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第16讲现代生物科技专题

高三生物模拟题精选16

现代生物科技专题

一、选择题

1.下列关于基因工程技术的叙述,正确的是(  )

A.切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别由6个核苷酸组成序列

B.PCR中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应

C.载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因

D.抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体上也未必能正常表达

2.(2020辽宁丹东质检)限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的识别序列及其切割位点分别如下:

如图表示某一目的基因片段与质粒拼接形成重组质粒的过程,相关叙述错误的是(  )

A.用限制酶EcoRⅠ切割目的基因,同时用限制酶MunⅠ切割质粒

B.两种限制酶切割后形成的黏性末端的碱基可以互补配对

C.限制酶能使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开

D.将重组质粒同时用2种限制酶切割会形成2种DNA片段

3.(2020湖南长沙模拟)下列关于蛋白质工程的叙述,错误的是 (  )

A.蛋白质工程的基础是基因工程

B.蛋白质工程遵循的原理包括中心法则

C.蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作,定向改变分子的结构

D.蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子

4.科学家利用基因工程技术将鱼的抗冻蛋白基因导入番茄,使番茄的耐寒能力大大提高。

在培养转基因番茄的过程中,下列操作不合理的是(  )

A.可用PCR技术或逆转录法获得抗冻蛋白基因

B.利用选择性培养基对构建的基因表达载体直接筛选

C.利用农杆菌转化法将基因表达载体导入番茄体细胞

D.在低温条件下筛选已导入抗冻蛋白基因的番茄植株

5.(2020山东济南三模)白菜和甘蓝均为二倍体生物,科学家利用植物体细胞杂交的方法获得了白菜—甘蓝。

它具有生长周期短,耐热性强和易储存等优点。

下列叙述错误的是(  )

A.用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁体现了酶的专一性

B.白菜—甘蓝的产生用到了植物原生质体融合和植物组织培养技术

C.植物体细胞杂交的目的是克服远缘杂交不亲和的障碍获得杂种细胞

D.利用植物体细胞杂交技术培育四倍体白菜—甘蓝的过程中不会发生同源染色体联会现象

6.如图表示制备单克隆抗体的基本过程,下列叙述错误的是 (  )

A.①是从小鼠的脾脏中提取B淋巴细胞和骨髓瘤细胞

B.②促进细胞融合可利用聚乙二醇(PEG)或灭活病毒诱导

C.④中的筛选是通过抗原与抗体特异性结合进行的

D.⑤可以无限增殖产生大量单克隆抗体,⑥运用了动物细胞培养技术

7.iPS细胞是利用病毒将四个基因(Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc)导入动物体细胞使其转化为类似胚胎干细胞的一种细胞,在iPS细胞培育过程中(  )

A.运用了基因工程、动物细胞培养等现代生物技术

B.病毒的作用只是通过侵染将基因导入动物体细胞

C.使用的工具酶主要有DNA聚合酶和DNA连接酶

D.仅有Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc能够转录、翻译

8.(2020湖北襄阳模拟)动物细胞培养是动物细胞工程的基础,如图所示,abc表示现代工程技术,①②③分别表示其结果,下列说法正确的是(  )

A.若a是体细胞核移植技术,则①反映了动物体细胞也具有全能性

B.若c是胚胎分割技术,则③中个体的基因型和表现型一定相同

C.若b是体外受精技术,则②为良种家畜快速大量繁殖提供了可能

D.①②③中作为受体的动物品种是珍稀的或存量少的雌性动物

二、非选择题

9.(2020山西4月适应性测试)国家二级重点保护植物——翅果油树,是一种优良木本油料兼药用树种,集中分布于山西省南部。

目前,翅果油树繁殖方法主要有分根繁殖和种子繁殖,但是其生根困难,种子自然发芽率低。

回答下列相关问题:

(1)为提高翅果油树插条的生根率,可以用         对其进行处理。

 

(2)为解决种子发芽率低的问题,可以利用植物组织培养先得到    ,进而制成     。

在培养过程中,可用    诱导芽的分化。

 

