知识点20 现代生物科技专题.docx

1、知识点20 现代生物科技专题温馨提示： 此题库为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，关闭Word文档返回原板块。 知识点20 现代生物科技专题1.(2015北京高考T5)在应用农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中,不需要的是()A.用携带目的基因的农杆菌侵染植物细胞B.用选择培养基筛选导入目的基因的细胞C.用聚乙二醇诱导转基因细胞的原生质体融合D.用适当比例的生长素和细胞分裂素诱导愈伤组织生芽【解题指南】关键知识:农杆菌转化法、选择培养基的筛选和诱导植物组织分化的激素比例。【解析】选C。本题主要考查转基因植株的培育方法。将含有目的基因的Ti质粒导入农杆菌后

2、,再用农杆菌侵染植物细胞。载体上有标记基因,用选择培养基可以筛选导入目的基因的细胞。农杆菌侵染植物叶片获得转基因植株的常规实验步骤中不需要进行原生质体融合。调整生长素与细胞分裂素的配比可诱导愈伤组织再分化。2.(2015江苏高考T3)下列关于动物细胞工程和胚胎工程的叙述,正确的是()A.乳腺细胞比乳腺癌细胞更容易进行离体培养B.细胞核移植主要在同种动物、同种组织的细胞之间进行C.采用胚胎分割技术产生同卵多胚的数量是有限的D.培养早期胚胎的培养液中含维生素、激素等多种能源物质【解题指南】关键知识:动物细胞培养的特点、细胞核移植的过程、胚胎分割技术的结果和早期胚胎培养的培养液中各种营养物质的作用。

3、【解析】选C。本题主要考查动物细胞工程和胚胎工程。乳腺细胞是成熟的体细胞,在体外离体培养的时间短,并且有接触抑制现象,而乳腺癌细胞在体外培养时,可以无限增殖,并且不会发生接触抑制,故A项错误。细胞核移植主要是在同种动物的不同种组织细胞之间进行的,故B项错误。在胚胎分割技术中,一个胚胎分割的次数越多,发育成新个体的概率越低,故C项正确。早期胚胎培养液中维生素和激素不能作为能源物质,其作用主要是促进细胞的代谢和发育,故D项错误。3.(2015江苏高考T20)下图为制备人工种子部分流程示意图,下列叙述正确的是()A.胚状体是外植体在培养基上脱分化形成的一团愈伤组织B.该过程以海藻酸钠作为营养成分,以

4、CaCl2溶液作为凝固剂C.可在海藻酸钠溶液中添加蔗糖,为胚状体提供碳源D.包埋胚状体的凝胶珠能够隔绝空气,有利于人工种子的储藏【解题指南】关键知识:植物组织培养中的胚状体的特点、包埋胚状体的凝胶珠中的海藻酸钠的作用和特点。【解析】选C。本题以人工种子的制备过程图为载体考查植物组织培养技术。胚状体是愈伤组织再分化得到的,故A项错误;海藻酸钠是凝固剂,CaCl2溶液可以使含有胚状体的海藻酸钠形成凝胶珠,故B项错误;在海藻酸钠溶液中添加蔗糖,不仅为胚状体提供碳源,而且可以调节培养物的渗透压,故C项正确;凝胶珠具有空间网状结构,不隔绝空气,故D项错误。4.(2015重庆高考T6)下列有关人胰岛素基因

5、表达载体的叙述,正确的是()A.表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得B.表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点C.借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来D.启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用【解题指南】(1)题干关键词:“胰岛素基因表达载体”。(2)关键知识:目的基因的获取,基因表达载体中各组件的作用。【解析】选C。本题考查基因工程相关知识。A项,胰岛素基因只在胰岛B细胞中表达,人肝细胞无胰岛素mRNA,故错误。B项,复制原点是基因表达载体复制的起点,而胰岛素基因表达的起点位于启动子,故错误。C项,在细胞培养液中加入抗生素,只有含胰岛

