2022屆高三大題優(yōu)練12 現(xiàn)代生物科技專題 教師版

1、例1基因工程中可以通過pcr技術(shù)擴(kuò)增目的基因?；卮鹣铝袉栴}。(1)基因工程中所用的目的基因可以人工合成，也可以從基因文庫中獲得?；蛭膸彀╛和_。(2)生物體細(xì)胞內(nèi)的dna復(fù)制開始時(shí)，解開dna雙鏈的酶是_。在體外利用pcr技術(shù)擴(kuò)增目的基因時(shí)，使反應(yīng)體系中的模板dna解鏈為單鏈的條件是_。上述兩個(gè)解鏈過程的共同點(diǎn)是破壞了dna雙鏈分子中的_。(3)目前在pcr反應(yīng)中使用taq酶而不使用大腸桿菌dna聚合酶的主要原因是 。【答案】(1)基因組文庫 cdna文庫 (2)解旋酶 加熱至9095 氫鍵 (3)taq酶熱穩(wěn)定性高，而大腸桿菌dna聚合酶在高溫下會(huì)失活【解析】(1)基因工程中的基因文庫包

2、括基因組文庫和部分基因文庫(cdna文庫)。(2)生物體細(xì)胞內(nèi)的dna復(fù)制開始時(shí)，通過解旋酶解開dna雙鏈。在體外利用pcr技術(shù)擴(kuò)增目的基因時(shí)，通過高溫(9095)使反應(yīng)體系中的模板dna解鏈為單鏈。上述兩個(gè)解鏈過程的共同點(diǎn)是破壞了dna雙鏈分子中的氫鍵。(3)大腸桿菌dna聚合酶不耐高溫，在高溫下會(huì)失活，而pcr反應(yīng)體系中加入的聚合酶需耐高溫，故在pcr反應(yīng)中要用能耐高溫的taq酶。例2為研制抗病毒a的單克隆抗體，某同學(xué)以小鼠甲為實(shí)驗(yàn)材料設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)流程?；卮鹣铝袉栴}：（1）上述實(shí)驗(yàn)前必須給小鼠甲注射病毒a，該處理的目的是_。（2）寫出以小鼠甲的脾臟為材料制備單細(xì)胞懸液的主要實(shí)驗(yàn)步驟：_。

3、（3）為了得到能產(chǎn)生抗病毒a的單克隆抗體的雜交瘤細(xì)胞，需要進(jìn)行篩選。圖中篩選1所采用的培養(yǎng)基屬于_，使用該培養(yǎng)基進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)的結(jié)果是_。圖中篩選2含多次篩選，篩選所依據(jù)的基本原理是_。（4）若要使能產(chǎn)生抗病毒a的單克隆抗體的雜交瘤細(xì)胞大量增殖，可采用的方法有_（答出2點(diǎn)即可）?！敬鸢浮浚?）誘導(dǎo)小鼠甲產(chǎn)生能夠分泌抗病毒a抗體的b淋巴細(xì)胞 （2）取小鼠甲脾臟剪碎，用胰蛋白酶處理使其分散成單個(gè)細(xì)胞，加入培養(yǎng)液制成單細(xì)胞懸液 （3）選擇培養(yǎng)基 只有雜交瘤細(xì)胞能夠生存 抗原與抗體的反應(yīng)具有特異性 （4）將雜交瘤細(xì)胞注射到小鼠腹腔內(nèi)增殖；將雜交瘤細(xì)胞在體外培養(yǎng)【解析】（1）實(shí)驗(yàn)前給小鼠甲注射病毒a，是為

4、了誘導(dǎo)小鼠甲產(chǎn)生能夠分泌抗病毒a抗體的b淋巴細(xì)胞。（2）取小鼠的脾臟，剪碎組織，用胰蛋白酶處理獲得單個(gè)細(xì)胞，加入培養(yǎng)液可以制成單細(xì)胞懸液。（3）圖中篩選1需要用到選擇培養(yǎng)基，只有雜交瘤細(xì)胞可以存活。篩選2是為了獲得能產(chǎn)生特定抗體的雜交瘤細(xì)胞，該過程要用到抗原抗體雜交，故篩選所依據(jù)的原理是抗原-抗體反應(yīng)具有特異性。（4）獲得能產(chǎn)生抗病毒a的單克隆抗體的雜交瘤細(xì)胞后，可以在體外培養(yǎng)液中進(jìn)行培養(yǎng)，或在小鼠的腹腔中進(jìn)行培養(yǎng)，使雜交瘤細(xì)胞大量增殖。1馬鈴薯植株在長期栽培過程中容易遭受病毒的侵染，從而導(dǎo)致嚴(yán)重減產(chǎn)。科學(xué)家通過基因工程技術(shù)將抗病毒的pvx基因成功導(dǎo)入馬鈴薯細(xì)胞中，培育出抗病毒的馬鈴薯植株?；?/p>

