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备战2025年高考二轮复习生物（山东版）大单元8生物技术与工程层级二关键突破提升练（Word版附解析）
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这是一份备战2025年高考二轮复习生物（山东版）大单元8生物技术与工程层级二关键突破提升练（Word版附解析），共11页。试卷主要包含了红豆杉能产生抗癌药物紫杉醇等内容，欢迎下载使用。
1.(2024·山东淄博一模)甲醇蛋白是毕赤酵母的胞内蛋白,可用甲醇作为碳源来培养毕赤酵母生产甲醇蛋白。毕赤酵母无毒性,甲醇对大多数微生物有毒性。下列叙述错误的是( )
A.筛选能高效利用甲醇的毕赤酵母时,培养基应以甲醇为唯一碳源
B.虽然甲醇对多数微生物有毒性,发酵生产甲醇蛋白时也需检测是否有杂菌污染
C.发酵时,发酵温度、培养液的渗透压和pH影响甲醇蛋白产量
D.用作动物饲料时,需从毕赤酵母菌体中分离、纯化甲醇蛋白
答案D
解析甲醇蛋白是毕赤酵母的胞内蛋白,筛选能高效利用甲醇的毕赤酵母时,应以甲醇为唯一碳源,A项正确;微生物培养的核心是防止杂菌污染,因此虽然甲醇对多数微生物有毒性,发酵生产甲醇蛋白时也需要检测是否有杂菌污染,B项正确;发酵时,发酵温度、培养液的渗透压和pH会影响毕赤酵母的生长繁殖,因此也会影响甲醇蛋白产量,C项正确;饲料微生物是指作为畜、禽和鱼类的饲料以及适用于加工或改善饲料质量的微生物,因此用作动物饲料时,需要直接培养毕赤酵母菌体,D项错误。
2.(2024·山东青岛三模)稀释涂布平板法和稀释倒平板法是分离微生物的两种方法。稀释倒平板法是指将稀释的菌液和琼脂混合,然后将其倒入无菌培养皿中进行培养。下列说法正确的是( )
A.培养过程中所用的培养基和培养皿均可采用湿热灭菌法灭菌
B.两种方法均可通过统计菌落数实现对活菌的准确计数
C.稀释倒平板法对好氧菌、热敏感菌的分离效果优于稀释涂布平板法
D.为了防止培养基温度过高杀死微生物,应将琼脂冷却至室温后再倒平板
答案A
解析为了防止杂菌污染,培养过程中所用的培养基和培养皿均可采用湿热灭菌法灭菌,A项正确;稀释涂布平板法和稀释倒平板法都不能通过统计菌落数实现对活菌的准确计数,B项错误;稀释倒平板法是指将稀释的菌液和琼脂混合,然后将其倒入无菌培养皿中进行培养,琼脂可以隔绝空气,不能及时散热,因此稀释涂布平板法对好氧菌、热敏感菌的分离效果优于稀释倒平板法,C项错误;倒平板操作中需要将培养基冷却到50 ℃左右时进行,D项错误。
3.(2024·山东菏泽二模)稻瘟菌引起的水稻稻瘟病是危害最为严重的真菌病害之一。土壤中某些微生物能合成并分泌几丁质酶,能抑制稻瘟菌的生长,可用于稻瘟病的防治。科研人员试图从土壤中筛选出能高效降解几丁质的菌株,通过微生物培养获得几丁质酶。下列说法错误的是( )
A.筛选土壤中目的微生物时需用以几丁质为唯一碳源的培养基
B.纯化培养时,可选择稀释涂布平板法或平板划线法接种
C.在以几丁质为唯一碳源的培养基上生长的菌落均能分泌几丁质酶
D.可依据单菌落周围“水解圈直径/菌落直径”的值来筛选目的菌株
答案C
解析筛选土壤中目的微生物即能高效降解几丁质的菌株时,应用以几丁质为唯一碳源的培养基进行筛选,A项正确;纯化培养时,可选择稀释涂布平板法或平板划线法接种,两种方法均可得到单菌落,B项正确;在以几丁质为唯一碳源的培养基上生长的菌落不一定都能分泌几丁质酶,培养基上可能有些微生物是以几丁质的分解产物为碳源,C项错误;水解圈是产生几丁质酶的菌株产生几丁质酶水解几丁质产生的,水解圈直径/菌落直径越大,说明该菌降解能力越强,故可依据单菌落周围“水解圈直径/菌落直径”的值来筛选目的菌株,D项正确。
4.(不定项)(2024·山东泰安三模)如图为利用谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的途径,尿素是谷氨酸生产中培养基的重要成分之一,尿素分解释放出的氨会使发酵液的pH上升,而发酵过程中,氨的利用以及有机酸和谷氨酸等进入发酵液又会使发酵液pH下降。与细胞膜通透性改变有关的基因发生某种碱基替换,可使细胞膜的通透性发生改变。下列叙述错误的是( )
A.可通过诱变育种增加细胞膜通透性,进而提高谷氨酸产量
B.发酵过程中适时增加尿素的量,可避免酶活性的改变
C.尿素过多时,易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺
D.过滤、沉淀是从培养液中提取谷氨酸最常用的方法
答案CD
解析与细胞膜通透性改变有关的基因发生碱基的替换,可使细胞膜的通透性发生改变,而细胞膜通透性改变会减少细胞内的谷氨酸积累,降低谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的抑制作用,进而提高谷氨酸的产量,A项正确;在培养细菌时,一般需要将培养基调至中性或弱碱性,发酵过程中,氨的利用以及有机酸和谷氨酸等进入发酵液,会使发酵液pH下降,pH下降可能导致某些酶活性改变,加入尿素后分解释放出氨,会使发酵液的pH上升,能避免酶活性的改变,B项正确;谷氨酸的发酵生产中,在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸,在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺,加入尿素过多,分解产生的氨增多,不会使溶液呈酸性,故尿素过多时,不易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺,C项错误;产品是菌体时,采用过滤、沉淀等方法将菌体分离,谷氨酸为代谢物,需根据产物的性质采取适当的分离措施来获得产品,D项错误。
突破点2 比较植物细胞工程和动物细胞工程
5.(2024·山东泰安模拟改编)红豆杉能产生抗癌药物紫杉醇。为了培育产生紫杉醇的柴胡,科研人员将红豆杉(2n=24)与柴胡(2n=12)进行了不对称体细胞杂交。用一定剂量的紫外线照射红豆杉原生质体,破坏部分染色体,与未经紫外线照射的柴胡原生质体用化学诱导剂诱导融合,得到融合细胞。诱导融合后,科研人员只统计了7组染色体数目不大于24条的细胞,如表所示。红豆杉和柴胡的亲缘关系较远,两种植物细胞的染色体间排斥较为明显。下列叙述错误的是( )
