（通用版）2020版高考生物二轮复习 专题限时集训16 现代生物科技专题（含解析）

现代生物科技专题(时间：40分钟满分：100分)1(16分)(2018全国卷)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。解析：(1)据图示信息分析：将L1GFP融合基因(甲)插入质粒时使用酶E1和E4进行酶切，既能保证L1GFP融合基因的完整，又能保证L1GFP融合基因与载体的正确连接。(2)目的基因在受体细胞中的表达包括转录和翻译两个过程。(3)将体外培养的含有目的基因的动物体细胞核移入该动物的去核卵母细胞中，经过体外胚胎培养、胚胎移植等技术可获得转基因动物。(4)检测目的基因是否存在于克隆牛的不同组织细胞中，采用PCR技术鉴定时，应以该牛不同组织细胞中的核DNA作为PCR模板。答案：(每空2分，共16分)(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(10分)(2019广东省实验中学高二联考)CRISPR/Cas9系统基因编辑技术是近年来颇受关注的一项新技术。该基因表达系统主要包含引导RNA和Cas9蛋白两个部分，引导RNA能识别并结合特定的DNA序列，从而引导Cas9蛋白结合到相应位置并剪切DNA，最终实现对靶基因序列的编辑。研究人员试图用CRISPR/Cas9系统对水稻产量基因Q基因进行编辑，请回答下列问题：(1)研究发现，CRISPR/Cas9仅存在于原核生物，故需借助_技术才能在水稻细胞中发挥作用。Cas9蛋白与_酶的功能相似。(2)首先依据_的部分序列设计DNA片段A(负责编码相应引导RNA)，再将片段A与含有Cas9基因的质粒B连接，以构建编辑水稻Q基因的CRISPR/Cas9系统基因表达载体(如图所示)。位点、位点分别表示_酶切位点。(3)质粒B大小为2.5 kb(位点与位点相隔60 b)，经酶切后的片段A大小为0.5 kb(千碱基对)，连接形成的表达载体大小为_kb。(4)常用农杆菌转化法将目的基因导入水稻受体细胞，依据农杆菌的侵染特点，目的基因将插入到Ti质粒的_上，经过转化作用，进入水稻细胞，并将其插入到_，从而使其得以维持稳定和表达。(5)CRISRP/Cas9基因编辑技术有时存在编辑对象出错而造成脱靶，试从引导RNA的角度分析脱靶的原因_。解析：(1)若将原核生物的基因导入真核生物中并表达，需要利用基因工程技术。根据题干信息Cas9蛋白结合到相应位置并剪切DNA，说明Cas9蛋白与限制酶的功能相似。(2)由于是对水稻产量基因Q基因进行编辑，故首先需要依据Q基因的部分序列设计DNA片段A(负责编码相应引导RNA)，再将片段A与含有Cas9基因的质粒B连接，以构建编辑水稻Q基因的CRISPR/Cas9系统基因表达载体(如图所示)。根据片段A两端的限制酶种类以及片段A连接在位点、位点之间，可知位点、位点分别表示Kpn I和BamH的酶切位点。(3)质粒B大小为2.5 kb(位点与位点相隔60 b)，经酶切后的片段A大小为0.5 kb(千碱基对)，连接形成的表达载体大小为2.50.50.062.94(kb)。(4)常用农杆菌转化法将目的基因导入水稻受体细胞， 由于农杆菌的Ti质粒的TDNA可转移至受体细胞，并整合到受体细胞的染色体DNA上，故可将目的基因插入到Ti质粒的TDNA上，经过转化作用，进入水稻细胞，并将其插入到水稻细胞染色体的DNA上，从而使其得以维持稳定和表达。(5)由于其他DNA序列也含有与引导RNA互补配对的序列，造成引导RNA错误结合，从而导致CRISRP/Cas9基因编辑技术会出现编辑对象出错而造成脱靶。