高考生物二轮复习 非选择题冲击高分规范练 命题点6 现代生物科技专题.docx

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高考生物二轮复习非选择题冲击高分规范练命题点6现代生物科技专题

学习资料专题

命题点6　现代生物科技专题

真题重温练（A卷）

1．（2018·江苏，32）为生产具有特定性能的α淀粉酶，研究人员从某种海洋细菌中克隆了α淀粉酶基因（1656个碱基对），利用基因工程大量制备α淀粉酶，实验流程见下图。

请回答下列问题：

（1）利用PCR技术扩增α淀粉酶基因前，需先获得细菌的________________。

（2）为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接，需在引物的________端加上限制性酶切位点，且常在两条引物上设计加入不同的限制性酶切位点，主要目的是_____________________

________________________________________________________________________。

（3）进行扩增时，反应的温度和时间需根据具体情况进行设定，下列选项中________的设定与引物有关，________的设定与扩增片段的长度有关。

（填序号）

①变性温度　②退火温度　③延伸温度　④变性时间　⑤退火时间　⑥延伸时间

（4）下图表示筛选获得的工程菌中编码α淀粉酶的mRNA的部分碱基序列：

图中虚线框内mRNA片段包含________个密码子，如虚线框后的序列未知，预测虚线框后的第一个密码子最多有________种。

（5）获得工程菌表达的α淀粉酶后，为探究影响酶活性的因素，以浓度为1%的可溶性淀粉为底物测定酶活性，结果如下：

缓冲液

50mmol/LNa2HPO4KH2PO4

50mmol/LTrisHCl

50mmol/LGlyNaOH

pH

6.0

6.5

7.0

7.5

7.5

8.0

8.5

9.0

9.0

9.5

10.0

10.5

酶相对活性%

25.4

40.2

49.8

63.2

70.1

95.5

99.5

85.3

68.1

63.7

41.5

20.8

根据上述实验结果，初步判断该α淀粉酶活性最高的条件为_________________________。

答案　

（1）基因组DNA　

（2）5′　使DNA片段能定向插入表达载体，减少自连　（3）②　⑥　（4）8　13　（5）pH为8.5，缓冲液为50mmol/LTrisHCl

解析　

（1）利用PCR技术扩增α淀粉酶基因前，需先获得细菌的基因组DNA作为模板，并依据α淀粉酶基因两端的部分核苷酸序列合成两条引物。

（2）利用PCR技术扩增DNA时，只能从3′端延伸DNA子链，为了便于扩增的DNA片段与表达载体连接，需在引物的5′端加上限制性酶切位点，并且要注意在两条引物上设计加入不同的限制性酶切位点，这样既能防止目的基因、载体的自身连接，又能确保目的基因与表达载体的定向连接。

（3）PCR技术包括变性、退火（复性）和延伸三步，变性温度决定PCR反应中双链DNA的解链，且时间很短；退火时引物结合到互补的DNA单链上，退火温度由引物复性温度决定，其温度设定与引物的长度、碱基组成及浓度等有关；延伸时间与产物片段的长度有关。

（4）图中虚线框内共含有24个碱基，mRNA上3个相邻的碱基编码1个氨基酸，故共包含8个密码子。

虚线框后的第1个密码子的第1个碱基是U，第2和第3个碱基各有4种可能性，因此共有16种可能性。

题干表明控制α淀粉酶的基因有1656个碱基对，说明图中虚线框后的第一个密码子肯定不是终止密码子（3种终止密码子为UAA、UAG、UGA），故虚线框后第一个密码子实际最多有16－3＝13种可能性。

（5）分析表格中的数据，酶相对活性最高为99.5%，对应的条件是pH为8.5，缓冲液为50mmol/LTrisHCl。

2．（2017·江苏，33）金属硫蛋白（MT）是一类广泛存在的金属结合蛋白，某研究小组计划通过多聚酶链式反应（PCR）扩增获得目的基因，构建转基因工程菌，用于重金属废水的净化处理。