(3)为了增强翅果油树的抗逆性,扩展其生长范围,研究者依据    原理用叠氮化钠大量处理细胞,然后对其进行    得到具有抗逆性的突变体,进而培育成为新品种;还可以利用    技术,定向获得抗逆性较强的植株。

 

(4)为了得到大量的细胞有效成分,可进行细胞产物的工业化生产。

在此应用中,植物组织培养一般进行到     阶段即可。

 

10.(2020山西太原五中一模)细胞融合技术有着广泛应用。

下图为细胞融合的简略过程,据图回答相关问题:

(1)若a、b分别是基因型为yyRr和YYrr两个玉米品种的花粉,且这两对基因分别位于两对同源染色体上。

科学家分别将它们的花粉除去细胞壁,然后诱导其融合,再把这些融合细胞进行培养,培育出了玉米新品种。

①这两个品种的花粉可用化学诱导剂    诱导融合,共可产生   种基因型的融合细胞(仅考虑两两融合),这些融合细胞经过脱分化形成    ,再经培养可以得到   种不同于亲本表现型的玉米新品种。

 

②若想培育出基因型为yyRR的玉米植株,也可直接用yyRr植株的花粉培养,再经过染色体数目加倍(秋水仙素处理)并筛选获得,这种方法叫做       。

 

(2)若a、b表示番茄和马铃薯两种植物的体细胞,请据图回答:

①在“番茄—马铃薯”的培育过程中,植物体细胞融合完成的标志为       。

 

②a、b细胞融合之前,要用酶处理,酶处理后得到     。

 

(3)若a、b分别为骨髓瘤细胞和已免疫的B淋巴细胞,则由d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较,具有                 等特点。

 

11.(2020广东茂名四模)科研团队利用基因编辑技术获得一只理想的动脉粥样硬化基因编辑狗模型——“苹果”。

为增加相同遗传背景的模型研究数量,研究团队利用“苹果”的耳部皮肤细胞进行了体细胞克隆,成功获得“龙龙”等3只基因编辑狗体细胞克隆犬。

请回答下列问题:

(1)采集“苹果”的耳部皮肤组织块后,用     处理获得分散的成纤维细胞,通常将其置于含95%空气和5%CO2的混合气体培养箱中培养。

放置在混合气体环境培养的目的是                          。

 

(2)采集和选取处在    (填时期)的卵母细胞用于核移植。

用于核移植的供体体细胞一般都选用传代培养至10代以内的细胞,主要原因是                 。

 

(3)为获得更多的具有相同遗传背景的动脉粥样硬化基因编辑狗,在利用体细胞克隆技术的同时,常采用的方法是对早期胚胎进行    。

 

(4)“龙龙”与“苹果”的性状不完全相同,从遗传物质的角度分析其原因是                       。

 

12.(2020山东滨州二模)玉米是我国重要的粮食作物和饲料来源,低温会影响玉米的产量和品质。

研究者将从微生物中获得的CSP(冷激蛋白)基因与玉米基因的ubi启动子相连后构建基因表达载体,并将其导入玉米细胞中,获得了具有低温耐受性的玉米植株,过程如图1所示。

图1

(1)研究者提取玉米的DNA,利用PCR技术将ubi启动子扩增出来。

该过程需设计合适的引物,引物设计时需已知           ,为便于进行后续操作还在引物中添加了限制酶的识别序列。

在反应体系内,至少需   次扩增才能获得所需的ubi启动子。

 

(2)图1所示的流程图中,过程①需       的催化,获得的ubi-CSP基因在构建基因表达载体时,在Ti质粒上的插入部位为       。

过程②需要用CaCl2溶液处理农杆菌,其目的是      。

过程③完成后,将玉米愈伤组织转入含       的培养基中进行筛选,筛选后的愈伤组织再经培育获得转基因玉米。

 

(3)研究者分别提取了野生型玉米及5株转基因玉米的染色体DNA,用限制酶处理后进行电泳。

电泳后的DNA与基因探针进行杂交,得到图2所示的放射性检测结果,该基因探针应为               片段,实验结果表明                            。

