1、1专题九 现代生物科技专题专题强化练1(2018全国，38)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 L1-GFP 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
2、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。答案 (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 DNA2解析 (1)由题意可知，L1 基因和 GFP 基因合成了 L1-GFP 融合基因(简称为甲)，题图中显
3、示了四个酶切位点，当将 L1-GFP 融合基因插入质粒 P0 时，可用 E1 和 E4 限制酶进行酶切，用这两种酶进行酶切不会破坏甲的完整性，同时能保证甲按照正确的方向与载体连接。(2)若在牛皮肤细胞中观察到了绿色荧光，则说明 L1-GFP 融合基因得到表达，即目的基因在受体细胞中通过转录和翻译合成了荧光蛋白。(3)为了获得含有甲的牛，可将含有目的基因的细胞的细胞核移入牛的去核卵母细胞中，然后进行体外培养、胚胎移植等。(4)利用 PCR 技术扩增目的基因，可以检测目的基因是否存在。PCR 扩增的模板是 DNA。2(2018济南高三模拟)大量的科学研究已经证明，VP40 蛋白基因的基因突变或者
4、VP40蛋白的缺失会终止埃博拉病毒的侵染行为，因此制备针对 VP40 蛋白的抗体可能是战胜埃博拉病毒的新途径。请据图回答下列问题：(1)过程中选用两种限制酶切割，使目的基因的两端获得不同的黏性末端，这样处理的目的是_。(2)图中过程需要用_处理大肠杆菌。在基因表达载体中，VP40 蛋白基因的首端必须含有_，其作用是能够被_识别和结合，从而保证过程顺利完成。(3)为检测 VP40 基因是否成功表达，可以采用_技术。VP40 蛋白抗体能够战胜埃博拉病毒的原因是_。答案 (1)防止目的基因环化(或防止目的基因与质粒错误连接) (2)Ca 2 (或 CaCl2) 启动子 RNA 聚合酶 (3)抗原抗体
5、杂交 VP40 蛋白抗体与 VP40 蛋白结合，阻止了埃博拉病毒侵染细胞解析 (1)过程中选用两种限制酶切割目的基因和质粒，可以使得目的基因和质粒都露出两种不同的黏性末端，可以防止目的基因环化、目的基因与质粒错误连接等。(2)表示将重组质粒导入大肠杆菌，需要用钙离子(Ca 2 )处理大肠杆菌，使得大肠杆菌成为感受态细胞；基因表达载体中，目的基因的首端必须含有启动子，是 RNA 聚合酶的识别位点，启动转录过程。(3)VP40 基因成功表达的产物是 VP40 蛋白，可以用抗原抗体杂交进行检测；VP40 蛋白抗体与 VP40 蛋白结合，阻止了埃博拉病毒侵染细胞。3(2018张家界第三次模拟)如图所示
6、为培育转基因绵羊的流程图，回答下列问题：3(1)图中涉及的生物技术有转基因技术、_、动物细胞培养技术、胚胎移植技术等。(2)培育转基因绵羊所用的目的基因是_。除图示获得目的基因的方法外，目前利用的方法还有_。(3)图中“A”除了含有人凝血因子基因外，还含有_(至少三个)等结构。(4)配制过程所用培养液时，除了添加_外，还需要添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。添加血清的主要原因是_。(5)过程表示胚胎移植，胚胎移植是指将雌性动物体内的早期胚胎，或者_及其他方式得到的胚胎，移植到_的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。答案 (1)核移植技术 (2)人凝血因子基