5、答下列問題：(1)以相關(guān)mrna為材料，在_酶的作用下，可以獲得抗病毒的pvx基因。將獲得的pvx基因在體外進(jìn)行擴(kuò)增，可以采用_(填中文名稱)，該技術(shù)中所利用的特殊酶是_。(2)若要使抗病毒的pvx基因在受體細(xì)胞中復(fù)制并表達(dá)，需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將抗病毒的pvx基因?qū)胧荏w細(xì)胞，其原因是目的基因無_(答出兩點(diǎn)即可)。(3)在進(jìn)行基因操作時(shí)，將抗病毒的pvx基因?qū)腭R鈴薯細(xì)胞常用的方法為_。檢測(cè)目的基因是否表達(dá)出相應(yīng)的蛋白質(zhì)，在個(gè)體水平上可以采用_。(4)相比于將抗病毒基因?qū)胫参锛?xì)胞的細(xì)胞核中，若將抗病毒基因?qū)胫参锛?xì)胞的葉綠體基因組中具有很多優(yōu)勢(shì)，從環(huán)境保護(hù)和生物工程安全性問題的角度分

6、析，其優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在 。【答案】(1)逆轉(zhuǎn)錄 多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 熱穩(wěn)定dna聚合酶(或taq酶) (2)復(fù)制原點(diǎn)、表達(dá)所需的啟動(dòng)子和終止子 (3)農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法 將相應(yīng)病毒接種到馬鈴薯植株上的方法 (4)花粉中的精子細(xì)胞中通常不存在葉綠體，導(dǎo)入葉綠體基因組中的抗病毒基因不會(huì)隨花粉擴(kuò)散傳播，從而不會(huì)產(chǎn)生基因污染【解析】(1)以mrna為材料，獲得抗病毒的pvx基因，可通過逆轉(zhuǎn)錄酶的催化獲得。將獲得的pvx基因在體外進(jìn)行擴(kuò)增，可以采用多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(pcr)，該技術(shù)中所利用的特殊酶是熱穩(wěn)定dna聚合酶(或taq酶)，該酶可以耐受九十幾度的高溫環(huán)境。(2)目的基因上無復(fù)制原點(diǎn)、表達(dá)所需的啟動(dòng)子和終止子，故要

7、使抗病毒的pvx基因在受體細(xì)胞中復(fù)制并表達(dá)，需要通過質(zhì)粒載體而不能直接將抗病毒的pvx基因?qū)胧荏w細(xì)胞。 (3)將抗病毒的pvx基因?qū)腭R鈴薯細(xì)胞常用的方法為農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法。在個(gè)體生物學(xué)水平鑒定馬鈴薯植株是否具有抗病毒特性的方法是將相應(yīng)的馬鈴薯病毒接種到馬鈴薯植株上。(4)從環(huán)境保護(hù)和生物工程安全性問題的角度分析，將抗病毒基因?qū)胫参锛?xì)胞的葉綠體基因組比導(dǎo)入植物細(xì)胞的細(xì)胞核中具有很多優(yōu)勢(shì)，花粉中的精子細(xì)胞中通常不存在葉綠體，導(dǎo)入葉綠體基因組中的抗病毒基因不會(huì)隨花粉擴(kuò)散傳播，從而不會(huì)產(chǎn)生基因污染。2水稻胚乳中含直鏈淀粉和支鏈淀粉，直鏈淀粉所占比例越小糯性越強(qiáng)?？蒲腥藛T將能表達(dá)出基因編輯系統(tǒng)的dna

