（统考版）高考生物二轮复习 专题限时集训8 现代生物科技专题（含解析）-人教版高三全册生物试题

专题限时集训(八)现代生物科技专题(时间：40分钟满分：100分)非选择题(100分)1(14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(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(15分)(2020江西高三联考)胶原蛋白广泛应用于医学、化妆品、化工原料等领域，科研人员开展利用家蚕生产人胶原蛋白的研究。请回答下列问题：(1)家蚕核型多角体病毒(BmNPV)专性寄生于鳞翅目昆虫，将人胶原蛋白基因与_重组后，构建_。体外克隆目的基因的方法是_。(2)BmNPV的p10基因是极强的启动子，将目的基因连接在p10基因的下游，目的是_。目的基因与p10基因连接时，断裂与连接的化学键都是_。(3)重组BmNPV感染家蚕幼虫后，在幼虫淋巴液中提取蛋白质，用_的方法检测目的基因是否成功表达。相比于大肠杆菌，选择家蚕作为人胶原蛋白的生物反应器，其优点是_。解析(1)因为BmNPV专性寄生于鳞翅目昆虫，故将目的基因与BmNPV基因重组，构建基因表达载体，更有利于将目的基因导入家蚕细胞。PCR是指在体外复制特定DNA片段，可在短时间内大量扩增目的基因。(2)启动子位于基因的首端，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录。将目的基因与运载体连接时，限制酶和DNA连接酶作用的都是两个核苷酸之间的磷酸二酯键。(3)检测目的基因是否翻译成蛋白质，可用抗原抗体杂交的方法。大肠杆菌为原核细胞，家蚕为真核生物，家蚕细胞中的内质网和高尔基体会对人胶原蛋白进行加工，与人体内表达的蛋白质结构和功能更相似。答案(1)BmNPV基因基因表达载体PCR技术 (2)使目的基因在p10基因的驱动下高效表达磷酸二酯键(3)抗原抗体杂交家蚕细胞的内质网和高尔基体会对人胶原蛋白进行加工，使表达的胶原蛋白与人的胶原蛋白的结构和功能相似3(13分)(2020临汾高三模拟)OKT3为第一个用于临床的抗T细胞的单克隆抗体，该抗体针对T细胞上CD3抗原，能抑制免疫系统的功能，有利于器官移植，回答下列问题：(1)OKT3的制备过程中所依据的生物学原理是_、_。(2)制备OKT3时，首先要将OKT3抗原注入小鼠体内，以获得相应的_，该细胞和骨髓瘤细胞杂交后要经过两次筛选，最终获得的杂交瘤细胞具有_的特点。(3)OKT3能作用于T细胞，T细胞的功能受到影响时会导致小鼠体内的抗体合成量下降，其原因是_。(4)由于通常所用的OKT3单抗为鼠源性，临床上可能产生免疫排斥反应，因此可以对OKT3进行人工改造，获得一种新型蛋白应用于人类，该技术属于_工程，该项工程是以蛋白质分子的结构和功能的关系，通过_，对现有蛋白质进行改造。解析(1)单克隆抗体所涉及的生物技术是动物细胞培养和动物细胞融合，其原理是细胞增殖和细胞膜的流动性。(2)制备单克隆抗体时，注射抗原是为了获得相应的B淋巴细胞，B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后形成多种杂交细胞，杂交细胞要经过两次筛选最终获得既能大量增殖，又能产生专一抗体的杂交瘤细胞。(3)当T细胞受损时，T细胞无法正常分泌淋巴因子，淋巴因子分泌量减少，会导致B细胞不能正常分化形成浆细胞，最终导致抗体的生产量减少。(4)由题意可知，生产的蛋白为新型蛋白，因此属于蛋白质工程的范畴。