介质结合的物质并用UBC抗体检测,检测结果如图丙所示。已知FLAG-P和FLAG-P△不能降解UBC,由①②③组结果的差异推测,药物A的作用是______;由②④组或③⑤组的差异推测,P△中缺失的特定序列的作用是______。
(4)根据以上结果推测,药物A治疗该病的机理是______。
3.(2022年6月·浙江·高考真题)回答下列(一)、(二)小题:
(一)回答与产淀粉酶的枯草杆菌育种有关的问题:
(1)为快速分离产淀粉酶的枯草杆菌,可将土样用___________制成悬液,再将含有悬液的三角瓶置于80℃的___________中保温一段时间,其目的是___________。
(2)为提高筛选效率,可将菌种的___________过程与菌种的产酶性能测定一起进行:将上述悬液稀释后涂布于淀粉为唯一碳源的固体培养基上培养,采用___________显色方法,根据透明圈与菌落直径比值的大小,可粗略估计出菌株是否产酶及产酶性能。
(3)为了获得高产淀粉酶的枯草杆菌,可利用现有菌种,通过___________后再筛选获得,或利用转基因、___________等技术获得。
(二)回答与植物转基因和植物克隆有关的问题:
(4)在用农杆菌侵染的方法进行植物转基因过程中,通常要使用抗生素,其目的一是抑制___________生长,二是筛选转化细胞。当选择培养基中抗生素浓度___________时,通常会出现较多假阳性植株,因此在转基因前需要对受体进行抗生素的___________检测。
(5)为提高培育转基因植株的成功率,植物转基因受体需具有较强的___________能力和遗传稳定性。对培养的受体细胞遗传稳定性的早期检测,可通过观察细胞内___________形态是否改变进行判断,也可通过观察分裂期染色体的___________,分析染色体组型是否改变进行判断。
(6)植物转基因受体全能性表达程度的高低主要与受体的基因型、培养环境、继代次数和___________长短等有关。同时也与受体的取材有关,其中受体为___________时全能性表达能力最高。
4.(2022年1月·浙江·高考真题)回答下列(一)、(二)小题:
(一)红曲霉合成的红曲色素是可食用的天然色素,具有防腐、降脂等功能。研究者进行了红曲色素的提取及红色素的含量测定实验,流程如下:
(1)取红曲霉菌种斜面,加适量____________洗下菌苔,制成菌悬液并培养,解除休眠获得____________菌种。经液体发酵,收集红曲霉菌丝体,红曲霉菌丝体与70%乙醇溶液混合,经浸提、____________,获得的上清液即为红曲色素提取液。为进一步提高红曲色素得率,可将红曲霉细胞进行____________处理。
(2)红曲色素包括红色素、黄色素和橙黄色素等,红色素在390nm、420nm和505nm波长处均有较大吸收峰。用光电比色法测定红曲色素提取液甲的红色素含量时,通常选用505nm波长测定的原因是____________。测定时需用____________作空白对照。
(3)生产上提取红曲色素后的残渣,经__________处理后作为饲料添加剂或有机肥,这属于废弃物的无害化和__________处理。
(二)我国在新冠疫情方面取得了显著的成效,但全球疫情形势仍然非常严峻、尤其是病毒出现了新变异株——德尔塔、奥密克戎,更是威胁着全人类的生命健康。
(4)新冠病毒核酸定性检测原理是:以新冠病毒的单链RNA为模板,利用__________酶合成DNA,经PCR扩增,然后在扩增产物中加入特异的__________,如果检测到特异的杂交分子则核酸检测为阳性。
(5)接种疫苗是遏制新冠疫情蔓延的重要手段。腺病毒疫苗的制备技术要点是:将腺病毒的复制基因敲除;以新冠病毒的__________基因为模板合成的DNA插入腺病毒基因组,构建重组腺病毒。重组腺病毒在人体细胞内表达产生新冠病毒抗原,从而引发特异性免疫反应。在此过程中,腺病毒的作用是作为基因工程中目的基因的____________。将腺病毒复制基因敲除的目的是____________。
(6)单克隆抗体有望用于治疗新冠肺炎。单克隆抗体的制备原理是:取免疫阳性小鼠的____________细胞与骨髓瘤细胞混合培养,使其融合,最后筛选出能产生特定抗体的杂交瘤细胞。与植物组织培养相比,杂交瘤细胞扩大培养需要特殊的成分,如胰岛素和____________。
