2022高考生物一轮总复习现代生物科技专题14现代生物科技专题新人教版选修3

2022高考生物一轮总复习现代生物科技专题14现代生物科技专题新人教版选修3 1(20分)PCR技术是分子生物学实验室里的一种常规手段，其原理是利用DNA的半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制(如图所示)，在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。(1)PCR的全称是_多聚酶链式反应_,94 高温使DNA双链打开，这一步是打开_氢_键，称为_变性_。而这一过程在细胞内是通过_解旋_酶实现的。(2)当温度降低时，引物与模板_3_端结合，在_热稳定DNA聚合酶_的作用下，引物沿模板延伸，此过程中原料是_四种脱氧核苷酸_，遵循的原则是_碱基互补配对_。(3)PCR技术的必要条件除模板、原料、ATP、酶以外，至少还需要三个条件，即液体环境、适宜的_温度_和_pH_，前者由PCR仪自动调控，后者则靠_缓冲液_来维持。(4)DNA的复制需要引物，其主要原因是_DNA的复制不能从头开始，DNA聚合酶只能从引物的3端延伸DNA链_。引物的实质是_单链RNA或者单链DNA分子_，若将1个DNA分子拷贝10次，则需要在缓冲溶液中至少加入_2112_个引物。解析打开DNA双链需破坏碱基对间的氢键；引物的游离端为5端，即合成DNA时从新链的53端延伸，故引物需与模板的3端结合；PCR所用液体环境需保障适宜的温度和pH，其pH可借助缓冲液维持；DNA复制不能从头开始，故必须提供引物。在DNA分子扩增时，需要2种引物，由于新合成的链都需要引物作为复制的起点，故所需的引物数目等于新合成的DNA链的数目，即221022112。2(20分)随着科学技术的发展，人们可以根据人类的需求来改造生物的性状，在许多领域取得了可喜的成果，如图是利用奶牛乳汁生产人类血清白蛋白的图解，请据图分析回答：(1)在基因工程中，如果的数量太少，常用_PCR_技术来扩增。检测在中是否发挥作用的第一步是用_标记的目的基因做探针_来检测_mRNA_物质。要使血清白蛋白基因在转基因奶牛的乳腺细胞中表达，应将其与_乳腺蛋白_基因的启动子等调控组件重组。(2)到的过程叫做_早期胚胎培养_。(3)在胚胎发育过程中，囊胚时期的_内细胞团_将发育成幼体的各种组织。在植入前，要对所做的处理是_同期发情处理_。母体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生_免疫排斥_，这为胚胎在母体内存活提供了可能。(4)是否就是试管动物？_不是_请说明理由。_试管动物是有性生殖_。(5)胚胎干细胞在基础生物学、畜牧学和医学上具有十分重要的应用价值。首先用免疫外科方法去掉囊胚外围的滋养外胚层，再将得到的细胞平铺于饲养层细胞上以防止分化，在高血清浓度条件下培养数天后，ES集落开始形成，大约每隔7d 进行分散和重新平铺，分散的方法可以是微吸管机械分散，也可以用_胰蛋白酶或胶原蛋白酶_消化分散。目前已得到未分化状态、具正常双倍体核型及多向分化潜能的干细胞，已传三十多代并可_冷冻_保存。在培养液中加入_分化诱导因子_，就可以诱导胚胎干细胞向各种不同类型的组织细胞分化。解析(1)目的基因常采用PCR技术进行扩增。检测目的基因在受体细胞中是否发挥作用的第一步是用标记的目的基因做探针来检测mRNA，即检测该基因是否发生转录。要使血清白蛋白基因在转基因奶牛的乳腺细胞中表达，应将其与乳腺蛋白基因的启动子等调控组件重组。(2)到的过程叫做早期胚胎培养。(3)在胚胎发育过程中，囊胚时期的内细胞团将发育成幼体的各种组织。在早期胚胎植入受体母牛前，要对受体母牛做同期发情处理，母体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥，这为胚胎在母体内存活提供了可能。(4)试管动物是有性生殖，属于无性生殖，因此不属于试管动物。(5)动物细胞培养的过程中用胰蛋白酶或胶原蛋白酶将细胞分散。目前已得到未分化状态、具正常双倍体核型及多向分化潜能的干细胞，已传三十多代并可冷冻保存。在培养液中加入分化诱导因子，就可以诱导胚胎干细胞向各种不同类型的组织细胞分化。3(14分)回答下列有关基因工程的问题。利用大肠杆菌作为受体，可以将人生长激素基因导入其中，最后合成人生长激素(蛋白质)，从而大批量生产这种基因工程药物。(1)获取人生长激素目的基因的方法有两种。