8、序列轉(zhuǎn)入水稻，實(shí)現(xiàn)了對(duì)直鏈淀粉合成酶基因（wx基因）啟動(dòng)子序列的定點(diǎn)編輯，從而獲得了3個(gè)突變品系。（1）將能表達(dá)出基因編輯系統(tǒng)的dna序列插入ti質(zhì)粒構(gòu)建重組載體時(shí)，所需的酶是_， 重組載體進(jìn)入水稻細(xì)胞并在細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程稱為_。（2）根據(jù)啟動(dòng)子的作用推測(cè)，wx基因啟動(dòng)子序列的改變影響了_，從而改變了wx基因的轉(zhuǎn)錄水平。與野生型水稻相比，3個(gè)突變品系中wx基因控制合成的直鏈淀粉合成酶的氨基酸序列_(填：發(fā)生或不發(fā)生)改變，原因是_。（3）為檢測(cè)啟動(dòng)子變化對(duì)wx基因表達(dá)的影響，科研人員需要檢測(cè)wx基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的mrna（wx mrna）的量。檢測(cè)時(shí)分別提取各品系胚乳中的總rna，經(jīng)_過

9、程獲得總cdna。通過pcr技術(shù)可在總cdna中專一性的擴(kuò)增出wx基因的cdna，原因是_。（4）各品系wx mrna量的檢測(cè)結(jié)果如圖所示，據(jù)圖推測(cè)糯性最強(qiáng)的品系為_，原因是_?！敬鸢浮浚?）限制性核酸內(nèi)切酶和dna連接酶 轉(zhuǎn)化 （2）rna聚合酶與啟動(dòng)子的識(shí)別和結(jié)合 不發(fā)生 編碼直鏈淀粉合成酶的堿基序列中不含啟動(dòng)子 （3）逆轉(zhuǎn)錄（或：反轉(zhuǎn)錄） 引物是根據(jù)wx基因的一段已知序列設(shè)計(jì)合成的（或：引物能與wx基因的cdna特異性結(jié)合） （4）品系3 品系3的wx mrna最少，控制合成的直鏈淀粉合成酶最少，直鏈淀粉合成量最少，糯性最強(qiáng)【解析】（1）將目的基因與ti質(zhì)粒構(gòu)建基因表達(dá)載體時(shí)，需要限制酶

10、的切割，將目的基因插入載體時(shí)需要dna連接酶的連接，重組載體進(jìn)入水稻細(xì)胞并在細(xì)胞內(nèi)維持穩(wěn)定和表達(dá)的過程叫做轉(zhuǎn)化。（2）根據(jù)以上分析可知，啟動(dòng)子是rna聚合酶識(shí)別并結(jié)合的位點(diǎn)，如果啟動(dòng)子序列改變將會(huì)影響rna聚合酶與之結(jié)合和識(shí)別，進(jìn)而影響基因的轉(zhuǎn)錄水平，在真核生物中，編碼蛋白質(zhì)的序列是基因中編碼區(qū)，編碼區(qū)中不包括啟動(dòng)子序列，因此直鏈淀粉合成酶的基因堿基序列中不含有啟動(dòng)子，因此3個(gè)突變品系中wx基因中控制合成直鏈淀粉酶的氨基酸序列不發(fā)生改變。（3）以mrna為模板合成cdna的過程為逆轉(zhuǎn)錄，利用pcr技術(shù)擴(kuò)增wx基因的cdna，需要以wx基因合成的引物，這樣引物能夠在總cdna中與wx基因的cdn

11、a特異性結(jié)合，從而利用pcr擴(kuò)增技術(shù)轉(zhuǎn)移性擴(kuò)增出wx基因的cdna。（4）識(shí)圖分析可知，圖中品系3的wx基因的mrna的含量最少，那么合成的直鏈淀粉酶最少，直鏈淀粉合成量最少，因此該水稻胚乳中含的直鏈淀粉比例最小，糯性最強(qiáng)。3某研究人員設(shè)計(jì)了下列技術(shù)路線，以期獲得甘藍(lán)和蘿卜體細(xì)胞雜交植株。請(qǐng)回答下列問題：（1）制備原生質(zhì)體時(shí)，常用兩種酶處理，分別是_。誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合常用的化學(xué)誘導(dǎo)劑是_。原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志是_。圖中x是_，除了被直接誘導(dǎo)出芽生根外，還可以通過形成_獲得再生植株。（2）為誘導(dǎo)融合體產(chǎn)生不定芽，通常應(yīng)在培養(yǎng)基中加入兩類植物激素，其中起主要作用的是_。（3）若想獲得抗鹽植株，可