7、因 利用 PCR 技术扩增目的基因、利用 DNA 合成仪用化学方法人工合成 (3)启动子、终止子、复制原点、标记基因(4)无机盐和有机盐类 动物培养液成分复杂，一些成分人类未知，而血清中营养物质齐全，可以弥补这一缺陷 (5)通过体外受精 同种的、生理状态相同解析 分析题图可知，表示获取目的基因的过程；表示基因表达载体的构建过程，A是重组基因表达载体；表示动物细胞培养技术或早期胚胎培养；表示胚胎移植。(1)据图分析可知，培育转基因绵羊涉及到的生物技术有转基因技术、核移植技术、动物细胞培养技术、胚胎移植技术等。(2)图中过程从基因文库中获得的是目的基因，即人凝血因子基因；此外获得目的基因的方法还有
8、利用 PCR 技术扩增目的基因、利用 DNA 合成仪用化学方法人工合成等。(3)图中 A 表示的是重组基因表达载体，其基本结构包括启动子、终止子、标记基因和目的基因(人凝血因子基因)等。(4)图中表示动物细胞培养的过程，培养液的成分包括无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质，其中添加血清的主要原因是动物培养液成分复杂，一些成分人类未知，而血清中营养物质齐全，可以弥补这一缺陷。(5)胚胎移植是指将雌性动物体内的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。4(2018安庆高三二模)内皮抑
9、素是一种效果良好的新型抗癌药物。我国科学家研制成含转入内皮抑素基因双歧杆菌的口服液，口服后，双歧杆菌在肠道定植、繁殖，双歧杆菌死4亡裂解后，其产生的内皮抑素活性片段被吞噬、转运到肿瘤组织发挥作用。回答下列问题：(1)要利用逆转录的方法合成人内皮抑素基因，应从组织细胞中提取 mRNA，与细胞中内皮抑素基因相比，这种方法合成的 cDNA 没有_、启动子、终止子等。(2)根据内皮抑素基因的脱氧核苷酸序列设计并合成引物，利用_技术得到大量内皮抑素基因。(3)临床上也有通过静脉注射内皮抑素基因重组腺病毒，使肿瘤生长受到抑制。在进入临床使用前需要进行目的基因的检测与鉴定：用胰蛋白酶将血管内皮组织_，制成细
10、胞悬液转入含_等天然成分的培养液中培养得到大量血管内皮细胞用重组腺病毒感染血管内皮细胞，若抗原抗体杂交检测呈阳性并观察到细胞凋亡，则说明_。(4)口服含转入内皮抑素基因双歧杆菌口服液、静脉注射内皮抑素基因重组腺病毒，两种方法都能使肿瘤生长受到抑制，其中属于体内基因治疗的是_(填“第一种”或“第二种”)。答案 (1)内含子 (2)PCR (3)分散成单个细胞 血清、血浆 内皮抑素基因得到表达且具有生物学活性 (4)第二种解析 (1)据分析可知，获取目的基因人内皮抑素基因，首先提取组织细胞中转录产生的 mRNA，作为逆转录的模板，在逆转录酶的作用下合成目的基因，该方法产生的 cDNA 没有内含子、
11、启动子和终止子等。(2)要得到大量内皮抑素基因，可利用 PCR 扩增技术。(3)对目的基因进行检测与鉴定的过程：用胰蛋白酶将血管内皮组织分散成单个细胞，制成细胞悬液转入含血清、血浆等天然成分的培养液中培养得到大量血管内皮细胞用重组腺病毒感染血管内皮细胞，若抗原抗体杂交检测呈阳性并观察到细胞凋亡，则说明内皮抑素基因得到表达且具有生物学活性。(4)体外基因治疗是先从病人体内获得某种细胞进行培养，然后在体外完成转移，再筛选成功转移的细胞增殖培养，最后重新输入患者体内。体内基因治疗是用基因工程的方法直接向人体组织细胞中转移基因的方法。结合题意分析可知，静脉注射内皮抑素基因重组腺病毒使肿瘤生长受到抑制属
12、于体内基因治疗。5(2018湖北省八市高三 3 月联考) 阅读下列资料，回答相关问题：资料 1：小鼠制备的抗人绒毛膜促性腺激素单克隆抗体做成的“早早孕试剂盒” ，检测早孕的准确率在 90%以上。资料 2：葡萄糖异构酶在工业上应用广泛，为提高其热稳定性，朱国萍等人在确定第 138位甘氨酸为目标氨基酸后，用有效方法以脯氨酸替代甘氨酸，结果其最适反应温度提高了51012 ，使蛋白质空间结构更具刚性。资料 3：巴西是全球最大的甘蔗生产国，但是甘蔗容易受螟虫的侵害。2017 年 6 月 8 日，巴西向世界宣布，全球首款能抵抗螟虫的转基因甘蔗已培育成功，并且批准该品种进入市场。(1)资料 1 中，在该“单
