2021、2022年高考生物真题分类汇编:生物技术与工程.pdf
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1、2021、2022年高考生物真题分类汇编生物技术与工程2022年真题1.(2022 全国甲卷)某牧场引进一只产肉性能优异的良种公羊,为了在短时间内获得具有该公羊优良性状的大量后代,该牧场利用胚胎工程技术进行了相关操作。回答下列问题,(1)为了实现体外受精需要采集良种公羊的精液,精液保存的方法是 o 在体外受精前要对精子进行获能处理,其原因是;精子体外获能可采用化学诱导法,诱 导 精 子 获 能 的 药 物 是(答 出 I 点即可)。利用该公羊的精子进行体外受精需要发育到一定时期的卵母细胞,因为卵母细胞达到 时才具备与精子受精的能力。(2)体外受精获得的受精卵发育成囊胚需要在特定的培养液中进行,
2、该培养液的成分除无机盐、激素、血清外,还 含 的 营 养 成 分 有 (答出3 点即可)等。将培养好的良种囊胚保存备用。(3)请以保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料进行操作,以获得具有该公羊优良性状的后代。主 要 的 操 作 步 骤 是。【答案】(1)冷冻保存刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能获得受精能力 肝素或钙离子载体A23187 MH中期(2)维生素、氨基酸、核甘酸(3)对受体母羊进行发情处理,将保存的囊胚进行胚胎移植,对受体母羊进行是否妊娠的检查,一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代【解析】试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和
3、受精,并通过培养发育为早期胚胎后,再经移植后产生后代的技术。(D精液可以冷冻保存,使用前再将精液解冻离心分离。刚排出的精子必须在雌性生殖道内发生相应生理变化后才能获得受精能力,故在体外受精前要对精子进行获能处理。通常采用的体外获能方法有培养法和化学诱导法,化学诱导法是将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中,用化学药物诱导精子获能。卵母细胞需要培养到减数第二次分裂中期(M H 中 期)才能具备与精子受精的能力。(2)进行早期胚胎培养的培养液中,除了无机盐、激素、血清外,还含有维生素、氨基酸、核甘酸等。(3)要利用保存的囊胚和相应数量的非繁殖期受体母羊为材料,获得具有该公羊优良性状
4、的后代,主要是利用胚胎移植技术,即对受体母羊进行发情处理,将保存的囊胚进行胚胎移植,对受体母羊进行是否妊娠的检查,一段时间后受体母羊产下具有该公羊优良性状的后代。2.(2 0 2 2 全国乙卷。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R N A (核酸检测)可以采取R T-PC R 法。这种方法的基本原理是先以病毒RNA为模板合成c D N A,这 一 过 程 需 要 的 酶 是,再通过P C R 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
5、P C R 引物时必须依据新冠病毒RN A中的来进行。P C R 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 O【答案】(1)逆转录前反转录前(2)特异性核甘酸序列退火复性(3)曾感染新冠病
6、毒,已 康 复 已 感 染 新 冠 病 毒,是患者(4)获取S蛋白基因一构建S蛋白基因与运载体的表达载体-导入受体细胞一 目的基因的检测 与 鉴 定(检测受体能否产生S蛋白)【解析】P C R 全称为聚合酶链式反应,是一项在生物体外复制特定DN A的核酸合成技术;过程:高温变性:DN A解旋过程(P C R 扩增中双链DN A解开不需要解旋酶,高温条件下氢键可自动解开);低温复性:引物结合到互补链DN A上;中温延伸:合成子链。分析题意可知,新冠病毒的遗传物质是RN A,而 R T-P C R 法需要先得到c D N A,由 R N A到 DN A的过程属于逆转录过程,逆转录过程需要的酶是逆转