12、選用融合原生質(zhì)體作為人工誘變的材料，原因是_，且需在含較高濃度的nacl培養(yǎng)基中篩選?！敬鸢浮浚?）纖維素酶和果膠酶 peg（聚乙二醇） 雜種細(xì)胞再生成細(xì)胞壁 愈傷組織 人工種子 （2）細(xì)胞分裂素 （3）具有分裂分化能力，突變頻率高，融合原生質(zhì)體包含了兩個(gè)物種的全部遺傳信息，且具有全能性【解析】（1）植物細(xì)胞壁的主要成分是纖維素和果膠，所以制備原生質(zhì)體，需要用纖維素酶和果膠酶將細(xì)胞壁分解，誘導(dǎo)原生質(zhì)體融合常用的化學(xué)誘導(dǎo)劑是peg（聚乙二醇）。原生質(zhì)體融合成功的標(biāo)志是雜種細(xì)胞再次生成細(xì)胞壁；圖中x經(jīng)過離體培養(yǎng)，可以形成試管苗，所以x是愈傷組織，除了被直接誘導(dǎo)出芽生根外，還可以通過形成胚狀體制成人

13、工種子獲得再生植株。（2）植物組織培養(yǎng)中常加入細(xì)胞分裂素和生長素，當(dāng)生長素和細(xì)胞分裂素的比值低時(shí)，有利于芽的形成，所以其主要作用的是細(xì)胞分裂素。（3）由于融合原生質(zhì)體包含了兩個(gè)物種的全部遺傳信息，且具有全能性，所以可選用融合原生質(zhì)體作為人工誘變的材料。4類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（ra）是一種自身免疫病，致殘性強(qiáng)。研究表明，該病的病理改變與腫瘤壞死因子-（tnf-）密切相關(guān)，而一種人鼠嵌合的抗tnf-單克隆抗體能有效治療ra。下圖為該單克隆抗體制備過程示意圖。（1）圖中的抗原a是_，常用的促融劑是_。細(xì)胞融合完成后，融合體系中除含有未融合的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞外，可能還有骨髓瘤細(xì)胞自身融合細(xì)胞、淋巴細(xì)胞自身融

14、合細(xì)胞。體系中出現(xiàn)多種類型細(xì)胞的原因是_。（2）hat培養(yǎng)基的作用是經(jīng)選擇性培養(yǎng)篩選出雜交瘤細(xì)胞，之后還需要進(jìn)行_培養(yǎng)和抗體檢測(cè)，經(jīng)多次篩選，就可獲得能分泌單一抗體的雜交瘤細(xì)胞。最后獲得的雜交瘤細(xì)胞只能產(chǎn)生一種單一抗體的原因是_。（3）單克隆抗體的特點(diǎn)是_。單克隆抗體的制備涉及細(xì)胞工程中的動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)和_技術(shù)。（4）單克隆抗體主要的用途有：_（至少答兩點(diǎn)）?！敬鸢浮浚?）腫瘤壞死因子-（或tnf-） 聚乙二醇（peg） 細(xì)胞融合是隨機(jī)的，且融合率達(dá)不到100% （2）克隆化培養(yǎng) 每一個(gè)b淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性抗體 （3）特異性強(qiáng)、靈敏度高、可大量制備 動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng) （4）作為診斷試劑、用

15、于治療疾病、用于運(yùn)載藥物 【解析】（1）要制備抗tnf-a單克隆抗體需要給小鼠注射腫瘤壞死因子a(tnf-a)，即圖中的抗原a。常用物理或化學(xué)方法促融，最常用的化學(xué)促融劑是聚乙二醇(peg)，細(xì)胞融合完成后，由于細(xì)胞融合是隨機(jī)的，且融合率達(dá)不到100%，所以細(xì)胞融合完成后，融合體系中除含有未融合的細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞外，可能還有骨髓瘤細(xì)胞自身融合細(xì)胞、淋巴細(xì)胞自身融合細(xì)胞。（2）hat培養(yǎng)基的作用是選擇性培養(yǎng)篩選出雜交瘤細(xì)胞，在抗體檢測(cè)之前需要進(jìn)行克隆化培養(yǎng)，以增加雜交瘤細(xì)胞數(shù)量。經(jīng)多次篩選，就可獲得能分泌單一抗體的雜交瘤細(xì)胞。雜交瘤細(xì)胞只能產(chǎn)生一種單一抗體的原因是每一個(gè)b淋巴細(xì)胞只分泌一種特異性

