（通用版）2020版高考生物二輪復習 專題限時集訓16 現(xiàn)代生物科技專題（含解析）

現(xiàn)代生物科技專題(時間：40分鐘滿分：100分)1(16分)(2018·全國卷)某種熒光蛋白(GFP)在紫外光或藍光激發(fā)下會發(fā)出綠色熒光，這一特性可用于檢測細胞中目的基因的表達。某科研團隊將某種病毒的外殼蛋白(L1)基因連接在GFP基因的5末端，獲得了L1­GFP融合基因(簡稱為甲)，并將其插入質粒P0，構建了真核表達載體P1，其部分結構和酶切位點的示意圖如下，圖中E1E4四種限制酶產生的黏性末端各不相同。回答下列問題：(1)據(jù)圖推斷，該團隊在將甲插入質粒P0時，使用了兩種限制酶，這兩種酶是_。使用這兩種酶進行酶切是為了保證_，也是為了保證_。(2)將P1轉入體外培養(yǎng)的牛皮膚細胞后，若在該細胞中觀察到了綠色熒光，則說明L1基因在牛的皮膚細胞中完成了_和_過程。(3)為了獲得含有甲的牛，該團隊需要做的工作包括：將能夠產生綠色熒光細胞的_移入牛的_中、體外培養(yǎng)、胚胎移植等。(4)為了檢測甲是否存在于克隆牛的不同組織細胞中，某同學用PCR方法進行鑒定，在鑒定時應分別以該牛不同組織細胞中的_(填“mRNA”“總RNA”或“核DNA”)作為PCR模板。解析：(1)據(jù)圖示信息分析：將L1­GFP融合基因(甲)插入質粒時使用酶E1和E4進行酶切，既能保證L1­GFP融合基因的完整，又能保證L1­GFP融合基因與載體的正確連接。(2)目的基因在受體細胞中的表達包括轉錄和翻譯兩個過程。(3)將體外培養(yǎng)的含有目的基因的動物體細胞核移入該動物的去核卵母細胞中，經過體外胚胎培養(yǎng)、胚胎移植等技術可獲得轉基因動物。(4)檢測目的基因是否存在于克隆牛的不同組織細胞中，采用PCR技術鑒定時，應以該牛不同組織細胞中的核DNA作為PCR模板。答案：(每空2分，共16分)(1)E1和E4甲的完整甲與載體正確連接(2)轉錄翻譯(3)細胞核去核卵母細胞(4)核DNA2(10分)(2019·廣東省實驗中學高二聯(lián)考)CRISPR/Cas9系統(tǒng)基因編輯技術是近年來頗受關注的一項新技術。該基因表達系統(tǒng)主要包含引導RNA和Cas9蛋白兩個部分，引導RNA能識別并結合特定的DNA序列，從而引導Cas9蛋白結合到相應位置并剪切DNA，最終實現(xiàn)對靶基因序列的編輯。研究人員試圖用CRISPR/Cas9系統(tǒng)對水稻產量基因Q基因進行編輯，請回答下列問題：(1)研究發(fā)現(xiàn)，CRISPR/Cas9僅存在于原核生物，故需借助_技術才能在水稻細胞中發(fā)揮作用。Cas9蛋白與_酶的功能相似。(2)首先依據(jù)_的部分序列設計DNA片段A(負責編碼相應引導RNA)，再將片段A與含有Cas9基因的質粒B連接，以構建編輯水稻Q基因的CRISPR/Cas9系統(tǒng)基因表達載體(如圖所示)。位點、位點分別表示_酶切位點。(3)質粒B大小為2.5 kb(位點與位點相隔60 b)，經酶切后的片段A大小為0.5 kb(千堿基對)，連接形成的表達載體大小為_kb。(4)常用農桿菌轉化法將目的基因導入水稻受體細胞，依據(jù)農桿菌的侵染特點，目的基因將插入到Ti質粒的_上，經過轉化作用，進入水稻細胞，并將其插入到_，從而使其得以維持穩(wěn)定和表達。(5)CRISRP/Cas9基因編輯技術有時存在編輯對象出錯而造成脫靶，試從引導RNA的角度分析脫靶的原因_。