 

图2

(4)在个体水平上对转基因玉米植株进行      实验,可检测CSP基因是否已在玉米中表达。

 

13.(2020广东惠州模拟)2020年2月23日,南京警方宣布28年前发生在南医大的女生遇害案件告破。

在破案过程中起重要作用的是Y染色体-STRDNA数据库(简称Y库)。

STR,也称短串联重复序列,是由2~6个碱基对作为核心单位,串联重复形成的一类DNA序列。

它分布于X、Y及常染色体,可对个人进行身份识别。

根据材料结合所学知识回答以下问题:

(1)从犯罪分子留在受害人身体中的痕迹物质中提取DNA。

粗提取DNA,可以利用其在    molLNaCl溶液中溶解度最小的特性,然后通过    试剂来做鉴定,观察溶液是否变蓝。

 

(2)PCR扩增Y-STR基因。

PCR扩增分为变性、   、延伸三步。

根据Y-STR位点两侧50~500bp的保守序列设计        ,可以扩增我们想要的Y-STR序列。

扩增出的Y-STR序列可以直接和pUC-T载体相连,这是因为载体的线性DNA序列末端各突出一个胸腺嘧啶脱氧核苷酸,而TaqDNA聚合酶会在目的基因两端自动添加一个碱基为   的脱氧核苷酸。

 

(3)根据中国人同姓聚居和联宗修谱的习俗,先在某地域横向筛查不同姓氏男性的Y-STR,与Y库对比,从而锁定嫌疑人所在家系;然后在该家系纵向筛查常染色体STR,从而“以Y找群,以常找人”。

这利用了Y染色体遗传具有       的特点。

为了使结果更有说服力,还可以做DNA指纹分析,这时需要用到的工具酶是     。

 

(4)现场提取检材时往往需对DNA做性别鉴定,可以利用Y染色体上特有的     基因来确定。

 

14.(2020山东枣庄二模)下图是新冠病毒(+RNA)的结构模式图。

生物学家根据RNA能否直接起mRNA作用而分成正链(+)RNA病毒与负链(-)RNA病毒两种。

负链RNA病毒(如毒弹状病毒)的RNA不能作为mRNA,须先合成互补链(正链)作为mRNA,再翻译蛋白质分子。

回答下列问题:

(1)新冠病毒合成E蛋白的过程是       ,新冠病毒与HIV在遗传信息传递过程的不同之处是   。

 

(2)S蛋白是新冠病毒表面主要抗原,要获取大量S蛋白,首先需要利用新冠病毒获取能产生S蛋白的目的基因。

其方法是从培养新冠病毒的细胞中获取mRNA,构建    文库,从中获取目的基因,然后加上     构建完整的基因表达载体。

 

(3)与新冠肺炎康复者捐献的血浆中的抗体相比,抗S蛋白的单克隆抗体的优点是       ,其制备的过程中,第二次筛选的目的是       。

 

(4)在对新冠疑似患者的检测中,有时会出现假阴性现象,除了核酸检测这种方法外,在分子水平上还可以利用         方法进行检测。

 

(5)新冠肺炎重症患者病情恶化的主要原因之一是病毒感染过度激活人体免疫系统,导致肺部出现炎性组织损伤。

在修复这些患者的肺损伤方面,干细胞被寄予厚望。

因此干细胞治疗成为一种可能,在人的ES细胞培养液中加入         ,就可诱导分化成不同类型的细胞,达到治疗目的。

 

1.

答案 D 限制性核酸内切酶大多能特异性地识别由6个核苷酸组成的序列,但也有少数限制性核酸内切酶能识别由4、5或8个核苷酸组成的序列,A错误。

PCR中温度的周期性变化是为变性、复性和延伸创造条件,另外,耐高温的DNA聚合酶只是在延伸阶段发挥催化作用,变性和复性过程不需要酶的催化,B错误。

载体质粒上的抗生素抗性基因可作为标记基因,供重组DNA的鉴定和选择,而不是抗生素合成基因,C错误。

目的基因导入受体细胞后不一定能正常表达,D正确。

2.