答案：(除特殊说明外，每空1分，共10分)(1)转基因(或DNA重组、基因工程)限制(2)Q基因Kpn、BamH(2分)(3)2.94 kb(4)TDNA水稻细胞染色体的DNA上(5)其他DNA序列也含有与引导RNA互补配对的序列，造成引导RNA错误结合而脱靶(2分)3(10分)(2019石家庄市高三二模)乙型肝炎病毒(HBV)可引发慢性肝炎、肝硬化等疾病，乙型肝炎病毒调节蛋白HBx对HBV复制有重要作用。图1表示在PCR过程中HBx基因与引物的关系，图2表示利用中国仓鼠生产乙肝病毒HBx蛋白的流程图。回答下列问题：(1)利用PCR技术扩增图1中HBx基因时，在第_次循环结束后即可出现两条链等长的目的基因片段。图2中过程需要用到限制酶和DNA连接酶，两种酶作用于_(填“相同”或“不相同”)的化学键。(2)基因表达载体导入受精卵常用_法，检测HBx基因是否转录出mRNA时，需要用_做探针，再与相应的物质杂交。(3)过程体外受精前需要对精子进行_处理，卵母细胞需要发育到_期，才具备与精子受精的能力。过程将获得的早期胚胎移植到经过_处理的受体仓鼠子宫内。(4)在步骤操作前对胚胎进行了检查和筛选，发现有些胚胎因为外源基因的插入而死亡，外源基因插入导致胚胎死亡的原因可能是_。解析：(1)第一次复制形成的子链比含HBx片段的一条链要短，以此子链为模板再进行复制，形成的子链正好和HBx的一条链一样长；再由和目的基因一条链一样长的子链为模板进行复制，形成的双链DNA片段才是目的基因片段，所以至少经过3次循环复制。限制酶和DNA连接酶作用的部位均为磷酸二酯键。(2)基因表达载体导入受精卵常用显微注射法。检测HBx基因是否转录出mRNA时，所用的探针为标记的目的基因。(3)精子在体外受精前需进行获能处理，且卵母细胞需发育到M中期。为保证供体和受体的生理状态相同，应对受体仓鼠进行同期发情处理。(4)胚胎的死亡是由于外源基因的插入所致，由此可推知插入的外源基因可能导致原来胚胎发育所需基因不能表达，从而导致胚胎死亡。答案：(除特殊说明外，每空1分，共10分)(1)3相同(2)显微注射放射性同位素标记的含目的基因的DNA片段(答出标记的目的基因即可)(2分)(3)获能M中同期发情(4)外源基因的插入导致胚胎正常发育所需的基因不能表达(意思对即可给分)(2分)4(10分)(2018海南高考)甜蛋白是一种高甜度的特殊蛋白质。为了改善黄瓜的品质，科学家采用农杆菌转化法将一种甜蛋白基因成功导入黄瓜细胞，得到了转基因植株。回答下列问题：(1)用农杆菌感染时，应优先选用黄瓜_(填“受伤的” 或 “完好的”)叶片与含重组质粒的农杆菌共同培养，选用这种叶片的理由是_。(2)若在转基因黄瓜中检测到这种甜蛋白，则表明该重组质粒中_已转移到植物细胞中且能够表达；用该转基因黄瓜的某一植株与一株非转基因植株杂交，发现子代中含甜蛋白个体数与不含甜蛋白个体数之比为11，则说明甜蛋白基因已经整合到_(填 “核基因组”“线粒体基因组” 或 “叶绿体基因组”)中。(3)假设某种转基因作物因为受到病毒感染而减产，若要以该转基因作物为材料获得脱毒苗，应选用_作为外植体进行组织培养。(4)通常，基因工程操作主要有 4 个步骤，即目的基因的获取、重组表达载体的构建、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。因此，基因工程的含义可概括为_。解析：(1)黄瓜受到损伤时，伤口处的细胞会分泌大量的酚类物质化合物，吸引农杆菌移向这些细胞。(2)甜蛋白是由甜蛋白基因指导合成的，若转基因黄瓜中检测到这种甜蛋白，则表明该重组质粒中甜蛋白基因已转移到植物细胞中且能够表达。子代中含甜蛋白个体数与不含甜蛋白个体数之比为11，说明其遗传遵循孟德尔分离定律，因此甜蛋白基因已经整合到核基因组中。(3)研究发现植物分生区附近(如茎尖)的病毒极少，甚至无毒，因此组织培养时应选用一定大小的茎尖作为外植体进行组织培养。