1.(2021辽宁高考真题)下图是利用体细胞核移植技术克隆优质奶牛的简易流程图,有关叙述正确的是( )
A.后代丁的遗传性状由甲和丙的遗传物质共同决定
B.过程①需要提供95%空气和5%CO2的混合气体
C.过程②常使用显微操作去核法对受精卵进行处理
D.过程③将激活后的重组细胞培养至原肠胚后移植
2.(2021辽宁高考真题)下列有关病毒在生物学和医学领域应用的叙述,错误的是( )
A.灭活的病毒可用于诱导动物细胞融合
B.用特定的病毒免疫小鼠可制备单克隆抗体
C.基因工程中常用噬菌体转化植物细胞
D.经灭活或减毒处理的病毒可用于免疫预防
3.(2021年江苏高考真题)下图是剔除转基因植物中标记基因的一种策略,下列相关叙述错误的是( )
A.分别带有目的基因和标记基因的两个质粒,都带有T-DNA序列
B.该方法建立在高转化频率基础上,标记基因和目的基因须转到不同染色体上
C.若要获得除标记基因的植株,转化植株必须经过有性繁殖阶段遗传重组
D.获得的无筛选标记转基因植株发生了染色体结构变异
4.(2021年江苏高考真题)下列关于哺乳动物胚胎工程和细胞工程的叙述,错误的是( )
A.细胞培养和早期胚胎培养的培养液中通常需要添加血清等物质
B.早期胚胎需移植到经同期发情处理的同种雌性动物体内发育成个体
C.猴的核移植细胞通过胚胎工程已成功地培育出了克隆猴
D.将骨髓瘤细胞和B淋巴细胞混合,经诱导后融合的细胞即为杂交瘤细胞
5.(2021年江苏高考真题)植物组织培养技术常用于商业化生产:其过程一般为:无菌培养物的建立→培养物增殖→生根培养→试管苗移栽及鉴定。下列相关叙述错误的是( )
A.为获得无菌培养物,外植体要消毒处理后才可接种培养
B.组织培养过程中也可无明显愈伤组织形成,直接形成胚状体等结构
C.提高培养基中生长素和细胞分裂素的比值,有利于诱导生根
D.用同一植株体细胞离体培养获得的再生苗不会出现变异
6.(2021年湖北高考真题)某实验利用PCR技术获取目的基因,实验结果显示除目的基因条带(引物与模板完全配对)外,还有2条非特异条带(引物和模板不完全配对)。为了减少反应非特异条带的产生,以下措施中有效的是( )
A.增加模板DNA的量 B.延长热变性的时间
C.延长延伸的时间 D.提高复性的温度
7.(2021年湖北高考真题)限制性内切酶EcoRI识别并切割双链DNA,用EcoRI完全酶切果蝇基因组DNA,理论上得到DNA片段的平均长度(碱基对)约为( )
A.6 B.250 C.4000 D.24000
8.(2021年湖北高考真题)月季在我国享有“花中皇后”的美誉。为了建立月季某新品种的快速繁殖体系,以芽体为外植体,在MS培养基中添加不同浓度的6-BA和IBA进行芽体增殖实验,芽分化率(%)结果如表。
6-BA/(mg·L-1)
IBA/(mg·L-1)
0. 1
0.2
0.3
0.4
0.5
1.0
31
63
58
49
41
2.0
40
95
76
69
50
3.0
37
75
64
54
41
4.0
25
35
31
30
25
5.0
8
21
12
8
4
关于上述实验,下列叙述错误的是( )
A.6-BA浓度大于4.0mg·L-1时,芽分化率明显降低
B.6-BA与IBA的比例为10:1时芽分化率均高于其他比例
C.在培养基中同时添加适量的6-BA和IBA,可促进芽分化
D.2.0mg·L-16-BA和0.2mg·L-1IBA是实验处理中芽分化的最佳组合
9.(2021年北京高考真题)社会上流传着一些与生物有关的说法,有些有一定的科学依据,有些违反生物学原理。以下说法中有科学依据的是( )
A.长时间炖煮会破坏食物中的一些维生素
B.转基因抗虫棉能杀死害虫就一定对人有毒
C.消毒液能杀菌,可用来清除人体内新冠病毒
D.如果孩子的血型和父母都不一样,肯定不是亲生的
10.(2021.6月浙江高考真题)采用CRISPR/Cas9 基因编辑技术可将增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因定点插入到受精卵的Y染色体上,获得转基因雄性小鼠。该转基因小鼠与野生型雌性小鼠交配,通过观察荧光可确定早期胚胎的性别。下列操作错误的是( )
A.基因编辑处理的受精卵在体外培养时,不同发育阶段的胚胎需用不同成分的培养液