一是_化学方法人工合成_，二是先确定目的基因在细胞DNA分子上的位置，这叫_基因定位_，然后用_限制酶_从人体细胞内分离。(2)基因工程中根据需要常对运载体质粒进行适当的改造。pIJ702是一种常用质粒(5.7 kb,1 kb1000对碱基)，限制酶Sac、Sph在pIJ702上分别只有一处识别序列，如图1所示。以Sac和Sph切取的目的基因置换pIJ702上0.6 kb的Sac/Sph片段，构成重组质粒pZHZ8(6.7 kb)，由此判断目的基因为_1.6_kb。将目的基因和质粒重新连接的酶是_DNA连接酶_。(3)图2显示含目的基因的DNA片段、限制酶Mun和EcoR的识别序列(其中箭头所指部位为限制酶的切割位点，四种质粒的阴影部分表示标记基因)。据图2分析，不适合作为目的基因载体的质粒是_C_。AB全都不适合 CD(4)下列有关转基因技术与环境安全的叙述错误的是_B_。A重组DNA的微生物在降解污染物的过程中可能会产生二次污染B种植抗虫棉可以减少农药的使用量，对环境没有任何负面影响C植物转基因技术产生的基因可向其他植物扩散，影响生物的多样性D转基因生物所带来的环境安全问题在今后有可能得到解决解析(1)获取人生长激素目的基因的方法有两种：一是化学方法人工合成，二是先确定目的基因在细胞DNA分子上的位置，这叫基因定位，然后用限制酶从人体细胞内分离。(2)pIJ702的长度为5.7 kb，其中Sac/Sph片段的长度为0.6 kb，该片段被目的基因置换后构成的重组质粒pZHZ8，其长度为6.7 kb，由此判断目的基因为6.7(5.70.6)1.6 kb。将目的基因和质粒重新连接的酶是DNA连接酶。(3)限制酶Mun和EcoR的识别序列不同，但两者切割产生的黏性末端相同，因此运载体应该有限制酶Mun或EcoR的识别序列，但该序列不应该位于标记基因上。因此，不适合作为目的基因载体的质粒是。(4)重组DNA的微生物在降解污染物的过程中可能会产生二次污染，A正确；种植抗虫棉可以减少农药的使用量，减少环境污染，但转基因植株可能会导致基因污染，进而影响生物多样性，B错误；植物转基因技术产生的基因可向其他植物扩散，影响生物的多样性，C正确；转基因生物所带来的环境安全问题在今后有可能得到解决，D正确。4(14分)回答下列有关微生物与基因工程有关的问题：(1)基因工程的第一步是获取目的基因，获取的方法包括_从某种生物体细胞中分离_和化学方法人工合成。如果要想获取人的胰岛素基因，只能用化学方法人工合成，具体的做法是从人体_胰岛B_细胞中获取胰岛素mRNA，再通过_逆转录_过程即可获得目的基因。(2)基因工程的第二步是将目的基因和运载体重组，重组时需要选择合适的限制酶和_DNA连接_酶。常用的运载体是细菌质粒(如图1所示)，质粒中ori为质粒复制所必需的DNA序列，启动子是使转录开始的一段DNA序列，终止子是提供转录终止信号的DNA序列。青霉素抗性基因作为_标记_基因，以便于筛选。质粒上还有多种限制酶的切点，若目的基因上也有上述质粒中相应限制酶的切点，为避免目的基因自身的环化并能与图中质粒准确重组，可选用的限制酶是_B_ANde和XbaBNde和BamHCXbaDPstEBamH(3)基因工程的第三步是将重组质粒导入受体细胞，例如，转基因动物常用的受体细胞为_受精卵_ 。(4)基因工程的第四步是筛选出导入重组质粒的受体细胞。如用大肠杆菌作为受体细胞，则该大肠杆菌中不应含有青霉素抗性基因，请阐述其原因？_若含有则会干扰筛选_。培养导入了重组质粒的大肠杆菌时，需配制培养基。该培养基除含有大肠杆菌必需的葡萄糖、氮源、无机盐、水、生长因子等营养物质外，还应加入的物质有_BD_(多选)。A细胞分裂素B琼脂C噬菌体D青霉素培养基配制和灭菌时，灭菌与调节PH的先后顺序是_先调节PH后灭菌_；一般对配置的培养液采用_高压灭菌_法灭菌。微生物接种培养时，可采用两种方法。如图2为接种后微生物培养的效果图。那么获得图A效果的接种方法是_涂布法_，获得图B效果的接种方法是_划线法_。(5)与大肠杆菌相比，嗜热菌具有的特点是_AC_。(多选)A对青霉素敏感B对真核生物的亲缘关系更远C细胞的DNA中，碱基G和C含量较高，较稳定D没有菌毛和质粒解析(1)如果要获取目的基因，可以采取的方法通常包括从细胞中分离和通过化学方法人工合成。如果要想获取人的胰岛素基因，只能用化学方法人工合成，具体的做法是从人体胰岛B细胞中获取胰岛素mRNA，再通过逆转录过程即可获得目的基因。(2)将目的基因和运载体重组时需要用同一种的限制酶切割目的基因和运载体，再用DNA连接酶连接。青霉素抗性基因作为标记基因。