(4)基因工程是指按照人们的愿望进行设计，并通过体外重组和转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出符合人们需要的新生物类型。答案：(除特殊说明外，每空1分，共10分)(1)受伤的叶片伤口处的细胞释放出大量酚类物质，可吸引农杆菌移向这些细胞(3分)(2)甜蛋白基因核基因组(3)茎尖(4)按照人们的愿望进行设计，并通过体外重组和转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出符合人们需要的新生物类型(3分)5(12分)(2019武汉市高三模拟)克隆猴是我国科学家用体细胞克隆出的世界首例灵长类动物，其步骤如下：(1)进行体细胞核移植前，从具有优良性状的B猴体中取体细胞进行培养，培养条件除营养、温度和pH适宜外，还应保证_(答出3点)。核移植前还需对A猴的卵母细胞进行去核操作，其目的是_。(2)经核移植得到重组细胞后，一般还需经过_和胚胎移植。为使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，需要对供、受体母猴用激素进行_处理。(3)体细胞的细胞核必须被移植到去核卵母细胞后才能表现出全能性，原因主要是_。根据这一启示，请提出一种恢复体细胞分裂分化能力的新思路：_。解析：(1)动物细胞培养的条件有营养条件、无菌、无毒、适宜的环境条件(包括温度、pH及适宜的气体环境)等。图示中的A猴为雌性，应去核，目的在于保证核移植的胚胎或动物的遗传物质主要来自供体B猴。(2)经核移植得到重组细胞后，一般还需经过早期胚胎培养和胚胎移植。为使胚胎在移植前后所处的生理环境保持一致，需要对供、受体母猴用激素进行同期发情处理。(3)去核卵母细胞的细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质，因此供体的细胞核需移植到去核卵母细胞中。由此可知，从卵母细胞中分离出能促进细胞核全能性表达的物质，将其导入到体细胞中，可以使体细胞恢复分裂分化能力。答案：(每空2分，共12分)(1)无菌、无毒、适宜的气体环境保证核移植的胚胎或动物的遗传物质主要来自供体(2)早期胚胎培养同期发情(3)卵母细胞的细胞质中含有促进细胞核全能性表达的物质从卵母细胞中分离出能促进细胞核全能性表达的物质，将其导入到体细胞中6(14分)(2019河北省正定中学高三联考)胚胎干细胞(ES细胞)具有持续分裂和分化成各种组织细胞的能力。科学家利用已分化的细胞培养出的诱导性多功能干细胞(IPS)，也具备胚胎干细胞的特点，诱导产生IPS细胞前两个阶段为：分离和培养宿主细胞；将相关转录因子基因导入宿主细胞(如图所示)。请回答下列问题：(1)培养宿主细胞应在含有_的恒温培养箱中进行，所用的培养基需加入的天然成分为_，为及时清除代谢产物需_。(2)要获得大量的转录因子基因可用_方法；据图可知，将基因导入宿主细胞所用的载体为_。(3)IPS细胞或ES细胞在医学上的应用是_，其优点为_。(4)ES细胞往往取自囊胚的内细胞团或早期性腺细胞，目前ES细胞应用存在部分争议。相比IPS细胞，请说出你认为的争议点是_。解析：(1)培养动物细胞应在含有5%CO2和95%空气的恒温培养箱中进行，其中5%CO2的作用是维持培养液的pH，所用的培养基需加入的天然成分为血浆、血清，为及时清除代谢产物需定期更换培养液。(2)PCR技术是一种体外扩增DNA片段的技术，其原理是DNA双链复制，故可通过PCR技术扩增转录因子基因；据图可知，将基因导入宿主细胞所用的载体为病毒。(3)胚胎干细胞简称ES或EK细胞，是由早期胚胎或原始性腺分离出来的一类细胞，可通过定向诱导分化培育出人造组织器官，解决目前临床上存在的供体器官不足和器官移植后的免疫排斥问题。