A.将红豆杉愈伤组织和柴胡愈伤组织用纤维素酶和果胶酶分别处理,各自获得有活力的原生质体
B.筛选的目标细胞不包括染色体数目大于24条的细胞,因为柴胡细胞染色体数为12条,并且红豆杉细胞一个染色体组的染色体数为12条
C.判断组号为3、4、5、6的细胞为杂交细胞,并进一步采用PCR方法鉴定这几组细胞
D.应在能够高效合成紫杉醇的杂种细胞中选择红豆杉的核基因含量较高的杂种细胞进行培养
答案D
解析将红豆杉愈伤组织和柴胡愈伤组织用纤维素酶和果胶酶分别处理,去掉细胞壁,可以各自获得有活力的原生质体,A项正确;因为柴胡细胞染色体数为12条,并且红豆杉细胞一个染色体组的染色体数为12条,目标是筛选得到具有紫杉醇合成基因的柴胡,所以此杂种细胞理论应该包含全部柴胡染色体和一套红豆杉染色体(含有一个紫杉醇合成基因)即可,所以科研人员筛选的目标细胞不包括染色体数目大于24条的细胞,B项正确;柴胡细胞染色体数为12条,多余的染色体是其他细胞融合参与进去的,故可判断组号为3、4、5、6的细胞为杂交细胞,并进一步采用PCR方法鉴定这些细胞,C项正确;红豆杉和柴胡的亲缘关系较远,两种植物细胞的染色体间排斥较为明显,应在能够高效合成紫杉醇的杂交细胞中选择红豆杉的核基因含量较低的杂交细胞进行培养,D项错误。
6.(2024·山东烟台一模)抗体由恒定区段和可变区段两部分构成,其中可变区段决定抗体的特异性。利用小鼠制备的鼠源性单克隆抗体需经人源化改造才可应用于临床免疫治疗。下列说法错误的是( )
A.制备鼠源性单克隆抗体需将小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合
B.鼠源性单克隆抗体是由杂交瘤细胞产生的天然抗体
C.人源化改造降低了人对鼠源性单克隆抗体的免疫排斥反应
D.人源化改造即将鼠源性单克隆抗体的可变区段替换成人的相应区段
答案D
解析制备鼠源性单克隆抗体需将小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合,并经筛选获得能产生特异性抗体的杂交瘤细胞,A项正确;鼠源性单克隆抗体是由杂交瘤细胞产生的,是没有经过改造的天然抗体,B项正确;不同生物体的组织相容性抗原不同,若将鼠源性单克隆抗体直接用于人,会产生免疫排斥反应,由于抗体的可变区段决定抗体的特异性,即为识别抗原的部位,因此可将鼠源性单克隆抗体的恒定区段替换成人的相应区段,减少人对鼠源性单克隆抗体的免疫排斥反应,C项正确,D项错误。
7.(2024·山东模拟)草莓在进行无性繁殖过程中,感染的病毒会在体内逐年积累,导致产量降低、品质变差。下图是培育高品质草莓的流程图。下列叙述正确的是( )
方法一:草莓→甲无病毒苗
方法二:SMYELV-CP草莓
细胞抗病毒
草莓
注:SMYELV-CP是草莓轻型黄边病毒的抗性基因。
A.甲需经灭菌处理后才能用于无病毒苗的培育
B.选取体积分数为95%的酒精溶液对甲进行30 s消毒处理
C.A、C过程与生长素、细胞分裂素的调节密切相关
D.两种培育方法的效果可通过病毒接种实验进行检测
答案C
解析在植物组织培养过程中,甲需经消毒处理后才能用于无病毒苗的培育,A项错误;需要用体积分数为70%的酒精溶液和质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液对甲进行消毒,保证植物组织培养的成功,B项错误;A、C过程属于植物组织培养,都需要经过脱分化形成愈伤组织和再分化形成根、芽,最终发育成植株,与生长素、细胞分裂素的调节密切相关,C项正确;无病毒苗应根据植株性状检测,不抗病毒,不需要接种病毒,抗病毒苗需要通过病毒接种的方式来判断选育方法的效果,因此只有方法二需要通过病毒接种实验,D项错误。
8.(2024·山东泰安模拟)某些种类的癌细胞表面高表达膜蛋白PSMA,能抑制T细胞的活化,使癌细胞发生免疫逃逸。CD28是T细胞表面受体,其在癌细胞与T细胞结合部位聚集可有效激活T细胞。科研人员尝试利用单抗技术通过诱导两种杂交瘤细胞融合形成双杂交瘤细胞,构建既能结合PSMA,又能结合CD28的双特异性抗体PSMA×CD28。下列说法错误的是( )
A.临床上给癌症患者注射抗PSMA受体的抗体有一定的抗癌作用
B.双杂交瘤细胞产生多种抗体的原因是融合细胞能表达出可随机组合的L链和H链
C.同时将PSMA和CD28注射到小鼠体内,可获得同时产生两种抗体的杂交瘤细胞
D.PSMA×CD28使CD28在癌细胞与T细胞结合部位聚集,从而有效激活T细胞杀伤癌细胞
答案C
解析某些种类的癌细胞表面高表达膜蛋白PSMA,能抑制T细胞的活化,使癌细胞发生免疫逃逸,因此临床上给癌症患者注射抗PSMA受体的抗体使其结合PSMA之后,无法抑制T细胞的活化,有一定的抗癌作用,A项正确;据图可知,双杂交瘤细胞有L链和H链,双杂交瘤细胞产生多种抗体的原因是融合细胞能表达出可随机组合的L链和H链,B项正确;杂交瘤细胞是经筛选后获得的,一种杂交瘤细胞由一种B淋巴细胞和骨髓瘤细胞组成,而一种B淋巴细胞经分化后只能产生一种抗体,故同时将PSMA和CD28注射到小鼠体内,不能获得同时产生两种抗体的杂交瘤细胞,C项错误;PSMA×CD28同时结合癌细胞表面的PSMA和T细胞表面受体CD28,前者避免抑制T细胞活化,后者激活T细胞,从而有效激活T细胞杀伤癌细胞,D项正确。
9.(不定项)(2024·山东枣庄二模)科学家将A、B、C、D基因通过逆转录病毒转入小鼠的成纤维细胞中,然后在培养ES细胞的培养基上培养这些细胞。几周后,这些细胞显示出ES细胞的形态,具有活跃的分裂能力,它们就是iPS细胞。研究人员为了确定四种基因在此过程中的作用,依次去掉1个基因,将其他3个基因转入小鼠成纤维细胞中,然后通过与转入4个基因的小鼠成纤维细胞的诱导情况进行比较,来推测缺失的那个基因对诱导iPS细胞的影响,进而判断每个基因作用的相对大小。下列叙述正确的是( )
A.培养iPS细胞的培养基需要先添加血清再灭菌
B.确定四种基因作用的实验利用了“减法原理”
