生物高考《生物工程》典型试题分析.docx

1、生物高考生物工程典型试题分析2009年生物高考生物工程典型试题分析考纲解读：生物工程已成为当今生物科学研究领域中最有生命力、最引人注目的前沿科学之一，它在农牧业、食品工业、能源开发、医药卫生等领域产生了巨大效益，在产生巨大作用的同时，也产生了部分负面影响。基因工程是生物工程中的重点和难点，其知识内容比较抽象和复杂，属于生物科学中的前沿科学。因此，在复习本部分内容时，要从多个角度去理解、比较各种概念，对于基因工程的成果与发展前景，可通过浏览与分析、讨论与归纳、提出并总结问题的方法进行复习。本部分内容与必修模块的细胞分裂、分化和遗传变异等知识联系密切，所以复习时要前观后联形成知识网络，并掌握好各知

2、识点。从近几年各地的高考试卷分析来看，一些社会热点和一些高科技知识逐渐成为高考的热点，如以动植物育种、医学诊断与治疗为背景考查基因工程中所使用的操作工具、基本过程及所涉及到的酶的作用特点，以单克隆抗体的制备为背景考查动植物细胞融合、动植物细胞培养的特点及单克隆抗体的应用。克隆技术、细胞工程、胚胎干细胞在生产、生活及医疗上的应用等问题频繁出现在近几年的高考试题中，这些题目具有引导和鼓励学生关心社会、关心人类、关心未来的导向功能，因此在复习时要注意这些知识的收集整理，拓展知识面。今年考试说明中将“生态工程的实例及应用”列为B等级要求，预测高考中会有所体现，复习时应有所重视。一基因工程与蛋白质工程：

3、酶切位点与片段（双酶切问题：双酶切形成的末端怎样粘合、粘合之后是否有原来的酶切位点、为什么要采用双酶切等；酶切片段的筛选与连接）、5次检测（每个过程都存在检测问题，如：目的基因检测、目的基因是否形成重组的检测、是否导入重组质粒的检测、目的基因是否表达的检测、生物学活性的检测）、3个工具与四个步骤的具体应用（针对不同的生物，如：双子叶植物、单子叶植物、动物与微生物具体怎样操作），建议适当了解基因工程的最新发展方向（反义技术：导入一个基因抑制原来的基因表达；正义技术：导入一个基因表达新的性状），并做好与高中教材的合理结合（切入点问题）。蛋白质工程要了解其本质，以及与基因工程的区别，会叙述！例题1：

4、降钙素是一种多肽类激素，临床上用于治疗骨质疏松症等。人的降钙素活性很低，半衰期较短。某科学机构为了研发一种活性高、半衰期长的新型降钙素，从预期新型降钙素的功能出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工合成了两条72个碱基的DNA单链，两条链通过18个碱基对形成部分双链DNA片段，再利用Klenow酶补平，获得双链DNA，过程如下图。在此过程中发现，合成较长的核苷酸单链易产生缺失碱基的现象。分析回答下列问题：（1）Klenow酶是一种_酶，合成的双链DNA有_个碱基对。（2）获得的双链DNA经EcoR（识别序列和切割位点-GAATTC-）和BamH（识别序列和切割位点-GGATCC-）双酶切后插入到

5、大肠杆菌质粒中，筛选含重组质粒的大肠杆菌并进行DNA测序验证。大肠杆菌是理想的受体细胞，这是因为它_。设计EcoR和BamH双酶切的目的是_。要进行重组质粒的鉴定和选择，需要大肠杆菌质粒中含有_。（3）经DNA测序表明，最初获得的多个重组质粒，均未发现完全正确的基因序列，最可能的原因是_。（4）上述制备该新型降钙素，运用的现代生物工程技术是_。参考答案：（1）DNA聚合酶 126 （2）繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少（2分） 保证目的基因和载体定向连接（或防止目的基因和载体在酶切后产生的末端发生任意连接）（2分） 标记基因 （3）合成的核苷酸单链仍较长，产生缺失碱基的现象（4）蛋白质工程例题