7、录酶(反转录酶)。(2)P C R 过程需要加入引物,设计引物时应有一段已知目的基因的核甘酸序列,在该过程中为了确保新冠病毒核酸检测的准确性,在设计P C R 引物时必须依据新冠病毒RN A中的特异性核甘酸序列来进行;P C R 过程每次循环分为3步,分别为变性(9 0-9 5 )、复性(5 5-60 )、延 伸(7 0-7 5),故其中温度最低的一步是复性。(3)某人同时进行了新冠病毒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,说明该个体曾经感染过新冠病毒,机体发生特异性免疫反应,产生抗体,将病毒消灭,则核酸检测为阴性,但由于抗体有一定的时效性,能在体内存在一段时间,故抗体
8、检测为阳性;若核酸检测和抗体检测结果均为阳性,说明该个体体内仍含有病毒的核酸,机体仍进行特异性免疫过程,能产生抗体,则说明该人已经感染新冠病毒,为患者。(4)基因工程的基本操作流程是:获取目的基因t基因表达载体的构建(基因工程的核心)一将目的基因导入受体细胞一目的基因的检测与鉴定,结合题意,本基因工程的目的是获得大量的S蛋白,故具体流程为:获取S蛋白基因一构建S蛋白基因与运载体的表达载体T导入受体细胞一目的基因的检测与鉴定(检测受体能否产生S蛋白)。3.(2 0 2 2 湖南)水蛭是我国的传统中药材,主要药理成分水蛭素为水蛭蛋白中重要成分之一,具有良好的抗凝血作用。拟通过蛋白质工程改造水蛭素结
9、构,提高其抗凝血活性。回答下列问题:(1)蛋白质工程流程如图所不,物质a 是,物质b 是 o在生产过程中,物质b可能不同,合成的蛋白质空间构象却相同,原因是分子设计折彘蛋白质三维结构预期功能生物功能(2)蛋白质工程是基因工程的延伸,基因工程中获取目的基因的常用方法有和 利 用 PC R技术扩增。PC R技术遵循的基本原理是(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后,分析水解产物中的肽含量及其抗凝血活性,结果如图所示。推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的(填”种类 或 含量”)有关,导致其活性不同的原因是。oooooOoooooO654321己到她自舞年A酶甲处理O-酶乙处理0
10、2 4 6 8 10 0 2 4 6 8 10酶解时间(h)酶解时间(h)(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异,简要写出实验设计思路 o【答案】(1)氨基酸序列多肽链 m R N A 密码子的简并性(2)从基因文库中获取目的基因 通过D NA 合成仪用化学方法直接人工合成 D N A双链复制(3)种类 提取的水蛭蛋白的酶解时间和处理的酶的种类不同,导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏(4)取 3支试管,分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素;用酒精消毒,用注射器取同一种动物(如家兔)血液,立即将等量的血液加入1
11、、2、3号三支试管中,静置相同时间,统计三支试管中血液凝固时间【解析】1、蛋白质工程的基本途径是:从预期的蛋白质功能出发T 设计预期的蛋白质的结构T 推测应有的氨基酸序列一找到相对应的脱氧核昔酸序列;2、蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础,通过基因修饰或基因合成,对现有蛋白质进行改造,或制造一种新的蛋白质,以满足人类的生产和生活的需求。也就是说,蛋白质工程是在基因工程的基础上,延伸出来的第二代基因工程,是包含多学科的综合科技工程领域。据分析可知,物质a 是氨基酸序列多肽链,物质b 是 mRNA。在生产过程中,物质b 可能不同,合成的蛋白质空间构象却相同,原因是密码
12、子的简并性,即一种氨基酸可能有几个密码子。(2)蛋白质工程是基因工程的延伸,基因工程中获取目的基因的常用方法有从基因文库中获取目的基因、通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成和利用PC R 技术扩增。PC R 技术遵循的基本原理是DNA双链复制。(3)将提取的水蛭蛋白经甲、乙两种蛋白酶水解后,据图可知,水解产物中的肽含量随着酶解时间的延长均上升,且差别不大;而水解产物中抗凝血活性有差异,经酶甲处理后,随着酶解时间的延长,抗凝血活性先上升后相对稳定,经酶乙处理后,随着酶解时间的延长,抗凝血活性先上升后下降,且酶甲处理后的酶解产物的抗凝血活性最终高于经酶乙处理后的酶解产物的抗凝血活性,差异明显,据