答案 D 由图可知,目的基因两侧都是限制酶EcoRⅠ的切割位点,因此应选用限制酶EcoRⅠ切割含有目的基因的外源DNA分子,质粒中含有限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的切割位点,但EcoRⅠ的切割位点位于标记基因中,用其切割会破坏标记基因,因此为保证重组质粒表达载体的准确构建,应选用限制酶MunⅠ切割质粒,A正确;图中两种限制酶切割后形成的黏性末端的碱基可以互补配对,B正确;限制酶的作用是使特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开,C正确;将重组质粒同时用2种限制酶切割会形成1种DNA片段,D错误。

3.

答案 C 蛋白质工程是通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或合成新的蛋白质,故蛋白质工程的基础是基因工程,A正确;蛋白质工程遵循的原理包括中心法则,B正确;蛋白质工程是通过改造基因来实现对蛋白质分子的改造的,C错误;蛋白质工程能产生出自然界中不曾存在过的新型蛋白质分子,D正确。

4.

答案 B 基因工程中获取目的基因的方法包括PCR技术体外扩增、从基因文库中获取和人工合成(如逆转录法获得目的基因),A正确;构建的基因表达载体不可直接在选择培养基上进行筛选,需要先导入受体细胞中再进行筛选,B错误;农杆菌转化法是将目的基因导入植物受体细胞的常用方法,C正确;可利用低温条件对耐寒番茄进行个体性状水平的检测,筛选成功转基因的耐寒番茄植株,D正确。

5.

答案 C 植物细胞壁的成分主要为纤维素和果胶,用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁,体现了酶的专一性,A正确;白菜—甘蓝的产生过程是先将两种植物的原生质体融合,形成杂种细胞,再通过植物组织培养形成杂种植株,B正确;植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株,而不是形成杂种细胞就结束,C错误;培育四倍体白菜—甘蓝的过程包括植物原生质体融合和植物组织培养技术,不进行减数分裂,不会发生同源染色体联会现象,D正确。

6.

答案 A ①是从小鼠的脾脏中提取B淋巴细胞和从肿瘤中提取骨髓瘤细胞,A错误;②促进细胞融合可利用物理、化学、生物等方法,其中化学方法有利用聚乙二醇,生物方法有使用灭活的病毒诱导,B正确;④中筛选的原理是抗原与抗体特异性结合,C正确;⑤杂交瘤细胞的特点是既能无限增殖又能产生特异性抗体,⑥运用了动物细胞培养技术,实现细胞的大量增殖,D正确。

7.

答案 A iPS细胞培育过程中运用了基因工程、动物细胞培养等现代生物技术,A正确;病毒作为运输载体,不仅要将目的基因导入受体细胞,还要让目的基因在受体细胞中稳定存在并表达,B错误;在构建表达载体的过程中,使用的工具酶主要是限制酶和DNA连接酶,C错误;在iPS细胞中不仅导入的这些基因能表达,原有的基因也必须表达才能使细胞进行正常的生命活动,D错误。

8.

答案 C 若a是体细胞核移植技术,则①反映了动物体细胞的细胞核具有全能性,A错误;胚胎分割技术所得个体的基因型完全相同,但表现型不一定完全相同,因为表现型还受环境的影响,B错误;若b是体外受精技术,则②为试管动物,这为良种家畜快速大量繁殖提供了可能,C正确;①②③中作为供体的动物品种是珍稀的或存量少的雌性动物,而受体只要是健康且具有良好的繁殖能力的同种个体即可,不需要是珍稀或存量少的雌性动物,D错误。

9.