6、2：基因敲除是应用DNA重组原理发展起来的一门新兴技术。通常意义上的基因敲除主要是应用DNA重组原理，用设计好的DNA片段替代动物细胞内的基因片段，从而达到基因敲除的目的。运用基因重组进行基因敲除依然是构建基因敲除动物模型中最普遍的使用方法，其基本原理如下图所示。请回答下列问题：（1）在把与靶基因序列同源的目的基因导入受体细胞前，应选择一个合适的 与之结合，在这过程中所需要的工具是 和 。（2）如果要获得一只含目的基因的小鼠，则选择的受体细胞应该是 ，基因导入该细胞时，可以用 等方法。（3）上述途径获得的动物，其后代是否都含目的基因。为什么?_ _参考答案：（1）运载体 限制性内切酶 DNA连

7、接酶（2）受精卵 显微注射法（或病毒感染法）（3）否，在形成生殖细胞时等位基因会发生分离(2分)例4、下表为通过基因工程技术应用植物生产的一些药物，这些植物又称为生物反应器。生物反应器可以取自不同的生物，其中以微生物居多，但植物与动物反应器正在成为研究的热点。请分析并回答问题：药物名称基因来源应用范围应用植物核糖体抑制蛋白玉米抑制HIV复制烟草抗体小鼠多种用处烟草生长激素鲑鱼促进生长烟草干扰素人抗病毒芜菁（1）在将目的基因导入植物受体细胞时，一般需先将其与载体结合，常用的载体质粒外还有_ _等,在检测受体细胞中是否已经导入目的基因时,也常常要借助于载体上_ _基因的表达。（2）从抑制HIV复制

8、的药物名称分析，该药物的功能可能时抑制_ _。从表中所列药物的化学本质分析，这些药物都可以与_ _试剂发生颜色反应。（3）为了获得具有外援基因的纯合子，常常将获得外援基因的植物进行_ _，以使新遗传性状能够稳定遗传。获得大批转基因应用植物的方法是_ _。（4）为了使T淋巴细胞在体外产生大量的干扰素，有人进行了实验，可是当将T淋巴细胞在体外培养繁殖了几代后，细胞分裂就停止了。请你简述以小鼠和人的T淋巴细胞为实验材料，应用单克隆抗体技术，获得大量干扰素的基本步骤：_。参考答案：（1）噬菌体、一些动植物病毒 标记（2）核糖体合成HIV的蛋白质 双缩脲 （3）自交 植物组织培养（4）将人的T淋巴细胞与

9、小鼠的骨髓细胞在体外融合，筛选出既能门生干扰素又能无限增殖的杂交瘤细胞，然后在适宜条件下进行细胞培养。例题5： 2008年8月11日：西班牙女自行车选手，27岁的玛丽亚莫里诺使用禁药曝光。在7月31日奥运村里的一次赛前检查中，她被发现使用促红细胞生成素（EPO），成为奥运会期间兴奋剂检查中第一个落网的违规者。国际奥委会纪律委员会取消她的参赛资格。人体红细胞的生成主要受促红细胞生成素（EPO）的调节，其调节过程如下图所示。EPO已经成为一种传统的兴奋剂。这种兴奋剂可增加血液中红细胞含量，从而提高运动成绩，许多运动员因冒险服用而遭禁赛。若借助于基因手段，将控制合成这种兴奋剂的基因注入人体形成一个局

10、部的EPO制造基地。请据图分析并回答相关问题：（1）红细胞数量与促红细胞生成素的分泌量之间存在 调节机制。（2）促红细胞生成素的靶细胞是 ，红细胞数量增多可导致机体组织细胞的 增强，为运动提供充足的能量。（3）在长跑、自行车比赛等耐力耗氧项目比赛前，运动员若注射促红细胞生成素，则其血浆含量会相对 （增多或减少），从而影响内环境的稳定。（4）赛前采用传统的尿样和血样检测是否能检查出EPO基因兴奋剂？ ，理由是 。（5）有人说，基因兴奋剂已成为人体基因的一部分，因此，它所表达的物质对人体无副作用。请阐述你对这种说法赞同与否的理由。 。参考答案： 例题6：请分析下面一项专利：（1）此基因工程中，目的