C.ES细胞和成纤维细胞都具有全能性
D.已经分化的T细胞、B细胞也能被诱导成iPS细胞
答案BD
解析培养iPS细胞的培养基先添加血清再灭菌,会破坏血清的成分,A项错误;为了确定四种基因在此过程中的作用,依次去掉1个基因,利用了“减法原理”,B项正确;成纤维细胞是已经分化的细胞,不具有全能性,C项错误;已经分化的T细胞、B细胞也能被诱导成iPS细胞,D项正确。
10.(不定项)(2024·山东泰安模拟预测)拟矮牵牛的原生质体在X培养基(A)上只能形成小细胞团,不能形成植株,在含放线菌素-D的X培养基(B)上培养结果相同;矮牵牛的原生质体在A上能分化成植株,但在B上不能生长。在A、B上利用植物体细胞杂交技术均可培养出可育杂种矮牵牛。下列说法正确的是( )
A.酶解法制备原生质体时,应在等渗或稍微高渗溶液中进行
B.只有杂种细胞能在B上形成植株
C.获得的杂种矮牵牛可育,说明拟矮牵牛和矮牵牛属于同一物种
D.植物体细胞杂交技术应用的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
答案ABD
解析原生质体是植物细胞去除细胞壁后的结构,为避免原生质体吸水涨破,酶解法制备原生质体时,应在等渗或稍微高渗溶液中进行,A项正确;根据题干信息,“拟矮牵牛的原生质体在X培养基(A)上只能形成小细胞团,不能形成植株,在含放线菌素-D的X培养基(B)上培养结果相同;矮牵牛的原生质体在A上能分化成植株,但在B上不能生长”,杂种细胞兼有两者的特点,能在B上形成植株,B项正确;物种的判断标准是指在自然状态下能相互交配并产生可育后代,上述过程是植物体细胞杂交技术,是人为状态下实现的,故杂种矮牵牛可育,不能说明拟矮牵牛和矮牵牛属于同一物种,C项错误;植物体细胞杂交首先要使原生质体融合形成杂种细胞,其次要把杂种细胞经过植物组织培养培育成杂种植株,细胞融合的原理是细胞膜具有一定的流动性,植物组织培养的原理是植物细胞的全能性,D项正确。
11.(2024·河北保定二模)(10分)研究发现细胞毒性T细胞通过表面受体(TCR)识别抗原呈递细胞呈递的肿瘤抗原后被激活,进而攻击肿瘤细胞(如图1所示)。图2为肿瘤细胞的一种免疫逃逸机制示意图。其中肿瘤细胞大量表达PD-L1,并能与细胞毒性T细胞表面的PD-1结合,抑制细胞毒性T细胞的活化,使其逃避细胞毒性T细胞的攻击。请根据资料和所学内容,回答下列问题。
图1
图2
(1)TCR的化学本质是 。细胞毒性T细胞通过TCR只能识别带有相应 (填“抗原”或“抗体”)的肿瘤细胞。
(2)为阻断图2中肿瘤细胞的免疫逃逸通路,可利用细胞工程中 制备技术,制备抗 (填“PD-1”或“PD-L1”)的抗体。该抗体注入体内后可通过体液传送与肿瘤细胞相结合,从而解除肿瘤细胞对细胞毒性T细胞的活化抑制。
(3)该种抗体的制备流程如下图所示:
步骤①和步骤⑤应分别向小鼠注射 和 。过程③中存活的细胞为 。
(4)为应用于肿瘤的临床免疫治疗,需对上述抗体进行人源化改造。除抗原结合区域外,其他部分都替换为人抗体区段,这样做的目的是 。该种嵌合抗体的研制过程属于 工程的研究范畴。
答案(1)蛋白质 抗原
(2)单克隆抗体 PD-L1
(3)PD-L1蛋白 能分泌抗PD-L1抗体的杂交瘤细胞 杂交瘤细胞
(4)降低免疫排斥 蛋白质
解析(1)细胞毒性T细胞可依靠其表面受体(TCR)识别抗原,识别带有同样抗原的肿瘤细胞对其进行裂解,TCR的化学本质是蛋白质。(2)由图2可知,肿瘤细胞表面的PD-L1通过与细胞毒性T细胞表面的PD-1蛋白特异性结合,抑制细胞毒性T细胞的增殖分化,从而逃避免疫系统的攻击,故可以通过注射抗PD-L1抗体阻断肿瘤细胞的逃逸通路。制备该种抗体需要用到单克隆抗体技术。抗PD-L1抗体进入人体后,通过体液运输与肿瘤细胞表面的PD-L1蛋白结合,从而解除肿瘤细胞对细胞毒性T细胞的活化抑制。(3)在进行单克隆抗体制备时首先要向小鼠注射相应的抗原即PD-L1蛋白,以刺激免疫系统相应细胞的增殖。第⑤步时需将能分泌抗PD-L1抗体的杂交瘤细胞注入小鼠腹腔内,使其增殖。过程③是用选择培养基筛选相互融合的杂交瘤细胞,在此培养基中存活的细胞为杂交瘤细胞。(4)由于单克隆抗体是利用鼠的骨髓瘤细胞与浆细胞融合而成的杂交瘤细胞分泌产生的,对人来说是异物,将该单克隆抗体注入人体后会引起免疫排斥反应。为了降低免疫排斥,需要对单克隆抗体进行改造,除抗原结合区域外,其他部分都替换成人抗体区段。对这种现有蛋白质进行进一步的加工、修饰和改造属于蛋白质工程的研究范畴。
突破点3 表达载体的构建及基因编辑技术
12.如图为某质粒限制酶酶切图谱。某基因不含图中限制酶识别序列,为使PCR扩增的该基因与该质粒构建重组质粒,则扩增的该基因两端需分别引入哪两种限制酶的识别序列?( )
注:图中限制酶的识别序列及切割形成的黏性末端均不相同。
A.NdeⅠ和BamHⅠ
B.NdeⅠ和XbaⅠ
C.XbaⅠ和BamHⅠ
D.EcRⅠ和KpnⅠ
答案A
解析构建重组质粒时,要将目的基因插入启动子和终止子之间,而且不能破坏启动子、终止子、复制原点、抗生素抗性基因等部位。故只能选用NdeⅠ和BamHⅠ切割质粒,因此在PCR扩增的该基因的两端需分别引入NdeⅠ和BamHⅠ两种限制酶的识别序列。
13.(2024·山东威海二模)ω-3多不饱和脂肪酸(LCPUFA)有预防心血管疾病的作用,但大多数动物体内不能合成。科研人员利用转染技术(将外源DNA转入受体细胞的技术)将LCPUFA—合成酶基因(fat-1基因,含1 229 bp)导入小鼠受精卵,培育出转基因小鼠,基本流程如图甲所示。图乙表示提取不同实验组别小鼠受精卵DNA后,利用fat-1基因的引物进行PCR扩增后电泳的结果。下列说法错误的是( )
甲
乙
A.采用农杆菌转化法可确保图甲中转染的效果
B.PCR扩增3轮后,只含一种引物的DNA分子的比例为1/4
C.由图乙可知,只有2组转染成功
D.若fat-1基因单点插入,则转基因小鼠相互交配产生的大多数后代体内能合成LCPUFA
答案A