6、素基因的受体细胞才能存活,即借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来,故正确。D项,启动子在胰岛素基因的转录中起作用,终止密码子在翻译中起作用,故错误。5.(2015天津高考T6)2015年2月3日,英国议会下院通过一项历史性法案,允许以医学手段培育“三亲婴儿”。三亲婴儿的培育过程可选用如下技术路线。据图分析,下列叙述错误的是()A.该技术可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代B.捐献者携带的红绿色盲基因不能遗传给三亲婴儿C.三亲婴儿的染色体全部来自母亲提供的细胞核D.三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术【解题指南】(1)图示信息:捐献者仅提供细胞质基因,细胞核基因(染

7、色体)来自母亲和父亲。(2)关键知识:核移植、体外受精、胚胎移植。【解析】选C。A项,三亲婴儿细胞质基因主要来自捐献者卵母细胞,可避免母亲的线粒体遗传病基因传递给后代,故正确。B项,三亲婴儿细胞核基因(染色体)来自母亲和父亲,捐献者携带的红绿色盲基因(细胞核基因)不传给该婴儿,故正确。C项,由B项分析可知该项错误。D项,三亲婴儿的培育还需要早期胚胎培养和胚胎移植等技术才能最终完成,故正确。6.(2015四川高考T2)精子内的顶体由溶酶体特化而来。精卵识别后,顶体膜与精子细胞膜融合,释放溶酶体酶使卵子外层形成孔洞,以利于精卵融合形成受精卵。下列叙述正确的是()A.顶体内储存的溶酶体酶是在精子的溶

8、酶体中合成的B.精子游向卵子所需的能量来自线粒体和细胞质基质C.顶体膜和精子细胞膜融合体现生物膜的选择透过性D.受精卵中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方【解题指南】(1)题干关键信息:“溶酶体特化”“细胞膜融合”。(2)关键知识:蛋白质的生物合成、细胞的能量供应、生物膜的流动性、受精作用。【解析】选B。本题考查动物受精作用的相关知识。A项,溶酶体酶的化学本质是蛋白质,由核糖体合成,故错误。B项,有氧呼吸(场所为细胞质基质和线粒体)可为精子游动提供能量,故正确。C项,顶体膜和精子细胞膜融合体现生物膜的流动性,故错误。D项,受精卵细胞核中的遗传物质一半来自父方另一半来自母方,而细胞质中的遗传物

9、质大部分来自母方,故错误。7.(2015广东高考T25)如图为培育转基因山羊生产人-酪蛋白的流程图。下列叙述正确的是(多选)()A.过程所用的人-酪蛋白基因可从人cDNA文库中获得B.过程可选用囊胚期或原肠胚期的胚胎进行移植C.过程可使用胚胎分割技术扩大转基因山羊群体D.过程人-酪蛋白基因在细胞质内进行转录、翻译【解题指南】(1)隐含信息:目的基因的获取方法、胚胎分割移植操作对象与意义、基因表达过程与场所。(2)关键知识:转基因技术的操作流程,胚胎分割移植技术。【解析】选A、C。本题考查基因工程及胚胎工程的应用。如果用某种生物的某个发育时期的mRNA反转录产生的多种互补DNA片段,与载体连接后

10、储存在一个受体菌群中,这个受体菌群体就叫做这种生物的cDNA文库,从人cDNA文库中可以获得人-酪蛋白基因,故A项正确;过程是胚胎移植阶段,此阶段所用的胚胎处于囊胚期或桑椹胚时期,而不是原肠胚时期,B项错误;胚胎分割可以看作动物无性繁殖或克隆的方法之一,能扩大转基因山羊群体,故C项正确;人-酪蛋白基因属于核基因,其转录和翻译的场所分别是细胞核、细胞质,故D项错误。8.(2015浙江高考T18)“现代生物科技专题”模块下面是关于植物克隆和生态工程的问题。请回答:(1)为培育能高效吸收和富集重金属镉的转基因植物,将野外采得的某植物幼叶消毒后,用酶混合液处理,获得了原生质体。酶混合液中含有适宜浓度的