11、基因是 。将人工合成的DNA片段拼接在一起，所必需的酶是 。（2）试分析在C端加上KDEL的内质网滞留序列，为什么可以避免胰岛素在植物细胞中的降解? 。（3）用目的基因与农杆菌的 结合构建表达载体。目的基因能否在番茄中稳定遗传的关键是 ，检测受体细胞中是否存在目的基因可采用 技术。参考答案：（1）人胰岛素基因 限制（性核酸内切）酶、DNA连接酶（缺一不得分）（2）使胰岛素合成后在植物内质网中保存，以免在细胞内被降解（3）质粒（或Ti质粒） 番茄染色体DNA上是否插入了目的基因 DNA分子杂交二细胞工程：动物细胞培养、单克隆抗体技术、植物组织培养（快速繁殖、液体连续培养技术、愈伤组织利用）、植物

12、体细胞杂交与多倍体育种关系等！参考例题：例题1：回答下列有关动物细胞培养的问题：（1）在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长至细胞表面 时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的 ，要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，可以用 酶处理。（2）随着细胞传代次数的增多，培养瓶中大多数细胞停止分裂，逐渐 ，但也有极少数细胞可以连续增殖，其原因是 。（3）现用某种大分子染料对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色而活细胞不染色，其原因是 。（4）要检测某种物质是会导致染色体数目变异，最好选用 期的细胞用显微镜进行观察。（5）在细胞培养过程中，通常在 条件下保存细胞，因为在这种条件下细胞的代谢速率降低。（6）在

13、培养过程中，培养液添加一定量的 ，以防止杂菌污染；在含有5CO2的培养箱中进行培养，CO2的主要作用是 。参考答案：（1）相互接触 接触抑制 胰蛋白酶 （2）衰老甚至死亡 细胞已癌变，具有不死性 （3）由于活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，故活细胞不能着色（或由于死细胞的膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色） （4）有丝分裂中期 （5）冷冻（或超低温、液氮） （6）抗生素 维持培养液的pH 例题2：生物技术在农业生产、优良畜群繁育、疾病征服等方面，展现出诱人的前景。请根据以下材料回答相关问题：材料一：经过一个世纪的发展，植物细胞工程技术解决了人类生存的关键问

14、题（如粮食问题、花卉苗木生产等），为人类创造了巨大的财富。（1）植物细胞工程最基本的技术是植物组织培养，它所依据的生物学原理是 。（2）广东顺德的兰花、高洲的香蕉等植物的生产都可通过微型繁殖技术来提供试管苗，其优点是不仅可以 ，还可以 。（3）植物体细胞杂交技术的关键是制备有活力的原生质体和 。材料二：为大力发展我国奶牛养殖业，科学家们对育种途径进行了大胆探索，下图为相关构思过程：（4）该过程所涉及的现代生物技术有动物细胞培养、核移植、 、胚胎分割和胚胎移植。（5）目前使用的供体细胞一般都选择传代10代以内的细胞，主要原因是 。（6）在供体细胞与受体卵母细胞结合之前，先要去掉受体卵母细胞的核的

15、原因是：答： 。材料三：利用乳腺生物发生器生产出的人类胰岛素，具有产量高、质量好、成本低、易提取等优点，该项技术的诞生可有效地缓解临床上胰岛素不足的难题，从而为糖尿病患者带来福音。（7）乳腺生物发生器的操作过程中，目的基因导入的受体细胞为受精卵，此时受精卵的性染色体组成为 。（8）转入人胰岛素基因的奶牛分泌的乳汁中可能含有人的胰岛素，将人的胰岛素基因转入受体细胞前，通常要构建基因表达载体。通常人胰岛素基因的基因表达载体包括 等几个部分。参考答案：（1）细胞的全能性 （2）保持优良品种的遗传特性 高效快速地实现无病毒种苗的大量繁殖 （3）诱导原生质体融合 （4）胚胎体外培养 （5）传代10代以内

