老高考適用2025版高考生物二輪總復習專題11現(xiàn)代生物科技專題

專題十一現(xiàn)代生物科技專題1．(2024·都江堰市高三診斷)將鼠的精子在保存液內與含有A基因的重組質粒保溫30min，然后用于人工授精，共培育出127只小鼠。待小鼠生長至相宜大小時，對其中的36只進行PCR和DNA分子雜交檢測。結果表明，有6只攜有A基因的轉基因鼠，且體型大約為一般鼠的2倍。請回答下列有關問題：(1)A基因(目的基因)表達效果與__生長激素__基因相同。(2)利用PCR技術可以擴增目的基因，PCR技術的原理是__DNA雙鏈復制__，該反應體系的主要成分應當包含擴增緩沖液、__模板DNA__、__dNTP(四種脫氧核苷酸)__、Taq酶、引物等；引物應選用下圖中的__A、D__(填圖中標號)。(3)檢測A基因是否轉錄出mRNA時，須要用__放射性同位素標記的含目的基因的DNA片段__做探針，再與相應的物質雜交。(4)在胚胎移植前對胚胎進行了檢查和篩選，發(fā)覺有些胚胎因為外源基因的插入而死亡，外源基因插入導致胚胎死亡的緣由可能是__外源基因的插入導致胚胎正常發(fā)育所需的基因不能表達__?！窘馕觥?1)題干信息中“轉入A基因的老鼠的體型大約為一般老鼠的2倍”，說明A基因(目的基因)表達效果與生長激素基因相同。(2)PCR是一項在生物體外復制特定DNA的核酸合成技術，其原理是DNA雙鏈復制。PCR反應體系包含緩沖液、Taq酶、原料(四種脫氧核苷酸)、引物以及模板(模板DNA)；引物應選用圖中的A和D。(3)檢測目的基因是否轉錄出mRNA時，須要用標記的目的基因片段(放射性同位素標記)做探針，再與相應的物質雜交。(4)胚胎移植前對胚胎進行了檢查和篩選，發(fā)覺有些胚胎因為外源基因的插入而死亡，可能緣由是外源基因的插入導致胚胎發(fā)育所需的正?；虿荒鼙磉_。2．(2024·十堰市高三模擬)玉米葉片細胞含有一種由X基因編碼的水通道蛋白X，在植物生長發(fā)育過程中對水分的汲取具有重要的調整功能。為了探究X蛋白的超量表達對玉米生長的影響，科研人員進行了超量表達X蛋白轉基因玉米的生理特性等探討。在超量表達X基因載體的構建中，所用DNA片段和Ti質粒的酶切位點如圖1所示。回答下列問題：(1)啟動子是一段有特別結構的DNA片段，能被__RNA聚合酶__識別并結合，驅動基因的持續(xù)轉錄。為使X基因在玉米植株中超量表達，應優(yōu)先選用__BamHⅠ和SacⅠ__酶組合，將目的基因片段和Ti質粒切開后構建重組表達載體。T-DNA在該試驗中的作用是__將強啟動子和X基因帶入玉米細胞并整合到玉米細胞染色體DNA上__。(2)將農(nóng)桿菌浸泡過的玉米愈傷組織進行植物組織培育，培育基中需加入__潮霉素__進行篩選，篩選出的愈傷組織經(jīng)過__再分化__形成叢芽，最終獲得多個轉基因玉米株系。(3)X蛋白在玉米株系的表達量如圖2所示。據(jù)圖分析，探討超量表達X蛋白轉基因玉米的生理特性時，宜選擇玉米株系a1～a4中的__a1、a3__作為試驗材料，理由是__X蛋白表達量顯著高于野生型__?！窘馕觥?1)啟動子是一段有特別結構的DNA片段，是RNA聚合酶識別并結合的部位，驅動基因的持續(xù)轉錄過程。為使X基因在玉米植株中超量表達，應優(yōu)先選用BamHⅠ和SacⅠ酶組合分別將目的基因片段和Ti質粒切開后構建重組表達載體，從而能保證質粒和目的基因的定向連接，同時也能避開目的基因和質粒的自連。