解析：(1)若將原核生物的基因導入真核生物中并表達，需要利用基因工程技術。根據(jù)題干信息Cas9蛋白結合到相應位置并剪切DNA，說明Cas9蛋白與限制酶的功能相似。(2)由于是對水稻產量基因Q基因進行編輯，故首先需要依據(jù)Q基因的部分序列設計DNA片段A(負責編碼相應引導RNA)，再將片段A與含有Cas9基因的質粒B連接，以構建編輯水稻Q基因的CRISPR/Cas9系統(tǒng)基因表達載體(如圖所示)。根據(jù)片段A兩端的限制酶種類以及片段A連接在位點、位點之間，可知位點、位點分別表示Kpn I和BamH的酶切位點。(3)質粒B大小為2.5 kb(位點與位點相隔60 b)，經酶切后的片段A大小為0.5 kb(千堿基對)，連接形成的表達載體大小為2.50.50.062.94(kb)。(4)常用農桿菌轉化法將目的基因導入水稻受體細胞， 由于農桿菌的Ti質粒的T­DNA可轉移至受體細胞，并整合到受體細胞的染色體DNA上，故可將目的基因插入到Ti質粒的T­DNA上，經過轉化作用，進入水稻細胞，并將其插入到水稻細胞染色體的DNA上，從而使其得以維持穩(wěn)定和表達。(5)由于其他DNA序列也含有與引導RNA互補配對的序列，造成引導RNA錯誤結合，從而導致CRISRP/Cas9基因編輯技術會出現(xiàn)編輯對象出錯而造成脫靶。答案：(除特殊說明外，每空1分，共10分)(1)轉基因(或DNA重組、基因工程)限制(2)Q基因Kpn、BamH(2分)(3)2.94 kb(4)T­DNA水稻細胞染色體的DNA上(5)其他DNA序列也含有與引導RNA互補配對的序列，造成引導RNA錯誤結合而脫靶(2分)3(10分)(2019·石家莊市高三二模)乙型肝炎病毒(HBV)可引發(fā)慢性肝炎、肝硬化等疾病，乙型肝炎病毒調節(jié)蛋白HBx對HBV復制有重要作用。圖1表示在PCR過程中HBx基因與引物的關系，圖2表示利用中國倉鼠生產乙肝病毒HBx蛋白的流程圖?；卮鹣铝袉栴}：(1)利用PCR技術擴增圖1中HBx基因時，在第_次循環(huán)結束后即可出現(xiàn)兩條鏈等長的目的基因片段。圖2中過程需要用到限制酶和DNA連接酶，兩種酶作用于_(填“相同”或“不相同”)的化學鍵。(2)基因表達載體導入受精卵常用_法，檢測HBx基因是否轉錄出mRNA時，需要用_做探針，再與相應的物質雜交。(3)過程體外受精前需要對精子進行_處理，卵母細胞需要發(fā)育到_期，才具備與精子受精的能力。過程將獲得的早期胚胎移植到經過_處理的受體倉鼠子宮內。(4)在步驟操作前對胚胎進行了檢查和篩選，發(fā)現(xiàn)有些胚胎因為外源基因的插入而死亡，外源基因插入導致胚胎死亡的原因可能是_。解析：(1)第一次復制形成的子鏈比含HBx片段的一條鏈要短，以此子鏈為模板再進行復制，形成的子鏈正好和HBx的一條鏈一樣長；再由和目的基因一條鏈一樣長的子鏈為模板進行復制，形成的雙鏈DNA片段才是目的基因片段，所以至少經過3次循環(huán)復制。限制酶和DNA連接酶作用的部位均為磷酸二酯鍵。(2)基因表達載體導入受精卵常用顯微注射法。檢測HBx基因是否轉錄出mRNA時，所用的探針為標記的目的基因。(3)精子在體外受精前需進行獲能處理，且卵母細胞需發(fā)育到M中期。為保證供體和受體的生理狀態(tài)相同，應對受體倉鼠進行同期發(fā)情處理。