16、的细胞一般能保持正常的二倍体核型（或传代10代内细胞的遗传物质一般不会发生突变）（2分） （6）使所得犊牛的遗传物质基本上都来自于优质供体奶牛 （7） XX （8）（乳腺蛋白基因的）启动子、标记基因、人胰岛素基因和终止子 例题3：紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。用组织培养技术可以在生物反应器中通过培养紫草细胞生产紫草素。下图记录了生物反应器中紫草细胞产量、紫草素产量随培养时间发生的变化。（1）在生产前，需先加入紫草细胞作为反应器中的“种子”。这些“种子”是应用组织培养技术，将紫草叶肉细胞经过_而获得的。这项技术的理论基础是_。（2）从图中可以看出：反应器中紫草细胞的生

17、长呈现_规律；影响紫草素产量的因素是_和_。（3）在培养过程中，要不断通入无菌空气并进行搅拌的目的是_和_。参考答案：（1）脱分化（或脱分化形成愈伤组织） 细胞的全能性 （2）S型增长 细胞数量 细胞所处的生长期 （3）保证氧气供应充足 使细胞与培养液充分接触例题4：有性生殖的生物产生后代需进行受精作用，植物体细胞杂交要进行原生质体的融合，单克隆抗体的制备需进行动物细胞融合，可见细胞的融合技术有着广泛的应用。下列为细胞 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Hhrr、hhRr两个烟草品种的花粉，且这两对基因分别位于两对同源染色体上。由于一对隐性纯合基因(rr或hh)的作

18、用，在光照强度大于800lx时都不能生长。要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为HhRr的杂种细胞，较为简便的筛选方法是 。(2)若a、b表示两种植物体细胞，则由d细胞形成杂种植株的原理是 ，这种育种方法的优点是 。(3)若a、b分别为骨髓瘤细胞和效应B淋巴细胞，则d细胞特点是 。由d细胞产生的抗体与普通血清抗体相比较，具有 的特点。生产上一般不能通过直接培养效应B细胞的方法生产单克隆抗体的主要原因是 。(4)下列各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解，请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来。顺序是 (2分)参考答案：(1)大于800lx光照 (2)植物细胞的全能性 克服

19、了远源杂交不亲和的障碍 (3)既能无限繁殖，又能产生特定的抗体 特异性强、灵敏度高、化学性质单一(答出两个可得1分) 效应B细胞高度分化，不能增殖(4) (2分)三胚胎工程：干细胞技术（ES细胞；iPS细胞：皮肤诱导干细胞等）、胚胎嵌合体（性腺导入目的基因、乳腺细胞导入目的基因）、胚胎分割等，胚胎发育与胚胎工程技术的一般方法！例题1：下图为哺乳动物胚胎分割和性别鉴定示意图。请据图作答：（）胚胎分割时，一般采用发育良好、形态正常的 。对胚胎进行分割时，要特别注意将 均等分割，否则会影响分割后的胚胎恢复和进一步发育。来自同一胚胎分割产生的后代具有相同的遗传物质，因此，胚胎分割可以看作动物 的方法之

20、一。（）过程分割出的少量胚体细胞用来做性别鉴定，该技术常采用的方法是 。（）通常胚胎干细胞可以从 （写出两种方法）中分离得到。（）早期胚胎中的胚胎干细胞，不仅可以被应用于哺乳动物胚胎性别鉴定，还可被应用 等领域。参考答案：（1）桑椹胚或囊胚 内细胞团 无性繁殖（或克隆） （2）用基因探针进行DNA杂交 （3）早期胚胎、原始性腺 （4）治疗人类的某些顽疾（如老年痴呆症、糖尿病等）（或ES细胞体外诱导分化培育出人造组织器官用于器官移植、研究体外细胞分化等，答到一点即给分）。例题2： 2007年11月14日，美国科学家Shoukhrat MitaLipov，在自然杂志上发表论文，宣布他运用传统的体细