其优点是不会产生免疫排斥反应。(4)ES细胞来源于早期的胚胎，而早期胚胎本质上已算是一个生命个体，因此对ES细胞的应用存在伦理争议。答案：(除特殊说明外，每空2分，共14分)(1)5%CO2和95%空气血浆、血清定期更换培养液(2)PCR扩增(1分)病毒(1分)(3)培育人造组织器官，解决临床供体器官不足问题不会产生免疫排斥 (4)ES细胞来源于早期的胚胎，而早期胚胎本质上已算是一个生命个体，因此存在伦理争议7(14分)(2019哈三中高三二模)紫草素是紫草细胞的代谢产物，可作为生产治疗烫伤药物的原料。研究人员通过培养紫草细胞生产紫草素。为了获取紫草素，某制药公司利用植物组织培养技术，从培养的愈伤组织中提取这种有效成分。请回答下列问题：(1)培养时，通常选择新生的芽作为外植体，这是因为_。将离体的芽培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其依次产生_、_，最终形成完整的植株。(2)假设紫草与另一种植物A均为二倍体药用植物(紫草细胞中有2n条染色体，A植物细胞中有2m条染色体)。某药物研究所拟利用植物体细胞杂交技术培育同时含有两种有效成分的新型药用植物。为了得到原生质体需用_酶和_酶去除两植物的细胞壁，然后诱导其融合形成杂种细胞。(3)融合形成的杂种细胞在有丝分裂后期含有_条染色体。杂种细胞培育成的新型药用植物为_倍体，在这个过程中所利用的生物学原理是_。解析：(1)由于新生芽的细胞分化程度低，容易诱导脱分化，因此组织培养时常以此作为外植体。将离体的芽培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其依次产生愈伤组织和丛芽，最终形成完整的植株。(2)去掉植物的细胞壁，常用纤维素酶和果胶酶处理。(3)因为紫草和植物A均为二倍体，因此融合的杂种细胞中含染色体2(nm)，后期的染色体数目为4(nm)。新型药用植物为四倍体。依据的原理是植物细胞具有全能性。答案：(除特殊说明外，每空2分，共14分)(1)细胞分化程度低，容易诱导脱分化愈伤组织丛芽(1分)(2)纤维素果胶(1分)(3)4(nm)四植物细胞具有全能性8(14分)下图为长沙郊区某农村生态农业系统的结构模式图，请回答下列问题： (1)该生态农业系统实施了以_为中心的物质多级循环利用工程。(2)在这个案例中，秸秆的多级利用充分体现了生态工程的_原理，在一定限度上减轻了燃烧秸秆造成的_效应。(3)在发酵装置里的B过程中起重要作用的微生物分解葡萄糖的过程中_(填“需要”或“不需要”)氧气。(4)沼气液可以通入养鱼池，用于_，沼液和沼渣还可作为_。(5)在农业生产上蘑菇房与蔬菜大棚相通可以提高蔬菜产量。试分析增产原因：_。解析：(1)实施沼气工程是生态农业系统的中心工程，在多个生产和生活环节产生的废物被充分利用。(2)秸秆的多级利用充分体现了生态工程的物质循环再生原理，实现了物质的循环利用。若秸秆直接燃烧，会释放大量CO2，导致温室效应，所以秸秆的多级利用减少了温室效应。(3)B为乳酸发酵，发酵装置应为无氧环境。(4)沼气液里面含有较全面的养分和丰富的有机质， 可促进浮游生物生长，是养鱼池极好的饵料。(5)蘑菇在该生态系统中的成分是分解者，通过蘑菇分解有机物，放出二氧化碳，提高了大棚中CO2浓度，为蔬菜的光合作用提供原料，并抑制其呼吸作用，故有机物积累增加从而增产。答案：(每空2分，共14分)(1)沼气池(2)物质循环再生温室(3)不需要(4)促进浮游生物生长，增加鱼的饵料优良的作物肥料(5)蘑菇细胞呼吸放出的二氧化碳可以促进蔬菜的光合作用并抑制其呼吸作用，故有机物积累增加从而增产- 8 -