B.基因编辑处理的受精卵经体外培养至2细胞期,须将其植入同期发情小鼠的子官,才可获得表达 EGFP的小鼠
C.分离能表达EGFP的胚胎干细胞,通过核移植等技术可获得大量的转基因小鼠
D.通过观察早期胚胎的荧光,能表达 EGFP 的即为雄性小鼠胚胎
11.(2021年山东卷)粗提取 DNA 时,向鸡血细胞液中加入一定量的蒸馏水并搅拌,过滤后所得滤液进行下列处理后再进行过滤,在得到的滤液中加入特定试剂后容易提取出 DNA相对含量较高的白色丝状物的处理方式是( )
A.加入适量的木瓜蛋白酶
B.37~40℃的水浴箱中保温 10~15 分钟
C.加入与滤液体积相等的、体积分数为 95%的冷却的酒精
D.加入 NaCl 调节浓度至 2mol/L→过滤→调节滤液中 NaCl 浓度至 0.14mol/L
12.(2021年1月浙江卷)下图为动物成纤维细胞的培养过程示意图。下列叙述正确的是( )
A.步骤①的操作不需要在无菌环境中进行
B.步骤②中用盐酸溶解细胞间物质使细胞分离
C.步骤③到④的分瓶操作前常用胰蛋白酶处理
D.步骤④培养过程中不会发生细胞转化
13.(2021辽宁高考真题)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。
(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“T4DNA连接酶”)。
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↓AGCTTTTCGA↑A
EcoRI
G↓AATTCCTTAA↑G
PvitⅡ
CAG↓CTGGTC↑GAC
PstI
CTGC↓AGGA↑CGTC
KpnI
G↓GTACCCCATG↑G
BamHI
G↓GATCCCCTAG↑G
注:箭头表示切割位点
(3)转化前需用CaCl2处理大肠杆菌细胞,使其处于__________的生理状态,以提高转化效率。
(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
(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“G1”或“S”或“G2/M”)期。
14.(2021年江苏高考真题)某小组为研究真菌基因m的功能,构建了融合表达蛋白M和tag标签的质粒,请结合实验流程回答下列问题:
(1)目的基因的扩增
①提取真菌细胞______,经逆转录获得cDNA,进一步获得基因m片段。
②为了获得融合tag标签的蛋白M,设计引物P2时,不能包含基因m终止密码子的编码序列,否则将导致______。
③热启动PCR可提高扩增效率,方法之一是:先将除TaqDNA聚合酶(Taq酶)以外的各成分混合后,加热到80℃以上再混入酶,然后直接从94℃开始PCR扩增,下列叙述正确的有______
A.Taq酶最适催化温度范围为50~60℃
B.与常规PCR相比,热启动PCR可减少反应起始时引物错配形成的产物
C.两条子链的合成一定都是从5′端向3′端延伸
D.PCR产物DNA碱基序列的特异性体现了Taq酶的特异性
(2)重组质粒的构建
①将Sma I切开的载体A与添加同源序列的m混合,用特定DNA酶处理形成黏性末端,然后降温以促进______,形成A-m结合体。将A-m结合体导入大肠杆菌,利用大肠杆菌中的DNA聚合酶及______酶等,完成质粒的环化。
②若正确构建的重组质粒A—m仍能被Sma I切开,则Sma I的酶切位点可能在______。
(3)融合蛋白的表达
①用含有尿嘧啶的培养基培养URA3基因缺失型酵母,将其作为受体菌,导入质粒A-m,然后涂布于无尿嘧啶的培养基上,筛选获得目的菌株,其机理是______。
②若通过抗原一抗体杂交实验检测到酵母蛋白中含tag标签,说明______,后续实验可借助tag标签进行蛋白M的分离纯化。
15.(2021湖南高考真题)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_________。
16.(2021年海南高考真题)CRISPR/Cas9是一种高效的基因编辑技术,Cas9基因表达的Cas9蛋白像一把“分子剪刀”,在单链向导RNA(SgRNA)引导下,切割DNA双链以敲除目标基因或插入新的基因。CRISPR/Cas9基因编辑技术的工作原理如图所示。
