高考生物二轮复习 专题限时集训 现代生物科技

现代生物科技1.某质粒上有Sal、Hind、BamH三种限制酶切割位点，同时还含有抗四环素基因和抗氨苄青霉素基因。利用此质粒获得转基因抗盐烟草的过程如图Z161所示，请回答下列问题：图Z161(1)在构建重组质粒时，应选用_和_两种限制酶对_进行切割，然后进行连接，以保证重组DNA序列的唯一性。(2)为筛选出导入了重组质粒的农杆菌，应在培养基中加_，理由是_。(3)将转入抗盐基因的烟草细胞培育成完整的植株需要用_技术，即通过_和_两个主要过程最终形成完整植株。2如图Z162是利用生物工程的方法生产人血清白蛋白的示意图。图中展示了人血清白蛋白基因和质粒上的限制酶切割位点及质粒上的抗生素抗性基因，其中ampR和Tetr分别为氨苄青霉素抗性基因和四环素抗性基因。图中展示的限制酶切割产生的黏性末端均不相同。据图回答：图Z162(1)早期的基因工程操作都用原核生物的细胞作为受体细胞，是由于原核生物具有一些其他生物没有的特点，如_。(2)为了防止酶切产物自身环化等现象，通常采用_(填“单”或“双”)酶切处理目的基因和载体，据图应选择限制酶_。(3)为了筛选含有表达载体的大肠杆菌，应将转化产物先涂布在含有_的培养基中培养，一段时间后，将培养基中存活的菌落按照原有位置接种在含有_的培养基中进行培养。最后根据在两种培养基中的生长状况来选择，应选择_的菌落作为后期研究对象。(4)可利用克隆技术来培育能产生人血清白蛋白的小鼠，通过该技术产生的个体与核供体的遗传物质_(“完全相同”或“基本相同”)。(5)为了提高已有胚胎的利用率，可采用_技术处理，若操作对象是囊胚，则要注意将_。3克隆猪成功的概率较低，与早期胚胎细胞异常凋亡有关。Bcl2基因是细胞凋亡抑制基因，用PCR技术可以检测该基因转录水平，进而了解该基因与不同胚胎时期细胞凋亡的关系。克隆猪的培育及该基因转录水平检测流程如图Z163所示。图Z163(1)图中应选择_期的卵母细胞进行核移植，使用的良种猪体细胞一般都选择10代以内的细胞，原因是_。(2)图中X表示_过程，从基因组数据库中查询Bcl2基因的核苷酸序列，以便根据这一序列设计合成_用于PCR扩增，PCR的原理是_。在PCR过程中可检测出cDNA中Bcl2 cDNA的分子数，进而计算总mRNA中Bcl2 mRNA的分子数，从而反映出_。(3)克隆猪的性状与良种猪的性状不完全相同的原因是_(答出2点)。4长期以来，优良种畜的繁殖速度始终是限制畜牧养殖业发展的瓶颈，近年来发展起来的基因工程、细胞工程和胚胎工程技术为优良种畜的快速繁殖带来了无限生机，请完成下列相关问题。(1)动物细胞培养技术需要无菌、无毒环境，_，温度和pH适宜，气体环境等条件。(2)超数排卵的处理措施是对供体母牛注射_；冲卵实质上是用特定装置，将供体母牛子宫内的_冲洗出来。(3)和受精有关的过程：第一次卵裂开始；释放第二极体；顶体反应；穿越透明带；雌、雄原核融合。其正确的顺序为_(填序号)。(4)若要使获得的转基因牛分泌的乳汁中含有人干扰素，需构建目的基因表达载体。目前常用的措施是将该基因表达载体导入牛的_(填“受精卵”或“乳腺细胞”)，导入方法是_。(5)在试管羊和克隆羊的培育过程中都必须用到的生物技术有_(写出两项)。5Bt基因的表达产物Bt毒蛋白有杀虫效果好、安全、高效等优点。如图Z164为培育转Bt基因苗的基本操作过程。图Z164(1)Bt基因可从构建的基因组文库中获取，也可以从cDNA文库中获取，从前者获取的基因_(填“含有”或“不含有”)启动子。若利用PCR技术从cDNA文库中获取Bt基因(基因序列未知)，需根据Bt毒蛋白的氨基酸序列设计引物，引物的序列可以有多种，原因是_。在PCR体系中需加入其中的_(填“全部”“任意1种”或“其中2种”)引物，若Bt基因序列已知，则引物的序列通常为_种。(2)在构建基因表达载体的过程中，为了方便筛选含有目的基因的细胞，作为运载体的Ti质粒应含有_基因，其中_是驱动基因转录的酶识别和结合的位点，而能帮助目的基因整合到宿主细胞染色体DNA上的序列称为_。图示将目的基因导入受体细胞的方法是_。(3)步骤中产生的细胞团称为_，步骤和过程要注意控制培养基中_的浓度比例，以便获得幼苗。6自然情况下，牛的生育率很低，通过胚胎工程的技术手段，可以实现良种牛的快速繁殖。回答下列问题：(1)哺乳动物精子的发生在_内完成。自然条件下，受精是在雌性动物的_内完成的。(2)采用胚胎移植的方法，可使一头良种雌性黄牛一年生下数十头自己的后代。该方法的操作过程中需要用激素对该良种母牛和代孕母牛进行_处理，其目的是_。(3)采用试管动物技术还可以使普通雌性黄牛产下奶牛、良种肉牛等不同品种小牛。