根据启动子和终止子的生理作用可知，目的基因应导入启动子和终止子之间。图中看出，两者之间存在于三种限制酶切点，但是由于Xba在质粒不止一个酶切位点，因此为使PCR扩增的目的基因重组进该质粒，扩增的目的基因两端需分别引入Nde和BamH不同限制酶的识别序列。(3)转基因动物常用的受体细胞最好用受精卵。(4)如用大肠杆菌作为受体细胞，若大肠杆菌含有青霉素抗性基因则会干扰筛选，因此该大肠杆菌中不应含有青霉素抗性基因。培养导入了重组质粒的大肠杆菌时，需配制培养基。该培养基除含有大肠杆菌必需的葡萄糖、氮源、无机盐、水、生长因子等营养物质外，还应加入的物质有琼脂和青霉素。培养基配制和灭菌时，先调节PH后灭菌。一般对配置的培养液采用高压蒸汽灭菌法灭菌。获得图A效果是均匀分布的，接种方法是涂布法；获得图B效果是线性分布，接种方法是划线法。(5)A、大肠杆菌和嗜热菌均属于细菌，对青霉素和四环素均敏感，A正确；B、大肠杆菌和嗜热菌与真核生物的亲缘关系都很远，B错误；C、由于嗜热菌适宜生存在高温条件下，因此DNA结构比较稳定，而C和G之间以3个氢键连接，A和T之间以2个氢键连接，因此嗜热菌细胞的DNA中碱基G和C含量较高，较稳定，C正确；D、大肠杆菌和嗜热菌都有菌毛和质粒，D错误。故选AC。5(18分)回答下列有关细胞工程和生态工程的有关问题。(1)随着生物科技的进步，植物细胞工程作为一门新兴的生物技术，已经普遍应用于社会生产方方面面。微型繁殖：植物组织培养技术不仅可以保持优良品种的_遗传特性_，还可以高效快速实现种苗的快速繁殖，选取植物_分生区或茎尖_(部位)进行组织培养可获得脱毒植株，实现作物增产。神奇的人工种子：人工种子就是以植物组织培养得到的_胚状体、不定芽、顶芽和腋芽_(至少答两种)等为材料，经过_人工薄膜_包装得到的种子，人工种子在适宜条件下同样能够萌发长成幼苗。作物新品种的培育：常规育种培育出一个可以稳定遗传的农作物优良品种，一般需要经过56年的连续筛选，而_单倍体育种_可明显缩短育种年限；在植物的组织培养过程中，由于培养细胞一直处于_不断的分生(裂)_状态，因此容易产生突变。(2)动物细胞培养技术是动物细胞工程技术的基础，动物细胞培养需要满足以下条件：_无菌和无毒_的环境、营养、温度和pH、气体环境。进行细胞培养时，通常采用培养皿或松盖培养瓶，将其置于含_95%空气加5%CO2_的混合气体的培养箱中进行培养。(3)地球需要我们运用生态工程对_遭到破坏_的生态环境进行修复和重建，生态工程所遵循的基本原理如下：_物质循环再生原理_、_物种多样性原理_、协调与平衡原理、整体性原理、系统学和工程学原理等。6(14分)下表是几种限制酶识别序列及其切割位点，图 1、图 2 中标注了相关限制酶的酶切位点，其中切割位点相同的酶不重复标注。请回答下列问题：(1)用图中质粒和目的基因构建重组质粒，应选用_Bcl和_Hind_两种限制酶切割，酶切后的载体和目的基因片段，通过_DNA_连接_酶作用后获得重组质粒。为了扩增重组质粒，需将其转入经_CaCl(Ca2)_处理过的_感受_态的大肠杆菌中。(2)为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加_四环素_。平板上长出的菌落，常用 PCR 鉴定，所用的引物组成为图2中的_引物甲和引物丙_。(3)若BamH酶切的DNA末端与Bcl酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为或，对于该部位，这两种酶_都不能_(填“都能”、 “都不能”或“只有一种能”)切开。(4)若用Sau3A切图1质粒最多可能获得_7_种大小不同的 DNA 片段。解析(1)选择的限制酶在目的基因的两侧都应该有切割位点，又因为用BamH酶会将两个标记基因都破坏，所以构建基因表达载体时只能选择Bcl和Hind对质粒和目的基因进行切割，漏出两种不同的黏性末端，再利用DNA连接酶将两者定向连接。再将重组质粒导入感受态的大肠杆菌进行扩增。(2)由于构建重组质粒的时候，氨苄青霉素抗性基因被破坏，而四环素的抗性基因没有被破坏，所以为了筛选出转入了重组质粒的大肠杆菌，应在筛选平板培养基中添加四环素。根据图2可知对目的基因进行扩增时的引物应该是引物甲和引物丙。(3)根据表格中碱基分析，若BamH I酶切的DNA末端与Bcl I酶切的DNA末端连接，连接部位的6个碱基对序列为()，对于该部位，这两种酶都不能切开。(4)根据表格分析可知Sau3A I可以切割Bcl和BamH的切割位点，所以若用Sau3A 切图1质粒最多可能获得7种大小不同的DNA片段。