13、抗”的生产过程中，将_作为抗原对小鼠进行接种后，从脾脏中提取 B 淋巴细胞，并设法将其与鼠的骨髓瘤细胞融合，再用特定的选择培养基进行筛选，选出融合的杂种细胞，对该细胞还需进行_培养和抗体检测，经多次筛选，就可获得足够数量的符合需要的杂交瘤细胞。单克隆抗体最主要的优点有_。(2)资料 2 中提到的生物技术属于_工程的范畴。在该实例中，直接需要操作的是_(填“肽链结构” “蛋白质空间结构”或“基因结构”)。(3)资料 3 中获得转基因甘蔗的过程中，核心步骤是_，为了避免目的基因和载体的自身连接成环和反向连接，应该采取的措施是_。答案 (1)人绒毛膜促性腺激素 克隆化 特异性强、灵敏度高，并可大量制
14、备 (2)蛋白质 基因结构 (3)基因表达载体的构建(或构建基因表达载体) 使用两种能产生不同黏性末端的(不同)限制酶对目的基因和载体分别进行切割解析 (1)资料 1 中，用小鼠制备抗人绒毛膜促性腺激素的单克隆抗体，因此作为抗原的是人绒毛膜促性腺激素；由于基因是选择性表达的，杂种细胞不一定表达出相应的抗体，且杂种细胞的数量较少，因此该细胞还需进行克隆化培养和抗体检测。单克隆抗体具有特异性强、灵敏度高，并可大量制备等优点。(2)资料 2 中提到的生物技术属于蛋白质工程的范畴，该技术是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的技术，因此其直接操作的对象是基因结构。(3)基
15、因工程的核心步骤是基因表达载体的构建；为了避免目的基因和载体的自身连接成环和反向连接，使用两种能产生不同黏性末端的(不同)限制酶对目的基因和载体分别进行切割。6(2018安徽皖南八校联考)如图是利用高等哺乳动物的生殖细胞进行的体外受精技术培育试管动物的大致流程。请回答下列问题：(1)在体外受精前，要对精子进行_处理，从而使精子具有与卵细胞受精的能力。(2)体外培养受精卵时，需给予一定量的 O2和 CO2。受精卵进行细胞呼吸产生 CO2的场所是_，消耗的 O2是用于_的产生。6(3)从重组细胞到早期胚胎过程中所利用的胚胎工程技术是_，胚胎移植前通过_技术可获得较多胚胎。答案 (1)获能 (2)线
16、粒体基质 H 2O(水) (3)早期胚胎培养 胚胎分割解析 (1)获得的精子需要进行获能处理后才具有受精能力。(2)受精卵进行的细胞呼吸是有氧呼吸，有氧呼吸产生 CO2的场所是线粒体基质；有氧呼吸第三阶段 O2与H反应形成水。(3)将重组细胞培养成早期胚胎需要利用早期胚胎培养技术。将早期胚胎分割(囊胚的内细胞团要均等分割)后，可以获得多个胚胎。7转基因技术的应用大大提高了动植物的品质，下图是绿色荧光蛋白转基因克隆猪培育示意图，据图和材料回答下列问题：(1)过程需要的工具酶有_。绿色荧光蛋白基因需要导入到成纤维细胞的_上才有可能培育出绿色荧光蛋白转基因克隆猪。(2)猪胎儿成纤维细胞培养过程中，为
17、了防止培养过程中的污染，通常还要在细胞培养液中添加一定量的_。(3)通过过程将早期胚胎移植到受体母猪体内能存活的原因是_。(4)若是想在短期内获得更多的相同的绿色荧光蛋白转基因克隆猪该如何做？_。(5)科学家将反义 F3H 序列导入到康乃馨中，降低了植株中 F3H 基因的表达量和酶活性，封锁了花青素合成途径，获得花香物质苯甲酸的释放量大大增加的转基因康乃馨。以上说明目的基因除了是编码蛋白质的基因外，还可以是_。将目的基因导入植物细胞常用的方法是_。答 案 (1)限 制 酶 和 DNA 连 接 酶 染 色 体 DNA (2)抗 生 素 (3)受 体 对 移 入 子 宫 的 外 来 胚 胎基 本