答案 

(1)一定浓度的生长素(类似物)溶液 

(2)胚状体 人工种子 细胞分裂素 (3)基因突变 筛选 基因工程 (4)愈伤组织

解析 

(1)生长素具有促进扦插枝条生根的作用,为提高翅果油树插条的生根率,可以用一定浓度的生长素(类似物)溶液对其进行处理。

(2)用植物组织培养方法诱导离体的植物组织形成具有生根发芽能力的胚状体结构,若包裹上人工种皮,制成人工种子,可解决种子发芽率低的问题。

细胞分裂素能诱导植物组织培养中芽的分化。

(3)利用叠氮化钠大量处理细胞,诱导遗传物质发生改变,进而筛选出具有抗逆性的突变体,这种诱变育种利用的原理是基因突变。

基因工程技术能定向改变植株的抗逆性。

(4)要想获得细胞的产物,只需将植物组织培养到愈伤组织阶段即可。

10.

答案 

(1)①聚乙二醇(PEG) 6 愈伤组织 2 ②单倍体育种 

(2)再生出细胞壁 原生质体 (3)特异性强、灵敏度高、能大量制备等

解析 

(1)①诱导细胞融合时可用的化学诱导剂是聚乙二醇(PEG);花粉有3种,即yR、yr、Yr,共可产生6种基因型的融合细胞,即yyRR、yyrr、YYrr、YyRr、Yyrr、yyRr;这些融合细胞经过脱分化形成愈伤组织;再经培养可以得到2种不同于亲本表现型的玉米新品种,即yyrr、YyRr。

②若想培育出基因型为yyRR的玉米植株,也可直接用yyRr植株的花粉培养获得单倍体幼苗,再经过染色体数目加倍(秋水仙素处理)并筛选获得,这种方法叫做单倍体育种。

(2)在“番茄—马铃薯”的培育过程中,运用了植物细胞工程中的植物体细胞杂交技术,植物体细胞融合完成的标志是再生出细胞壁。

②植物细胞融合之前,需要用纤维素酶和果胶酶处理得到原生质体。

(3)单克隆抗体与普通血清抗体相比较,具有特异性强、灵敏度高、能大量制备等特点。

11.

答案 

(1)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶) 既满足细胞呼吸对O2的需要,也便于维持培养液的pH 

(2)减数第二次分裂中期 传至10代以内的细胞能保持正常的二倍体核型、较容易恢复全能性 (3)胚胎分割 (4)卵母细胞细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响

解析 

(1)获取供体细胞时,要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理组织块,制成细胞悬液;通常将其置于含95%空气和5%CO2的混合气体培养箱中培养,目的是既满足细胞呼吸对O2的需要,也便于维持培养液的pH。

(2)常选取处于减数第二次分裂中期的卵母细胞用于核移植;传代培养的细胞传至10代后增殖会逐渐缓慢甚至停止,部分细胞的核型可能会发生改变,恢复全能性也相对较难。

(3)胚胎分割可获得同卵双胎或多胎,从而提高胚胎利用率,获得更多的具有相同遗传背景的个体。

(4)克隆动物与供体动物性状不完全相同,从遗传物质的角度来说,是因为卵母细胞细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响。

12.

答案 

(1)ubi两端的一段序列 3 

(2)DNA连接酶 T-DNA内部且不破坏hpt 获得感受态细胞(或使农杆菌处于易于吸收外源DNA的状态) 潮霉素

(3)含放射性同位素标记的CSP基因 除植株3外,其他4株转基因玉米中CSP基因均已整合到玉米染色体基因组中

(4)低温耐受性

解析 

(1)在利用PCR技术进行扩增时,需要先设计引物,这里需要根据ubi启动子设计合适的引物,因此需已知ubi两端的一段核苷酸序列,为便于进行后续操作还在引物中添加了限制酶的识别序列。

在反应体系内,至少需3次扩增才能获得引物之间的核苷酸序列,即至少需3次扩增才能获得所需的ubi启动子。

(2)图1中,过程①为载体和目的基因相连的过程,因此需DNA连接酶的催化从而实现连接,在获得的ubi-CSP基因构建表达载体时,需要将ubi-CSP基因插入T-DNA内部且不破坏hpt,这样能保证T-DNA转移时携带目的基因与玉米的染色体DNA连接。