13、此推测两种处理后酶解产物的抗凝血活性差异主要与肽的种类有关,导致其活性不同的原因是提取的水蛭蛋白的酶解时间和酶的种类不同,导致水蛭蛋白空间结构有不同程度破坏。(4)若要比较蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白酶解产物和天然水蛭素的抗凝血活性差异,实验设计思路为:取 3 支试管,分别加入等量的蛋白质工程改造后的水蛭素、上述水蛭蛋白的解产物和天然水蛭素;用酒精消毒,用注射器取同一种动物(如家兔)血液,立即将等量的血液加入1、2、3 号三支试管中,静置相同时间,统计三支试管中血液凝固时间。4.(2022山东)某种类型的白血病由蛋白P 引发,蛋白UBC可使P 被蛋白酶识别并降解,药物A 可通过影响这
14、一过程对该病起到治疗作用。为探索药物A 治疗该病的机理,需构建重组载体以获得融合蛋白FLAG-P和 FLAG-PAo P是缺失特定氨基酸序列的P,FLAG是一种短肽,连接在P 或 P的氨基端,使融合蛋白能与含有FLAG抗体的介质结合,但不影响 P 或 P的功能。(1)为构建重组载体,需先设计引物,通过PCR特异性扩增P 基因。用于扩增P 基因的引物需 满 足 的 条 件 是、为使PCR产物能被限制酶切割,需在引物上添加相应的限制酶识别序列,该 限 制 酶 识 别 序 列 应 添 加 在 引 物 的 (填“3端”或“5端(2)PCR扩增得到的P 基因经酶切连接插入载体后,与编码FLAG的序列形成
15、一个融合基因,如图甲所示,其中“ATGTGCA”为 P 基因编码链起始序列。将该重组载体导入细胞后,融合基因转录出的mRNA序列正确,翻译出的融合蛋白中FLAG的氨基酸序列正确,但 P 基因对应的氨基酸序列与P 不同。据图甲分析,出 现 该 问 题 的 原 因 是。修改扩增P 基因时使用的带有EcoR I 识别序列的引物来解决该问题,具 体 修 改 方 案 是。EcoR I BamH I蠹 鼎 飞 一倨党)一(P基因 终止子1 注:DN脩码链为转录放大 编码7 时所用模板捱的互补捱FLAG的序列D 僚 码 链 ATG GAC-AAG GCG AAT TCA TGT GCA GGA TCC氨基馥
16、序列 Met Asp Lys|Ala Asn Ser Cys Ala Gly SerFLAG 图甲(3)融合蛋白表达成功后,将 FLAG-P、FLAG-PA、药物A 和 UBC按照图乙中的组合方式分成 5 组。各组样品混匀后分别流经含FLAG抗体的介质,分离出与介质结合的物质并用UBC抗体检测,检测结果如图丙所示。已知FLAG-P和 FLAG-P不能降解U B C,由组结果的差异推测,药物A 的作用是;由组或组的差异推测,P中缺失的特定序列的作用是 FLAG-P-+FLAG-PA-药物A-UBC+注:+-“+”表示有-+表示无+-+图7,.U B c l 一 图丙(4)根据以上结果推测,药物A
17、 治疗该病的机理是【答案】(1)两种引物分别与两条模板链3端的碱基序列互补配对 5端(2)在转录出的mRNA中,限制酶识别序列对应的最后两个碱基与P 基因对应的第一个碱基构成一个密码子,导致读码框改变,翻译出的氨基酸序列改变。在 EcoR I 识别序列前后增加碱基,使其碱基数目加上FLAG的碱基数目为3 的倍数(3)促进UBC与 FLAG-P的结合 P中缺失的特定序列是与UBC结合的关键序列(4)药物A 促进UBC与 FLAG-P的结合,从而促进蛋白P 被蛋白酶识别并降解,达到治疗的目的。【解析】PCR过程:变性:当温度上升到90以上时,双链DNA解旋为单链;温度下降到50左右时,两种引物通过
18、碱基互补配对与两条单链DNA结合;延伸:当温度上升到72左右时,溶液中的4 种脱氧核甘酸在耐高温的DNA聚合酶的作用下,根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。(1)引物是一小段能与DNA母链的一段碱基序列互补配对的短单链核甘酸,因此设计扩增P基因的引物,需要两种引物分别与两条模板链3,端的碱基序列互补。DNA聚合酶延伸时,是将脱氧核甘酸加到引物的3,端,为了不破坏目的基因,该限制酶识别序列应添加在引物的5端。(2)融合基因转录出的mRNA序列正确,翻译出的融合蛋白中FLAG的氨基酸序列正确,但P 基因对应的氨基酸序列与P 不同,说明P 基因翻译时出错。由图可看出,在转录出的mRNA中,限制酶识
19、别序列对应的最后两个碱基与P 基因对应的第一个碱基构成个密码子,导致读码框改变,翻译出的氨基酸序列改变,可通过在EcoR I 识别序列前后增加碱基,使其碱基数目加上FLAG的碱基数目为3 的倍数,这样能保证P 基因转录出的mRNA上的读码框不改变,能够正常翻译。(3)组仅添加UBC,处理后,用 UBC抗体检测,不出现杂交带;组添加UBC和 FLAG-P,出现杂交带;组添加UBC、药物A 和 FLA G-P,杂交带更加明显,说明药物A 的作用是促进UBC与 FLAG-P的结合。由组或组的差异在于组使用FLA G-P,出现杂交带;组使用F L A G-P d不出现杂交带,据此推测P中缺失的特定序列