PCR扩增过程示意图如下，请回答下列问题：

（1）从高表达MT蛋白的生物组织中提取mRNA，通过__________获得________用于PCR扩增。

（2）设计一对与MT基因两端序列互补配对的引物（引物1和引物2），为方便构建重组质粒，在引物中需要增加适当的____________________位点。

设计引物时需要避免引物之间形成________________，而造成引物自连。

（3）图中步骤1代表________，步骤2代表退火，步骤3代表延伸，这三个步骤组成一轮循环。

（4）PCR扩增时，退火温度的设定是成败的关键。

退火温度过高会破坏______________的碱基配对。

退火温度的设定与引物长度、碱基组成有关，长度相同但__________的引物需要设定更高的退火温度。

（5）如果PCR反应得不到任何扩增产物，则可以采取的改进措施有________（填序号：

①升高退火温度　②降低退火温度　③重新设计引物）。

答案　

（1）逆转录　cDNA　

（2）限制性核酸内切酶　碱基互补配对　（3）变性　（4）引物与模板之间　GC碱基含量高　（5）②③

解析　

（1）由mRNA获得目的基因片段需通过逆转录，获得的基因片段为cDNA。

（2）为方便构建重组质粒，宜在引物中增加适当的限制性核酸内切酶位点，以便使复制出的目的基因两端含限制酶切位点；设计引物时，需避免引物之间碱基互补配对，而造成引物间自连。

（3）图中步骤1为高温下实现DNA变性解链。

（4）PCR扩增时，若退火温度过高则会破坏引物与模板间的碱基互补配对。

DNA片段中A与T间形成两个氢键，而G与C间可形成三个氢键，GC碱基含量越高时DNA分子越稳定，其退火温度就越高。

（5）若PCR反应得不到任何扩增产物，则可通过降低退火温度及重新设计引物等措施，以便使引物与模板结合，从而进行后序扩增过程。

3．（2016·江苏，33）下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图1、图2中标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。

请回答下列问题：

限制酶

BamHⅠ

BclⅠ

Sau3AⅠ

HindⅢ

识别序列

及切割位点

↓　　　

GGATCC

CCTAGG

　　　↑

↓　　　

TGATCA

ACTAGT

　　　↑

↓　　　

GATC

CTAG

　　　↑

↓　　　

AAGCTT

TTCGAA

　　　↑

（1）用图中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用________两种限制酶切割，酶切后的载体和目的基因片段，通过________酶作用后获得重组质粒。

为了扩增重组质粒，需将其转入处于________态的大肠杆菌。

（2）为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加________，平板上长出的菌落，常用PCR鉴定，所用的引物组成为图2中________。

（3）若BamHⅠ酶切的DNA末端与BclⅠ酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为________，对于该部位，这两种酶________（填“都能”“都不能”或“只有一种能”）切开。

（4）若用Sau3AⅠ切图1质粒最多可能获得________种大小不同的DNA片段。

答案　

（1）BclⅠ和HindⅢ　DNA连接　感受

（2）四环素　引物甲和引物丙

（3）

　都不能　（4）7

解析　

（1）选择的限制酶应在目的基因两端存在识别位点，且至少有一个标记基因，BamHⅠ会破坏两个标记基因，因此只能选BclⅠ和HindⅢ。

酶切后的载体和目的基因片段，通过DNA连接酶作用后获得重组质粒。

为了扩增重组质粒，需将其转入处于感受态的大肠杆菌。

（2）为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，根据质粒上的抗性基因，应在筛选平板培养基中添加四环素。

PCR技术要求两种引物分别和目的基因的两条单链结合，沿相反的方向合成子链。

（3）根据BamHⅠ和BclⅠ的酶切位点，BamHⅠ酶切的DNA末端与BclⅠ酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为

，与两种酶的酶切位点均不同。

（4）根据BamHⅠ、BclⅠ和Sau3AⅠ的酶切位点，Sau3AⅠ在质粒上有三个酶切位点，完全酶切可得到记为A、B、C三种片段，若部分位点被切开，可得到AB、AC、BC、ABC四种片段，所以用Sau3AⅠ切图1质粒最多可能获得7种大小不同的DNA片段。

4．（2015·江苏，33）荧光原位杂交可用荧光标记的特异DNA片段为探针，与染色体上对应的DNA片段结合，从而将特定的基因在染色体上定位。

请回答下列问题：

（1）DNA荧光探针的制备过程如图1所示，DNA酶Ⅰ随机切开了核苷酸之间的__________键从而产生切口，随后在DNA聚合酶Ⅰ作用下，以荧光标记的____________为原料，合成荧光标记的DNA探针。