21、胞核移植技术成功得到恒河猴的克隆胚胎，这意味着克隆人胚胎即将出现。2007年11月20日，日本学者ShinyaYamanaka和美国学者James Thomson分别在细胞和科学杂志上发表重量级论文，他们用逆转录病毒为载体，将四个不同作用的关健基因间接转入体细胞内，令其与原有基因发生重组，然后让体细胞重新返回到“生命原点”变成一个诱导多能性干细胞（iPS细胞），iPS细胞具有类似胚胎干细胞（ES细胞）的功能，整个实验的基本步骤如下图。具有胚胎干细胞的特性。得知此消息后，“多利羊之父”Ian Wilmut随即宣布放弃用体细胞核移植技术研究胚胎干细胞他认为此种新方法才是今后治疗疑难病症的关键。(1

22、)传统的细胞核移植技术中，受体卵母细胞处于 时期，并需要对受体细胞做 处理。(2)上述材料中“以逆转录病毒为载体”，但逆转录病毒的核酸为RNA，不能直接携带目的基因，主要原因是 。因此需要将目的基因进行何种处理，才可以与病毒RNA重组： 。(3)让体细胞回到“生命原点”，帮助其恢复 ，类似于植物组织培养中的 过程。(4)诱导多能性干细胞（iPS细胞）在功能上具有 。(5)中国政府对于“克隆人”的态度是 。该项技术相对于直接从早期胚胎中分离获得胚胎干细胞（ES细胞）技术，最大的优点是 。参考答案：（1)减数第二次分裂中期 去核 (2)人的基因为双链DNA，逆转录病毒的RNA是单链(2分) 以其中

23、一条链为模板合成单链RNA (3)全能性 脱分化(去分化) (4) 发育的全能性 （5）禁止生殖性克隆人；不反对治疗性克隆(2分) 可以避免克隆人体胚胎带来的社会伦理问题等。例3：英国纽卡斯尔大学约翰伯恩教授领导的研究小组07年3月24日宣布，他们已从人的皮肤细胞中提取出细胞核，然后将其植入几乎被完全剔除了遗传信息的牛卵细胞中，从而培育出半人半兽混合胚胎(如右图)。该胚胎在三天时已含有三十二个细胞，研究人员希望它能继续生长到六天，再从胚胎中取出干细胞供研究使用，这将有助于了解包括中风、糖尿病等多种疾病的肇因，并进而研发治疗方法。英国两个研究组织还表示：一旦干细胞培育成功，他们会在14天内将胚胎

24、销毁，不会制造混合动物。注：图片来自：金羊网（08年4月3日）（1）题中所述研究涉及的生物工程技术有 、 。（2）有人担心此项研究会培育出“牛头人身”式的怪物，而有人认为不可能，你的观点是 ，理由是 。（3）与完全用人细胞来进行体细胞核移植培育干细胞相比，此项研究突出的意义是 。（4）混合胚胎的基因组成有99以上都是人类的，只有不到1是牛的，这1的牛基因位于 。（5）我国禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆的研究，请你谈谈为什么要反对生殖性克隆？（至少写出两条理由）_。参考答案：（1）核移植技术 胚胎的早期培养（注：答“细胞培养”不得分）（2）不可能 生物的多数性状是受细胞核中染色体上的DNA控

25、制的（或答：可能 细胞质中线粒体上也有DNA，能够控制生物的性状）（3）可有效缓解研究用人类卵细胞供应不足的难题（4）卵细胞细胞质中的线粒体（答：“卵细胞细胞质”不得分）例题4：美英两位科学家因利用“基因靶向”技术使小鼠体内的特定基因失去活性，培育出研究价值极高的“基因敲除小鼠”而获得2007年度诺贝尔生理学或医学奖。“基因靶向”技术是指利用分子生物学的原理和方法对生物体外源DNA进行定向修饰，并使修饰后DNA与基因组同源序列发生重组，将其所携带的经过改造的遗传信息传给子代生物体的过程（如下图）。据图回答下列问题：（1）为了能筛选打靶重组的产物，打靶载体的构建必须具有 。（2）ES细胞来自第3