T-DNA是可轉移的DNA，T-DNA可將強啟動子和X基因帶入玉米細胞并整合到玉米細胞染色體DNA上，隨著玉米染色體DNA的復制而復制，從而使目的基因在受體細胞中穩(wěn)定的保存。(2)將農(nóng)桿菌浸泡過的玉米愈傷組織進行植物組織培育，重組質粒中有潮霉素，抗性基因和卡那霉素抗性基因，但轉入植物細胞中的只有潮霉素抗性基因，故植物細胞能表現(xiàn)出對潮霉素的抗性，因此，培育基中需加入潮霉素，將篩選出的愈傷組織經(jīng)過再分化(細胞分化)形成叢芽，從而獲得多個轉基因玉米株系。(3)據(jù)圖分析，a1、a3玉米株系中的X蛋白表達量較高，因此，探討超量表達X蛋白轉基因玉米的生理特性時，宜選擇a1、a3作為試驗材料。3．(2024·1月浙江高考)三葉青為蔓生的藤本植物，以根入藥。由于野生三葉青對生長環(huán)境要求特別苛刻，以及生態(tài)環(huán)境的破壞和過度的采挖，目前我國野生三葉青已特別珍稀。(1)為愛護三葉青的__遺傳__多樣性和保證藥材的品質，科技工作者依據(jù)生態(tài)工程原理，利用__間種__技術，實現(xiàn)了三葉青的林下種植。(2)依據(jù)基因工程原理，利用發(fā)根農(nóng)桿菌侵染三葉青帶傷口的葉片，葉片產(chǎn)生酚類化合物，誘導發(fā)根農(nóng)桿菌質粒上vir系列基因表達形成__DNA聚合酶__和限制性核酸內切酶等，進而從質粒上復制并切割出一段可轉移的DNA片段(T-DNA)。T-DNA進入葉片細胞并整合到染色體上，T-DNA上rol系列基因表達，產(chǎn)生相應的植物激素，促使葉片細胞持續(xù)不斷地分裂形成__愈傷組織__，再分化形成毛狀根。(3)剪取毛狀根，轉入含頭孢類抗生素的固體培育基上進行多次__傳代__培育，培育基中添加抗生素的主要目的是__殺滅發(fā)根農(nóng)桿菌__。最終取毛狀根轉入液體培育基、置于搖床上進行懸浮培育，通過限制搖床的__轉速__和溫度，調整培育基成分中的__養(yǎng)分元素以及生長調整劑的種類和濃度__，獲得大量毛狀根，用于提取藥用成分?！窘馕觥?1)依據(jù)題意可知，對三葉青的愛護屬于遺傳多樣性；三葉青的林下種植，是利用間種技術。(2)分析題意可知，從質粒上復制并切割出一段可轉移的DNA片段(T-DNA)，DNA復制須要DNA聚合酶，故可知，酚類化合物誘導發(fā)根農(nóng)桿菌質粒上vir系列基因表達，形成DNA聚合酶和限制性核酸內切酶等。依據(jù)植物組織培育技術過程可知，相應植物激素可以促使葉片細胞脫分化形成愈傷組織，再分化形成毛狀根。(3)剪取毛狀根，轉入含頭孢類抗生素的固體培育基上進行多次傳代培育，培育基中添加抗生素的主要目的是殺滅發(fā)根農(nóng)桿菌。最終取毛狀根轉入液體培育基、置于搖床上進行懸浮培育，通過限制搖床的轉速和溫度，調整培育基成分中的養(yǎng)分元素以及生長調整劑的種類和濃度，獲得大量毛狀根，用于提取藥用成分。4．(2024·棗莊期末)基因剔除動物模型始終以來是開展基因功能探討的重要工具，其原理是通過導入外源分子使動物的某特定基因失活，進而培育出有基因缺陷的動物來探討相應基因的功能。下圖是制作某類基因剔除小鼠流程示意圖。請據(jù)圖回答相關問題：(1)圖中①過程常用的技術是__顯微注射__，②過程是__早期胚胎培育__。