该技术中首先要做的是体外受精和_。体外受精主要包括_、_和受精等几个主要步骤。7肺气肿病在北美比较常见，病人以前只能依赖于注射人的抗胰蛋白酶做替代疗法，但价格昂贵。英国罗斯林研究所研制成功的转基因羊，其乳汁中含有抗胰蛋白酶，可治疗肺气肿病。回答下列问题：(1)为获取目的基因，需要从肝脏细胞中提取_，通过反转录产生cDNA。(2)将抗胰蛋白酶基因与_等调控组件重组在一起，构建基因表达载体，然后通过_技术导入羊的受精卵中。也可以将构建好的基因表达载体导入羊体细胞中，再通过_将该体细胞核注入处于_期的去核的卵母细胞中。(3)抗胰蛋白酶是一种糖蛋白，一般不用传统的转基因大肠杆菌生产，因为_。8如图Z165表示利用小鼠胚胎干细胞(ES细胞)做的研究，请分析回答下列问题：图Z165(1)a过程表示基因工程，则其核心步骤是_。(2)为检测致癌基因是否已插入受体细胞DNA中，可采用_技术。(3)b过程若要从早期胚胎中获得更多ES细胞，则可将早期胚胎培养至_(时期)。ES细胞在功能上具有_。(4)d过程移入的胚胎能够存活，是因为代孕母体子宫并不会对其发生_，同时胚胎能够与受体子宫建立正常的_联系。对移植前的胚胎进行性别鉴定时，宜取囊胚期的_细胞进行鉴定。9请回答下列与基因工程、胚胎工程、生态工程有关的生物学问题：(1)基因工程技术中，将目的基因导入动物细胞最常用的方法是_。获得目的基因后，利用PCR技术将该基因扩增时需要添加的有机物质有_。(2)体外受精是胚胎工程的重要环节，顺利受精必须满足两个条件：来自父方的精子要进行获能处理；来自母方的卵母细胞要_。(3)与传统方法生成的抗体相比，单克隆抗体具有很多优点。在癌症治疗时，把抗癌细胞的单克隆抗体与药物相结合，制成“生物导弹”，借助单克隆抗体的_作用，将药物带到癌细胞位置，将其在原位置杀死。(4)桑基鱼塘生态系统能充分利用废弃物中的能量，形成无废弃物农业，这主要遵循了生态工程的_原理。我国西北一些地区年降雨量较少，适宜种植灌木和草，却被硬性规定种植属于乔木的杨树，致使许多地方的杨树长成半死不活状，结果防护林成为残败的“灰色长城”。其失败的原因主要是违背了_原理。1(1)SalHind 质粒和含抗盐基因的DNA(2)氨苄青霉素重组质粒中含抗氨苄青霉素基因而抗四环素基因被破坏(3)植物组织培养脱分化再分化解析 (1)题图显示：Sal、BamH和Hind 这三种限制酶的酶切位点都位于质粒中的抗四环素基因上，用其中任何一种酶切割都会破坏抗四环素基因；Sal和Hind的酶切位点分别位于目的基因(抗盐基因)的两端，而BamH的酶切位点位于目的基因中，若用BamH进行酶切，会破坏目的基因的结构，最终得不到转基因抗盐烟草。综上分析可知，在构建重组质粒时，应选用Sal和Hind对质粒和含抗盐基因的DNA进行切割。(2)Sal和Hind的酶切位点在抗四环素基因中，所构建的重组质粒中含有的抗氨苄青霉素基因结构完好，而抗四环素基因被破坏，所以为筛选出导入了重组质粒的农杆菌，应在培养基中加入氨苄青霉素。(3)采用植物组织培养技术可将转入抗盐基因的烟草细胞培育成完整的植株。在植物组织培养过程中，主要经过脱分化和再分化形成完整植株。2(1)繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少(2)双EcoR和Hind (3)氨苄青霉素四环素能够在含氨苄青霉素的培养基中生存而在含四环素的培养基中不能生存(4)基本相同(5)胚胎分割内细胞团均等分割解析 (1)由于原核生物具有一些其他生物没有的特点，如繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等，因此早期的基因工程操作都用原核生物的细胞作为受体细胞。(2)单酶切割会导致自身环化和反向连接，因此为了防止酶切产物自身环化等现象，通常采用双酶切处理目的基因和载体；由于质粒上没有限制酶Alu和Sau3A的切割位点，因此选择限制酶EcoR和Hind 切割质粒和目的基因。(3)质粒用限制酶EcoR和Hind 切割时，会破坏四环素抗性基因，但不会破坏氨苄青霉素抗性基因，因此为了筛选含有表达载体的大肠杆菌，应将转化产物先涂布在含有氨苄青霉素的培养基中培养，一段时间后，将培养基中存活的菌落按照原有位置接种在含有四环素的培养基中进行培养。最后根据在两种培养基中的生长状况来选择，应选择能够在含氨苄青霉素的培养基中生存而在含四环素的培养基中不能生存的菌落作为后期研究对象。(4)核移植产生的克隆动物的细胞核遗传物质来自供核动物，而细胞质遗传物质来自提供细胞质的动物，因此克隆动物的遗传物质与核供体基本相同，而不是完全相同。