26、.5d小鼠囊胚中的 细胞，它在功能上具有发育的 。（3）常用 （方法）将中靶ES细胞注射到同种动物的囊胚中，胚胎发育成嵌合体。为保证胚胎移植能够成功，首先需对代孕鼠 ，此外，胚胎移植的生理学基础还包括：早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态，为胚胎的收集提供可能；受体对移入子宫的外来胚胎 ，供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但 。（4）已知ES细胞供体小鼠（野生型）、嵌合体小鼠的染色体组成如图，请用杂交图解表示从胚胎干细胞转化到获得目的基因的纯合子（突变小鼠），配合基因检测，最少需要几代。参考答案：（1）标记基因 （2）内细胞团 全能性 （3）

27、显微注射法 用促性腺激素进行同步发情处理 不发生排斥反应 供体胚胎的遗传特性不受任何影响 （4）如下图（3分，或不划小鼠，但需写出表现型）四生态工程：生态工程尤其要关注，如农村综合发展（与社会主义新农村思路吻合的，苏南模式为环境综合整治，如：小区的人工湖泊的富营养化、水污染等；苏北的新型农业生产模式，如：人工鱼塘、温室花卉等综合型类似桑基鱼塘模式等）、湿地的保护与恢复（浮床、湿地植被、养殖）、物种入侵、人工生态系统（人工生态农业、人工鱼塘）与其他生态恢复工程（矿区、小流域整治等）等！（如太湖蓝藻问题，可以从从淤泥整治、池底藻类孢子越冬期控制与春季复苏、夏季的温度和光照对藻类繁殖影响、以及投放以

28、浮游藻类为食的植食性鱼、围网减少等方面考查！）参考例题：例题1：下图是我国南方开始尝试的农业生态系统的结构模式图，它利用雏鸭旺盛的杂食性，吃掉稻田里的杂草和害虫，利用鸭不间断的活动产生中耕浑水效果，刺激水稻生长，用作物饲料养猪、养鸭，用稻秆培育蘑菇、生产沼气，猪鸭粪、沼渣肥田，生产出无公害的大米与蛋肉类。请据图回答：（1）该生态系统模式的设计充分体现了 _ _等原理。（2）生态系统的主要功能是物质循环和能量流动，从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的主要目的是 。（3）生产的大米无公害的原因是 。（4）蘑菇在该生态系统的成分中属于 ，如图示，在农业生产上，将蘑菇房与蔬菜大棚相通，可提高

29、蔬菜产量，试分析其增产的原因。 。（5）生态农业设计是生态农业建设实施的前提和依据。某研究性课题小组在分析调查当地农业生产实际情况的基础上，设计了一个良性循环的农业生态系统。假如你是该小组成员，你认为这个设计应包括哪些方面的内容？参考答案：（1）物质循环再生、整体性、系统学和工程学（2）实现生态系统内能量和物质的多级利用，提高农产品的产量，减少环境污染。（合理地调整生态系统中的能量流动关系，提高能量利用率，减少环境污染）（3）减少了化肥和农药的使用量，减轻了对水稻的污染（4）分解者 蘑菇呼吸产生的二氧化碳可以供蔬菜进行光合作用，使其光合作用增强。（5）研究设计合理的食物链组成，实现生态系统能量

30、的多级利用和物质的循环再生；设计合理的生态系统结构以提高整个生态系统的总体功能的效率；绘出生态系统的结构模式图；写出设计报告等。例题2：某研究小组分别对一片玉米田、一片荒地和一个湖泊在单位时间内的光合作用效率进行了测定，测得数据如下表（单位：J/cm2a） 生态系统类型所测项目玉米田荒 地湖 泊入射太阳能2043.0471.0118872.0收获的全部有机物25.34.95111.3呼吸散失的热量7.70.8523.7请根据表中数据，对这三个生态系统进行比较：（1）上述三个生态系统中，对太阳能利用率最高的是 。（2）若上述玉米田、荒地两个生态系统中的绿色植物固定了等量的太阳能，则在单位时间内，哪一个生态系统的（净）生物量更多？答： 。（3）在计算入射太阳能时，生态学家们通常是按照太阳能到达地面或湖面的量来计算的。这种计算方法对哪一个生态系统造成的误差最大？为什么？答：