18、上 不 发 生 免 疫 排 斥 反 应 (4)对 早 期 胚 胎 进 行 分 割 移 植 (5)调 控 作 用 因 子 农 杆 菌 转 化法解析 根据题意和图示分析可知，表示基因表达载体的构建，表示超数排卵处理，是核移植过程，是早期胚胎培养，是胚胎移植过程，最后通过妊娠分娩获得绿色荧光蛋白转基因克隆猪。(1)过程表示基因表达载体的构建，需要的工具酶有限制酶和 DNA 连7接酶。绿色荧光蛋白基因需要导入到成纤维细胞的染色体 DNA 上才有可能培育出绿色荧光蛋白转基因克隆猪。(2)猪胎儿成纤维细胞培养过程中，培养液中通常加入抗生素的目的是防止培养液被污染。(3)早期胚胎移植时，受体对移入子宫的外来
19、胚胎基本上不发生免疫排斥反应，为胚胎在受体母猪体内的存活提供了可能。(4)来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，所以将早期胚胎进行胚胎分割移植可以获得更多相同的绿色荧光蛋白转基因克隆猪。(5)科学家将反义 F3H 序列导入到康乃馨中，降低了植株中 F3H 基因的表达量和酶活性，封锁了花青素合成途径，获得花香物质苯甲酸的释放量大大增加的转基因康乃馨。以上说明目的基因除了是编码蛋白质的基因外，还可以是调控作用因子。因为导入的对象是植物细胞，而土壤农杆菌易侵染植物细胞，故一般用农杆菌转化法将目的基因导入植物细胞。8下面是关于生物净化的问题。请回答：(1)生物净化技术的主要原理是通过人为地放大和强化生
20、态系统的_能力，以达到有效治理环境污染的目的。(2)在污水生物净化过程中，当污水流入水体后，好氧微生物首先大量_，并以水中的_作为营养来源。随着水体的不断净化，水中的溶氧量有一个明显的_过程。(3)下列关于活性污泥法的叙述，错误的是( )A活性污泥是一种微生物共同体B活性污泥使用后不能重复利用C污水中的有机污染物在曝气池中得到净化D活性污泥的处理过程可用计算机进行自动化监控答案 (1)自我调节 (2)繁殖 有机污染物 下降 (3)B9某城市在建设过程中，更加注重生态文明的建设。如利用人工建立的湿地公园对生活污水进行净化处理，形成藻菌共生的污水净化系统，还可以利用藻类蛋白养鱼、养鸭等获得良好的经
21、济效益。下面是利用人工湿地净化生活污水的原理简图。请据图回答问题：(1)输入人工湿地的能量为_。(2)人工湿地中的芦苇属于挺水植物，绿藻属于浮游植物，黑藻属于沉水植物，这一现象体现了群落具有_结构。该人工湿地的建设体现了生态工程的基本原理有_等。(3)该人工湿地中的芦苇、藻类等植物生长迅速，其主要原因是_8_。(4)细菌、真菌等微生物的分解作用是净化污水的重要途径，为了提高分解的效率，可采取的有效措施是_。(5)用恰当的箭头和文字完成该人工湿地的碳循环图解。(6)某生物兴趣小组在实地调查了该人工湿地后，在大力赞赏利用湿地对生活污水进行净化处理的同时，还向相关部门提出了应加强对重点污染源的控制这
22、一合理的建议，其依据的生态学理由是_。答案 (1)光能和污水有机物中的化学能(2)垂直 物质循环再生原理、协调与平衡原理(3)细菌、真菌等微生物分解污水中的有机物为植物生长提供了充足的氮、磷等矿质养料和光合作用所需的 CO2(4)向水体中适当通入空气(5)见下图(6)生态系统的自我调节能力是有限的解析 输入人工湿地的能量有各种植物通过光合作用固定的太阳能和生活污水有机物中的化学能。不同的生物生活在不同的层次，这体现了群落的垂直结构。人工湿地中的细菌、真菌分解污水中的有机物产生大量的氮、磷，被人工湿地中的芦苇、藻类等植物吸收，导致其生长迅速。湿地中的细菌、真菌多数为需氧型微生物，为提高其分解有机物的效率，可不断向水体中通入一定量的空气。