蛋白质工程是以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造。答案(1)细胞增殖细胞膜的流动性(2)B淋巴细胞既能产生针对CD3的抗体，又能无限增殖(3)T细胞功能受影响，其分泌的淋巴因子减少，导致B细胞不能分化成浆细胞，从而使抗体的含量下降(4)蛋白质 基因修饰或基因合成4(15分)(2020黑龙江双鸭山高三期末)马铃薯是重要的经济作物，植物细胞工程在马铃薯的脱毒及育种等方面有重要应用。回答下列问题。(1)培育脱毒马铃薯时，外植体宜选用_(填“茎尖”或“叶片”)，不选另外一个部位的理由是_。(2)植物组织培养常用到愈伤组织培养基、生芽培养基和生根培养基。在愈伤组织培养基上，外植体经脱分化形成愈伤组织，愈伤组织是一团_。从脱分化到再分化需要更换新的培养基，原因是_。(3)马铃薯栽培种的抗病性和抗逆性较差，野生马铃薯种的抗病性和抗逆性较好。利用好野生马铃薯种，通过细胞工程改进马铃薯栽培种种植的思路是_。(4)避免微生物污染、优化培养条件可提高植物组织培养的成功率，在植物组织培养时，应从_(至少答出2点)等方面制定措施，减少污染；在培养室中培养时，注意优化培养环境，控制_(至少答出3点)等培养条件。解析(1)培育脱毒马铃薯时，外植体宜选用茎尖，不选用叶片，理由是茎尖细胞全能性高，且其中几乎不含病毒，而叶肉细胞带病毒(病毒载量大)、细胞的全能性低。(2)经脱分化形成的愈伤组织是一团具有分生能力(高度液泡化)的薄壁细胞。由愈伤组织重新分化为根和芽的再分化过程，需要生长素和细胞分裂素的特定浓度比例，与之前形成愈伤组织的培养基不同，故需要更换新的培养基。(3)由于传统杂交存在不亲和性，因此需要通过植物体细胞杂交将马铃薯野生种细胞与马铃薯栽培种细胞融合成杂种细胞，然后经植物组织培养形成植株。(4)避免微生物污染、优化培养条件可提高植物组织培养的成功率。在植物组织培养时，应从外植体消毒、培养基及器械灭菌、实验人员无菌操作等方面制定措施，减少污染；在培养室中培养时，注意优化培养环境，控制温度、光照、湿度、气体环境(O2、CO2)等培养条件。答案(1)茎尖叶细胞带病毒(或病毒载量大)，细胞的全能性低(2)具有分生能力(高度液泡化)的薄壁细胞诱导愈伤组织形成和诱导愈伤组织分化形成试管苗所需的生长素和细胞分裂素的比例不同(3)将野生马铃薯种细胞与马铃薯栽培种细胞融合，经植物组织培养成植株(4)外植体消毒、培养基及器械灭菌、实验人员无菌操作温度、光照、湿度、气体环境(O2、CO2)5(11分)(2020福建高三期末)干细胞中Oct3/4、Soxz、CMyc和Klf4基因，对其增殖至关重要。科学家利用逆转录病毒将上述基因导入小鼠的成纤维细胞，获得了类似于胚胎干细胞的iPs细胞。回答下列问题：(1)将干细胞的全部基因导入到受体菌的群体中储存，构建的基因文库叫_。(2)利用PCR技术扩增上述4种基因需要_种引物，引物是根据_合成的。(3)PCR技术需要_酶，该酶具有_的特点。实验中逆转录病毒的作用是_。(4)胚胎干细胞来源于_或_，在形态上具有_的特点。解析(1)基因文库包括基因组文库和部分基因文库，其中基因组文库含有该生物的全部基因，故将干细胞的全部基因导入到受体菌的群体中储存，构建的基因文库叫基因组文库。(2)PCR技术扩增一种基因需要2种引物，引物是根据一段已知的目的基因的核苷酸序列合成的，要扩增4种基因需要8种引物。(3)PCR技术需要耐高温的DNA聚合酶催化，该酶耐高温。实验中逆转录病毒将上述基因导入小鼠的成纤维细胞，相当于运载体。(4)胚胎干细胞来源于原始性腺或早期胚胎，在形态上具有体积小、细胞核大、核仁明显的特点，具有发育的全能性。