(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導致原來胚胎發(fā)育所需基因不能表達，從而導致胚胎死亡。答案：(除特殊說明外，每空1分，共10分)(1)3相同(2)顯微注射放射性同位素標記的含目的基因的DNA片段(答出標記的目的基因即可)(2分)(3)獲能M中同期發(fā)情(4)外源基因的插入導致胚胎正常發(fā)育所需的基因不能表達(意思對即可給分)(2分)4(10分)(2018·海南高考)甜蛋白是一種高甜度的特殊蛋白質。為了改善黃瓜的品質，科學家采用農桿菌轉化法將一種甜蛋白基因成功導入黃瓜細胞，得到了轉基因植株?；卮鹣铝袉栴}：(1)用農桿菌感染時，應優(yōu)先選用黃瓜_(填“受傷的” 或 “完好的”)葉片與含重組質粒的農桿菌共同培養(yǎng)，選用這種葉片的理由是_。(2)若在轉基因黃瓜中檢測到這種甜蛋白，則表明該重組質粒中_已轉移到植物細胞中且能夠表達；用該轉基因黃瓜的某一植株與一株非轉基因植株雜交，發(fā)現(xiàn)子代中含甜蛋白個體數(shù)與不含甜蛋白個體數(shù)之比為11，則說明甜蛋白基因已經整合到_(填 “核基因組”“線粒體基因組” 或 “葉綠體基因組”)中。(3)假設某種轉基因作物因為受到病毒感染而減產，若要以該轉基因作物為材料獲得脫毒苗，應選用_作為外植體進行組織培養(yǎng)。(4)通常，基因工程操作主要有 4 個步驟，即目的基因的獲取、重組表達載體的構建、將目的基因導入受體細胞、目的基因的檢測與鑒定。因此，基因工程的含義可概括為_。解析：(1)黃瓜受到損傷時，傷口處的細胞會分泌大量的酚類物質化合物，吸引農桿菌移向這些細胞。(2)甜蛋白是由甜蛋白基因指導合成的，若轉基因黃瓜中檢測到這種甜蛋白，則表明該重組質粒中甜蛋白基因已轉移到植物細胞中且能夠表達。子代中含甜蛋白個體數(shù)與不含甜蛋白個體數(shù)之比為11，說明其遺傳遵循孟德爾分離定律，因此甜蛋白基因已經整合到核基因組中。(3)研究發(fā)現(xiàn)植物分生區(qū)附近(如莖尖)的病毒極少，甚至無毒，因此組織培養(yǎng)時應選用一定大小的莖尖作為外植體進行組織培養(yǎng)。(4)基因工程是指按照人們的愿望進行設計，并通過體外重組和轉基因等技術，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出符合人們需要的新生物類型。答案：(除特殊說明外，每空1分，共10分)(1)受傷的葉片傷口處的細胞釋放出大量酚類物質，可吸引農桿菌移向這些細胞(3分)(2)甜蛋白基因核基因組(3)莖尖(4)按照人們的愿望進行設計，并通過體外重組和轉基因等技術，賦予生物新的遺傳特性，創(chuàng)造出符合人們需要的新生物類型(3分)5(12分)(2019·武漢市高三模擬)克隆猴是我國科學家用體細胞克隆出的世界首例靈長類動物，其步驟如下：(1)進行體細胞核移植前，從具有優(yōu)良性狀的B猴體中取體細胞進行培養(yǎng)，培養(yǎng)條件除營養(yǎng)、溫度和pH適宜外，還應保證_(答出3點)。核移植前還需對A猴的卵母細胞進行去核操作，其目的是_。(2)經核移植得到重組細胞后，一般還需經過_和胚胎移植。為使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致，需要對供、受體母猴用激素進行_處理。(3)體細胞的細胞核必須被移植到去核卵母細胞后才能表現(xiàn)出全能性，原因主要是_。