(5)为了提高已有胚胎的利用率，可采用胚胎分割技术处理，若操作对象是囊胚，则要注意将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。3(1)减数第二次分裂中(或M中)10代以内的细胞可保持正常的二倍体核型(2)反转录引物DNA双链复制Bcl2基因的转录水平(3)克隆动物细胞质遗传物质来自卵母细胞；性状是基因与环境共同作用的结果；个体发育过程中有可能发生基因突变解析 (1)不同动物排出的卵子成熟程度不同，它们需要在输卵管内进一步成熟，当达到减数第二次分裂的中期时，才具备与精子受精的能力。一般来说，细胞在传至1050代左右时，增殖会逐渐缓慢，以至于完全停止，这时部分细胞的细胞核型可能会发生变化。(2)以mRNA为模板合成cDNA的过程，称为反转录。DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3端延伸DNA链，因此，用PCR技术进行DNA复制时需要引物。PCR技术就是在体外模拟DNA复制的过程。(3)重组细胞的质基因来自卵母细胞，质基因也能控制性状；表现型受基因控制的同时，也受环境影响；基因突变能产生新的等位基因，使个体出现新性状。4(1)营养(2)促性腺激素(早期)胚胎(3)(4)受精卵显微注射法(5)动物细胞培养、胚胎移植、早期胚胎培养、卵母细胞的采集(任选两项)解析 (2)促性腺激素有促进生殖细胞形成的作用，故可增加一次排卵数量。用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来，称为冲卵。(3)获能后的精子与卵细胞相遇时，首先发生顶体反应，释放顶体酶，然后帮助精子形成穿越放射冠和透明带的通道。精子入卵后，卵细胞被激活，完成减数第二次分裂，排出第二极体，形成雌原核。雌、雄原核彼此接触、体积缩小、合并，两组核染色体合为一组，形成一个含二倍染色体的合子，也就是受精卵，受精过程至此结束，受精卵发育也由此开始。(4)培育转基因动物时，常以受精卵作为受体细胞，因为受精卵的全能性最高。受体细胞为动物细胞时，常用的导入目的基因的方法为显微注射法。(5)试管动物的培育过程：卵子的采集和培养、精子的采集和获能、体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植。克隆动物的培育过程：动物体细胞培养、卵子的采集、体细胞核移植、早期胚胎培养、胚胎移植。5(1)含有一种氨基酸可能有多种密码子编码，对应的DNA碱基序列就会有多种全部2(2)标记启动子TDNA(可转移DNA)农杆菌转化法(3)愈伤组织生长素与细胞分裂素解析 (1)Bt基因属于目的基因，目的基因可从基因组文库中获取，也可从cDNA文库中获取，基因中含有启动子的文库是基因组文库。若利用PCR技术从cDNA文库中获取Bt基因(基因序列未知)，需根据Bt毒蛋白的氨基酸序列设计引物，引物的序列可以有多种，原因是一种氨基酸可能有多种密码子编码，对应的DNA碱基序列就会有多种。在PCR体系中需加入其中的全部引物，若Bt基因序列已知，则引物的序列通常为2种。(2)标记基因的作用是鉴别和筛选含有目的基因的受体细胞；启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点；TDNA的作用是帮助目的基因整合到宿主细胞染色体DNA上；题中将目的基因导入受体细胞的方法是农杆菌转化法。(3)步骤中产生的细胞团称为愈伤组织，步骤和过程要注意控制培养基中生长素与细胞分裂素的浓度比例，以便获得幼苗。6(1)睾丸输卵管(2)同期发情为供体胚胎的移入提供相同的生理环境(3)早期胚胎培养卵母细胞的采集精子的获能解析 (1)哺乳动物精子的发生在睾丸内完成，自然条件下，受精是在雌性动物的输卵管内完成的。(2)胚胎移植前需用激素对该良种母牛和代孕母牛进行同期发情处理，保证胚胎移植入相同的生理环境。(3)试管动物技术中首先要做的是体外受精和早期胚胎培养。体外受精主要包括卵母细胞的采集、精子的获能和受精等几个主要步骤。7(1)抗胰蛋白酶mRNA(2)乳腺蛋白基因的启动子显微注射核移植技术减数第二次分裂中(3)大肠杆菌是原核生物，不含有内质网、高尔基体等细胞器，不能对蛋白质进行糖基化修饰，产生有活性的抗胰蛋白酶解析 (1)反转录的模板是RNA，通过反转录获取抗胰蛋白酶基因，需要从肝脏细胞中提取抗胰蛋白酶mRNA。(2)由于目的基因只能在乳腺细胞中表达，因此需要将抗胰蛋白酶基因与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组在一起，构建基因表达载体