解析农杆菌转化法适用于植物细胞,对于动物细胞受精卵应采用显微注射法导入目的基因,A项错误;PCR扩增3轮后,共得到8个DNA分子,只有最原始的1个DNA分子的两条链不含引物,导致含有这两条链的2个DNA分子只含有其中一种引物,其余6个DNA分子均含有两种引物,故PCR扩增3轮后,只含一种引物的DNA分子的比例为1/4,B项正确;分析图乙,M2组和1组没有扩增出DNA片段,故细胞内不存在目的基因,即可能是细胞内导入PEB质粒或者未成功转染,而M2组是PEB质粒转染细胞PCR产物,故1组是未成功转染细胞PCR产物,2组出现一条DNA条带,即为目的基因条带,2组是成功转染细胞PCR产物,C项正确;若fat-1基因单点插入,相应的基因型表示为FO,则转基因小鼠相互交配后代基因型为1FF、2FO、1OO,即产生的大多数后代体内能合成LCPUFA,D项正确。
14.(2024·山东模拟改编)研究人员用酶M和酶N两种限制酶同时处理某DNA分子和质粒,得到的DNA片段如图所示。图中DNA片段只注明了黏性末端处的碱基种类,其他碱基的种类未注明。下列叙述错误的是( )
A.该DNA分子和质粒上均含有酶M的一个切割位点和酶N的一个切割位点
B.根据图示信息不能确定图中形成的不同黏性末端与这两种限制酶的对应关系
C.用T4 DNA连接酶可以将片段乙和片段丁连接起来
D.片段乙、片段丁、片段戊可依次连接形成一个环状DNA分子
答案D
解析该DNA分子经酶M和酶N两种限制酶切割后,产生了三个DNA片段且两个切口形成的黏性末端不同,说明该DNA分子含有酶M的一个切割位点和酶N的一个切割位点,质粒为环状DNA,其经酶M和酶N两种限制酶切割后,产生了两个DNA片段,观察两个切口形成的黏性末端,可推出质粒含有酶M的一个切割位点和酶N的一个切割位点,A项正确;根据图中黏性末端可知,酶M和酶N识别的序列可能是或,但无法确定其对应关系,B项正确;图中经酶切后形成的片段均是黏性末端,T4 DNA连接酶可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端,片段乙和片段丁黏性末端互补,C项正确;根据图中黏性末端可知,片段乙、片段丁、片段戊三个片段不能连接成环状DNA分子,D项错误。
15.(2024·重庆二模)单细胞生物并没有免疫系统,但是科学家发现细菌中存在消除入侵病毒DNA的功能系统,并发明了CRISPR/Cas9基因编辑技术。该系统主要包含单链向导RNA和Cas9蛋白两个部分,能特异性识别并结合特定的DNA序列,从而引导Cas9蛋白到相应位置并剪切DNA,最终实现对靶基因序列的编辑。下列叙述错误的是( )
A.Cas9蛋白通过切断磷酸二酯键对DNA进行剪切
B.CRISPR/Cas9基因编辑技术本质上是对靶基因进行编辑引发染色体结构变异
C.识别序列与β链存在的碱基互补配对方式为U—A、A—T、G—C、C—G
D.向导RNA的序列越短,会导致脱靶率越高
答案B
解析Cas9蛋白作用对象是DNA,通过切断磷酸二酯键对DNA进行剪切,A项正确;CRISPR/Cas9基因编辑技术本质上是对靶基因进行编辑引发基因突变,B项错误;根据碱基互补配对原则可推测,识别序列RNA与β链存在的碱基互补配对方式为U—A、A—T、G—C、C—G,C项正确;向导RNA的序列越短,其结合的区域随机性增加,进而导致脱靶率越高,D项正确。
16.(2024·山东菏泽二模)(12分)由P基因编码的P蛋白是一种水通道蛋白,该蛋白在植物调节水分吸收方面发挥着重要作用。科研人员成功培育出超量表达P蛋白的转基因玉米。培育过程中所用DNA片段和Ti质粒的酶切位点如图1所示。
图1
注:MunⅠ:5'-C↓AATTG-3'、
SpeⅠ:5'-A↓CTAGT-3'、
XbaⅠ:5'-T↓CTAGA-3'、
EcRⅠ:5'-G↓AATTC-3'。
(1)构建基因表达载体时,切割Ti质粒应选用 酶。从切割DNA片段和Ti质粒到构建基因表达载体完成共需 种酶。
(2)将农杆菌浸泡过的玉米愈伤组织进行植物组织培养,培养基中需加入 (填“潮霉素”“卡那霉素”或“潮霉素或卡那霉素”)进行筛选,理由是 。筛选出的愈伤组织最终培养成转基因玉米。
(3)农杆菌转化法除了用于获取转基因植物外,还可以通过T-DNA插入基因内部使基因沉默,获得突变体。为了获得mm突变体,某科研小组利用野生型MM,通过农杆菌转化法使基因M沉默。由于T-DNA插入的位置是随机的,为确定T-DNA是否插入M基因中,该小组采用“三引物法”进行PCR
扩增,即采用三种引物(LP、RP、BP),LP、RP为与目的基因片段互补的特异引物,BP为插入T-DNA的特异引物,如图2所示(说明:T-DNA插入基因后,会阻止被插入基因两端引物的扩增产物的形成)。根据下表中三种样品的电泳结果判断样品 是纯合突变体,理由是 。
图2
答案(1)EcRⅠ和SpeⅠ 5
(2)潮霉素 潮霉素基因位于T-DNA中,会与目的基因一同转移到玉米愈伤组织细胞的染色体上
(3)3 样品1表现为能合成大片段,其基因型为MM,样品3中插入了T-DNA片段,表现为无扩增大片段出现,其基因型可表示为mm
解析(1)构建基因表达载体时,切割目的基因需要用到的限制酶为Mun Ⅰ和Xba Ⅰ,结合各种限制酶的识别序列可知,EcR Ⅰ和Spe Ⅰ分别和Mun Ⅰ和Xba Ⅰ为同尾酶,因此,切割Ti质粒应选用EcR Ⅰ和Spe Ⅰ酶。从切割DNA片段和Ti质粒到构建基因表达载体完成共需4种限制酶和1种DNA连接酶,共需要5种酶。
(2)将农杆菌浸泡过的玉米愈伤组织进行植物组织培养,培养基中需加入潮霉素进行筛选,因为潮霉素基因位于T-DNA中,会与目的基因一同转移到玉米愈伤组织细胞的染色体上,因此凡是成功导入目的基因的愈伤组织细胞应该具有对潮霉素的抗性。进而用筛选出的愈伤组织最终培养成转基因玉米。
(3)农杆菌转化法除了用于获取转基因植物外,还可以通过T-DNA插入基因内部使基因沉默,获得突变体。为了获得mm突变体,某科研小组利用野生型MM,通过农杆菌转化法使基因M沉默。由于T-DNA插入的位置是随机的,为确定T-DNA是否插入M基因中,该小组采用“三引物法”进行PCR扩增,即采用三种引物(LP、RP、BP),LP、RP为与目的基因片段互补的特异引物,BP为插入T-DNA的特异引物,如图2所示。结合题图以及题目信息可知,样品1没有插入相应的T-DNA片段,其基因型为MM,样品3中插入了T-DNA片段,表现为无扩增大片段出现,其基因型可表示为mm,而样品2的基因型可表示为Mm。即根据题表中三种样品的电泳结果判断样品3是纯合突变体。