（2）图2表示探针与待测基因结合的原理。

先将探针与染色体共同煮沸，使DNA双链中________键断裂，形成单链。

随后在降温复性过程中，探针的碱基按照________________________原则，与染色体上的特定基因序列形成较稳定的杂交分子。

图中两条姐妹染色单体中最多可有________条荧光标记的DNA片段。

（3）A、B、C分别代表不同来源的一个染色体组，已知AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记。

若植物甲（AABB）与植物乙（AACC）杂交，则其F1有丝分裂中期的细胞中可观察到________个荧光点；在减数第一次分裂形成的两个子细胞中分别可观察到________个荧光点。

答案　

（1）磷酸二酯　脱氧核苷酸　

（2）氢　碱基互补配对　4　（3）6　2和4

解析　

（1）由图1所知，DNA酶Ⅰ使DNA链断裂，即该酶作用于相邻脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键；DNA探针的本质是被荧光标记的DNA片段，合成原料为脱氧核苷酸。

（2）通过热变性，使DNA碱基对之间的氢键断裂，复性时能重新形成氢键，并且遵循碱基互补配对原则，形成杂交DNA分子。

两条姐妹染色单体中含有四条模板链，最多可与四个被荧光标记的DNA探针结合形成4条荧光标记的DNA片段。

（3）植物甲（AABB）形成的配子染色体组成为AB，植物乙AACC的配子染色体组成为AC，受精后的合子染色体组成为（AABC），又由于AA和BB中各有一对同源染色体可被荧光探针标记，则AABC将会有3条染色体被标记，在有丝分裂中期即可观察到6条染色单体上的6个荧光点。

该植株（AABC）细胞减数分裂时，AA染色体组可以正常联会，并且会发生同源染色体分离，减数第一次分裂形成的两个子细胞分别获得一个A染色体组，而B染色体组内没有同源染色体存在，B中的染色体随机进入两个子细胞中，因此其中一个子细胞含有A和B染色体组内含有2条能被标记的染色体，即可标记4条染色单体，可以看到4个荧光点；另一子细胞只含有A中1条能被标记的染色体，即2条染色单体，可以观察到2个荧光点。

5．（2015·江苏，32）胰岛素A、B链分别表达法是生产胰岛素的方法之一。

图1是该方法所用的基因表达载体，图2表示利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程（融合蛋白A、B分别表示β半乳糖苷酶与胰岛素A、B链融合的蛋白）。

请回答下列问题：

（1）图1基因表达载体中没有标注出来的基本结构是__________。

（2）图1中启动子是____________酶识别和结合的部位，有了它才能启动目的基因的表达；氨苄青霉素抗性基因的作用是________________________________________________。

（3）构建基因表达载体时必需的工具酶有___________________________________。

（4）β半乳糖苷酶与胰岛素A链或B链融合表达，可将胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏在内部，其意义在于____________________________________________________。

（5）溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，用溴化氰处理相应的融合蛋白能获得完整的A链或B链，且β半乳糖苷酶被切成多个肽段，这是因为__________________________

________________________________________________________________________。

（6）根据图2中胰岛素的结构，请推测每个胰岛素分子中所含游离氨基的数量。

你的推测结果是________，理由是_______________________________________________________。

答案　

（1）终止子　

（2）RNA聚合　作为标记基因，将含有重组质粒的大肠杆菌筛选出来　（3）限制酶和DNA连接酶　（4）防止胰岛素的A、B链被菌体内的蛋白酶降解（5）β半乳糖苷酶中含多个甲硫氨酸，而胰岛素A、B链中不含甲硫氨酸　（6）至少2个　两条肽链的一端各有一个游离的氨基，氨基酸R基团中可能还含有游离的氨基

解析　

（1）基因表达载体包含启动子、终止子、目的基因和标记基因等。

（2）启动子是RNA聚合酶的识别和结合位点。

氨苄青霉素抗性基因可作为标记基因。

（3）基因工程中使用的工具酶包括限制酶和DNA连接酶。

（4）胰岛素肽链上蛋白酶的切割位点隐藏起来，将无法被蛋白酶所识别，防止被水解。

（5）溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键，若经溴化氰处理相应融合蛋白能获得完整的A链和B链，表明胰岛素A链、B链上并无溴化氰作用位点，溴化氰不能将胰岛素A链、B链切断；同理，β半乳糖苷酶能被切成“多个肽段”，表明其具有多个切点（即“甲硫氨酸”）。