11、甘露醇,其作用是。(2)将目的基因导入原生质体,经培养形成愈伤组织,再通过得到分散的胚性细胞,发育成,生长发育后获得转基因植株。(3)愈伤组织继代次数过多会丧失细胞全能性的表达能力,下列原因错误的是。A.愈伤组织发生遗传变异B.愈伤组织不能分散成单细胞C.愈伤组织中激素平衡发生改变D.愈伤组织对外源激素敏感性发生改变(4)某农业生态工程基地按照生态和规律,对种植业和养殖业进行了优化设计。通过套种、间种和等技术的应用,使种植的农作物为该生态系统组成成分中的提供更多的食物。在农业生产中尽量不施用农药,其目的是。A.减少水土流失 B.减少土壤肥力C.减少环境污染 D.减少生物多样性【解题指南】(1)

12、题干关键词:“原生质体”“愈伤组织”“细胞全能性的表达”“优化设计”。(2)关键知识:获得原生质体的方法、转基因技术应用、植物组织培养技术、生态农业原理。【解析】本题考查植物的克隆和生态工程在农业中的应用。(1)在植物组织培养和植物克隆时,用适宜浓度的甘露醇溶液与纤维素酶和果胶酶混合,处理叶片,得到原生质体。甘露醇溶液维持细胞内外渗透压,纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。(2)将含有愈伤组织培养物的试管放在摇床上,通过液体悬浮培养可以分散成单细胞。这些单细胞就是胚性细胞,在适宜的培养基中培养,发育成胚状体,继续发育形成新植物个体。(3)在长期培养中,愈伤组织全能性表达会下降或丧失,原因是发生了染色体

13、畸变与细胞核变异,而且结果不可逆;细胞或组织中平衡被打破,或细胞对外源生长物质的敏感性发生改变。(4)种养结合的优化设计就是按照生态和经济规律,综合优化种植业和畜牧业,以获得最佳的经济效益、生态效益和社会效益。套种、间种、轮种等农业措施都是广大农民在农业实践中总结出来的科学方法。这些方法都有利于提高农作物光合作用效率和光能的利用率,提高产量,为人类、动物等消费者提供更多的食物来源。农药的使用在消灭农业害虫的同时,也会污染水、空气和土壤等无机环境。答案:(1)维持渗透压(2)液体悬浮培养胚状体 (3)B(4)经济轮种消费者C9.(2015全国卷T40)已知生物体内有一种蛋白质(P),该蛋白质是一

14、种转运蛋白,由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸,240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸,改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能,而且具有了酶的催化活性。回答下列问题:(1)从上述资料可知,若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的进行改造。(2)以P基因序列为基础,获得P1基因的途径有修饰基因或合成基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的,中心法则的全部内容包括的复制;以及遗传信息在不同分子之间的流动,即:。(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程,其基本途径是从预期蛋白质功能出发,通过和,进而确定相对应的脱氧核苷酸序列,据此获得基因,再经表达、纯化获得蛋白质,之后还需要对蛋白

15、质的生物进行鉴定。【解题指南】题干关键信息:遗传信息在不同分子之间的流动。【解析】本题考查蛋白质工程和中心法则的相关内容。(1)蛋白质P1是由蛋白质P改变了两个氨基酸序列得到的,故若要改变蛋白质的功能,可以考虑对蛋白质的氨基酸序列进行改造。(2)P1基因可以在P基因的基础上经修饰改造而成,也可以根据氨基酸序列用化学方法合成。中心法则的内容为:,包括DNA的复制,RNA的复制,遗传信息由DNARNA、由RNADNA、由RNA蛋白质五个过程。(3)蛋白质工程的基本途径是:从预期的蛋白质功能出发设计预期的蛋白质结构推测应有的氨基酸序列找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)。该基因表达后得到相应蛋白质,蛋

16、白质是否符合我们的设计要求,还需要进一步对蛋白质的生物功能进行检测与鉴定。答案:(1)氨基酸序列(或结构) (2)PP1DNA和RNA(或遗传物质)DNARNA、RNADNA、RNA蛋白质(或转录、逆转录、翻译)(3)设计蛋白质的结构推测氨基酸序列功能10.(2015全国卷T40)HIV属于逆转录病毒,是艾滋病的病原体。回答下列问题:(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时,可先提取HIV中的,以其作为模板,在的作用下合成,获取该目的蛋白的基因,构建重组表达载体,随后导入受体细胞。(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白,该蛋白作为抗原注入机体后,刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌

17、蛋白是。该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV,检测的原理是。(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见,但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分细胞,降低了患者免疫系统的防卫功能。(4)人的免疫系统有癌细胞的功能,艾滋病患者由于免疫功能缺陷,易发生恶性肿瘤。【解题指南】(1)隐含信息:HIV属于逆转录病毒,遗传物质是RNA。(2)关键知识:基因工程方法、艾滋病的发病机理和免疫系统的功能。【解析】(1)HIV属于逆转录病毒,它的遗传物质是RNA,在逆转录酶的作用下可以逆转录为cDNA,用于构建基因表达载体,从而制备HIV的某蛋白。(2)HIV的某蛋白

18、作为抗原进入机体后,能刺激人体产生针对该抗原的一种特殊的分泌蛋白抗体;可用该抗体进行抗原抗体杂交来检测血清中是否含有HIV。(3)HIV病毒营寄生生活,寄生在T淋巴细胞内,T细胞参与体液免疫和细胞免疫,因此少了T细胞,特异性免疫几乎全部丧失,降低了机体的免疫功能。(4)人体的免疫系统具有防卫、监控和清除的功能,可及时清除体内产生的癌细胞。艾滋病患者的整个免疫功能缺陷,机体易发生一系列顽固性机体感染和恶性肿瘤。答案:(1)RNA逆转录酶cDNA(或DNA) (2)抗体抗原抗体特异性结合(其他合理答案也可)(3)T(或T淋巴)(4)监控和清除11.(2015山东高考T36)治疗性克隆对解决供体器官

19、缺乏和器官移植后免疫排斥反应具有重要意义。流程如下:(1)过程采用的是细胞工程中的技术,过程采用的是胚胎工程中的技术。(2)体细胞进行体外培养时,所需气体主要有O2和CO2,其中CO2的作用是维持培养液(基)的。(3)如果克隆过程中需进行基因改造,在构建基因表达载体(重组载体)时必须使用 和两种工具酶。基因表达载体上除目的基因外,还需有基因,以便选出成功导入基因表达载体的细胞。(4)胚胎干细胞可以来自囊胚中的。在一定条件下,胚胎干细胞可以分化形成不同的组织器官。若将图中获得的组织器官移植给个体(填“A”或“B”),则不会发生免疫排斥反应。【解析】(1)过程表示将从体细胞中分离出的细胞核与去核的

20、卵(母)细胞重组形成重组细胞的过程,因此采用的是细胞工程中的(体细胞)核移植技术。过程表示将重组细胞培养成为早期胚胎的过程,所以采用的是胚胎工程中的(早期)胚胎培养技术。(2)在动物细胞培养时,CO2的主要作用是维持培养液(基)的pH(或酸碱度)。(3)在基因工程中,构建基因表达载体(重组载体)时,必须使用限制性(核酸)内切酶(或限制酶)和DNA连接酶。基因表达载体的组成,除目的基因外,还必须有启动子、终止子以及标记基因等,其中标记基因的作用是筛选出成功导入基因表达载体的细胞。(4)胚胎干细胞可以来自囊胚中的内细胞团。图中获得的重组细胞,其细胞核来自个体B,由其培养形成的组织器官的遗传物质组成

21、几乎与个体B完全相同,因此将该组织器官移植给个体B不会发生免疫排斥反应。答案:(1)(体细胞)核移植(早期)胚胎培养 (2)pH(或酸碱度)(3)限制性(核酸)内切酶(或限制酶) DNA连接酶(注:两空可颠倒)标记 (4)内细胞团B12.【生物-现代生物科技专题】(2015福建高考T33)GDNF是一种神经营养因子,对损伤的神经细胞具有营养和保护作用。研究人员构建了含GDNF基因的表达载体(如图1所示),并导入大鼠神经干细胞中,用于干细胞基因治疗的研究。请回答: (1)在分离和培养大鼠神经干细胞的过程中,使用胰蛋白酶的目的是。(2)构建含GDNF基因的表达载体时,需选择图1中的限制酶进行酶切。