材料
融合细胞组号
1
2
3
4
5
6
7
染色体
数/条
9~11
12
12~
14
12~
16
13
14
24
引物种类
LP+RP
BP+RP
样品1
有大片段
无
样品2
有大片段
有小片段
样品3
无
有小片段
1.(2024·山东淄博一模)甲醇蛋白是毕赤酵母的胞内蛋白,可用甲醇作为碳源来培养毕赤酵母生产甲醇蛋白。毕赤酵母无毒性,甲醇对大多数微生物有毒性。下列叙述错误的是( )
A.筛选能高效利用甲醇的毕赤酵母时,培养基应以甲醇为唯一碳源
B.虽然甲醇对多数微生物有毒性,发酵生产甲醇蛋白时也需检测是否有杂菌污染
C.发酵时,发酵温度、培养液的渗透压和pH影响甲醇蛋白产量
D.用作动物饲料时,需从毕赤酵母菌体中分离、纯化甲醇蛋白
答案D
解析甲醇蛋白是毕赤酵母的胞内蛋白,筛选能高效利用甲醇的毕赤酵母时,应以甲醇为唯一碳源,A项正确;微生物培养的核心是防止杂菌污染,因此虽然甲醇对多数微生物有毒性,发酵生产甲醇蛋白时也需要检测是否有杂菌污染,B项正确;发酵时,发酵温度、培养液的渗透压和pH会影响毕赤酵母的生长繁殖,因此也会影响甲醇蛋白产量,C项正确;饲料微生物是指作为畜、禽和鱼类的饲料以及适用于加工或改善饲料质量的微生物,因此用作动物饲料时,需要直接培养毕赤酵母菌体,D项错误。
2.(2024·山东青岛三模)稀释涂布平板法和稀释倒平板法是分离微生物的两种方法。稀释倒平板法是指将稀释的菌液和琼脂混合,然后将其倒入无菌培养皿中进行培养。下列说法正确的是( )
A.培养过程中所用的培养基和培养皿均可采用湿热灭菌法灭菌
B.两种方法均可通过统计菌落数实现对活菌的准确计数
C.稀释倒平板法对好氧菌、热敏感菌的分离效果优于稀释涂布平板法
D.为了防止培养基温度过高杀死微生物,应将琼脂冷却至室温后再倒平板
答案A
解析为了防止杂菌污染,培养过程中所用的培养基和培养皿均可采用湿热灭菌法灭菌,A项正确;稀释涂布平板法和稀释倒平板法都不能通过统计菌落数实现对活菌的准确计数,B项错误;稀释倒平板法是指将稀释的菌液和琼脂混合,然后将其倒入无菌培养皿中进行培养,琼脂可以隔绝空气,不能及时散热,因此稀释涂布平板法对好氧菌、热敏感菌的分离效果优于稀释倒平板法,C项错误;倒平板操作中需要将培养基冷却到50 ℃左右时进行,D项错误。
3.(2024·山东菏泽二模)稻瘟菌引起的水稻稻瘟病是危害最为严重的真菌病害之一。土壤中某些微生物能合成并分泌几丁质酶,能抑制稻瘟菌的生长,可用于稻瘟病的防治。科研人员试图从土壤中筛选出能高效降解几丁质的菌株,通过微生物培养获得几丁质酶。下列说法错误的是( )
A.筛选土壤中目的微生物时需用以几丁质为唯一碳源的培养基
B.纯化培养时,可选择稀释涂布平板法或平板划线法接种
C.在以几丁质为唯一碳源的培养基上生长的菌落均能分泌几丁质酶
D.可依据单菌落周围“水解圈直径/菌落直径”的值来筛选目的菌株
答案C
解析筛选土壤中目的微生物即能高效降解几丁质的菌株时,应用以几丁质为唯一碳源的培养基进行筛选,A项正确;纯化培养时,可选择稀释涂布平板法或平板划线法接种,两种方法均可得到单菌落,B项正确;在以几丁质为唯一碳源的培养基上生长的菌落不一定都能分泌几丁质酶,培养基上可能有些微生物是以几丁质的分解产物为碳源,C项错误;水解圈是产生几丁质酶的菌株产生几丁质酶水解几丁质产生的,水解圈直径/菌落直径越大,说明该菌降解能力越强,故可依据单菌落周围“水解圈直径/菌落直径”的值来筛选目的菌株,D项正确。
4.(不定项)(2024·山东泰安三模)如图为利用谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的途径,尿素是谷氨酸生产中培养基的重要成分之一,尿素分解释放出的氨会使发酵液的pH上升,而发酵过程中,氨的利用以及有机酸和谷氨酸等进入发酵液又会使发酵液pH下降。与细胞膜通透性改变有关的基因发生某种碱基替换,可使细胞膜的通透性发生改变。下列叙述错误的是( )
A.可通过诱变育种增加细胞膜通透性,进而提高谷氨酸产量
B.发酵过程中适时增加尿素的量,可避免酶活性的改变
C.尿素过多时,易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺
D.过滤、沉淀是从培养液中提取谷氨酸最常用的方法
答案CD
解析与细胞膜通透性改变有关的基因发生碱基的替换,可使细胞膜的通透性发生改变,而细胞膜通透性改变会减少细胞内的谷氨酸积累,降低谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的抑制作用,进而提高谷氨酸的产量,A项正确;在培养细菌时,一般需要将培养基调至中性或弱碱性,发酵过程中,氨的利用以及有机酸和谷氨酸等进入发酵液,会使发酵液pH下降,pH下降可能导致某些酶活性改变,加入尿素后分解释放出氨,会使发酵液的pH上升,能避免酶活性的改变,B项正确;谷氨酸的发酵生产中,在中性和弱碱性条件下会积累谷氨酸,在酸性条件下则容易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺,加入尿素过多,分解产生的氨增多,不会使溶液呈酸性,故尿素过多时,不易形成谷氨酰胺和N-乙酰谷氨酰胺,C项错误;产品是菌体时,采用过滤、沉淀等方法将菌体分离,谷氨酸为代谢物,需根据产物的性质采取适当的分离措施来获得产品,D项错误。
突破点2 比较植物细胞工程和动物细胞工程
5.(2024·山东泰安模拟改编)红豆杉能产生抗癌药物紫杉醇。为了培育产生紫杉醇的柴胡,科研人员将红豆杉(2n=24)与柴胡(2n=12)进行了不对称体细胞杂交。用一定剂量的紫外线照射红豆杉原生质体,破坏部分染色体,与未经紫外线照射的柴胡原生质体用化学诱导剂诱导融合,得到融合细胞。诱导融合后,科研人员只统计了7组染色体数目不大于24条的细胞,如表所示。红豆杉和柴胡的亲缘关系较远,两种植物细胞的染色体间排斥较为明显。下列叙述错误的是( )
A.将红豆杉愈伤组织和柴胡愈伤组织用纤维素酶和果胶酶分别处理,各自获得有活力的原生质体