（6）胰岛素分子含有两条链，至少有2个游离氨基分别位于2条肽链的一端，并且R基团中可能也含有游离的氨基。

6．（2014·江苏，29）为了获得植物次生代谢产物，先用植物外植体获得愈伤组织，然后在液体培养基中悬浮培养。

请回答下列问题：

（1）外植体经诱导后形成愈伤组织的过程称为______________________________。

（2）在愈伤组织悬浮培养时，细胞干重、蔗糖浓度和pH的变化如下图所示。

细胞干重在12d后下降的原因有________________________________；培养液中蔗糖的作用是________________、________________。

（3）多倍体愈伤组织细胞产生的次生代谢产物量常高于二倍体。

二倍体愈伤组织细胞经______________处理，会产生染色体加倍的细胞。

为检测愈伤组织细胞染色体数目，压片前常用纤维素酶和________酶解离愈伤组织。

若愈伤组织细胞（2n）经诱导处理后，观察到染色体数为8n的细胞，合理的解释是_____________________、__________________。

（4）为了更好地获得次生代谢产物，生产中采用植物细胞的固定化技术，其原理与酵母细胞固定化类似。

下列说法正确的有________（填序号）。

①选取旺盛生长的愈伤组织细胞包埋　②必须在光照条件下培养　③培养过程中需通空气　④固定化后植物细胞生长会变慢

答案　

（1）脱分化　

（2）蔗糖浓度下降，pH降低　提供能量　调节渗透压　（3）秋水仙素（低温）　果胶　经加倍到4n的细胞处于有丝分裂后期　经加倍到8n的细胞处于有丝分裂中期　（4）①③④

解析　

（1）外植体经诱导形成愈伤组织的过程称为脱分化。

（2）观察图示可知，12d后蔗糖浓度和pH都下降到较低水平，影响能量的供应和酶的活性，导致细胞干重下降。

另外，培养液中的蔗糖还具有调节渗透压的作用。

（3）在细胞分裂过程中，用低温或秋水仙素处理，都可抑制纺锤体的形成，使细胞中染色体数目加倍。

愈伤组织的细胞之间含有纤维素和果胶，欲将其分散成单个细胞，压片前需用纤维素酶和果胶酶处理。

愈伤组织细胞经诱导处理后，有的细胞染色体数目加倍（4n），有的细胞染色体数目未加倍（2n），也可能有的细胞在连续分裂中每次都因低温或秋水仙素的作用抑制了纺锤体的形成，导致细胞中染色体数目连续加倍，出现染色体数目为8n的细胞。

所以染色体数目加倍到4n的细胞处于有丝分裂后期时染色体数目为8n，染色体数目加倍到8n的细胞处于有丝分裂中期时染色体数目也为8n。

（4）为了更好地获得次生代谢产物，应选用生长旺盛的愈伤组织。

愈伤组织细胞内无叶绿体，无法进行光合作用，因此不需要光照；培养过程要通入无菌空气，确保细胞正常生命活动的进行。

细胞的固定化通常使用包埋法，由于包埋材料的影响，营养物质和氧气的扩散都受到一定的影响，所以固定化后植物细胞生长速度变慢。

7．（2018·全国Ⅰ，38）回答下列问题：

（1）博耶（H.Boyer）和科恩（S.Cohen）将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达。

该研究除证明了质粒可以作为载体外，还证明了_______________

________________________________________________________________________

_____________________________________________________（答出两点即可）。

（2）体外重组的质粒可通过Ca2＋参与的______________方法导入大肠杆菌细胞；而体外重组的噬菌体DNA通常需与______________组装成完整噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组的噬菌体DNA导入宿主细胞。

在细菌、心肌细胞、叶肉细胞中，可作为重组噬菌体宿主细胞的是________。

（3）真核生物基因（目的基因）在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被降解。

为防止蛋白质被降解，在实验中应选用________________的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加________的抑制剂。

答案　

（1）体外重组的质粒可以进入受体细胞；真核生物的基因可在原核细胞中表达　

（2）转化　外壳蛋白（或噬菌体蛋白）　细菌　（3）蛋白酶缺陷型　蛋白酶

解析　

（1）将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与质粒重组后导入大肠杆菌细胞中进行了表达，该过程证明了体外重组的质粒可以进入受体细胞，真核生物的基因可在原核细胞中表达等。

（2）体外重组的质粒可通过Ca2＋处理，目的是增大细胞的通透性，使重组的质粒能够导入到受体细胞内，因此体外重组的质粒可通过Ca2＋参与的转化方法导入大肠杆菌细胞。