回答下列问题。
(1)过程①中,为构建CRISPR/Cas9重组质粒,需对含有特定sgRNA编码序列的DNA进行酶切处理,然后将其插入到经相同酶切处理过的质粒上,插入时所需要的酶是____________。
(2)过程②中,将重组质粒导入大肠杆菌细胞的方法是____________。
(3)过程③~⑤中,SgRNA与Cas9蛋白形成复合体,该复合体中的SgRNA可识别并与目标DNA序列特异性结合,二者结合所遵循的原则是____________。随后,Cas9蛋白可切割____________序列。
(4)利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除一个长度为1200bp的基因,在DNA水平上判断基因敲除是否成功所采用的方法是____________,基因敲除成功的判断依据是____________。
(5)某种蛋白酶可高效降解羽毛中的角蛋白。科研人员将该蛋白酶基因插入到CRISPR/Cas9质粒中获得重组质粒,随后将其导入到大肠杆菌细胞,通过基因编辑把该蛋白酶基因插入到基因组DNA中,构建得到能大量分泌该蛋白酶的工程菌。据图简述CRISPR/Cas9重组质粒在受体细胞内,将该蛋白酶基因插入到基因组DNA的编辑过程:________________________。
17.(2021年福建高考真题)微生物吸附是重金属废水的处理方法之一。金属硫蛋白(MT)是一类广泛存在于动植物中的金属结合蛋白,具有吸附重金属的作用。科研人员将枣树的MT基因导入大肠杆菌构建工程菌。回答下列问题:
(1)根据枣树的MTcDNA的核苷酸序列设计了相应的引物(图1甲),通过PCR扩增MT基因。已知A位点和B位点分别是起始密码子和终止密码子对应的基因位置。选用的引物组合应为___________。
(2)本实验中,PCR所用的DNA聚合酶扩增出的MT基因的末端为平末端。由于载体E只有能产生黏性末端的酶切位点,需借助中间载体P将MT基因接入载体E。载体P和载体E的酶切位点及相应的酶切序列如图1乙所示。
①选用___________酶将载体P切开,再用___________(填“T4DNA或“E·coli81DNA”)连接酶将MT基因与载体P相连,构成重组载体P′。
②载体P′不具有表达MT基因的___________和___________。选用___________酶组合对载体P′和载体E进行酶切,将切下的MT基因和载体E用DA连接酶进行连接,将得到的混合物导入到用___________离子处理的大肠杆菌,筛出MT工程菌。
(3)MT基因在工程菌的表达量如图2所示。结果仍无法说明已经成功构建能较强吸附废水中重金属的MT工程菌,理由是___________。
18.(2021年北京高考真题)新冠病毒(SARS-CoV-2)引起的疫情仍在一些国家和地区肆虐,接种疫苗是控制全球疫情的最有效手段。新冠病毒疫苗有多种,其中我国科学家已研发出的腺病毒载体重组新冠病毒疫苗(重组疫苗)是一种基因工程疫苗,其基本制备步骤是:将新冠病毒的S基因连接到位于载体上的腺病毒基因组DNA中,重组载体经扩增后转入特定动物细胞,进而获得重组腺病毒并制成疫苗。
(1)新冠病毒是RNA病毒,一般先通过_______得到cDNA,经_______获取S基因,酶切后再连接到载体。
(2)重组疫苗中的S基因应编码________。
A.病毒与细胞识别的蛋白 B.与病毒核酸结合的蛋白
C.催化病毒核酸复制的酶 D.帮助病毒组装的蛋白
(3)为保证安全性,制备重组疫苗时删除了腺病毒的某些基因,使其在人体中无法增殖,但重组疫苗仍然可以诱发人体产生针对新冠病毒的特异性免疫应答。该疫苗发挥作用的过程是:接种疫苗→________→_________→诱发特异性免疫反应。
(4)重组疫苗只需注射一针即可完成接种。数周后,接种者体内仍然能检测到重组腺病毒DNA,但其DNA不会整合到人的基因组中。请由此推测只需注射一针即可起到免疫保护作用的原因________。
19.(2021.6月浙江高考真题部分)回答下列(二)小题:
(二)斑马鱼是一种模式动物,体外受精发育,胚胎透明、便于观察,可用于水质监测,基因功能分析以及药物毒性与安全性评价等。
(1)由于人类活动产生的生活污水日益增多,大量未经处理的污水直接排入河流、湖泊会引起水体__________,导致藻类大量繁殖形成水华。取水样喂养斑马鱼,可用斑马鱼每周的体重和死亡率等指标监测水体污染程度。