B.筛选的目标细胞不包括染色体数目大于24条的细胞,因为柴胡细胞染色体数为12条,并且红豆杉细胞一个染色体组的染色体数为12条
C.判断组号为3、4、5、6的细胞为杂交细胞,并进一步采用PCR方法鉴定这几组细胞
D.应在能够高效合成紫杉醇的杂种细胞中选择红豆杉的核基因含量较高的杂种细胞进行培养
答案D
解析将红豆杉愈伤组织和柴胡愈伤组织用纤维素酶和果胶酶分别处理,去掉细胞壁,可以各自获得有活力的原生质体,A项正确;因为柴胡细胞染色体数为12条,并且红豆杉细胞一个染色体组的染色体数为12条,目标是筛选得到具有紫杉醇合成基因的柴胡,所以此杂种细胞理论应该包含全部柴胡染色体和一套红豆杉染色体(含有一个紫杉醇合成基因)即可,所以科研人员筛选的目标细胞不包括染色体数目大于24条的细胞,B项正确;柴胡细胞染色体数为12条,多余的染色体是其他细胞融合参与进去的,故可判断组号为3、4、5、6的细胞为杂交细胞,并进一步采用PCR方法鉴定这些细胞,C项正确;红豆杉和柴胡的亲缘关系较远,两种植物细胞的染色体间排斥较为明显,应在能够高效合成紫杉醇的杂交细胞中选择红豆杉的核基因含量较低的杂交细胞进行培养,D项错误。
6.(2024·山东烟台一模)抗体由恒定区段和可变区段两部分构成,其中可变区段决定抗体的特异性。利用小鼠制备的鼠源性单克隆抗体需经人源化改造才可应用于临床免疫治疗。下列说法错误的是( )
A.制备鼠源性单克隆抗体需将小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合
B.鼠源性单克隆抗体是由杂交瘤细胞产生的天然抗体
C.人源化改造降低了人对鼠源性单克隆抗体的免疫排斥反应
D.人源化改造即将鼠源性单克隆抗体的可变区段替换成人的相应区段
答案D
解析制备鼠源性单克隆抗体需将小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合,并经筛选获得能产生特异性抗体的杂交瘤细胞,A项正确;鼠源性单克隆抗体是由杂交瘤细胞产生的,是没有经过改造的天然抗体,B项正确;不同生物体的组织相容性抗原不同,若将鼠源性单克隆抗体直接用于人,会产生免疫排斥反应,由于抗体的可变区段决定抗体的特异性,即为识别抗原的部位,因此可将鼠源性单克隆抗体的恒定区段替换成人的相应区段,减少人对鼠源性单克隆抗体的免疫排斥反应,C项正确,D项错误。
7.(2024·山东模拟)草莓在进行无性繁殖过程中,感染的病毒会在体内逐年积累,导致产量降低、品质变差。下图是培育高品质草莓的流程图。下列叙述正确的是( )
方法一:草莓→甲无病毒苗
方法二:SMYELV-CP草莓
细胞抗病毒
草莓
注:SMYELV-CP是草莓轻型黄边病毒的抗性基因。
A.甲需经灭菌处理后才能用于无病毒苗的培育
B.选取体积分数为95%的酒精溶液对甲进行30 s消毒处理
C.A、C过程与生长素、细胞分裂素的调节密切相关
D.两种培育方法的效果可通过病毒接种实验进行检测
答案C
解析在植物组织培养过程中,甲需经消毒处理后才能用于无病毒苗的培育,A项错误;需要用体积分数为70%的酒精溶液和质量分数为5%左右的次氯酸钠溶液对甲进行消毒,保证植物组织培养的成功,B项错误;A、C过程属于植物组织培养,都需要经过脱分化形成愈伤组织和再分化形成根、芽,最终发育成植株,与生长素、细胞分裂素的调节密切相关,C项正确;无病毒苗应根据植株性状检测,不抗病毒,不需要接种病毒,抗病毒苗需要通过病毒接种的方式来判断选育方法的效果,因此只有方法二需要通过病毒接种实验,D项错误。
8.(2024·山东泰安模拟)某些种类的癌细胞表面高表达膜蛋白PSMA,能抑制T细胞的活化,使癌细胞发生免疫逃逸。CD28是T细胞表面受体,其在癌细胞与T细胞结合部位聚集可有效激活T细胞。科研人员尝试利用单抗技术通过诱导两种杂交瘤细胞融合形成双杂交瘤细胞,构建既能结合PSMA,又能结合CD28的双特异性抗体PSMA×CD28。下列说法错误的是( )
A.临床上给癌症患者注射抗PSMA受体的抗体有一定的抗癌作用
B.双杂交瘤细胞产生多种抗体的原因是融合细胞能表达出可随机组合的L链和H链
C.同时将PSMA和CD28注射到小鼠体内,可获得同时产生两种抗体的杂交瘤细胞
D.PSMA×CD28使CD28在癌细胞与T细胞结合部位聚集,从而有效激活T细胞杀伤癌细胞
答案C
解析某些种类的癌细胞表面高表达膜蛋白PSMA,能抑制T细胞的活化,使癌细胞发生免疫逃逸,因此临床上给癌症患者注射抗PSMA受体的抗体使其结合PSMA之后,无法抑制T细胞的活化,有一定的抗癌作用,A项正确;据图可知,双杂交瘤细胞有L链和H链,双杂交瘤细胞产生多种抗体的原因是融合细胞能表达出可随机组合的L链和H链,B项正确;杂交瘤细胞是经筛选后获得的,一种杂交瘤细胞由一种B淋巴细胞和骨髓瘤细胞组成,而一种B淋巴细胞经分化后只能产生一种抗体,故同时将PSMA和CD28注射到小鼠体内,不能获得同时产生两种抗体的杂交瘤细胞,C项错误;PSMA×CD28同时结合癌细胞表面的PSMA和T细胞表面受体CD28,前者避免抑制T细胞活化,后者激活T细胞,从而有效激活T细胞杀伤癌细胞,D项正确。
9.(不定项)(2024·山东枣庄二模)科学家将A、B、C、D基因通过逆转录病毒转入小鼠的成纤维细胞中,然后在培养ES细胞的培养基上培养这些细胞。几周后,这些细胞显示出ES细胞的形态,具有活跃的分裂能力,它们就是iPS细胞。研究人员为了确定四种基因在此过程中的作用,依次去掉1个基因,将其他3个基因转入小鼠成纤维细胞中,然后通过与转入4个基因的小鼠成纤维细胞的诱导情况进行比较,来推测缺失的那个基因对诱导iPS细胞的影响,进而判断每个基因作用的相对大小。下列叙述正确的是( )
A.培养iPS细胞的培养基需要先添加血清再灭菌
B.确定四种基因作用的实验利用了“减法原理”
C.ES细胞和成纤维细胞都具有全能性
D.已经分化的T细胞、B细胞也能被诱导成iPS细胞
答案BD
解析培养iPS细胞的培养基先添加血清再灭菌,会破坏血清的成分,A项错误;为了确定四种基因在此过程中的作用,依次去掉1个基因,利用了“减法原理”,B项正确;成纤维细胞是已经分化的细胞,不具有全能性,C项错误;已经分化的T细胞、B细胞也能被诱导成iPS细胞,D项正确。