(2)體外受精時須要對精子進行__獲能__處理，然后與處于__減數(shù)其次次分裂中__期的卵母細胞在專用的受精溶液中完成受精過程。(3)為更多地獲得基因剔除小鼠，可對囊胚階段的胚胎進行分割移植，此時要對__內細胞團__進行均等分割。請說明理由：__內細胞團將來發(fā)育成胎兒的組織器官，若不均等分割，會影響分割后胚胎的復原和進一步發(fā)育__。(4)探討發(fā)覺人的SP1基因與乳腺癌細胞的異樣表達和增殖親密相關。你認為基因剔除技術可以為乳腺癌的治療供應怎樣的新思路：__通過基因剔除技術使SP1基因失活，從而阻擋乳腺細胞癌變__?！窘馕觥?1)圖中①過程常用顯微注射技術，②是早期胚胎培育過程。(2)精子須要經(jīng)過獲能才能與成熟的卵母細胞(減數(shù)其次次分裂中期的卵母細胞)結合形成受精卵。(3)對囊胚階段的胚胎進行分割移植時要對內細胞團進行均等分割，因為內細胞團將來發(fā)育成胎兒的組織器官，若不均等分割，會影響分割后胚胎的復原和進一步發(fā)育。(4)由于人的SP1基因與乳腺癌細胞的異樣表達和增殖親密相關，則可通過基因剔除技術使SP1基因失活，從而阻擋乳腺細胞癌變。5．(2024·葫蘆島模擬)人絨毛膜促性腺激素(HCG)是妊娠后胎盤滋養(yǎng)層細胞分泌的一種糖蛋白，制備抗HCG單克隆抗體可用于檢測早孕。圖甲是抗HCG單克隆抗體的制備流程示意圖，其中X、Y表示細胞，a～f表示過程；圖乙是醫(yī)學上定量檢測抗原的雙抗體夾心法原理示意圖，單克隆抗體可以增加該方法的效果?；卮鹣铝袉栴}：(1)a過程培育的Y細胞是__小鼠骨髓瘤細胞__，b過程常用的誘導細胞融合的方法有__滅活病毒誘導法、聚乙二醇(PEG)融合法、離心法等__(答出三種即可)，d過程的目的是__篩選獲得只分泌所需專一抗體的雜交瘤細胞群__。(2)f過程表示將雜交瘤細胞注射到小鼠__腹腔__；單克隆抗體最主要的優(yōu)點在于它的__特異性強、靈敏度高，并可大量制備__。(3)據(jù)圖分析，用雙抗體夾心法檢測抗原數(shù)量時，酶標抗體的作用是__與待測抗原結合，并催化檢測底物生成產(chǎn)物__。上述方法中抗原至少須要含有__2__個抗體結合位點?，F(xiàn)有多種抗HCG的單克隆抗體，欲篩選出兩種適用于雙抗體夾心法的單克隆抗體，可通過檢測并比較__產(chǎn)物量__來確定?！窘馕觥?1)單克隆抗體技術是將已免疫的B淋巴細胞和骨髓瘤細胞相融合，故Y細胞是小鼠骨髓瘤細胞，誘導動物細胞融合的方法有生物法(滅活病毒誘導)、化學法(聚乙二醇)、物理法(離心、振動、電刺激)等，d過程是將雜交瘤細胞放在特定的培育基中培育，目的是篩選獲得只分泌所需專一抗體的雜交瘤細胞群。(2)f過程表示將雜交瘤細胞注射到小鼠腹腔中，最終可在腹水中收集到大量單克隆抗體；單克隆抗體的優(yōu)點是特異性強、靈敏度高，并可大量制備。(3)雙抗體夾心法中，酶標抗體的作用是與待測抗原結合，并催化檢測底物生成產(chǎn)物。圖中抗原須要與兩種抗體結合，因而抗原至少須要含有2個抗體結合位點。欲篩選出兩種適用于雙抗體夾心法的單克隆抗體，可通過檢測并比較產(chǎn)物量來確定。6．(2024·內江高三模擬)某水稻品種體內含有基因Q，該基因在水稻體細胞和精子中正常表達，但在卵細胞中該基因不能與RNA聚合酶結合而無法表達。為了獲得基因Q能夠表達的卵細胞，探討人員進行了相關探討?