16、抗體。（3）單克隆抗體典型優(yōu)點(diǎn)是特異性強(qiáng)、靈敏度高、可大量制備。動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)是動(dòng)物細(xì)胞工程的基礎(chǔ)，單克隆抗體技術(shù)是動(dòng)物細(xì)胞工程的應(yīng)用之一。故單克隆抗體的制備涉及細(xì)胞工程中的動(dòng)物細(xì)胞融合技術(shù)和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。（4）單克隆抗體最廣泛的用途是作為診斷試劑，也可用于治療疾病、用于運(yùn)載藥物，主要是用于癌癥治療、也有少量是是用于其他治療的。5w是一種具有特定功能的人體蛋白質(zhì)。某研究小組擬仿照制備乳腺生物反應(yīng)器的研究思路，制備一種膀胱生物反應(yīng)器來獲得w，基本過程如圖所示。（1）步驟中需要使用的工具酶有_。步驟和所代表的操作分別是_和_。步驟稱為_。（2）與乳腺生物反應(yīng)器相比，用膀胱生物反應(yīng)器生產(chǎn)w的優(yōu)

17、勢(shì)在于不受轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的_（答出2點(diǎn)即可）的限制。（3）一般來說，在同一動(dòng)物個(gè)體中，乳腺上皮細(xì)胞與膀胱上皮細(xì)胞的細(xì)胞核中染色體dna所含的遺傳信息_（填相同或不同），原因是_。（4）從上述流程可知，制備生物反應(yīng)器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技術(shù)有_（答出2點(diǎn)即可）?！敬鸢浮浚?）限制性核酸內(nèi)切酶、dna連接酶 顯微注射 體外培養(yǎng) 胚胎移植 （2）性別、年齡 （3）相同 兩種上皮細(xì)胞都是體細(xì)胞，且來源于同一個(gè)受精卵 （4）體外受精、胚胎移植【解析】（1）由分析可知，步驟為構(gòu)建基因表達(dá)載體，需使用同種限制酶切割目的基因和運(yùn)載體，再由dna連接酶連接粘性末端，形成重組表達(dá)載體；步驟為顯微注射；

18、步驟為體外培養(yǎng)；步驟為胚胎移植。（2）與乳腺生物反應(yīng)器相比，用膀胱生物反應(yīng)器生產(chǎn)w，可從動(dòng)物一出生就收集產(chǎn)物,不受動(dòng)物的性別和年齡的限制。（3）在同一動(dòng)物個(gè)體中，乳腺上皮細(xì)胞與膀胱上皮細(xì)胞是由同一個(gè)受精卵有絲分裂產(chǎn)生的體細(xì)胞，其細(xì)胞核中染色體dna所含的遺傳信息相同。（4）由分析可知，步驟為體外培養(yǎng)，步驟為胚胎移植，均屬于胚胎工程。6植樹造林、“無廢棄物農(nóng)業(yè)”、污水凈化是建設(shè)美麗中國的重要措施?；卮鹣铝杏嘘P(guān)生態(tài)工程的問題：（1）在植樹造林時(shí)，一般認(rèn)為，全部種植一種植物的做法是不可取的。因?yàn)榕c混合種植方式所構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)相比，按照種植一種植物方式所構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)，其抵抗力穩(wěn)定性_。抵抗力穩(wěn)定性的含義是_。（2）“無廢棄物農(nóng)業(yè)”是我國利用生態(tài)工程的原理進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一種模式，其做法是收集有機(jī)物質(zhì)。包括人畜糞便、枯枝落葉等，采用堆肥和漚肥等多種方式，把它們轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)肥料，再施用到農(nóng)田中。施用有機(jī)肥料的優(yōu)點(diǎn)是_（答出3點(diǎn)即可）。在有機(jī)肥料的形成過程中，微生物起到了重要作用，這些微生物屬于生態(tài)系統(tǒng)組分中的_。（3）在污水凈化過程中，除發(fā)揮污水處理廠的作用外，若要利用生物來回收污水中的銅、鎘等金屬元素，請(qǐng)?zhí)峁┮粋€(gè)方案：_?！敬鸢浮浚?）低 生態(tài)系統(tǒng)抵抗外界干擾并使自身的結(jié)構(gòu)與功能保持原狀或不受損害的能力 （2）改善了