根據(jù)這一啟示，請?zhí)岢鲆环N恢復體細胞分裂分化能力的新思路：_。解析：(1)動物細胞培養(yǎng)的條件有營養(yǎng)條件、無菌、無毒、適宜的環(huán)境條件(包括溫度、pH及適宜的氣體環(huán)境)等。圖示中的A猴為雌性，應去核，目的在于保證核移植的胚胎或動物的遺傳物質主要來自供體B猴。(2)經核移植得到重組細胞后，一般還需經過早期胚胎培養(yǎng)和胚胎移植。為使胚胎在移植前后所處的生理環(huán)境保持一致，需要對供、受體母猴用激素進行同期發(fā)情處理。(3)去核卵母細胞的細胞質中含有促進細胞核全能性表達的物質，因此供體的細胞核需移植到去核卵母細胞中。由此可知，從卵母細胞中分離出能促進細胞核全能性表達的物質，將其導入到體細胞中，可以使體細胞恢復分裂分化能力。答案：(每空2分，共12分)(1)無菌、無毒、適宜的氣體環(huán)境保證核移植的胚胎或動物的遺傳物質主要來自供體(2)早期胚胎培養(yǎng)同期發(fā)情(3)卵母細胞的細胞質中含有促進細胞核全能性表達的物質從卵母細胞中分離出能促進細胞核全能性表達的物質，將其導入到體細胞中6(14分)(2019·河北省正定中學高三聯(lián)考)胚胎干細胞(ES細胞)具有持續(xù)分裂和分化成各種組織細胞的能力?？茖W家利用已分化的細胞培養(yǎng)出的誘導性多功能干細胞(IPS)，也具備胚胎干細胞的特點，誘導產生IPS細胞前兩個階段為：分離和培養(yǎng)宿主細胞；將相關轉錄因子基因導入宿主細胞(如圖所示)。請回答下列問題：(1)培養(yǎng)宿主細胞應在含有_的恒溫培養(yǎng)箱中進行，所用的培養(yǎng)基需加入的天然成分為_，為及時清除代謝產物需_。(2)要獲得大量的轉錄因子基因可用_方法；據(jù)圖可知，將基因導入宿主細胞所用的載體為_。(3)IPS細胞或ES細胞在醫(yī)學上的應用是_，其優(yōu)點為_。(4)ES細胞往往取自囊胚的內細胞團或早期性腺細胞，目前ES細胞應用存在部分爭議。相比IPS細胞，請說出你認為的爭議點是_。解析：(1)培養(yǎng)動物細胞應在含有5%CO2和95%空氣的恒溫培養(yǎng)箱中進行，其中5%CO2的作用是維持培養(yǎng)液的pH，所用的培養(yǎng)基需加入的天然成分為血漿、血清，為及時清除代謝產物需定期更換培養(yǎng)液。(2)PCR技術是一種體外擴增DNA片段的技術，其原理是DNA雙鏈復制，故可通過PCR技術擴增轉錄因子基因；據(jù)圖可知，將基因導入宿主細胞所用的載體為病毒。(3)胚胎干細胞簡稱ES或EK細胞，是由早期胚胎或原始性腺分離出來的一類細胞，可通過定向誘導分化培育出人造組織器官，解決目前臨床上存在的供體器官不足和器官移植后的免疫排斥問題。其優(yōu)點是不會產生免疫排斥反應。(4)ES細胞來源于早期的胚胎，而早期胚胎本質上已算是一個生命個體，因此對ES細胞的應用存在倫理爭議。答案：(除特殊說明外，每空2分，共14分)(1)5%CO2和95%空氣血漿、血清定期更換培養(yǎng)液(2)PCR擴增(1分)病毒(1分)(3)培育人造組織器官，解決臨床供體器官不足問題不會產生免疫排斥 (4)ES細胞來源于早期的胚胎，而早期胚胎本質上已算是一個生命個體，因此存在倫理爭議7(14分)(2019·哈三中高三二模)紫草素是紫草細胞的代謝產物，可作為生產治療燙傷藥物的原料。研究人員通過培養(yǎng)紫草細胞生產紫草素。