高中生物复习综合练专练103现代生物科技专题.docx

专练103现代生物科技专题1某种荧光蛋白（GFP）在紫外光或蓝光激发下会发出绿色荧光，这一特性可用于检测细胞中目的基因的表达。某科研团队将某种病毒的外壳蛋白（L1）基因连接在GFP基因的5末端，获得了L1GFP融合基因（简称为甲），并将其插入质粒P0，构建了真核表达载体P1，其部分结构和酶切位点的示意图如下，图中E1E4四种限制酶产生的黏性末端各不相同。回答下列问题：（1）据图推断，该团队在将甲插入质粒P0时，使用了两种限制酶，这两种酶是。使用这两种酶进行酶切是为了保证，也是为了保证。（2）将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后，若在该细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了和过程。（3）为了获得含有甲的牛，该团队需要做的工作包括：将能够产生绿色荧光细胞的移入牛的中、体外培养、胚胎移植等。（4）为了检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，某同学用PCR方法进行鉴定，在鉴定时应分别以该牛不同组织细胞中的（填“mRNA”“总RNA”或“核DNA”）作为PCR模板。2植树造林、“无废弃物农业”、污水净化是建设美丽中国的重要措施。回答下列有关生态工程的问题：（1）在植树造林时，一般认为，全部种植一种植物的做法是不可取的。因为与混合种植方式所构建的生态系统相比，按照种植一种植物方式所构建的生态系统，其抵抗力稳定性。抵抗力稳定性的含义是 。（2）“无废弃物农业”是我国利用生态工程的原理进行农业生产的一种模式，其做法是收集有机物质，包括人畜粪便、枯枝落叶等，采用堆肥和沤肥等多种方式，把它们转变为有机肥料，再施用到农田中。施用有机肥料的优点是 （答出3点即可）。在有机肥料的形成过程中，微生物起到了重要作用，这些微生物属于生态系统组分中的。（3）在污水净化过程中，除发挥污水处理厂的作用外，若要利用生物来回收污水中的铜、镉等金属元素，请提供一个方案：_。3非细胞合成技术是一种运用合成生物学方法，在细胞外构建多酶催化体系，获得目标产物的新技术，其核心是各种酶基因的挖掘、表达等。中国科学家设计了4步酶促反应的非细胞合成路线（如图），可直接用淀粉生产肌醇（重要的医药食品原料），以期解决高温强酸水解方法造成的严重污染问题，并可以提高产量。回答下列问题：（1）研究人员采用PCR技术从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因。此外，获得酶基因的方法还有。（答出两种即可）（2）高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，方法有。（答出两种即可）（3）研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备细胞。为了检测目的基因是否成功表达出酶蛋白，需要采用的方法有。（4）依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。若这些酶最适反应条件不同，可能导致的结果是。在分子水平上，可以通过改变，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。4W是一种具有特定功能的人体蛋白质。某研究小组拟仿照制备乳腺生物反应器的研究思路，制备一种膀胱生物反应器来获得W，基本过程如图所示。回答下列问题：（1）步骤中需要使用的工具酶有。步骤和所代表的操作分别是和 。步骤称为_。（2）与乳腺生物反应器相比，用膀胱生物反应器生产W的优势在于不受转基因动物的 （答出2点即可）的限制。（3）一般来说，在同一动物个体中，乳腺上皮细胞与膀胱上皮细胞的细胞核中染色体DNA所含的遗传信息 （填“相同”或“不同”），原因是_。（4）从上述流程可知，制备生物反应器涉及胚胎工程，胚胎工程中所用到的主要技术有 （答出2点即可）。5径柳匙叶草是一种泌盐植物。