答案(1)基因组文库(2)8一段已知目的基因的核苷酸序列(3)热稳定DNA聚合(或Taq)耐高温作为载体，将上述基因导入成纤维细胞中(4)原始性腺早期胚胎(内细胞团)体积小、细胞核大、核仁明显6(11分)(2020湖北荆门高三调考)医学研究发现，人体肝细胞中产生的抗凝血酶在抗凝血、防血栓方面具有重要作用。研究人员通过培育山羊乳腺生物反应器大量生产抗凝血酶。请回答下列问题：(1)应从人的肝细胞中提取并分离mRNA，逆转录成单链DNA。根据已知的抗凝血酶基因的碱基序列设计特异性_，经PCR和电泳，可得到大量抗凝血酶基因，此过程所用原料为_。(2)重组后的人抗凝血酶基因表达载体由山羊酪蛋白基因启动子、抗凝血酶基因、标记基因和终止子组成，其中_决定了人抗凝血酶基因只能在山羊乳腺细胞中特异性表达。(3)山羊的ES细胞来自早期胚胎干细胞。在饲养层细胞上培养时，ES细胞具有_的特性。将重组人抗凝血酶基因表达载体包埋在由磷脂双分子层构成的脂质体内并转染ES细胞时，目的基因表达载体进入ES细胞的方式为_。(4)对山羊进行同期发情和超数排卵处理，得到代孕母羊和多个卵母细胞，当卵母细胞培养至_时，可去核并移入上述ES细胞的细胞核，完成核移植。为选择雌性胚胎，可在囊胚时取_细胞做DNA分析用以鉴定性别。检测羊奶中是否含有抗凝血酶的方法是_。解析(1)依题意可知：抗凝血酶基因属于目的基因，合成目的基因的原料是4种脱氧核苷酸，因此利用PCR技术扩增抗凝血酶基因时，需要根据已知的抗凝血酶基因的碱基序列来设计特异性引物，所用原料为4种脱氧核苷酸。(2)启动子能够启动基因的转录，重组人抗凝血酶基因表达载体中的山羊酪蛋白基因启动子决定了人抗凝血酶基因只能在山羊乳腺细胞中特异性表达。(3)在饲养层细胞上培养时，ES细胞具有只分裂不分化的特性。将重组人抗凝血酶基因表达载体包埋在由磷脂双分子层构成的脂质体内并转染ES细胞时，脂质体类似于囊泡，因此目的基因表达载体进入ES细胞的方式为胞吞。(4)卵母细胞需要培养至M中期时才具备受精的能力，因此将培养至该时期的卵母细胞去核并移入上述ES细胞的细胞核，完成核移植。囊胚时期的滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，内细胞团细胞将来发育成胎儿的各种组织。可见，为选择雌性胚胎，可在囊胚时取滋养层细胞做 DNA(基因)分析用以鉴定性别。抗凝血酶的化学本质是蛋白质，因此检测羊奶中是否含有抗凝血酶的方法是抗原抗体杂交。答案(1)引物4种脱氧核苷酸(2)山羊酪蛋白基因启动子(3)只分裂不分化胞吞(4)M中期滋养层抗原抗体杂交7(11分)(2020临汾高三模拟)据报道，科研人员已将POLLED基因的一个等位基因插入到奶牛胚胎成纤维细胞的基因组中。他们随后进行体细胞核移植：将这种经过基因改造的胚胎成纤维细胞移植到移除细胞核的奶牛卵母细胞中，使其重组并能发育为新的胚胎，并将形成的重组胚胎移植到代孕母奶牛子宫中，最终产下5只小牛，其中的两只小牛Spotigy和Buri仍然是活的，如今有10个月大。更重要的是，他们没有发现这些小牛存在角芽的证据。(1)科研人员将POLLED基因的一个等位基因插入到奶牛胚胎成纤维细胞的基因组中的常用方法是_。(2)为了使POLLED基因的一个等位基因能够表达和发挥作用，就要进行_的构建。在构建过程中，要用到的两种酶是_、_。(3)从屠宰场收集奶牛卵巢，采集卵母细胞，在体外培养到_期。(4)奶牛一般选取发育到_阶段的重组胚胎进行移植。移植的胚胎能在代孕奶牛子宫内发育的免疫学基础是_。(5)中国荷斯坦牛为我国奶牛的主要品种，它的育种原理是_。