20、是与UBC结合的关键序列。(4)根 据(3)的分析推测,药物A 促进UBC与 FLAG-P的结合,从而促进蛋白P 被蛋白酶识别并降解,达到治疗的目的。5.(2022年 6 月浙江)回答下列(一)、(二)小题:(一)回答与产淀粉酶的枯草杆菌育种有关的问题:(I)为快速分离产淀粉酶的枯草杆菌,可将土样用 制成悬液,再将含有悬液的三角瓶置于80的 中保温一段时间,其目的是。(2)为提高筛选效率,可将菌种的 过程与菌种的产酶性能测定一起进行:将上述悬液稀释后涂布于淀粉为唯一碳源的固体培养基上培养,采用_ _ _ _ _ _ _ _ _ _显色方法,根据透明圈与菌落直径比值的大小,可粗略估计出菌株是否产
21、酶及产酶性能。(3)为了获得高产淀粉酶的枯草杆菌,可利用现有菌种,通过 后再筛选获得,或利用转基因、等技术获得。(-)回答与植物转基因和植物克隆有关的问题:(4)在用农杆菌侵染的方法进行植物转基因过程中,通常要使用抗生素,其目的一是抑制_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 生长,二是筛选转化细胞。当选择培养基中抗生素浓度 时,通常会出现较多假阳性植株,因此在转基因前需要对受体进行抗生素的 检测。(5)为提高培育转基因植株的成功率,植物转基因受体需具有较强的 能力和遗传稳定性。对培养的受体细胞遗传稳定性的早期检测,可通过观察细胞内 形态是否改变进行判断,也 可 通 过 观 察 分 裂 期
22、染 色 体 的,分析染色体组型是否改变进行判断。(6)植物转基因受体全能性表达程度的高低主要与受体的基因型、培养环境、继代次数和长短等有关。同时也与受体的取材有关,其中受体为 时全能性表达能力最同。【答案】(1)无菌水 水浴 杀死不耐热微生物分离 K I-I 2(3)人工诱变 原生质体融合(4)农 杆 菌 过 低 敏 感 性(5)再 生 细 胞 核 形 态 特 征 和 数 量(6)培 养 时 间 受 精 卵【解析】(一)选择培养基是根据某种微生物的特殊营养要求或其对某化学、物理因素的抗性而设计的培养基使混合菌样中的劣势菌变成优势菌,从而提高该菌的筛选率。(-)农杆菌中的T i 质粒上的T-D
23、N A 可转移至受体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上。根据农杆菌的这一特点,如果将目的基因插入到Ti 质粒的T-D N A 上,通过农杆菌的转化作用,就可以把目的基因整合到植物细胞中染色体的DNA上。转化过程:目的基因插入Ti 质粒的T-D N A 上农杆菌-导入植物细胞一目的基因整合到植物细胞染色体上一目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达。(1)产生淀粉酶的枯草杆菌的最适温度为5 0-7 5,要快速分离枯草杆菌,先将土样加入无菌水制成枯草杆菌悬液,再将含有悬液的三角瓶置于8 0 的水浴中保温一段时间,杀死不耐热的微生物。(2)将菌种的分离过程与菌种的产酶性能测定同时进行可以提高筛选效
24、率。用稀释涂布平板法可以分离枯草杆菌,在培养基中添加淀粉作为唯一碳源,并且在培养基中添加K I-L,能合成淀粉酶的枯草杆菌因为能利用淀粉而存活,同时淀粉由于被分解在菌落周围会出现透明圈,比较透明圈与菌落直径比值的大小,比值大的说明该菌株产酶性能较高.(3)要获得高产淀粉酶的枯草杆菌,可利用诱变育种,由于变异的不定向性,人工诱变后还需要再筛选才能获得高产淀粉酶的枯草杆菌。也可以利用转基因、原生质体融合等技术,从其他生物那里获得与高产淀粉酶有关的基因,进而获得相应的高产性状。(4)野生的农杆菌没有抗性基因,用于转化植物细胞的农杆菌一般在其TDNA中插入一种抗生素抗性基因。抗生素的作用是抑制细菌生长
25、,农杆菌属于细菌,在其侵染植物过程中,可以用另一种抗生素抑制农杆菌的生长,从而达到在后续实验中消除转化植物细胞中农杆菌的作用。具有T-D N A 中抗性基因的细胞能在含有相应抗生素的培养基上存活。当培养基中抗生素浓度过低时,很多没有抗性的细胞也存活下来,因此出现假阳性,故在转基因前要对受体进行抗生素的敏感性检测。(5)转基因植株要经过植物组织培育,要提高培育转基因植株的成功率,应该选再生能力和遗传稳定性较强的受体,这种受体全能性较高,能保持生物的性状。对培养的受体细胞遗传稳定性的早期检测,可通过观察细胞核形态是否改变进行判断,也可以直接在光学显微镜下观察分裂期染色体的形态特征和数量,分析染色体
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