(2)为了研究某基因在斑马鱼血管发育过程中的分子调控机制,用 DNA 连接酶将该基因连接到质粒载体形成_______,导入到大肠杆菌菌株 DH5α 中。为了能够连接上该目的基因、并有利于获得含该目的基因的 DH5α 阳性细胞克隆,质粒载体应含有__________(答出2点即可)。提取质粒后,采用____法,将该基因导入到斑马鱼受精卵细胞中,培养并观察转基因斑马鱼胚胎血管的发育情况。
(3)为了获取大量斑马鱼胚胎细胞用于药物筛选,可用__________分散斑马鱼囊胚的内细胞团,取分散细胞作为初始材料进行__________培养。培养瓶中添加成纤维细胞作为__________,以提高斑马鱼胚胎细胞克隆的形成率。
20.(2021年广东卷)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(如图),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。
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。
21.(2021年山东卷)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___。
22.(2021年1月浙江卷)回答下列(一)、(二)小题:
(一)某环保公司从淤泥中分离到一种高效降解富营养化污水污染物的细菌菌株,制备了固定化菌株。
(1)从淤泥中分离细菌时常用划线分离法或________法,两种方法均能在固体培养基上形成________。对分离的菌株进行诱变、________和鉴定,从而获得能高效降解富营养化污水污染物的菌株。该菌株只能在添加了特定成分X的培养基上繁殖。
(2)固定化菌株的制备流程如下;①将菌株与该公司研制的特定介质结合;②用蒸馏水去除________;③检验固定化菌株的________。菌株与特定介质的结合不宜直接采用交联法和共价偶联法,可以采用的2种方法是________。
(3)对外,只提供固定化菌株有利于保护该公司的知识产权,推测其原因是________。
(二)三叶青为蔓生的藤本植物,以根入药。由于野生三叶青对生长环境要求非常苛刻,以及生态环境的破坏和过度的采挖,目前我国野生三叶青已十分珍稀。
(1)为保护三叶青的________多样性和保证药材的品质,科技工作者依据生态工程原理,利用________技术,实现了三叶青的林下种植。
(2)依据基因工程原理,利用发根农杆菌侵染三叶青带伤口的叶片,叶片产生酚类化合物,诱导发根农杆菌质粒上vir系列基因表达形成________和限制性核酸内切酶等,进而从质粒上复制并切割出一段可转移的DNA片段(T-DNA)。T-DNA进入叶片细胞并整合到染色体上,T-DNA上rol系列基因表达,产生相应的植物激素,促使叶片细胞持续不断地分裂形成________,再分化形成毛状根。
(3)剪取毛状根,转入含头孢类抗生素的固体培养基上进行多次________培养,培养基中添加抗生素的主要目的是________。最后取毛状根转入液体培养基、置于摇床上进行悬浮培养,通过控制摇床的________和温度,调节培养基成分中的________,获得大量毛状根,用于提取药用成分。
23.(2021年天津卷)乳酸菌是乳酸的传统生产菌,但耐酸能力较差,影响产量。酿酒酵母耐酸能力较强,但不产生乳酸。研究者将乳酸菌的乳酸脱氢酶基因(LDH)导入酿酒酵母,获得能产生乳酸的工程菌株。下图1为乳酸和乙醇发酵途径示意图,图2为构建表达载体时所需的关键条件。
(1)乳酸脱氢酶在转基因酿酒酵母中参与厌氧发酵的场所应为___________。
(2)获得转基因酿酒酵母菌株的过程如下:
①设计引物扩增乳酸脱氢酶编码序列。
为使扩增出的序列中编码起始密码子的序列由原核生物偏好的GTG转变为真核生物偏好的ATG,且能通过双酶切以正确方向插入质粒,需设计引物1和2。其中引物1的5′端序列应考虑___________和___________。
②将上述PCR产物和质粒重组后,导入大肠杆菌,筛选、鉴定,扩增重组质粒。重组质粒上有____________,所以能在大肠杆菌中扩增。启动子存在物种特异性,易被本物种的转录系统识别并启动转录,因此重组质粒上的乳酸脱氢酶编码序列___________(能/不能)在大肠杆菌中高效表达。