為了獲取紫草素，某制藥公司利用植物組織培養(yǎng)技術，從培養(yǎng)的愈傷組織中提取這種有效成分。請回答下列問題：(1)培養(yǎng)時，通常選擇新生的芽作為外植體，這是因為_。將離體的芽培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導其依次產生_、_，最終形成完整的植株。(2)假設紫草與另一種植物A均為二倍體藥用植物(紫草細胞中有2n條染色體，A植物細胞中有2m條染色體)。某藥物研究所擬利用植物體細胞雜交技術培育同時含有兩種有效成分的新型藥用植物。為了得到原生質體需用_酶和_酶去除兩植物的細胞壁，然后誘導其融合形成雜種細胞。(3)融合形成的雜種細胞在有絲分裂后期含有_條染色體。雜種細胞培育成的新型藥用植物為_倍體，在這個過程中所利用的生物學原理是_。解析：(1)由于新生芽的細胞分化程度低，容易誘導脫分化，因此組織培養(yǎng)時常以此作為外植體。將離體的芽培養(yǎng)在人工配制的培養(yǎng)基上，給予適宜的培養(yǎng)條件，誘導其依次產生愈傷組織和叢芽，最終形成完整的植株。(2)去掉植物的細胞壁，常用纖維素酶和果膠酶處理。(3)因為紫草和植物A均為二倍體，因此融合的雜種細胞中含染色體2(nm)，后期的染色體數(shù)目為4(nm)。新型藥用植物為四倍體。依據(jù)的原理是植物細胞具有全能性。答案：(除特殊說明外，每空2分，共14分)(1)細胞分化程度低，容易誘導脫分化愈傷組織叢芽(1分)(2)纖維素果膠(1分)(3)4(nm)四植物細胞具有全能性8(14分)下圖為長沙郊區(qū)某農村生態(tài)農業(yè)系統(tǒng)的結構模式圖，請回答下列問題： (1)該生態(tài)農業(yè)系統(tǒng)實施了以_為中心的物質多級循環(huán)利用工程。(2)在這個案例中，秸稈的多級利用充分體現(xiàn)了生態(tài)工程的_原理，在一定限度上減輕了燃燒秸稈造成的_效應。(3)在發(fā)酵裝置里的B過程中起重要作用的微生物分解葡萄糖的過程中_(填“需要”或“不需要”)氧氣。(4)沼氣液可以通入養(yǎng)魚池，用于_，沼液和沼渣還可作為_。(5)在農業(yè)生產上蘑菇房與蔬菜大棚相通可以提高蔬菜產量。試分析增產原因：_。解析：(1)實施沼氣工程是生態(tài)農業(yè)系統(tǒng)的中心工程，在多個生產和生活環(huán)節(jié)產生的廢物被充分利用。(2)秸稈的多級利用充分體現(xiàn)了生態(tài)工程的物質循環(huán)再生原理，實現(xiàn)了物質的循環(huán)利用。若秸稈直接燃燒，會釋放大量CO2，導致溫室效應，所以秸稈的多級利用減少了溫室效應。(3)B為乳酸發(fā)酵，發(fā)酵裝置應為無氧環(huán)境。(4)沼氣液里面含有較全面的養(yǎng)分和豐富的有機質， 可促進浮游生物生長，是養(yǎng)魚池極好的餌料。(5)蘑菇在該生態(tài)系統(tǒng)中的成分是分解者，通過蘑菇分解有機物，放出二氧化碳，提高了大棚中CO2濃度，為蔬菜的光合作用提供原料，并抑制其呼吸作用，故有機物積累增加從而增產。答案：(每空2分，共14分)(1)沼氣池(2)物質循環(huán)再生溫室(3)不需要(4)促進浮游生物生長，增加魚的餌料優(yōu)良的作物肥料(5)蘑菇細胞呼吸放出的二氧化碳可以促進蔬菜的光合作用并抑制其呼吸作用，故有機物積累增加從而增產- 8 -