；卮鹣铝袉栴}：(1)為了獲得基因Q中編碼蛋白質的核苷酸序列，可從水稻__體細胞或精子__細胞中提取總RNA，然后經(jīng)逆轉錄后構建__基因文庫(cDNA文庫)__。(2)將基因Q中編碼蛋白質的序列與Luc基因(熒光素酶基因，熒光素酶能催化熒光素產(chǎn)生熒光)拼接成Q-Luc融合基因(融合基因中的Q和Luc基因都能獨立表達)，拼接過程須要的酶是__DNA連接酶__。將融合基因插入到Ti質粒的__T-DNA__中，利用__農(nóng)桿菌轉化__法可將融合基因轉入水稻愈傷組織。(3)與誘導愈傷組織的培育基相比，將愈傷組織培育成轉基因植株時，培育基組成成分的主要區(qū)分是__植物激素種類及比例不同__，培育條件的主要差異是__須要光照__。(4)將轉基因水稻培育成熟后，其卵細胞中的基因Q能夠進行正常表達，推想可能的緣由是__T-DNA的啟動子可與卵細胞的RNA聚合酶結合__。在分別并培育轉基因水稻卵細胞的過程中，可以篩選出能夠表達基因Q的卵細胞，篩選的方法是__向培育基中加入熒光素，篩選出能產(chǎn)生熒光的細胞__。【解析】(1)為了獲得基因Q中編碼蛋白質的核苷酸序列，可從水稻體細胞或精子細胞中提取總RNA，然后經(jīng)逆轉錄后構建基因文庫(cDNA文庫)。(2)將基因Q中編碼蛋白質的序列與Luc基因拼接成Q-Luc融合基因，拼接過程須要的酶是DNA連接酶。將融合基因插入到Ti質粒的T-DNA中，利用農(nóng)桿菌轉化法可將融合基因轉入水稻愈傷組織，并與水稻細胞的染色體DNA整合在一起。(3)與誘導愈傷組織的培育基相比，將愈傷組織培育成轉基因植株時，須要將其轉接到分化培育基中，該培育基組成成分中的植物激素種類及比例有差異，且培育過程中須要光照，因為葉綠素的形成須要光。(4)將轉基因水稻培育成熟后，其卵細胞中的基因Q能夠進行正常表達，同時Luc基因也進行了表達，可能的緣由是T-DNA的啟動子可與卵細胞中的RNA聚合酶結合，進而使目的基因表達勝利。在分別并培育轉基因水稻卵細胞的過程中，可向培育基中加入熒光素，依據(jù)熒光是否出現(xiàn)，篩選出能夠表達基因Q的卵細胞。7．(2024·邯鄲一中模擬)某科研人員將人的體細胞的細胞核植入兔去核的卵母細胞中，使之融合形成雜種細胞，培育雜種細胞使之發(fā)育至囊胚期，從中分別出人的胚胎干細胞，通過體外培育可知，獲得的胚胎干細胞能長期增殖并保持不分化的狀態(tài)?；卮鹣铝袉栴}：(1)動物細胞培育技術是其他動物細胞工程的基礎，該技術的原理是__細胞增殖__。培育人的細胞時，要將人的細胞置于__含95%空氣和5%CO2的混合__氣體環(huán)境中培育。為了防止雜菌污染，在培育過程中可實行的措施有__加入抗生素__。(2)在接受移植的細胞核之前，兔的卵母細胞須要在體外培育至__減數(shù)其次次分裂中期(或MⅡ中期)__(填時期)。人的細胞核能在兔去核的卵母細胞中重新啟動，緣由是兔去核的卵母細胞中有__能激發(fā)人細胞核全能性的物質__。(3)從功能上分析，獲得的胚胎干細胞的特點是__具有發(fā)育的全能性__。在體外培育胚胎干細胞時，常在培育皿底部鋪設一層飼養(yǎng)層細胞，其作用是__抑制細胞分化，促進細胞生長__?！窘馕觥?1)動物細胞培育技術依據(jù)的生物學原理是細胞增殖。培育液中通入肯定濃度的CO2可維持培育液pH的穩(wěn)定，故要將人的細胞置于含95%空氣和5%CO2的混合氣體環(huán)境中培育。