科研工作者将径柳匙叶草液泡膜Na/K逆向转运蛋白基因（TaNHX2基因）转移到棉花细胞内，获得了转基因耐盐棉花新品种。图1是获取的含有目的基因的DNA片段，Sau3A 、EcoR 、BamH 为三种限制酶，图中箭头所指为三种限制酶的切点；图2是三种限制酶的识别序列与酶切位点示意图；图3是土壤农杆菌中用于携带目的基因的Ti质粒结构示意图。请分析回答问题：（1）若图1所示DNA片段是利用径柳匙叶草的DNA直接获得的，则该获取目的基因的方法为_。（2）不能在径柳匙叶草根尖分生区细胞中获得TaNHX2基因的mRNA，其原因是_。（3）若用BamH 切割图1所示的DNA片段，获得目的基因，则需选用切割图3所示质粒，以便构建基因表达载体，该方案的缺陷是_。（4）图3中，质粒上的抗生素抗性基因的作用是_。（5）为了检测技术成果，科研工作者在个体水平所用的检测方法是_。62022·全国乙卷选修3：现代生物科技专题新冠疫情出现后，病毒核酸检测和疫苗接种在疫情防控中发挥了重要作用。回答下列问题。（1）新冠病毒是一种RNA病毒，检测新冠病毒RNA（核酸检测）可以采取RT­PCR法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成cDNA，这一过程需要的酶是，再通过PCR技术扩增相应的DNA片段。根据检测结果判断被检测者是否感染新冠病毒。（2）为了确保新冠病毒核酸检测的准确性，在设计PCR引物时必须依据新冠病毒RNA中的来进行。PCR过程每次循环分为3步，其中温度最低的一步是。（3）某人同时进行了新冠病毒核酸检测和抗体检测（检测体内是否有新冠病毒抗体），若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明（答出1种情况即可）；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明。（4）常见的病毒疫苗有灭活疫苗、蛋白疫苗和重组疫苗等。已知某种病毒的特异性蛋白S（具有抗原性）的编码序列（目的基因）。为了制备蛋白疫苗，可以通过基因工程技术获得大量蛋白S。基因工程的基本操作流程是_。专练103现代生物科技专题1(1)E1和E4甲的完整甲与载体正确连接(2)转录翻译(3)细胞核去核卵母细胞(4)核DNA解析：(1)用限制酶进行酶切时，为了保证甲(融合基因)的完整，而且也保证甲(融合基因)与载体正确连接，该团队在将甲插入质粒P0时，需要使用E1和E4这两种酶进行酶切，如果用E2或E3进行酶切，则融合基因不完整。(2)将P1转入体外培养的牛皮肤细胞后，若在该细胞中观察到了绿色荧光，则说明L1基因在牛的皮肤细胞中完成了转录和翻译过程。(3)要获得含有甲的牛，需要做的工作是：将能够产生绿色荧光细胞的细胞核移入牛的去核卵母细胞中获得重组细胞，然后经体外培养、胚胎移植等技术获得含有甲的牛。(4)若利用PCR方法检测甲是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，则应分别以该牛不同组织细胞中的核DNA作为PCR模板。2(1)低生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状或不受损害的能力(2)改善了土壤结构；培育了土壤微生物；实现了土壤养分的循环利用分解者(3)种植能吸收这些金属元素的水生植物，再从植物中回收金属解析：(1)在植树造林时，与混合种植方式相比，单一种植某种植物会使该生态系统的营养结构简单化，抵抗力稳定性低。生态系统的抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状或不受损害的能力。(2)有机肥料在土壤中会被土壤中的微生物分解形成CO2、H2O和矿质元素等，这些物质都可被植物进一步利用合成有机物，同时CO2、H2O还会使土壤疏松，矿质元素还可改善土壤的酸碱度。因此，施用有机肥料具有改善土壤结构、培育土壤微生物、实现土壤养分的循环利用等优点。在有机肥料的形成过程中，这些能将有机物分解为无机物的微生物属于生态系统组分中的分解者。(3)污水净化过程中，种植一些能吸收水中铜、镉等金属元素的水生植物，再从这些植物体内回收金属元素，就可实现污水中金属元素的回收利用。