体外重组的噬菌体DNA通常需与蛋白质外壳组装成完整的噬菌体后，才能通过侵染的方法将重组噬菌体DNA导入受体细胞，噬菌体侵染并寄生在细菌中，而不能寄生在其他细胞中，因此可作为重组噬菌体宿主细胞的是细菌。

（3）真核生物基因（目的基因）在大肠杆菌细胞内表达时，表达出的蛋白质可能会被酶降解，为防止蛋白质被降解，可以选用不能产生该蛋白酶的缺陷细菌以及使用能够抑制蛋白酶活性的药物，因此为防止蛋白质被降解，在实验中应选用蛋白酶缺陷型的大肠杆菌作为受体细胞，在蛋白质纯化的过程中应添加蛋白酶的抑制剂。

8．（2018·全国Ⅲ，38）2018年《细胞》期刊报道，中国科学家率先成功地应用体细胞对非人灵长类动物进行克隆，获得两只克隆猴——“中中”和“华华”。

回答下列问题：

（1）“中中”和“华华”的获得涉及核移植过程，核移植是指_________________。

通过核移植方法获得的克隆猴，与核供体相比，克隆猴体细胞的染色体数目______（填“减半”“加倍”或“不变”）。

（2）哺乳动物的核移植可以分为胚胎细胞核移植和体细胞核移植，胚胎细胞核移植获得克隆动物的难度________（填“大于”或“小于”）体细胞核移植，其原因是________________。

（3）在哺乳动物核移植的过程中，若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，通常，所得到的两个克隆动物体细胞的常染色体数目________（填“相同”或“不同”），性染色体组合________（填“相同”或“不同”）。

答案　

（1）将动物的一个细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中　不变　

（2）小于　胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易　（3）相同　不同

解析　

（1）核移植是指将动物的一个细胞核，移入一个已去掉细胞核的卵母细胞中，形成重组细胞。

重组细胞形成的早期胚胎可移植到受体子宫内进一步发育，最终分娩得到克隆动物。

因为染色体在细胞核中，所以克隆动物体细胞的染色体数目与提供细胞核的个体的体细胞相同。

（2）由于动物的胚胎细胞分化程度低，恢复全能性相对容易，而动物的体细胞分化程度高，恢复全能性十分困难，因此，动物体细胞核移植的难度明显高于胚胎细胞核移植。

（3）哺乳动物雌雄个体的体细胞中，细胞核内常染色体的数目是相同的，性染色体组合是不同的。

若分别以雌性个体和雄性个体的体细胞作为核供体，则得到的克隆动物的体细胞中常染色体的数目相同，性染色体组合不同。

模拟对位练（B卷）

1．（2018·江苏扬、通、泰、徐、淮、宿、连七市高三调研）研究人员为探究紫檀芪对胃癌细胞增殖和凋亡的影响及其机理，进行了如下实验，以期为临床应用提供依据。

实验一：

紫檀芪对胃癌细胞的增殖影响研究

取等量旺盛增殖的胃癌细胞，分别接种到含不同浓度紫檀芪的培养液中，分别培养24h、48h、72h后收集细胞。

运用台盼蓝拒染法统计活细胞数量，并计算癌细胞增殖抑制率，结果如图1（癌细胞增殖抑制率＝

×100%）。

实验二：

紫檀芪对胃癌细胞凋亡蛋白表达的影响研究　用含不同浓度紫檀芪的培养液培养旺盛增殖的胃癌细胞。

48h后电泳比较几种细胞凋亡指示蛋白的含量（Caspase9是一种凋亡启动因子；Bax能引起线粒体穿孔导致线粒体内物质外流；Bcl2蛋白是细胞存活促进因子，能抑制细胞凋亡），结果如图2。

请回答下列问题：

（1）培养胃癌细胞时，培养液中加入胎牛血清的作用是________________________，培养箱中充入5%CO2的作用是__________________。

在进行传代培养时不能使用胃蛋白酶的原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）实验一中用台盼蓝拒染法检测细胞存活率时，活细胞未被染成蓝色是因为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

根据图1结果，研究人员建议临床上选择浓度为40μmol/L的紫檀芪进行化疗，其依据是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________，

为了达到更理想的治疗效果还需要注意___________________________________。

（3）根据实验二结果分析，紫檀芪能诱导胃癌细胞凋亡的机理有________________________

_________________________________________________