③提取重组质粒并转入不能合成尿嘧啶的酿酒酵母菌株,在___________的固体培养基上筛选出转基因酿酒酵母,并进行鉴定。
(3)以葡萄糖为碳源,利用该转基因酿酒酵母进行厌氧发酵,结果既产生乳酸,也产生乙醇。若想进一步提高其乳酸产量,下列措施中不合理的是___________(单选)。
A.进一步优化发酵条件 B.使用乳酸菌LDH基因自身的启动子
C.敲除酿酒酵母的丙酮酸脱羧酶基因 D.对转基因酿酒酵母进行诱变育种
1.(2020年山东省高考生物试卷(新高考)·13)两种远缘植物的细胞融合后会导致一方的染色体被排出。若其中一个细胞的染色体在融合前由于某种原因断裂,形成的染色体片段在细胞融合后可能不会被全部排出,未排出的染色体片段可以整合到另一个细胞的染色体上而留存在杂种细胞中。依据该原理,将普通小麦与耐盐性强的中间偃麦草进行体细胞杂交获得了耐盐小麦新品种,过程如下图所示。下列说法错误的是( )
A.过程①需使用纤维素酶和果胶酶处理细胞
B.过程②的目的是使中间偃麦草的染色体断裂
C.过程③中常用灭活的病毒诱导原生质体融合
D.耐盐小麦的染色体上整合了中间偃麦草的染色体片段
2.(2020年山东省高考生物试卷(新高考)·14)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
3.(2020年天津高考生物试卷·1)在克隆哺乳动物过程中,通常作为核移植受体细胞的是去核的( )
A.卵原细胞
B.初级卵母细胞
C.次级卵母细胞
D.卵细胞
4.(2020年浙江省高考生物试卷(7月选考)·15)下列关于病毒的叙述,错误的是( )
A.有的病毒经灭活处理后,可用于细胞工程中介导动物细胞的融合
B.适当增加机体内参与免疫的细胞数量与活性,可提高对新型冠状病毒的抵御能力
C.在某人的分泌物中检测到新型冠状病毒,推测该病毒的增殖不依赖于宿主细胞
D.用高温高压处理病毒使其失去感染能力,原因之一是病毒的蛋白质发生了热变性
5.(2020年浙江省高考生物试卷(7月选考)·24)下列关于基因工程的叙述,正确的是( )
A.若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制性核酸内切酶,则一定有利于该重组质粒进入受体并保持结构稳定
B.抗除草剂基因转入某抗盐植物获得2个稳定遗传转基因品系,抗性鉴定为抗除草剂抗盐和抗除草剂不抗盐。表明一定是抗盐性的改变与抗除草剂基因的转入无关
C.抗除草剂基因转入某植物获得转基因植株,其DNA检测均含目的基因,抗性鉴定为抗除草剂和不抗除草剂。表明一定是前者表达了抗性蛋白而后者只表达抗性基因RNA
D.已知不同分子量DNA可分开成不同条带,相同分子量的为一条带。用某种限制性核酸内切酶完全酶切环状质粒后,出现3条带。表明该质粒上一定至少有3个被该酶切开的位置
6.(2020年江苏省高考生物试卷·23)小鼠胚胎干细胞经定向诱导可获得多种功能细胞、制备流程如图所示。下列叙述错误的是( )
A.为获得更多的囊胚,采用激素注射促进雄鼠产生更多的精子
B.细胞a和细胞b内含有的核基因不同,所以全能性高低不同
C.用胰蛋白酶将细胞a的膜白消化后可获得分散的胚胎干细胞
D.胚胎干细胞和诱导出的各种细胞都需在CO2培养箱中进行培养
7.(2020年山东省高考生物试卷(新高考)·25)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_____________。
8.(2020年天津高考生物试卷)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组织培养阶段
细胞分裂素浓度(μmol/L)
生长素浓度(μmol/L)
Ⅰ诱导形成愈伤组织
m1
n1
Ⅱ诱导形成幼芽
m2
n2
Ⅲ诱导生根
m3
n3
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(m1>2.0),以0.5 μmol/L为梯度,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n3 μmol/L的生长素处理品种A幼芽都能达到最佳生根效果,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。