3(1)基因文库中获取、人工合成法(2)盐析法、酶解法或高温变性(3)感受态抗原抗体杂交技术(4)有的酶失活而使反应中断基因的碱基序列解析：(1)分析题意，研究人员从土壤微生物基因组中扩增得到目标酶基因采用了PCR技术，此外获得酶基因的方法还有从基因文库中获取和人工合成法。(2)高质量的DNA模板是成功扩增出目的基因的前提条件之一。在制备高质量DNA模板时必须除去蛋白，可根据DNA和蛋白质的溶解性、对酶、高温和洗涤剂的耐受性去除蛋白质，方法有盐析、酶解法或高温变性法等。(3)研究人员使用大肠杆菌BL21作为受体细胞、pET20b为表达载体分别进行4种酶的表达。表达载体转化大肠杆菌时，首先应制备感受态细胞， 即利用钙离子处理大肠杆菌，使其成为感受态细胞，使其易于接受外来的DNA分子。基因工程中，酶基因(目的基因)成功表达的产物酶蛋白的化学本质是蛋白质，常用抗原抗体杂交技术进行检测。(4)依图所示流程，在一定的温度、pH等条件下，将4种酶与可溶性淀粉溶液混合组成一个反应体系。由于酶的作用条件较温和，若这些酶最适反应条件不同，则可能导致有的酶失活而使反应中断。在分子水平上，可以通过改变基因的碱基序列，从而改变蛋白质的结构，实现对酶特性的改造和优化。4(1)限制性核酸内切酶、DNA连接酶显微注射体外培养胚胎移植(2)性别、年龄(3)相同两种上皮细胞都是体细胞，且来源于同一个受精卵(4)体外受精、胚胎移植解析：(1)在基因表达载体的构建过程中需要使用限制性核酸内切酶切割W基因和载体，同时需要DNA连接酶进行连接。将重组表达载体导入受精卵常用显微注射法，从受精卵到早期胚胎需要进行体外培养，将获得的早期胚胎通过胚胎移植移至代孕母体体内。(2)乳腺生物反应器和膀胱生物反应器都属于动物反应器。前者受动物性别(只能是雌性)和年龄(哺乳期)限制，后者不受动物性别和年龄限制。(3)题述两种上皮细胞都是体细胞，且来源于同一个受精卵，所以其细胞核中染色体DNA所含遗传信息相同。(4)胚胎工程中所用到的技术主要有体外受精、胚胎移植。5(1)从基因文库中获取(2)基因的选择性表达(或径柳匙叶草根尖分生区细胞中TaNHX2基因不能表达)(3)Sau3A 可能出现目的基因和质粒的自我环化、目的基因在质粒上的连接方向不确定(4)筛选出含有目的基因的受体细胞(5)将转基因棉花种植在盐碱地，观察其生长状况解析：(1)在基因工程中，获取目的基因的方法有从基因文库中获取目的基因、PCR扩增目的基因、人工合成目的基因。利用径柳匙叶草的DNA直接获得目的基因的方法为从基因文库中获取。(2)植物根尖分生区细胞不具有液泡，因此TaNHX2基因在植物的根尖分生区细胞中不能表达，这是基因选择性表达的结果。(3)由图2可知，用BamH 和Sau3A 切割DNA片段产生的黏性末端互补，故用BamH 切割得到的目的基因可以与用Sau3A 切割后的质粒连接。该方案的缺陷是可能出现目的基因和质粒的自我环化、目的基因在质粒上的连接方向不确定的问题。(4)基因工程中抗生素抗性基因常用作标记基因，以便筛选出含有目的基因的受体细胞。(5)结合目的基因的功能，科研工作者通过将转基因棉花种植在盐碱地，观察其生长状况来检测目的基因是否成功表达。6(1)反转录酶(2)特定核苷酸序列复性(3)曾经感染过新冠病毒但已康复已感染新冠病毒，还未康复(或为患者)(4)蛋白S基因的获取构建蛋白S基因表达载体导入受体细胞(微生物)蛋白S基因的检测与鉴定(检测受体能否产生蛋白S)解析：(1)以病毒RNA为模板合成cDNA需要反转录酶。(2)用PCR技术扩增新冠病毒RNA片段时，所需要的引物必须依据新冠病毒RNA中的特定核苷酸序列来进行设计。PCR过程每次循环分为变性(9095 )、复性(5560 )和延伸(7075 )三个阶段，复性阶段温度最低。(3)同时进行核酸检测和抗体检测，若核酸检测结果为阴性而抗体检测结果为阳性，说明曾感染新冠病毒，但现在已康复；若核酸检测和抗体检测结果均为阳性，说明已感染新冠病毒，还未康复，具有传染性。(4)基因工程技术获得大量蛋白S的基本操作流程：目的基因的获取基因表达载体的构建将目的基因导入受体细胞(微生物)目的基因的检测与鉴定。