10.(不定项)(2024·山东泰安模拟预测)拟矮牵牛的原生质体在X培养基(A)上只能形成小细胞团,不能形成植株,在含放线菌素-D的X培养基(B)上培养结果相同;矮牵牛的原生质体在A上能分化成植株,但在B上不能生长。在A、B上利用植物体细胞杂交技术均可培养出可育杂种矮牵牛。下列说法正确的是( )
A.酶解法制备原生质体时,应在等渗或稍微高渗溶液中进行
B.只有杂种细胞能在B上形成植株
C.获得的杂种矮牵牛可育,说明拟矮牵牛和矮牵牛属于同一物种
D.植物体细胞杂交技术应用的原理是细胞膜的流动性和植物细胞的全能性
答案ABD
解析原生质体是植物细胞去除细胞壁后的结构,为避免原生质体吸水涨破,酶解法制备原生质体时,应在等渗或稍微高渗溶液中进行,A项正确;根据题干信息,“拟矮牵牛的原生质体在X培养基(A)上只能形成小细胞团,不能形成植株,在含放线菌素-D的X培养基(B)上培养结果相同;矮牵牛的原生质体在A上能分化成植株,但在B上不能生长”,杂种细胞兼有两者的特点,能在B上形成植株,B项正确;物种的判断标准是指在自然状态下能相互交配并产生可育后代,上述过程是植物体细胞杂交技术,是人为状态下实现的,故杂种矮牵牛可育,不能说明拟矮牵牛和矮牵牛属于同一物种,C项错误;植物体细胞杂交首先要使原生质体融合形成杂种细胞,其次要把杂种细胞经过植物组织培养培育成杂种植株,细胞融合的原理是细胞膜具有一定的流动性,植物组织培养的原理是植物细胞的全能性,D项正确。
11.(2024·河北保定二模)(10分)研究发现细胞毒性T细胞通过表面受体(TCR)识别抗原呈递细胞呈递的肿瘤抗原后被激活,进而攻击肿瘤细胞(如图1所示)。图2为肿瘤细胞的一种免疫逃逸机制示意图。其中肿瘤细胞大量表达PD-L1,并能与细胞毒性T细胞表面的PD-1结合,抑制细胞毒性T细胞的活化,使其逃避细胞毒性T细胞的攻击。请根据资料和所学内容,回答下列问题。
图1
图2
(1)TCR的化学本质是 。细胞毒性T细胞通过TCR只能识别带有相应 (填“抗原”或“抗体”)的肿瘤细胞。
(2)为阻断图2中肿瘤细胞的免疫逃逸通路,可利用细胞工程中 制备技术,制备抗 (填“PD-1”或“PD-L1”)的抗体。该抗体注入体内后可通过体液传送与肿瘤细胞相结合,从而解除肿瘤细胞对细胞毒性T细胞的活化抑制。
(3)该种抗体的制备流程如下图所示:
步骤①和步骤⑤应分别向小鼠注射 和 。过程③中存活的细胞为 。
(4)为应用于肿瘤的临床免疫治疗,需对上述抗体进行人源化改造。除抗原结合区域外,其他部分都替换为人抗体区段,这样做的目的是 。该种嵌合抗体的研制过程属于 工程的研究范畴。
答案(1)蛋白质 抗原
(2)单克隆抗体 PD-L1
(3)PD-L1蛋白 能分泌抗PD-L1抗体的杂交瘤细胞 杂交瘤细胞
(4)降低免疫排斥 蛋白质
解析(1)细胞毒性T细胞可依靠其表面受体(TCR)识别抗原,识别带有同样抗原的肿瘤细胞对其进行裂解,TCR的化学本质是蛋白质。(2)由图2可知,肿瘤细胞表面的PD-L1通过与细胞毒性T细胞表面的PD-1蛋白特异性结合,抑制细胞毒性T细胞的增殖分化,从而逃避免疫系统的攻击,故可以通过注射抗PD-L1抗体阻断肿瘤细胞的逃逸通路。制备该种抗体需要用到单克隆抗体技术。抗PD-L1抗体进入人体后,通过体液运输与肿瘤细胞表面的PD-L1蛋白结合,从而解除肿瘤细胞对细胞毒性T细胞的活化抑制。(3)在进行单克隆抗体制备时首先要向小鼠注射相应的抗原即PD-L1蛋白,以刺激免疫系统相应细胞的增殖。第⑤步时需将能分泌抗PD-L1抗体的杂交瘤细胞注入小鼠腹腔内,使其增殖。过程③是用选择培养基筛选相互融合的杂交瘤细胞,在此培养基中存活的细胞为杂交瘤细胞。(4)由于单克隆抗体是利用鼠的骨髓瘤细胞与浆细胞融合而成的杂交瘤细胞分泌产生的,对人来说是异物,将该单克隆抗体注入人体后会引起免疫排斥反应。为了降低免疫排斥,需要对单克隆抗体进行改造,除抗原结合区域外,其他部分都替换成人抗体区段。对这种现有蛋白质进行进一步的加工、修饰和改造属于蛋白质工程的研究范畴。
突破点3 表达载体的构建及基因编辑技术
12.如图为某质粒限制酶酶切图谱。某基因不含图中限制酶识别序列,为使PCR扩增的该基因与该质粒构建重组质粒,则扩增的该基因两端需分别引入哪两种限制酶的识别序列?( )
注:图中限制酶的识别序列及切割形成的黏性末端均不相同。
A.NdeⅠ和BamHⅠ
B.NdeⅠ和XbaⅠ
C.XbaⅠ和BamHⅠ
D.EcRⅠ和KpnⅠ
答案A
解析构建重组质粒时,要将目的基因插入启动子和终止子之间,而且不能破坏启动子、终止子、复制原点、抗生素抗性基因等部位。故只能选用NdeⅠ和BamHⅠ切割质粒,因此在PCR扩增的该基因的两端需分别引入NdeⅠ和BamHⅠ两种限制酶的识别序列。
13.(2024·山东威海二模)ω-3多不饱和脂肪酸(LCPUFA)有预防心血管疾病的作用,但大多数动物体内不能合成。科研人员利用转染技术(将外源DNA转入受体细胞的技术)将LCPUFA—合成酶基因(fat-1基因,含1 229 bp)导入小鼠受精卵,培育出转基因小鼠,基本流程如图甲所示。图乙表示提取不同实验组别小鼠受精卵DNA后,利用fat-1基因的引物进行PCR扩增后电泳的结果。下列说法错误的是( )
甲
乙
A.采用农杆菌转化法可确保图甲中转染的效果
B.PCR扩增3轮后,只含一种引物的DNA分子的比例为1/4
C.由图乙可知,只有2组转染成功
D.若fat-1基因单点插入,则转基因小鼠相互交配产生的大多数后代体内能合成LCPUFA
答案A
解析农杆菌转化法适用于植物细胞,对于动物细胞受精卵应采用显微注射法导入目的基因,A项错误;PCR扩增3轮后,共得到8个DNA分子,只有最原始的1个DNA分子的两条链不含引物,导致含有这两条链的2个DNA分子只含有其中一种引物,其余6个DNA分子均含有两种引物,故PCR扩增3轮后,只含一种引物的DNA分子的比例为1/4,B项正确;分析图乙,M2组和1组没有扩增出DNA片段,故细胞内不存在目的基因,即可能是细胞内导入PEB质粒或者未成功转染,而M2组是PEB质粒转染细胞PCR产物,故1组是未成功转染细胞PCR产物,2组出现一条DNA条带,即为目的基因条带,2组是成功转染细胞PCR产物,C项正确;若fat-1基因单点插入,相应的基因型表示为FO,则转基因小鼠相互交配后代基因型为1FF、2FO、1OO,即产生的大多数后代体内能合成LCPUFA,D项正确。