它与该转基因奶牛的培育原理_(填“相同”或“不同”)。解析(1)迄今为止，显微注射技术是转基因动物中采用最多，也是最为有效的一种将目的基因导入动物细胞的方法。(2)基因表达载体的构建是使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。在构建过程中，要用到的两种酶是限制酶(限制性核酸内切酶)与DNA连接酶。(3)从屠宰场收集奶牛卵巢，采集卵母细胞，在体外培养到减数第二次分裂中期。(4)不同动物胚胎移植的时间不同，例如，牛、羊一般要培养到桑椹胚或囊胚阶段才进行移植。大量的研究已经证明，受体子宫对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应，这为胚胎在受体子宫内的存活提供了可能。(5)我国奶牛的主要品种中国荷斯坦牛(原称中国黑白花牛)，是将国外的荷斯坦弗里生牛引进后，在我国经过长期驯化，与当地黄牛进行杂交和选育，逐渐形成的优良品种。转基因奶牛的培育原理也是基因重组。答案(1)显微注射技术(2)基因表达载体限制酶DNA连接酶(3)减数第二次分裂中(4)桑椹胚或囊胚受体子宫对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应(5)基因重组相同8(10分)为治理城市某区域被污染的水体，科研人员通过引进河水、设计湿地景观、优化植物种植等，建成了城市湿地景观公园(如下图)，其中箭头代表水流方向，折水涧为阶梯式进水道，河水由此引入该系统。一段时间后，不仅污染的水体环境明显改善，而且对引进的河水也有了一定的净化作用。请回答：(1)不同区域选择种植不同类型的植物，在净化水体的同时又能美化环境，这体现了生态工程建设的_原理。在该湿地景观公园中，A区域中以挺水植物芦苇为主，B、C区域以沉水植物伊乐藻、苦草为主，体现了群落的_结构。(2)A区域种植芦苇能通过三种途径净化水体：通过阻挡、吸附等使污染物沉降；通过增加水中_，使微生物分解作用增强；通过减弱_，抑制水体中藻类繁殖。(3)从净化水体、维持生态稳定的角度分析，水质较清的B、C区域种植沉水植物的作用有_、_。(4)若该湿地公园对引进的河水有净化作用，则与进水口水样相比，出水口水样中_。总N、P含量下降浮游生物数量较多有毒物质减少溶解氧上升解析(1)生态工程所遵循的整体性原理的意义在于统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定。同时为解决水域富营养化的问题，还应兼顾各种生物的数量，不能超过环境承受能力，避免系统的失衡和破坏，即协调与平衡原理。群落的水平结构是指受各种因素的影响，不同地段分布着不同的种群，同一地段上种群密度也有差别，常呈现镶嵌分布，A、B、C区域是不同地段，且主要生长的植物不同，所以是群落的水平结构。(2)好氧型微生物的分解作用需要氧气，可以通过提高水中的溶氧量使得分解作用增强；藻类是光能自养型生物，没有光就不能合成有机物，不能生长和繁殖。(3)污水中含有矿质元素，可作为营养物质被沉水植物吸收，植物通过光合作用产生氧气，可增加水域的溶氧量，作为生产者，它能合成有机物，是消费者直接或间接的食物来源。(4)出水口的污染物含量大大降低，如N、P化合物的含量、有毒物质的含量，由于A、B、C区域均种植了植物，所以水中的溶氧量较高。但由于水中有机物、N、P化合物等含量减少，水中的浮游生物的量减少。答案(1)整体性(和协调与平衡原理)水平(2)溶氧量水体中的光照(3)可有效吸收矿质营养(或增加水体含氧量)为其他生物提供食物(4)