一般抗生素可以抑制細菌的繁殖，防止雜菌污染。(2)由于動物排出的卵子成熟度不同，當達到減數(shù)其次次分裂中期時，才具有與精子受精的實力，所以卵母細胞須要培育至減數(shù)其次次分裂中期再進行核移植。兔去核卵母細胞的細胞質中養(yǎng)分豐富，能為發(fā)育供應足夠的養(yǎng)分，且能在激發(fā)條件下完成細胞分裂和發(fā)育進程，最主要的是存在能激發(fā)移植的人細胞核表現(xiàn)出全能性的物質。(3)胚胎干細胞具有發(fā)育的全能性，能發(fā)育成各種組織細胞。胚胎干細胞在飼養(yǎng)層細胞上增殖時，能維持只增殖不分化的狀態(tài)，故飼養(yǎng)層細胞的作用是抑制細胞分化，促進細胞生長。8．(2024·太原一模)我國新型農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化地區(qū)充分利用土地，創(chuàng)建了一種高效人工生態(tài)系統(tǒng)，如圖所示。據(jù)圖回答有關問題。(1)該生態(tài)工程能利用沼氣池中的微生物將糞便等廢物中的有機物轉化成無機物，為農(nóng)作物的光合作用供應無機養(yǎng)分，這一過程不但實現(xiàn)了廢棄物的__資源化__，而且體現(xiàn)了__生態(tài)經(jīng)濟__的“循環(huán)經(jīng)濟”原則。(2)沼氣池中的微生物在該生態(tài)系統(tǒng)中的主要功能是__分解作用__；沼氣燃燒后生成的CO2通入大棚內的意義是__可以增加大棚中CO2濃度，增加植物的光合作用，提高作物的產(chǎn)量__。(3)禽畜糞便進入沼氣池發(fā)酵后，產(chǎn)生的沼氣可作為生活能源，沼液和沼渣再施入農(nóng)作物，使土壤有機質含量明顯提高，這樣做的生態(tài)學意義有__削減了化肥的運用、減小糞便對環(huán)境的污染__和供應清潔的能源等。(4)該模式削減了投入，增加了農(nóng)夫收入，其生態(tài)學原理是__物質循環(huán)再生和能量的多級利用__。(5)該生態(tài)系統(tǒng)與一般的自然生態(tài)系統(tǒng)相比較，__反抗力__穩(wěn)定性較低，所以須要人們不斷輸入物質與能量?！窘馕觥?1)該生態(tài)工程能利用沼氣池中的微生物將糞便等廢物中的有機物轉化成無機物，為農(nóng)作物的光合作用供應無機養(yǎng)分，這一過程不但實現(xiàn)了廢棄物的資源化，而且體現(xiàn)了生態(tài)經(jīng)濟的“循環(huán)經(jīng)濟”原則。(2)沼氣池中的微生物在該生態(tài)系統(tǒng)中的主要功能是分解作用，將有機物分解成無機物；沼氣燃燒后生成的CO2通入大棚內，可以增加大棚中CO2濃度，增加植物的光合作用，提高作物的產(chǎn)量。(3)禽畜糞便進入沼氣池發(fā)酵后，產(chǎn)生的沼氣可作為生活能源，沼液和沼渣再施入農(nóng)作物，使土壤有機質含量明顯提高，這樣做的生態(tài)學意義是削減了化肥的運用、減小糞便對環(huán)境的污染和供應清潔的能源等。(4)該模式削減了投入，增加了農(nóng)夫收入，其生態(tài)學原理是物質循環(huán)再生和能量的多級利用。