14.(2024·山东模拟改编)研究人员用酶M和酶N两种限制酶同时处理某DNA分子和质粒,得到的DNA片段如图所示。图中DNA片段只注明了黏性末端处的碱基种类,其他碱基的种类未注明。下列叙述错误的是( )
A.该DNA分子和质粒上均含有酶M的一个切割位点和酶N的一个切割位点
B.根据图示信息不能确定图中形成的不同黏性末端与这两种限制酶的对应关系
C.用T4 DNA连接酶可以将片段乙和片段丁连接起来
D.片段乙、片段丁、片段戊可依次连接形成一个环状DNA分子
答案D
解析该DNA分子经酶M和酶N两种限制酶切割后,产生了三个DNA片段且两个切口形成的黏性末端不同,说明该DNA分子含有酶M的一个切割位点和酶N的一个切割位点,质粒为环状DNA,其经酶M和酶N两种限制酶切割后,产生了两个DNA片段,观察两个切口形成的黏性末端,可推出质粒含有酶M的一个切割位点和酶N的一个切割位点,A项正确;根据图中黏性末端可知,酶M和酶N识别的序列可能是或,但无法确定其对应关系,B项正确;图中经酶切后形成的片段均是黏性末端,T4 DNA连接酶可以“缝合”双链DNA片段互补的黏性末端,片段乙和片段丁黏性末端互补,C项正确;根据图中黏性末端可知,片段乙、片段丁、片段戊三个片段不能连接成环状DNA分子,D项错误。
15.(2024·重庆二模)单细胞生物并没有免疫系统,但是科学家发现细菌中存在消除入侵病毒DNA的功能系统,并发明了CRISPR/Cas9基因编辑技术。该系统主要包含单链向导RNA和Cas9蛋白两个部分,能特异性识别并结合特定的DNA序列,从而引导Cas9蛋白到相应位置并剪切DNA,最终实现对靶基因序列的编辑。下列叙述错误的是( )
A.Cas9蛋白通过切断磷酸二酯键对DNA进行剪切
B.CRISPR/Cas9基因编辑技术本质上是对靶基因进行编辑引发染色体结构变异
C.识别序列与β链存在的碱基互补配对方式为U—A、A—T、G—C、C—G
D.向导RNA的序列越短,会导致脱靶率越高
答案B
解析Cas9蛋白作用对象是DNA,通过切断磷酸二酯键对DNA进行剪切,A项正确;CRISPR/Cas9基因编辑技术本质上是对靶基因进行编辑引发基因突变,B项错误;根据碱基互补配对原则可推测,识别序列RNA与β链存在的碱基互补配对方式为U—A、A—T、G—C、C—G,C项正确;向导RNA的序列越短,其结合的区域随机性增加,进而导致脱靶率越高,D项正确。
16.(2024·山东菏泽二模)(12分)由P基因编码的P蛋白是一种水通道蛋白,该蛋白在植物调节水分吸收方面发挥着重要作用。科研人员成功培育出超量表达P蛋白的转基因玉米。培育过程中所用DNA片段和Ti质粒的酶切位点如图1所示。
图1
注:MunⅠ:5'-C↓AATTG-3'、
SpeⅠ:5'-A↓CTAGT-3'、
XbaⅠ:5'-T↓CTAGA-3'、
EcRⅠ:5'-G↓AATTC-3'。
(1)构建基因表达载体时,切割Ti质粒应选用 酶。从切割DNA片段和Ti质粒到构建基因表达载体完成共需 种酶。
(2)将农杆菌浸泡过的玉米愈伤组织进行植物组织培养,培养基中需加入 (填“潮霉素”“卡那霉素”或“潮霉素或卡那霉素”)进行筛选,理由是 。筛选出的愈伤组织最终培养成转基因玉米。
(3)农杆菌转化法除了用于获取转基因植物外,还可以通过T-DNA插入基因内部使基因沉默,获得突变体。为了获得mm突变体,某科研小组利用野生型MM,通过农杆菌转化法使基因M沉默。由于T-DNA插入的位置是随机的,为确定T-DNA是否插入M基因中,该小组采用“三引物法”进行PCR
扩增,即采用三种引物(LP、RP、BP),LP、RP为与目的基因片段互补的特异引物,BP为插入T-DNA的特异引物,如图2所示(说明:T-DNA插入基因后,会阻止被插入基因两端引物的扩增产物的形成)。根据下表中三种样品的电泳结果判断样品 是纯合突变体,理由是 。
图2
答案(1)EcRⅠ和SpeⅠ 5
(2)潮霉素 潮霉素基因位于T-DNA中,会与目的基因一同转移到玉米愈伤组织细胞的染色体上
(3)3 样品1表现为能合成大片段,其基因型为MM,样品3中插入了T-DNA片段,表现为无扩增大片段出现,其基因型可表示为mm
解析(1)构建基因表达载体时,切割目的基因需要用到的限制酶为Mun Ⅰ和Xba Ⅰ,结合各种限制酶的识别序列可知,EcR Ⅰ和Spe Ⅰ分别和Mun Ⅰ和Xba Ⅰ为同尾酶,因此,切割Ti质粒应选用EcR Ⅰ和Spe Ⅰ酶。从切割DNA片段和Ti质粒到构建基因表达载体完成共需4种限制酶和1种DNA连接酶,共需要5种酶。
(2)将农杆菌浸泡过的玉米愈伤组织进行植物组织培养,培养基中需加入潮霉素进行筛选,因为潮霉素基因位于T-DNA中,会与目的基因一同转移到玉米愈伤组织细胞的染色体上,因此凡是成功导入目的基因的愈伤组织细胞应该具有对潮霉素的抗性。进而用筛选出的愈伤组织最终培养成转基因玉米。
(3)农杆菌转化法除了用于获取转基因植物外,还可以通过T-DNA插入基因内部使基因沉默,获得突变体。为了获得mm突变体,某科研小组利用野生型MM,通过农杆菌转化法使基因M沉默。由于T-DNA插入的位置是随机的,为确定T-DNA是否插入M基因中,该小组采用“三引物法”进行PCR扩增,即采用三种引物(LP、RP、BP),LP、RP为与目的基因片段互补的特异引物,BP为插入T-DNA的特异引物,如图2所示。结合题图以及题目信息可知,样品1没有插入相应的T-DNA片段,其基因型为MM,样品3中插入了T-DNA片段,表现为无扩增大片段出现,其基因型可表示为mm,而样品2的基因型可表示为Mm。即根据题表中三种样品的电泳结果判断样品3是纯合突变体。
材料
融合细胞组号
1
2
3
4
5
6
7
染色体
数/条
9~11
12
12~
14
12~
16
13
14
24
引物种类
LP+RP
BP+RP
样品1
有大片段
无
样品2
有大片段
有小片段
样品3
无
有小片段
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