22、(3)经酶切后的载体和GDNF基因进行连接,连接产物经筛选得到的载体主要有3种:单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接(如图1所示)。为鉴定这3种连接方式,选择Hpa酶和BamH酶对筛选得到的载体进行双酶切,并对酶切后的DNA片段进行电泳分析,结果如图2所示。图中第泳道显示所鉴定的载体是正向连接的。(4)将正向连接的表达载体导入神经干细胞后,为了检测GDNF基因是否成功表达,可用相应的与提取的蛋白质杂交。当培养的神经干细胞达到一定密度时,需进行培养以得到更多数量的细胞,用于神经干细胞移植治疗实验。【解题指南】(1)图示信息:限制酶的作用与目的基因和载体的关系、电泳

23、结果与DNA片段的关系。(2)隐含信息:动物细胞培养过程中原代培养与传代培养的特点。【解析】本题主要考查基因工程、动物细胞培养等有关知识。(1)培养大鼠神经干细胞的过程属于动物细胞培养,在进行动物细胞培养和分离时,都要使用胰蛋白酶处理使细胞分散开。(2)图1中构建含GDNF基因的表达载体过程中,获取目的基因(GDNF基因)使用的是Xho限制酶,故切割载体时应使用同种限制酶进行酶切。(3)单个载体自连、GDNF基因与载体正向连接、GDNF基因与载体反向连接(如图1所示)。选择Hpa酶和BamH酶对筛选的3种载体进行双酶切,对单个载体自连类型,只有Hpa酶起作用,酶切后得到的就是一段6 000 b

24、p的DNA片段,是图2中的;对GDNF基因与载体正向连接类型,Hpa酶和BamH酶都起作用,酶切后得到一段6 000-100+100=6 000 bp的DNA片段和一段700-100+100=700 bp的DNA片段,是图2中的;对GDNF基因与载体反向连接类型,Hpa酶和BamH酶都起作用,酶切后得到一段6 000-100+(700-100)=6 500 bp的DNA片段和一段100+100=200 bp的DNA片段,是图2中的。(4)检测GDNF基因是否成功表达,可用相应的抗体与提取的蛋白质进行抗原-抗体杂交技术检测提取的蛋白质中是否含有GDNF基因的表达产物。神经干细胞在原代培养过程中出

25、现贴壁生长的特点,达到一定的密度时,出现接触抑制现象,细胞分裂受到抑制,需进行分瓶后,传代培养继续分裂以得到更多数量的细胞,用于神经干细胞移植治疗实验。答案:(1)使细胞分散开(2)Xho(3) (4)抗体传代13.(2015江苏高考T32)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-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

26、是。(3)构建基因表达载体时必需的工具酶有。(4)-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-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。【解题指南】解答本题的关键是:(1)基因表达载体的组成和构建过程。(2)图中利用大肠杆菌作为工程菌生产人胰岛素的基本流程中溴化氰的处理原理。【解析】本题考查基因工程以及蛋白质的合成和加工等知识。(1)基因表达载体包含启动子

27、、终止子、目的基因和标记基因。(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,将无法被菌体内的蛋白酶所识别,防止被降解。(5)溴化氰能切断肽链中甲硫氨酸羧基端的肽键,而-半乳糖苷酶中含有多个甲硫氨酸,并且胰岛素A、B链中不含甲硫氨酸,所以溴化氰只水解-半乳糖苷酶不水解胰岛素A、B链,从而能获得完整的A链或B链。(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。答案:(1)终止子(2)RNA聚合作为标记基因,将含有重组

28、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链被菌体内蛋白酶降解(5)-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14.(2015江苏高考T33)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

29、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。【解析】本题考查基因工程中工具酶的作用机理、DNA分子杂交和减数分裂的相关知识。(1)由图1可知,DNA酶使DNA链断裂,即作用于相邻脱氧核苷酸之间

30、的磷酸二酯键;DNA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,含有4条模板链,最多可与4个被标记的DNA链结合形成4个荧光标记杂交DNA分子。(3)根据减数分裂,植物甲(AABB)形成的配子染色体组成为(AB),与植物乙(AACC)的配子(AC)受精后,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,6条染色单体可以观察到6个荧光点。AABC减数分裂时,AA两个染色体组可以正常联会,并且同源染色体分离,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染色体组内的染色体随机进入两个子细胞,因此其中一个子细胞含有A和B染