(5)由于該生態(tài)系統(tǒng)是人工生態(tài)系統(tǒng)，所以該生態(tài)系統(tǒng)與一般的自然生態(tài)系統(tǒng)相比較，反抗力穩(wěn)定性較低，所以須要人們不斷輸入物質與能量。9．(2024·九江高三模擬)某農(nóng)業(yè)生態(tài)工程示意圖如圖，請回答下列問題：(1)該農(nóng)業(yè)生態(tài)工程體現(xiàn)的生態(tài)工程原理主要是__物質循環(huán)再生原理__。(2)若要提高該工程的經(jīng)濟效益，可采納農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的__間種__技術，在?；显俜N植大豆，也可采納農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的__種植業(yè)和畜牧業(yè)合理優(yōu)化__技術，放養(yǎng)適量的雞鴨等動物以調整該工程的產(chǎn)業(yè)結構。(3)某小組應用基因工程方法開展適用于該生態(tài)工程的抗蟲植物改良探討。為提高將重組DNA分子導入受體細胞的效率，除考慮導入方法、篩選條件、防止污染外，還需考慮的主要因素有__重組DNA的質量和濃度、受體細胞的生長狀態(tài)與密度__(答出2點即可)。農(nóng)桿菌介導法是目前植物轉基因的常用方法，該方法的基本過程是農(nóng)桿菌感染植物時，__攜帶目的基因的Ti質粒轉移到受體細胞__，并將其T-DNA片段插入受體細胞的基因組中。欲獲得穩(wěn)定遺傳的抗蟲性強的轉基因植物品種，則轉入的抗蟲基因必需能在受體細胞中__穩(wěn)定和高效地表達__?！窘馕觥?1)該農(nóng)業(yè)生態(tài)工程體現(xiàn)的生態(tài)工程原理主要是物質循環(huán)再生原理。(2)若要提高該工程的經(jīng)濟效益，可采納農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的間種技術，在?；显俜N植大豆，也可采納農(nóng)業(yè)生態(tài)工程的種植業(yè)和畜牧業(yè)合理優(yōu)化技術，放養(yǎng)適量的雞鴨等動物以調整該工程的產(chǎn)業(yè)結構。(3)重組DNA分子導入受體細胞的效率，主要與導入方法、篩選條件、重組DNA的質量和濃度、受體細胞的生長狀態(tài)與密度、外源DNA污染有關。農(nóng)桿菌介導法的基本過程是農(nóng)桿菌感染植物時，攜帶目的基因的Ti質粒轉移到受體細胞，并將其T-DNA片段插入受體細胞的基因組中。欲獲得穩(wěn)定遺傳的抗蟲性強的轉基因植物品種，則轉入的抗蟲基因必需能在受體細胞中穩(wěn)定和高效地表達。10．(2024·德州二模)同源重組基因敲除技術是將同源DNA片段導入受體細胞，利用同源DNA片段的互換，用其他DNA片段在原有位置替代靶基因，從而實現(xiàn)基因的敲除。米曲霉產(chǎn)生的曲酸具有抗菌性、抗氧化性等抗逆實力，具有重要的應用價值。為提高米曲霉產(chǎn)曲酸實力，科研人員用同源重組基因敲除技術勝利敲除了米曲霉3.042菌株中的msn2基因，獲得高產(chǎn)的g－5菌株。其部分機理如下圖所示。(1)據(jù)圖分析，欲實現(xiàn)msn2基因的敲除，須要在pyrG基因兩側分別插入__msn2L、msn