过程②为导入农杆菌的过程,为了提高导入的成功率,通常用CaCl2溶液处理农杆菌,使其成为感受态细胞,因为处于感受态的农杆菌能够吸收外源DNA,过程③完成后,将玉米愈伤组织转入含潮霉素的培养基中进行筛选,筛选后的愈伤组织经再分化过程长成幼苗,从而获得了转基因玉米植株。

(3)图2所示为放射性检测结果,因此这里的基因探针为含放射性同位素标记的CSP基因片段,实验结果显示在植株1、2、4、5玉米中检测出放射性,据此可知除植株3外,其他4株转基因玉米中CSP基因均已整合到玉米染色体基因组中。

(4)在个体水平上,可以通过对转基因玉米植株进行低温耐受性实验,进而检测CSP基因是否在玉米中成功表达。

13.

答案 

(1)0.14 二苯胺

(2)复性 (一对)引物(引物Ⅰ、引物Ⅱ) 腺嘌呤(A)

(3)父系遗传(或限雄遗传,或只能从父亲传给儿子,或不能传给女儿) 限制性核酸内切酶(限制酶) 性别决定

解析 

(1)粗提取DNA,可以利用其在0.14molLNaCl溶液中溶解度最小的特性。

DNA遇二苯胺(沸水浴)会变成蓝色。

二苯胺可以作为鉴定DNA的试剂。

(2)PCR扩增Y-STR基因。

PCR扩增分为变性(解旋)、复性(引物结合)、延伸(合成子链)三步。

根据Y-STR位点两侧50~500bp的保守序列设计(一对)引物,可以扩增我们想要的Y-STR序列。

扩增出的Y-STR序列可以直接和pUC-T载体相连,这是因为载体的线性DNA序列末端各突出一个胸腺嘧啶脱氧核苷酸,而TaqDNA聚合酶会在目的基因两端自动添加一个碱基为腺嘌呤的脱氧核苷酸(A与T配对)。

(3)Y染色体遗传具有父系遗传(只能从父亲传给儿子)的特点,因此在该家系纵向筛查常染色体STR,从而“以Y找群,以常找人”。

DNA指纹分析需要用到的工具酶是限制性核酸内切酶,将DNA切成不同的片段。

(4)Y染色体上有决定性别的基因,现场提取检材时往往需对DNA做性别鉴定,可以利用Y染色体上特有的性别决定基因来确定。

14.

答案 

(1)在宿主细胞(人体细胞)内以自身RNA为模板指导合成E蛋白 新冠病毒的遗传物质能够在宿主细胞中直接自我复制,而HIV的RNA需要在宿主细胞内完成逆转录过程,然后转录出RNA 

(2)cDNA 运载体(质粒) (3)特异性强、灵敏度高、可大量制备 筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞 (4)抗原—抗体杂交 (5)分化诱导因子

解析 

(1)新冠病毒合成E蛋白的过程是:

在宿主细胞(人体细胞)内以自身RNA为模板指导合成E蛋白。

新冠病毒的遗传物质能够在宿主细胞中直接自我复制,而HIV的RNA需要在宿主细胞内完成逆转录过程,然后转录出RNA。

(2)S蛋白是新冠病毒表面主要抗原,为了获取大量S蛋白,首先需要获得能产生S蛋白的目的基因。

具体方法是从培养新冠病毒的细胞中获取mRNA,通过逆转录的方法构建cDNA文库,从中获取目的基因,然后加上运载体(质粒)构建完整的基因表达载体。

(3)单克隆抗体的优点是特异性强、灵敏度高、可以大量制备,抗S蛋白的单克隆抗体也具有上述优点,其制备的过程中,有两次筛选过程,第一次要筛选出杂交瘤细胞,第二次要筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞。

(4)在对新冠疑似患者的检测中,有时会出现假阴性现象,为此,人们又在分子水平上利用抗原—抗体杂交方法进行检测,即用病毒抗原的相应抗体进行检测,从而保证诊断的准确性。

(5)由于ES细胞具有发育的全能性,因此在人的ES细胞培养液中加入分化诱导因子,就可诱导分化成不同类型的细胞,达到治疗目的。

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