9.(2020年浙江省高考生物试卷(7月选考))回答下列(二)小题:
(二)回答与基因工程和植物克隆有关的问题:
(1)天然农杆菌的Ti质粒上存在着一段DNA片段(T-DNA),该片段可转移并整合到植物细胞染色体上。为便于转基因植物在组织培养阶段的筛选,设计重组Ti质粒时,
应考虑T-DNA中要有可表达的目的基因,还需要有可表达的__________。
(2)结合植物克隆技术进行转基因实验,为获得转基因植株,农杆菌侵染的宿主一般要选用具有优良性状、较高的遗传稳定性、__________及易被农杆菌侵染等特点的植物材料。若植物材料对农杆菌不敏感,则可用__________的转基因方法。
(3)利用带侧芽的茎段获得丛状苗的过程与利用茎段诱导产生愈伤组织再获得丛状苗的过程相比,前者总培养时间__________,且不经历__________过程,因而其遗传性状稳定,是大多数植物快速繁殖的常用方法。
(4)与发芽培养基相比,配制转基因丛状苗生根培养基时,可根据实际情况适当添加__________,促进丛状苗基部细胞分裂形成愈伤组织并进一步分化形成__________,最终形成根。还可通过改变MS培养基促进生根,如_____(A.提高蔗糖浓度B.降低培养基浓度C.提高大量元素浓度D.不添加琼脂)。
10.(2020年江苏省高考生物试卷)新型冠状病毒可通过表面的刺突蛋白(S蛋白)与人呼吸道粘膜上皮细胞的ACE2受体结合,侵入人体,引起肺炎。图1为病毒侵入后,人体内发生的部分免疫反应示意图。单克隆抗体可阻断病毒的粘附或入侵,故抗体药物的研发已成为治疗新冠肺炎的研究热点之一。图2为筛选、制备抗S蛋白单克隆抗体的示意图。请据图回答下列问题:
(1)图1中人体内抗原递呈细胞吞噬病毒,并将病毒的抗原暴露在细胞表面,被__________细胞表面的受体识别后激活该细胞。
(2)B细胞识别入侵的病毒后,在淋巴因子作用下,经过细胞的__________,形成__________细胞。
(3)为判断疑似患者是否为新型冠状病毒感染者,采集鼻咽拭子主要用于病原学检查,检测病毒的__________;采集血液样本主要用于血清学检查,检测__________。
(4)据图2所示,研制抗S蛋白单克隆抗体,需先注射__________免疫小鼠以激活小鼠的免疫细胞,再提取激活的B细胞与骨髓瘤细胞融合,用HAT培养基筛选获得__________细胞。因为同一种抗原可能激活__________细胞,还需继续筛选才能获得分泌单克隆抗体的细胞株。
11.(2020年江苏省高考生物试卷)如果已知一小段DNA的序列,可采用PCR的方法,简捷地分析出已知序列两侧的序列,具体流程如下图(以EcoR I酶切为例):
请据图回答问题:
(1)步骤I用的EcoR I是一种__________酶,它通过识别特定的__________切割特定位点。
(2)步骤Ⅱ用的DNA连接酶催化相邻核苷酸之间的3′-羟基与5′-磷酸间形成__________;PCR循环中,升温到95℃是为了获得__________;TaqDNA聚合酶的作用是催化__________。
(3)若下表所列为已知的DNA序列和设计的一些PCR引物,步骤Ⅲ选用的PCR引物必须是__________(从引物①②③④中选择,填编号)。
DNA序列(虚线处省略了部分核苷酸序列)
已知序列
PCR引物
①5′- AACTATGCGCTCATGA-3′
②5′- GCAATGCGTAGCCTCT-3′
③5′- AGAGGCTACGCATTGC-3′
④5′- TCATGAGCGCATAGTT-3′
(4)对PCR产物测序,经分析得到了片段F的完整序列。下列DNA单链序列中(虚线处省略了部分核苷酸序列),结果正确的是_________________。
A. 5′- AACTATGCG-----------AGCCCTT-3′
B. 5′- AATTCCATG-----------CTGAATT-3′
C. 5′- GCAATGCGT----------TCGGGAA-3′
D. 5′- TTGATACGO----------CGAGTAC-3′
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